[发明专利]一种三维曲面激光刻蚀方法

权利要求书

1.一种三维曲面激光刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将二维图形映射到三维曲面模型的对应位置；

2)根据扫描振镜的加工区域及激光焦深进行图形分割，并计算出各分割区域的中心点法矢坐标；

3)确定出扫描振镜在各个分割区域的加工轨迹；

3.1)机床AC轴分别围绕X轴及Z轴旋转，根据旋转量得到对应的旋转矩阵，通过旋转矩阵计算得到旋转后的扫描振镜坐标系，在旋转后的扫描振镜坐标系中得到待加工图形的各个点坐标；

3.2)通过待加工图形上的各个点坐标得到转换坐标系后的曲面图形；

3.3)以步骤2)确定的法矢点坐标为坐标原点，矢量方向为投影坐标系的Z方向，当前加工区域的扫描振镜坐标系XY方向作为投影坐标系的XY方向，依照该投影方向将曲面图形投影为平面图形，得到的平面图形即为扫描振镜加工轨迹；

4)将步骤2)得到的中心点法矢坐标作为机床五轴运动的目标点位置，将步骤3)得到的扫描振镜加工轨迹作为每个分割区域的加工图形进 行扫描加工，完成曲面零件的激光刻蚀加工；

步骤3.1)具体为

设扫描振镜坐标系OcXcYcZc上原点及代表XYZ轴坐标正方向的单位矢量分别为Po、Px、Py、Pz，机床AC轴分别围绕X轴及Z轴旋转，其旋转量分别为α、γ，对应的旋转矩阵分别为

由上述旋转矩阵计算出机床AC轴运动后的扫描振镜坐标系Oc′Xc′Yc′Zc′，各轴坐标的单位矢量分别为Po′、Px′、Py′、Pz′，则待加工点的坐标为：′

2.根据权利要求1所述的三维曲面激光刻蚀方法，其特征在于，

步骤1)具体包括以下步骤：

1.1)根据被映射二维图形的尺寸，将三维曲面模型划分为多块贴图区域，每块贴图区域均包含一个贴图中心点和贴图坐标系；

所述贴图坐标系是以贴图中心点所在区域的法向矢量为坐标系Z轴，坐标系X轴所在的直线与三维曲面模型坐标系的XY平面平行，坐标系的Y轴通过Z轴与X轴的矢量叉乘确定；

1.2)将被映射的二维图形通过各个贴图中心点位置以及贴图坐标系分块投影到三维曲面模型上。

3.根据权利要求1所述的三维曲面激光刻蚀方法，其特征在于，步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)区域分割：对三维曲面模型按照扫描振镜的加工范围以及激光焦深条件进行分割区域的划分，找到每一个分割区域内所属的多个三角面片；

2.2)边界搜索：根据步骤2.1)找到的三角面片，搜索三角面片的外围边，所述外围边即为该分割区域的边界；

2.3)平面参数求取：根据步骤2.2)得到边界，计算出该分割区域的中心点坐标，根据该中心点坐标搜索中心点所在的三角面片，并以该三角面片的法向量作为该分割区域的中心点法矢坐标。

4.根据权利要求1至3任一所述的三维曲面激光刻蚀方法，其特征在于，步骤4)具体包括以下步骤：

4.1)五轴机床控制扫描振镜运行到待加工区域的法矢点处，将扫描振镜的工作坐标系的Z轴方向与法矢量方向重合；

4.2)按照步骤3)得到的扫描振镜的加工轨迹作为每个分割区域的加工图形进行扫描加工；

4.3)五轴机床控制扫描振镜移动到下一个加工区域；

4.4)重复4.1)至4.3)，直到整个零件加工完成。