專利名稱：一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工設備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前模具型腔蝕紋加工一般采用噴砂和化學腐蝕的方法，例如專利號為88104312 的發(fā)明專利“模具型腔內(nèi)壁花紋鏤蝕法”中公開了一種模具型腔內(nèi)壁鏤蝕花紋的方法，其中，先將金屬箔用照相腐蝕的方法制成所需的花紋網(wǎng)，再將此花紋網(wǎng)一面涂上保護層，另一面貼到模具腔內(nèi)壁，再用化學腐蝕或電解腐蝕的方法對模具型腔內(nèi)壁進行刻蝕。目前所采用的該化學腐蝕方法存在兩大缺點一是加工周期長，一般需要3-7天，且價格不菲；二是排放的化學殘液對企業(yè)內(nèi)部及其周圍環(huán)境造成嚴重污染，每年產(chǎn)生大量的化學殘液，90% 以上企業(yè)均“偷排”。另外，采用現(xiàn)有技術(shù)中的噴砂或化學腐蝕的方法，也無法實現(xiàn)對模具型腔異型曲面和陡峭曲面的紋理蝕刻加工。因此，需要對現(xiàn)有的模具型腔曲面蝕紋方法進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種蝕紋效率高、 無污染、且適合對模具型腔異型曲面和陡峭曲面進行蝕紋加工的激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法及裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法，其中，包括以下步驟A、建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)，所述參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；B、獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對所述二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件，并存儲；C、讀取所述STL格式描述文件，并根據(jù)所述STL格式描述文件，控制激光機械手模具型腔蝕紋機的機械手運動，以控制激光束對所述模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟B包括Bi、獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；B2、根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將所述二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；B3、將所述三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的STL格式描述文件， 并存儲。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟B3包括
在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持三角面片的形狀和大小不變；廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用三角面片到紋理空間的映射， 直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，記錄下三角面片的紋理坐標；通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到所述STL格式描述文件。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟C中，所述激光機械手模具型腔蝕紋機包括用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生器、用于傳導并發(fā)射出激光束的激光頭、用于固定所述激光頭的機械手、用于控制所述機械手的機械手控制器、用于放置待加工模具的三維運動平臺和用于控制所述三維運動平臺運動的工控機；其中，所述機械手控制器與所述機械手連接，所述激光頭安裝在所述機械手前端、并通過光纖與所述激光發(fā)生器相連接；所述三維運動平臺設置在所述機械手下方。本發(fā)明所述的方法，其中，所述步驟C還包括獲取調(diào)節(jié)所述激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)；控制所述激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)所述脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)所述激光束的能量。本發(fā)明還提供了一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置，其中，包括二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊，用于建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)，所述參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；三維圖形處理模塊，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對所述二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件，并存儲；激光機械手模具型腔蝕紋機，用于讀取所述STL格式描述文件，并根據(jù)所述STL格式描述文件控制機械手運動，以控制激光束對所述模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述三維圖形處理模塊包括二維圖案獲取單元，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；建模單元，用于根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將所述二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；STL文件生成單元，用于將所述三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的 STL格式描述文件，并存儲。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述STL文件生成單元包括映射子單元，用于在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持三角面片的形狀和大小不變；紋理坐標記錄子單元，用于廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用三角面片到紋理空間的映射，直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，記錄下三角面片的紋理坐標；
