用于借助灰度校準(zhǔn)的激光標(biāo)記的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于安全文件的激光標(biāo)記的方法以及一種相應(yīng)的設(shè)備，借此可以 將描述具有不同亮度值的圖形的圖形信息存儲到安全文件中。
【背景技術(shù)】
[0002] 由現(xiàn)有技術(shù)已知，在使用激光輻射的情況下標(biāo)記安全文件。特別地，基于塑料制造 的安全文件可以借助激光輻射如此標(biāo)記，使得圖形信息存儲在安全文件的表面上或者內(nèi)部 中。為了實(shí)現(xiàn)在安全文件的內(nèi)部中的存儲，例如給透明材料層添加顏料，所述顏料雖然有利 于激光輻射的吸收，然而完全沒有或者僅僅不重要地?fù)p害材料的普遍的透明性。所入射的 激光輻射在設(shè)置有顏料的層中被局部地吸收并且由此例如引起塑料的碳化。根據(jù)所入射的 能量調(diào)節(jié)不同的涂黑度（Schwiirzimgsgrade)、即不同的灰度。在此，對于確定的灰度的產(chǎn) 生所需要的能量與要標(biāo)記的安全文件相關(guān)。
[0003] 對于相同制造的安全文件坯件預(yù)已知對于引起確定的涂黑度或者確定的灰度值 所需要的能量。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)備中使用可以通過激光控制信號在其激光功率或者 激光脈沖能量方面控制的激光器。優(yōu)選地，脈沖的激光器用于激光標(biāo)記，并且圖形信息逐點(diǎn) 地組合。在此，將所有可圖形顯示的信息視為圖形信息。因此，圖形信息可以單獨(dú)地或者以 任意組合地包括圖像一一例如面部圖像、線條圖、文字、數(shù)字等等。特別優(yōu)選地，對于具有確 定的灰度值的每一個圖像點(diǎn)使用恰好一個激光脈沖來標(biāo)記。然而也可能的是，使用限定的 能量的多個激光脈沖來產(chǎn)生同一圖像點(diǎn)或者使多個點(diǎn)部分地重疊。然而，通過所述激光控 制信號能夠僅僅相對地影響激光功率或者激光脈沖能量。這意味著，可能不精確地預(yù)給定 精確的激光功率或者激光脈沖能量。因此需要的是，以以下方式進(jìn)行校準(zhǔn)，使得對于應(yīng)當(dāng)標(biāo) 記的每一個灰度值以以下方式進(jìn)行校準(zhǔn)，使得激光控制信號、即激光控制信號的控制值變 化，直至實(shí)現(xiàn)借助相應(yīng)的灰度值的標(biāo)記?？梢愿鶕?jù)激光控制信號的如此求取的控制值產(chǎn)生 分配函數(shù)，所述分配函數(shù)給要標(biāo)記的灰度值分配相應(yīng)的控制信號值，從而達(dá)到相應(yīng)的激光 脈沖能量或者激光脈沖功率以借助相應(yīng)的灰度值標(biāo)記圖像點(diǎn)。因?yàn)橛捎跓岵▌雍推渌車?環(huán)境影響對于激光控制信號的同一控制值和實(shí)際產(chǎn)生的激光功率或者激光脈沖能量可能 容易地變化，所以由現(xiàn)有技術(shù)已知，使所產(chǎn)生的到光電二極管上的激光的一部分耦合輸出 并且其信號（所述信號是耦合輸出的激光的所檢測的激光功率或者脈沖能量的度量）用作 用于調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)信號，所述調(diào)節(jié)回路引起激光控制信號的校正。由此雖然可能的是，在 較長的時間段上使用經(jīng)校準(zhǔn)的設(shè)備來進(jìn)行激光標(biāo)記，以便實(shí)現(xiàn)具有足夠的質(zhì)量和各個灰度 值的可復(fù)制性的安全文件，然而間隔地需要重新的校準(zhǔn)循環(huán)，在所述校準(zhǔn)循環(huán)中將實(shí)際產(chǎn) 生的灰度值與要達(dá)到的灰度值進(jìn)行比較。所述校準(zhǔn)可以僅僅由特定培訓(xùn)的技術(shù)人員進(jìn)行和 /或要求可以精確地相互比較灰度值的耗費(fèi)的光學(xué)測量裝置。
