CN113231745A - 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质 - Google Patents

激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113231745A
CN113231745A CN202110782248.8A CN202110782248A CN113231745A CN 113231745 A CN113231745 A CN 113231745A CN 202110782248 A CN202110782248 A CN 202110782248A CN 113231745 A CN113231745 A CN 113231745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
plate
engraving
platform
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110782248.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113231745B (zh
Inventor
屈明生
刘永江
张临垣
潘品李
董学良
王雪
马健
渠源
韩绪艳
姚宗勇
李丰
王川
伯玉霞
张萌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Banknote Design Plate Making Co ltd
China Banknote Printing Technology Research Institute Co ltd
China Banknote Printing and Minting Group Co Ltd
Original Assignee
Beijing Banknote Currency Designing And Plating Co ltd
China Banknote Printing Technology Research Institute Co ltd
China Banknote Printing and Minting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Banknote Currency Designing And Plating Co ltd, China Banknote Printing Technology Research Institute Co ltd, China Banknote Printing and Minting Corp filed Critical Beijing Banknote Currency Designing And Plating Co ltd
Priority to CN202110782248.8A priority Critical patent/CN113231745B/zh
Publication of CN113231745A publication Critical patent/CN113231745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113231745B publication Critical patent/CN113231745B/zh
Priority to EP22841528.7A priority patent/EP4371695A1/en
Priority to PCT/CN2022/115475 priority patent/WO2023284895A1/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/361Removing material for deburring or mechanical trimming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质,属于激光束加工领域。激光雕刻制版设备包括:基座;XY运动平台,可平移地设置在基座上,用于承载印版;支架平台,架设于基座上,支架平台与基座之间设有供XY运动平台平移的活动空间;激光加工组件,激光加工组件的数量为多个,激光加工组件与支架平台相连,且激光加工组件的至少部分适于相对支架平台运动,用于对印版进行激光雕刻。本发明所提供的制版设备,通过设置多个激光加工组件,可以同时进行激光雕刻作业,以提高制版的速度。同时通过将激光加工组件设置为可以移动的结构,使得各个激光加工组件能够独立工作,在印版的相应区域雕刻不同的图文内容,以完成整个印版的雕刻。

