[发明专利]一种三维激光打标方法、装置及三维打标机

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种三维激光打标方法、装置及三维打标机。

背景技术

激光打标机固有的高速高效的清洁打标方式，得到各行各业的青睐，因此广泛应用于电子信息、轻工、家电、模具、高低压电器、珠宝等众多行业的产品标识。以物体平面为打标对象的二维激光打标机，其打标技术已日臻成熟。

然而，以物体任意曲面为打标对象的三维打标方法，目前还存在许多的局限性和缺陷。如依托二维打标技术配置数控旋转工作台的“三维”激光打标机，实际上只能加工旋转的三维圆柱曲面，对其他类型曲面则束手无策；基于三维振镜的激光打标机，大部分利用二维打标的方法，即把需要打标的文字、纹理、图形或图象（以下统一简称为“纹理”）等内容，投影到被加工的曲面，通过识别被加工的曲面的表面特征，利用三轴振镜的Z轴自动调整激光的打标焦距，使纹理能在曲面被清晰地打印出来。然而，由于采用简单的曲面投影的打标方面，被打印的纹理，相比原始的设计，均存在严重的长度变形或形状扭曲变形，打标效果无法达到预期的目标。

发明内容

本发明实施例提供了一种三维激光打标方法、装置及三维打标机，旨在解决现有技术提供的打标方法，被打印的纹理会出现严重的长度变形或形状扭曲变形的问题。

一方面，提供一种三维激光打标方法，所述方法包括：

建立需要打标的二维纹理；

获取被打标三维曲面的三角剖分之后的第一三维模型；

将所述第一三维模型按平面方式展开，生成展开曲面；

通过预定的纹理映射算法，将所述二维纹理映射至所述展开曲面上；

生成包含所述二维纹理的展开曲面的第二三维模型；

去除所述第二三维模型中的第一三维模型，仅保留所述二维纹理经映射后生成的三维纹理模型；

根据所述三维纹理模型控制激光光束的运动轨迹。

另一方面，提供一种三维激光打标装置，所述装置包括：

二维纹理建立单元，用于建立需要打标的二维纹理；

第一三维模型获取单元，用于获取被打标三维曲面的三角剖分之后的第一三维模型；

展开曲面生成单元，用于将所述第一三维模型按平面方式展开，生成展开曲面；

二维纹理映射单元，用于通过预定的纹理映射算法，将所述二维纹理映射至所述展开曲面上；

第二三维模型生成单元，用于生成包含所述二维纹理的展开曲面的第二三维模型；

三维纹理模型生成单元，用于去除所述第二三维模型中的第一三维模型，仅保留所述二维纹理经映射后生成的三维纹理模型；

打标单元，用于根据所述三维纹理模型控制激光光束的运动轨迹。

再一方面，提供一种三维打标机，所述三维打标机包括如上所述的三维激光打标装置。

在本发明实施例中，建立需要打标的二维纹理，获取被打标三维曲面的三角剖分之后的第一三维模型，将所述第一三维模型按平面方式展开，生成展开曲面，通过预定的纹理映射算法，将所述二维纹理映射至所述展开曲面上，生成包含所述二维纹理的展开曲面的第二三维模型，去除所述第二三维模型中的第一三维模型，仅保留所述二维纹理经映射后生成的三维纹理模型，最后根据所述三维纹理模型控制激光光束的运动轨迹。由于生成的三维纹理模型与被打标的三维曲面的三维模型的表面特征一致，实现了三维打标清晰和可控制变形与扭曲程度的目的。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的三维激光打标方法的流程框图；

图2是本发明实施例提供的预先设计的二维纹理图案的示意图；

图3是本发明实施例提供的被打标三维曲面的三角剖分之后的第一三维模型示意图；

图4是本发明实施例提供的图3所示的第一三维模型被展开后的平面示意图；

图5是本发明实施例提供的图2所示的纹理映射到图4所示的被展开后的三维模型的平面上后的示意图；

图6是本发明实施例提供的生成包含所述二维纹理的展开曲面的第二三维模型示意图;

图7是本发明实施例提供的去除所述第二三维模型中的第一三维模型，仅保留所述二维纹理经映射后生成的三维纹理模型示意图;

图8是本发明实施例二提供的三维激光打标装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。