CN108436278A - 超大幅面三维激光雕刻方法及*** - Google Patents

超大幅面三维激光雕刻方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超大幅面三维激光雕刻方法及***，该方法包括：激光控制***获取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数；所述激光雕刻参数包括速度参数；根据激光雕刻参数，计算载台运动参数；所述载台运动参数包括载台移动速度及步距；启动激光控制***进行激光雕刻，并基于所述载台运动参数控制载台运动，以使所述激光控制***的扫描头幅面始终覆盖所述待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面。本发明通过将待雕刻物件和激光运行轨迹联动，始终保持激光在连续出光加工，每一条加工线都不间断，避免了拼接所造成的接缝问题，最终获得了平滑完整的加工表面，实现了更高精度的超大幅面三维激光雕刻。

Description

超大幅面三维激光雕刻方法及***
技术领域
本发明属于激光三维标刻技术领域，尤其涉及一种超大幅面三维激光雕刻方法及***。
背景技术
随着激光应用技术的飞速发展，工业激光应用范围越来越广，激光打标、激光切割、激光焊接等都已经属于成熟而广泛的应用工艺，大量应用于各行各业的工业加工中，而伴随着行业的不断升级以及光电子技术的不断发展，三维激光标刻技术的应用范围越来越广泛，精度要求也越来越高。
三维激光标刻加工是以传统数控技术为基础，把激光作为加工媒介，把可控制的激光照射在被加工材料上，通过激光的高能量特性使被加工材料瞬间气化或熔化，从而实现加工目的。
现有工业激光应用中，对激光的控制是通过激光扫描头配合F-Theta场镜来实现定位聚焦的，因此，最终的激光可加工幅面都有一定限制，在面对超长度加工需求时，通常的做法是采用拼接的方法来实现更大幅面的激光加工，即通过载台的移动分段加工，即先在激光扫描头幅面范围内进行激光雕刻，然后停止激光，移动载台，接着上次标刻末尾进行下一个幅面单元的雕刻，直到将整个物件雕刻完毕，在这种加工方法中，会在两个幅面的接缝处出现明显的接缝痕迹，无法达到平滑完整的加工表面，无法满足对表面光滑度有较高要求的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种超大幅面三维激光雕刻方法及***，针对超长度物件，在打标时通过对激光运动轨迹和载台运动轨迹的计算控制，来达到激光不间断的连续加工，从而消除因激光扫描头加工幅面限制所采用的拼接方法导致的加工接缝的存在，以实现更精密的三维激光加工，获得完整平滑的立体表面。
本发明提供了一种超大幅面三维激光雕刻方法，包括：
激光控制***获取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数；其中，激光雕刻参数包括速度参数；
根据激光雕刻参数，计算载台运动参数；其中，载台运动参数包括载台移动速度及步距；
启动激光控制***进行激光雕刻，并基于载台运动参数控制载台运动，以使激光控制***的扫描头幅面始终覆盖待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面。
进一步地，激光雕刻参数还包括深度参数及切口质量参数。
进一步地，载台运动通过步进电机或伺服电机控制。
进一步地，激光雕刻包括对待雕刻物件的表面进行三维雕刻以及对目标模型进行三维雕刻。
本发明还提供了一种超大幅面三维激光雕刻***，包括：
激光雕刻控制单元，用于根据获取的取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数进行激光雕刻；其中，激光雕刻参数包括速度参数；
载台运动控制单元，用于在激光雕刻的同时，基于载台运动参数控制载台运动，以使激光雕刻控制单元的扫描头幅面始终覆盖待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面；其中，载台运动参数根据激光雕刻参数计算获得，包括载台移动速度及步距。
进一步地，激光雕刻参数还包括深度参数及切口质量参数。
进一步地，载台运动控制单元通过步进电机或伺服电机控制载台运动。
进一步地，激光雕刻包括对待雕刻物件的表面进行三维雕刻以及对目标模型进行三维雕刻。
借由上述方案，通过超大幅面三维激光雕刻方法及***，将待雕刻物件和激光运行轨迹联动，始终保持激光在连续出光加工，每一条加工线都不间断，避免了拼接所造成的接缝问题，最终获得了平滑完整的加工表面，实现了更高精度的超大幅面三维激光雕刻。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是应用本发明进行超大幅面三维激光雕刻的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例提供了一种超大幅面三维激光雕刻方法，包括：
激光控制***获取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数；其中，激光雕刻参数包括速度参数；
根据激光雕刻参数，计算载台运动参数；其中，载台运动参数包括载台移动速度及步距；
启动激光控制***进行激光雕刻，并基于载台运动参数控制载台运动，以使激光控制***的扫描头幅面始终覆盖待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面。