[0004] 在此要說明的是，視覺察覺的灰度值通常通過多個圖像點(diǎn)來確定。首先，各個圖像 點(diǎn)的實(shí)際灰度值起作用。同樣，然而也通過圖像點(diǎn)密度、即每面積的圖像點(diǎn)數(shù)量來影響可察 覺的灰度值。通常，各個圖像點(diǎn)分別在對于圖形信息統(tǒng)一的網(wǎng)柵中置入到文件中。當(dāng)然也 可能的是，圖像點(diǎn)以彼此不同的間距布置。在求取或者確定用于激光標(biāo)記的各個圖像點(diǎn)的 灰度值時已知以下間距：以所述間距在文件中構(gòu)造圖像點(diǎn)。相應(yīng)地，確定用于各個圖像點(diǎn)的 灰度值。在所構(gòu)造的圖像點(diǎn)可以彼此部分地疊加的安全文件中，得到在觀察者處引起所期 望的灰度印象的圖形信息。這然而以以下為前提：不僅圖像點(diǎn)的間距而且借助激光標(biāo)記所 構(gòu)造的各個圖像點(diǎn)的單個灰度值是正確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明所基于的技術(shù)任務(wù)在于創(chuàng)造一種方法和一種設(shè)備，借此可以實(shí)施激 光標(biāo)記并且降低通過服務(wù)技術(shù)人員的干預(yù)的必要性，而盡管如此可以可靠地實(shí)施精確的灰 度標(biāo)記。
[0006] 發(fā)明的基本構(gòu)思
[0007] 本發(fā)明所基于的構(gòu)思在于如此構(gòu)造一種方法和一種設(shè)備，使得用于激光標(biāo)記的設(shè) 備裝配有絕對地測量激光功率或者激光脈沖能量的測量頭并且使用如此獲得的測量結(jié)果， 以便改變并且適合地匹配分配函數(shù)，所述分配函數(shù)給灰度值分配激光控制值。
[0008] 優(yōu)選實(shí)施方式
[0009] 創(chuàng)造一種用于安全文件的激光標(biāo)記的方法，所述方法包括以下步驟：
[0010] a)檢測圖形信息，所述圖形信息描述具有不同亮度值的圖形；
[0011] b)根據(jù)所述圖形信息產(chǎn)生位置控制信號和激光控制信號，其中給每一個亮度值分 配一個對于引起在安全文件中具有相應(yīng)的亮度值的激光標(biāo)記所需要的期望激光功率或者 期望激光脈沖能量，并且在產(chǎn)生激光控制信號時借助分配函數(shù)給每一個亮度值分配一個控 制值，所述控制值設(shè)置用于產(chǎn)生具有相應(yīng)的激光功率或者激光脈沖能量的激光；
[0012] c)借助激光控制信號來控制激光器并且根據(jù)激光控制信號輻射具有激光功率或 者激光脈沖能量的激光；
[0013] d)借助位置控制信號在時間上匹配地控制至少一個位置控制裝置，以便相對于優(yōu) 選在文件容納部中布置的安全文件地定位所輻射的激光，
[0014] 從而通過迭代地實(shí)施方法步驟b)至d)來實(shí)施安全文件借助具有不同亮度值的圖 形的位置正確的標(biāo)記，其中實(shí)施至少一個校準(zhǔn)步驟，其中在實(shí)施所述校準(zhǔn)步驟時具有用于 亮度值的控制值的激光控制信號產(chǎn)生并且在校準(zhǔn)步驟期間保持恒定，激光的所限定的份額 從用于激光標(biāo)記的射束路徑耦合輸出并且引導(dǎo)到絕對地測量的測量頭中并且絕對地測量 激光的引導(dǎo)到測量頭上的耦合輸出的份額的功率或者其在測量頭中存放的能量，并且由激 光的耦合輸出的份額的所測量的功率或者能量來求取對于所述標(biāo)記可供使用的功率或者 脈沖能量并且將所求取的功率與期望激光功率比較或者將所求取的脈沖能量與期望激光 脈沖能量比較，并且如果在所述比較時求取出在預(yù)給定的公差閾值之上的差，則通過分配 函數(shù)的變化匹配校準(zhǔn)。
[0015] 此外，創(chuàng)造一種用于激光標(biāo)記的設(shè)備，所述設(shè)備包括：
[0016] a)具有用于檢測圖形信息的接口的控制裝置，所述圖形信息描述具有不同亮度值 的圖形；
[0017] b)其中控制裝置構(gòu)造用于根據(jù)所述圖形信息產(chǎn)生位置控制信號和激光控制信號； 其中給每一個亮度值分配一個對于引起在安全文件中具有相應(yīng)的亮度值的激光標(biāo)記所需 要的期望激光功率或者期望激光脈沖能量，并且借助分配函數(shù)給每一個亮度值分配一個控 制值，所述控制值設(shè)置用于產(chǎn)生具有相應(yīng)的激光功率或者激光脈沖能量的激光；
