[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

技術領域

本發明涉及雕刻機技術領域，尤其涉及一種多功能激光雕刻機及雕刻方法，可用于家用個性化小批量的飾品的雕刻和二維雕刻演示。

背景技術

近些年激光加工技術發展迅速，在各行各業中有了廣泛的應用，如石材切割、木工雕刻、模具雕刻等。由于其精度高、效率快等優點，越來越多的工業構件采用激光技術。歐美等發達國家在這方面起步較早，開發設計制造工藝比較成熟，質量穩定，針對不同場合推出了功能相對完善的數控雕刻機。不過這些雕刻機主要是針對工業生產，價格昂貴，一臺均價基本在幾十萬。激光雕刻機從機械結構上分類可分為：二維平面激光雕刻機、三維機械雕刻機以及旋轉雕刻機，目前使用較廣的是二維平面雕刻機。

隨著人們對激光加工技術的認識，激光加工的民用需求日益強烈，而市場對民用需求主要針對學校的演示實驗和個人DIY。現有激光加工設備大都為工業級，雖然精度很高，體積較大不利于攜帶，更多是集中生產和演示。可是民用型設備，對于精度要求不是很高，價格也合適，這是工業級設備無法滿足的，這就需要一臺可以滿足個人DIY加工要求，且價格低廉，操作簡單便于攜帶的激光雕刻設備。個人DIY的小型激光雕刻機，主要是采用廢舊光驅作為平移臺，用亞克力板做支撐架，將光驅放在支撐架上固定，軟件上采用簡單的G語言編程軟件，這種的激光雕刻機小巧，雕刻面積受制于光驅大小，使用者需要一定的理論基礎和動手能力,并且該種雕刻機形狀不規則導致不方便攜帶。設計出對使用者友好，便于攜帶，雕刻面積適中的激光雕刻機是目前的一個熱點。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種小型激光雕刻機系統以及雕刻方法，外觀便攜小巧，使用方便，可雕刻皮革、木質等材質的二維激光雕刻機，從而滿足人們在日常生活中可DIY小飾品的需求。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種激光雕刻機系統，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；