WO2023135342A1 - Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida - Google Patents
Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023135342A1 WO2023135342A1 PCT/ES2022/070009 ES2022070009W WO2023135342A1 WO 2023135342 A1 WO2023135342 A1 WO 2023135342A1 ES 2022070009 W ES2022070009 W ES 2022070009W WO 2023135342 A1 WO2023135342 A1 WO 2023135342A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- sample
- homogeneous
- laser
- variation
- coloration
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
Definitions
- the present invention is related to the methodology for structuring surfaces for their homogeneous coloring, in such a way that an observer always sees a homogeneous color on the entire surface, from a determined observation point.
- Structural coloring on surfaces is generally achieved by creating periodic gratings on the surface, the periodicity of which is on the order of the wavelength of visible light.
- variable periodicity structures that is, it divides the surface into different areas, each area having a slightly different period from of the contiguous area, which translates into a modification of the period to keep the angle of refraction constant 0 m as can be seen in figure 2, following the following physical principle:
- the invention is based on achieving the period variation of structures using a single beam of light, instead of with the known laser interference methods, also improving the intensity and quality of the coloring of the surfaces.
- the present invention proposes a method of structuring technical surfaces for their structural coloring, through the use of a single laser beam, the laser machine used in said method and the sample obtained.
- LIPSS Laser Induced Periodic Surface Structures
- This technique allows generating structures with periods slightly lower than the wavelength of the laser used. Although the period is usually of the order of 0.8 times the wavelength, said period can be adjusted through the process parameters, so that, for example, increasing the number of pulses applied, the period of the structures is decreased.
- the surface structuring method for its homogeneous coloring comprises the application of a laser projection on the surface of a sample to generate a surface structure that extends over an area of the surface with a surface period such that said area can be observed with a homogeneous coloration for a fixed observation angle, in which the steps of:
- a characteristic that presents the new method object of the invention, observed after the extraction an analysis of the plurality of experimental samples obtained after the application of laser for different observation angles for different colorations, is that the periods obtained when generating LIPSS are not homogeneous, but tend to be a majority period with some dispersion, which supposes an advantage when generating colored surfaces, since the period can be modified gradually, that is, with fewer period jumps than by means of the laser beam interference method.
- the method allows the period of the LIPSS to be determined dynamically with the incidence of a single beam of laser light in the plurality of contiguous areas of the sample surface in which it is desired to achieve a homogeneous coloration observable from a single point of view. Fixed point of observation at which the angle of observation varies in the different contiguous areas of the sample surface.
- the process parameters to be set dynamically in the laser machine to obtain the required homogeneous coloration comprise at least one parameter between frequency, pulse energy, polarization, or angle of incidence of the laser light beam on the sample.
- software will calculate which parameter or parameters it will be necessary to change based on the data extracted from the experimental database of the plurality of samples analyzed, and will make the change of said parameters during the sample manufacturing process.
- the dynamic variation of the incident angle parameter of the laser light beam on the sample is performed with the rotation of the sample during sample manufacturing. This makes it possible to more precisely control the period of the LIPSS to generate a more homogeneous coloration.
- an artificial intelligence is foreseen which, based on the data from the experimental sample database, determines the process parameters for any sample depending on the angle of observation and the required homogeneous coloration.
- the object of the invention is also the sample obtainable with the structuring method according to the previously stated characteristics.
- a laser light beam machine for obtaining a sample with homogeneous coloration with a method with the previous one is also an object of the invention.
- said laser machine it is provided that it comprises a polarization control module with two half-wave blades and a polarizing beam splitter, each of the half-wave blades being located in a rotational mount for dynamic variation of the laser. polarization parameter.
- This characteristic makes it possible to orient the polarization, inducing said polarization to an orientation of the surface structure of the sample with the same orientation that allows controlling the surface period.
- this configuration allows subtle variations of the laser beam polarization of the order of 600 microns, for example, with which more intense colors are achieved than current solutions.
- the laser machine comprises a rotational support on which the sample is placed, so that it is possible to rotate the sample to dynamically vary the incidence angle parameter of the laser light beam on the sample.
- Figure 1 shows an explanatory scheme of the diffraction of white light on surfaces of periodic structures.
