CN101513812A - 产品壳体图案制作方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种产品壳体图案制作方法，在产品壳体上制作图案，包括：根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案的步骤；根据雕刻方案对至少一涂层共同雕刻得到图案的步骤。本发明还提出一种产品壳体图案制作控制装置。本发明在附着有多层涂层的产品壳体上进行图案雕刻，在表层背景色的衬托下利用激光将部分涂层去除，去除的表层深度不同，表现的颜色就不一样，从而形成具有包括表层、第二层涂层、第三层涂层等的多层次彩色效果的图案；无需借助其它载体如热转印膜或掩膜及特殊夹具，可以得到产品壳体的彩色装饰效果；电路简单，设计更加简易，无需重新开设网板，能够制作精美复杂的图案，并使图案具有一定的立体效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光蚀刻领域，特别涉及产品壳体图案制作方法及控制装置。
背景技术
现有消费类电子产品根据用途、设计、适应特定环境等需要，在不同的部位采用不同的物料和装饰，达到延长产品寿命、增加美观及实用性的目的。
以外壳为例，现有电子产品壳体可以通过双重注塑、单色注塑后喷涂、单色注塑喷涂后丝印、水转印技术、双色电镀或热转印等方法得到彩色图案效果，这些方案分别存在设备昂贵、图纹不够精细、容易出现图案失真、难以保证产品量产均一性、需要使用特殊夹具或正品率较低等缺陷。现有一种产品壳体图案制作技术，在涂敷了多层涂层的产品壳体上使用激光蚀刻技术，分别对每一涂层逐层进行雕刻，使各涂层分别裸露部分组合形成图案。由于现有的激光蚀刻机输出功率固定，雕刻深度固定，要变换雕刻深度需要使用昂贵的激光器，图案制作成本过高；并且这种技术需要对多个涂层逐层雕刻，当涂层较多时图案制作过程复杂耗时。
发明内容
本发明目的在于提供一种产品壳体图案制作技术。
本发明提供一种产品壳体图案制作方法，在产品壳体上制作图案，包括：根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案的步骤；根据雕刻方案对至少一涂层共同雕刻得到图案的步骤。
优选地，上述雕刻方案包括雕刻位置和雕刻深度。
优选地，上述图案划分为多个雕刻位置，每个雕刻位置对应的色彩分别与至少一涂层和/或产品壳体的色彩对应。
优选地，上述雕刻深度是根据雕刻位置的色彩结合至少一涂层的厚度变换得到。
优选地，上述雕刻深度为与雕刻位置的色彩对应的涂层或产品壳体上附着的至少一涂层的厚度之和。
优选地，上述根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案的步骤包括：将预设图案划分为多个雕刻位置的步骤；依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度的步骤。
优选地，上述根据雕刻方案对至少一涂层共同雕刻得到图案的步骤包括：读取当前雕刻位置的雕刻深度的步骤；调整雕刻深度，对对应位置的至少一涂层进行蚀刻的步骤；移到下一雕刻位置，重复上述步骤。
本发明还提出一种产品壳体图案制作控制装置，控制装置控制激光器电源的输出电流，使激光器输出激光的能量变化，对产品壳体上至少一涂层共同雕刻。
优选地，上述产品壳体图案制作控制装置包括：根据雕刻位置的色彩结合至少一涂层的厚度变化得到雕刻深度的上位机；产生脉冲信号的单片机；将脉冲信号转换为电压信号的D/A转换器；根据电压信号导通或断开，控制激光器电源，实现调整雕刻深度的开关电路。
优选地，上述产品壳体图案制作控制装置还包括：取样电阻，与电压信号相减，根据得到的差信号控制激光器的输出脉冲。
本发明提供的产品壳体图案制作方法及控制装置在附着有多层涂层的产品壳体上进行图案雕刻，在表层背景色的衬托下利用激光将部分涂层蚀刻去除，蚀刻的涂层深度不同，表现的颜色就不一样，从而形成具有包括表层、第二层涂层、第三层涂层...的多层次彩色效果的图案；无需借助其它载体如热转印膜或掩膜及特殊夹具，可以得到产品壳体的彩色装饰效果；电路简单，设计更加简易，无需重新开设网板，能够制作精美复杂的图案，并使图案具有一定的立体效果。
附图说明
图1是本发明第二实施例的流程示意图；
图2是本发明第二实施例的产品壳体示意图；
图3是本发明第三实施例的控制装置示意图；
图4是本发明第四实施例的控制装置电路结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明提出第一实施例，产品壳体图案制作方法包括：
