NL1009359C2 - Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern - Google Patents
Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern Download PDFInfo
- Publication number
- NL1009359C2 NL1009359C2 NL1009359A NL1009359A NL1009359C2 NL 1009359 C2 NL1009359 C2 NL 1009359C2 NL 1009359 A NL1009359 A NL 1009359A NL 1009359 A NL1009359 A NL 1009359A NL 1009359 C2 NL1009359 C2 NL 1009359C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pattern
- laser beam
- information features
- reflection surface
- laser
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Titel: Werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een patroon van informatie-kenmerken in een materiaaloppervlak met behulp van een laserbundel.Title: Method and device for applying a pattern of information features in a material surface using a laser beam.
5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een patroon van informatie-kenmerken in een materiaaloppervlak met behulp van een laserbundel, welke laserbundel in een laserbron wordt opgewekt en door een optisch stelsel naar het materiaaloppervlak wordt geleid en 10 waarbij tijdens de stralengang door het optisch stelsel in de laserbundel het patroon van informatie-kenmerken wordt aangebracht.The invention relates to a method for applying a pattern of information features in a material surface with the aid of a laser beam, which laser beam is generated in a laser source and guided through an optical system to the material surface and wherein during the beam path the pattern of information features is provided by the optical system in the laser beam.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het aanbrengen van een patroon van informatiekenmerken 15 in een materiaaloppervlak met behulp van een laserbundel, omvattende een laserbron, een optisch stelsel voor het leiden van de laserbundel vanuit de laserbron naar het materiaaloppervlak, alsmede een van het optisch stelsel deeluitmakende aanstuurbare patroongenereer-eenheid voor het 20 genereren van het patroon van informatie-kenmerken in de laserbundel.The invention also relates to a device for applying a pattern of information features in a material surface by means of a laser beam, comprising a laser source, an optical system for guiding the laser beam from the laser source to the material surface, as well as one of the optical system part forming controllable pattern generating unit for generating the pattern of information features in the laser beam.
Het is algemeen bekend, dat met behulp van laserbronnen allerlei markeringen in het oppervlak van allerlei materialen aan te brengen zijn. Een hierboven beschreven werkwijze en 25 inrichting is bijvoorbeeld bekend uit het Amerikaanse octrooischrift nr. 4,818,835 van Hitachi Ltd. uit Japan. In de inrichting volgens US-A-4,818,835 wordt met behulp van de laserbundel van een laserbron een karakter in het oppervlak van een voorwerp aangebracht. Teneinde het aan te brengen 30 karakter als informatie-kenmerk in de laserbundel op te nemen, wordt de laserbundel door een aanstuurbaar vloeibaar kristalpaneel geleid, waarbij de vloeibare kristalsegmenten van het paneel gezamenlijk aangestuurd het karakter vormen.It is generally known that all kinds of markings can be made in the surface of all kinds of materials by means of laser sources. A method and apparatus described above is known, for example, from Hitachi Ltd., U.S. Patent No. 4,818,835. from Japan. In the device according to US-A-4,818,835, a character is applied to the surface of an object with the aid of the laser beam from a laser source. In order to include the character to be applied as an information characteristic in the laser beam, the laser beam is passed through a controllable liquid crystal panel, the liquid crystal segments of the panel being jointly controlled to form the character.
De bovenvermelde werkwijze en inrichting hebben echter 35 als nadeel, dat een dergelijk vloeibaar kristalpaneel de toepassingsmogelijkheden voor het aanbrengen van informatie-kenmerken met een laserbundel beperkt. Teneinde beschadiging aan het kwetsbare vloeibare kristalpaneel door de invallende 1009359 2 laserbundel te voorkomen, dienen consessies aan de bundel-eigenschappen (golflengte, energie, etc.) te worden gedaan. Hierdoor is het met de huidige laserbundels in combinatie met een dergelijk vloeibaar kristalpaneel niet mogelijk om onder 5 behoud van scherpte, beeldkwaliteit en resolutie patronen van informatie-kenmerken met zeer kleine afmetingen in een oppervlak aan te brengen.The above-mentioned method and device have the drawback, however, that such a liquid crystal panel limits the application possibilities for applying information characteristics with a laser beam. In order to prevent damage to the vulnerable liquid crystal panel from the incident 1009359 2 laser beam, concessions must be made to the beam properties (wavelength, energy, etc.). As a result, it is not possible with the current laser beams in combination with such a liquid crystal panel to apply patterns of information features of very small dimensions to a surface while retaining sharpness, image quality and resolution.
Hoewel dergelijke patronen van informatie-kenmerken, welke door de inrichting volgens US-A-4,818,835 zijn 10 gegenereerd, zowel machinaal als visueel af te lezen zijn, kunnen zij vanwege hun grote afmetingen enkel op vlakke oppervlakken worden aangebracht. Teneinde de functionaliteit van het vloeibare kristalpaneel te behouden, moet een laserbundel met "zachtere" bundeleigenschappen worden 15 toegepast of dient het patroon van informatie-kenmerken pulsgewijs in het oppervlak te worden aangebracht. Deze maatregelen ter bescherming van het vloeibare kristalpaneel beperken echter eveneens de scherpte, de resolutie en de beeldkwaliteit van het uiteindelijk in het oppervlak 20 aangebrachte informatiepatroon.Although such patterns of information features generated by the device according to US-A-4,818,835 can be read both mechanically and visually, because of their large dimensions they can only be applied to flat surfaces. In order to maintain the functionality of the liquid crystal panel, a laser beam with "softer" beam properties must be used or the pattern of information features must be pulse-wise applied to the surface. However, these liquid crystal panel protection measures also limit the sharpness, resolution, and image quality of the information pattern ultimately disposed in the surface 20.