Description

激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
技术领域
本发明涉及制版设备技术领域,具体而言,涉及一种激光雕刻制版设备,一种包括上述激光雕刻制版设备的控制系统,一种使用上述激光雕刻制版设备的制版方法,以及一种实现上述方法的计算机可读存储介质。
背景技术
目前,现有的激光直接雕刻凹版的制版设备,大部分采用的是单路激光步进雕刻的方法,对于加工大型印版时,耗费时间长,工作效率低。还有部分制版设备采用了分光镜将一束激光变成多路激光,但多路激光无法实现在同一个大幅版面雕刻不同的图案。
发明内容
为了改善上述技术问题至少之一,本发明的一个目的在于提供一种激光雕刻制版设备。
本发明的另一个目的在于提供一种包括上述激光雕刻制版设备的控制系统。
本发明的再一个目的在于提供一种使用上述激光雕刻制版设备的制版方法。
本发明的又一个目的在于提供一种实现上述方法的计算机可读存储介质。
为实现上述目的,本发明第一方面的技术方案提供了一种激光雕刻制版设备,包括:基座;XY运动平台,可平移地设置在基座上,用于承载印版;支架平台,架设于基座上,支架平台与基座之间设有供XY运动平台平移的活动空间;激光加工组件,激光加工组件的数量为多个,激光加工组件与支架平台相连,且激光加工组件的至少部分适于相对支架平台运动,用于对印版进行激光雕刻。
本方案所提供的激光雕刻制版设备包括基座、XY运动平台、支架平台和激光加工组件。具体地,基座上间隔设置有XY运动平台和支架平台,XY运动平台用于承载印版,而支架平台用于承载雕刻上述印版的激光加工组件。支架平台架设在基座上,使得支架平台与基座之间存在一定的空间,该空间可以提供XY运动平台平移的活动空间,使得设置在XY运动平台上的印版能够进行平移运动,换言之(该空间保证XY运动平台及XY运动平台所承载的印版,具备完成印版雕刻所需的二维平移运动范围。激光雕刻制版设备包括多个激光加工组件,激光雕刻制版设备能够对印版进行激光雕刻。激光加工组件的部分设置在支架平台上,激光加工组件的至少部分位于XY运动平台的上方,使得该部分位于印版的上方,以对印版进行激光雕刻。通过XY运动平台的平移,可以改变XY运动平台所承载的印版的位置,使印版的待雕刻区域到达激光加工组件下方。同时通过各个激光加工组件的运动可以在雕刻区域上通过激光雕刻出需要的图案。可以理解的是,激光加工组件的加工范围覆盖XY运动平台的平移范围。
相较于相关技术中使用单路激光步进雕刻的方案而言,通过设置多个激光加工组件,可以提高激光制版的速度。尤其对于加工大型印版时,可以有效减少加工时间,提高加工效率。可以理解,在进行激光制版的过程中,需要各个激光加工组件平移到印版上所要雕刻的图文信息的相应位置上,以使各个激光光路系统能够对印版同时进行激光雕刻,从而提高激光制版的效率。同时通过将激光加工组件设置为可以移动的结构,使得各个激光加工组件能够独立工作,在印版的相应区域雕刻不同的图文内容,再通过将各个区域的图文内容相互拼接完成整个印版的雕刻。
另外,本发明提供的上述技术方案中的激光雕刻制版设备还可以具有如下附加技术特征:
在上述技术方案中,激光加工组件包括:激光光源,设置在支架平台上,用于发射激光;激光光路,与激光光源相连接,用于传输激光;加工头,位于XY运动平台的上方,并与激光光路相连接,加工头适于相对支架平台运动,用于与印版对应设置,以进行激光雕刻。
本方案所提供的激光加工组件包括相连接的激光光源、激光光路以及加工头。激光光源设置在支架平台上,加工头位于XY运动平台的上方,激光光源与加工头通过激光光路相连。其中,激光光源可以发生激光,并进行发射,激光通过激光光路进行传输,传输至加工头,加工头位于印版的上方,以使得激光通过加工头发射到印版上以实现加工。通过将加工头设置为能够相对于支架平台移动的部件,可以将加工头移动到印版上所要雕刻的图案的相应位置上进行激光雕刻,而不需要将激光加工组件整体进行移动,这样可以减少各个激光加工组件的激光光路之间相互干涉的可能性,同时加工头的体积较小,相应能够在有限活动范围内移动的距离更大,也使得多个激光加工组件的加工头之间的距离较小,可以相应在印版上的一个局域内设置更多的加工头,以提高制版的效率。
在上述技术方案中,支架平台上设有第一平移组件,加工头与第一平移组件相连;第一平移组件包括加工头X轴导轨和第一X轴驱动机构,第一X轴驱动机构和加工头传动连接,且第一X轴驱动机构用于驱动加工头沿加工头X轴导轨的延伸方向往复运动;其中,加工头X轴导轨的延伸方向平行于XY运动平台所在的平面。
通过设置加工头X轴导轨以及第一X轴驱动机构,可在第一X轴驱动机构的驱动下使得加工头能够沿加工头X轴导轨的延伸方向做直线运动。其中,各个激光加工组件的加工头均与加工头X轴导轨相连,并沿加工头X轴导轨的延伸方向依次排布,这样多个激光加工组件同一对印版上的一个长条形区域进行加工,在完成后由XY运动平台进行平移,使印版的另一区域位于加工头的下方,加工头再移动到相应位置,从而通过激光雕刻出相应的图案。滑动连接的方式简单、且可靠性高,有助于提高激光雕刻制版设备的使用稳定性。
进一步地,第一X轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现X方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
在上述技术方案中,第一平移组件包括与加工头X轴导轨相连的加工头Z轴导轨,第一Z轴驱动机构,第一Z轴驱动机构与加工头传动连接,且第一Z轴驱动机构用于使加工头沿加工头Z轴导轨的延伸方向往复运动;加工头X轴导轨和加工头Z轴导轨中的一者与支架平台相连,另一者与加工头相连;其中,加工头Z轴导轨的延伸方向垂直于XY运动平台所在的平面。
通过设置加工头Z轴导轨以及第一Z轴驱动机构,可在第一Z轴驱动机构的驱动下,使加工头靠近或远离印版,以在印版上雕刻不同的深度,适于雕刻凹印以及雕刻丝网版等多种印版,进而使激光雕刻制版设备具有更加广泛的适用范围。另外,通过在印版上雕刻不同的深度,使得雕刻的图形文字立体化程度高、更加复杂难以模仿,有助于提高雕刻凹印、丝印防伪技术水平。
进一步地,第一Z轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现Z方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
在上述任一技术方案中,加工头包括扫描振镜、旋切振镜、多楞转镜、调制器中的一种。
当雕刻凹版原版、上机凹版(凹印版)时,扫描振镜选择二轴振镜或三轴振镜;当雕刻丝网版时,加工头选择四轴、五轴或八轴的旋切振镜。另外,针对刻蚀、打孔等加工目标的不同,当加工目标变化时,可通过更换加工头适应加工要求的变化,从而使激光雕刻制版设备具有更加广泛的适用范围,以及更加广泛的加工能力。
在上述任一技术方案中,加工头包括扫描振镜和平场透镜,扫描振镜与激光光路相连,平场透镜与扫描振镜相连,并设置在扫描振镜的下方,用于限制扫描振镜的加工区域。
通过设置平场透镜可以限制扫描振镜的加工区域,从而提高加工头的雕刻精度,提高激光雕刻的技术水平。
在上述任一技术方案中,激光光源包括飞秒级激光器。
相对于现有的皮秒级激光器,皮秒级激光器在刻蚀金属的过程中,热影响区较大,对加工质量有影响,加工完的印版必须经过酸洗等处理环节。而本方案中通过将激光光源设置为飞秒级激光器,利用雪崩电离或多光子电离等非线性效应,使金属材料被瞬间去除,而不通过熔化的过程,因此热影响区比较小,金属加工质量比较高,并在制版过程中,不需要进行酸洗等工艺环节,有助于减少污染。
此外,根据加工机理,飞秒级激光器所生成的激光可以对不锈钢或镍材质的印版进行加工。
在上述任一技术方案中,激光光路设有反射镜片,反射镜片设于激光光路的转折处,用于改变激光光束的传播方向。
反射镜片能够改变激光光束的传播方向,通过合理设置反射镜片可以使得激光管路的走向更加合理,减少多个激光加工组件的激光光路之间相互干涉的可能性。同时通过设置反射镜片可以调整加工头的朝向,使加工头的朝向垂直于印版所在的平面,以更加适于进行激光雕刻。
在上述任一技术方案中,支架平台的顶壁上设置有光路移动平台,至少部分激光光路设置在光路移动平台上,光路移动平台被构设为能够相对于支架平台相对平移的部件;激光加工组件的至少部分设置在光路移动平台上。
通过设置光路移动平台,并将激光加工组件设置于光路移动平台上可以使激光加工组件的大部分部件整体移动,从而减少激光光路等部件在移动过程中拉扯而损坏的可能性,提高激光雕刻制版设备的使用可靠性。
在上述技术方案中,激光光路设有伸缩光路保护管;光路移动平台上设置有反射镜片,支架平台上设有相对应反射镜片,伸缩光路保护管设置在对应的两个反射镜片之间。
通过设置伸缩光路保护管和反射镜片可以相互配合调节两个反射镜片之间的激光光路的长短,从而使加工头沿伸缩光路保护管的延伸方向运动,通过伸缩光路保护管保护激光光路,也不影响反射镜片的移动,有利于提高激光雕刻制版设备的使用稳定性与可靠性。
在上述技术方案中,激光光源以及激光光路的部分设置在光路移动平台上。
通过将激光光源以及激光光路的部分设置在光路移动平台上,使得激光加工组件作为整体移动,从而可以减少激光光路的伸缩,以减少激光光路出现损坏的可能性,进而提高激光雕刻制版设备的使用可靠性。
在上述任一技术方案中,激光光路设有光路元件;光路元件包括扩束准直装置、整形装置、调焦装置、检测装置中的至少一种。
其中,扩束准直装置能够压缩激光的发散角;整形装置能够提高激光的光束质量,整形装置包括时间整形模块和空间整形模块,通过设计激光能量时域及空域分布,调控加工过程中的能量吸收、传递及材料相变过程,从而可以达到提高加工效率、质量、精度和一致性的效果;调焦装置能够调整激光的焦点位置;检测装置能够实现激光的功率检测、焦点检测以及指向检测中的一种或多种。
在上述任一技术方案中,激光加工组件的数量为三个。
通过增加激光加工组件的数量有助于提高激光制版的速度,以及激光制版的效率。可以理解,激光加工组件的数量越多,控制起来也相应地更加复杂,容易影响激光制版的质量和精度。通过合理设置激光加工组件的数量,则可以在提高激光制版的效率的基础上,保证多个激光加工组件的加工一致性,控制多个激光加工组件同时工作,以保证加工的质量和精度。其中,激光加工组件的数量也可以是两个、四个或其它。
在上述任一技术方案中,激光雕刻制版设备还包括:吸尘装置,包括吸尘口,吸尘口设置在XY运动平台上,吸尘装置用于收集在激光雕刻过程中产生的气体和粉尘。
印版在吸收激光高能量后表面温度急剧增加,印版表面材料迅速被瞬间去除,通过设置吸尘装置,可以收集在激光雕刻过程中产生的气体和粉尘,减少气体对环境造成污染,同时对印版的表面进行清洁,减少粉尘落在印版或雕刻版纹上的可能性,以避免对雕刻精度产生不良影响。
在上述任一技术方案中,基座上设置有制冷设备,制冷设备的出风口朝向XY运动平台,用于对印版的加工区域进行冷却。
本方案提供的激光雕刻制版设备具有制冷设备,其中制冷设备的出风口的工作范围覆盖印版的加工区域,使印版可以散热,降低印版的表面温度,从而降低激光雕刻过程中热量对印版的不良影响。此外,还能通过吹风,进一步减少印版上的加工残留物,提高吸尘装置的效果。
在上述任一技术方案中,XY运动平台上设有承载台,承载台呈板状;XY运动平台包括相连的X轴平台和Y轴平台,X轴平台的平移方向与Y轴平台的平移方向相垂直;其中,X轴平台和Y轴平台中的一者与基座相连,另一者与承载台相连。
