一种基于激光扫描的防伪标记制作方法和装置与流程

本发明属于激光技术应用领域，具体涉及一种基于激光扫描的防伪标记制作方法和装置。

背景技术：

防伪技术是指为了达到防伪目的而采取的措施，它在一定范围内能准确鉴别真伪，是使产品不易被仿制和复制的技术。现有的防伪标记通常是在需要的介质上印刷或粘贴防伪图像、编码、条形码或文字，如复杂、美观的全息镭射防伪标签等。但是印刷标记依赖事先制作的印刷母版(如移印头)，粘贴标记也需要事先准备好用于粘贴的成品防伪标记物，两种方式均不能灵活更改防伪标记信息内容，且防伪标记易于伪造，易产生磨损或污损破坏。

近年来，激光标刻技术已经成为一种新的防伪标记制作技术。激光标刻的原理是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记。然而，激光标刻防伪的不足在于，激光直接作用于产品本体上进行信息标刻，受限于产品本体材料特性，难以做出色彩鲜明、美观的信息标记，且防伪特征完全依赖于激光标刻工艺，仿冒产品通过购置相同配置激光标刻机，很容易伪造其激光防伪标刻技术。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种基于激光扫描的防伪标记制作方法；本发明还同时提供了一种基于激光扫描的防伪标记制作装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于激光扫描在产品表面制作防伪标记的方法，包括如下步骤：

(1)将防伪标记基体置于产品基体表面上方预设制作防伪标记的位置；

所述防伪标记基体可以是传统防伪标记技术所用的薄膜、全息膜，也可以是具有表面三维凹凸造型的膜状实体；所述防伪标记基体的厚度为0.01mm～1mm，并且要求防伪标记基体对后续步骤中所采用的激光束吸收率大于50％；所述产品基体具有光洁表面，且其材质与防伪标记基体具有连接工艺兼容性；

(2)采用多组柔性塑胶棒接触防伪标记基体，并施力使得柔性塑胶棒按压防伪标记基体，将防伪标记基体与产品基体紧密贴合；依产品基体的轮廓形状移动多组柔性塑胶棒，同时保持所施加的按压力，捋顺防伪标记基体与产品基体，实现完全型面贴覆；

(3)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，沿自定义防伪标记图案的外轮廓扫描多次，调节激光束的功率和速度，以控制扫描激光聚焦光斑的温度，实现防伪标记基体上被激光扫描的轨迹与产品基体的熔合或融合或粘合，从而固定防伪标记基体与产品基体的相对位置；

(4)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，按照自定义防伪标记图案进行选择性激光填充扫描多次，调节激光束的功率和速度，以控制扫描激光聚焦光斑的温度，实现在防伪标记基体上自定义图案信息的添加；

(5)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，沿自定义防伪标记图案的外轮廓外推一定距离扫描多次，调节激光束的功率和速度，实现防伪标记基体的切割，使得自定义防伪标记图案与防伪标记基体分离；

(6)揭起防伪标记基体，在产品基体表面得到具有自定义图案信息的防伪标记。

进一步的，步骤(1)中防伪标记基体与产品基体相对的那一面涂有薄层无机固态胶，所述薄层无机固态胶的厚度小于0.2mm。

进一步的，步骤(4)中使用激光束按照自定义防伪标记图案进行选择性激光填充扫描时，要使得防伪标记基体上被激光填充扫描的轨迹与产品基体熔合或融合或粘合。

进一步的，步骤(3)、(4)和(5)的顺序可以互换。

进一步的，本发明还同时提供了一种基于激光扫描在产品表面制作防伪标记的装置，包括机架，以及安装在机架上的送标组件、移标组件、贴标组件、工件传送带和激光打标机；

所述送标组件包括防伪贴标带、出料盘、标头组件安装板、测物电眼、回收料盘、贴标牵引结构、伺服电机、剥标结构、出料盘安装板、T形板、同步带轮传动结构和测物电眼位置调节器；

所述防伪贴标带包括长条形的标带底纸和依次顺序贴覆在标带底纸上的多个防伪标记基体；所述标头组件安装板通过多个螺栓安装在T形板的上部，所述T形板的底部安装在机架的工作台上；

