一种高精度反射成像式纪念币章模具制作方法与流程

本发明涉及一种纪念币章模具及其制作方法，尤其涉及一种高精度反射成像式纪念币章模具及其制作方法，属于纪念币章加工领域。

背景技术：

1、在产品设计中创造性的融入光学特效，不仅能够显著增强纪念币(章)防伪能力，降低被仿造的风险，更能提升收藏者与产品之间的互动性，使体验更为生动有趣。同时，在币章史上首次将产品从传统的平面浮雕形式提升至更为立体、多维的光学成像效果，为用户带来更为丰富和深层次的视觉享受。然而，由于纪念币模具加工领域存在精度上的局限性，它无法达到光刻机所实现的纳米级精细加工标准。同时，纪念币模具表面不具备像光学透镜那样的光的折射和衍射特性，这使得在纪念币模具表面直接应用特殊的光学透镜变得不切实际。此外，纪念币表面复杂多样的图案纹理还会对光学成像产生显著的干扰，进一步加剧了光学成像的难度。

2、为此，研发出一种纪念币模具光学反射成像方案，在不使用传统光学透镜前提下，通过精心雕琢纪念币模具反射镜的曲面结构，实现在日光下高效反射并清晰成像的目标。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度反射成像式纪念币章模具及其制作方法，技术方案如下：

2、一种高精度反射成像式纪念币章模具制作方法，包括如下步骤：

3、步骤1）根据反射距离，得出单点反射结构数据；

4、步骤2）对反射图案进行处理，得出反射图像调整与转换数据；

5、步骤3）对得出的单点反射结构数据和图像转换数据进行汇总；

6、步骤4）将汇总的数据，进行布尔运算去除不可加工区域，创建三维浮雕模型，将三维浮雕模型与浮雕镜面进行结合；

7、步骤5）将结合后的浮雕设计，输入到雕刻机中，通过机械加工，将设计转化为实体模具。

8、进一步地，步骤1）所述根据反射距离，得出单点反射结构数据，包括如下步骤：

9、步骤1.1）启动单点反射分析模块，进行光学特性分析；

10、步骤1.2）根据分析结果，确定单点反射分析参数；

11、步骤1.3）计算出单点反射所需的曲率半径，这是形成反射曲面的基础；

12、步骤1.4）基于计算出的曲率半径，确定反射点在x轴和z轴上的二维坐标，为后续的剖面线生成提供精确的数据点；

13、步骤1.5）对坐标点进行遍历与优化，形成一条精确的线性反射剖面线；

14、步骤1.6）优化及调整剖面线的结构，确保反射剖面线的加工精度和反射效果；

15、步骤1.7）在反射剖面线上添加y轴的坐标信息，构建出完整的单点三维反射曲面，这个曲面不仅展示了光线的反射路径，而且为后续的三维浮雕设计图像奠定了坚实的基础。

16、进一步地，步骤2）所述对反射图案进行处理，得出反射图像调整与转换数据，包括如下步骤：

17、步骤2.1）对图像进行傅立叶变换；

18、步骤2.2）对傅立叶变换后的图像，进行傅立叶逆变换还原图像，获取高通还原图，低通还原图；

19、步骤2.3）对还原后的图像进行瑞利判据，优化中心点之间的距离；这样操作是对生成的频谱中心位置进行调整，以确保入射光波能够在纪念币模具表面产生预期的共振频率，并且反射聚焦到正确的位置；

20、步骤2.4）对图像进行矩阵重构，同时进行矩阵节点优化；

21、步骤2.5）对中心点进行矢量化，生成引导线。

22、进一步地，步骤2.1）所述对图像进行傅立叶变换包括如下如下步骤：

23、步骤a）把图像转成灰度图;

