激光雕刻专利，为产品定制“纹身”
发布时间：2020-03-30 作者：机械发明审查部焊接加工室 来源：中国知识产权报
“扫一扫二维码，肉菜来源全知道”，相信很多人都听说过或者见到过这样的广告，大到超市，小到菜市场，我们发现很多商品上都多了一个二维码，消费者可以通过扫描二维码，直接查看食品的“身份”，如同被定制“纹身”一样，让消费者放心消费，这种方式统称为溯源防伪技术。
随着互联网技术的兴起，溯源防伪标签成为了主流的防伪产品。在新兴的产品标识领域中，激光技术发挥了十分重要的作用，随着激光器稳定性的提高、体积的缩小、光学器件的改进和计算机技术的快速发展，激光加工与腐蚀、电火花加工、机械刻划、印刷等传统加工方法相比，具有无与伦比的优势。
目前，激光标识技术以其特有的防伪、动态、高效等功能优势，在各个领域得到了广泛的应用。
激光标识技术的基本原理是由激光发生器生成高能量的连续激光光束作用于承印材料表面时，处于基态的原子跃迁到较高能量状态；处于较高能量状态的原子是不稳定的，会很快回到基态，当原子返回基态时，会以光子或量子的形式释放出额外的能量，并由光能转换为热能，使表面材料瞬间熔融甚至气化，从而形成清晰的图文标记。
笔者对激光标识技术进行了专利检索，对布局和研发热点进行了研究，以期为相关行业发展提供参考。
1、起步较晚 发展迅速
在中国专利文摘数据库（CNABS）和德温特世界专利索引数据库（DWPI）中进行检索，截至2019年4月底，共获取已公开的激光标识技术专利申请9058件，其中，国内申请总量为4851件，国外申请总量为4207件，中国的原创申请量较大。
中国的激光标识技术发展起步较晚，在2000年以前，中国相关专利申请量为个位数，尚处于技术萌芽期，这也说明了激光标识技术在此期间尚未引起足够的重视；此后，随着全球经济以及社会发展所带来的产品防伪标识的迫切需求，中国逐步加大对激光标识技术的创新研发，其专利申请量也呈现快速增长趋势，由此进入技术发展期；从2014年开始，中国的激光标识技术专利申请量进入了高速增长期，2016年中国的专利申请量已占据全球专利申请总量的90%以上，并针对优化激光参数来提升标识质量的激光标识技术进行了专利布局，技术创新的不断发展也使激光标识技术的应用范围更加广泛和全面。
2、激光标识 清晰永久
清晰可见、富有特点的LOGO、文字或二维码图案不仅能够方便我们认识和使用产品，也一定程度上影响着我们是否会购买这个产品，而标刻深度和图案色彩亮度则是防伪标识是否清晰、耐用的最主要质量指标。在激光标识技术中，相同的激光参量组合在不同的基底材料上进行打标或是不同的激光参量在相同的基底材料上进行打标，都会出现不同的激光-材料相互作用方式，相应的标识质量也会有显著不同。
激光标识加工流程图
经检索发现，目前全球在对标识质量影响因素方面技术研发及专利布局较多，就我国该领域的专利看，国内创新主体的研发及专利布局主要集中在通过调整不同的激光参量在不同基底材料上打标，以期获得最优化的标识质量。这反映出我国关于激光标识技术方面虽然起步晚，但是相关行业在寻求获得高质量的激光标识产品的道路上需求较大，且发展较快，大有后来者居上的势头。
云南大学申请了一件名为“强紫外激光防伪技术”（公开号：CN1149144A）的发明专利，该技术利用308nm的准分子激光器对铜板纸包装或水松纸进行了激光打标确定了打标的能量密度阈值，并通过优化单脉冲能量、脉冲宽度、光学系统透过率、成像放大倍数以及激光光斑面积来获得线条清晰、分辨率高且肉眼可见的防伪标识。
北京工业大学的一件名为“金属彩色打标系统及打标方法”（公开号：CN108637486A）的发明专利申请，分析了激光器输出功率、重复频率和振镜扫描速度、扫描行间距四个参数对金属彩色标记效果产生的影响，通过调整光纤激光器的发射参数及激光振镜的扫描参数来形成不同厚度的氧化膜，最终实现具有彩色效果甚至彩色图案表面的金属。
桂林星辰电力电子有限公司申请了一件名为“彩色标刻系统及运行方法”（公开号：CN1749015A）的发明专利，该技术为了研究不同的激光参数对标记质量的影响，根据要求将需要标刻的图形分为多个区域，对各图形区域分别设置不同的激光强度、激光脉冲频率、扫描填充线条密度、标刻点的步长等参数，自动对各个区域按照不同配置参数标刻，得到在不同区域有不同色泽或彩色效果的图案。
此外，国内研发主体在优化激光参量以获得高质量标识的创新基础上，也在着力研究应用于各领域且不易被仿造的标记图案，如利用激光在工件表面标刻二维码图案，二维码图案具有可存储汉字、图像信息、数据以及实现自动纠错的优点，通过二维码图案可有效实现追溯防伪的广泛应用。
据悉，苏州莱铯科技有限公司的名为“一种用于标记活猪信息的二维码激光打标机”（公开号：CN108812395A）的发明专利申请，记载了在生猪养殖过程中常常需要将生猪打上标记，方便人们识别，二维码识别图形复杂，通过设置旋转装置带动激光打标机基体转动到合适角度，将二维码标记在猪的身上，可有效避免遇到“挂羊头卖狗肉”的烦恼。
东莞市翔通光电技术有限公司的一件名为“一种用于金属产品的二维码雕刻工艺”（公开号：CN109676262A）专利申请，根据二维码图样在镭射机上进行编程，开启镭射机对二维码雕刻区域内镭射出二维码图样，在雕刻过程中将雕刻速度与雕刻功率相配合，最终获得较好的二维码图样。
3、总结
激光标识技术是当前工业、农业、食品等相关行业的研究热点，“产品唯一性”“清晰持久性”被认为是激光标识技术未来发展的两大突破点。激光标识的优点在于内容不受限制，可以包括个性化图案图形、公司商标、网围编号、产品序号、监制单位和专供地区等内容。随着人们防伪观念的逐渐加深，激光标识技术的发展可有效防止冒牌产业的无序竞争，提高产品的附加值，为相关行业的产品带来更多的产业价值。
随着工业、农业、食品等相关行业的精细化有序发展，激光标识防伪技术的发展空间十分广阔，且前景可期。虽然我国在激光标识核心控制技术方面同国外存在不小的差距，但已经在激光参数的调节以及激光标识图案的多样性方面具有了一定的技术储备，尤其在农业产品的二维码标识应用上已经十分广泛。建议在今后的创新发展中，我国企业可不断优化激光打标的参数设置并扩展防伪标识技术的应用，为更多行业内的产品提供终身“定制纹身”。