De uitvinding beoogt aan de bovengenoemde bezwaren tegemoet te komen en een werkwijze alsmede een inrichting te verschaffen, waarmee, ongeacht de samenstelling en vorm van het oppervlak, patronen van informatie-kenmerken van 25 willekeurige afmetingen en met een verbeterde scherpte, resolutie en beeldkwaliteit in een materiaaloppervlak kunnen worden aangebracht, zonder dat daarbij concessies aan de bundeleigenschappen hoeven worden gedaan.The object of the invention is to meet the aforementioned drawbacks and to provide a method and an apparatus with which, regardless of the composition and shape of the surface, patterns of information features of arbitrary dimensions and with an improved sharpness, resolution and image quality in a material surface can be applied without making concessions to the bundling properties.
De werkwijze volgens de uitvinding wordt daartoe 30 gekenmerkt, doordat de laserbundel tijdens de stralengang door het optisch stelsel via een samengesteld reflectie-oppervlak wordt gereflecteerd en dat het patroon van informatie-kenmerken in de laserbundel wordt verkregen door één of meerdere delen van het samengesteld reflectie-35 oppervlak in en/of uit het gemeenschappelijke vlak van reflectie te brengen. Het op een samengesteld reflectie-oppervlak te laten invallen van een laserbundel, waarvan delen in of uit het gemeenschappelijke vlak van een reflectie 1009359 3 te brengen zijn en niet zoals bij de bekende werkwijzen door een stralingsgevoelig vloeibaar kristalpaneel, maakt de toepassing van "hardere" laserbundels mogelijk. Er hoeven immers geen concessies aan de bundeleigenschappen van de 5 gebruikte laserbundel te worden gedaan, waardoor scherpere en kwalitatief betere informatiepatronen met een verbeterde resolutie in het te bewerken oppervlak worden aangebracht. Tevens kan het informatie-patroon in één stap in het oppervlak worden aangebracht, hetgeen niet alleen de beeld-10 kwaliteit van het aangebrachte informatie-patroon, alsook de snelheid en efficiëntie van de werkwijze ten goede komt.The method according to the invention is therefore characterized in that the laser beam is reflected by the optical system during a beam path through a composite reflection surface and in that the pattern of information characteristics in the laser beam is obtained by one or more parts of the composite reflection. -35 bring surface into and / or out of the common plane of reflection. The incident of a laser beam on a composite reflection surface, parts of which can be brought into or out of the common plane of a reflection 1009359 3 and not as in the known methods through a radiation-sensitive liquid crystal panel, makes the use of "harder" laser beams possible. After all, no concessions have to be made to the beam properties of the laser beam used, so that sharper and qualitatively better information patterns with an improved resolution are applied in the surface to be processed. The information pattern can also be applied to the surface in one step, which not only benefits the image quality of the applied information pattern, but also the speed and efficiency of the method.
Daarnaast kan de werkwijze volgens de uitvinding daartoe zijn gekenmerkt, doordat na reflectie door het samengesteld reflectie-oppervlak de laserbundel via een convergerende 15 lens op het materiaaloppervlak wordt gericht. Hierdoor is het mogelijk om onder behoud van scherpte, resolutie en beeldkwaliteit patronen van informatie-kenmerken met zeer kleine afmetingen in het oppervlak aan te brengen, welk oppervlak als bijkomend voordeel dientengevolge niet vlak, 20 maar eventueel ook gekromd kan zijn. Tevens is het uit beveiligingsoogpunt mogelijk om patronen van informatie-kenmerken met zeer kleine afmetingen op niet in het oog springende plaatsen aan te brengen.In addition, the method according to the invention can be characterized for this purpose in that after reflection through the composite reflection surface the laser beam is directed onto the material surface via a converging lens. It is hereby possible to provide patterns of information features with very small dimensions in the surface while retaining sharpness, resolution and image quality, which surface as an additional advantage can consequently be not flat, but possibly also curved. From a security point of view, it is also possible to apply patterns of information features with very small dimensions in places that are not obvious.
Volgens een ander kenmerk wordt de werkwijze volgens de 25 uitvinding gekenmerkt, doordat door het samengesteld reflectie-oppervlak een patroon van informatie-kenmerken in de vorm van een m x n-matrix wordt verkregen. Mede doordat de aan te brengen patronen van informatie-kenmerken niet noodzakelijkerwijs visueel afleesbaar hoeven te zijn, kan met 30 het samengesteld reflectie-oppervlak een willekeurig pointillisch patroon van informatie-kenmerken worden gecreëerd, dat vervolgens weer op machinale wijze af te lezen is.According to another feature, the method according to the invention is characterized in that a pattern of information features in the form of an m x n matrix is obtained through the composite reflection surface. Partly because the patterns of information features to be applied do not necessarily have to be visually readable, a random pointillic pattern of information features can be created with the composite reflection surface, which can then be read again by machine.
