CN102837126B - 激光加工导光板的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光加工导光板的生产工艺，包括如下步骤：步骤1、提供一可运行导光板图形设计软件的激光加工设备及导光板原材料，步骤2、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，形成无“重点”的导光板图形；步骤3、生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；步骤4、把导光板原材料放置激光加工设备中；步骤5、启动激光加工设备进行加工。本发明激光加工导光板的生产工艺，采用运行导光板图形设计软件的激光加工设备对导光板原材料进行加工，该导光板图形设计软件生成的导光板图形一个网点只需一次出光雕刻即可成型，且避免了“重点”现象，提高了生产效率的同时保证了导光板的质量。

Description

激光加工导光板的生产工艺

技术领域

本发明涉及导光板加工领域，尤其涉及一种激光加工导光板的生产工艺。

背景技术

导光板是一种将线光源转变为面光源的高科技产品，其原理是在利用光学级压克力板材吸取从LED灯发出来的光在压克力板材表面的停留，当光线射到各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件由导光板正面射出，通过各种疏密、大小不一的导光点，可使导光板均匀发光。目前加工导光的方式主要有丝印、注塑、蚀刻、雕刻等。无论采用哪种方式，首先需要进行导光板图形的设计，然后使用各自的工艺将图形形成到压克力板上形成导光板产品。

目前，市面上的导光板以矩形和圆形为主，采用激光雕刻的方式进行导光板的加工已逐渐流行。激光雕刻机运动系统X轴和Y轴呈垂直运动关系，在此种运动系统下加工矩形的导光板相对容易，只需X轴作往复扫描运动，Y轴作单向点动即可完成矩形区域的雕刻加工。

然而，请参阅图1，对于圆形导光板，LED灯条100光源环绕布置于圆周外侧，根据环形光线的传播特点，网点布置必须呈同心圆状方可满足导光的要求。此种网点图用现有的激光雕刻机很难进行加工，要么将网点图转化为位图或者矢量填充图，利用环形LED灯条100设于圆外侧，然后采用逐行扫描的方式进行雕刻加工，这样能够加工出合格的导光板，但是效率极低。如图2所示，要么采用切割圆形虚线图的方式进行加工，这样能保证加工的快速，但是在切割线（圆）的首尾交点处会出现“重点”300现象，导致导光板的质量下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光加工导光板的生产工艺，采用可运行导光板图形设计软件的激光加工设备对导光板原材料进行加工，该导光板图形设计软件生成的圆形导光板图形一行网点只需进行一次雕刻即可成型，且避免了“重点”现象，进而提高了生产效率及导光板品质质量。

为实现上述目的，本发明提供一种激光加工导光板的生产工艺，包括如下步骤：

步骤1、提供一可运行导光板图形设计软件的激光加工设备及导光板原材料，所述导光板图形设计软件包括：绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块，所述激光加工设备包括一设备控制器、与设备控制器电性连接的激光头及三个运动轴，即X轴、Y轴、及Z轴；

步骤2、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块形成无“重点”的导光板图形；

步骤3、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；

步骤4、把导光板原材料放置激光加工设备中；

步骤5、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，并沿X轴与Y轴采用X轴及Y轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图行加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。

所述步骤2包括：

步骤2.1、打开导光板图形设计软件；

步骤2.2、通过绘图工具模块进行圆形导光板图形的外围轮廓线绘制；

步骤2.3、用鼠标选中外围轮廓线进行导光板图形参数设置，生成导光板图形。

所述导光板图形的形状为圆形，其包括数个由网点图形组成的圆圈。

所述每一圆圈包括：圆圈本体、设于圆圈本体上的加工引入线及相对加工引入线设置的加工引出线，所述加工引入线具有一引入点。

所述加工引入线与加工引出线均为弧线。所述导光板原材料为亚克力板。

所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、激光加工设备上电后，激光头默认回到机械零位，并运动到加工起始点；

步骤5.2、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，找到导光板原材料工件上表面并确定焦距位置；