- Figure 2 shows an explanatory diagram of the diffraction of white light on surfaces of periodic structures as a function of the angle of incidence with respect to an observation point.
- Figure 3 represents a simplified diagram of the parts that comprise the laser machine for carrying out the method of the invention.
- Figures 4A and 4B represent different samples obtained with laser projection, one of them with coherent LIPSS ( Figure 4A) and the other with non-coherent LIPSS ( Figure 4B). Both samples have been created with the same laser recording system, only modifying their positions with respect to the lens/objective. Detailed description of the invention
- a preferred embodiment of the proposed invention refers to a method of structuring surfaces to homogenize their coloration, so that an observer perceives a uniform color on the observation surface.
- laser projection induces periodic surface nanostructures in the different subzones with slightly different periods between the successive subzones.
- the method of the invention comprises a sequence of steps, the first step being a calculation of the required period (P) of the laser projection based on the final characteristics that are desired to be obtained in the application sample (1), that is, in depending on the extent of the area to be colored, the viewing angle, the desired color, etc.
- the second step of the method consists in the determination of the process parameters, for which a software is used that systematically analyzes the different characteristics obtainable in the LIPSS that are obtained when applying the laser projection, according to the process parameters and, from a database created based on the previous experimentation of a plurality of samples. In this way, the optimal process parameters are selected based on the functionality to be obtained or the required periods.
- the third development step of the method consists of transferring the process parameters, determined by the software in the previous step, to the laser machine (2).
- the contained data generated by the software is transferred to the laser machine (2), which is preferably done manually, although this process can also be carried out automatically by implementing said software in the laser machine (2) itself.
- the sample (1) is manufactured. This means that the sample (1) is placed in the precise place and the LIPSS are manufactured on the surface of the sample (1), dynamically varying at least one of the process parameters of the laser machine (2) for areas contiguous surfaces of the sample (1) corresponding to different observation angles according to the variation of the surface period calculated to obtain the required homogeneous coloration.
- the laser machine (2) used for this purpose comprises, schematically as shown in figure 3, the following parts: a laser source (2.1), an energy control module (2.2), a module polarization control unit (2.3), a scanner (2.4) and a rotational support (2.5) for the placement of the sample (1) on which the LIPSS is to be performed.
- the sample (1) is manufactured, adjusting the parameters of the laser machine (2).
- the laser source (2.1) of the laser machine (2) is acted upon, that is, one or a combination of the emission parameters (frequency and pulse energy) are varied, for example, internally or external.
- the scanning speed of the scanner can also be controlled (2.4).
- the manufacture of the sample (1) is carried out by adjusting the angle of incidence of the laser against the surface of the sample (1).
- a rotational support (2.5) is used where the sample (1) is placed, which can be rotated to achieve an additional angle in the incidence of the laser on the sample (1), varying the period of the LIPSS.
- EPVs structures of variable periodicity
- the LIPSS period (A) depends on the angle of incidence 0 between the laser projection and the plane of the incident surface, according to the following expressions:
- the period can be modified. This can be done by rotating the sample (1), adding a rotation axis that can be adjusted and programmed to dynamically modify the period A, as needed during the process.
- Another preferred embodiment of the manufacture of the sample (1) consists of adjusting the polarization of the laser beam, proceeding to act on the polarization control module (2.3).
- Said polarization module (2.3) can change the polarization state of the laser beam, which induces a change in the direction of the LIPSS in the sample (1) and this change modifies the effective period along one direction, achieving an EPV effect, which entails a diffraction compensation and a homogenization of the color change.
- a power control module (2.2) and a polarization control module (2.3) that together comprise two half-wave (A/2) sheets (2.2.1 and 2.3.1) and a polarization beam splitter (2.2.2) the following functions can be performed simultaneously: control the output power of the laser, control the output bias.
- Both half-wave blades (2.2.1 and 2.3.1) are placed in a rotational mount and integrated into an electronic controller of the system as if it were another axis.