[0018] c)激光器，其激光功率可以借助激光控制信號控制，并且根據(jù)激光控制信號輻射 具有激光功率或者激光脈沖能量的激光；
[0019] 以及優(yōu)選地
[0020] d)用于容納要標(biāo)記的安全文件的容納部；
[0021] e)射束引導(dǎo)光學(xué)器件，其用于將由激光器輻射的激光引導(dǎo)到安全文件上；以及
[0022] f)至少一個可以借助位置控制信號控制的位置控制裝置，所述位置控制裝置用于 在時間上與借助激光控制信號確定的激光功率或者激光脈沖能量匹配地相對于優(yōu)選在容 納部中容納的安全文件地定位激光，使得可以實(shí)施安全文件借助具有不同亮度值的圖形的 位置正確的標(biāo)記，
[0023] 其中，所述設(shè)備包括絕對地測量的測量頭以及耦合輸出單元，所述耦合輸出單元 用于從用于激光標(biāo)記的射束路徑耦合輸出激光的所限定的份額并且將耦合輸出的份額引 導(dǎo)到絕對地測量的測量頭上，其中測量頭實(shí)施用于絕對地測量激光的引導(dǎo)到測量頭上的耦 合輸出的份額的功率或者能量并且輸出代表絕對地測量的光功率或者所存放的能量的校 準(zhǔn)信號，其中控制裝置構(gòu)造用于檢測并且分析處理代表所檢測的激光功率或者能量的校準(zhǔn) 信號，其中控制裝置還構(gòu)造用于在所述設(shè)備的運(yùn)行中實(shí)施至少一個校準(zhǔn)步驟，在所述至少 一個校準(zhǔn)步驟中用于亮度值的激光控制信號產(chǎn)生并且在所述校準(zhǔn)步驟期間保持恒定，由激 光的耦合輸出的份額的所測量的激光功率或者激光脈沖能量求取對于所述標(biāo)記可供使用 的功率或者脈沖能量并且將所求取的功率與期望激光功率比較或者將所求取的脈沖能量 與期望激光脈沖能量比較，并且如果在比較時求取出在預(yù)給定的公差閾值之上的差，則弓丨 起通過分配函數(shù)的變化的校準(zhǔn)。
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可以進(jìn)行用于激光標(biāo)記的設(shè)備的校準(zhǔn)，而為此不需要特定培 訓(xùn)的人員。特別地，在非中心地使用的激光標(biāo)記設(shè)備的情況下這是特別有利的。如果所述設(shè) 備的控制單元如此構(gòu)造，使得所述控制單元可以接收分配函數(shù)或者對于不同的標(biāo)記過程可 以選擇不同的分配函數(shù)，則此外可能的是，借助同一設(shè)備標(biāo)記不同的文件坯件并且對此進(jìn) 行校準(zhǔn)。當(dāng)新式的文件坯件投入使用時這是特別有利的，對于所述新式的文件坯件僅僅需 要，向所述文件坯件提供所匹配的分配函數(shù)，以便在文件坯件中借助保持不變的分別具有 絕對的灰度值的灰度圖形來標(biāo)記任何灰度圖形。與特定的文件坯件或者為此所選擇的標(biāo)記 平面匹配地，僅僅必須提供、接收和/或選擇相應(yīng)的分配函數(shù)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的標(biāo)記。
[0025] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中設(shè)置，絕對地測量的測量頭包括熱電堆 (ThermosSllle)。熱電堆由熱電偶（Thermoelement)或者由多個在熱上并聯(lián)的而在電上 串聯(lián)的熱電偶組成，其中分別以輻射施加熱電偶的連接位置并且保護(hù)另一連接位置免受射 束影響。借助一次校準(zhǔn)的熱電堆可以可靠地絕對地確定所存放的輻射功率。所述精度例如 不能借助光電二極管或者其他當(dāng)前已知的半導(dǎo)體構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兊臏y量值尤其強(qiáng)烈地 與周圍環(huán)境條件相關(guān)并且波動。
[0026] 因此，一種優(yōu)選的方法設(shè)置，激光的功率借助包括熱電堆的測量頭測量。
[0027] 在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，實(shí)際產(chǎn)生的用于在標(biāo)記過