CN109108478B - 3d立体图形的激光雕刻方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D立体图形的激光雕刻方法及应用。一种3D立体图形的激光雕刻方法，包括以下步骤：提供平面图形，并将平面图形划分成多个区域，每个区域具有轮廓线；在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，相邻的区域内的线段的延伸方向不同；根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，以在待雕刻件上形成3D立体图形。上述3D立体图形的激光雕刻方法具有工艺流程简单、制作周期短的特点。

Description

3D立体图形的激光雕刻方法及应用
技术领域
本发明涉及激光雕刻技术领域，特别是涉及一种3D立体图形的激光雕刻方法及应用。
背景技术
3D立体图形主要是根据人眼的视觉特性，运用光影、虚实及明暗对比等方法处理图形，让人眼产生视觉冲击，在平面上感受出立体图形的视觉效果。
在加工制造业中，特别是包装标识、印刷等行业，产品的外观标识效果层出不穷，视觉效果越来越美观。例如，在金属表面雕刻3D立体的logo标识，可以在不同角度显示不同的视觉效果。但是，传统的3D立体图形的雕刻方法的工艺流程复杂、制作周期较长，不利于产业化生产。
发明内容
基于此，有必要提供一种工艺流程简单、制作周期短的3D立体图形的激光雕刻方法。
此外，还提供了一种3D立体图形的激光雕刻方法的应用。
一种3D立体图形的激光雕刻方法，包括以下步骤：
提供平面图形，并将所述平面图形划分成多个区域，每个所述区域具有轮廓线；
在每个所述区域内填充多条相互平行的等间距线段，相邻的所述区域内的所述线段的延伸方向不同；
根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，以在所述待雕刻件上形成3D立体图形。
上述3D立体图形的激光雕刻方法通过提供将平面图形划分成多个区域，每个区域具有轮廓线，并在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，且相邻的区域内的多条线段的延伸方向不同，根据轮廓线和线段的轨迹采用激光束对待雕刻件进行激光扫描，而在雕刻件上形成具有不同的明暗度的激光雕刻图形，并呈现3D立体视觉效果，制作流程简单，一周以内即可完成制作。因此，上述3D立体图形的激光雕刻方法具有工艺流程简单、制作周期短的特点。
在其中一个实施例中，所述根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤具体为：使用激光束根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，所述激光束在所述待雕刻件上的光斑的直径与相邻的所述线段的间距的比为1:0.5～1:1.5。
在其中一个实施例中，所述在每个所述区域内填充多条相互平行的等间距线段的步骤中，相邻所述区域内的多条所述线段的间距不同。
在其中一个实施例中，所述在每个所述区域内填充多条相互平行的等间距线段的步骤中，相邻所述区域内的多条所述线段的间距相同。
在其中一个实施例中，所述平面图形为矢量图。
在其中一个实施例中，还包括所述平面图形的制作步骤，所述平面图形的制作步骤包括：
提供位图，所述位图具有多个不同颜色的分区；
将每个颜色的所述分区的边界转换成封闭的矢量轮廓线，得到所述平面图形。
在其中一个实施例中，所述位图的每个所述分区的颜色均为纯色。
在其中一个实施例中，所述待雕刻件的材质为不锈钢。
在其中一个实施例中，所述待雕刻件的表面为镜面，根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤为：根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件的所述表面进行激光扫描。
上述的3D立体图形的激光雕刻方法在标识制作中的应用。
附图说明
图1为实施例1中的位图；
图2为图1所示的位图的矢量图；
图3为图2所示的矢量图的填充图；
图4为实施例1中的3D立体图形。
具体实施方式
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的实施例。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一实施方式的3D立体图形的激光雕刻方法，包括以下步骤：
步骤S110：提供平面图形，并将平面图形划分成多个区域，每个区域具有轮廓线。
其中，平面图形为矢量图。进一步地，轮廓线为矢量轮廓线。更进一步地，轮廓线具有不同的颜色。
具体地，平面图形的格式为.PLT。当然，平面图形的格式不限于为.PLT，还可以为其他格式，只要激光雕刻设备能够识别即可。
进一步地，还包括平面图形的制作步骤，平面图形的制作步骤包括：
步骤S111：提供位图，位图具有多个不同颜色的分区。
其中，位图为具有3D立体视觉效果的平面图，或者色彩分明的平面图，以便于平面图形制作时能够区别不同的颜色分区，利于提取图形的轮廓。
其中，位图的每个分区的颜色均为纯色，以便于将位图分成多个不同颜色的分区。
步骤S112：将每个颜色的分区的边界转换成封闭的矢量轮廓线，得到平面图形。
其中，将每个颜色的分区的边界转换成封闭的矢量轮廓线，以利于在矢量图的每个区域内填充相互平行的线段。进一步地，轮廓线具有不同的颜色，轮廓线的颜色与每个分区的颜色相对应。
具体地，采用矢量作图软件将每个颜色的分区的边界转换成封闭的矢量轮廓线。
需要说明的是，平面图形不限于为矢量图，也可以为经过处理的位图，只要激光雕刻设备能够识别，并扫描出具有3D立体效果的图形即可。
步骤S120：在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，相邻的区域内的线段的延伸方向不同。
其中，相邻区域是指中间相隔一条轮廓线的两个区域。
其中，相邻的区域内的线段的延伸方向可以根据所需的视觉效果进行调整。在一个视角观察同一个区域，线段的延伸方向不同会呈现不同的明暗度。
其中，相邻的区域内的线段的间距可以根据所需的视觉效果进行调整。在一个视角观察同一个区域，不同的线段的间距会呈现不同的明暗度。基于相邻区域呈现不同的明暗度，而呈现3D立体视觉效果。进一步地，相邻区域内的多条线段的间距不同。可以理解，相邻区域内的多条线段的间距也可以不同。更进一步地，相同颜色轮廓线的区域内的线段的间距相同。
其中，在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段的步骤具体为：将平面图形导入激光雕刻设备，然后使用激光雕刻设备在平面图形的每个区域内填充多条相互平行的等间距线段。具体地，激光雕刻设备为光纤打标机。