所述出料盘、测物电眼、回收料盘、贴标牵引结构、伺服电机和剥标结构安装在标头组件安装板的左侧，出料盘安装板、同步带轮传动结构和测物电眼位置调节器安装在标头组件安装板的右侧；

所述防伪贴标带的一端缠绕在出料盘的套筒上，另一端经多个转向辊筒的转向和贴标牵引结构的牵引后，缠绕在回收料盘的套筒上；

所述伺服电机通过两个同步带轮传动结构与贴标牵引结构和回收料盘分别相连，用于驱动贴标牵引结构进行防伪贴标带的牵引，以及驱动回收料盘旋转进而实现防伪贴标带的回收；

所述测物电眼安装在防伪贴标带侧面，用于检测防伪贴标带上是否粘贴有标签；所述测物电眼位置调节器与测物电眼相连，用于调节测物电眼的空间位置；

所述剥标结构由压标片和剥标板组成，两者以夹角形式配合安装，所述剥标板的一端为楔形，防伪贴标带在牵引力带动下经过剥标板的楔形位置，标签与标带底纸顺利剥离，标签落至移标组件的移标板上；

所述移标组件包括移标气缸、导轨组件、连接件、转接件、转接板、双头螺纹轴和移标板；

所述移标组件安装在标头组件安装板的右侧，移标气缸通过气缸安装底座安装在工作台上，转接板安装在导轨组件上，并通过连接件和转接件与移标气缸的动作端连接，移标板通过双头螺纹轴与转接板连接；移标气缸动作时可驱动移标板沿着导轨组件往复运动；所述移标板的上表面涂覆有防粘材料特氟龙；

所述贴标组件包括铝型材、X方向驱动模组、Y方向驱动模组、导轨滑板、多节气缸、连接板、多组塑胶棒组件、真空吸盘安装板和真空吸盘；

X方向驱动模组固定于铝型材上，Y方向驱动模组安装在X方向驱动模组上，导轨滑板安装在Y方向驱动模组上，多节气缸通过气缸安装板固定在导轨滑板的上端，连接板上开有中心螺纹孔与多节气缸的活塞杆端部同轴装配，由多节气缸驱动；真空吸盘安装板安装在导轨滑板的下端；真空吸盘安装在真空吸盘安装板下端中心位置；所述真空吸盘内置有缓冲弹簧；

多组塑胶棒组件均匀设置在连接板上，每组塑胶棒组件均包括塑胶棒套筒、弹簧和塑胶棒，塑胶棒套筒的直径大于塑胶棒的直径，塑胶棒套筒的上端固定在连接板上，塑胶棒的上端插入塑胶棒套筒内，下端穿过真空吸盘安装板，并向外延伸一段距离；弹簧卡装在塑胶棒套筒的下端与真空吸盘安装板之间。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明有机结合了传统防伪标记技术和激光标刻防伪技术，一方面解决了单一的激光标刻防伪技术受限于产品本体材料的色彩单一(一般为单一的黄、白或黑灰色)、受限于激光标刻工艺的易被仿制缺陷，本发明的防伪标记基体可以是传统防伪标记技术所用的薄膜、全息膜甚至具有表面三维凹凸造型的膜状实体，色彩多样，美观大方；另一方面解决了单一的传统防伪标记技术无法灵活更改信息内容、易于伪造的缺陷，本发明利用在线激光扫描标刻技术实现既有防伪膜基础上自定义图案信息的添加(如logo、生产日期、批号、网址、二维码等)，大大提高了防伪标记的仿制难度，防伪效果大大提升。

2、本发明基于激光扫描技术实现防伪标记的在线信息标刻与轮廓切割，并利用激光束进行自定义防伪图案信息标刻时的加热作用实现防伪标记膜与基体的紧密贴覆(“焊”在一起)，自动化程度高，速度快，效率高，从而成本低。

