CN109671146B - 3d图案镭雕喷涂工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了3D图案镭雕喷涂工艺，包括如下步骤：S1、三维文件输入；S2、三维文件处理；S3、镭射雕刻：根据算法处理和显示来反馈修改，得到符合要求的数据后的三维模型，并将三维模型数据传输到下位的基于PCI总线的激光雕刻卡，激光雕刻卡进行相关处理，通过激光深度镭雕，使素材表面呈现具有三维凹凸的图案；S4、喷涂：在素材表面上喷涂光油，同时再以线阵CCD技术配合光学系统的在线厚度测量装置，配合采用单片机实现控制的的喷涂装置，实现精确的控制光油的厚度；S5、烘干成型。本发明通过设置的三维深雕算法，将3D图案进行分切定位处理，确保处于三维观感区的信息被正确雕刻，并且不能有遗漏，从而有效的保证了3D图案的三维观感。

Description

3D图案镭雕喷涂工艺

技术领域

本发明涉及镭雕喷涂工艺技术领域，具体为3D图案镭雕喷涂工艺。

背景技术

激光加工技术的原理是将激光束投射到材料，利用激光与物质相互作用来熔化、切除、焊接材料或者改变物体的表面特性。激光加工技术是一门综合型的技术，涉及计算机、光学、机械、电子、控制、材料和测量等多门学科，是激光应用领域最有前途的发展方向，激光技术是20世纪科技发展的主要标志，也是信息社会光电子技术的热门方向之一，因此世界大部分先进国家都高度重视激光技术的发展。改革开放以来，国家一直都重点扶持和强力推动激光加工这门高新技术，特别是近年来政府强调制造业的振兴，在制定中长期发展规划时，将其列为关键基础技术，更是极大地促进了激光加工技术的应用。随着雕刻行业的发展以及市场多样化、更高层次的需求，进入21世纪以来，雕刻行业更多的是运用激光雕刻的技术，因为激光雕刻有着众多的优点。

中国专利CN102616067A公开了表面处理立体三维镭雕工艺，在透明塑胶外壳反面，喷涂或丝印油墨，通过激光镭雕，使产品呈现具有三维凹凸的图案，喷涂UV底漆，电镀，UV或PU色漆；正面喷渐变漆，再喷中漆，最后喷面漆。本发明可以在镀层表面实现精美的三维图案效果，图案通过镭雕实现。但是在雕刻的过程中源图像被遮挡到的部分不在三维观感区，也易被雕刻，使其对应的地方就会形成凹陷，会破坏最后结果的三维观感。

本发明将针对上述不足，发明出3D图案镭雕喷涂工艺是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供3D图案镭雕喷涂工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：3D图案镭雕喷涂工艺，包括如下步骤：

S1、三维文件输入：根据具体三维图形格式的数据组织特点，读入文件数据，然后运用OpenGL技术将数据进行显示，并在三维图形表面加上纹理，进行光照处理，形成真实的立体感，还原源文件所要表达的空间立体模型，形成需要的三维模型；

S2、三维文件处理：根据三维深雕算法，对载入的三维模型进行处理，同时运用OpenGL技术显示处理后的结果，在OpenGL三维显示下，可对处理后的结果进行操作，全方位的观察和分析，然后根据3D图案的实际要求，反馈修改算法参数，再进行算法处理，直至符合要求；

S3、镭射雕刻：根据算法处理和显示来反馈修改，得到符合要求的数据后的三维模型，并将三维模型数据传输到下位的基于PCI总线的激光雕刻卡，激光雕刻卡进行相关处理，通过激光深度镭雕，使素材表面呈现具有三维凹凸的图案；

S4、喷涂：在素材表面上喷涂光油，同时再以线阵CCD技术配合光学系统的在线厚度测量装置，配合采用单片机实现控制的的喷涂装置，实现精确的控制光油的厚度；

S5、烘干成型：将喷涂后的素材放入到烤箱中，干燥成型。

根据上述技术方案，所述三维深雕算法包括如下步骤：

A、平面切割三维模型，得到的有可能是交点、交线或者交面，平面Ci切割3D图案，得到三个交点a、b和c，这三个交点表征的是一条交曲线；

B、用一系列的平面去切割3D图案，每个切平面都会切得对应的切点、切线或者切平面，将得到的交点、交线或者交面所表征的几何形状变成点，同时将点A、曲线L1、L2、…、Li、…、Ln按一定规律中点化；

C、把中点化后得到的点归一化到盒子中，即把点由(x，y，z)归一化成小盒子坐标(i，j，k)，把对应的小盒子置1，表示该盒子、该“点”的位置不需要标刻，在置位对应小盒子的同时，把当前小盒子视觉以下的小盒子，即i和j值一样，但Z方向高度值比当前k值小的一个纵列的小盒子，全部跟着置1，表示当前高度为k的小盒子有“点”，则以下的小盒子被遮挡住，不需要被标刻了，Li的某一点di(x，y，z)归一化到小盒子(i，j，k)，同时把粗线小盒子以下的一个纵列的小盒子都置位，表示这些小盒子有点，有点的地方就不会被标刻；