紋理生成子單元，用于通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；STL文件生成子單元，用于將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到所述STL格式描述文件。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述激光機械手模具型腔蝕紋機包括用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生器、用于傳導并發(fā)射出激光束的激光頭、用于固定所述激光頭的機械手、用于控制所述機械手的機械手控制器、用于放置待加工模具的三維運動平臺和用于控制所述三維運動平臺運動的工控機；其中，所述機械手控制器與所述機械手連接，所述激光頭安裝在所述機械手前端、并通過光纖與所述激光發(fā)生器相連接；所述三維運動平臺設置在所述機械手下方。本發(fā)明所述的裝置，其中，所述激光機械手模具型腔蝕紋機還包括用于控制所述激光發(fā)生器的激光器控制單元其中，所述激光器控制單元包括參數(shù)獲取子單元，用于獲取調(diào)節(jié)所述激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)；激光束參數(shù)及狀態(tài)控制子單元，用于控制所述激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)所述脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)所述激光束的能量。本發(fā)明的有益效果在于通過建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫，并采用紋理映射算法，對二維圖案進行三維圖形處理，得到STL格式描述文件，并通過激光機械手模具型腔蝕紋機讀取該STL格式描述文件，依據(jù)該STL格式描述文件對機械手的運動進行控制，以控制激光束對模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。本發(fā)明的激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法，由于不需要采用化學腐蝕方法，因此不會產(chǎn)生廢液，比傳統(tǒng)方法更加環(huán)保，且整個蝕紋加工過程也能大大縮短，提高加工效率，且由于采用了具有機械手的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機來實現(xiàn)蝕紋加工，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工普通加工方法難以加工的模具型腔異型曲面和陡峭曲面。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明較佳實施例的模具型腔曲面蝕紋方法流程圖；圖加是本發(fā)明較佳實施例的蝕紋圖案設計樣例示意圖；圖2b是圖加中的蝕紋圖案設計樣例示意圖放大十倍后效果圖；圖3是本發(fā)明較佳實施例的平面紋理映射到模具型腔曲面示意圖；圖4是本發(fā)明較佳實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置原理框圖；圖5是本發(fā)明較佳實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置中三維圖形處理模塊原理框圖；圖6是本發(fā)明較佳實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置中STL文件生成單元原理框圖；圖7是本發(fā)明較佳實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機原理框圖；圖8是本發(fā)明一個具體實施例的模具型腔曲面蝕紋裝置中所采用的功能模塊架構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明較佳實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法SlOO流程圖如圖1所示， 該方法SlOO可以采用硬件、軟件或軟硬件結(jié)合的方式實現(xiàn)。該方法起始于步驟S110。在步驟S120中，建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)，參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；在步驟S130中，獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件， 并存儲；在步驟S140中，讀取STL格式描述文件，并根據(jù)STL格式描述文件，控制激光機械手模具型腔蝕紋機的機械手運動，以控制激光束對模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。上述方法SlOO結(jié)束于步驟S150。本實施例的模具型腔曲面蝕紋方法中，由于不需要采用化學腐蝕方法，因此不會產(chǎn)生廢液，比傳統(tǒng)方法更加環(huán)保，且整個蝕紋加工過程也能大大縮短， 提高加工效率。且由于采用了具有機械手的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機來實現(xiàn)蝕紋加工，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工普通加工方法難以加工的模具型腔異型曲面和陡峭曲面。其中，塑料模具蝕紋圖案約60 %是標準紋(含梨地花紋)，近年國內(nèi)外流行的美國模德公司的MT10000系列標準紋，就有近千種圖案；另外40%主要是針對皮革紋、橘皮紋、 木紋、雨花紋、射紋、亞光面等裝飾花紋的需求。圖加是類似于美國模德公司MT11005標準紋(梨地花紋)的樣品。從經(jīng)過放大10倍的示意圖2b中可以看出，在直徑近Imm的區(qū)域內(nèi)，設計近60多個形狀各異的凹坑(陰影部分)。