通过设置板状的承载台可以用于承载板状的印版,使得承载台用于承载印版的端面与印版的外形适配,使印版能够平贴在承载台上,以使印版在激光雕刻的过程中更加稳固。通过设置X轴平台和Y轴平台使印版可以沿相互垂直的两个方向平移。其中通过X轴平台的平移可以使得印版能够更好的适配激光加工组件,以保证每个激光加工组件所对应的工作区域,通过Y轴平台的平移,则可以使激光加工组件在加工完当前工作区域后,将印版上的下一工作区域移动到激光加工组件的下方。这样通过XY运动平台与激光加工组件的配合,完成对多个工作区域的同时加工,保证加工的一致性。
在上述技术方案中,承载台与XY运动平台可拆卸连接,承载台为负压吸附承载台或中空承载台。
按照印版上图文与非图文区域的相对位置,印版可区分位凹版、凸版、丝网版等,对于印版为凹版或是凸版的情况,可以将承载台设置为负压吸附承载台,对凹版或是凸版进行负压吸附,使凹版或是凸版贴合在负压吸附承载台上,并限制凹版或是凸版的相对移动,提高凹版或是凸版在激光雕刻过程中的稳定性,从而提高雕刻的精度。对于印版为丝网版的情况,可以将承载台设置为中空承载台,将丝网版嵌入中空承载台中,以提高丝网版在激光雕刻过程中的稳定性,从而提高雕刻的精度。
在上述技术方案中,的激光雕刻制版设备还包括:视觉测量系统,视觉测量系统包括三维相机,三维相机朝向XY运动平台,用于对印版进行检测。
本方案所提供的激光雕刻制版设备包括视觉测量系统,视觉测量系统包括三维相机,三维相机能够对印版的工作区域进行检测,这样通过获取检测结果,可以更加有针对性的控制XY运动平台以及多个激光加工组件的运动,以进一步提高激光雕刻的质量、精度以及XY运动平台与多个激光加工组件运动的一致性。
在上述技术方案中,视觉测量系统还包括平面机器视觉装置和三维测量显微镜装置;其中,平面机器视觉装置与三维相机相连,用于在激光雕刻前接收三维相机的检测数据,以根据测量数据对印版进行三维重建模;平面机器视觉装置与三维相机相连,用于在激光雕刻的过程中以及完成后接收三维相机的检测数据,以对印版的工作区域进行质量检查。
具体地,视觉测量系统包括平面机器视觉装置和三维测量显微镜装置,平面机器视觉装置对印版的全幅面进行尺寸和平整度测量,并将测量数据发送给控制器,使得控制器根据测量数据对印版进行三维重建模。这样,通过平面机器视觉装置的测量数据,为XY运动平台的平移以及激光加工组件的运动提供充分的数据支持,以确保雕刻的精度。在雕刻过程中和结束后,三维测量显微镜装置用于对加工完成的工作区域进行质量检查,如检查图文精度、雕刻深度,雕刻单元的拼接精度等,检测各单元连接处图纹衔接结合的效果。这样,通过三维测量显微镜在线检测版纹的宽度、深度等参数数据,可以极大程度使版纹三维加工质量符合设计参数要求,提高制版的成品率。
在上述技术方案中,基座上设置有龙门架,龙门架上设有第二平移组件,三维相机通过第二平移组件与龙门架相连,且三维相机位于XY运动平台的上方;第二平移组件包括相机X轴导轨和与相机X轴导轨滑动连接的相机Z轴导轨;第二X轴驱动机构,第二X轴驱动机构与三维相机传动连接,且第二X轴驱动机构用于驱动三维相机沿相机X轴导轨的延伸方向往复运动;第二Z轴驱动机构,第二Z轴驱动机构与三维相机传动连接,且第二Z轴驱动机构用于驱动三维相机沿相机Z轴导轨的延伸方向往复运动。
通过设置龙门架,使三维相机的安装位置在XY运动平台的上方,从而使得三维相机能够从上向下对设置在XY运动平台上的印版进行全幅面测量。同时,通过设置第二平移组件可以使三维相机活动,以移动到相应的工作区域,可以理解,三维相机的数量可以有多个,分别与多个激光加工组件一一对应,以在激光加工组件对印版进行加工时进行测量,从而提高每个激光加工组件的加工质量、精度,以及多个激光加工组件的一致性,进而提高多个工作区域的拼接精度。
进一步地,为了实现三维相机的正常移动,还设置有与三维相机传动连接的第二X轴驱动机构和第二Z轴驱动机构,二者分别用于驱动三维相机沿相机X轴导轨或是相机Z轴导轨的延伸方向往复运动。
更进一步地,第二X轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现X方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。同样地,第二Z轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现Z方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
本发明第二方面的技术方案提供了一种控制系统,包括:如第一方面技术方案中任一项的激光雕刻制版设备;控制器,包括多个控制卡,多个控制卡一一对应设置在激光雕刻制版设备的多个激光加工组件上,以控制多个激光加工组件同步工作;多轴数控伺服平台,与控制器相连,用于接收控制器发出的控制信号,并根据控制信号为激光雕刻制版设备的XY运动平台以及激光雕刻制版设备的激光加工组件进行激光雕刻提供准确定位。
本发明第二方面的技术方案提供的控制系统,因包括第一方面技术方案中任一项的激光雕刻制版设备,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
另外,本方案所提供的控制系统还包括控制器与多轴数控伺服平台,控制器包括多个控制卡,多个控制卡与多个激光加工组件对应设置,这样可以将多个激光加工组件进行同一调度,进一步确保多个激光加工组件同时进行激光雕刻的加工精度。其中控制器可以是计算机。同时通过设置多轴数控伺服平台,可以实现XY运动平台的移动,以及激光加工组件的精准定位,从而提高激光雕刻的质量。
对于激光雕刻制版设备包括视觉测量系统的情况,视觉测量系统与控制器相连,视觉测量系统能够实时反馈激光雕刻的质量,使控制器能够根据反馈的信息动态进行调整,提高多个激光加工组件激光雕刻效果的一致性,这样,控制器能够通过控制激光加工组件的输出功率及通断,完成雕刻图文的快速加工。
在上述技术方案中,控制系统还包括:全景显示系统,与控制器相连,用于显示激光雕刻制版设备的工作状态。
全景显示系统能够实现激光雕刻制版设备的操控及状态的显示,为操作人员实时操作和监控制版工作提供了人性化平台,使得操作人员能够实时了解激光雕刻制版设备的工作状态,以及印版的雕刻状态,这样通过提高了控制系统的可视化程度提高了控制系统的可操作性。
本发明第三方面的技术方案提供了一种激光雕刻制版方法,包括如下步骤:将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域;移动激光加工组件的位置,使各个激光加工组件对应独立的工作区域;控制多个激光加工组件同时对各自的工作区域进行激光雕刻;完成当前雕刻单元的加工工作。
本方案所提供的制版方法通过将雕刻单元划分成多个工作区域,并使各个激光加工组件对相应的工作区域进行加工,使得多个激光加工组件可以同时进行激光雕刻工作,且独立进行、不相互干涉。这样可以提高激光雕刻工作的加工速度,提高了加工效率。而且通过设置多个激光加工组件还可以相应增加印版的幅面尺寸,使得该方法所适用的印版可以具有更大尺寸的幅面面积。
本发明第三方面的技术方案提供的激光雕刻制版方法,因使用第一方面技术方案中任一项的激光雕刻制版设备,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
在上述技术方案中,“将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域”的步骤包括:读取版纹雕刻文件;测量印版的全幅面的尺寸以及平整度;根据测量结果,对印版进行三维建模,生成3D模型;根据3D模型,将印版划分成多个工作区域。
通过读取版纹雕刻文件,依据图纹设计信息,可以使激光加工组件加工出相应的图文内容。通过对印版全幅面进行尺寸和平整度测量,利用测量数据,对印版进行三维重建模,通过构件3D模型,可以合理规划各个激光加工组件的加工区域,并将激光加工组件移动到相应的位置上,有利于提高雕刻精度。
在上述技术方案中,“移动激光加工组件的位置”的步骤包括:根据3D模型调整激光加工组件的位置;根据3D模型调整激光加工组件的加工头的焦点位置。
根据3D模型调整激光加工组件的位置,以及根据3D模型调整激光加工组件的加工头的焦点位置,使准备加工出的图文内容落在相应的工作区域内,以便不同工作区域的图文内容可以相互衔接,以确保图文内容的完整性和准确性。可以理解,工作区域既可以指同一雕刻单元内的多个工作区域,也可以指相邻的两个雕刻单元的多个工作区域。
在上述任一技术方案中,在“完成当前雕刻单元的加工工作”的步骤之后包括:控制XY运动平台,将印版上与当前雕刻单元相邻的下一雕刻单元移动至激光加工组件所对应的位置上;返回执行“将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域”的步骤;完成印版上全部雕刻单元的加工工作。
将印版分成多个雕刻单元,依次进行激光雕刻,在加工完一个雕刻单元后,通过XY运动平台使印版移动,以为下一个雕刻单元进行激光雕刻。重复执行上述步骤从而完成整个印版的加工工作,通过将每一个雕刻单元划分成多个工作区域,使得各个激光加工组件连续、不间断地进行激光雕刻,从而提高了加工效率。
在上述技术方案中,在“完成当前雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:检测相邻的雕刻单元间的衔接情况。
通过检测相邻的雕刻单元间的衔接情况,可以有助于确保图文内容的完整性和准确性,进而确保加工的精度与质量,以提高印版的成品率。
在上述技术方案中,印版为凹版,在“完成印版上全部雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:对凹版进行超声波清洗处理;对凹版进行磨板处理;对凹版进行真空镀铬处理;上机印刷凹版。
本方案所提供的激光雕刻制版方法取消了酸洗、电铸、电镀等对环境污染较大的环节,有助于解决相关技术中污染严重的问题。
在上述技术方案中,印版为丝网版,在“完成印版上全部雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:将丝网版焊接成圆筒状;检查丝网版的质量;将圆筒状的丝网版制成丝网版滚筒;上机印刷丝网版滚筒。
本方案所提供的激光雕刻制版方法取消了电铸等对环境污染较大的环节,有助于解决相关技术中污染严重的问题。
本发明第四方面的技术方案提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有控制程序,控制程序被处理器执行时实现如第三方面技术方案中任一项的激光雕刻制版方法。
本发明第四方面的技术方案提供的计算机可读存储介质,因能够实现如第三方面技术方案中任一项的激光雕刻制版方法,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版设备的结构示意图;
图2是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版设备的结构示意图;
图3是本发明一个实施例所述的第一平移组件与加工头的连接结构示意图;
图4是本发明一个实施例所述的视觉测量系统的连接关系示意图;
图5是本发明一个实施例所述的控制系统的示意图;
图6是本发明一个实施例所述的控制器与激光雕刻制版设备的连接关系示意图;
图7是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图;
图8是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图;
图9是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图;
图10是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图;