D、步骤C的过程得到的是某一层的数据，包括对应纵列的数据，而要保证三维实体的二维层与层之间不丢失信息，还需要保证切割面与面之间的距离小于或等于小盒子三条边长的最小值，即切割面的切割密度≤min(length，board，heighth)，则可保证当前切割所得几何形状内部的盒子被上面的小盒子往下置过位，Ci与Ci+1之间的距离为hi，要求hi≤min(length，board，heighth)，从而保证了hi的范围，则对于一般的规则的三维模型，处理后得到的体数据是完备的，而对于空间特性特别复杂的三维模型，可根据三维显示的反馈，进一步缩小hi，直到满足要求。

根据上述技术方案，所述三维深雕算法中求交点的算法为假设当前被切割到的3D图案的三角片棱边为AB，这条棱边的顶点坐标为A(x1，y1，z1)和B(x2，y2，z2)，则由空间几何的知识可知，线段AB所在的空间直线方程为：

所以切割平面与三角片棱边的交点坐标为：

Z＝ci

根据上述公式，可以得到三角片棱边的交点坐标(x，y，z)。

根据上述技术方案，所述3D图案镭雕喷涂工艺还包括素材表面清洗，用去污剂和水对素材表面清洗进行清洗，烘干，然后采用静电除尘枪对所述金属层或金属氧化物层进行除静电、除尘处理。

根据上述技术方案，所述烘干成型的温度为55-65℃，烘烤时间为3-5min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置的三维深雕算法，将3D图案进行分切定位处理，确保处于三维观感区的信息被正确雕刻，并且不能有遗漏，从而有效的保证了3D图案的三维观感，同时也解决了源图像被遮挡到的部分不在三维观感区，不应当被雕刻，而如果被雕刻了，对应的地方就会形成凹陷，也同样会破坏最后结果的三维观感的问题。

附图说明

图1是本发明的3D图案镭雕喷涂工艺流程图；

图2是本发明的三维深雕算法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供3D图案镭雕喷涂工艺，包括如下步骤：

S1、三维文件输入：根据具体三维图形格式的数据组织特点，读入文件数据，然后运用OpenGL技术将数据进行显示，并在三维图形表面加上纹理，进行光照处理，形成真实的立体感，还原源文件所要表达的空间立体模型，形成需要的三维模型；

S2、三维文件处理：根据三维深雕算法，对载入的三维模型进行处理，同时运用OpenGL技术显示处理后的结果，在OpenGL三维显示下，可对处理后的结果进行操作，全方位的观察和分析，然后根据3D图案的实际要求，反馈修改算法参数，再进行算法处理，直至符合要求；

S3、镭射雕刻：根据算法处理和显示来反馈修改，得到符合要求的数据后的三维模型，并将三维模型数据传输到下位的基于PCI总线的激光雕刻卡，激光雕刻卡进行相关处理，通过激光深度镭雕，使素材表面呈现具有三维凹凸的图案；

S4、喷涂：在素材表面上喷涂光油，同时再以线阵CCD技术配合光学系统的在线厚度测量装置，配合采用单片机实现控制的的喷涂装置，实现精确的控制光油的厚度；

S5、烘干成型：将喷涂后的素材放入到烤箱中，干燥成型。

根据上述技术方案，三维深雕算法包括如下步骤：

A、平面切割三维模型，得到的有可能是交点、交线或者交面，平面Ci切割3D图案，得到三个交点a、b和c，这三个交点表征的是一条交曲线；

B、用一系列的平面去切割3D图案，每个切平面都会切得对应的切点、切线或者切平面，将得到的交点、交线或者交面所表征的几何形状变成点，同时将点A、曲线L1、L2、…、Li、…、Ln按一定规律中点化；

C、把中点化后得到的点归一化到盒子中，即把点由(x，y，z)归一化成小盒子坐标(i，j，k)，把对应的小盒子置1，表示该盒子、该“点”的位置不需要标刻，在置位对应小盒子的同时，把当前小盒子视觉以下的小盒子，即i和j值一样，但Z方向高度值比当前k值小的一个纵列的小盒子，全部跟着置1，表示当前高度为k的小盒子有“点”，则以下的小盒子被遮挡住，不需要被标刻了，Li的某一点di(x，y，z)归一化到小盒子(i，j，k)，同时把粗线小盒子以下的一个纵列的小盒子都置位，表示这些小盒子有点，有点的地方就不会被标刻；

