激光内雕原理成都理工大学工程技术学院.pptx

激光雕刻产品的设计与激光雕刻产品的设计与制作制作 成都理工大学工程技术学院2012l水晶内雕是以激光机将一定波长的激光打入水晶内部，令水晶内部的特定部位发生细微的爆裂形成气泡，从而勾勒出预置形状的一种水晶加工工艺，也泛指以这种工艺加工出来的水晶工艺品。激光内雕原理激光内雕原理 l雕刻本是一门古老的艺术，一般雕刻工艺都是从外刻起，从材料外部雕出所希望的形状，而激光却可以像孙悟空一样“深入腹地”去施展手脚。仔细察看，这些玻璃、水晶制品周围全然没有供“刻刀”进出的开口，就这一点而言，激光比孙悟空还要高明，孙猴子往人家肚子里钻时也要有缝隙才行呢！l激光雕刻原理其实也很简单。激光要能雕刻玻璃，它的能量密度必须大于使玻璃破坏的某一临界值，或称阈值，而激光在某处的能量密度与它在该点光斑的大小有关，同一束激光，光斑越小的地方产生的能量密度越大。这样，通过适当聚焦，可以使激光的能量密度在进入玻璃及到达加工区之前低于玻璃的破坏阈值，而在希望加工的区域则超过这一临界值，激光在极短的时间内产生脉冲，其能量能够在瞬间使水晶受热破裂，从而产生极小的白点，在玻璃内部雕出预定的形状，而玻璃或水晶的其余部分则保持原样完好无损。其实这也就是激光内雕辅助成像技术。随着技术的发展，彩色内雕也有望实现了。l激光内雕的原理是光的干涉现象光的干涉现象。将两束激光从不同的角度射入透明物体（如玻璃、水晶等），准确地交汇在一个点上。由于两束激光在交点上发生干涉和抵消，其能量由光能转换为内能，放出大量热量，将该点融化形成微小的空洞。由机器准确地控制两束激光在不同位置上交汇，制造出大量微小的空洞，最后这些空洞就形成了所需要的图案，这就是激光内雕的原理。l在激光内雕时，不用担心射入的激光会融掉一直线上的物质，因为激光在穿过透明物体时维持光能形式，不会产生多余热量，只有在干涉点处才会转化为内能并融化物质。l水晶立光机内雕刻出来的作品在色彩上变得更为丰富是必然的。利用水晶玻璃工艺品的内雕部分对光线具有较强的反射、折射作用，而空白部分对光线具有较好的通透性能的光学原理，由微控制电路按照三基色调色板原理，分别控制几种色彩的灯，在“内雕”图像上混色，变化出多种绚丽的色彩，从而使原本白色的内雕图像呈现出五彩缤纷、光彩夺目的效果。本节小结本节小结l1 激光内雕的原理l2 激光内雕的实际操作激光切割机操作激光切割机操作 成都理工大学工程技术学院激光内雕机是深圳大族激光有限公司生产的HANS LASER PHANTOM I系列绿激光水晶内雕机，它采用半导体侧面泵浦固体激光器并经过倍频后产生的绿光和本公司自行研制开发的控制软件，是集激光技术、精密机械、电子技术、计算机等学科于一体的高新技术产品。具有雕刻速度快、雕刻的图像细腻逼真、稳定性好、无污染、噪音低等优点，控制软件采用流行的WINDOWS界面，简洁明了，易于掌握。l由激光器输出波长为532nm的激光束经扩束镜扩束后，再射到方头里振镜扫描器的反射镜上，振镜扫描器在计算机控制下高速摆动，使激光束在平面X、Y两维方向上进行扫描形成平面图像，而三维图像是靠振镜及工作台的联合动作实现的。通过镜头将激光束聚焦在加工物体的表面或内部形成一个个微细的、高能量密度的光斑，每一个高能量的激光脉冲瞬间就在物体表面烧蚀形成雕刻。经过计算机控制连续不断的重复这一过程，预先设计好的字符、图形等内容就永久地蚀刻在物体表面或内部。