專利名稱：一種在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，它是將激光雕刻與微縮圖紋技術(shù)應(yīng)用于造幣以提高硬幣產(chǎn)品的專業(yè)防偽性能和技術(shù)含量。
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，流通硬幣、普通紀(jì)念幣和金銀紀(jì)念幣面臨著非常嚴(yán)重的被仿制的危險(xiǎn)，特別是收藏價(jià)值較高的普通紀(jì)念幣，往往成為造假者的首要選擇。因此，世界各國(guó)造幣廠都在致力于硬幣防偽技術(shù)的研究，如隱形雕刻技術(shù)、絲齒滾字技術(shù)或微縮圖紋技術(shù)等。其中，微縮圖紋技術(shù)作為重要的硬幣專業(yè)防偽技術(shù)之一逐步得到應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微縮圖紋的傳統(tǒng)制作方法一般是設(shè)計(jì)者采用手工雕刻完成，設(shè)計(jì)者應(yīng)用雕刻刀、鏨子和手錘等簡(jiǎn)單的手工工具在模型或模具浮雕的適當(dāng)位置刻制個(gè)人簽名、標(biāo)識(shí)等微小圖紋或文字，以此作為鑒別硬幣產(chǎn)品真?zhèn)蔚膶I(yè)技術(shù)手段。微縮圖紋的制作水平主要取決于作者個(gè)人的技藝水平，微縮圖紋的清晰度和完整性方面不能令人滿意。隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，采用激光雕刻工藝制作清晰、完整的微縮圖案或文字是造幣行業(yè)面臨所需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述存在的技術(shù)問題而提供一種在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，該方法是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件制作微縮文字、字母或圖案，使用激光雕刻機(jī)在硬幣模具上進(jìn)行刻寫，通過(guò)制模和壓印工序，使這些微縮圖紋轉(zhuǎn)移到硬幣產(chǎn)品上，以達(dá)到提高產(chǎn)品防偽性能的目的。
本發(fā)明在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法如下(1)制作微縮圖紋軌跡通過(guò)掃描儀掃描獲得點(diǎn)陣圖形文件；或借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件生成矢量圖形；在系統(tǒng)軟件的主界面內(nèi)調(diào)入并生成雕刻數(shù)據(jù)；(2)確定雕刻工藝參數(shù)雕刻功率用加到激光器上的電流值表示，電流值為1～25A；聲光開關(guān)頻率為1～50KHZ；速度參數(shù)包括步長(zhǎng)3-8UNIT、起始延遲300-800μs、中間延遲300-1000μs、結(jié)束延遲300-1000μs和拐角延遲300-1000μs；重復(fù)雕刻次數(shù)2-6次；(3)微縮圖紋的制模和壓印工序確定微縮圖紋在原模上的位置和圖紋高度；確定微縮圖紋在產(chǎn)品上陰紋結(jié)構(gòu)；制作激光雕刻定位裝置，用激光雕刻機(jī)雕刻原模；用上述原模翻壓模具，在翻壓過(guò)程中對(duì)模具進(jìn)行表面檢查；采用真空熱處理工藝淬火模具；對(duì)模具進(jìn)行磨光處理；用上述模具壓印硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品。
本發(fā)明微縮圖紋的制模工序還可以確定微縮圖紋在硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上采用陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)；經(jīng)過(guò)陰紋原模→二原模、二原?！∧纱畏瓑汉鸵淮螇河⑽⒖s文字轉(zhuǎn)移到硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上。
本發(fā)明的有益效果微縮圖紋技術(shù)應(yīng)用于造幣，是造幣技術(shù)發(fā)展到九十年代的產(chǎn)物。激光雕刻工藝以其精細(xì)、準(zhǔn)確和快速的優(yōu)點(diǎn)，再加上運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠雕刻出傳統(tǒng)的機(jī)械雕刻機(jī)或其他模具制作設(shè)備無(wú)法完成的微縮圖紋，可以比較有效地提高產(chǎn)品的防偽能力。不僅如此，對(duì)于1×1mm2規(guī)格內(nèi)的圖案或文字，采用傳統(tǒng)的機(jī)械或手工雕刻很難獲得滿意的加工質(zhì)量，而激光雕刻工藝可以輕松實(shí)現(xiàn)刻寫，因而激光雕刻工藝在很大程度上填補(bǔ)了小規(guī)格圖案或文字長(zhǎng)久以來(lái)難以制作的空白。
隨著微縮圖紋技術(shù)在造幣各類產(chǎn)品中應(yīng)用，有效地提高了產(chǎn)品的專業(yè)防偽能力和檔次，同時(shí)，這些精細(xì)的微縮圖紋與浮雕、文字等基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的幣面圖紋相結(jié)合，能夠達(dá)到一種工藝與美術(shù)的完美統(tǒng)一，具有較高的可觀賞性。相信隨著造幣技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，激光加工技術(shù)能夠更多地應(yīng)用到造幣生產(chǎn)中去，更好地服務(wù)于生產(chǎn)，服務(wù)于產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
