[發明專利]一種多功能激光雕刻機系統及雕刻方法

有效

• 申請號: 201610700900.6
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106112271B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 張米樂;吳英;李琨;李依涵;蘇波;何敬鎖;崔海林;張盛博
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: B44B3/00
• 分類號: B44B3/00;B23K26/362;B23K26/03;B23K26/70
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 李微微,仇蕾安

1.一種激光雕刻機系統，其特征在于，包括上位機、殼體以及置于殼體內部的激光器、X軸模塊(4)、Y軸模塊(5)、攝像頭(6)、控制模塊(7)以及載物臺；殼體包括上蓋(1)、底座和后蓋；

所述攝像頭(6)和X軸模塊(4)均安裝在上蓋(1)的上部，所述Y軸模塊(5)安裝在所述底座上，X軸模塊(4)和Y軸模塊(5)均通過在導軌上配置滑塊，并由步進電機驅動的形式實現；所述激光器固定在所述X軸模塊(4)的滑塊上，載物臺用于盛放被雕刻樣品，并置于所述Y軸模塊(5)中滑塊的上表面；所述X軸模塊(4)中滑塊與Y軸模塊(5)中滑塊的運動方向互相垂直且均與載物臺平面平行；所述激光器的出光口以及攝像頭的視場朝向所述載物臺,并產生用于雕刻的激光；

所述控制模塊(7)與上位機相連，接收上位機發送的控制指令；并根據控制指令分別控制激光器的點亮或熄滅，根據控制指令驅動X軸模塊(4)和Y軸模塊(5)中兩個步進電機的運轉，從而控制滑塊的位置；根據控制指令控制攝像頭的打開或關閉，并將攝像頭拍攝的視頻傳輸回上位機；

所述上位機包括逐點雕刻模塊、循跡雕刻模塊以及圖像處理模塊；

其中，所述圖像處理模塊向用戶提供圖像處理界面，并將用戶指定的原始圖像顯示在圖像處理界面上；對所述原始圖像進行二值化，得到待雕刻圖像，并在圖像處理界面上顯示；根據用戶選擇，圖像處理模塊對待雕刻圖像求邊界，得到待雕刻圖像的邊界圖像，并顯示在圖像處理界面上；

所述逐點雕刻模塊向用戶提供逐點雕刻界面，在雕刻開始之前，顯示所述攝像頭(6)拍攝的視頻，供用戶調整被雕刻樣品在載物臺的位置；所述逐點雕刻模塊調用所述待雕刻圖像，并在圖像的每一行像素中掃描出每個需要雕刻的像素點，獲取需要雕刻的像素點的位置，獲得該行位置的Y值，根據該行位置的Y值向控制模塊(7)發送Y軸模塊(5)中步進電機的運轉指令；根據該位置的X值向控制模塊(7)發送X軸模塊(4)中步進電機的運轉指令，當X軸模塊(4)中滑塊運動到需要雕刻的位置，向控制模塊(7)發送激光器點亮指令，經過設定的激光點亮時間后，向控制模塊(7)發送激光器熄滅指令；根據本行下一點的X軸位置，向控制模塊(7)發送X軸模塊(4)中步進電機的運轉指令，直到本行雕刻結束；當一行雕刻結束后，進行下一行的雕刻時，獲得該行位置的Y值，根據該行位置的Y值向控制模塊(7)發送Y軸模塊(5)中步進電機的運轉指令；如此類推，直至待雕刻圖像的所有點 雕刻完成；

所述循跡雕刻模塊向用戶提供循跡雕刻界面，在雕刻開始之前，顯示所述攝像頭拍攝的視頻，供用戶調整被雕刻樣品在載物臺的位置；

所述循跡雕刻模塊調用所述待雕刻圖像的邊界圖像，并獲得開始雕刻第一點的位置，根據該位置，向控制模塊(7)發送X軸模塊(4)和/或Y軸模塊(5)發送運動指令；到位后，向控制模塊(7)發送激光器點亮指令，經過設定的激光點亮時間后，向控制模塊(7)發送激光器熄滅指令；當雕刻完第一個點之后，掃描待雕刻圖像上該第一個點周圍的左上、正上、右上、正左、正右、左下、正下、右下的8個坐標點，以順時針方向從正上的坐標點開始掃描，將掃描到的第一個需要被雕刻的點，作為下一個要雕刻的點，依據該點的位置，依次向控制模塊(7)發送X軸模塊(4)、Y軸模塊(5)發送運動指令以及激光器點亮指令，直至該邊界圖像雕刻完畢，將該邊界從待雕刻圖像中刪除，圖像處理模塊再次得到待雕刻圖像的邊界圖像，循跡雕刻模塊繼續對新產生的邊界圖像進行雕刻，以此類推，至所有點雕刻完畢。

2.如權利要求1所述的一種激光雕刻機系統，其特征在于，上位機與所述控制模塊(7)間通信通過USB串口、藍牙或者WIFI實現。

3.如權利要求1所述的一種激光雕刻機系統，其特征在于，所述圖像處理模塊在圖像處理界面上設置二值化閾值輸入端口，圖像處理模塊根據用戶輸入的二值化閾值對原始圖像進行二值化處理。

4.如權利要求1所述的一種激光雕刻機系統，其特征在于，所述圖像處理模塊在圖像處理界面上設置縮放比例輸入端口，圖像處理模塊根據用戶輸入的縮放比例對原始圖像進行縮放處理。

5.如權利要求1所述的一種激光雕刻機系統，其特征在于，所述圖像處理模塊在圖像處理界面上設置是否需要鏡像的輸入端口，圖像處理模塊根據用戶的鏡像需求對原始圖像進行鏡像處理，并且進行二值化處理，得到待雕刻圖像。

6.如權利要求1所述的一種激光雕刻機系統，其特征在于，所述設定的激光點亮時間為70ms。