Daarnaast wordt de werkwijze volgens de uitvinding 35 gekenmerkt, doordat voor het aanbrengen van het patroon van informatie-kenmerken in het materiaaloppervlak een gepulste gasontladen laserbundel met een golflengte kleiner dan 400 nm wordt toegepast. Door de toepassing van een samengesteld 1009359 4 reflectie-oppervlak is het nu mogelijk om laserbronnen met zodanige "hardere" bundeleigenschappen toe te passen, waardoor, qua scherpte, resolutie en beeldkwaliteit, sterk verbeterde patronen van informatie-kenmerken in het oppervlak 5 aan te brengen zijn.In addition, the method according to the invention is characterized in that a pulsed gas-discharged laser beam with a wavelength of less than 400 nm is used for applying the pattern of information features in the material surface. By the use of a composite 1009359 4 reflection surface, it is now possible to use laser sources with such "harder" beam properties, whereby, in terms of sharpness, resolution and image quality, greatly improved patterns of information features can be applied in the surface 5. to be.
De inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de aanstuurbare patroongenereereenheid een samengesteld reflectie-oppervlak omvat, bestaande uit een matrix van m x n aan elkaar grenzende deeloppervlakken en dat voor 10 het aanbrengen van een patroon van informatie-kenmerken één of meerdere van de m x n deeloppervlakken in en/of uit het gemeenschappelijk reflectie-vlak brengbaar zijn.The device according to the invention is characterized in that the controllable pattern generating unit comprises a composite reflection surface, consisting of a matrix of mxn adjoining partial surfaces and that for applying a pattern of information features one or more of the mxn partial surfaces in and / or can be brought out of the common reflection plane.
Daarbij is het reflecterende oppervlak samengesteld uit m x n deelprisma1s. Door de toepassing van een samengesteld 15 reflectie-oppervlak, waarvan deeloppervlakken in of uit het gemeenschappelijk reflectie-vlak te brengen zijn en het patroon van informatie-kenmerken door middel van reflectie en niet zoals bij de bekende inrichting door middel van absorptie in de laserbundel wordt aangebracht, hoeven geen 20 concessies aan de bundeleigenschappen gedaan te worden. Integendeel, met de uitvinding kan een zodanige "hardere" laserbundel worden toegepast, waardoor qua scherpte, resolutie en beeldkwaliteit verbeterde patronen van informatie-kenmerken in oppervlakken kunnen worden 25 aangebracht.The reflecting surface is composed of m x n partial prisms. By the use of a composite reflection surface, of which partial surfaces can be brought into or out of the common reflection plane, and the pattern of information features is reflected by means of reflection and not as in the known device by means of absorption in the laser beam. no concessions have to be made to the bundling properties. On the contrary, with the invention such a "harder" laser beam can be used, whereby improved patterns of information features can be applied in surfaces in terms of sharpness, resolution and image quality.
Volgens een uitvoeringsvorm wordt de inrichting gekenmerkt, doordat de randen van het reflectie-oppervlak van elke deelprisma niet-reflecterend zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld door zwarting of mattering. Dit verbetert het 30 onderscheidend vermogen tussen de deelprisma's aanzienlijk, waardoor een patroon van informatie-kenmerken met een verbeterde scherpte, resolutie en beeldkwaliteit aan te brengen is.According to an embodiment, the device is characterized in that the edges of the reflection surface of each sub-prism are non-reflective, for example by blackening or matting. This considerably improves the distinctiveness between the sub-prisms, so that a pattern of information features with improved sharpness, resolution and image quality can be applied.
Volgens een ander kenmerk kan de inrichting volgens de 35 uitvinding gekenmerkt zijn, doordat het samengesteld reflectie-oppervlak onder een hoek a van 45° ten opzichte van de stralengang van de laserbundel staat opgesteld. Daarnaast kan de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt zijn, 1009359 5 doordat de laserbundel na reflectie door het samengesteld reflectie-oppervlak via een convergerende lens op het te markeren materiaaloppervlak invalt. Door deze convergerende werking op de laserbundel is het mogelijk om het patroon van 5 informatie-kenmerken met hele kleine afmetingen en onder behoud van scherpte, resolutie en beeldkwaliteit in het te makeren materiaaloppervlak aan te brengen. Hierdoor is de inrichting uitermate geschikt om, ongeacht de vorm van het oppervlak patronen van informatie-kenmerken met zeer kleine 10 afmetingen op niet in het oog springende plaatsen aan te brengen.According to another feature, the device according to the invention can be characterized in that the composite reflection surface is arranged at an angle α of 45 ° relative to the beam path of the laser beam. In addition, the device according to the invention can be characterized, 1009359, in that the laser beam, after reflection through the composite reflection surface, hits the material to be marked via a converging lens. Due to this converging effect on the laser beam, it is possible to apply the pattern of 5 information features with very small dimensions and while retaining sharpness, resolution and image quality in the material surface to be produced. This makes the device extremely suitable, irrespective of the shape of the surface, for applying patterns of information features with very small dimensions in places that are not obvious.
