用于借助灰度校准的激光标记的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于安全文件的激光标记的方法以及一种相应的设备，借此可以 将描述具有不同亮度值的图形的图形信息存储到安全文件中。
【背景技术】
[0002] 由现有技术已知，在使用激光辐射的情况下标记安全文件。特别地，基于塑料制造 的安全文件可以借助激光辐射如此标记，使得图形信息存储在安全文件的表面上或者内部 中。为了实现在安全文件的内部中的存储，例如给透明材料层添加颜料，所述颜料虽然有利 于激光辐射的吸收，然而完全没有或者仅仅不重要地损害材料的普遍的透明性。所入射的 激光辐射在设置有颜料的层中被局部地吸收并且由此例如引起塑料的碳化。根据所入射的 能量调节不同的涂黑度（Schwiirzimgsgrade)、即不同的灰度。在此，对于确定的灰度的产 生所需要的能量与要标记的安全文件相关。
[0003] 对于相同制造的安全文件坯件预已知对于引起确定的涂黑度或者确定的灰度值 所需要的能量。在由现有技术已知的设备中使用可以通过激光控制信号在其激光功率或者 激光脉冲能量方面控制的激光器。优选地，脉冲的激光器用于激光标记，并且图形信息逐点 地组合。在此，将所有可图形显示的信息视为图形信息。因此，图形信息可以单独地或者以 任意组合地包括图像一一例如面部图像、线条图、文字、数字等等。特别优选地，对于具有确 定的灰度值的每一个图像点使用恰好一个激光脉冲来标记。然而也可能的是，使用限定的 能量的多个激光脉冲来产生同一图像点或者使多个点部分地重叠。然而，通过所述激光控 制信号能够仅仅相对地影响激光功率或者激光脉冲能量。这意味着，可能不精确地预给定 精确的激光功率或者激光脉冲能量。因此需要的是，以以下方式进行校准，使得对于应当标 记的每一个灰度值以以下方式进行校准，使得激光控制信号、即激光控制信号的控制值变 化，直至实现借助相应的灰度值的标记。可以根据激光控制信号的如此求取的控制值产生 分配函数，所述分配函数给要标记的灰度值分配相应的控制信号值，从而达到相应的激光 脉冲能量或者激光脉冲功率以借助相应的灰度值标记图像点。因为由于热波动和其他周围 环境影响对于激光控制信号的同一控制值和实际产生的激光功率或者激光脉冲能量可能 容易地变化，所以由现有技术已知，使所产生的到光电二极管上的激光的一部分耦合输出 并且其信号（所述信号是耦合输出的激光的所检测的激光功率或者脉冲能量的度量）用作 用于调节回路的调节信号，所述调节回路引起激光控制信号的校正。由此虽然可能的是，在 较长的时间段上使用经校准的设备来进行激光标记，以便实现具有足够的质量和各个灰度 值的可复制性的安全文件，然而间隔地需要重新的校准循环，在所述校准循环中将实际产 生的灰度值与要达到的灰度值进行比较。所述校准可以仅仅由特定培训的技术人员进行和 /或要求可以精确地相互比较灰度值的耗费的光学测量装置。
[0004] 在此要说明的是，视觉察觉的灰度值通常通过多个图像点来确定。首先，各个图像 点的实际灰度值起作用。同样，然而也通过图像点密度、即每面积的图像点数量来影响可察 觉的灰度值。通常，各个图像点分别在对于图形信息统一的网栅中置入到文件中。当然也 可能的是，图像点以彼此不同的间距布置。在求取或者确定用于激光标记的各个图像点的 灰度值时已知以下间距：以所述间距在文件中构造图像点。相应地，确定用于各个图像点的 灰度值。在所构造的图像点可以彼此部分地叠加的安全文件中，得到在观察者处引起所期 望的灰度印象的图形信息。这然而以以下为前提：不仅图像点的间距而且借助激光标记所 构造的各个图像点的单个灰度值是正确的。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明所基于的技术任务在于创造一种方法和一种设备，借此可以实施激 光标记并且降低通过服务技术人员的干预的必要性，而尽管如此可以可靠地实施精确的灰 度标记。
[0006] 发明的基本构思
[0007] 本发明所基于的构思在于如此构造一种方法和一种设备，使得用于激光标记的设 备装配有绝对地测量激光功率或者激光脉冲能量的测量头并且使用如此获得的测量结果， 以便改变并且适合地匹配分配函数，所述分配函数给灰度值分配激光控制值。
[0008] 优选实施方式
[0009] 创造一种用于安全文件的激光标记的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010] a)检测图形信息，所述图形信息描述具有不同亮度值的图形；
[0011] b)根据所述图形信息产生位置控制信号和激光控制信号，其中给每一个亮度值分 配一个对于引起在安全文件中具有相应的亮度值的激光标记所需要的期望激光功率或者 期望激光脉冲能量，并且在产生激光控制信号时借助分配函数给每一个亮度值分配一个控 制值，所述控制值设置用于产生具有相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光；