- the rotations of both half-wave sheets (2.2.1 and 2.3.1) are programmed in order to dynamically define any state of linear polarization and an output energy from an input linear polarization.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Método de estructuración de superficies para su coloración homogénea, comprendiendo la aplicación de una proyección láser sobre la superficie de una muestra (1) para generar una estructura superficial con un periodo superficial de manera que un área de la superficie pueda observarse con una coloración homogénea para un ángulo de observación fijo, que comprende las etapas de cálculo de la variación requerida del periodo superficial para mantener la coloración homogénea en función de la variación del ángulo de observación; determinación de parámetros de proceso de una máquina de laser (2) obtenibles a partir de una base de datos de muestras experimentales, obtenidas previamente para distintos ángulos de observación y distintas coloraciones homogéneas; y aplicación de una proyección láser variando dinámicamente al menos uno de los parámetros de proceso para áreas contiguas de la superficie de la muestra (1) correspondientes a distintos ángulos de observación de acuerdo con la variación del periodo superficial calculada para obtener la coloración homogénea requerida.
Description
DESCRIPCIÓN
MÉTODO DE ESTRUCTURACIÓN DE SUPERFICIES TÉCNICAS PARA SU COLORACIÓN HOMOGÉNEA, MÁQUINA LASER Y MUESTRA OBTENIDA
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la metodología de estructuración de superficies para su coloración homogénea, de tal modo que un observador vea siempre un color homogéneo en toda la superficie, desde un punto de observación determinado.
En el presente documento se describen diferentes metodologías para lograr el objeto de la invención en base a diversas realizaciones prácticas, siendo también objeto de la invención la muestra con superficie de coloración homogénea obtenida y la máquina láser que realiza dicha metodología.
Estado de la técnica
El estudio de la difracción de la luz ha permitido que se desarrollen tecnologías y metodologías que controlan la apariencia de las superficies, como puede ser la creación de microestructuras periódicas diseñadas para difractar la luz y producir colores estructurales.
La coloración estructural en superficies se consigue generalmente creando redes de difracción periódicas en la superficie, cuya periodicidad es del orden de la longitud de onda de la luz visible.
Como se puede ver en la figura 1 , es sabido que las redes de difracción periódicas difractan la luz blanca (10) incidente resultando los colores del arco iris, los cuales se propagan en distintas direcciones. Tales direcciones vienen definidas únicamente por el periodo espacial (P) de la superficie, según la ecuación [I]
[I] (sin0; - sin0m) = rnA , siendo m un número entero, 0¡ el ángulo de incidencia y 0m el ángulo de refracción.
Esta difracción de la luz presenta el problema de que las superficies cambian su aspecto según la posición del observador, ya que los colores producidos dependen fuertemente del ángulo de visión, hasta el punto, incluso, de producirse ausencia de coloración al inclinar las muestras.
Dicho problema se hace más acusado cuanto más extensa es la superficie a observar, ya que desde el punto de vista del observador los extremos del área de observación se corresponden con diferentes ángulos de visión, observándose diferentes colores, no homogéneos, según el punto desde donde se realice la observación.
Actualmente, existen diversas soluciones para eliminar ese problema, una de las cuales maneja la compensación de la difracción de la luz generando estructuras de periodicidad variable (EPV), es decir, divide la superficie en diferentes áreas, teniendo cada área un periodo ligeramente distinto al del área contigua, lo que se traduce en una modificación del periodo para mantener el constante el ángulo de refracción 0m como se puede ver en la figura 2, siguiendo el principio físico siguiente:
Se supone m=1 en la ecuación [I], Por lo tanto, p(sin 0i — sin 0r) =
Suponiendo un sistema físico en el que existe una fuente de luz incidente (10) lejana (por ejemplo, el sol, una bombilla en el techo, etc.), un plano en el que se definen dos redes de difracción con periodos Pi y P2, separadas una cierta distancia a, y un observador que debe percibir el mismo color reflejado en ambas redes.