依照MT11005標準紋的設計思路，逐步設計其他各類蝕紋圖案，并建立相應的二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫，即建立電子標準紋板，讓計算機能識別每個圖案需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積?？梢酝ㄟ^粗糙度的測量，效驗激光蝕刻加工的表面，是否達到了紋理的設計規(guī)格。在進一步的實施例中，上述步驟S130具體包括獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；根據(jù)二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；將三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的STL格式描述文件，并存儲。 其中，平面紋理映射到模具型腔曲面的過程如圖3所示，其中示出了原始的映射紋理a、待加工的模具型腔曲面b、經(jīng)過激光蝕紋加工效果示意圖c，以及映射后的曲面紋理圖d。具體地，上述步驟中生成STL格式描述文件過程如下在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持三角面片的形狀和大小不變；廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用三角面片到紋理空間的映射，直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，在映射過程中搜索紋理空間得到紋理面片的最佳紋理坐標，使曲面上相鄰三角面片的紋理面片的匹配誤差最小，記錄下三角面片的紋理坐標；通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到STL格式描述文件。上述步驟S140還包括獲取調(diào)節(jié)激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)；控制激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)激光束的能量。即，上述激光機械手模具型腔蝕紋機對激光束的控制可包括激光開關(guān)控制和能量控制。其中，激光開關(guān)控制可通過電平信號來實現(xiàn)，激光能量控制可通過頻率和占空比可調(diào)的PWM信號進行調(diào)節(jié)。具體地，可由程序根據(jù)激光蝕刻對象設置不同的 PMW信號。另外，還可由激光蝕刻加工控制模塊對機器出現(xiàn)的異常情況通過蜂鳴器進行提示。由于報警蜂鳴器是M伏特的直流供電，軟件通過控制卡給出了 TTL信號的電平變化， 其電平的變化通過驅(qū)動放大后，控制報警蜂鳴器產(chǎn)生相應的效果。其中，上述激光機械手模具型腔蝕紋機的具體結(jié)構(gòu)將在下述實施例中進行詳細描述。在本發(fā)明的另一實施例中，還提供了一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置，如圖4所示，其中包括二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊10，用于建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)， 參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；三維圖形處理模塊20，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件，并存儲；激光機械手模具型腔蝕紋機30，用于讀取STL格式描述文件，并根據(jù)STL格式描述文件控制機械手運動，以控制激光束對模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。其中建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫的方法可參見前面結(jié)合附圖2的描述，在此不再贅述。本實施例的激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置中，由于不需要采用化學腐蝕方法，因此不會產(chǎn)生廢液，比傳統(tǒng)方法更加環(huán)保，且整個蝕紋加工過程也能大大縮短，提高加工效率。且由于采用了具有機械手的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機來實現(xiàn)蝕紋加工，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工普通加工方法難以加工的模具型腔異型曲面和陡峭曲面。進一步地，如圖5所示，上述實施例中的三維圖形處理模塊20具體包括二維圖案獲取單元21，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；建模單元22，用于根據(jù)二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；STL文件生成單元23，用于將三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的STL格式描述文件， 并存儲。其中，如圖6所示，上述實施例中的STL文件生成單元23包括映射子單元231，用于在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持三角面片的形狀和大小不變；紋理坐標記錄子單元 232，用于廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用三角面片到紋理空間的映射， 直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，記錄下三角面片的紋理坐標；紋理生成子單元233，用于通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；STL文件生成子單元234，用于將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到STL格式描述文件。在進一步的實施例中，如圖7所示，上述各實施例中的激光機械手模具型腔蝕紋機包括激光發(fā)生器6、激光頭2、機械手1、機械手控制器5、三維運動平臺3和工控機4。其中，機械手控制器5與機械手1連接，用于控制機械手1動作；激光頭2安裝在機械手1前端、并通過光纖與激光發(fā)生器6相連接，激光發(fā)生器6所產(chǎn)生的激光通過光纖傳導至激光頭 2，再通過激光頭2發(fā)射出去；三維運動平臺3設置在機械手1的下方，以放置待加工模具，并由工控機4對三維運動平臺3進行控制，在三方向上運動，以調(diào)整待加工模具的位置。具體地，將模具型腔表面要去除材料的蝕紋圖形用三維面模型表示，然后轉(zhuǎn)換成 STL格式描述文件，通過機械手控制器5輸入加工參數(shù)，依據(jù)STL格式描述文件完成對待加工模具型腔曲面的掃描加工，在模具型腔曲面上形成蝕紋圖案。加工時，先將待加工的模具型腔固定在三維運動平臺3上，通過工控機4驅(qū)動三維運動平臺3調(diào)整好模具型腔的位置， 再通過機械手控制器5對機械手1動作進行控制，并開動激光發(fā)生器6，實現(xiàn)對激光束的運動控制，完成模具型腔曲面的蝕紋加工。由于機械手1具有較好的伸展性，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工普通加工方法難以加工的模具型腔異型曲面和陡峭曲面。優(yōu)選地，上述激光機械手模具型腔蝕紋機還包括用于控制激光發(fā)生器的激光器控制單元(未圖示)。其中，激光器控制單元包括參數(shù)獲取子單元，用于獲取調(diào)節(jié)激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)；激光束參數(shù)及狀態(tài)控制子單元，用于控制激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)激光束的能量。即，上述激光機械手模具型腔蝕紋機對激光束的控制可包括激光開關(guān)控制和能量控制。其中，激光開關(guān)控制可通過電平信號來實現(xiàn)，激光能量控制可通過頻率和占空比可調(diào)的PWM信號進行調(diào)節(jié)。具體地，可由程序根據(jù)激光蝕刻對象設置不同的PMW信號。另外， 還可由激光蝕刻加工控制模塊對機器出現(xiàn)的異常情況通過蜂鳴器進行提示。由于報警蜂鳴器是M伏特的直流供電，軟件通過控制卡給出了 TTL信號的電平變化，其電平的變化通過驅(qū)動放大后，控制報警蜂鳴器產(chǎn)生相應的效果。優(yōu)選地，上述各實施例中，機械手1選用5軸的工業(yè)機械手，激光發(fā)生器6則選用 Nd:YAG固體激光器。優(yōu)選地，在一個具體的實施例中，上述激光機械手模具型腔蝕紋機的控制模塊軟件系統(tǒng)具有如圖8所示的功能模塊架構(gòu)，其中包括圖案數(shù)據(jù)庫101、應用軟件主界面102和蝕紋卡指令系統(tǒng)103，應用軟件主界面102中包含有映射紋理算法處理104、激光蝕紋105、 蝕紋卡編程106等分項。其中，圖案數(shù)據(jù)庫101用于編輯和存儲需要在模具型腔曲面進行蝕紋加工的二維圖形文件；蝕紋卡指令系統(tǒng)103用于編輯和管理激光蝕刻指令，實現(xiàn)底層硬件和應用軟件之間的無縫連接；映射紋理算法處理104包括圖形三維建模107、待加工紋理面化處理108、數(shù)據(jù)處理109等，各項又包含多個子項，在此不一一贅述。上述控制模塊軟件系統(tǒng)的具體執(zhí)行方法過程可根據(jù)具體編程不同而產(chǎn)生不同的效果，在此也不一一詳述，試驗證明，通過該功能模塊架構(gòu)可實現(xiàn)對激光機械手模具型腔蝕紋機中硬件部分的高效控制，實現(xiàn)對模具型腔曲面的蝕紋加工。綜上，本發(fā)明通過建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫，并采用紋理映射算法，對二維圖案進行三維圖形處理，得到STL格式描述文件，并通過激光機械手模具型腔蝕紋機讀取該STL格式描述文件，依據(jù)該STL格式描述文件對機械手的運動進行控制，以控制激光束對模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。本發(fā)明的激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法，由于不需要采用化學腐蝕方法，因此不會產(chǎn)生廢液，比傳統(tǒng)方法更加環(huán)保，且整個蝕紋加工過程也能大大縮短，提高加工效率，且由于采用了具有機械手的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機來實現(xiàn)蝕紋加工，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工普通加工方法難以加工的模具型腔異型曲面和陡峭曲面。
應當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明對本發(fā)明的技術(shù)方案加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法，其特征在于，包括以下步驟A、建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)，所述參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；B、獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對所述二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件，并存儲；C、讀取所述STL格式描述文件，并根據(jù)所述STL格式描述文件、控制激光機械手模具型腔蝕紋機的機械手運動，以控制激光束對所述模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括Bi、獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；B2、根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將所述二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；B3、將所述三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的STL格式描述文件，并存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B3包括在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持所述三角面片的形狀和大小不變；廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用所述三角面片到紋理空間的映射， 直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，記錄下所述三角面片的紋理坐標；通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到所述STL格式描述文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，所述激光機械手模具型腔蝕紋機包括用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生器、用于傳導并發(fā)射出激光束的激光頭、用于固定所述激光頭的機械手、用于控制所述機械手的機械手控制器、用于放置待加工模具的三維運動平臺和用于控制所述三維運動平臺運動的工控機；其中，所述機械手控制器與所述機械手連接，所述激光頭安裝在所述機械手前端、并通過光纖與所述激光發(fā)生器相連接；所述三維運動平臺設置在所述機械手下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟C還包括獲取調(diào)節(jié)所述激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)；控制所述激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)所述脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)所述激光束的能量。
6.一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋裝置，其特征在于，包括二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫構(gòu)建模塊，用于建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲，所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中含有多種用于進行模具型腔曲面紋理蝕刻的二維圖案的參數(shù)，所述參數(shù)包括需要蝕刻的區(qū)域、位置、線條和面積；三維圖形處理模塊，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，采用紋理映射算法，對所述二維圖案進行三維圖形處理， 生成STL格式描述文件，并存儲；激光機械手模具型腔蝕紋機，用于讀取所述STL格式描述文件，并根據(jù)所述STL格式描述文件控制機械手運動，以控制激光束對所述模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述三維圖形處理模塊包括 二維圖案獲取單元，用于獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案；建模單元，用于根據(jù)所述二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫中的相應參數(shù)，將所述二維圖案用三維面模型或?qū)嶓w模型表示；STL文件生成單元，用于將所述三維面模型或?qū)嶓w模型轉(zhuǎn)換成表面三角形逼近的STL 格式描述文件，并存儲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述STL文件生成單元包括映射子單元，用于在待加工的模具型腔曲面上指定若干種子三角面片，生成曲面切向矢量場，建立曲面三角面片到紋理空間的映射，且映射保持所述三角面片的形狀和大小不變；紋理坐標記錄子單元，用于廣度優(yōu)先地搜索整個曲面網(wǎng)格三角形，遞歸地使用所述三角面片到紋理空間的映射，直至整個曲面網(wǎng)格都被紋理化，記錄下三角面片的紋理坐標；紋理生成子單元，用于通過已記錄的紋理坐標，對相鄰的三角面片紋理使用圖的分割方法計算最優(yōu)的拼接紋理，生成每個三角面片的紋理；STL文件生成子單元，用于將所生成的每個三角面片的紋理壓縮存儲成一個大的紋理集，并根據(jù)已記錄的紋理坐標進行實時繪制，得到所述STL格式描述文件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述激光機械手模具型腔蝕紋機包括 用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生器、用于傳導并發(fā)射出激光束的激光頭、用于固定所述激光頭的機械手、用于控制所述機械手的機械手控制器、用于放置待加工模具的三維運動平臺和用于控制所述三維運動平臺運動的工控機；其中，所述機械手控制器與所述機械手連接，所述激光頭安裝在所述機械手前端、并通過光纖與所述激光發(fā)生器相連接；所述三維運動平臺設置在所述機械手下方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述激光機械手模具型腔蝕紋機還包括用于控制所述激光發(fā)生器的激光器控制單元其中，所述激光器控制單元包括參數(shù)獲取子單元，用于獲取調(diào)節(jié)所述激光束能量的脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)； 激光束參數(shù)及狀態(tài)控制子單元，用于控制所述激光機械手模具型腔蝕紋機所產(chǎn)生激光束的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)所述脈沖寬度調(diào)制信號的設置參數(shù)調(diào)節(jié)所述激光束的能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法及裝置，其中方法包括以下步驟A、建立二維紋理圖案數(shù)據(jù)庫并存儲；B、獲取需要在模具型腔曲面進行蝕刻的二維圖案，采用紋理映射算法，對二維圖案進行三維圖形處理，生成STL格式描述文件，并存儲；C、根據(jù)STL格式描述文件，控制激光機械手模具型腔蝕紋機的機械手運動，以控制激光束對模具型腔曲面紋理進行蝕紋加工。本發(fā)明的激光機械手模具型腔曲面蝕紋方法比傳統(tǒng)方法更加環(huán)保，且整個蝕紋加工過程也能大大縮短，提高加工效率，且由于采用了具有機械手的激光機械手模具型腔曲面蝕紋機來實現(xiàn)蝕紋加工，增加了整個加工系統(tǒng)的柔性和物理能力，使其能夠加工模具型腔異型曲面和陡峭曲面。
文檔編號B23K26/00GK102423832SQ20111042088
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者周泳全, 周逸, 田蘭軍, 肖永山, 趙盛宇 申請人:深圳市海目星激光科技有限公司