Daarnaast wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de laserbron een gepulste gas-ontladingslaserbron is, de laserbundel een golflengte kleiner 15 dan 400 nm bezit en op het oppervlak van edelmetalen, in het bijzonder van sieraden invalt.In addition, the device according to the invention is characterized in that the laser source is a pulsed gas-discharge laser source, the laser beam has a wavelength less than 400 nm and is incident on the surface of precious metals, in particular jewelry.
Daarnaast kan de inrichting volgens de uitvinding worden gekenmerkt, doordat de inrichting tevens een afleeseenheid omvat voor het aflezen van het in het materiaaloppervlak 20 aangebrachte patroon van informatie-kenmerken. Daarbij kan de afleeseenheid opto-electronische afleesapparatuur, bijvoorbeeld een t.v.-camera en een beeldverwerkingseenheid omvatten.In addition, the device according to the invention can be characterized in that the device also comprises a reading unit for reading the pattern of information features arranged in the material surface 20. In addition, the display unit can comprise opto-electronic display equipment, for example a TV camera and an image processing unit.
25 De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont: figuur 1 een schematische weergave van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een uitvergroting van een uitvoeringsvorm van 30 de inrichting volgens de uitvinding volgens figuur 1; figuur 3a, 3b en 3c specifieke uitvoeringsvormen van een onderdeel van de inrichting volgens figuren 1 en 2.The invention will now be further elucidated with reference to a drawing, which drawing successively shows: figure 1 a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention; figure 2 shows an enlargement of an embodiment of the device according to the invention according to figure 1; figures 3a, 3b and 3c specific embodiments of a part of the device according to figures 1 and 2.
Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een inrichting 35 volgens de uitvinding. De inrichting omvat een laserbron 1, welke een laserbundel 2 opwekt en uitzendt. Alvorens op het oppervlak 6' van een te bewerken voorwerp 6 in te vallen, wordt de laserbundel 2 via een optisch stelsel (3, 4, 5) 1 009359 6 geleid. Het het aanduidingscijfer 3 is een lens aangeduid, welke deel uitmaakt van het optisch stelsel 3, 4, 5 en welke dient om de laserbundel 2 om te zetten naar een parallelle laserbundel. De parallelle laserbundel 2' valt in op een 5 patroongenereereenheid 4, waarvan de constructie en het functioneren verderop in de beschrijving zal worden toegelicht. De patroongenereereenheid 4 bezit een reflectie-oppervlak 9, waarop de laserbundel 2 wordt gereflecteerd in de richting van de lens 5. Door de patroongenereereenheid 4 10 wordt op verderop beschreven wijze in de laserbundel 2 een willekeurig patroon van informatie-kenmerken aangebracht, welk patroon in het oppervlak 6' van het voorwerp 6, bijvoorbeeld een metaaloppervlak, wordt aangebracht. Het voorwerp 6 is bij voorkeur een van edelmetaal vervaardigd 15 sieraad, welke door deze inrichting van een unieke code kan worden voorzien.Figure 1 shows an embodiment of a device 35 according to the invention. The device comprises a laser source 1, which generates and emits a laser beam 2. Before incident on the surface 6 'of an object 6 to be processed, the laser beam 2 is guided via an optical system (3, 4, 5) 1 009359 6. The reference numeral 3 denotes a lens which forms part of the optical system 3, 4, 5 and which serves to convert the laser beam 2 into a parallel laser beam. The parallel laser beam 2 'is incident on a cartridge generating unit 4, the construction and function of which will be explained later in the description. The pattern generating unit 4 has a reflection surface 9, on which the laser beam 2 is reflected in the direction of the lens 5. The pattern generating unit 4 10 applies a random pattern of information features in the laser beam 2 in a manner described below, which pattern is the surface 6 'of the object 6, for example a metal surface, is applied. The object 6 is preferably a piece of jewelery made of precious metal, which can be provided with a unique code by this device.
Nadat de laserbundel 2' door het reflectie-oppervlak 9 van de patroongenereereenheid 4 is gereflecteerd, wordt deze, nu voorzien van het patroon van informatie-kenmerken, 20 door een lens 5 geleid. De lens 5 is bij voorkeur een convergerende lens, welke de laserbundel 2 focusseert op het oppervlak 6' van het voorwerp 6.After the laser beam 2 'has been reflected by the reflection surface 9 of the pattern generating unit 4, it is now passed through a lens 5, now provided with the pattern of information features. The lens 5 is preferably a converging lens, which focuses the laser beam 2 on the surface 6 'of the object 6.