En la primera red de difracción Pi se cumple:
PiCsin 0i — sin 0rl) =
En la segunda red de difracción P2, suponiendo que los rayos de luz incidente son paralelos y sabiendo que la longitud de onda debe ser idéntica en ambos casos para percibir el mismo color se cumple: p2(sin OÍ — sin 0r2) =
Y por lo tanto,
PiCsin 0¿ — sin 0rl) = p2(sin 0¿ — sin 0r2)
Siendo la relación entre los periodos Pi y P2, para observar el mismo color: (sin 6>¿-sin 6>rl)
[II]
(sin 0¡-sin 0r2)
Esta solución consigue compensar el diferente ángulo de visión del observador, pudiendo visualizar el mismo color en toda la superficie de observación. Es decir, una vez fijado el periodo Pi existe la posibilidad de vahar el mismo en base a la relación anterior, [II],
Por lo tanto, el problema se reduce al desarrollo de técnicas que puedan implementar tales estructuras EPV de manera efectiva de tal modo que, siguiendo la relación anterior, provoquen el efecto de una tonalidad constante para el observador.
Hasta la fecha, la única referencia conocida de esta aproximación es la planteada por el equipo del Dr. Lasagni, de la Universidad de Dresden, en la que utilizan interferencias láser para generar estructuras con distintos periodos, mediante la modificación del ángulo de interferencia entre los haces interferentes.
En relación con ello es conocida la variación de los periodos de estructuras para conseguir un mismo color en función del ángulo del observador, con interferencia de láser.
Sin embargo, con interferencia de dos láseres son necesarios dos dispositivos de generación láser por lo que el coste de este tipo de sistemas es bastante elevado, no obteniéndose una coloración de gran intensidad y colores marcados.
Por lo tanto, la invención se basa en conseguir la variación de periodo de estructuras utilizando un único haz de luz, en vez de con los métodos de interferencia láser conocidos, mejorando asimismo la intensidad y calidad de la coloración de las superficies.
Objeto de la invención
Para resolver los inconvenientes acaecidos con las soluciones actuales, la presente invención
propone un método de estructuración de superficies técnicas para su coloración estructural, mediante el uso de un único haz láser, la máquina láser empleada en dicho método y la muestra obtenida.
La generación de estructuras periódicas (LIPSS de sus siglas en inglés Laser Induced Periodic Surface Structures) en láseres de elevada potencia de pulso, al incidir el láser sobre una superficie técnica, da como resultado la formación de nanoestructuras superficiales periódicas LIPSS inducidas por láser.
Esta técnica permite generar estructuras con periodos ligeramente inferiores a la longitud de onda del láser empleado. Si bien el periodo suele ser del orden de 0.8 veces la longitud de onda, dicho periodo puede ajustarse mediante los parámetros de proceso, de manera que, incrementando por ejemplo el número de pulsos aplicados, se disminuye el periodo de las estructuras.
Es, por tanto, objeto de la invención mantener constante el ángulo de refracción 0¡pros para poder visualizar una superficie coloreada de manera uniforme. De modo que el método de estructuración de superficies para su coloración homogénea comprende la aplicación de una proyección láser sobre la superficie de una muestra para generar una estructura superficial que se extiende en un área de la superficie con un periodo superficial de manera que dicho área pueda observarse con una coloración homogénea para un ángulo de observación fijo, en el cual se realizan las etapas de:
- cálculo de la variación requerida del periodo superficial para mantener la coloración homogénea de la superficie en función de la variación del ángulo de observación,
- determinación de unos parámetros de proceso de una máquina de haz de luz laser obtenibles a partir de una base de datos de una pluralidad de muestras experimentales, obtenidas previamente para distintos ángulos de observación y distintas coloraciones homogéneas, y
- aplicación de una proyección láser vahando dinámicamente al menos uno de los parámetros de proceso para áreas contiguas de la superficie de la muestra correspondientes a distintos ángulos de observación de acuerdo con la variación del periodo superficial calculada para obtener la coloración homogénea requerida.
Una característica que presenta el nuevo método objeto de la invención, observada tras la
extracción un análisis de la pluralidad de muestras experimentales obtenidas tras la aplicación de láser para distintos ángulos de observación para distintas coloraciones, es que los periodos obtenidos al generar LIPSS no son homogéneos, sino que suelen ser un periodo mayoritario con cierta dispersión, lo que supone una ventaja a la hora de generar superficies coloreadas, ya que el periodo puede ser modificado de forma gradual, es decir, con menores saltos de periodo que mediante el método de interferencia de vahos haces láser.