图11是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图;
图12是本发明一个实施例所述的激光雕刻制版方法的流程框图。
其中,图1至图12中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
100激光雕刻制版设备;200控制器;202控制卡;300多轴数控伺服平台;400全景显示系统;
10基座;11吸尘装置;12龙门架;13第二平移组件;131相机X轴导轨;132相机Z轴导轨;
20XY运动平台;21承载台;22X轴平台;23Y轴平台;
30支架平台;31第一平移组件;311加工头X轴导轨;312加工头Z轴导轨;
40激光加工组件;41激光光源;42激光光路;43加工头;431扫描振镜;432平场透镜;421反射镜片;422伸缩光路保护管;423光路元件;
50视觉测量系统;51三维相机;52平面机器视觉装置;53三维测量显微镜装置。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图12描述根据本发明一些实施例中的激光雕刻制版设备100、控制系统、制版方法以及可读存储介质。
如图1所示,本申请的一些实施例提供了一种激光雕刻制版设备100,包括基座10、XY运动平台20、支架平台30和激光加工组件40。其中,XY运动平台20可平移地设置在基座10上,用于承载印版。支架平台30架设于基座10上,支架平台30与基座10之间设有供XY运动平台20平移的活动空间。激光加工组件40与支架平台30相连,且激光加工组件40的至少部分适于相对支架平台30运动,用于对印版进行激光雕刻。
本实施例所提供的激光雕刻制版设备100设置有多个激光加工组件40,将各个激光加工组件40平移到印版上所要雕刻的图文信息的相应位置上,对印版同时进行激光雕刻,且各个激光加工组件40能够独立工作,在印版的相应区域雕刻不同的图文内容,从而完成印版一个雕刻单元的加工工作。之后通过XY运动平台20,将印版的下一雕刻单元平移到激光加工组件40的激光雕刻对应的位置上,完成该单元的加工工作,这样通过XY运动平台20和激光加工组件40相配合,完成整个印版的雕刻。
本实施例所提供的激光雕刻制版设备100,通过增加激光加工组件40的数量,并使各个激光加工组件40独立工作,实现多路激光在同一个大幅版面上雕刻不同的图案,相对于相关技术,可以有效提高激光制版的速度和效率。
在一些实施例中,如图1和图2所示,支架平台30上设有第一平移组件31,加工头43与第一平移组件31相连;第一平移组件31包括加工头X轴导轨311,和第一X轴驱动机构,第一X轴驱动机构和加工头43传动连接,且第一X轴驱动机构用于驱动加工头43能够沿加工头X轴导轨311的延伸方向往复运动;其中,加工头X轴导轨311的延伸方向平行于XY运动平台20所在的平面。
进一步地,第一X轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现X方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
如图3所示,X轴导轨的延伸方向为左右方向。通过设置加工头X轴导轨311,使得加工头43能够沿加工头X轴导轨311的延伸方向做直线运动。其中,各个激光加工组件40的加工头43均与加工头X轴导轨311相连,并沿加工头X轴导轨311的延伸方向依次排布,这样多个激光加工组件40同一对印版上的一个长条形区域进行加工,在完成后由XY运动平台20进行平移,使印版的另一区域位于加工头43的下方,加工头43再移动到相应位置,从而通过激光雕刻出相应的图案。滑动连接的方式简单、且可靠性高,有助于提高激光雕刻制版设备100的使用稳定性。
在一些实施例中,如图2和图3所示,第一平移组件31包括与加工头X轴导轨311相连的加工头Z轴导轨312,第一Z轴驱动机构,第一Z轴驱动机构与加工头43传动连接,且第一Z轴驱动机构用于使加工头沿加工头Z轴导轨312的延伸方向往复运动;加工头X轴导轨311和加工头Z轴导轨312中的一者与支架平台30相连,另一者与加工头43相连;其中,加工头Z轴导轨312的延伸方向垂直于XY运动平台20所在的平面。
如图3所示,Z轴导轨的延伸方向为上下方向。通过设置加工头Z轴导轨312,可以使加工头43靠近或远离印版,以在印版上雕刻不同的深度,适于雕刻凹印以及雕刻丝网版等多种印版,进而使激光雕刻制版设备100具有更加广泛的适用范围。
进一步地,第一Z轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现Z方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
另外,通过在印版上雕刻不同的深度,使得雕刻的图形文字立体化程度高、更加复杂难以模仿,有助于提高雕刻凹印、丝印防伪技术水平。
在一些实施例中,如图2所示,加工头43包括扫描振镜431和平场透镜432,扫描振镜431与激光光路42相连,平场透镜432与扫描振镜431相连,并设置在扫描振镜431的下方,用于限制扫描振镜431的加工区域。
通过设置平场透镜432可以限制扫描振镜431的加工区域,从而提高加工头43的雕刻精度,提高激光雕刻的技术水平。
在另外一些实施例中,加工头43包括旋切振镜、多楞转镜、调制器中的一种。
对于雕刻不同的印版,适配不同种类的加工头43。比如,当雕刻凹版原版、上机凹版(凹印版)时,扫描振镜431选择二轴振镜或三轴振镜;当雕刻丝网版时,加工头43选择四轴、五轴或八轴的旋切振镜。另外,针对刻蚀、打孔等加工目标的不同,当加工目标变化时,可通过更换加工头43适应加工要求的变化,从而使激光雕刻制版设备100具有更加广泛的适用范围,以及更加广泛的加工能力。
在一些实施例中,激光光源41包括飞秒级激光器。
相对于现有的皮秒级激光器,皮秒级激光器在刻蚀金属的过程中,热影响区较大,对加工质量有影响,加工完的印版必须经过酸洗等处理环节。而本实施例中通过将激光光源41设置为飞秒级激光器,利用雪崩电离或多光子电离等非线性效应,使金属材料被瞬间去除,而不通过熔化的过程,因此热影响区比较小,金属加工质量比较高,并在制版过程中,不需要进行酸洗等工艺环节,有助于减少污染。此外,根据加工机理,飞秒级激光器所生成的激光可以对不锈钢或镍材质的印版进行加工。
在一些实施例中,如图1所示,激光光路42设有反射镜片421,反射镜片421设于激光光路42的转折处,用于改变激光光束的传播方向。反射镜片421设置在激光光路42的拐点上。
反射镜片421能够改变激光光束的传播方向,通过合理设置反射镜片421可以使得激光管路的走向更加合理,减少多个激光加工组件40的激光光路42之间相互干涉的可能性。同时通过设置反射镜片421可以调整加工头43的朝向,使加工头43的朝向垂直于印版所在的平面,以更加适于进行激光雕刻。
进一步地,如图1所示,激光光路42设有伸缩光路保护管422,伸缩光路保护管422设置在相邻的两个反射镜片421之间,伸缩光路保护管422与反射镜片421配合控制激光光路42的伸长或缩短。
通过设置伸缩光路保护管422和反射镜片421可以相互配合调节两个反射镜片421之间的激光光路42的长短,从而使加工头43沿伸缩光路保护管422的延伸方向运动,通过伸缩光路保护管422保护激光光路42,也不影响反射镜片421的移动,有利于提高激光雕刻制版设备100的使用稳定性与可靠性。
在一些实施例中,支架平台30的顶壁上设置有光路移动平台,至少部分激光光路42设置在光路移动平台上,光路移动平台被构设为能够相对于支架平台30相对平移的部件;激光加工组件40的至少部分设置在光路移动平台上。(图中未示出)
通过设置光路移动平台,并将激光加工组件40设置于光路移动平台上可以使激光加工组件40的大部分部件整体移动,从而减少激光光路42等部件在移动过程中拉扯而损坏的可能性,提高激光雕刻制版设备100的使用可靠性。
进一步地,激光光源41以及激光光路42的部分设置在光路移动平台上。
通过将激光光源41以及激光光路42的部分设置在光路移动平台上,使得激光加工组件40作为整体移动,从而可以减少激光光路42的伸缩,以减少激光光路42出现损坏的可能性,进而提高激光雕刻制版设备100的使用可靠性。
在一些实施例中,如图1所示,激光光路42设有光路元件423;光路元件423包括扩束准直装置、整形装置、调焦装置、检测装置中的至少一种。
通过设置光路元件423可以对激光束进行调整即整形,以提高激光束的质量,并适于更加广泛的适用环境。其中,扩束准直装置能够压缩激光的发散角;整形装置能够提高激光的光束质量,整形装置包括时间整形装置和空间整形装置,通过设计激光能量时域及空域分布,调控加工过程中的能量吸收、传递及材料相变过程,从而可以达到提高加工效率、质量、精度、和一致性的效果;调焦装置能够调整激光的焦点位置;检测装置能够实现激光的功率检测、焦点检测以及指向检测中的一种或多种。
在一些实施例中,如图1和图3所示,激光加工组件40的数量为三个。
通过增加激光加工组件40的数量有助于提高激光制版的速度,以及激光制版的效率。可以理解,激光加工组件40的数量越多,控制起来也相应地更加复杂,容易影响激光制版的质量和精度。通过合理设置激光加工组件40的数量,则可以在提高激光制版的效率的基础上,保证多个激光加工组件40的加工一致性,控制多个激光加工组件40同时工作,以保证加工的质量和精度。其中,激光加工组件40的数量也可以是两个、四个或其它。
在一些实施例中,如图1和图2所示,激光雕刻制版设备100还包括:吸尘装置11,包括吸尘口,吸尘口设置在XY运动平台20上,吸尘装置11用于收集在激光雕刻过程中产生的气体和粉尘。
印版在吸收激光高能量后表面温度急剧增加,印版表面材料被瞬间去除,通过设置吸尘装置11,可以收集在激光雕刻过程中产生的气体和粉尘,减少气体对环境造成污染,同时对印版的表面进行清洁,减少粉尘落在印版或雕刻版纹上的可能性,以避免对雕刻精度产生不良影响。
在一些实施例中,基座10上设置有制冷设备,制冷设备的出风口朝向XY运动平台20,用于对印版的加工区域进行冷却,此外同时通过吹风,进一步减少印版上的加工残留物,提高吸尘装置的效果。
本实施例提供的激光雕刻制版设备100具有制冷设备,其中制冷设备的出风口的工作范围覆盖印版的加工区域,使印版可以散热,降低印版的表面温度,从而降低激光雕刻过程中热量对印版的不良影响。
在一些实施例中,如图1所示,XY运动平台20上设有承载台21,承载台21呈板状;XY运动平台20包括相连的X轴平台22和Y轴平台23,X轴平台22的平移方向与Y轴平台23的平移方向相垂直;其中,X轴平台22和Y轴平台23中的一者与基座10相连,另一者与承载台21相连。其中,X轴平台22的平移方向为左右方向,而X轴平台22的平移方向为前后方向。
通过设置板状的承载台21可以用于承载板状的印版,使得承载台21用于承载印版的端面与印版的外形适配,使印版能够平贴在承载台21上,以使印版在激光雕刻的过程中更加稳固。通过设置X轴平台22和Y轴平台23使印版可以沿相互垂直的两个方向平移。其中通过X轴平台22的平移可以使得印版能够更好的适配激光加工组件40,以保证每个激光加工组件40所对应的工作区域,通过Y轴平台23的平移,则可以使激光加工组件40在加工完当前工作区域后,将印版上的下一工作区域移动到激光加工组件40的下方。这样通过XY运动平台20与激光加工组件40的配合,完成对多个工作区域的同时加工,保证加工的一致性。
进一步地,承载台21与XY运动平台20可拆卸连接,承载台21为负压吸附承载台21或中空承载台21。