需要说明的是，不限于使用激光雕刻设备在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，也可以使用矢量作图软件在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段。
步骤S130：根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，以在待雕刻件上形成3D立体图形。
其中，根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤具体为：使用激光束根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，激光束在待雕刻件上的的光斑的直径与相邻的线段的间距的比为1:0.5～1:1.5。
进一步地，待雕刻件的表面为镜面，根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤为：根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件的表面进行激光扫描。具体地，待雕刻件的材质为金属。更具体地，待雕刻件的材质为不锈钢。
进一步地，使用激光束根据轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤具体为：设置激光雕刻设备的参数，并使激光雕刻设备的激光束沿着轮廓线和线段的轨迹对待雕刻件的表面进行激光扫描。其中，激光雕刻设备参数为：激光束的波长为1064nm，激光雕刻设备的功率为20W，聚焦透镜的焦距为180mm。
需要说明的是，激光雕刻设备不限于为光纤打标机，也可以为其他设备，只要能够在待雕刻件的表面进行激光雕刻即可。
上述的3D立体图形的激光雕刻方法在标识制作中的应用。例如，在包装、印刷、模具等行业的标识制作中的应用。
上述3D立体图形的激光雕刻方法至少具有如下优点：
1)上述3D立体图形的激光雕刻方法通过提供将平面图形划分成多个区域，每个区域具有轮廓线，并在每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，且相邻的区域内的多条线段的延伸方向不同，根据轮廓线和线段的轨迹采用激光束对待雕刻件进行激光扫描，而在雕刻件上形成具有不同的明暗度的激光雕刻图形，并呈现3D立体视觉效果，制作流程简单，一周以内即可完成制作。因此，上述3D立体图形的激光雕刻方法具有工艺流程简单、制作周期短的特点。
2)上述3D立体图形的激光雕刻方法采用市场上主流的光纤打标机即可完成在金属表面制作3D立体图形，设备成本较低。
3)与传统的机械加工得到的3D立体图形相比，上述3D立体图形的激光雕刻方法使用的激光束的光斑极细(一般为10μm～30μm)，可以雕刻出极细的线条，从而得到呈现精美视觉效果的3D立体图形。
以下为具体实施例部分：
实施例1
本实施例的3D立体图形的激光雕刻步骤如下：
1)通过图形处理软件设计具有3D立体视觉效果的位图，该位图具有4种不同的颜色分区，即210、220、230及240，如图1所示；
2)通过矢量作图软件将平面位图中的4个颜色的分区的边界转换成封闭的不同颜色的矢量轮廓线，得到矢量图，如图2所示，其中，矢量图的轮廓线的颜色与位图的分区的颜色相对应；
3)根据轮廓线的颜色将矢量图划分成4个区域，即310、320、330及340，并将矢量图以.PLT文件格式导入光纤打标机，然后使用光纤打标机在矢量图的每个区域内填充多条相互平行的等间距线段，得到填充图，如图3所示，其中，相邻的区域内的线段的延伸方向不同，相同颜色轮廓线的区域内的线段的延伸方向相同，多个区域内的线段的间距均为0.045mm；
4)使光纤打标机的激光束沿着填充图中的轮廓线和线段的轨迹对镜面不锈钢的表面进行激光扫描，以在不锈钢的表面得到3D立体图形，如图4所示，其中，光纤打标机的波长为1064nm，功率为20W，聚焦透镜的焦距为180mm，激光束在不锈钢表面的光斑直径为0.035mm。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供平面图形，并将所述平面图形划分成多个区域，每个所述区域具有轮廓线；
在每个所述区域内填充多条相互平行的等间距线段，相邻的所述区域内的所述线段的延伸方向不同，相邻所述区域内的多条所述线段的间距不同；
根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，以在所述待雕刻件上形成3D立体图形。
2.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，所述根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤具体为：使用激光束根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描，所述激光束在所述待雕刻件上的光斑的直径与相邻的所述线段的间距的比为1:0.5～1:1.5。
3.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，将所述平面图形导入激光雕刻设备，使用所述激光雕刻设备在每个所述区域内填充多条相互平行的等间距线段。
4.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，待雕刻件的材质为金属。
5.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，所述平面图形为矢量图。
6.根据权利要求5所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，还包括所述平面图形的制作步骤，所述平面图形的制作步骤包括：
提供位图，所述位图具有多个不同颜色的分区；
将每个颜色的所述分区的边界转换成封闭的矢量轮廓线，得到所述平面图形。
7.根据权利要求6所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，所述位图的每个所述分区的颜色均为纯色。
8.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，所述待雕刻件的材质为不锈钢。
9.根据权利要求1所述的3D立体图形的激光雕刻方法，其特征在于，所述待雕刻件的表面为镜面，根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件进行激光扫描的步骤为：根据所述轮廓线和所述线段的轨迹对待雕刻件的所述表面进行激光扫描。
10.权利要求1～9任一项所述的3D立体图形的激光雕刻方法在标识制作中的应用。
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