3、本发明的防伪标记耐久性好、与产品本体结合质量高，优于传统的印刷或黏贴，不易破坏和污损。

4、本发明提供了一种实现基于激光扫描技术实现防伪标记的在线信息标刻与轮廓切割的装置，其采用低成本的型材机架以及标准化工件传送带，上下料全自动化，速度快，效率高，工艺成本低，与前后工序兼容性高，易于组合构成多组、多工序生产线。

5、本发明提供的基于激光扫描技术实现了防伪标记的贴覆与连接(熔合、融合或粘合)、在线信息标刻、及轮廓切割装置，针对复杂曲面型面的产品表面设计出自动送标、移标和贴标组件，采用真空吸盘转移柔性标签，并采用多组柔性塑胶棒捋顺标签与曲面工件的贴覆过程(柔性塑胶棒沿曲面工件轮廓发生弯曲形变)，解决了传统曲面工件表面标签贴覆起皱、不齐、破损等问题，具有广泛的适用性。

6、本发明提供的基于激光扫描技术实现防伪标记的在线信息标刻与轮廓切割装置，集防伪标记的在线信息标刻与轮廓切割于一体，并设置测物电眼用于智能检测工序加工质量，功能多而全，可靠性高，具有相当的智能化程度，其结构原理在智能工厂设计中具有广泛的推广价值。

附图说明

图1为本发明所述防伪标记制作装置的整体结构图；

图2为本发明所述防伪标记制作装置的部分结构图；

图3为机架的结构图；

图4为工件传送带的结构图；

图5为激光打标机的结构图；

图6为送标组件中标头组件安装板左侧的结构图；

图7为送标组件中标头组件安装板右侧的结构图；

图8为移标组件的结构图；

图9为贴标组件的结构图；

图中各标记的含义如下：

送标组件1、移标组件2、贴标组件3、工件传送带4、激光打标机5、机架6、防伪贴标带101、出料盘102、标头组件安装板103、测物电眼104、回收料盘105、贴标牵引结构106、伺服电机107、剥标结构108、出料盘安装板109、螺栓110、T形板111、同步带轮传动结构112、测物电眼位置调节器113、移标气缸201、气缸安装底座202、导轨组件203、连接件204、转接件205、转接板206、双头螺纹轴207、移标板208、铝型材301、X方向驱动模组302、Y方向驱动模组303、导轨滑板304、多节气缸305、气缸安装板306、连接板307、多组塑胶棒套筒308、弹簧309、真空吸盘安装板310、塑胶棒311、真空吸盘312。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供了一种基于激光扫描在产品表面制作防伪标记的方法，包括如下步骤：

(1)将防伪标记基体置于产品基体表面上方预设制作防伪标记的位置；

所述防伪标记基体可以是传统防伪标记技术所用的薄膜、全息膜甚至具有表面三维凹凸造型的膜状实体，其膜厚为0.01mm～1mm，并且膜层对后续步骤中所采用的激光束吸收率大于50％；

所述产品基体要求具有光洁表面(表面粗糙度小于Ra0.4)，其表面造型可以是平面或曲面，并且其材质与防伪标记基体具有广义的连接工艺兼容性，即在加热至某一温度时，可以实现防伪标记基体与产品基体的熔合(如均为金属)或融合(如均为有机聚合物，或有机聚合物与复合材料)或粘合(如有机聚合物与金属/非金属，低熔点陶瓷/玻璃与金属/非金属)；

优选的，防伪标记基体与产品基体相对的那一面可以涂有薄层无机固态胶，胶层厚度小于0.2mm；

(2)采用多组柔性塑胶棒接触防伪标记基体，并施力使得塑胶棒按压防伪标记基体，将其与产品基体紧密贴合，依曲面工件轮廓形状移动多组柔性塑胶棒(同时保持所施加的按压力)，捋顺防伪标记基体与产品基体实现完全型面贴覆；

(3)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，沿自定义防伪标记图案的外轮廓扫描N次(N大于等于1)，调节激光束的功率和速度，以控制扫描激光聚焦光斑的温度，实现防伪标记基体上被激光扫描的轨迹与产品基体的熔合(如均为金属)或融合(如均为有机聚合物，或有机聚合物与复合材料)或粘合(如有机聚合物与金属/非金属，低熔点陶瓷/玻璃与金属/非金属)，从而固定防伪标记基体与产品基体的相对位置；