按照印版上图文与非图文区域的相对位置,印版可区分位凹版、凸版、丝网版等,对于印版为凹版或是凸版的情况,可以将承载台21设置为负压吸附承载台21,对凹版或是凸版进行负压吸附,使凹版或是凸版贴合在负压吸附承载台21上,并限制凹版或是凸版的相对移动,提高凹版或是凸版在激光雕刻过程中的稳定性,从而提高雕刻的精度。对于印版为丝网版的情况,可以将承载台21设置为中空承载台21,将丝网版嵌入中空承载台21中,以提高丝网版在激光雕刻过程中的稳定性,从而提高雕刻的精度。
在一些实施例中,如图2所示,激光雕刻制版设备100还包括:视觉测量系统50,视觉测量系统50包括三维相机51,三维相机51朝向XY运动平台20,用于对印版进行检测。
本实施例所提供的激光雕刻制版设备100包括视觉测量系统50,视觉测量系统50包括三维相机51,三维相机能够对印版的工作区域进行检测,这样通过获取检测结果,可以更加有针对性的控制XY运动平台20以及多个激光加工组件40的运动,以进一步提高激光雕刻的质量、精度以及XY运动平台20与多个激光加工组件40运动的一致性。
在一些实施例中,如图4所示,视觉测量系统50还包括平面机器视觉装置52和三维测量显微镜装置53;其中,平面机器视觉装置52与三维相机51相连,用于在激光雕刻前接收三维相机51的检测数据,以根据测量数据对印版进行三维重建模;平面机器视觉装置52与三维相机51相连,用于在激光雕刻的过程中以及完成后接收三维相机51的检测数据,以对印版的工作区域进行质量检查。
视觉测量系统50包括平面机器视觉装置52和三维测量显微镜装置53,平面机器视觉装置52对印版的全幅面进行尺寸和平整度测量,并将测量数据发送给控制器200,使得控制器200根据测量数据对印版进行三维重建模。这样,通过平面机器视觉装置52的测量数据,为XY运动平台20的平移以及激光加工组件40的运动提供充分的数据支持,以确保雕刻的精度。在雕刻过程中和结束后,三维测量显微镜装置53用于对加工完成的工作区域进行质量检查,如检查图文精度、雕刻深度,雕刻单元的拼接精度等,检测各单元连接处图纹衔接结合的效果。这样,通过三维测量显微镜在线检测版纹的宽度、深度等参数数据,可以极大程度使版纹三维加工质量符合设计参数要求,提高制版的成品率。
在一些实施例中,如图1和图2所示,基座10上设置有龙门架12,龙门架12上设有第二平移组件13,三维相机51通过第二平移组件13与龙门架12相连,且三维相机51位于XY运动平台20的上方;其中,第二平移组件13包括相机X轴导轨131和与相机X轴导轨131滑动连接的相机Z轴导轨132。其中X轴导轨的延伸方向为左右方向,Z轴导轨的延伸方向为上下方向。
通过设置龙门架12,使三维相机51的安装位置在XY运动平台20的上方,从而使得三维相机51能够从上向下对设置在XY运动平台20上的印版进行全幅面测量。同时,通过设置第二平移组件13可以使三维相机51活动,以移动到相应的工作区域,可以理解,三维相机的数量可以有多个,分别与多个激光加工组件40一一对应,以在激光加工组件40对印版进行加工时进行测量,从而提高每个激光加工组件40的加工质量、精度,以及多个激光加工组件40的一致性,进而提高多个工作区域的拼接精度。
进一步地,为了实现三维相机的正常移动,还设置有与三维相机传动连接的第二X轴驱动机构和第二Z轴驱动机构,二者分别用于驱动三维相机沿相机X轴导轨或是相机Z轴导轨的延伸方向往复运动。
更进一步地,第二X轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现X方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。同样地,第二Z轴驱动机构包括但不限于直线电机、伺服电机与丝杆等各种机电常识所及的能够实现Z方向运动的动力装置、传动装置和控制装置。
本申请的一些实施例提供了一种控制系统,包括如上述任一实施例中的激光雕刻制版设备100、控制器200和多轴数控伺服平台300。
如图5和图6所示,控制器200包括多个控制卡202,多个控制卡202一一对应设置在激光雕刻制版设备100的多个激光加工组件40上,以控制多个激光加工组件40同步工作。多轴数控伺服平台300与控制器200相连,用于接收控制器200发出的控制信号,并根据控制信号为激光雕刻制版设备100的XY运动平台20以及激光雕刻制版设备100的激光加工组件40进行激光雕刻提供准确定位。
本实施例所提供的控制系统还包括控制器200与多轴数控伺服平台300,控制器200包括多个控制卡202,多个控制卡202与多个激光加工组件40对应设置,如图6所示,多个控制卡202分别与多个激光加工组件40中的加工头43以及激光光源41相连。这样可以将多个激光加工组件40进行同一调度,进一步确保多个激光加工组件40同时进行激光雕刻的加工精度。其中控制器200可以是计算机。同时通过设置多轴数控伺服平台300,可以实现XY运动平台20的移动,以及激光加工组件40的精准定位,从而提高激光雕刻的质量。
进一步地,如图5所示,激光雕刻制版设备100包括视觉测量系统50,视觉测量系统50与控制器200相连,视觉测量系统50能够实时反馈激光雕刻的质量,使控制器200能够根据反馈的信息动态进行调整,提高多个激光加工组件40激光雕刻效果的一致性,这样,控制器200能够通过控制激光加工组件40的输出功率及通断,完成雕刻图文的快速加工。
进一步地,如图5所示,控制系统还包括:全景显示系统400,与控制器200相连,用于显示激光雕刻制版设备100的工作状态。
全景显示系统400能够实现激光雕刻制版设备100的操控及状态的显示,为操作人员实时操作和监控制版工作提供了人性化平台,使得操作人员能够实时了解激光雕刻制版设备100的工作状态,以及印版的雕刻状态,这样通过提高了控制系统的可视化程度提高了控制系统的可操作性。
本申请的一些实施例提供了一种激光雕刻制版方法,使用上述任一实施例中的激光雕刻制版设备100。
在一些实施例中,如图7所示,激光雕刻制版方法包括:步骤S10,将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域;步骤S20,移动激光加工组件的位置,使各个激光加工组件对应独立的工作区域;步骤S30,控制多个激光加工组件同时对各自的工作区域进行激光雕刻;步骤S40,完成当前雕刻单元的加工工作。
本实施例所提供的制版方法通过将雕刻单元划分成多个工作区域,并使各个激光加工组件40对相应的工作区域进行加工,使得多个激光加工组件40可以同时进行激光雕刻工作,且独立进行、不相互干涉。这样可以提高激光雕刻工作的加工速度,提高了加工效率。而且通过设置多个激光加工组件40还可以相应增加印版的幅面尺寸,使得该方法所适用的印版可以具有更大尺寸的幅面面积。
在一些实施例中,如图8所示,步骤S10包括:步骤S11,读取版纹雕刻文件;步骤S12,测量印版的全幅面的尺寸以及平整度;步骤S13,根据测量结果,对印版进行三维建模,生成3D模型;步骤S14,根据3D模型,将印版划分成多个工作区域。
通过读取版纹雕刻文件,依据图纹设计信息,可以使激光加工组件40加工出相应的图文内容。通过对印版全幅面进行尺寸和平整度测量,利用测量数据,对印版进行三维重建模,通过构件3D模型,可以合理规划各个激光加工组件40的加工区域,并将激光加工组件40移动到相应的位置上,有利于提高雕刻精度。
在一些实施例中,如图8所示,步骤S20包括:步骤S21,根据3D模型调整激光加工组件的位置;步骤S22,根据3D模型调整激光加工组件的加工头的焦点位置。
根据3D模型调整激光加工组件40的位置,以及根据3D模型调整激光加工组件40的加工头43的焦点位置,使准备加工出的图文内容落在相应的工作区域内,以便不同工作区域的图文内容可以相互衔接,以确保图文内容的完整性和准确性。可以理解,工作区域既可以指同一雕刻单元内的多个工作区域,也可以指相邻的两个雕刻单元的多个工作区域。
在一些实施例中,如图9所示,在步骤S40之后还包括:步骤S60,控制XY运动平台,将印版上与当前雕刻单元相邻的下一雕刻单元移动至激光加工组件所对应的位置上;以及返回执行步骤S10的步骤;步骤S70,完成印版上全部雕刻单元的加工工作。
将印版分成多个雕刻单元,依次进行激光雕刻,在加工完一个雕刻单元后,通过XY运动平台20使印版移动,以为下一个雕刻单元进行激光雕刻。重复执行上述步骤从而完成整个印版的加工工作,通过将每一个雕刻单元划分成多个工作区域,使得各个激光加工组件40连续、不间断地进行激光雕刻,从而提高了加工效率。
在另外一些实施例中,在步骤S40之后,还可以有判断是否完成整个印版激光雕刻工作的步骤,若判断为已完成整个印版激光雕刻工作,则执行步骤S70,若判断为未完成整个印版激光雕刻工作,则返回执行步骤S10。
在一些实施例中,如图10所示,在步骤S40之后还包括:步骤S50,检测相邻的雕刻单元间的衔接情况。
在完成两个相连的雕刻单元的激光雕刻工作后,通过检测相邻的雕刻单元间的衔接情况,可以有助于确保图文内容的完整性和准确性,进而确保加工的精度与质量,以提高印版的成品率。
在另外一些实施例中,若检测到相邻的雕刻单元间的衔接状况良好则执行步骤S60,若检测到相邻的雕刻单元间的衔接状况有问题,则终止程序。
在一些实施例中,如图11所示,印版为凹版,则在步骤S70之后还包括:步骤S81,对凹版进行超声波清洗处理;步骤S82,对凹版进行磨板处理;步骤S83,对凹版进行真空镀铬处理;步骤S84,上机印刷凹版。
本实施例所提供的激光雕刻制版方法取消了酸洗、电铸、电镀等对环境污染较大的环节,有助于解决相关技术中污染严重的问题。
在一些实施例中,如图12所示,印版为丝网版,则在步骤S70之后还包括:步骤S91,将丝网版焊接成圆筒状;步骤S92,检查丝网版的质量;步骤S93,将圆筒状的丝网版制成丝网版滚筒;步骤S94,上机印刷丝网版滚筒。
本实施例所提供的激光雕刻制版方法取消了电铸等对环境污染较大的环节,有助于解决相关技术中污染严重的问题。
本申请的一些实施例还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有控制程序,控制程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中的激光雕刻制版方法。
本领域内的技术人员可以理解的是,本发明的实施例可提供为方法、设备、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
下面以一个具体实施例说明本申请所提供的激光雕刻制版设备100、控制系统、激光雕刻制版方法以及计算机可读存储介质。
目前,采用激光直接雕刻金属凹版和丝网版技术,是印钞行业制版技术发展的一个方向。和传统凹原版、镍凹印版及电镀制版工艺、传统晒版腐蚀多层金属版制版工艺、电铸丝网工艺等相比,激光直接雕刻钞券凹版和丝网版不仅能够提高印版图纹精细化程度,进而提高产品的防伪能力,直雕上机版还符合环保政策,体现可持续发展理念。
在激光直接雕刻丝网版技术上,目前国内外只有雕树脂层的应用,尚无直接雕刻金属丝网版的成熟技术。其中,国际上的激光直接雕刻凹版技术系统主要是KBA-Notasys公司CTiP系统、G&D公司FIT®2ndGeneration系统和Jura公司DLE系统。此三种雕刻系统在雕刻方式、版材材料等方面有所不同,其中国际上应用最为广泛的CTiP系统采用树脂版材进行激光雕刻,只能制作凹印原版,鉴于树脂材料的特性,原版只能使用一次。FIT®2ndGeneration系统主要是机雕和激光雕刻相结合的凹原版雕刻技术,制版效率比单纯激光雕刻有所提高。DLE系统是激光雕刻合金铜版技术,可制作凹印原版或上机印版,但作为上机印版其耐印力不高,不适用于大印量印钞应用。此三种凹版制版系统主要用于凹印原版的制作,再通过电镀翻铸方式进行印版制版。而罗马尼亚印钞厂采用DLE系统及真空镀铬技术进行直雕上机凹印版制作,体现了绿色制版的发展理念,但也只能满足印刷量较小的需求。