步骤5.3、激光头采用X轴和Y轴走圆弧插补的方式进行进行网点图形的加工；

步骤5.4、进行切割加工，完成导光板的加工。

所述步骤5.3中，激光头根据焦距表在Z轴上自动抬升到第一圆圈网点的焦距位置，同时在X轴与Y轴上移动到网点图第一圆圈的加工引入线的引入点位置，通过加工引入线启动运动到第一圆圈的起始点，然后开始进行圆弧轨迹运动，运动到网点位置时即出光打点，然后继续检测下一个网点位置，加工完该圆圈网点后，根据导光板图形的加工数据文件控制激光头移动到下一圆圈的加工引入线的引入点位置，同时根据加工数据文件中网点的参数设置控制激光头在Z轴上调整到当前圆圈的焦距，同理进行该圆圈的网点加工，如此循环直至所有网点加工完成。

所述步骤5.4中，设备控制器控制激光头首先沿X轴和Y轴运动到加工数据文件中的切割起始位置，然后在Z轴上运动到正焦位置，根据加工数据文件中导光板图形的设计参数开始轨迹切割，完成导光板的加工。

本发明的有益效果：本发明激光加工导光板的生产工艺采用运行导光板图形设计软件的激光加工设备对导光板原材料进行加工，该导光板图形设计软件生成的圆形导光板图形一个网点只需一次出光雕刻即可成型，无需反复扫描多次，提高生产效率，并采用了X轴与Y轴走圆弧插补的方式进行加工，通过“加工引入线及加工引出线”的概念，将“重点”引到圆圈之外，从而实现无“重点”，并可实现网点图形雕刻以及面板切割的两种工艺自动切换，提高了加工的自动化程度。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为现有导光板的图形；

图2为另一现有导光板的图形；

图3为本发明激光加工导光板的生产工艺的流程图；

图4为本发明中导光板图形设计软件模块示意图；

图5为图3中导光板图形设计软件中图形属性参数弹出模块意图；

图6为图4中图形设计软件设计的导光板网点图；

图7为本发明中激光器的特性设置示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图3至7，本发明提供一种激光加工导光板的生产工艺，包括如下步骤：

步骤1、提供一可运行导光板图形设计软件的激光加工设备及导光板原材料，所述导光板图形设计软件包括：绘图工具模块22及导光板图形属性参数弹出模块40，所述激光加工设备包括一设备控制器、与设备控制器电性连接的激光头及三个运动轴（未图示），即X轴、Y轴、及Z轴；所述激光加工设备可进行激光束光斑的动态调节，并配备雕刻与切割一体的加工方式。

所述导光板图形设计软件还包括：系统工具模块24、图层列表模块、图层参数设置模块、图层参数描述模块、图元列表模块26及排列工具模块（部分未标示），从而更好地编辑导光板图形。所述系统工具模块24用于实现保存文件、打开文件等功能，所述图层列表模块用于进行图层管理，所述图层参数设置模块用于对选定图层进行参数设置，所述图层参数描述模块用于显示选定图层图层属性。

步骤2、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块22及导光板图形属性参数弹出模块40形成无“重点”的导光板图形；

如图5所示，所述导光板图形属性参数弹出模块40包括：离焦模式42、清扫模式44及网络模式46，所述离焦模式42的参数设置包括：网点设置422、间距设置424、中心偏移设置426及错位设置428，进入网点设置422中可对网点的宽度及对应的梯度以及网点的高度计网点的梯度进行设定，网点的间距设置424也可根据需要对网点的行和列进行具体值的设定，而中心偏移设置426则可以对X轴及Y轴的偏移量进行设定，错位设置428可根据需要进行对行或列的错位进行选中设定，根据实际设计导光板的需求，通过对导光板图形属性参数弹出模块40的具体设定，进而得到网点规律、大小统一，且无“重点”的导光板图形，更加便于激光加工设备在对导光板进行加工时的逐行扫描进而完成加工。

如图6所示，所述导光板图形为圆形，其包括数个由网点图形组成的圆圈6，在本较佳实施例中，导光板图形包括：第一圆圈60、第二圆圈60’及第三圆圈60”。下面以第一圆圈60为例说明，其它圆圈具有与第一圆圈60相同的结构，所述第一圆圈60包括：第一圆圈本体62、设于第一圆圈本体62上的第一加工引入线64及相对第一加工引入线64设置的第一加工引出线66，所述第一加工引入线62具有第一引入点68。所述第一加工引入线64及第一加工引出线66均为弧线。

所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1、打开导光板图形设计软件；

步骤2.2、通过绘图工具模块22进行圆形导光板图形的外围轮廓线绘制；

根据所需导光板不同的形状进行相应的绘制，例如，需要圆形导光板，则只需在图形绘制区28画出圆形的轮廓282；

步骤2.3、用鼠标选中外围轮廓线进行导光板图形参数设置，并在导光板图形属性参数弹出模块40中生成导光板图形。

步骤3、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；

该导光板图形设计软件生成加工数据文件的图形加工的文件数据量小，可以很好的解决现有的图形设计软件因加工数据文件量过大导致激光设备控制器无法导入图形的问题。

步骤4、把导光板原材料放置激光加工设备中；

所述导光板原材料为亚克力板，所述压克力板由甲基烯酸甲酯单体（MMA）聚合而成，即聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）板材有机玻璃，其具有极佳的透明度，良好的加工性能。

步骤5、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，并沿X轴与Y轴采用X轴及Y轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。

所述步骤5包括如下步骤：

步骤5.1、激光加工设备上电后，激光头默认回到机械零位，并运动到加工起始点；

步骤5.2、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，找到导光板原材料工件上表面并确定焦距位置；

步骤5.3、激光头采用X轴和Y轴走圆弧插补的方式进行进行网点图形的加工；

所述5.3中，激光头根据焦距表在Z轴上自动抬升到第一圆圈60网点的焦距位置，如图6所示，同时在X轴与Y轴上移动到网点图第一圆圈60的第一加工引入线64的第一引入点68位置，通过第一加工引入线64启动运动到第一圆圈本体62的第一起始点69，然后开始进行圆弧轨迹运动，运动到网点位置时即出光打点，然后继续检测下一个网点位置，加工完该第一圆圈60网点后，根据导光板图形的加工数据文件控制激光头移动到第二圆圈60’的第二加工引入线64’的第二引入点68’位置，同时根据加工数据文件中网点的参数设置控制激光头在Z轴上调整到当前圆圈的焦距，同理进行该第二圆圈64’的网点加工，如此循环直至所有网点加工完成。

具体如下：设备控制器首先控制激光头移动到第一加工引入线64的第一引入点68位置，然后沿着第一加工引入线64的轨迹开始运动，当运动到第一圆圈本体62的第一起始点69时激光头的运动速度已提高到第一圆圈60的加工速度，此时轨迹平滑过度到第一圆圈本体62，激光头开始沿着第一圆圈本体62的轨迹作画圆打点加工，当走完一整圈时再次回到第一圆圈本体62的第一起始点69，此时轨迹平滑过度到第一加工引出线66。由于加工第一引入线64和第一加工引出线66的作用，激光头在第一圆圈本体62的起始点69的速度和轨迹是平滑过度的，所以不会在第一圆圈60的第一起始点69处出现“重点”。接着激光头以第一圆圈60的第一加工引出线66的终点作为第二圆圈60’的第二加工引入线64的起点，开始沿着第二圆圈60’的第二加工引入线64的轨迹运动，如此循环，最终完成所有导光板图形的加工。在整个导光板图形的加工过程中，由于所有圆圈的起始点及结束点都是通过加工引入线与加工引出线平滑过度的，从而很好地避免了激光头在圆圈的起始点及结束点时的速度为0，进而避免了激光头打出一个能量较重的点的情况发生，即避免了“重点”的情况发生，更避免了“重点”有叠加效应，“重点”更重的情况。

步骤5.4、进行切割加工，完成导光板的加工。

所述步骤5.4中，设备控制器控制激光头首先沿X轴和Y轴运动到加工数据文件中的切割起始位置，然后在Z轴上运动到正焦位置，根据加工数据文件中导光板图形的设计参数开始轨迹切割，完成导光板的加工。整个加工过程完全自动化，无需人工参与，此外，在加工过程还伴随有跟随抽风排烟的自动控制，可有效解决加工中产生的烟尘和异味问题，进而起到节能环保的作用。

值得一提的是：激光加工设备的激光焦距与激光光斑尺寸对照表通过导光板图形设计软件输入，在加工过程中，可根据激光器的特性可随时进行调整，具体如何调整如图7所示；并且通过导光板图形设计软件设计出来的导光板图形中的网点分布有规律、无“重点”，并可实现网点图形雕刻以及面板切割的两种工艺自动切换，提高了加工的自动化程度。综上所述，本发明提供一种激光加工导光板的生产工艺，采用运行导光板图形设计软件的激光加工设备对导光板原材料进行加工，该导光板图形设计软件生成的圆形导光板图形一个网点只需一次出光雕刻即可成型，无需反复扫描多次，提高生产效率，并采用了X轴与Y轴走圆弧插补的方式进行加工，通过“加工引入线及加工引出线”的概念，将“重点”引到圆圈之外，从而实现无“重点”，并可实现网点图形雕刻以及面板切割的两种工艺自动切换，提高了加工的自动化程度。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、提供一可运行导光板图形设计软件的激光加工设备及导光板原材料，所述导光板图形设计软件包括：绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块，所述激光加工设备包括一设备控制器、与设备控制器电性连接的激光头及三个运动轴，即X轴、Y轴、及Z轴；

步骤2、根据入射光源的分布及导光要求设置导光板图形参数，采用导光板图形设计软件的绘图工具模块及导光板图形属性参数弹出模块形成无“重点”的导光板图形；

步骤3、采用导光板图形设计软件将该导光板图形生成加工数据文件，并把该加工数据文件传输给设备控制器；

步骤4、把导光板原材料放置激光加工设备中；

步骤5、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，并沿X轴与Y轴采用X轴及Y轴走圆弧插补的方式进行网点图形加工，网点图形加工完成后进行切割加工，完成导光板的加工。

2.如权利要求1所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1、打开导光板图形设计软件；

步骤2.2、通过绘图工具模块进行圆形导光板图形的外围轮廓线绘制；

步骤2.3、用鼠标选中外围轮廓线进行导光板图形参数设置，生成导光板图形。

3.如权利要求2所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述导光板图形的形状为圆形，其包括数个由网点图形组成的圆圈。

4.如权利要求3所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述每一圆圈包括：圆圈本体、设于圆圈本体上的加工引入线及相对加工引入线设置的加工引出线，所述加工引入线具有一引入点。

5.如权利要求4所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述加工引入线与加工引出线均为弧线。

6.如权利要求1所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述导光板原材料为亚克力板。

7.如权利要求1所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1、激光加工设备上电后，激光头默认回到机械零位，并运动到加工起始点；

步骤5.2、启动激光加工设备，激光头在Z轴上自动进行对焦操作，并找到导光板原材料工件上表面并确定焦距位置；

步骤5.3、激光头采用X轴和Y轴走圆弧插补的方式进行网点图形的加工；

步骤5.4、进行切割加工，完成导光板的加工。

8.如权利要求7所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述步骤5.3中，激光头根据焦距表在Z轴上自动抬升到第一圆圈网点的焦距位置，同时在X轴与Y轴上移动到网点图形第一圆圈的加工引入线的引入点位置，通过加工引入线启动运动到第一圆圈的起始点，然后开始进行圆弧轨迹运动，运动到网点位置时即出光打点，然后继续检测下一个网点位置，加工完该圆圈网点后，根据导光板图形的加工数据文件控制激光头移动到下一圆圈的加工引入线的引入点位置，同时根据加工数据文件中网点的参数设置控制激光头在Z轴上调整到当前圆圈的焦距，同理进行该圆圈的网点加工，如此循环直至所有网点加工完成。

9.如权利要求7所述的激光加工导光板的生产工艺，其特征在于，所述步骤5.4中，设备控制器控制激光头首先沿X轴和Y轴运动到加工数据文件中的切割起始位置，然后在Z轴上运动到正焦位置，根据加工数据文件中导光板图形的设计参数开始轨迹切割，完成导光板的加工。