Por lo tanto, el método permite vahar el periodo de los LIPSS de manera dinámica con la incidencia de un solo haz de luz láser en la pluralidad de áreas contiguas de la superficie de la muestra en la que se desea conseguir una coloración homogénea observable desde un punto de observación fijo en el que el ángulo de observación varía en las diferentes áreas contiguas de la superficie de la muestra.
Los parámetros de proceso a vahar dinámicamente en la máquina láser para obtener la coloración homogénea requerida comprenden al menos un parámetro entre frecuencia, energía de pulso, polarización, o ángulo de incidencia del haz de luz laser sobre la muestra. Así, un software calculará que parámetro o parámetros será necesario cambiar en función de los datos extraíbles de la base de datos experimental de la pluralidad de muestras analizadas, y realizará el cambio de dichos parámetros durante el proceso de fabricación de la muestra.
Según una realización de la invención, la variación dinámica del parámetro de ángulo de incidencia del haz de luz láser sobre la muestra se realiza con la rotación de la muestra durante la fabricación de la muestra. Lo que permite controlar de manera más precisa el periodo de los LIPSS para generar una coloración más homogénea.
Según una característica de la invención, está previsto el empleo de una inteligencia artificial que partiendo de los datos de la base de datos de muestras experimentales, determine los parámetros de proceso para cualquier muestra en función del ángulo de observación y la coloración homogénea requerida.
También es objeto de la invención la muestra obtenible con el método de estructuración según las características anteriormente expuestas.
Asimismo, también es objeto de la invención una máquina de haz de luz láser para obtención de una muestra con coloración homogénea con un método con el anterior.
Según una realización de dicha máquina láser, está previsto que comprenda un módulo de control de polarización con dos láminas de media onda y un divisor de haz polarizante, estando cada una de las láminas de media onda situadas en una montura rotacional para la variación dinámica del parámetro de polarización.
Esta característica permite orientar la polarización induciendo dicha polarización una orientación de la estructura superficial de la muestra con una misma orientación que permite controlar el periodo superficial. Además, esta configuración permite realizar variaciones sutiles de la polarización del haz láser del orden de 600 mieras por ejemplo, con lo que se consiguen colores más intensos que las soluciones actuales.
Según otro aspecto de la invención, la máquina láser comprende un soporte rotacional sobre el que se coloca la muestra, de forma que es posible rotar la muestra para vahar dinámicamente el parámetro de ángulo de incidencia del haz de luz láser sobre la muestra.
Descripción de las figuras
Para ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se adjuntan a la descripción realizada unos dibujos de carácter ilustrativo y no limitativo, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica, en donde se ha representado lo siguiente.
La figura 1 muestra un esquema explicativo de la difracción de la luz blanca en superficies de estructuras periódicas.
La figura 2 muestra un esquema explicativo de la difracción de la luz blanca en superficies de estructuras periódicas en función del ángulo de incidencia respecto a un punto de observación.
La figura 3 representa un esquema simplificado de las partes que comprenden la máquina láser para realizar el método de la invención.
Las figuras 4A y 4B representan diferentes muestras obtenidas con proyección láser, una de ellas con LIPSS coherentes (figura 4A) y la otra con LIPSS no coherentes (figura 4B). Ambas muestras han sido creadas con el mismo sistema de grabación láser, sólo que modificando sus posiciones de las mismas con respecto a la lente/objetivo.
Descripción detallada de la invención
A la vista de las figuras, se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta, la cual se refiere a un método de estructuración de superficies para homogeneizar su coloración, de forma que un observador perciba un color uniforme sobre la superficie de observación con independencia del punto en el que el observador se encuentre respecto de la superficie observada, basándose en una estructuración de la superficie de una muestra (1) en áreas con una proyección de haz de luz láser, mediante una máquina láser (2), de modo que la proyección láser induce en las distintas subzonas nanoestructuras superficiales periódicas con periodos ligeramente diferentes entre las sucesivas subzonas.
El método de la invención comprende una secuencia de pasos, siendo el primer paso un cálculo del periodo (P) requerido de la proyección láser en función de las características finales que se deseen obtener en la muestra (1) de aplicación, esto es, en función de la extensión de la zona a colorear, el ángulo de visión, el color deseado, etc.