综上,现有激光直接雕刻凹版技术系统主要存在的如下问题和缺点:(1)现有系统主要用于凹印原版的制作,即使有些可作为上机印版,但耐印力不高,无法适用于大印量印钞应用。(2)现有系统无法取消后续制版过程中的电铸、电镀、酸洗等对环境有较大污染的环节。(3)现有系统所能雕刻的材料有局限性,仅包括树脂版、黄铜合金版等。(4)现有系统在雕刻效率上较低。(5)现有系统所选用激光器为皮秒级激光器,在刻蚀金属的过程中,热影响区较大,对加工质量有影响,加工完的印版必须经过酸洗等处理环节。
为此,本申请在研究超快激光直接雕刻金属凹版和丝网版原理基础上,研制一套多功能装置化国产钞券激光直接雕刻制版系统,能够制作符合制版和印刷技术要求的凹原版、凹印版、丝网版,在装置化设计、超快激光雕刻加工效率和质量、印版版材适应性、质量控制方面相比进口设备有很大的进步,促进提高雕刻凹印、丝印防伪技术水平。
图1示出了多功能平台式激光雕刻制版设备100的立体图,图2示出了多功能平台式激光雕刻制版设备100的侧视图。多功能平台式激光雕刻制版设备100整体由激光雕刻硬件系统、版纹成型控制软件系统和印版(专用版材)等构成。
激光雕刻硬件系统包含多组激光光源,比如超快激光器和扫描振镜431、检测相机,比如单位相机和XY运动平台20等。位于底部的基座10可选用大理石底座,在大理石底座的左右两侧上分别具有大理石支撑方块,和位于两块支撑方块上方的支架平台30。在支架平台30上设置激光加工组件40。激光加工组件40包括如下结构:在支架平台30的上表面上放置至少三个激光光源41(图1中示出三个激光光源41、但激光光源41数量不限于此,也可以是其它数量)和激光光路42,在激光光路42上的光路元件423,沿支架平台30一侧垂直向下、连接扫描振镜431和平场透镜432。扫描振镜431正对着用于雕刻的印版,可以沿X轴移动,也可以沿Z轴移动。多个振镜的间距可以由电机驱动调节,其中,当整版幅面是由多个相同的图文区域组成时,可放置多组振镜,多组振镜间距可调,以适应不同的间距。
在加工头43(也称激光头)的一侧,还设置有吸尘装置11,用于在雕刻过程中收集各种气体和粉尘。
光路元件423包括时空整形装置,包括在激光光路42系统中加入的时间整形装置和空间整形装置,通过设计超快激光能量时域及空域分布,调控加工过程中的能量吸收、传递及材料相变过程,从而达到提高加工效率、质量、精度、和一致性。
在大理石底座的上表面、两口支撑方块之间,设置有两条平行轨道。在两条轨道之间设置可沿轨道滑行的XY运动平台20,XY运动平台20具有平台X轴和平台Y轴。XY运动平台20可沿X轴方向和Y轴方向运动;承载台21放置在XY运动平台20上,承载台21上可放置用于雕刻的凹版原版、上机凹版(凹印版)和丝网版。当雕刻凹版原版、上机凹版(凹印版)时,承载台21是负压吸附承载台21,振镜选择扫描振镜431,为二轴或三轴振镜;当雕刻丝网版时,承载台21替换为中空承载台21,载台上放置丝网版专用版夹,并将振镜转换为四轴、五轴或八轴的旋切振镜。
基座10上设置有龙门架12,检测相机设置在检测龙门架12靠近激光加工组件40的一侧上,检测相机(比如三维相机51)可沿相机X轴导轨131和相机Z轴导轨132移动。与相关技术中的检测设备放置在激光头、随激光头部运动的方式不同,本实施例中的检测相机与激光头分离设置,可独立运动,扫描和检测的范围幅度大,能够更好地帮助完成三个振镜区域(在一些情况中,振镜区域为工作区域)的拼接;同时,不受激光头的振镜动作的影响,扫描和检测更稳定。
激光光源41选用超快激光器(飞秒级),超快激光与长脉冲激光在金属加工机理上有本质的区别,长脉冲激光的加工机理主要是能量转化为热能,通过金属的熔化、蒸发而达到刻蚀的目的,在加工过程中热影响区比较大,会产生重铸层、表面残屑等缺陷;而超快激光主要利用雪崩电离或多光子电离等非线性效应,使金属材料被瞬间去除,而不通过熔化的过程,因此热影响区比较小,金属加工质量比较高。此外,根据加工机理,长脉冲激光对加工对象有选择性,比如黄铜合金容易加工,而不锈钢或镍不容易加工,即加工效率低;而超快激光则不存在这个问题。
本实施例还提供了一种多功能平台式激光雕刻制版设备的控制系统,包括:实时主控计算机、多轴数控伺服平台300、全景显示系统400、视觉测量系统50及激光加工组件40;其中,实时主控计算机是系统的核心,完成移动平台运动、激光功率调整和启停、视觉检测数据收集与处理以及设备操作与状态信息显示等功能;多轴数控伺服平台300完成XY运动平台及多路激光发射单元的升降控制,为激光加工组件40实施雕刻提供准确定位;全景显示系统400实现整机设备的操控及状态显示,为操作人员实时操作和监控系统工作提供了人性化平台;视觉测量系统50完成激光雕刻质量的过程检查,实时反馈加工质量,使实时主控计算机能够动态进行调整,保证激光雕刻效果的一致性;激光加工组件40是激光雕刻的实施单元,通过控制激光器的输出功率及通断,实现主控计算机发送的轨迹路径,完成图纹的快速加工。
激光扫描头振镜的控制卡202全部由实时主控计算机平台统一调度,以确保多个激光系统单元同时加工精度。实时主控计算机采用高性能多核控制单元,应用实时控制系统,采用高速实时总线,同步控制每个激光振镜扫描头的启停、功率调节和信息反馈,保证多个激光系统单元的加工的同步性,使每一路激光加工精度保持一致。
多个激光器与相关技术由一束激光变换为多路激光是完全不同,一束激光变多路,分耗了激光束的能量,而且也不可能实现在同一个大幅版面内雕刻不同的图案,更不涉及区域拼接一致性的问题。进一步地,通过设置多个激光器还能够解决加工效率的问题。
相关技术为单路激光加振镜的方式,在加工过程中进行位置和能量校准时,只需要考虑单路时间轴上的前后一致性,而本实施例所提供的激光雕刻制版设备100不仅要考虑时间轴上的一致性,而且要考虑同一时间不同路之间的一致性。解决一致性问题的实施例主要体现在控制系统的提升,具体为:提升后的控制系统主要由控制器200,比如实时主控计算机、多轴数控伺服平台300、全景显示系统400、视觉测量系统50及激光加工组件40组成。
实时主控计算机是系统的核心,完成移动平台运动、激光功率调整和启停、视觉检测数据收集与处理以及设备操作与状态信息显示等功能。多轴数控伺服平台300完成XY运动平台20及多路激光发射单元的升降控制,为激光加工组件40实施雕刻提供准确定位。全景显示系统400实现整机设备的操控及状态显示,为操作人员实时操作和监控系统工作提供了人性化平台。视觉测量系统50完成激光雕刻质量的过程检查,实时反馈加工质量,使实时主控计算机能够动态进行调整,保证激光雕刻效果的一致性。激光加工组件40是激光雕刻的实施单元,通过控制激光器的输出功率及通断,实现主控计算机发送的轨迹路径,完成图纹的快速加工。
为确保多个激光加工组件40同时加工精度,激光扫描头振镜的控制卡202全部由实时主控计算机平台统一调度。实时主控计算机采用高性能多核控制单元,应用实时控制系统,采用高速实时总线,同步控制每个激光振镜扫描头的启停、功率调节和信息反馈,保证多个激光加工组件40的加工的同步性,使每一路激光加工精度保持一致。
以凹版雕刻为例,具体说明激光雕刻制版方法,雕刻过程如下:
雕刻之前,主控计算机,简称计算机,控制三维相机沿相机X轴导轨131、Z轴导轨132、控制XY运动沿平台X轴、平台Y轴运动,由平面机器视觉检测相机装置对凹版的全幅面进行尺寸和平整度测量,利用测量数据,由计算机对凹版进行三维重建模。计算机控制多组扫描振镜431在加工头X轴导轨上移动,以适应预设的版面尺寸和相邻扫描振镜431之间的间距尺寸。
雕刻过程:计算机读取版纹雕刻文件,依据图纹设计信息,同时控制多个激光器的输出脉冲烧蚀金属版材。金属版材在吸收激光高能量后表面温度急剧增加,印版表面材料被瞬间去除,从而形成雕刻版纹。雕刻过程中由吸尘装置11对各种气体和粉尘进行收集。受限于平场透镜432的限制,每个振镜的最大加工区域面积为60mm×60mm,设定为一个工作区域。每组扫描振镜431都有自己独立的Z轴,在加工过程中可由计算机控制对焦点位置进行精确微调,该微调数据通过雕刻前的凹版三维重建模运算得出。
当每个振镜加工完自己的工作区域后,由计算机控制XY运动平台20将凹版移动到相邻的下一个雕刻单元,平台达到位置且稳定后,再由计算机控制进行激光雕刻,如此往复,直至凹版所有图文区域被加工完为止。
雕刻过程中和结束后,计算机控制检测相机视觉测量系统50的平台X轴,Z轴,完成定位,并由三维检测相机测量显微镜对雕刻完成的区域进行质量检查,如检查图文精度、雕刻深度,雕刻单元的拼接精度等,通过三维相机51光学系统检测各单元连接处图文衔接结合的效果,从而雕刻出符合要求的凹印印版。
这样,本实施例所提供的激光雕刻制版设备100、控制系统、制版方法至少具有以下优点:
1)系统选用超快激光器(飞秒级),解决了长脉冲激光雕刻对加工版材有选择性、加工效率低、以及污染严重等问题。
2)选用多个激光器,通过控制系统,实现了时间轴一致、同一时间不同路之间的一致性问题,大幅提高的精度和效率。
3)当雕刻版式发生变化,如激光加工组件40所对应的工作区域间距改变时,可以通过计算机控制电机自动调整振镜间距,快速适应版式需求,减少停机时间,提高生产效率。
4)在激光光路42系统中加入时间整形装置和空间整形装置,通过协同调控激光能量时域/空间分布和材料物态/性质,调控光子-电子相互作用过程以调控瞬时纳米尺度电子动态(密度、温度、激发态分布等),从而调控材料局部瞬时特性(光学和热力学特性等),进而调控材料相变等过程,提高加工效率、质量、精度和一致性。
5)在激光雕刻制版设备100中设置了一组由平面机器视觉装置52和三维测量显微镜装置53组成的视觉测量系统50,确保激光雕刻符合工艺技术要求。一方面,通过平面机器视觉和三维测量显微镜实现自动激光头偏移量校准、雕刻区域校准、雕刻深度校准、激光器焦点校准等,验证激光加工参数是否符合工艺要求。另一方面,在雕刻的过程中和结束后,通过三维测量显微镜在线检测版纹的宽度、深度等参数数据,在线监控激光雕刻的质量、确定版纹三维加工质量是否符合设计参数要求。
6)研制的制版设备不仅能够雕刻凹印原版,还能够直接雕刻出符合制版和印刷技术要求的镍或不锈钢上机凹印版、丝网版。
7)改进现有工艺路线,取消了电镀或电铸环节,真正意义上实现了绿色制版。
对于凹印版,现有制作凹印版工艺路线为:DLE激光雕刻→超声波清洗→酸洗处理→翻铸镍凸版→翻铸镍凹版→磨版→电镀铬→上机印刷;改进后的凹版制作工艺:激光雕刻凹版→超声波清洗→磨版→真空镀铬→上机印刷,取消了酸洗、电铸、电镀等对环境污染较大的环节。
对于丝网版,现有制作丝网版工艺路线:电铸无缝圆筒网版→双面涂胶→激光雕刻网版表面胶层→质量检查→制作丝网版滚筒→上机印刷;改进后的丝网版制作工艺:激光雕刻平版丝网版→焊接成圆筒状→质量检查→制作丝网版滚筒→上机印刷,取消了电铸环节。
在本发明中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种激光雕刻制版设备,其特征在于,包括:
基座;
XY运动平台,可平移地设置在所述基座上,用于承载印版;
支架平台,架设于所述基座上,所述支架平台与所述基座之间设有供所述XY运动平台平移的活动空间;
激光加工组件,所述激光加工组件的数量为多个,所述激光加工组件与所述支架平台相连,且所述激光加工组件的至少部分适于相对所述支架平台运动,用于对所述印版进行激光雕刻。
2.根据权利要求1所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,所述激光加工组件包括:
激光光源,设置在所述支架平台上,用于发射激光;
激光光路,与所述激光光源相连接,用于传输激光;
加工头,位于所述XY运动平台的上方,并与所述激光光路相连接,所述加工头适于相对所述支架平台运动,用于与所述印版对应设置,以进行激光雕刻。
3.根据权利要求2所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述支架平台上设有第一平移组件,所述加工头与所述第一平移组件相连;
所述第一平移组件包括加工头X轴导轨和第一X轴驱动机构,所述第一X轴驱动机构与所述加工头传动连接,且所述第一X轴驱动机构用于驱动所述加工头沿所述加工头X轴导轨的延伸方向往复运动;
其中,所述加工头X轴导轨的延伸方向平行于所述XY运动平台所在的平面。
4.根据权利要求3所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述第一平移组件包括与所述加工头X轴导轨相连的加工头Z轴导轨和第一Z轴驱动机构,所述第一Z轴驱动机构与所述加工头传动连接,且所述第一Z轴驱动机构用于使所述加工头沿所述加工头Z轴导轨的延伸方向往复运动;
所述加工头X轴导轨和加工头Z轴导轨中的一者与所述支架平台相连,另一者与所述加工头相连;
其中,所述加工头Z轴导轨的延伸方向垂直于所述XY运动平台所在的平面。
5.根据权利要求2所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述加工头包括扫描振镜、旋切振镜、多楞转镜、调制器中的一种。
6.根据权利要求2所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述加工头包括扫描振镜和平场透镜,所述扫描振镜与所述激光光路相连,所述平场透镜与所述扫描振镜相连,并设置在所述扫描振镜的下方,用于限制所述扫描振镜的加工区域。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光光源包括飞秒级激光器。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光光路上设有反射镜片,所述反射镜片设于所述激光光路的转折处,用于改变激光光束的传播方向。
9.根据权利要求2至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述支架平台的顶壁上设置有光路移动平台,至少部分所述激光光路设置在所述光路移动平台上,所述光路移动平台被构设为能够相对于所述支架平台相对平移的部件;
所述激光加工组件的至少部分设置在所述光路移动平台上。
10.根据权利要求9所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光光路设有伸缩光路保护管;
所述光路移动平台上设置有反射镜片,所述支架平台上设有相对应反射镜片,所述伸缩光路保护管设置在对应的两个所述反射镜片之间。
11.根据权利要求9所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光光源以及所述激光光路的部分设置在所述光路移动平台上。
12.根据权利要求2至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光光路设有光路元件;
所述光路元件包括扩束准直装置、空间整形装置、时间整形装置、动态调焦装置、检测装置中的至少一种。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述激光加工组件的数量为三个。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,还包括:
吸尘装置,包括吸尘口,所述吸尘口设置在所述XY运动平台上,所述吸尘装置用于收集在激光雕刻过程中产生的气体和粉尘。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述基座上设置有制冷设备,制冷设备的出风口朝向所述XY运动平台,用于对所述印版的加工区域进行冷却。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述XY运动平台上设有承载台,所述承载台呈板状;
所述XY运动平台包括相连的X轴平台和Y轴平台,所述X轴平台的平移方向与所述Y轴平台的平移方向相垂直;
其中,所述X轴平台和所述Y轴平台中的一者与所述基座相连,另一者与所述承载台相连。
17.根据权利要求16所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述承载台与所述XY运动平台可拆卸连接,所述承载台为负压吸附承载台或中空承载台。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,还包括:
视觉测量系统,包括三维相机,所述三维相机朝向所述XY运动平台,用于对所述印版进行检测。
19.根据权利要求18所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述视觉测量系统还包括平面机器视觉装置和三维测量显微镜装置;
其中,所述平面机器视觉装置与所述三维相机相连,用于在激光雕刻前接收所述三维相机的检测数据,以根据测量数据对印版进行三维重建模;
所述平面机器视觉装置与所述三维相机相连,用于在激光雕刻的过程中以及完成后接收所述三维相机的检测数据,以对印版的工作区域进行质量检查。
20.根据权利要求18所述的激光雕刻制版设备,其特征在于,
所述基座上设置有龙门架,所述龙门架上设有第二平移组件,所述三维相机通过所述第二平移组件与所述龙门架相连,且所述三维相机位于所述XY运动平台的上方;所述第二平移组件包括相机X轴导轨和与所述相机X轴导轨滑动连接的相机Z轴导轨,所述相机X轴导轨的延伸方向与所述相机Z轴导轨的延伸方向相互垂直;
第二X轴驱动机构,所述第二X轴驱动机构与所述三维相机传动连接,且所述第二X轴驱动机构用于驱动所述三维相机沿所述相机X轴导轨的延伸方向往复运动;
第二Z轴驱动机构,所述第二Z轴驱动机构与所述三维相机传动连接,且所述第二Z轴驱动机构用于驱动所述三维相机沿所述相机Z轴导轨的延伸方向往复运动。
21.一种控制系统,其特征在于,包括:
如权利要求1至20中任一项所述的激光雕刻制版设备;
控制器,包括多个控制卡,多个所述控制卡一一对应设置在所述激光雕刻制版设备的多个激光加工组件上,以控制多个所述激光加工组件同步工作;
多轴数控伺服平台,与所述控制器相连,用于接收控制器发出的控制信号,并根据所述控制信号为所述激光雕刻制版设备的XY运动平台以及所述激光雕刻制版设备的激光加工组件进行激光雕刻提供准确定位。
22.根据权利要求21所述的控制系统,其特征在于,还包括:
全景显示系统,与所述控制器相连,用于显示所述激光雕刻制版设备的工作状态。
23.一种激光雕刻制版方法,其特征在于,包括如下步骤:
将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域;
移动激光加工组件的位置,使各个激光加工组件对应独立的工作区域;
控制多个激光加工组件同时对各自的工作区域进行激光雕刻;
完成当前雕刻单元的加工工作。
24.根据权利要求23所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,所述“将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域”的步骤包括:
读取版纹雕刻文件;
测量所述印版的全幅面的尺寸以及平整度;
根据版纹雕刻文件和测量结果,对所述印版进行三维建模,生成3D模型;
根据所述3D模型,将印版划分成多个工作区域。
25.根据权利要求24所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,所述“移动激光加工组件的位置”的步骤包括:
根据所述3D模型调整激光加工组件的位置;
根据所述3D模型调整所述激光加工组件的加工头的焦点位置。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,在所述“完成当前雕刻单元的加工工作”的步骤之后包括:
控制XY运动平台,将所述印版上与当前雕刻单元相邻的下一雕刻单元移动至所述激光加工组件所对应的位置上;
返回执行所述“将印版上的当前雕刻单元划分成多个工作区域”的步骤;
完成所述印版上全部雕刻单元的加工工作。
27.根据权利要求26所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,在所述“完成当前雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:
检测相邻的雕刻单元间的衔接情况。
28.根据权利要求26所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,所述印版为凹版,在所述“完成所述印版上全部雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:
对所述凹版进行超声波清洗处理;
对所述凹版进行磨板处理;
对所述凹版进行电镀铬处理;
上机印刷所述凹版。
29.根据权利要求26所述的激光雕刻制版方法,其特征在于,所述印版为丝网版,在所述“完成所述印版上全部雕刻单元的加工工作”的步骤之后还包括:
将所述丝网版焊接成圆筒状;
检查所述丝网版的质量;
将所述圆筒状的丝网版制成丝网版滚筒;
上机印刷所述丝网版滚筒。
30.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有控制程序,所述控制程序被处理器执行时实现如权利要求23至29中任一项所述的激光雕刻制版方法。
CN202110782248.8A 2021-07-12 2021-07-12 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质 Active CN113231745B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110782248.8A CN113231745B (zh) 2021-07-12 2021-07-12 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
EP22841528.7A EP4371695A1 (en) 2021-07-12 2022-08-29 Platemaking apparatus using laser engraving, control system, platemaking method, and storage medium
PCT/CN2022/115475 WO2023284895A1 (zh) 2021-07-12 2022-08-29 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110782248.8A CN113231745B (zh) 2021-07-12 2021-07-12 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113231745A true CN113231745A (zh) 2021-08-10
CN113231745B CN113231745B (zh) 2022-02-15