步骤S11，根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案；
步骤S12，根据雕刻方案对所述至少一涂层共同雕刻得到图案。
上述步骤S11的产品壳体可采用喷涂、丝印等多种技术实现附着至少一涂层，产品壳体可采用多种材质，至少一涂层可以是不同颜色。步骤S12可采用激光雕刻技术对至少一涂层共同雕刻，将至少一涂层蚀刻掉，使至少一涂层和/或产品壳体分别有部分裸露，裸露部分呈现不同色彩，组合实现产品壳体彩色图案。
基于上述实施例，本发明提出第二实施例，参照图1所示的流程示意图，产品壳体图案制作方法包括：
步骤S21，将预设图案划分为多个雕刻位置的步骤；
步骤S22，依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度的步骤；
步骤S23，读取当前雕刻位置的雕刻深度的步骤；
步骤S24，调整雕刻深度，对对应位置的至少一涂层进行蚀刻的步骤；
步骤S25，移到下一雕刻位置，重复上述步骤S23至步骤S25，直到完成所有雕刻位置的雕刻。
上述步骤S21，将预设图案划分为多个雕刻位置的步骤，是结合产品外壳及其上附着的至少一涂层的色彩，将预设图案划分为多个雕刻位置，每个雕刻位置对应的色彩分别与至少一涂层和/或产品壳体的色彩对应。其中预设图案的做法与传统激光打标机的作图方式一样，通常采用CoreDraw软件按激光振镜打标路径控制方式绘制产生预设图案。
例如预设图案的尺寸为100*100像素，包括红、绿、白三种颜色，本实施例可以按照像素将预设图案划分为10000个雕刻位置，每个雕刻位置对应红、绿或白一种颜色；也可以按照激光束雕刻面积，将预设图案划分为多个雕刻位置，每个雕刻位置的面积等于激光束雕刻面积，例如激光束雕刻面积为2*2像素，则将预设图案划分为250个雕刻位置，每个雕刻位置面积为2*2像素，分别对应红、绿或白一种颜色；还可以采用颜色的单位面积来划分雕刻位置，以保证每个雕刻位置对应一种颜色。
上述步骤S22，依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度的步骤。其中产品壳体上附着的至少一涂层的厚度根据图案艺术表现需求选择，层厚范围从几微米到几十微米，层厚较大的情况，可使本实施例制作的图案呈现一定立体效果，本实施例采用的涂层厚度在5μm左右。现有技术中对产品壳体附着至少一涂层可采用喷涂、丝印等多种技术，可选用双组分聚氨酯涂料，使用能保持涂层厚度与均匀度的多种喷涂装置，将涂料喷涂附着在产品壳体表面。参照图2，如所需图案为三色彩雕，可以在注塑产品壳体时在塑胶中加入颜料，使产品壳体本身具有一种颜色，再分别使用两种颜色的涂料依次喷涂在产品壳体上，形成两层涂层。如果对产品壳体颜色不满意，则可以使用三种颜色的涂料依次喷涂在产品壳体上，形成三层涂层。
上述至少一涂层的颜色根据预设图案包含的颜色确定，一般采用浅色系如黄色、白色作为第一涂层的首选；以深色如黑色、蓝色、紫色等作为第三涂层首选。根据上例的预设图案，可将产品壳体做成白色，在产品壳体上喷涂红色涂料形成第一涂层，再在第一涂层上喷涂绿色涂料形成第二涂层。
雕刻深度是根据涂层的厚度计算出来的，雕刻深度不同，裸露出来不同的涂层显现不同的颜色。不同的涂层显现不同的色彩，需要显现第二涂层的色彩，就将第三涂层雕刻掉，需要显现第一涂层，就将第二涂层和第三涂层都雕刻掉，以此类推，需要裸露哪一涂层，就将该涂层以上的涂层雕刻掉，需要裸露产品壳体则将产品壳体上附着的所有涂层都雕刻掉，需要裸露最上层涂层，则不进行雕刻。
具体来说，雕刻深度是根据雕刻位置的色彩结合至少一涂层的厚度变换得到，变换方式为将与雕刻位置的色彩对应的涂层或产品壳体上附着的至少一涂层的厚度之和作为该雕刻位置的雕刻深度。当某雕刻位置的色彩为白色，则雕刻深度为对应的产品壳体上附着的第一涂层厚度与第二涂层厚度之和即10μm；当某雕刻位置的色彩为红色，则雕刻深度为对应的第一涂层上附着的第二涂层厚度即5μm；当某雕刻位置的色彩为绿色，由于绿色对应的第二涂层就是最上层，因此雕刻深度为0μm，即不需要对该雕刻位置进行雕刻。
步骤S23，读取当前雕刻位置的雕刻深度的步骤，是要对产品壳体的某个雕刻位置进行雕刻时，读取与该雕刻位置相应的雕刻深度。例如对1*1雕刻位置进行雕刻，该雕刻位置对应色彩为白色，则读取其雕刻深度10μm；对5*21雕刻位置进行雕刻，该雕刻位置对应色彩为红色，则读取其雕刻深度5μm，对70*95雕刻位置进行雕刻，该雕刻位置对应色彩为绿色，则读取其雕刻深度0μm。
步骤S24，调整雕刻深度，对对应位置的至少一涂层进行蚀刻的步骤，具体说来，是根据上述雕刻深度调整激光器输出的能量，使激光在产品壳体表面进行预设雕刻深度的雕刻，将产品壳体上与雕刻位置对应的位置的至少一涂层共同蚀刻掉。例如对1*1雕刻位置，调整激光器输出的能量，使激光对对应位置蚀刻掉10μm，即将第一涂层和第二涂层共同蚀刻掉；同理对5*21雕刻位置，使激光对对应位置蚀刻掉5μm即第二涂层；对70*95雕刻位置，由于雕刻深度为0μm故不对对应位置进行蚀刻。
步骤S25，移到下一雕刻位置，重复上述步骤S23至步骤S25，直到完成所有雕刻位置的雕刻。具体来说，是完成对当前雕刻位置的雕刻后，读取下一雕刻位置，将激光束对准产品壳体上与雕刻位置对应的位置，重复雕刻过程，以扫描方式完成对所有雕刻位置的加工，形成由各涂层和产品壳体颜色构成的图案。扫描方式可以是逐行、逐列或其他方式，完成一次扫描后，所有雕刻位置都被处理过，无需重复多次扫描。
本发明提出第三实施例，实现产品壳体图案制作方法的控制装置，控制激光器实现对产品壳体上至少一涂层共同雕刻。如图3所示，本实施例的控制装置20控制激光打标机10对产品壳体30进行激光雕刻。激光打标机10采用现有的激光打标机，包括激光器12和电源11，可以采用固体、二氧化碳、半导体等激光器，在系统软件控制下，按照雕刻位置在产品壳体30对应位置上光蚀掉雕刻深度的至少一涂层，裸露出下一层涂层或产品壳体30。
基于上述实施例，本发明提出第四实施例，实现产品壳体图案制作方法的控制装置，如图3所示的控制装置示意图，控制装置20对激光器12的电源11输出电流进行实时控制，使激光器12输出的能量进行实时调整，实现改变雕刻深度。本实施例替代昂贵的三维数控激光加工设备，利用通常仅作平面雕刻的氙激光器，以控制输出激光能量的方法实现变换雕刻深度的雕刻，完成对多涂层共同雕刻。现有激光器一般包括激光电源、激光发生器、光路、冷却系统和激光输出等模块，按激光器种类分为YAG激光打标机和半导体激光打标机。现有激光器的输出能量取决于激光电源的输出电流大小，在打标或雕刻加工前，需要对激光器的主要工艺参数：激光器电流进行预设置，该电流决定输出激光能量的大小。激光束被系列镜组控制照射在待加工表面上，产生光蚀气化现象，形成凹坑斑点。多个激光气蚀凹坑斑点组成了所需的标记或图案。现有激光器电源不能根据标记或雕刻图案对输出电流大小进行实时调节，所以整个被加工表面的激光气蚀凹坑斑点深度大小一致。本实施例根据图案对激光电源输出电流大小进行实时控制，使激光器输出激光的能量根据雕刻深度而变化，使激光气蚀凹坑斑点的深度与雕刻深度相同。
参照图4所示的控制装置电路结构示意图，控制装置20包括上位机201、单片机202、D/A转换器203和开关电路204，上位机201利用图案处理软件，将预设图案划分为多个雕刻位置，并依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度，通过RS232总线输入到单片机202中。单片机202把上位机201传来的雕刻深度与雕刻位置对应，并实时控制激光器输出脉冲频率。雕刻深度经过D/A转换器203转换为电压信号，将该电压信号与电源11反馈的取样电压作差，当电压信号大于反馈电压数据时，开关电路204导通，频率转换信号P0可以通过，形成相位相差180°的脉冲信号P1和P2，用来控制电源11的电压逆变器中的IGBT交替导通。220V的交流市电经整流滤波后得到约200V左右的直流电压，加到桥式逆变器上。电源11的逆变器主功率开关采用IGBT管。来自单片机202的脉冲信号P1和P2控制逆变桥的四个功率管，将直流电压变换为高频方波电压，再经高频高压整流桥得到高压直流，并向储能电容C0充电。频率控制信号P0高电平时，使晶闸管T5触发导通，电容C0上电压快速向负载氙灯释放，激光器输出脉冲激光；频率控制信号P0为低电平时，晶闸管T5截止，电容C0上储能充电。电容C0上的动态平均电压值与雕刻位置的色彩成正比，也与D/A转换器203输出的数据成正比，即与单片机D/A转换后的数据成正比，电容C0上的动态平均电压值通过电压负反馈来实现稳定。电容C0两端的电压通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2得到取样电压，通过取样电压与D/A转换器203输出数据的对比，控制整流桥的脉冲频率，因此当氙激光器121工作时，雕刻位置的色彩和激光驱动脉冲电压成正比。脉冲激光经过光学透镜聚焦后照射到产品壳体30的指定区域，激光聚焦的焦点附近会因短时间能量的剧增而温度迅速升高使材料表层气化，从而留下永久性标记。由于在产品壳体表面附着有多层涂层，当激光功率不同时，其烧蚀气化的深度也不同，这样就可以刻蚀出具有层次感的彩色图案。根据产品图案设计需求，理论上可以将喷涂颜色和涂层数无限增多以丰富色彩效果。
本实施例的工作过程如下：
步骤S31，上位机201利用图案处理软件，将预设图案划分为多个雕刻位置，并依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度，
步骤S32，通过RS232总线将雕刻位置和雕刻深度输入到单片机202中；
步骤S33，激光器脉冲驱动信号产生，单片机202的驱动电流数据通过D/A转换器203转换为电压信号，此电压信号与反馈电压相比较，用以控制脉冲调制器的工作；
步骤S34，单片机202把上位机201发送来的频率信号输入到脉冲调制器中，控制输出信号的频率，此信号用以控制第一场效应管T1、第二场效应管T2、第三场效应管T3和第四场效应管T4；
步骤S35，大电流激光脉冲电源的信号输出，220V的市电通过整流变换为直流电压，相位相差180°的脉冲信号P1和P2控制第一场效应管T1、第四场效应管T4和第二场效应管T2、第三场效应管T3分别导通，从而产生高频方波电压信号；
步骤S36，高频脉冲电压通过变压器和整流电路给电容C0充电，通过电容C0为氙激光器121提供运行电压，脉冲宽度由第五场效应管T5控制；根据雕刻深度调整激光电源，最终输出电流在13A至16A之间。
根据加工精度和激光器的性能，由于要实时控制输出电流，本实施例提出对电流瞬态变化做平稳性控制。如图4所示，电阻R2为取样电阻，取样电压与单片机输出的电压控制信号相减，得到的差信号用来控制输出脉冲的有无，从而保证激光驱动电源输出电流的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种产品壳体图案制作方法，在产品壳体上制作图案，包括：
根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案的步骤；
根据雕刻方案对所述至少一涂层共同雕刻得到图案的步骤。
2.根据权利要求1所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述雕刻方案包括雕刻位置和雕刻深度。
3.根据权利要求2所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述图案划分为多个雕刻位置，每个雕刻位置对应的色彩分别与至少一涂层和/或产品壳体的色彩对应。
4.根据权利要求2所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述雕刻深度是根据雕刻位置的色彩结合所述至少一涂层的厚度变换得到。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述雕刻深度为与雕刻位置的色彩对应的涂层或产品壳体上附着的至少一涂层的厚度之和。
6.根据权利要求2至4任意一项所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述根据产品壳体附着的至少一涂层设置雕刻方案的步骤包括：
将预设图案划分为多个雕刻位置的步骤；
依次根据雕刻位置的色彩，计算对应位置的雕刻深度的步骤。
7.根据权利要求2至4任意一项所述的产品壳体图案制作方法，其特征在于，所述根据雕刻方案对所述至少一涂层共同雕刻得到图案的步骤包括：
读取当前雕刻位置的雕刻深度的步骤；
调整雕刻深度，对对应位置的至少一涂层进行蚀刻的步骤；
移到下一雕刻位置，重复上述步骤。
8.一种产品壳体图案制作控制装置，其特征在于，控制装置控制激光器电源的输出电流，使激光器输出激光的能量变化，对产品壳体上至少一涂层共同雕刻。
9.根据权利要求8所述的产品壳体图案制作控制装置，其特征在于，包括：
根据雕刻位置的色彩结合至少一涂层的厚度变化得到雕刻深度的上位机；
产生脉冲信号的单片机；
将脉冲信号转换为电压信号的D/A转换器；
根据电压信号导通或断开，控制激光器电源，实现调整雕刻深度的开关电路。
10.根据权利要求8或9所述的产品壳体图案制作控制装置，其特征在于，还包括：
取样电阻，与所述电压信号相减，根据得到的差信号控制所述激光器的输出脉冲。
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