Para ello y según un ejemplo de realización preferente se hace uso de los principios físicos de las ecuaciones [I] y [II] que se han mencionado en el estado de la técnica, para obtener los periodos a generar, así como el orden de difracción más adecuado para la elaboración de colores homogéneos en el área deseada.
Según esta realización práctica, es necesario simular los cálculos y, preferentemente, crear un modelo de comportamiento óptico.
El segundo paso del método consiste en la determinación de los parámetros de proceso, para lo cual se emplea un software que analiza sistemáticamente las distintas características obtenibles en los LIPSS que se obtienen al aplicar la proyección láser, de acuerdo con los parámetros de proceso y, a partir de una base de datos creada basándose en la experimentación previa de una pluralidad de muestras. De esta forma se seleccionan los parámetros de proceso óptimos en base a la funcionalidad a obtener o a los periodos requeridos.
El tercer paso de desarrollo del método consiste en la traslación de los parámetros de proceso, determinados por el software en el paso anterior, a la máquina láser (2).
Los datos contenidos generados por el software se trasladan a la máquina láser (2), lo cual se hace preferentemente de manera manual, aunque también se puede realizar este proceso de manera automática implementando dicho software en la propia máquina láser (2).
Una vez culminado el paso anterior, se procede a la fabricación de la muestra (1). Esto significa que se coloca la muestra (1) en el lugar preciso y se procede a fabricar los LIPSS en la superficie de la muestra (1), vahando dinámicamente al menos uno de los parámetros de proceso de la máquina láser (2) para áreas contiguas de la superficie de la muestra (1) correspondientes a distintos ángulos de observación de acuerdo con la variación del periodo superficial calculada para obtener la coloración homogénea requerida.
En dicho proceso se graba la superficie utilizando diferentes formas de variación del periodo, según distintas realizaciones prácticas. La máquina láser (2) que se utiliza para este fin comprende, de manera esquemática tal y como aparece representado en la figura 3, las siguientes partes: una fuente láser (2.1), un módulo de control de energía (2.2), un módulo de control de polarización (2.3), un escáner (2.4) y un soporte rotacional (2.5) para la colocación de la muestra (1) sobre la que se quiere realizar los LIPSS.
En base a una realización práctica, se procede a la fabricación de la muestra (1), realizando un ajuste de los parámetros de la máquina láser (2). Para ello se actúa preferentemente sobre la fuente láser (2.1) de la máquina láser (2), es decir, se varían, por ejemplo, uno o una combinación de los parámetros de emisión (frecuencia y energía de pulso), de manera interna o externa. De igual modo también puede controlarse la velocidad de escaneo del escáner (2.4).
Según otra realización práctica, la fabricación de la muestra (1) se lleva a cabo mediante ajuste del ángulo de incidencia del láser contra la superficie de la muestra (1). Para ello se actúa sobre un soporte rotacional (2.5) donde se coloca la muestra (1), el cual puede rotarse para conseguir un ángulo adicional en la incidencia del láser sobre la muestra (1), vahando el periodo de los LIPSS. Esto significa que un ajuste dinámico del ángulo de rotación de la muestra (1) supone una nueva opción de realización práctica para conseguir EPVs (estructuras de periodicidad variable).
De acuerdo con una teoría de formación de LIPSS, el periodo de los LIPSS (A) depende del ángulo de incidencia 0 entre la proyección láser y el plano de la superficie de incidencia, de acuerdo con las siguientes expresiones:
. . A
A„ - O A, = — - l+sin 0 s eos #
Dependiendo de si la proyección láser tiene polarización lineal p o s.
Por lo tanto, controlando el ángulo 0, el periodo puede ser modificado. Esto puede llevarse a cabo mediante la rotación de la muestra (1), añadiendo un eje de rotación que puede ser ajustado y programado para modificar dinámicamente el periodo A, según sea necesario durante el proceso.
Otra realización preferente de la fabricación de la muestra (1) consiste en el ajuste de la polarización del haz láser, procediendo a actuar sobre el módulo de control de polarización (2.3).
