[发明专利]一种激光机械手模具型腔曲面蚀纹方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种激光机械手模具型腔曲面蚀纹方法及装置。

背景技术

目前模具型腔蚀纹加工一般采用喷砂和化学腐蚀的方法，例如专利号为88104312的发明专利“模具型腔内壁花纹镂蚀法”中公开了一种模具型腔内壁镂蚀花纹的方法，其中，先将金属箔用照相腐蚀的方法制成所需的花纹网，再将此花纹网一面涂上保护层，另一面贴到模具腔内壁，再用化学腐蚀或电解腐蚀的方法对模具型腔内壁进行刻蚀。目前所采用的该化学腐蚀方法存在两大缺点：一是加工周期长，一般需要3-7天，且价格不菲；二是排放的化学残液对企业内部及其周围环境造成严重污染，每年产生大量的化学残液，90％以上企业均“偷排”。

另外，采用现有技术中的喷砂或化学腐蚀的方法，也无法实现对模具型腔异型曲面和陡峭曲面的纹理蚀刻加工。因此，需要对现有的模具型腔曲面蚀纹方法进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种蚀纹效率高、无污染、且适合对模具型腔异型曲面和陡峭曲面进行蚀纹加工的激光机械手模具型腔曲面蚀纹方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种激光机械手模具型腔曲面蚀纹方法，其中，包括以下步骤：

A、建立二维纹理图案数据库并存储，所述二维纹理图案数据库中含有多种用于进行模具型腔曲面纹理蚀刻的二维图案的参数，所述参数包括需要蚀刻的区域、位置、线条和面积；

B、获取需要在模具型腔曲面进行蚀刻的二维图案，根据所述二维纹理图案数据库中的相应参数，采用纹理映射算法，对所述二维图案进行三维图形处理，生成STL格式描述文件，并存储；

C、读取所述STL格式描述文件，并根据所述STL格式描述文件，控制激光机械手模具型腔蚀纹机的机械手运动，以控制激光束对所述模具型腔曲面纹理进行蚀纹加工。

本发明所述的方法，其中，所述步骤B包括：

B1、获取需要在模具型腔曲面进行蚀刻的二维图案；

B2、根据所述二维纹理图案数据库中的相应参数，将所述二维图案用三维面模型或实体模型表示；

B3、将所述三维面模型或实体模型转换成表面三角形逼近的STL格式描述文件，并存储。

本发明所述的方法，其中，所述步骤B3包括：

在待加工的模具型腔曲面上指定若干种子三角面片，生成曲面切向矢量场，建立曲面三角面片到纹理空间的映射，且映射保持三角面片的形状和大小不变；

广度优先地搜索整个曲面网格三角形，递归地使用三角面片到纹理空间的映射，直至整个曲面网格都被纹理化，记录下三角面片的纹理坐标；

通过已记录的纹理坐标，对相邻的三角面片纹理使用图的分割方法计算最优的拼接纹理，生成每个三角面片的纹理；

将所生成的每个三角面片的纹理压缩存储成一个大的纹理集，并根据已记录的纹理坐标进行实时绘制，得到所述STL格式描述文件。

本发明所述的方法，其中，所述步骤C中，所述激光机械手模具型腔蚀纹机包括用于产生激光的激光发生器、用于传导并发射出激光束的激光头、用于固定所述激光头的机械手、用于控制所述机械手的机械手控制器、用于放置待加工模具的三维运动平台和用于控制所述三维运动平台运动的工控机；其中，

所述机械手控制器与所述机械手连接，所述激光头安装在所述机械手前端、并通过光纤与所述激光发生器相连接；所述三维运动平台设置在所述机械手下方。

本发明所述的方法，其中，所述步骤C还包括：

获取调节所述激光束能量的脉冲宽度调制信号的设置参数；

控制所述激光机械手模具型腔蚀纹机所产生激光束的开关状态，并根据所述脉冲宽度调制信号的设置参数调节所述激光束的能量。

本发明还提供了一种激光机械手模具型腔曲面蚀纹装置，其中，包括：

二维纹理图案数据库构建模块，用于建立二维纹理图案数据库并存储，所述二维纹理图案数据库中含有多种用于进行模具型腔曲面纹理蚀刻的二维图案的参数，所述参数包括需要蚀刻的区域、位置、线条和面积；

三维图形处理模块，用于获取需要在模具型腔曲面进行蚀刻的二维图案，根据所述二维纹理图案数据库中的相应参数，采用纹理映射算法，对所述二维图案进行三维图形处理，生成STL格式描述文件，并存储；

激光机械手模具型腔蚀纹机，用于读取所述STL格式描述文件，并根据所述STL格式描述文件控制机械手运动，以控制激光束对所述模具型腔曲面纹理进行蚀纹加工。