该步骤之后，可以撤掉多组柔性塑胶棒，也可以不撤掉(但不能让塑胶棒干涉后面步骤中激光束的扫描)。

(4)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，按照自定义防伪标记图案进行选择性激光填充扫描M次(M大于等于1)，调节激光束的功率和速度，以控制扫描激光聚焦光斑的温度，实现在防伪标记基体上既有防伪信息基础上自定义图案信息的添加(如logo、生产日期、批号、网址、二维码等)；

优选的，通过采用兼容的防伪标记基体与产品基体材料，还可以同时实现防伪标记基体上被激光填充扫描的轨迹与产品基体的熔合(如均为金属)或融合(如均为有机聚合物，或有机聚合物与复合材料)或粘合(如有机聚合物与金属/非金属，低熔点陶瓷/玻璃与金属/非金属)，从而进一步牢固固定防伪标记基体与产品基体；

(5)使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，沿自定义防伪标记图案的外轮廓外推一定距离(大于0.2mm)扫描P次(P大于等于1)，调节激光束的功率和速度，实现防伪标记基体的切割，使得自定义防伪标记图案与防伪标记基体分离；

(6)揭起防伪标记基体，在产品基体表面得到具有自定义图案信息的防伪标记。

优选的，以上(3)、(4)、(5)步骤的顺序还可以变换为(4)、(5)、(3)或(4)、(3)、(5)，不影响最终工艺效果。

本发明还提供了一种实现上述方法的防伪标记制作装置，如图1-9所示，该装置包括机架6，以及安装在机架6上的送标组件1、移标组件2、贴标组件3、工件传送带4和激光打标机5。所述送标组件1用于输送防伪贴标带，所述防伪贴标带包括长条形的标带底纸和依次顺序贴覆在标带底纸上的多个防伪标记基体(以下简称标签)；所述送标组件1还用于将标签与标带底纸顺利剥离。所述移标组件2用于将剥离后的标签转移到后续工位；所述贴标组件3用于将标签贴覆在产品基体表面；所述激光打标机5用于输出激光束进行激光扫描加工。

下面对各部分的具体结构进行描述：

所述机架6由型材603搭建而成，其上安装有三色报警灯601、组态触摸屏602和工作台604，机架6的底部还安装有地脚605。

所述工件传送带4由工件定位模具链板402组成，所述工件定位模具链板402上设置有多个用于安置产品401的工位。所述产品401的表面造型可以是平面或曲面(双曲率曲面或不规则曲面的回转体等)，常见的有饮料瓶、风扇电机塑料保护壳等。

所述送标组件1包括防伪贴标带101、出料盘102、标头组件安装板103、测物电眼104、回收料盘105、贴标牵引结构106、伺服电机107、剥标结构108、出料盘安装板109、T形板111、同步带轮传动结构112和测物电眼位置调节器113。

所述标头组件安装板103通过多个螺栓110安装在T形板111的上部，所述T形板111的底部安装在工作台604上。

所述出料盘102、测物电眼104、回收料盘105、贴标牵引结构106、伺服电机107和剥标结构108安装在标头组件安装板103的左侧，出料盘安装板109、同步带轮传动结构112和测物电眼位置调节器113安装在标头组件安装板103的右侧。

所述防伪贴标带101的一端缠绕在出料盘102的套筒上，另一端经多个转向辊筒的转向和贴标牵引结构106的牵引后，缠绕在回收料盘105的套筒上。

所述伺服电机107通过两个同步带轮传动结构112与贴标牵引结构106和回收料盘105分别相连，用于驱动贴标牵引结构106进行防伪贴标带101的牵引，以及驱动回收料盘105旋转进而实现防伪贴标带101的回收。

所述测物电眼104安装在防伪贴标带101侧面，用于检测防伪贴标带101上是否粘贴有标签，其具体结构为现有技术，比如可以采用红外探测技术来实现，一侧发射光束，另一侧进行接收，当中间有标签时，接收光量发生变化，通过设定临界值，进行有无标签的辨别。