D、步骤C的过程得到的是某一层的数据，包括对应纵列的数据，而要保证三维实体的二维层与层之间不丢失信息，还需要保证切割面与面之间的距离小于或等于小盒子三条边长的最小值，即切割面的切割密度≤min(length，board，heighth)，则可保证当前切割所得几何形状内部的盒子被上面的小盒子往下置过位，Ci与Ci+1之间的距离为hi，要求hi≤min(length，board，heighth)，从而保证了hi的范围，则对于一般的规则的三维模型，处理后得到的体数据是完备的，而对于空间特性特别复杂的三维模型，可根据三维显示的反馈，进一步缩小hi，直到满足要求。

根据上述技术方案，三维深雕算法中求交点的算法为假设当前被切割到的3D图案的三角片棱边为AB，这条棱边的顶点坐标为A(x1，y1，z1)和B(x2，y2，z2)，则由空间几何的知识可知，线段AB所在的空间直线方程为：

所以切割平面与三角片棱边的交点坐标为：

z＝ci；

根据上述公式，可以得到三角片棱边的交点坐标(x，y，z)。

根据上述技术方案，3D图案镭雕喷涂工艺还包括素材表面清洗，用去污剂和水对素材表面清洗进行清洗，烘干，然后采用静电除尘枪对金属层或金属氧化物层进行除静电、除尘处理。

根据上述技术方案，烘干成型的温度为55-65℃，烘烤时间为3-5min。

基于上述，本发明的优点在于，本发明通过设置的三维深雕算法，将3D图案进行分切定位处理，确保处于三维观感区的信息被正确雕刻，并且不能有遗漏，从而有效的保证了3D图案的三维观感，同时也解决了源图像被遮挡到的部分不在三维观感区，不应当被雕刻，而如果被雕刻了，对应的地方就会形成凹陷，也同样会破坏最后结果的三维观感的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种3D图案镭雕喷涂工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、三维文件输入：根据具体三维图形格式的数据组织特点，读入文件数据，然后运用OpenGL技术将数据进行显示，并在三维图形表面加上纹理，进行光照处理，形成真实的立体感，还原源文件所要表达的空间立体模型，形成需要的三维模型；

S2、三维文件处理：根据三维深雕算法，对载入的三维模型进行处理，同时运用OpenGL技术显示处理后的结果，在OpenGL三维显示下，可对处理后的结果进行操作，全方位的观察和分析，然后根据3D图案的实际要求，反馈修改算法参数，再进行算法处理，直至符合要求；

S3、镭射雕刻：根据S2的算法进行算法处理，得到符合要求的数据后的三维模型，

并将三维模型数据传输到下位的基于PCI总线的激光雕刻卡，激光雕刻卡进行相关处理，通过激光深度镭雕，使素材表面呈现具有三维凹凸的图案；

S4、喷涂：在素材表面上喷涂光油，同时再以线阵CCD技术配合光学系统的在线厚度测量装置，配合采用单片机实现控制的的喷涂装置，实现精确的控制光油的厚度；

S5、烘干成型：将喷涂后的素材放入到烤箱中，干燥成型；

三维深雕算法包括如下步骤：

A、平面切割三维模型，得到的有可能是交点、交线或者交面，平面Ci切割3D图案，

得到三个交点a、b和c，这三个交点表征的是一条交曲线；

B、用一系列的平面去切割3D图案，每个切平面都会切得对应的切点、切线或者切平面，将得到的交点、交线或者交面所表征的几何形状变成点，同时将点A、曲线L1、L2、…、Li、…、Ln按一定规律中点化；

C、把中点化后得到的点归一化到盒子中，即把点由(x，y，z)归一化成小盒子坐标(i，j，k)，把对应的小盒子置1，表示该盒子、该“点”的位置不需要标刻，在置位对应小盒子的同时，把当前小盒子视觉以下的小盒子，即i和j值一样，但Z方向高度值比当前k值小的一个纵列的小盒子，全部跟着置1，表示当前高度为k的小盒子有“点”，则以下的小盒子被遮挡住，不需要被标刻了，Li的某一点di(x，y，z)归一化到小盒子(i，j，k)，同时把出现小盒子以下的一个纵列的小盒子都置位，表示这些小盒子有点，有点的地方就不会被标刻。

2.根据权利要求1的3D图案镭雕喷涂工艺，其特征在于：所述三维深雕算法中求交点的算法为假设当前被切割到的3D图案的三角片棱边为AB，这条棱边的顶点坐标为A(x1，y1，z1)和B(x2，y2，z2)，则由空间几何的知识可知，线段AB所在的空间直线方程为：

所以切割平面与三角片棱边的交点坐标为：

根据上述公式，可以得到三角片棱边的交点坐标(x，y，z)；

Z＝ci。

3.根据权利要求1的3D图案镭雕喷涂工艺，其特征在于：所述烘干成型的温度为55-65℃，烘烤时间为3-5min。