[发明专利]一种三维激光打标方法、装置及三维激光加工设备

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种三维激光打标方法、装置及三维激光加工设备。

背景技术

激光标识设备固有的高速、高效的清洁加工方式，得到各行各业的青睐，因此广泛应用于电子信息、轻工、家电、模具、高低压电器、珠宝等众多行业。以物体平面为打标对象的二维激光加工设备，其加工技术已日臻成熟。

然而，以物体任意曲面为激光加工对象的三维激光加工(打标、蚀刻、雕刻等，下同)方法，目前还存在许多的局限性和缺陷。如依托二维打标技术配置数控旋转工作台的“三维”激光打标机，实际上只能加工旋转的三维圆柱曲面，对其他曲面则束手无策。基于三维振镜系统的三维激光加工设备，能对任意曲面进行三维激光加工，但却存在加工区域受限的致命缺陷，这是因为三维振镜系统的激光输出存在一定的夹角，在曲面的曲率变化较大时，激光无法接触部分曲面区域，使之成为激光加工的盲区。比如，在图1所示的三维振镜系统中，被加工物体的曲面，只有AB段能被加工，而BC段和AD段，则是激光加工的盲区。

当前，利用五轴数控机床原理进行三维任意曲面的激光加工，能有效解决三维曲面激光加工的盲区问题，但这类设备昂贵，导致加工成本过高。如何利用比较经济的加工方法，消除曲面三维激光打标的盲区，使曲面任意角度的区域都能被激光加工，已成为三维激光加工设备急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种三维激光打标方法、装置及三维激光加工设备，旨在解决现有技术提供的三维激光加工设备，设备昂贵，导致加工成本过高的问题。

一方面，提供一种三维激光打标方法，所述方法包括：

获取被加工物体的曲面模型，所述被加工物体安装在数控回转工作台上；

将指定的二维平面纹理映射至所述曲面模型上，得到映射曲面模型；

将所述曲面模型从所述映射曲面模型中抽取后，得到三维纹理数学模型；

对所述三维纹理数学模型进行分割处理，得到多个纹理模型块；

控制所述数控回转工作台和所述多个纹理模型块向同一方向旋转相同的角度，使所述多个纹理模型块中的纹理模型块依次处于三维振镜系统的激光加工区域之内，对与处于激光加工区域之内的纹理模型块匹配的曲面依次进行加工。

进一步地，通过纹理映射算法将指定的二维平面纹理映射至所述曲面模型上，得到映射曲面模型。

进一步地，根据被加工物体的曲面模型确定所述数控回转工作台和所述多个纹理模型块的旋转方向与旋转角度。

进一步地，根据被加工物体的曲面模型确定对所述三维纹理数学模型进行分割处理后，得到的纹理模型块的数量。

另一方面，提供一种三维激光打标装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取被加工物体的曲面模型，所述被加工物体安装在数控回转工作台上；

映射单元，用于将指定的二维平面纹理映射至所述曲面模型上，得到映射曲面模型；

抽取单元，用于将所述曲面模型从所述映射曲面模型中抽取后，得到三维纹理数学模型；

分割单元，用于对所述三维纹理数学模型进行分割处理，得到多个纹理模型块；

打标单元，用于控制所述数控回转工作台和所述多个纹理模型块向同一方向旋转相同的角度，使所述多个纹理模型块中的纹理模型块依次处于三维振镜系统的激光加工区域之内，对与处于激光加工区域之内的纹理模型块匹配的曲面依次进行加工。

进一步地，所述映射单元通过纹理映射算法将指定的二维平面纹理映射至所述曲面模型上，得到映射曲面模型。

进一步地，所述打标单元根据被加工物体的曲面模型确定所述数控回转工作台和所述多个纹理模型块的旋转方向与旋转角度。

进一步地，所述分割单元根据被加工物体的曲面模型确定对所述三维纹理数学模型进行分割处理后，得到的纹理模型块的数量。

再一方面，提供一种三维激光加工设备，所述三维激光加工设备包括如上所述的三维激光打标装置。

在本发明实施例中，结合纹理映射算法及纹理分割技术，将生成的三维纹理数学模型分割成多个纹理模型块，通过旋转数控回转平台和多个纹理模型块，可以旋转各个纹理模型块和与各个纹理模型块对应的曲面至激光的加工区域内，最终由三维振镜系统加工各个纹理模型块至与各个纹理模型块对应的曲面上，从而达到被加工物体曲面的任意角度的区域都能被激光加工，消除了曲面三维激光打标的盲区。

附图说明

图1是现有的三维激光加工设备的结构示意图；

图2本发明实施例一提供的三维激光打标方法的流程框图；