所述测物电眼位置调节器113与测物电眼104相连，用于调节测物电眼104的空间位置。

所述剥标结构108由压标片和剥标板组成，两者以夹角形式配合安装，所述剥标板的一端为楔形，防伪贴标带101在牵引力带动下经过剥标板的楔形位置，标签与标带底纸顺利剥离，标签落至移标组件2的移标板208上。

所述移标组件2包括移标气缸201、导轨组件203、连接件204、转接件205、转接板206、双头螺纹轴207和移标板208。

所述移标组件2安装在标头组件安装板103的右侧，移标气缸201通过气缸安装底座202安装在工作台604上，转接板206安装在导轨组件203上，并通过连接件204和转接件205与移标气缸201的动作端连接，移标板208通过双头螺纹轴207与转接板206连接；移标气缸201动作时可驱动移标板208沿着导轨组件203往复运动。所述移标板208的上表面涂覆有防粘材料特氟龙，这样可以防止标签粘贴在移标板208上，而无法转移。

所述贴标组件3包括铝型材301、X方向驱动模组302、Y方向驱动模组303、导轨滑板304、多节气缸305、连接板307、多组塑胶棒组件、真空吸盘安装板310和真空吸盘312；

X方向驱动模组302固定于铝型材301上，Y方向驱动模组303安装在X方向驱动模组302上，导轨滑板304安装在Y方向驱动模组303上，多节气缸305通过气缸安装板306固定在导轨滑板304的上端，连接板307上开有中心螺纹孔与多节气缸305的活塞杆端部同轴装配，由多节气缸305驱动；真空吸盘安装板310安装在导轨滑板304的下端；真空吸盘312安装在真空吸盘安装板310下端中心位置；所述真空吸盘312内置有缓冲弹簧；

多组塑胶棒组件均匀设置在连接板307上，每组塑胶棒组件均包括塑胶棒套筒308、弹簧309和塑胶棒311，塑胶棒套筒308的直径大于塑胶棒311的直径，塑胶棒套筒308的上端固定在连接板307上，塑胶棒311的上端插入塑胶棒套筒308内，下端穿过真空吸盘安装板310，并向外延伸一段距离；弹簧309卡装在塑胶棒套筒308的下端与真空吸盘安装板310之间。

上述基于激光扫描的防伪标记制作装置的工作过程为：

防伪贴标带101在贴标牵引结构106的牵引下向前行进，当经过剥标结构108中剥标板的楔形位置时，标签与标带底纸顺利剥离，标签移至移标板208上，在移标气缸201的驱动下，移标板208将标签移至贴标组件3中真空吸盘312的正下方；此时，移标板208在移标气缸201的驱动下，退回原位进行取标；在多节气缸305作用下，真空吸盘312下移并吸附标签，然后在X方向驱动模组302和Y方向驱动模组303的驱动下，真空吸盘312移动至产品401的上方，接着多节气缸305驱动真空吸盘312整体下移，标签接触产品401，之后真空吸盘312中断吸附。再通过多节气缸305驱动多组塑胶棒311下移(此时真空吸盘312由于自身缓冲弹簧作用，也会紧贴在标签上)，使塑胶棒311按压标签，将其与产品401紧密贴合；然后继续下移塑胶棒311，使其沿产品401的轮廓发生弯曲形变，即可捋顺标签，实现与产品401的完全型面贴覆。已贴覆好标签的产品401在定位模具链板402的带动下移至激光打标机5的正下方，使用激光束聚焦于防伪标记基体表面，沿自定义防伪标记图案的外轮廓扫描多次，从而固定标签与产品401的相对位置；之后按照自定义防伪标记图案进行选择性激光填充扫描多次，实现在标签上自定义图案信息的添加；然后沿自定义防伪标记图案的外轮廓外推一定距离(大于0.2mm)扫描多次，实现标签的切割，使得自定义防伪标记图案与标签分离；最后人工揭起标签，在产品401表面得到具有自定义图案信息的防伪标记。

本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。