l主控箱的作用是控制整台设备的运行，包括对激光电源、X、Y振镜驱动器、冷却系统等部件的控制。给激光器提供电源，电源的电流是通过专用智能恒流模块来实施控制的。智能恒流模块根据给定值确定输出电流的大小，同时根据电流传感器反馈的实际电流值和实际电流的上升斜率来快速调节功率元器件的输出电流，实现高速、精密的电流闭环控制。l主控箱面板上有电流显示、电流调节旋钮、总启动按钮、激光器电源开关、振镜驱动器电源开关、声光Q驱动器开关、钥匙开关、急停开关、空气开关、报警指示灯等。l电流显示(CURRENT)l面板上的三位半数显表显示的是电源实际输出电流值。l电流调节旋钮，顺时针转动为加大电流输出，逆时针则减小电流输出。l总启动按钮(START)l总启动按钮亮时，表示内部电路自检正常，允许设备启动，否则设备无法启动l电源运行指示灯(LASER ON)l电源运行指示灯亮时，表示控制电路正常，允许设备输出电流。如设备在运行时，系统出现报警，则该灯熄灭，同时设备停止对外输出电流l电源关指示灯(LASER OFF)l电源“关”指示灯亮时，表示电源未打开，不能出激光。当电源打开时，电源“关”指示灯熄灭。l声光Q驱动器开关(Q ON/OFF)l按动开关，可接通或断开声光Q开关驱动器的电源，灯亮表示开，灯灭表示关l振镜驱动器电源开关有(SCAN ON/OFF)l振镜电源开关l急停开关(EMERGENCY)l当发生异常情况时，请迅速按下急停开关，系统失电进入关机状态，如果再次开机，请把急停开关扭出来。任何时候按动此按钮，整机停止工作。l钥匙开关(LOCK)l钥匙开关处于“ON”位置时，表示整机可以启动，钥匙开关处于“OFF”位置时，表示整机不可以启动l空气开关(POWER)l空气开关为电源总开关，打开空气开关，整机才处于启动等待状态。l2、硬件操作程序l激光内雕机的硬件操作人员必须经过严格的培训，并且应严格按以下步骤操作。l开机程序l（1）接通外供电电源。l（2）打开空气开关；l（3）扭动钥匙开关，按下“START”键，冷水机开始工作；l（4）打开电脑及显示器电源，进入HANS LASER 内雕软件。l（5）从HANS LASER 内雕软件里导出一个文件，设定好参数空打标一次；l（6）按下“LASER ON”键，电流表显示当前电流值；（注：为了保护半导体激光器，要求需等冷水机工作三分钟后再按下“LASER ON”开关）l（7）按下“Q”键打开Q驱，将电流调到可以内雕的电流值；l（8）按下“SCAN”键给振镜上电，确定打标焦点；l（9）报警指示灯没有报警，一切正常即可进行内雕。l关机程序l（1）将泵浦电流调至最低后按下“LASER OFF”键关闭激光器电源：l（2）按下“SCAN”开关，关闭振镜驱动器的电源；l（3）按下“Q”开关，关闭Q驱电源；l（4）退出HANS LASER 打标软件，将计算机返回到初始操作系统，关闭电脑、显示器电源；l（5）为保护半导体激光器，需等待3分钟后，方可关闭钥匙开关、关掉冷水机和空气开关；l（6）切断外供电电源。l3、软件操作l软件组成及功能简介l组成：l该软件系统主要由两部分组成：三维图形处理软件和图形内雕软件。l功能简介：l三维图形处理软件可以导入DXF，BMP，JPG，GIF等格式的三维图，然后进行处理，转化成内雕数据-点云。l图形内雕软件根据三维图形处理软件转化成的图形数据进行内雕，也可以使用 BMP 等平面图内雕，并且可以对一些主要的系统参数进行设置。如：工作台参数、图层参数、内雕参数等。