Dicho módulo de polarización (2.3) puede cambiar el estado de polarización del haz láser, lo que produce induce un cambio en la dirección de los LIPSS en la muestra (1) y, este cambio modifica el periodo efectivo a lo largo de una dirección, consiguiendo un efecto de EPV, lo que conlleva una compensación de la difracción y una homogeneización del cambio de color.
Utilizando un módulo de control de energía (2.2) y un módulo de control de polarización (2.3) que en conjunto comprenden dos láminas (2.2.1 y 2.3.1) de media onda (A/2) y un divisor de haz de polarización (2.2.2), se pueden realizar simultáneamente las siguientes funciones: controlar la potencia de salida del láser, controlar la polarización de salida.
Ambas láminas (2.2.1 y 2.3.1) de media onda se colocan en una montura rotacional y se integran en un controlador electrónico del sistema como si se tratara de otro eje. Así pues, se programan las rotaciones de ambas láminas (2.2.1 y 2.3.1) de media onda para conseguir definir, de manera dinámica, un estado de polarización lineal cualquiera y una energía de salida a partir de una polarización lineal de entrada.
Las diferentes formas de variación del periodo para la compensación del color son independientes y pueden utilizarse de manera singular o simultánea entre sí, dependiendo de
lo que requieran las especificaciones y los datos determinados por el software para un resultado óptimo.
Según otro ejemplo de realización, es posible vahar las posiciones de las diferentes lentes/objetivos empleados por la máquina láser (1) respecto de la muestra (1) de forma que se obtiene mayor coherencia en los LIPSS generados. Dichos resultados se pueden visualizar en las figuras 4A y 4B, la primera con LIPSS coherentes y la segunda con LIPSS no coherentes, habiendo sido obtenidas ambas con la misma máquina láser (2), modificando las posiciones respecto a la lente/objetivo utilizada.
Claims
1.- Método de estructuración de superficies para su coloración homogénea, comprendiendo la aplicación de una proyección láser sobre la superficie de una muestra (1) para generar una estructura superficial que se extiende en un área de la superficie con un periodo superficial de manera que dicho área pueda observarse con una coloración homogénea para un ángulo de observación fijo, caracterizado por que se realizan las etapas de:
- cálculo de la variación requerida del periodo superficial para mantener la coloración homogénea de la superficie en función de la variación del ángulo de observación,
- determinación de unos parámetros de proceso de una máquina de haz de luz laser (2) obtenibles a partir de una base de datos de una pluralidad de muestras experimentales, obtenidas previamente para distintos ángulos de observación y distintas coloraciones homogéneas, y
- aplicación de una proyección láser variando dinámicamente al menos uno de los parámetros de proceso para áreas contiguas de la superficie de la muestra (1) correspondientes a distintos ángulos de observación de acuerdo con la variación del periodo superficial calculada para obtener la coloración homogénea requerida.
2.- Método de estructuración de superficies para su coloración homogénea de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado por que los parámetros de proceso a vahar dinámicamente en la máquina de haz de láser (2) para obtener la coloración homogénea requerida comprenden al menos un parámetro entre frecuencia, energía de pulso, polarización, o ángulo de incidencia del haz de luz laser sobre la muestra (1).
3.- Método de estructuración de superficies para su coloración homogénea de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que la variación dinámica del parámetro de ángulo de incidencia del haz de luz láser sobre la muestra (1) se realiza con la rotación de la muestra.
4.- Método de estructuración de superficies para su coloración homogénea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende el empleo de una inteligencia artificial para la determinación de los parámetros de proceso en función de la muestra, el ángulo de observación y la coloración homogénea requerida, a partir de los
datos de la base de datos de muestras experimentales.
5.- Muestra con una coloración homogénea en función de la variación del ángulo de observación obtenible con el método de estructuración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
6.- Máquina de haz de luz láser (2) para obtención de una muestra (1) con coloración homogénea con un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
7.- Máquina de haz de luz láser (2) de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada por que comprende un módulo de control de polarización (2.3) que comprende dos láminas de media onda (2.2.1 y 2.3.1) y un divisor de haz polarizante (2.2.2) estando cada una de las láminas de media onda (2.2.1 y 2.3.1) situadas en una montura rotacional para la variación dinámica del parámetro de polarización.