In de figuur 2 is meer gedetailleerd het optisch stelsel 3, 4, 5 van de inrichting uit de figuur 1 weergegeven. Het 25 optisch stelsel toont de lens 3, welke de door de laserbron 1 gegenereerde laserbundel 2 orazet in een parallelle laserbundel 2'. Deze laserbundel 2' valt in op het reflectievlak 9 van de patroongenereereenheid 4, is opgebouwd uit een willekeurig aantal tegen elkaar geplaatste deelprisma's, hier 30 aangeduid met 7a - 7e. De eindoppervlakken van de deel-prisma's 7a - 7e zijn zodanig gefacetteerd, dat zij een gemeenschappelijk reflectievlak 9 vormen. De laserbundel 2' valt onder een hoek in op het samengesteld reflectievlak 9.In figure 2 the optical system 3, 4, 5 of the device of figure 1 is shown in more detail. The optical system shows the lens 3, which converts the laser beam 2 generated by the laser source 1 into a parallel laser beam 2 '. This laser beam 2 'is incident on the reflection surface 9 of the pattern generating unit 4, and is composed of an arbitrary number of sub-prisms placed against each other, here indicated by 7a-7e. The end surfaces of the partial prisms 7a - 7e are faceted such that they form a common reflection surface 9. The laser beam 2 'is incident at an angle to the composite reflection surface 9.
! Deze hoek, hier weergegeven met het teken a, bedraagt volgens j 35 de uitvinding bijvoorkeur 45°.! According to the invention this angle, represented here with the sign a, is preferably 45 °.
Het gewenste patroon van informatie-kenmerken kan door ! de patroongenereereenheid 4 in de laserbundel 2 worden aangebracht door één of meerdere willekeurige deelprisma's * » p 1009359 7 7a - 7e in en/of uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 te verplaatsen. Hiertoe is het samenstel van deelprisma's 7a -7e gekoppeld met een aansturing 8, welke afhankelijk van het gewenste patroon van informatie-kenmerken de desbetreffende 5 deelprisma's in of uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 brengt. Zoals de figuur 2 toont zijn van het samenstel van de deelprisma's 7a - 7e de deelprisma's 7b en 7d door de aansturing 8 uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 verplaatst (in de richting van de pijlen).The desired pattern of information characteristics can continue! the pattern generating unit 4 is arranged in the laser beam 2 by moving one or more arbitrary subprisms in and / or out of the common reflection surface 9. For this purpose, the assembly of sub-prisms 7a-7e is coupled to a control 8, which, depending on the desired pattern of information features, brings the respective sub-prisms into or out of the common reflection plane 9. As Figure 2 shows, of the assembly of the sub-prisms 7a-7e, the sub-prisms 7b and 7d are displaced from the common reflection plane 9 (in the direction of the arrows) by the control 8.
10 De verplaatsing in en/of uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 van de verschillende deelprisma's 7a - 7e kan op bijvoorbeeld (servo)mechanische wijze door de aansturing 8 worden uitgevoerd. Het verplaatsen van deze deelprisma's kan echter ook op bijvoorbeeld een elektro-15 magnetische of op een andere wijze plaatsvinden.The displacement in and / or out of the common reflection plane 9 of the different sub-prisms 7a-7e can for instance be performed in a (servo) mechanical manner by the control 8. However, the displacement of these partial prisms can also take place in an electromagnetic or other manner, for example.
De onder de hoek α op het gemeenschappelijk reflectie-vlak 9 invallende laserbundel 2' wordt enkel door de gefacetteerde deeloppervlakken van die deelprisma's 7a - 7e gereflecteerd, die in het gemeenschappelijke reflectievlak 9 20 liggen. De laserbundel 2', welke in dit voorbeeld op de deeloppervlakken 10 van de deelprisma's 7b en 7d invalt, wordt niet gereflecteerd, maar door de patroongenereereenheid 4 geabsorbeerd. Hierdoor bezit de gereflecteerde, coherente, parallelle laserbundel 2'' een patroon van gereflecteerd 25 licht en niet-gereflecteerd gedeelten. De gedeelten van de laserbundel 2', welke niet gereflecteerd zijn door het gemeenschappelijk reflectievlak 9, zijn in de figuur gearceerd aangegeven. De laserbundel 2'' wordt vervolgens via de lens 5 geconvergeerd en valt in op het oppervlak 6' van 30 het voorwerp 6.The laser beam 2 'incident at the angle α on the common reflection plane 9 is reflected only by the faceted partial surfaces of those partial prisms 7a - 7e which lie in the common reflective plane 9. The laser beam 2 ', which in this example is incident on the partial surfaces 10 of the partial prisms 7b and 7d, is not reflected, but absorbed by the pattern generating unit 4. As a result, the reflected, coherent, parallel laser beam 2 '' has a pattern of reflected light and non-reflected portions. The portions of the laser beam 2 ', which are not reflected by the common reflection plane 9, are shown in hatching in the figure. The laser beam 2 '' is then converged through the lens 5 and is incident on the surface 6 'of the object 6.
Laserlicht heeft de kenmerkende eigenschap dat het, afhankelijk van de bundeleigenschappen, het oppervlak waarop het invalt lokaal aan kan tasten. Hierdoor zullen de gereflecteerde, niet-gearceerde gedeelten van de laserbundel 35 2 het oppervlak 6' conform het door de patroongenereer- eenheid 4 gegenereerde patroon lokaal aantasten. Dit patroon in het oppervlak 6' is vergroot weergegeven in de figuur 2a.Laser light has the characteristic property that, depending on the beam properties, it can locally attack the surface on which it falls. As a result, the reflected, non-hatched portions of the laser beam 35 2 will locally attack the surface 6 'in accordance with the pattern generated by the cartridge generating unit 4. This pattern in the surface 6 'is shown enlarged in Figure 2a.
Het convergeren van de laserbundel 2'' door de lens 5 1009359 8 dient een tweeledig doel. Allereerst ontstaat op het oppervlak 6' van het voorwerp 6 een beeld met kleine tot zeer kleine afmetingen. Hierdoor is het mogelijk om met de inrichting volgens de uitvinding in het oppervlak 6' van 5 bijvoorbeeld juwelen 6 op niet in het oog springende plaatsen een patroon van informatie-kenmerken aan te brengen, welke nauwelijks voor het oog zichtbaar zijn. Tevens kan het verkleinde patroon ongeacht de samenstelling en vorm van het oppervlak 6’ worden aangebracht, hetgeen de toepassings-10 mogelijkheden van de inrichting aanzienlijk vergroot.Converging the laser beam 2 '' through the lens 5 1009359 8 serves a dual purpose. First of all, an image of small to very small dimensions is formed on the surface 6 'of the object 6. As a result, it is possible with the device according to the invention to apply a pattern of information features in the surface 6 'of, for example, jewelery 6 in places that are not visible, which are barely visible to the eye. The reduced pattern can also be applied regardless of the composition and shape of the surface 6, which considerably increases the application possibilities of the device.
Ten tweede kan door de convergering door de lens, eventueel in combinatie met een "hardere" laserbundel, het patroon van informatie-kenmerken in één stap in het oppervlak worden aangebracht en hoeft dit niet meer, om beschadiging 15 aan de kwetsbare onderdelen van de bekende inrichtingen te voorkomen, staps- of pulsgewijs uitgevoerd te worden.Secondly, due to the convergence by the lens, possibly in combination with a "harder" laser beam, the pattern of information features can be applied in the surface in one step and no longer has to, in order to damage the vulnerable parts of the known prevent devices from being carried out in steps or pulses.
Hierdoor wordt een informatie-patroon met een sterk verbeterde scherpte, resolutie en beeldkwaliteit verkregen, hetgeen het aflezen van het informatie-patroon op een meer 20 betrouwbare en correcte wijze door opto-electronische apparatuur, bijvoorbeeld een T.V.-camera mogelijk.As a result, an information pattern with greatly improved sharpness, resolution and image quality is obtained, which makes it possible to read the information pattern in a more reliable and correct manner by opto-electronic equipment, for instance a T.V. camera.
De figuur 2a toont het bovenaanzicht van het oppervlak 6·, waarvan gedeelten overeenkomstig het door de patroon-genereereenheid 4 in de laserbundel 2 aangebrachte patroon 25 van informatie-kenmerken door de inwerking van de laserbundel zijn aangepast c.q. geëtst. Deze gedeelten komen overeen met het invallende laserlicht van de laserbundel 2, dat door de gefacetteerde deeloppervlakken 10 van de deelprisma's 7a, 7c respektievelijk 7e is gereflecteerd. Aangezien de op de 30 deeloppervlakken 10 van de deelprisma's 7b en 7d invallende laserbundel niet is gereclecteerd, zijn de overeenkomstige gedeelten van het oppervlak 6' niet belicht en derhalve niet aangetast.Figure 2a shows the top view of the surface 6 ·, parts of which have been adapted or etched in accordance with the pattern 25 of information features arranged by the cartridge generating unit 4 in the laser beam 2 by the action of the laser beam. These parts correspond to the incident laser light of the laser beam 2, which is reflected by the facetted partial surfaces 10 of the partial prisms 7a, 7c and 7e, respectively. Since the laser beam incident on the partial surfaces 10 of the partial prisms 7b and 7d has not been reflected, the corresponding parts of the surface 6 'have not been exposed and are therefore not affected.
De figuren 3a, 3b en 3c tonen specifieke uitvoerings-35 vormen van als een m x n matrix uitgevoerd samenstel van deelprisma's van de aanstuurbare patroongenereereenheid 4.Figures 3a, 3b and 3c show specific embodiments of an assembly of partial prisms of the controllable pattern generating unit 4, which are designed as an m x n matrix.
In de figuur 3a is het samenstel van deelprisma's opgebouwd als een 1x5 matrix. Zoals hierboven beschreven zijn de 5 ; 100935? 9 tegen elkaar geplaatste lijnprisma's nl - n5 afhankelijk van het gewenste patroon van informatie-kenmerken in of uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 te brengen. Na reflectie, convergering en inval op het oppervlak 6' van de laserbundel 5 2 wordt een beeld verkregen, zoals dat in de bijbehorende cirkel is getoond. Dit beeld is samengesteld uit een aantal donkere c.g. aangetaste gedeelten en lichte c.q. niet aangetaste gedeelten van het oppervlak 6' . De aangetaste gedeelten van het oppervlak 6' zijn verkregen door de 10 inwerking van de laserbundel, dat door de overeenkomstige deelprisma is gereflecteerd. De op de uit het gemeenschappelijk reflectievlak verplaatste deelprisma's (hier n2 en n4) invallende laserbundel is niet gereflecteerd, waardoor het oppervlak 6' ter plaatse niet is belicht en derhalve niet 15 is aangepast. Het patroon van donkere en lichte stroken vormt een patroon van informatie-kenmerken, waarmee het behandelde voorwerp 6 kan worden aangeduid en worden geïdentificeerd.In Figure 3a, the sub-prism assembly is constructed as a 1x5 matrix. As described above, the 5; 100935? 9 line prisms n-n5 placed against each other depending on the desired pattern of information features in or out of the common reflection plane 9. After reflection, convergence and incidence on the surface 6 'of the laser beam 52, an image is obtained, as shown in the associated circle. This image is composed of a number of dark c.g. affected areas and light or unaffected areas of the surface 6 '. The affected parts of the surface 6 'are obtained by the action of the laser beam reflected by the corresponding partial prism. The laser beam incident on the sub-prisms displaced from the common reflection plane (here n2 and n4) is not reflected, so that the surface 6 'is not exposed on site and is therefore not adapted. The pattern of dark and light strips forms a pattern of information features, with which the treated object 6 can be indicated and identified.
