用于借助激光射束在工件上标记数据矩阵码的方法与流程

本发明涉及一种用于借助激光射束在工件上标记数据矩阵码(DMC)的方法，该数据矩阵码呈由亮单元格和暗单元格组成的n*m单元格矩阵(n、m≥2)的形式，所述单元格分别由亮或暗的s*t像素矩阵(s、t≥1)组成，其中，用于使激光射束对准工件的激光加工单元按像素行分别以恒定的标记速度并且交替地沿相反方向走过待标记的工件区域，其中，在所述走过期间通过暂时地接通激光射束来在工件上标记亮像素和/或暗像素。

背景技术：

在DMC中，信息很紧凑地在方形或矩形的面中被编码为包含亮单元格和暗单元格的图案，其中，每个单元格通过单个像素或通过像素矩阵形成。

在已知的标记方法中将DMC施加到工件上，其方式是：用于使激光射束对准工件的激光加工单元分别沿相反的方向走过DMC的相邻的像素行并且在此通过暂时地接通激光射束来在较亮的工件表面上标记暗像素。在从一行过渡到直接相邻的下一像素行时，激光加工单元为了其运动方向的转向而必须被制动直至近似静止状态并且之后再被加速到标记速度。每次换行时的大多不平稳的所述制动和加速过程会耗费时间并且整体上导致DMC的标记时长的延长。

技术实现要素：

而本发明的任务在于，在开头提到的类型的方法的情况下将DMC在较短时间内施加到工件上。

根据本发明，该任务以下述方式解决：激光加工单元从已经走过的像素行在环形的或弧形的曲线上被引导到待走过的下个像素行，所述曲线的曲线直径为至少两倍像素行间距。优选，所述曲线直径为像素行间距的至少5倍、特别优选至少10倍。

根据本发明的至少两倍像素行间距大的曲线直径使得激光加工单元在行过渡时能维持高的速度并且由此使换行时间最小化。在按像素行以直接彼此相继的像素行进行工作时，两个像素行之间的行过渡经由环形曲线进行，该环形曲线与两个直接相邻的像素行之间的非环形行过渡相比尽管路程较长但可用显著较高的速度并且平稳地走过，这在整体上产生较短的标记时长。在按像素行以不直接彼此相继的像素行进行工作时，两个像素行之间的行过渡经由弧形的、尤其是半圆形的曲线进行，该曲线与直接相邻的两个像素行之间的行过渡相比尽管路程较长但可用显著较高的速度并且平稳地走过，这在整体上产生较短的标记时长。

优选，激光加工单元从已经走过的像素行在半圆形曲线上被引导到单元格矩阵的待走过的下个像素行。

优选，激光加工单元沿着所述曲线的曲线速度为所述恒定的标记速度的至少50％、优选至少90％。

尤其在弧形或圆弧形的行过渡的情况下，激光加工单元优选按行对分别沿相反的方向走过单元格矩阵的像素行，其中，每个行对的两个行分别彼此相距多于一个的行间距，尤其始终彼此相距相等的行间距。特别有利的是：沿列方向，行对的第一行分别相互衔接和/或行对的第二行分别相互衔接。标记过程例如在DMC的最上面的像素行开始，然后走过一个半圆到达中间像素行，并沿相反的方向走过该中间像素行。紧接着走过一个半圆回到最上面的第二像素行，从该第二像素行经由半圆走到所述中间像素行下面的与其紧邻的下一中间像素行。该循环式的工作进行策略继续直至DMC的最后的像素列为止。

在工件上可将像素分别标记为点或标记为线，其中，圆像素点由于其在材料允差和像素线的表面品质方面更好的过程稳定性而更合适。

根据本发明的标记方法能以不同功率等级的射束源和所有可用的波长，例如借助固体激光器(波长例如为0.5μm至1μm)或CO₂激光器(波长为10.6μm)来实施。

在另一方面，本发明还涉及一种激光标记机(“打标激光器”)，其具有：激光射束产生器；能够沿X方向和Y方向移动和/或摆动的激光加工单元，所述激光加工单元使激光射束对准工件；和机器控制装置，所述机器控制装置被编程用于根据本发明的方法控制激光加工单元的运动。

本发明最后还涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有代码单元，当在激光标记机的机器控制装置上运行所述程序时，所述代码单元为了实施根据本发明的标记方法的全部步骤而被适配。

本发明的主题的其他优点和有利构型可由说明书、附图和权利要求书得到。前面提到的特征以及后面还会举出的特征可自身单独使用或对于多个特征的情况以任意组合使用。所示出和所描述的实施方式不应理解为穷举，而是仅具有用于描述本发明的示例性特征。

附图说明

附图示出:

