一种可编辑曲面3D纹理的激光刻印方法与流程

一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法
技术领域
1.本发明涉及激光刻印技术领域，更具体涉及一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法。


背景技术：

2.激光加工技术作为一项先进的制造技术，其能量密度高、准直性好、聚焦光斑往往能够达到微米级精度。因此，以特定的激光加工头代替传统机械加工中的刀具，利用聚焦激光高能量的特点，通过多轴电机的三维插补定位功能，对空间曲线或曲面的扫描标刻，实现材料的改性或移除已经成为高精度加工领域的一项重要手段。
3.华中科技大学曹宇等人提出了“一种适用于复杂曲面的激光加工方法及装置”，专利号为cn102151984b。该方法通过对曲面零件的分块处理并对各分块区域沿中心点法矢方向平行投影，并将所得到的发送到扫描振镜系统，然后利用机床五轴联动对曲面各个分块区域依次定位实现各个区域的激光扫描，最终完成整个零件的加工。该刻蚀系统使用的方法相比激光五轴插补的方式实现纹理的加工来说，无论在效率还是在精度上都要高很多，但是该方法也存在一些缺陷：1、只能针对已经具有待加工的表面纹理特征的零件，这样就无疑增大了零件表面纹理的设计难度，当纹理发生变化时也会大大限制零件的柔性化制造。2、零件由于加工需要，尤其是大尺寸零件在加工时，不可避免的会遇到零件(或扫描振镜)旋转或偏摆的问题，由此而导致加工出的图形会产生角度变化，从而无法得到准确的纹理图形。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中的激光刻印方法予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于公开一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法，能够实现激光刻印3d纹理的可编辑性，避免了3d纹理刻印连续性差，纹理不清晰的问题，保证了纹理的深浅与过渡效果。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法，激光设备包括：五轴数控平台，激光刻印系统，pc工控机，以及于pc工控机的windos操作系统中安装有的cam软件，包括以下步骤：
7.s1步骤，所述cam软件采用经过设计处理的高质量灰阶纹理图片，利用uvn向曲面控制特性，将纹理数据铺设至加工件的3d模型曲面上，生成3d纹理文件；
8.s2步骤，通过灰阶值的代入算法，生成曲面具有3d纹理的加工件3d模型；
9.s3步骤，通过对灰阶值的编辑设定，生成最终的矢量图文件；
10.s4步骤，通过所述cam软件生成的最终程序控制五轴数控平台配合激光刻印系统进行数控变位，按cam软件设计或编辑的矢量图文件进行加工，使激光在加工件对应的曲面处刻印出3d纹理。
11.作为本发明的进一步改进，所述3d纹理文件的创建方法是采用灰阶原理生成3d纹
理，运用灰度色差来展现3d效果。
12.作为本发明的进一步改进，所述灰阶值的设定为所述高质量灰阶纹理图片中的灰度颜色越深，激光刻印的深度越深。
13.作为本发明的进一步改进，所述s3步骤中，通过对灰阶值的编辑设定，能够控制生成纹理的深浅与由浅入深的过渡效果。
14.作为本发明的进一步改进，所述s4步骤的加工方式由浅入深的加工方式。
15.作为本发明的进一步改进，所述加工件的3d模型以图片作为建模基础，通过采用灰度信息转化为几何体的高度。
16.作为本发明的进一步改进，所述灰度信息中纯白代表高度最高，纯黑代表高度不变，纯白与纯黑之间过渡的灰度呈梯度代表高度渐变。
17.作为本发明的进一步改进，所述加工件的3d模型以图片作为建模基础，通过所述灰度信息可以进行阴刻与阳刻之间的转化，使得所述灰度信息中纯黑代表高度最高，纯白代表高度不变。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.(1)一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法，通过cam软件设计或编辑的矢量图文件进行加工，使激光设备在工件表面刻印出对应的3d纹理，从而实现数码化3d纹理激光刻印工艺制程，五轴激光设备进行激光刻印3d纹理的工艺过程中，cam软件(3d纹理文件的生成与可编辑)是主要的核心技术之一，是五轴激光刻印3d纹理设备进行生产其工艺开始的必需过程，只有3d纹理文件的生成与可编辑功能具备，才能进入艺的下一个环节，为实现激光刻印3d纹理的可编辑性，避免了3d纹理刻印连续性差，纹理不清晰的问题，保证了纹理的深浅与过渡效果。
20.(2)通过cam软件对3d纹理文件的生成与可编辑，采用经过设计处理的高质量灰阶纹理图片，利用uvn向曲面控制特性，铺设至加工件3d模型曲面上，通过灰阶值的代入算法使加工工件3d模型曲面生成具有3d纹理的加工件3d模型，从而实现3d纹理的可编辑性，为3d纹理的激光刻印提供了无限可能性与优化空间，确保了3d纹理与工件之间的结合度，通过对灰阶值的设定编辑，控制生成的纹理的深浅和由浅入深的过渡效果，保证了刻印效果的最佳质量。
附图说明
21.图1为本发明一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法中灰阶值与刻印深度的关系示意图；
22.图2为本发明一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法中灰阶值与纹理高度的关系示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
25.请参图1至图2所示出的本发明一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法的一种具体实施方式。
26.一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法，激光设备包括：五轴数控平台，激光刻印系统，pc工控机，以及于pc工控机的windos操作系统中安装有的cam软件，包括以下步骤：s1步骤，cam软件采用经过设计处理的高质量灰阶纹理图片，利用uvn向曲面控制特性，将纹理数据铺设至加工件的3d模型曲面上，生成3d纹理文件；s2步骤，通过灰阶值的代入算法，生成曲面具有3d纹理的加工件3d模型；s3步骤，通过对灰阶值的编辑设定，生成最终的矢量图文件；s4步骤，通过cam软件生成的最终程序控制五轴数控平台配合激光刻印系统进行数控变位，按cam软件设计或编辑的矢量图文件进行加工，使激光在加工件对应的曲面处刻印出3d纹理。
27.3d纹理文件的创建方法是采用灰阶原理生成3d纹理，运用灰度色差来展现3d效果。灰阶值的设定为高质量灰阶纹理图片中的灰度颜色越深，激光刻印的深度越深。s3步骤中，通过对灰阶值的编辑设定，能够控制生成纹理的深浅与由浅入深的过渡效果。s4步骤的加工方式由浅入深的加工方式。加工件的3d模型以图片作为建模基础，通过采用灰度信息转化为几何体的高度。灰度信息中纯白代表高度最高，纯黑代表高度不变，纯白与纯黑之间过渡的灰度呈梯度代表高度渐变。加工件的3d模型以图片作为建模基础，通过灰度信息可以进行阴刻与阳刻之间的转化，使得灰度信息中纯黑代表高度最高，纯白代表高度不变，实现凸纹或凹纹纹理的刻印。
28.一种可编辑曲面3d纹理的激光刻印方法，通过cam软件设计或编辑的矢量图文件进行加工，使激光设备在工件表面刻印出对应的3d纹理，从而实现数码化3d纹理激光刻印工艺制程，五轴激光设备进行激光刻印3d纹理的工艺过程中，cam软件(3d纹理文件的生成与可编辑)是主要的核心技术之一，是五轴激光刻印3d纹理设备进行生产其工艺开始的必需过程，只有3d纹理文件的生成与可编辑功能具备，才能进入艺的下一个环节，为实现激光刻印3d纹理的可编辑性，避免了3d纹理刻印连续性差，纹理不清晰的问题，保证了纹理的深浅与过渡效果。
29.通过cam软件对3d纹理文件的生成与可编辑，采用经过设计处理的高质量灰阶纹理图片，利用uvn向曲面控制特性，铺设至加工件3d模型曲面上，通过灰阶值的代入算法使加工工件3d模型曲面生成具有3d纹理的加工件3d模型，从而实现3d纹理的可编辑性，为3d纹理的激光刻印提供了无限可能性与优化空间，确保了3d纹理与工件之间的结合度，通过对灰阶值的设定编辑，控制生成的纹理的深浅和由浅入深的过渡效果，保证了刻印效果的最佳质量。
30.需要注意的是，激光刻印曲面造型3d纹理模型的创建方法之一，是根据图片中灰阶原理生成3d纹理，如图1所示，当只有3个灰色等级时，白色代表没有雕刻到，黑色代表雕刻100％深度，而白色与黑色之间的灰色代表雕刻50％的深度，颜色越深所代表的刻印深度越深。
31.如图2所示，图中的颜色信息代表了转化后的几何体高度，纯白由于没有刻印，高度最高，纯黑代表高度不增加，中间过渡的灰度则是高度渐变的过程，采用贴图映射的方式，可以贴合模型表面并设定贴图大小。以图片作为建模基础，颜色的灰度信息也能够作为建模的参数之一，使得3d纹理能够指定几何体的高度与精细程度。
32.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。