Het zal echter duidelijk zijn dat door dit aantal (5) deelprisma's het aantal combinaties van onderscheidelijke 20 patronen van informatie-kenmerken volgens deze uitvoering beperkt is. Veel meer patrooncombinaties en dientengevolge een veel groter toepassingsgebied kan worden verkregen met het samenstel van deelprisma's, zoals getoond in de figuur 3b. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de deelprisma's ook 25 opgebouwd uit een matrix van mxn (m=n=5), welke elk zijn voorzien van een gefacetteerd eindoppervlak 10, die een gemeenschappelijk reflectievlak 9 vormen.It will be clear, however, that this number (5) of sub-prisms limits the number of combinations of distinct patterns of information features according to this embodiment. Much more cartridge combinations and, consequently, a much wider range of application can be obtained with the sub-prism assembly, as shown in Figure 3b. In this embodiment, the partial prisms are also built up from a matrix of mxn (m = n = 5), each of which has a faceted end surface 10, which form a common reflection surface 9.
Op overeenkomstige wijze kan elk van de m x n deel-prisma's in en/of uit het gemeenschappelijk reflectievlak 9 30 worden gebracht, teneinde een willekeurig reflectie-patroon van informatie-kenmerken te creëeren. Analoog aan het voorgaande wordt na reflectie en convergering het oppervlak 6' lokaal wel of niet belicht door de laserbundel en dienoverkomstig wel of niet aangetast.Likewise, each of the m x n partial prisms can be brought into and / or out of the common reflection plane 9 to create a random reflection pattern of information features. Analogously to the foregoing, after reflection and convergence, the surface 6 'is exposed locally or not by the laser beam and, accordingly, affected or not.
35 Teneinde qua scherpte c.q. resolutie een patroon van informatie-kenmerken met een aanzienlijke verbeterde beeldkwaliteit te verkrijgen, kunnen, zoals getoond in de figuur 3c, de randen 10a van het gefacetteerde oppervlak 10 1 009359 10 van elke deelprisma 7 niet-reflecterend zijn uitgevoerd. Dit kan bijvoorbeeld worden verkregen door de randen 10a te zwarten of te matteren. In het aldus verkregen pointillisch beeld in het oppervlak 6' zijn door deze niet reflecterende 5 randen van de deeloppervlakten 10 de aangetaste gedeelten van het oppervlak 6' beter ten opzichte van elkaar te onderscheiden. Het aldus in het oppervlak 6' aangebrachte patroon van informatie-kenmerken is opgebouwd uit duidelijke en scherp van elkaar te onderscheiden aangetaste gedeelten.In order to obtain a pattern of information features with a considerably improved image quality in terms of sharpness or resolution, as shown in figure 3c, the edges 10a of the faceted surface 10 of each sub-prism 7 can be non-reflective. This can be achieved, for example, by blackening or matting the edges 10a. In the pointillic image in the surface 6 'thus obtained, the non-reflective edges of the partial surfaces 10 make it easier to distinguish the affected parts of the surface 6' from one another. The pattern of information features thus arranged in the surface 6 'is made up of clear and sharply distinguished damaged parts.
10 Door de aldus sterk verbeterde resolutie en beeld- scherpte kan het aangebrachte patroon van informatie-kenmerken op een meer betrouwbare en correcte wijze afgelezen worden met behulp van opto-electronische apparatuur, bijvoorbeeld een T.V.-camera en een beeldverwerkingseenheid. 15 Dit maakt de toepassing van de inrichting volgens de uitvinding en de aldus aan te brengen willekeurige patronen van informatie-kenmerken een uiterst betrouwbaar en veilig systeem voor het markeren en identificeren van voorwerpen 6. De bovengenoemde werkwijze en inrichting is derhalve in het 20 bijzonder geschikt voor bijvoorbeeld de juweliersbranche, waar een dergelijk veilig, uitgebreid en fraude-ongevoelig systeem zeer gewenst is voor het waarmerken van juwelen en sieraden.Due to the greatly improved resolution and image sharpness, the applied pattern of information features can be read in a more reliable and correct manner with the aid of opto-electronic equipment, for instance a T.V. camera and an image processing unit. This makes the application of the device according to the invention and the random patterns of information features thus to be applied an extremely reliable and safe system for marking and identifying objects 6. The above-mentioned method and device is therefore particularly suitable. for the jewelery industry, for example, where such a safe, comprehensive and fraud-resistant system is highly desirable for jewelery and jewelery authentication.