图1适用于实施根据本发明的标记方法的打标激光器；

图2由亮像素和暗像素组成的22*22单元格矩阵的示例的数据矩阵码；

图3a-3f根据本发明的用于将数据矩阵码施加到工件上的第一标记方法的各个方法步骤；

图4a-4d根据本发明的用于将数据矩阵码施加到工件上的第二标记方法的各个方法步骤；以及

图5a、5b由像素点(图5a)组成的以及由像素线(图5b)组成的数据矩阵码。

在后面的附图描述中，对于相同或功能相同的构件使用相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中立体地示出为平台机器的打标激光器1包括：例如实施为CO₂激光器、半导体激光器或固体激光器的激光射束产生器2；能沿X和Y方向移动的激光加工单元3；和工件支承件4。在激光射束产生器2中产生激光射束5，该激光射束借助(未示出的)光缆或(未示出的)转向镜从激光射束产生器2被引导到激光加工单元3。借助布置在激光加工单元3中的聚焦光具使激光射束5对准工件6，所述工件支承在工件支承件4上。打标激光器1还被供应以过程气体7，例如氧气和氮气。过程气体7被供应给激光加工单元3的过程气体喷嘴8，过程气体与激光射束5一起从所述过程气体喷嘴射出。

打标激光器1用于借助激光射束5将二维数据矩阵码(DMC)9施加在工件6上。如图2所示，DMC9例如为由明和暗的单元格组成的n*m单元格矩阵(n、m＝22)，其中，每个单元格可通过明或暗的单个像素形成或可通过明或暗的s*t像素矩阵(s、t≥1)形成。在后面由于简单性原因而假设每个单元格通过单个像素10a、10b形成，即s、t＝1。

在图3a至3f中示出根据本发明的标记方法的各个方法步骤，在所述方法中，激光加工单元3按像素行分别以恒定的标记速度v并且交替地沿相反方向走过待标记的工件区域并且在该走过期间通过暂时地接通激光射束5来将暗像素10b标记在工件6上。

该标记过程通过以下方式开始：激光加工单元3以恒定的标记速度v走过DMC9的最上面的第1像素行11-1并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图3a)。

然后走过半圆形曲线12到达DMC9的第12像素行11-12，使得曲线直径d为十一个像素行间距。沿与第1像素行11-1相反的方向以所述恒定的标记速度v走过第12像素行11-12，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图3b)。

然后走过半圆曲线12回到DMC9的第2像素行11-2，使得曲线直径d现在为十个像素行间距。沿与第1像素行11-1相同的方向以所述恒定的标记速度走过第2像素行11-2，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图3c)。

然后走过半圆曲线12到达DMC9的第13像素行11-13，使得曲线直径d为十一个像素行间距。沿与第12像素行11-12相同的方向以所述恒定的标记速度v走过第13像素行11-13，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图3d)。

然后走过半圆曲线12返回DMC9的第3像素行11-3，使得曲线直径d为十个像素行间距。沿与第1像素行11-1相同的方向以所述恒定的标记速度v走过第3像素行11-3，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图3e)。

该循环式的工作进行策略沿列方向13向下继续直至最终也标记DMC9的最后的、即最下面的第22像素列11-22为止(图3f)。

激光加工单元3沿半圆形曲线12的曲线速度至少这么高，使得与两个直接相邻的像素行之间的窄的行过渡相比尽管曲线路程较长但标记时间显著缩短。所述曲线速度例如可为所述恒定的标记速度v的至少50％。“跳越的换行”或曲线直径并非绝对需要大到从第一像素行跳到DMC9的中间像素行，而是仅需大到足以保持激光加工单元3的高的曲线速度。

在图4a至4d中示出相对于图3改型的根据本发明的标记方法的各个方法步骤，在所述方法中，激光加工单元3按像素行分别以恒定的标记速度v并且交替地沿相反方向走过待标记的工件区域并且在所述走过期间通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上。

该标记过程通过下述方式开始：激光加工单元3以恒定的标记速度v走过DMC9的最上面的第1像素行11-1并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图4a)。

然后走过环形曲线14到达DMC9的第2像素行11-2，其中，曲线直径d为约十个像素行间距。沿与第1像素行11-1相反的方向以恒定的标记速度v走过第2像素行11-2，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图4b)。

然后走过具有相同曲线直径的环形曲线14到达DMC9的第3像素行11-3。沿与第1像素行11-1相同的方向以恒定的标记速度v走过第3像素行11-3，并且在此通过暂时地接通激光射束5将暗像素10b标记在工件6上(图4c)。

该摆动式的工作进行策略沿列方向13向下直至最终也标记DMC9的最后的、即最下面的第22像素列11-22为止(图4d)。

激光加工单元3沿着圆环形曲线14的曲线速度至少这么高，使得与直接相邻的两个像素行之间的非环形的行过渡相比尽管曲线路程较长但标记时长显著缩短。“环形换行”在两个不直接相邻的像素行之间也是可能的，以便走过多于一个行间距的曲线直径。

图5a示出呈12*12单元格矩阵9形式的数据矩阵码，该单元格矩阵的暗单元格分别通过一个脉冲激光标记形成为圆像素10b，该激光脉冲标记以一个激光脉冲标记。图5b同样示出12*12单元格矩阵9，其暗单元格分别通过一个脉冲激光标记形成为像素线10b，该脉冲激光标记以在一行中彼此相邻的多个激光脉冲标记。

如图1所示，激光加工机1还包括机器控制装置15，该机器控制装置被编程用于根据上述标记方法控制激光加工单元3的运动。

替代于如图1所示能在X和Y方向移动，激光加工单元3也可构造成能沿X和Y方向摆动，例如借助扫描光具来摆动，该扫描光具使激光射束5沿X和Y方向转向。