8.- Máquina de haz de luz láser (2) de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, caracterizada por que comprende un soporte rotacional (2.5) sobre el que se coloca la muestra (1) para rotar la muestra (1) y vahar dinámicamente el parámetro de ángulo de incidencia del haz de luz láser sobre la muestra (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2022/070009 WO2023135342A1 (es) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2022/070009 WO2023135342A1 (es) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023135342A1 true WO2023135342A1 (es) | 2023-07-20 |
Family
ID=87280171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2022/070009 WO2023135342A1 (es) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023135342A1 (es) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160167165A1 (en) * | 2013-03-21 | 2016-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and arrangement for forming a structuring on surfaces of components by means of a laser beam |
| US20170358249A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E.V. | Labeling element for items |
-
2022
- 2022-01-13 WO PCT/ES2022/070009 patent/WO2023135342A1/es unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160167165A1 (en) * | 2013-03-21 | 2016-06-16 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and arrangement for forming a structuring on surfaces of components by means of a laser beam |
| US20170358249A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E.V. | Labeling element for items |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| VOISIAT BOGDAN, WANG WEI, HOLZHEY MAX, LASAGNI ANDRÉS FABIÁN: "Improving the homogeneity of diffraction based colours by fabricating periodic patterns with gradient spatial period using Direct Laser Interference Patterning", SCIENTIFIC REPORTS, vol. 9, no. 1, XP093080649, DOI: 10.1038/s41598-019-44212-4 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11106038B2 (en) | Augmented reality (AR) glasses and method for mixing virtual images into an image visible to a wearer of the glasses through at least one glasses lens | |
| CN104919360B (zh) | 动态波带片增强视觉眼镜 | |
| JP2022037042A (ja) | 拡散媒体を介した画像および波フィールド投影 | |
| JP2022046672A (ja) | 正しい単眼奥行き手がかりを持つニアアイシーケンシャルライトフィールドプロジェクタ | |
| RU2334256C2 (ru) | Оптическая подложка и способ ее изготовления | |
| CN103246195B (zh) | 三维激光打印方法与*** | |
| ES2972868T3 (es) | Procedimiento para estructurar una superficie de cilindro | |
| JP6720156B2 (ja) | 材料をパターニングするためのマイクロマシニング方法及びシステム、並びに１つのこのようなマイクロマシニングシステムを使用する方法。 | |
| CN101918759A (zh) | 激光景观照明设备 | |
| CN104133267B (zh) | 制作多波长体布拉格光栅的方法 | |
| CN109541810A (zh) | 一种匀光器 | |
| US20060092491A1 (en) | Optical pattern projection for lighting, marking and demarcation enhancement | |
| CN106094218B (zh) | 一种空心光束的产生装置 | |
| WO2023135342A1 (es) | Metodo de estructuracion de superficies tecnicas para su coloracion homogenea, maquina laser y muestra obtenida | |
| CN106444297B (zh) | 一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置 | |
| CN110831748B (zh) | 具有衍射光栅结构的人工眼内透镜以及用于制造人工眼内透镜的方法 | |
| ATE238732T1 (de) | Ophthalmologisches gerät mit einem beleuchtungs- und/oder strahlenbehandlungsstrahl, dessen flächige intensitätsverteilung einstellbar ist, sowie anordnung mit diesem gerät zur augenbehandlung | |
| ES2762489T3 (es) | Sistema para reducir el efecto de arcoíris post-quirúrgico | |
| US7357515B2 (en) | Method and device for generating spatial images | |
| CN206331228U (zh) | 一种基于样品旋转和激光双光束干涉的微纳结构刻写装置 | |
| Cira et al. | Transmission functions of optical choppers for Gaussian beam distributions: Modeling and simulations | |
| CN112693113B (zh) | 一种基于投影三维重建的快速增材制造*** | |
| CN108227174B (zh) | 一种微型结构光照明超分辨荧光显微成像方法及装置 | |
| CN103760639B (zh) | 一种可制作多种二维光子晶体结构的方法及其装置 | |
| CN110831747A (zh) | 具有激光产生的双折射结构的人造眼睛晶状体以及生产人造眼睛晶状体的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22920120 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |