激光雕刻專利，為產品定制“紋身”
發布時間：2020-03-30 作者：機械發明審查部焊接加工室 來源：中國知識產權報
“掃一掃二維碼，肉菜來源全知道”，相信很多人都聽說過或者見到過這樣的廣告，大到超市，小到菜市場，我們發現很多商品上都多了一個二維碼，消費者可以通過掃描二維碼，直接查看食品的“身份”，如同被定制“紋身”一樣，讓消費者放心消費，這種方式統稱為溯源防偽技術。
隨著互聯網技術的興起，溯源防偽標簽成為了主流的防偽產品。在新興的產品標識領域中，激光技術發揮了十分重要的作用，隨著激光器穩定性的提高、體積的縮小、光學器件的改進和計算機技術的快速發展，激光加工與腐蝕、電火花加工、機械刻劃、印刷等傳統加工方法相比，具有無與倫比的優勢。
目前，激光標識技術以其特有的防偽、動態、高效等功能優勢，在各個領域得到了廣泛的應用。
激光標識技術的基本原理是由激光發生器生成高能量的連續激光光束作用于承印材料表面時，處于基態的原子躍遷到較高能量狀態；處于較高能量狀態的原子是不穩定的，會很快回到基態，當原子返回基態時，會以光子或量子的形式釋放出額外的能量，并由光能轉換為熱能，使表面材料瞬間熔融甚至氣化，從而形成清晰的圖文標記。
筆者對激光標識技術進行了專利檢索，對布局和研發熱點進行了研究，以期為相關行業發展提供參考。
1、起步較晚 發展迅速
在中國專利文摘數據庫（CNABS）和德溫特世界專利索引數據庫（DWPI）中進行檢索，截至2019年4月底，共獲取已公開的激光標識技術專利申請9058件，其中，國內申請總量為4851件，國外申請總量為4207件，中國的原創申請量較大。
中國的激光標識技術發展起步較晚，在2000年以前，中國相關專利申請量為個位數，尚處于技術萌芽期，這也說明了激光標識技術在此期間尚未引起足夠的重視；此后，隨著全球經濟以及社會發展所帶來的產品防偽標識的迫切需求，中國逐步加大對激光標識技術的創新研發，其專利申請量也呈現快速增長趨勢，由此進入技術發展期；從2014年開始，中國的激光標識技術專利申請量進入了高速增長期，2016年中國的專利申請量已占據全球專利申請總量的90%以上，并針對優化激光參數來提升標識質量的激光標識技術進行了專利布局，技術創新的不斷發展也使激光標識技術的應用范圍更加廣泛和全面。
2、激光標識 清晰永久
清晰可見、富有特點的LOGO、文字或二維碼圖案不僅能夠方便我們認識和使用產品，也一定程度上影響著我們是否會購買這個產品，而標刻深度和圖案色彩亮度則是防偽標識是否清晰、耐用的最主要質量指標。在激光標識技術中，相同的激光參量組合在不同的基底材料上進行打標或是不同的激光參量在相同的基底材料上進行打標，都會出現不同的激光-材料相互作用方式，相應的標識質量也會有顯著不同。
激光標識加工流程圖
經檢索發現，目前全球在對標識質量影響因素方面技術研發及專利布局較多，就我國該領域的專利看，國內創新主體的研發及專利布局主要集中在通過調整不同的激光參量在不同基底材料上打標，以期獲得最優化的標識質量。這反映出我國關于激光標識技術方面雖然起步晚，但是相關行業在尋求獲得高質量的激光標識產品的道路上需求較大，且發展較快，大有后來者居上的勢頭。
云南大學申請了一件名為“強紫外激光防偽技術”（公開號：CN1149144A）的發明專利，該技術利用308nm的準分子激光器對銅板紙包裝或水松紙進行了激光打標確定了打標的能量密度閾值，并通過優化單脈沖能量、脈沖寬度、光學系統透過率、成像放大倍數以及激光光斑面積來獲得線條清晰、分辨率高且肉眼可見的防偽標識。
北京工業大學的一件名為“金屬彩色打標系統及打標方法”（公開號：CN108637486A）的發明專利申請，分析了激光器輸出功率、重復頻率和振鏡掃描速度、掃描行間距四個參數對金屬彩色標記效果產生的影響，通過調整光纖激光器的發射參數及激光振鏡的掃描參數來形成不同厚度的氧化膜，最終實現具有彩色效果甚至彩色圖案表面的金屬。
桂林星辰電力電子有限公司申請了一件名為“彩色標刻系統及運行方法”（公開號：CN1749015A）的發明專利，該技術為了研究不同的激光參數對標記質量的影響，根據要求將需要標刻的圖形分為多個區域，對各圖形區域分別設置不同的激光強度、激光脈沖頻率、掃描填充線條密度、標刻點的步長等參數，自動對各個區域按照不同配置參數標刻，得到在不同區域有不同色澤或彩色效果的圖案。
此外，國內研發主體在優化激光參量以獲得高質量標識的創新基礎上，也在著力研究應用于各領域且不易被仿造的標記圖案，如利用激光在工件表面標刻二維碼圖案，二維碼圖案具有可存儲漢字、圖像信息、數據以及實現自動糾錯的優點，通過二維碼圖案可有效實現追溯防偽的廣泛應用。
據悉，蘇州萊銫科技有限公司的名為“一種用于標記活豬信息的二維碼激光打標機”（公開號：CN108812395A）的發明專利申請，記載了在生豬養殖過程中常常需要將生豬打上標記，方便人們識別，二維碼識別圖形復雜，通過設置旋轉裝置帶動激光打標機基體轉動到合適角度，將二維碼標記在豬的身上，可有效避免遇到“掛羊頭賣狗肉”的煩惱。
東莞市翔通光電技術有限公司的一件名為“一種用于金屬產品的二維碼雕刻工藝”（公開號：CN109676262A）專利申請，根據二維碼圖樣在鐳射機上進行編程，開啟鐳射機對二維碼雕刻區域內鐳射出二維碼圖樣，在雕刻過程中將雕刻速度與雕刻功率相配合，最終獲得較好的二維碼圖樣。
3、總結
激光標識技術是當前工業、農業、食品等相關行業的研究熱點，“產品唯一性”“清晰持久性”被認為是激光標識技術未來發展的兩大突破點。激光標識的優點在于內容不受限制，可以包括個性化圖案圖形、公司商標、網圍編號、產品序號、監制單位和專供地區等內容。隨著人們防偽觀念的逐漸加深，激光標識技術的發展可有效防止冒牌產業的無序競爭，提高產品的附加值，為相關行業的產品帶來更多的產業價值。
隨著工業、農業、食品等相關行業的精細化有序發展，激光標識防偽技術的發展空間十分廣闊，且前景可期。雖然我國在激光標識核心控制技術方面同國外存在不小的差距，但已經在激光參數的調節以及激光標識圖案的多樣性方面具有了一定的技術儲備，尤其在農業產品的二維碼標識應用上已經十分廣泛。建議在今后的創新發展中，我國企業可不斷優化激光打標的參數設置并擴展防偽標識技術的應用，為更多行業內的產品提供終身“定制紋身”。