實(shí)施例1本發(fā)明在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法如下(1)制作微縮圖案微縮圖案和文字的生成途徑主要有兩個(gè)一是通過(guò)掃描儀掃描獲得的點(diǎn)陣圖形文件*·bmp；另一類是借助Autocad或Coreldraw計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件生成的矢量圖形*·dxf或*·wmf，其中前者是最常用的方式。這兩類文件均可在Teclaser系統(tǒng)軟件的主界面內(nèi)調(diào)入并生成雕刻數(shù)據(jù)。
(2)確定雕刻工藝參數(shù)雕刻基本參數(shù)雕刻功率和聲光開關(guān)。其中雕刻功率(1～25A)是加到激光器上的電流值，越大則雕刻功率越強(qiáng)；聲光開關(guān)頻率(1～50KHZ)，開關(guān)能夠壓縮脈寬，有效提高峰值輸出功率。頻率越高則脈寬越短，峰值輸出功率越高。
速度參數(shù)包括步長(zhǎng)3-8UNIT、起始延遲300-800μs、中間延遲300-1000μs、結(jié)束延遲300-1000μs和拐角延遲300-1000μs。
重復(fù)雕刻次數(shù)為2-6次。
以上參數(shù)中，雕刻基本參數(shù)(雕刻功率和聲光開關(guān))和重復(fù)雕刻次數(shù)決定雕刻的圖紋高度，而速度參數(shù)則確保微縮圖紋清晰完整，雕刻濃度均勻一致。
硬幣產(chǎn)品文字刻寫參數(shù)的一個(gè)實(shí)施例，如表1所示。
表1微縮文字激光雕刻參數(shù)

(3)微縮圖紋的制模和壓印工序微縮圖紋與制模和壓印技術(shù)相結(jié)合，是其能夠應(yīng)用于造幣技術(shù)的基礎(chǔ)，只有通過(guò)與造幣技術(shù)的結(jié)合，才能應(yīng)用于造幣。由于微縮圖紋剖面是呈“U”形的陰紋結(jié)構(gòu)而且圖紋坡角幾乎為零度，因此微縮圖紋與制模和壓印技術(shù)結(jié)合的關(guān)健點(diǎn)包括確定微縮圖紋在模具上的位置和圖紋高度；確定微縮圖紋在產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)或陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)；微縮圖紋結(jié)構(gòu)對(duì)模具加工的要求。
對(duì)具有兩組微縮文字的幣產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，其微縮圖案設(shè)計(jì)為微縮文字采用兩組單線條漢字；單字字體尺寸為0.3mm×0.5mm，雕刻深度為0.03mm×0.05mm；產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)。
采用單線條字是確保在有限的尺寸空間內(nèi)文字清晰、完整。
確定單字字體尺寸和雕刻深度時(shí)既要考慮提高仿制難度，同時(shí)又要考慮到文字的清晰和完整，同時(shí)具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
對(duì)于微縮文字在硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)還是陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)，本發(fā)明進(jìn)行了仔細(xì)的對(duì)比分析和試驗(yàn)由于激光雕刻機(jī)只能雕制陰紋字，為了確保產(chǎn)品微縮文字的一致性，假如產(chǎn)品上采用陽(yáng)文結(jié)構(gòu)，則需要在陰紋模上進(jìn)行激光雕字，需要經(jīng)過(guò)陰紋模→二原模、二原模→印模兩次翻壓和一次壓印微縮文字才能轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品上。而采用陰紋結(jié)構(gòu)，微縮文字可以在二原模上雕刻，只需經(jīng)二原?！∧Ｒ淮畏瓑汉蛪河」ば蚣纯赊D(zhuǎn)移到產(chǎn)品上，相比之下，節(jié)省了陰紋模-二原模翻壓工序。由于翻壓會(huì)造成微縮文字的輕微缺失，采用陰紋結(jié)構(gòu)與采用陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)相比也即減少了一次微縮文字的翻壓缺失，因此具有一定的優(yōu)越性。另外，考慮到銅合金坯餅在壓印時(shí)常常存在的粘模問題，微縮文字在印模上為陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)比陰紋結(jié)構(gòu)更為安全、合理，因此本發(fā)明實(shí)施例1確定微縮文字在產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)。
由于采用微縮圖紋結(jié)構(gòu)，為了確保模具加工過(guò)程中微縮文字的質(zhì)量，實(shí)際工作中應(yīng)1)加強(qiáng)翻壓工序的表面檢查，盡量避免微縮文字的“壓墊”缺陷；2)采用真空熱處理工藝淬火印模，避免微縮文字結(jié)構(gòu)的氧化和脫碳；3)磨光過(guò)程中小心操作，避免微縮文字被碰傷。
(4)制作激光雕刻定位裝置為了確保紀(jì)念幣產(chǎn)品的一致性，必須保證每個(gè)雕刻的二原模微縮文字的位置和圖紋高度的一致性。由于CEO-DP2000激光雕刻機(jī)沒有提供加工定位裝置，因此必須通過(guò)設(shè)計(jì)和制作定位裝置來(lái)保證。