Family

ID=77135267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110782248.8A Active CN113231745B (zh) 2021-07-12 2021-07-12 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4371695A1 (zh)
CN (1) CN113231745B (zh)
WO (1) WO2023284895A1 (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113828928A (zh) * 2021-10-13 2021-12-24 浙江师范大学 一种多台并行光伏增效微纳结构加工装置及方法
CN113878978A (zh) * 2021-11-17 2022-01-04 田菱智能科技(昆山)有限公司 一种丝印网版激光制版机
CN113878240A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 深圳市睿达科技有限公司 一种目标物的加工方法及相关设备
CN115330958A (zh) * 2022-10-10 2022-11-11 创数(深圳)网络科技有限公司 基于激光雷达的实时三维重建方法及装置
CN115570275A (zh) * 2022-11-04 2023-01-06 中科长光精拓智能装备(苏州)有限公司 多工位激光加工装置及其对位标定方法
CN115592272A (zh) * 2022-10-27 2023-01-13 深圳市熹扬科技有限公司(Cn) 一种智能激光雕刻装置及其控制方法
WO2023284895A1 (zh) * 2021-07-12 2023-01-19 中钞印制技术研究院有限公司 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
CN116586791A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 深圳原子智造科技有限公司 一种激光器功率实时显示装置
CN117260005A (zh) * 2023-09-21 2023-12-22 海目星激光科技集团股份有限公司 激光设备使用方法及生产线
CN118311836A (zh) * 2024-05-11 2024-07-09 武汉宇恩防伪技术有限公司 一种基于菲涅尔透镜条纹的光栅条纹制版装置及方法
CN118455756A (zh) * 2024-07-10 2024-08-09 北京卓镭激光技术有限公司 一种晶圆标记系统及标记方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116275553B (zh) * 2023-05-11 2023-08-08 北京金橙子科技股份有限公司 一种激光加工方法、控制装置、控制设备及存储介质
CN116551203A (zh) * 2023-07-07 2023-08-08 深圳铭创智能装备有限公司 一种打标机
CN117923131B (zh) * 2024-01-22 2024-06-18 广东玛哈特智能装备有限公司 一种平面度激光检测设备
CN117983972B (zh) * 2024-04-07 2024-06-07 新乡学院 一种pcb板在线激光打标送料定位装置
CN118287817A (zh) * 2024-04-23 2024-07-05 廊坊市北方天宇机电技术有限公司 一种激光加工铝合金轮毂的自动化装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0195885A (ja) * 1987-10-07 1989-04-13 Mitsubishi Electric Corp レーザによる彫刻方法および彫刻装置
JPH09118002A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Sony Corp レーザ製版装置
CN1299723A (zh) * 1999-12-14 2001-06-20 中国科学院力学研究所 激光雕刻版辊的系统及雕刻方法
CN1387996A (zh) * 2001-05-25 2003-01-01 库夫施泰因模板技术股份有限公司 用于生成一个印刷块的方法和设备
US20030149507A1 (en) * 2002-02-06 2003-08-07 Tech Epikos - S.R.L. Method and installation for laser engraving of chalcografic plates or cylinders
CN1830664A (zh) * 2005-03-08 2006-09-13 大日本网目版制造株式会社 印刷版的制版装置
CN202726319U (zh) * 2012-08-21 2013-02-13 武汉先河激光技术有限公司 一种银浆激光蚀刻机
CN207028470U (zh) * 2017-03-07 2018-02-23 温州运城制版有限公司 一种版辊电雕机

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2439923Y (zh) * 2000-09-12 2001-07-25 中国科学院力学研究所 一种采用激光雕刻版辊的雕刻装置
US7750267B2 (en) * 2006-04-25 2010-07-06 Van Denend Mark E Apparatus and method for laser engraveable printing plates
JP2010149146A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi High-Technologies Corp レーザ加工装置
JP2010237298A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Fujifilm Corp 彫刻モニタリング方法及び装置、製版装置、並びに印刷版の製造方法
BRPI1016139A2 (pt) * 2009-04-27 2016-04-19 Echelon Laser Systems Lp sistema de grafico de linha gravada por laser escalonada, metodo e artigo de manufatura
CN203509351U (zh) * 2013-09-27 2014-04-02 东莞市盛雄激光设备有限公司 一种多头激光蚀刻机
CN113231745B (zh) * 2021-07-12 2022-02-15 中钞印制技术研究院有限公司 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
CN115041826A (zh) * 2022-06-20 2022-09-13 中钞印制技术研究院有限公司 激光雕刻、清洗设备和控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0195885A (ja) * 1987-10-07 1989-04-13 Mitsubishi Electric Corp レーザによる彫刻方法および彫刻装置
JPH09118002A (ja) * 1995-10-25 1997-05-06 Sony Corp レーザ製版装置
CN1299723A (zh) * 1999-12-14 2001-06-20 中国科学院力学研究所 激光雕刻版辊的系统及雕刻方法
CN1387996A (zh) * 2001-05-25 2003-01-01 库夫施泰因模板技术股份有限公司 用于生成一个印刷块的方法和设备
US20030149507A1 (en) * 2002-02-06 2003-08-07 Tech Epikos - S.R.L. Method and installation for laser engraving of chalcografic plates or cylinders
CN1830664A (zh) * 2005-03-08 2006-09-13 大日本网目版制造株式会社 印刷版的制版装置
CN202726319U (zh) * 2012-08-21 2013-02-13 武汉先河激光技术有限公司 一种银浆激光蚀刻机
CN207028470U (zh) * 2017-03-07 2018-02-23 温州运城制版有限公司 一种版辊电雕机

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023284895A1 (zh) * 2021-07-12 2023-01-19 中钞印制技术研究院有限公司 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
CN113828928A (zh) * 2021-10-13 2021-12-24 浙江师范大学 一种多台并行光伏增效微纳结构加工装置及方法
CN113878240A (zh) * 2021-10-20 2022-01-04 深圳市睿达科技有限公司 一种目标物的加工方法及相关设备
CN113878978A (zh) * 2021-11-17 2022-01-04 田菱智能科技(昆山)有限公司 一种丝印网版激光制版机
CN115330958A (zh) * 2022-10-10 2022-11-11 创数(深圳)网络科技有限公司 基于激光雷达的实时三维重建方法及装置
CN115592272A (zh) * 2022-10-27 2023-01-13 深圳市熹扬科技有限公司(Cn) 一种智能激光雕刻装置及其控制方法
CN115570275A (zh) * 2022-11-04 2023-01-06 中科长光精拓智能装备(苏州)有限公司 多工位激光加工装置及其对位标定方法
CN116586791A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 深圳原子智造科技有限公司 一种激光器功率实时显示装置
CN117260005A (zh) * 2023-09-21 2023-12-22 海目星激光科技集团股份有限公司 激光设备使用方法及生产线
CN118311836A (zh) * 2024-05-11 2024-07-09 武汉宇恩防伪技术有限公司 一种基于菲涅尔透镜条纹的光栅条纹制版装置及方法
CN118455756A (zh) * 2024-07-10 2024-08-09 北京卓镭激光技术有限公司 一种晶圆标记系统及标记方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023284895A1 (zh) 2023-01-19
CN113231745B (zh) 2022-02-15
EP4371695A1 (en) 2024-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113231745B (zh) 激光雕刻制版设备、控制系统、制版方法以及存储介质
CN103801838B (zh) 一种变线宽激光振镜扫描快速刻蚀方法
CN111198538A (zh) 加工条件设定装置和三维激光加工系统
CN203171139U (zh) 一种用于立体直接成型的激光设备
CN109903342B (zh) 一种基于扫描振镜的激光原位加工装备及方法
CN101733556A (zh) 一种激光切割机
CN101508054A (zh) 大幅面无缝拼接精密激光打孔装置
CN111590216B (zh) 一种适用于不平整表面的激光加工方法、系统以及装置
CN103231619A (zh) 一种大尺幅精细花纹金属浮雕板制备设备
WO1999000215A1 (fr) Dispositif de gravure au laser permettant de traiter la surface et l'interieur d'un verre
CN110052723A (zh) 一种同光源双振镜皮秒激光振镜设备
CN112264722A (zh) 一种适用于薄壁零件的激光微孔加工设备及其加工方法
CN201295821Y (zh) 一种应用全固态激光器的钻石微孔加工机
CN220915507U (zh) 一种基于光阑切换变径组合去除电路板材料的加工装置
CN110076463A (zh) 一种电路板激光切割机
CN213195509U (zh) 一种蜡模及叶片自动激光标印机
CN113319424B (zh) 一种三维形貌精确控制加工系统及加工方法
CN115041826A (zh) 激光雕刻、清洗设备和控制方法
CN113579518B (zh) 一种六振镜群孔加工装置及加工方法
CN210451387U (zh) 一种基于皮秒激光器的打标机
CN213497177U (zh) 一种pcb板分板紫外激光飞行光路装置
CN201659822U (zh) 组合式多波长激光多用加工机
CN114589410A (zh) 一种三维立体纹理成型的激光雕刻装置
CN213410838U (zh) 一种可视化pcb激光切割装置
CN114309953A (zh) 一种深腔内表面功能结构的激光加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100070 8th floor, building 2, No.5 Zhonghe Road, Fengtai Science City, Fengtai District, Beijing

Patentee after: China Banknote Printing Technology Research Institute Co.,Ltd.

Patentee after: BEIJING BANKNOTE CURRENCY DESIGNING AND PLATING Co.,Ltd.

Patentee after: China Banknote Printing and Minting Group Co.,Ltd.

Address before: 100070 8th floor, building 2, No.5 Zhonghe Road, Fengtai Science City, Fengtai District, Beijing

Patentee before: China Banknote Printing Technology Research Institute Co.,Ltd.

Patentee before: BEIJING BANKNOTE CURRENCY DESIGNING AND PLATING Co.,Ltd.

Patentee before: CHINA BANKNOTE PRINTING AND MINTING Corp.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231114

Address after: 100070 8th floor, building 2, No.5 Zhonghe Road, Fengtai Science City, Fengtai District, Beijing

Patentee after: China Banknote Printing Technology Research Institute Co.,Ltd.

Patentee after: China Banknote design plate making Co.,Ltd.

Patentee after: China Banknote Printing and Minting Group Co.,Ltd.

Address before: 100070 8th floor, building 2, No.5 Zhonghe Road, Fengtai Science City, Fengtai District, Beijing

Patentee before: China Banknote Printing Technology Research Institute Co.,Ltd.

Patentee before: BEIJING BANKNOTE CURRENCY DESIGNING AND PLATING Co.,Ltd.

Patentee before: China Banknote Printing and Minting Group Co.,Ltd.