通过该超大幅面三维激光雕刻方法，本发明解决了超大幅面三维标刻受到激光扫描头幅面限制不能连续加工的问题，能够实现超出扫描头幅面限制的超大物件的连续加工，由于保持了激光连续不间断的加工，因此可以获得平滑完整的标刻表面，避免了拼接导致的标刻接缝问题，能够满足对表面光滑度有较高要求的需求。
本实施例还提供了一种超大幅面三维激光雕刻***，包括：
激光雕刻控制单元，用于根据获取的取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数进行激光雕刻；其中，激光雕刻参数包括速度参数；
载台运动控制单元，用于在激光雕刻的同时，基于载台运动参数控制载台运动，以使激光雕刻控制单元的扫描头幅面始终覆盖待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面；其中，载台运动参数根据激光雕刻参数计算获得，包括载台移动速度及步距。
通过该超大幅面三维激光雕刻***，本发明解决了超大幅面三维标刻受到激光扫描头幅面限制不能连续加工的问题，能够实现超出扫描头幅面限制的超大物件的连续加工，由于保持了激光连续不间断的加工，因此可以获得平滑完整的标刻表面，避免了拼接导致的标刻接缝问题，能够满足对表面光滑度有较高要求的需求。
下面对本发明作进一步详细说明。
参图1所示，本实施例提供了一种超大幅面三维激光雕刻方法，该方法采用通用的激光打标原理，由激光器的激光扫描头2产生激光束3，经光束定位***扩束、聚焦在工作台中处于焦平面位置的待雕刻物件1，将目标物件的三维数据导入激光控制***，将激光扫描头2的X或Y向运行轨迹及范围与物件载台X或Y向运动轨迹相结合，通过对激光束3和载台运动的相互位置的补偿联动(图1中箭头方向表示待雕刻物件1的运行轨迹)，使激光束3对待雕刻物件1连续不间断的加工，即可实现在超长物件的雕刻中达到连续的激光加工线或加工面，从而实现对超长物件三维激光雕刻的一次成型，并获得平滑完整的加工表面。其具体实施步骤包括：
1)将待雕刻物件或目标模型的三维数据导入标刻***；
2)根据工艺要求确定激光雕刻的参数，重点是速度参数；
3)根据激光雕刻参数计算载台移动速度、步距等参数；
4)开启激光进行雕刻，并同时控制载台运动，当被加工物件超出扫描头幅面时则由载台运动来补偿，使激光聚焦点可以连续加工，最终实现对超大幅面的物件的三维雕刻。
本实施例步骤1)中对待雕刻物件的雕刻，可以是对三维模型的雕刻，也可以是在三维模型表面进行的激光标刻。
本实施例步骤2)中，根据工艺要求确定激光雕刻参数包括为了获得达到要求的标刻(雕刻)速度、深度、切口质量等参数。
本实施例步骤3)中，载台移动的控制可以是步进马达形式也可以是伺服电机形式或其他运动控制形式。
本实施例步骤4)中，实现对超大幅面的物件的三维雕刻可以是对三维模型的激光雕刻，也可以是对立体物件表面上的三维标刻。
需要说明的是，本实施例中应用的激光控制、数据处理和运动控制的操作均可采用现有技术实现。
本实施例在雕刻时通过控制载台，将待雕刻物件和激光运行轨迹联动，始终保持激光在连续出光加工，每一条加工线都不间断，避免了拼接所造成的接缝问题，最终获得了平滑完整的加工表面，实现了更高精度的超大幅面三维激光雕刻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超大幅面三维激光雕刻方法，其特征在于，包括：
激光控制***获取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数；其中，所述激光雕刻参数包括速度参数；
根据激光雕刻参数，计算载台运动参数；其中，所述载台运动参数包括载台移动速度及步距；
启动激光控制***进行激光雕刻，并基于所述载台运动参数控制载台运动，以使所述激光控制***的扫描头幅面始终覆盖所述待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面。
2.根据权利要求1所述的超大幅面三维激光雕刻方法，其特征在于，所述激光雕刻参数还包括深度参数及切口质量参数。
3.根据权利要求1所述的超大幅面三维激光雕刻方法，其特征在于，所述载台运动通过步进电机或伺服电机控制。
4.根据权利要求1所述的超大幅面三维激光雕刻方法，其特征在于，所述激光雕刻包括对所述待雕刻物件的表面进行三维雕刻以及对所述目标模型进行三维雕刻。
5.一种超大幅面三维激光雕刻***，其特征在于，包括：
激光雕刻控制单元，用于根据获取的取待雕刻物件或目标模型的三维数据以及激光雕刻参数进行激光雕刻；其中，所述激光雕刻参数包括速度参数；
载台运动控制单元，用于在激光雕刻的同时，基于载台运动参数控制载台运动，以使所述激光雕刻控制单元的扫描头幅面始终覆盖所述待雕刻物件或目标模型的激光加工线或加工面；其中，所述载台运动参数根据所述激光雕刻参数计算获得，包括载台移动速度及步距。
6.根据权利要求5所述的超大幅面三维激光雕刻***，其特征在于，所述激光雕刻参数还包括深度参数及切口质量参数。
7.根据权利要求5所述的超大幅面三维激光雕刻***，其特征在于，所述载台运动控制单元通过步进电机或伺服电机控制载台运动。
8.根据权利要求5所述的超大幅面三维激光雕刻***，其特征在于，所述激光雕刻包括对所述待雕刻物件的表面进行三维雕刻以及对所述目标模型进行三维雕刻。
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