[发明专利]面向激光刻蚀加工的图形分割方法、激光刻蚀控制系统

说明书

本发明属于激光刻蚀技术领域，公开了一种面向激光刻蚀加工的图形分割方法、激光刻蚀控制系统，计算贴图点位法向量；二维矢量贴图缠绕于三维网格模型表面，计算每一个二维矢量贴图的变换矩阵，基于几何变换的原理将贴图缠绕于三维网格模型表面；扫描振镜的扫描范围与最大焦深确定搜索范围，获取每个加工区域关联的贴图图案；对于一个加工区域，根据中心点的位置，确定分割平面，将加工区域边界线与关联图案投影到分割平面上，对图案进行分割；根据反投影坐标系，生成加工方需要的可加工文件。本发明不仅可以有效的减少传统方法中扫描振镜的移动次数，提高实际加工的效率；而且能够高效的分割出每个加工区域的图案，同时图案的精度得到保证。

技术领域

本发明属于激光刻蚀技术领域，尤其涉及一种面向激光刻蚀加工的图形分割方法、激光刻蚀控制系统。

背景技术

随着激光刻蚀加工技术的不断发展，大尺寸复杂模型表面图案的加工技术已经成为了非常重要的技术需求。现如今待加工模型形状越来越复杂，幅面越来越大，当贴图图案较小时，所需的贴图点位就比较多，这种情况下就会使得激光刻蚀系统五轴运动机构频繁的移动以确定下一个加工图案的位置，使得实际的加工效率低下。此时，通常采用更大的贴图图案从而减少贴图点位数目。然而当引入较大的贴图图案时，刻蚀系统的扫描振镜无法通过一次扫描完成一个贴图图案的加工，因此需要将待加工的图案根据加工区域进行分割，从而实现一次性加工。目前，针对于激光刻蚀的方法，国内诸多学者提出了许多策略。华中科技大学的刘晓松实现了一种通过导入STL格式模型并对模型进行投影的加工系统，通过振镜与电机的联动刻蚀提高加工效率，但由于在进行投影加工时，并未做过多的限制，对于曲面曲率较大的模型来说，加工出的图案存在着严重变形的问题。深圳海目星激光科技有限公司的陈良辉等人提出了一种将三维模型曲面进行参数化的方法，将二维矢量纹理映射到参数化后的曲面表面进行加工的方式，由于待加工的模型可能十分复杂，很难快速的求解其参数方程，因此该方法同样只适用于拓扑结构简单的模型。现有的面向大尺寸三维网格模型表面图案的激光加工方法只适用于部分拓扑结构简单的三维模型，对于拓扑结构十分复杂的模型来说，在曲面曲率变化较大的情况下难以保证图案的加工精度，无法满足加工方的实际需求。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的面向大尺寸三维网格模型表面图案的激光加工方法适用范围十分有限，在曲面曲率变化较大的情况下难以保证图案的加工精度，同时进行加工的图元种类多以线段为主，难以满足实际的加工需求。

解决上述技术问题的难度主要在于需要根据加工方所提供的贴图点位正确的将二维矢量贴图映射到三维模型表面，以及根据加工区域的设定，正确的分割出每一加工区域部分的图元图案，生成相应的可加工文件，供实际加工方所使用。

解决上述技术问题的意义在于提供一种面向激光刻蚀加工的图形分割方法、激光刻蚀控制系统，能够有效的根据加工区域分割出加工区域中的图案信息，在模型曲率变化较大的情况下依然可以适用，同时处理线、多段线、圆与圆弧图元的分割，适用的图元种类更加广泛。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种面向激光刻蚀加工的图形分割方法、激光刻蚀控制系统。

本发明是这样实现的，一种面向激光刻蚀加工的图形分割方法，所述面向激光刻蚀加工的图形分割方法包括：

第一步，计算贴图点位法向量：根据贴图点位，从三维网格模型中搜索合适的三角形面片，计算其法向信息作为该贴图点位贴图时的法向；

第二步，将二维矢量贴图缠绕于三维网格模型表面，由第一步中计算出的法向信息，计算每一个二维矢量贴图的旋转平移变换矩阵，基于几何变换的原理将矢量贴图缠绕于三维网格模型表面；

第三步，根据实际加工方所使用的激光刻蚀系统扫描振镜的扫描范围与最大焦深确定搜索范围，获取每个加工区域关联的贴图图案；