[0012] c)借助激光控制信号来控制激光器并且根据激光控制信号辐射具有激光功率或 者激光脉冲能量的激光；
[0013] d)借助位置控制信号在时间上匹配地控制至少一个位置控制装置，以便相对于优 选在文件容纳部中布置的安全文件地定位所辐射的激光，
[0014] 从而通过迭代地实施方法步骤b)至d)来实施安全文件借助具有不同亮度值的图 形的位置正确的标记，其中实施至少一个校准步骤，其中在实施所述校准步骤时具有用于 亮度值的控制值的激光控制信号产生并且在校准步骤期间保持恒定，激光的所限定的份额 从用于激光标记的射束路径耦合输出并且引导到绝对地测量的测量头中并且绝对地测量 激光的引导到测量头上的耦合输出的份额的功率或者其在测量头中存放的能量，并且由激 光的耦合输出的份额的所测量的功率或者能量来求取对于所述标记可供使用的功率或者 脉冲能量并且将所求取的功率与期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量与期望激光 脉冲能量比较，并且如果在所述比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则通过分配 函数的变化匹配校准。
[0015] 此外，创造一种用于激光标记的设备，所述设备包括：
[0016] a)具有用于检测图形信息的接口的控制装置，所述图形信息描述具有不同亮度值 的图形；
[0017] b)其中控制装置构造用于根据所述图形信息产生位置控制信号和激光控制信号； 其中给每一个亮度值分配一个对于引起在安全文件中具有相应的亮度值的激光标记所需 要的期望激光功率或者期望激光脉冲能量，并且借助分配函数给每一个亮度值分配一个控 制值，所述控制值设置用于产生具有相应的激光功率或者激光脉冲能量的激光；
[0018] c)激光器，其激光功率可以借助激光控制信号控制，并且根据激光控制信号辐射 具有激光功率或者激光脉冲能量的激光；
[0019] 以及优选地
[0020] d)用于容纳要标记的安全文件的容纳部；
[0021] e)射束引导光学器件，其用于将由激光器辐射的激光引导到安全文件上；以及
[0022] f)至少一个可以借助位置控制信号控制的位置控制装置，所述位置控制装置用于 在时间上与借助激光控制信号确定的激光功率或者激光脉冲能量匹配地相对于优选在容 纳部中容纳的安全文件地定位激光，使得可以实施安全文件借助具有不同亮度值的图形的 位置正确的标记，
[0023] 其中，所述设备包括绝对地测量的测量头以及耦合输出单元，所述耦合输出单元 用于从用于激光标记的射束路径耦合输出激光的所限定的份额并且将耦合输出的份额引 导到绝对地测量的测量头上，其中测量头实施用于绝对地测量激光的引导到测量头上的耦 合输出的份额的功率或者能量并且输出代表绝对地测量的光功率或者所存放的能量的校 准信号，其中控制装置构造用于检测并且分析处理代表所检测的激光功率或者能量的校准 信号，其中控制装置还构造用于在所述设备的运行中实施至少一个校准步骤，在所述至少 一个校准步骤中用于亮度值的激光控制信号产生并且在所述校准步骤期间保持恒定，由激 光的耦合输出的份额的所测量的激光功率或者激光脉冲能量求取对于所述标记可供使用 的功率或者脉冲能量并且将所求取的功率与期望激光功率比较或者将所求取的脉冲能量 与期望激光脉冲能量比较，并且如果在比较时求取出在预给定的公差阈值之上的差，则弓丨 起通过分配函数的变化的校准。
[0024] 本发明的优点在于，可以进行用于激光标记的设备的校准，而为此不需要特定培 训的人员。特别地，在非中心地使用的激光标记设备的情况下这是特别有利的。如果所述设 备的控制单元如此构造，使得所述控制单元可以接收分配函数或者对于不同的标记过程可 以选择不同的分配函数，则此外可能的是，借助同一设备标记不同的文件坯件并且对此进 行校准。当新式的文件坯件投入使用时这是特别有利的，对于所述新式的文件坯件仅仅需 要，向所述文件坯件提供所匹配的分配函数，以便在文件坯件中借助保持不变的分别具有 绝对的灰度值的灰度图形来标记任何灰度图形。与特定的文件坯件或者为此所选择的标记 平面匹配地，仅仅必须提供、接收和/或选择相应的分配函数，以便能够实现可靠的标记。
[0025] 在本发明的一种优选实施方式中设置，绝对地测量的测量头包括热电堆 (ThermosSllle)。热电堆由热电偶（Thermoelement)或者由多个在热上并联的而在电上 串联的热电偶组成，其中分别以辐射施加热电偶的连接位置并且保护另一连接位置免受射 束影响。借助一次校准的热电堆可以可靠地绝对地确定所存放的辐射功率。所述精度例如 不能借助光电二极管或者其他当前已知的半导体构件实现，因为它们的测量值尤其强烈地 与周围环境条件相关并且波动。
[0026] 因此，一种优选的方法设置，激光的功率借助包括热电堆的测量头测量。
[0027] 在本发明的一种实施方式中，实际产生的用于在标记过