24、步骤b）把灰度图转化成数值为0-255的平面矩阵；

25、步骤c）把矩阵代入fft快速傅立叶变换公式；

26、步骤d）将图像分解为不同频率的正弦波，生成频谱图和相位图；

27、步骤b）创建高通滤波器来捕捉频谱图的高频部分，频谱图高频部分包含了图像的边缘和细节信息，通过分离出高频成分，构建图像边界；

28、步骤e）创建低通滤波器来提取频谱图的低频部分，频谱图低频成分有助于确定图像的中心区域，为图纹的中心定位提供依据。

29、进一步地，步骤2.3）所述对还原后的图像进行瑞利判据，优化中心点之间的距离，包括如下步骤：

30、步骤a）将还原后的图片，换成二维数组值为0-255；

31、步骤b）读取矩阵截取80-175区间的数值再放大到0-255；

32、步骤c）使用canny算法对高频还原图进行边缘检测获取边缘信息；

33、步骤d）创建个等于1/3光斑长度*1/3光斑长度的高斯内核并与边缘线进行迭代；

34、步骤e）把低频图和边缘迭代器得出的高频边缘图像以0.65-0.35的比例进行加权混合；

35、步骤d）对矩阵进行活跃矩阵点提取。

36、进一步地，步骤2.5）所述对中心点进行矢量化，生成引导线，包括如下步骤：

37、步骤a）读取瑞利判据后的图像；

38、步骤b）转换成二维数组；

39、步骤c）使用差值法进行矩阵压缩；

40、步骤d）再把压缩后的矩阵数值进行数值重构；

41、步骤e）把点间距和矩阵数值生成二维坐标矩阵；

42、步骤f）基于单点反射的光斑大小，创建了一个高斯内核作为中心定位点，以中心定位点坐标为中心做成引导线，并生成引导线矩阵；

43、步骤g）输出引导线。

44、进一步地，步骤4）所述进行布尔运算去除不可加工区域，创建三维浮雕模型，包括如下步骤：

45、步骤4.1）通过将引导线与单点反射剖面线相结合，构建图像的三维反射结构，确保了反射结构与设计意图的一致性；

46、步骤4.2）使用布尔运算进行合并，在合并三维数组时，z取最小值；

47、步骤4.3）生成三维浮雕设计图像。

48、与现有技术相比，本发明有益效果在于：

49、对光谱反射振幅进行重新定义，将剖面线与引导线进行结合，生成三维模型，用剖面线的三维反光结构来控制光谱的反射振幅，从而在纪念币模具表面上创建出能够精确反射预设图案的曲面结构，更有效地引导入射光波，反射产生具有大振幅和特定频率的光波，增强反射效果。

50、精准实现反射曲面结构数学建模，显著提升设计效率与制造精度，优化反射光强表现，有效增大零级光强区域，提高反射精度。

51、在纪念币模具上雕刻出具有反射凹透镜效果的微小图案，通过金属压印让纪念币章在无需使用光学透镜的情况下达到聚焦和反射光线的目的。

52、实现在5mm尺寸范围内的微小反射图案，能够精确反射光线，形成清晰图像。

53、通过本发明模具加工的纪念币章，能够在不同的温度和湿度条件下保持稳定的成像性能，环境适应性好。

54、采用本发明制造的模具，可以进行数万次的模具压印，使压印后的纪念币章上图案的反射效果依然清晰可见，而且具有出色的耐磨性，纪念币章即使在有轻微划痕的情况下，反射效果仍然保持不变，能够长时间保持成像效果，减少了维护成本和更换频率。

55、通过本发明模具加工的纪念币章，其反射图案在日光照射或者手电照射下能显示出特定的影像，无需额外的照明设备即可进行产品真伪的鉴别。

56、本发明突破了光学成像必须依赖于透镜的常规思维，利用光的同频共振特性来设计反射凹面镜的曲面结构，确保光线的精确聚焦与反射；借助先进的微雕技术，制作出高精度的模具，对纪念币章进行加工，使加工后的纪念币章能够在仅有10mm的区域内精准反射出特定的图案，提高清晰度，以便更好鉴别纪念币章的真伪，同时为成像系统的小型化、轻量化提供了新的解决途径。