In het volgens de uitvinding aangebrachte patroon van 25 informatie-kenmerken kan zodoende op eenvoudige wijze bijvoorbeeld een prijsindicatie en/of informatie omtrent de ontwerper van het sieraad worden opgenomen. Dit heeft als voordeel, dat fysieke prijsindicaties in de vorm van labels of stickers overbodig worden, hetgeen een esthetisch 30 verbeterde etalering verschaft en het periodieke onderhoud en reiniging van de geëtaleerde sieraden vergemakkelijkt.In the pattern of information features arranged according to the invention, a price indication and / or information about the designer of the jewelery can thus be included in a simple manner. This has the advantage that physical price indications in the form of labels or stickers are superfluous, which provides an aesthetically improved display and facilitates the periodic maintenance and cleaning of the displayed jewelery.
Bij voorkeur is de laserbron een gepulste gasontladings-laserbron en bezit de laserbundel bij voorkeur een golflengte, kleiner dan 400 mn. Een dergelijke laserbron is bij 35 uitstek geschikt voor het aanbrengen van patronen in het oppervlak van edelmetalen met behulp van de werkwijze en j inrichting volgens de uitvinding.Preferably, the laser source is a pulsed gas discharge laser source and the laser beam preferably has a wavelength less than 400 mn. Such a laser source is eminently suitable for applying patterns in the surface of precious metals by means of the method and device according to the invention.
1 Het zal duidelijk zijn de toepassing van de werkwijze en j 1009359 11 inrichting volgens de uitvinding zich niet beperkt tot metaaloppervlakken, maar dat ook in het oppervlak van andere materialen, bijvoorbeeld glas en kristal, op overeenkomstige wijze patronen van informatie-kenmerken aan te brengen zijn.It will be clear that the application of the method and device according to the invention is not limited to metal surfaces, but also to apply patterns of information features in the surface of other materials, for example glass and crystal. to be.
10093591009359
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1009359A NL1009359C2 (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1009359A NL1009359C2 (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern |
NL1009359 | 1998-06-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1009359C2 true NL1009359C2 (en) | 1999-12-13 |
Family
ID=19767283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1009359A NL1009359C2 (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1009359C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818835A (en) * | 1987-03-02 | 1989-04-04 | Hitachi, Ltd. | Laser marker and method of laser marking |
US5463200A (en) * | 1993-02-11 | 1995-10-31 | Lumonics Inc. | Marking of a workpiece by light energy |
EP0679469A1 (en) * | 1994-04-28 | 1995-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser transfer machining apparatus |
-
1998
- 1998-06-10 NL NL1009359A patent/NL1009359C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818835A (en) * | 1987-03-02 | 1989-04-04 | Hitachi, Ltd. | Laser marker and method of laser marking |
US5463200A (en) * | 1993-02-11 | 1995-10-31 | Lumonics Inc. | Marking of a workpiece by light energy |
EP0679469A1 (en) * | 1994-04-28 | 1995-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser transfer machining apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6660964B1 (en) | Optical modification of laser beam cross section in object marking systems | |
US5729365A (en) | Computer generated holographic microtags | |
JP4885151B2 (en) | Method and system for laser marking in the volume of gemstones such as diamond | |
JP5068182B2 (en) | Manufacturing process of multilayer body and multilayer body | |
CN109478244B (en) | Device and method for producing and detecting a security marking | |
US20100195174A1 (en) | Data Storage in a Diffractive Optical Element | |
CZ141893A3 (en) | Process and apparatus for marking a moving object | |
EP1963044A1 (en) | A method of laser marking a surface | |
US20170157707A1 (en) | Micromachining method and system for patterning a material, and method for using one such micromachining system | |
US6768080B2 (en) | Method for production of laser-induced damage images with special characteristics by creating damages of special space shape | |
EP0525801B1 (en) | Method and arrangement of generating a non-diffractive beam at a location which is remote from optical element and application thereof | |
WO1997006016A1 (en) | Monitoring of covert marks | |
NL1009359C2 (en) | Laser marking metal, glass or crystal surfaces, by introducing reflection surface matrix into the laser beam in an optical arrangement and selectively removing parts of this surface from the beam to form the pattern | |
RU2065819C1 (en) | Method for labeling objects | |
US5369273A (en) | Method for labeling an object using laser radiation | |
US20090321400A1 (en) | Device and method for recording information in a data carrier | |
Ihlemann | Patterning of oxide thin films by UV-laser ablation | |
EP0737902A2 (en) | Etching of optical microstructures and uses | |
JP2009000704A (en) | Marking on surface and inside of transparent board using laser beam | |
EP3894233B1 (en) | Method of imperceptible marking | |
RU2696804C1 (en) | Method of surface marking with controlled periodic structures | |
EP3697740B1 (en) | Multi-spectral image printing method | |
Mazzucato | Foiling falsification with micromarks. | |
EP1278639A1 (en) | Laser implanted security device | |
KR0161831B1 (en) | Laser marking device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20030101 |