把讀數(shù)顯微鏡的上端物鏡和目鏡及其固定支架拆掉，把80mm三爪卡盤固定于托盤中心上，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)被雕刻模具在XOY平面內(nèi)的平移或轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整，并且調(diào)整的最小值為0.01mm或0.1mm。
把有一定剛度的透明薄膠片平放于二原模表面并被固定于他處，預(yù)先在膠片上雕刻文字，然后通過(guò)調(diào)整二原模位置，觀察文字在二原模上的相對(duì)位置，然后掀去膠片，在二原模上進(jìn)行雕刻。
上述試驗(yàn)表明，這種定位方法定位精度在0.05mm左右，采用該種方法雕刻的紀(jì)念幣產(chǎn)品二原模位置準(zhǔn)確，基本上能夠滿足產(chǎn)品的一致性要求。
實(shí)施例2本發(fā)明在微縮圖紋的制模工序中確定微縮圖紋在硬幣和/或紀(jì)念章產(chǎn)品上采用陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)陰紋原?！?、二原?！∧纱畏瓑汉鸵淮螇河⑽⒖s文字轉(zhuǎn)移到硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上。其激光雕刻參數(shù)如表2所示。實(shí)施例2中的其它具體方法同實(shí)施例1。
表2微縮文字激光雕刻參數(shù)

實(shí)施例3激光雕刻參數(shù)如表3所示。實(shí)施例3中其它具體方法同實(shí)施例1。
表3微縮文字激光雕刻參數(shù)

本發(fā)明微縮圖紋效果校驗(yàn)和防偽認(rèn)定
本發(fā)明實(shí)施例所制作的微縮圖紋一般在10倍-40倍放大鏡下觀察清晰完整，而采用其他加工手段很難做到，從而達(dá)到專業(yè)防偽的目的。
權(quán)利要求
1.一種在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，其特征在于(1)制作微縮圖紋軌跡通過(guò)掃描儀掃描獲得點(diǎn)陣圖形文件；或借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件生成矢量圖形；在系統(tǒng)軟件的主界面內(nèi)調(diào)入并生成雕刻數(shù)據(jù)；(2)確定雕刻工藝參數(shù)雕刻功率用加到激光器上的電流值表示，電流值為1～25A；聲光開關(guān)頻率為1～50KHZ；速度參數(shù)包括步長(zhǎng)3-8UNIT、起始延遲300-800μs、中間延遲300-1000μs、結(jié)束延遲300-1000μs和拐角延遲300-1000μs；重復(fù)雕刻次數(shù)2-6次；(3)微縮圖紋的制模和壓印工序確定微縮圖紋在原模上的位置和圖紋高度；確定微縮圖紋在硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)；制作激光雕刻定位裝置，用激光雕刻機(jī)雕刻原模；用上述原模翻壓模具，在翻壓過(guò)程中對(duì)模具進(jìn)行表面檢查；采用真空熱處理工藝淬火模具；對(duì)模具進(jìn)行磨光處理；用上述模具壓印硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，其特征在于雕刻工藝參數(shù)還可以確定為雕刻功率用加到激光器上的電流值表示，電流值為15～20A；聲光開關(guān)頻率為20～30KHZ；速度參數(shù)包括步長(zhǎng)3-8UNIT、起始延遲500-600μs、中間延遲500-800μs、結(jié)束延遲500-800μs和拐角延遲500-800μs；重復(fù)雕刻次數(shù)3-5次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，其特征在于所述的微縮圖紋的制模工序還可以確定微縮圖紋在硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上采用陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)；經(jīng)過(guò)陰紋原?！?、二原?！∧纱畏瓑汉鸵淮螇河⑽⒖s文字轉(zhuǎn)移到硬幣和紀(jì)念章產(chǎn)品上。
全文摘要
一種在硬幣和紀(jì)念章上制作微縮圖紋的方法，包括(1)制作微縮圖紋軌跡，通過(guò)掃描儀掃描獲得點(diǎn)陣圖形文件；在系統(tǒng)軟件的主界面內(nèi)調(diào)入并生成雕刻數(shù)據(jù)；(2)確定雕刻工藝參數(shù)；(3)微縮圖紋的制模和壓印工序，確定微縮圖紋在原模上的位置和圖紋高度；確定微縮圖紋在產(chǎn)品上采用陰紋結(jié)構(gòu)或陽(yáng)紋結(jié)構(gòu)；制作激光雕刻定位裝置，用激光雕刻機(jī)雕刻原模；用上述原模翻壓模具，在翻壓過(guò)程中對(duì)模具進(jìn)行表面檢查；采用真空熱處理工藝淬火模具；對(duì)模具進(jìn)行磨光處理。本發(fā)明有效地提高產(chǎn)品的防偽能力。用激光雕刻工藝可以輕松實(shí)現(xiàn)刻寫，因而激光雕刻工藝在很大程度上填補(bǔ)了小規(guī)格圖案或文字長(zhǎng)久以來(lái)難以制作的空白。
文檔編號(hào)B41M1/34GK1706659SQ20041002069
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者吳偉, 孫鳳全, 梁軍, 趙大仲, 楊明志, 仉喜祥, 郝建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)印鈔造幣總公司