[发明专利]一种多功能激光雕刻机系统及雕刻方法

摘要

本发明公开了一种多功能激光雕刻机及雕刻方法，采用分离式模块化设计，包括外观结构模块、平移台模块，电路模块，每个模块用螺丝旋紧的方式拼接，相比现有二维小型雕刻机，模块化的设计更便于更换损坏零件，降低成本，延长使用寿命；所使用的图片格式可为jpg、png、bmp等，相比现有二维小型雕刻机不要求使用矢量图进行雕刻；循迹雕刻、逐点雕刻方式，针对不同需求，相比现有二维小型雕刻机可以更高效的完成雕刻；摄像头定位功能，可以更加直观、准确的实现样品定位；图像处理环节，可以实现可调阈值的二值化、提取单像素边界点等功能，相比现有二维小型激光雕刻机仅有镜像的功能，对用户图像处理环节要求降低。

主权项

一种激光雕刻机系统，其特征在于，包括上位机、壳体以及置于壳体内部的激光器、X轴模块(4)、Y轴模块(5)、摄像头(6)、控制模块(7)以及载物台；壳体包括上盖(1)、底座和后盖；所述摄像头(6)和X轴模块(4)均安装在上盖(1)的上部，所述Y轴模块(5)安装在所述底座上，X轴模块(4)和Y轴模块(5)均通过在导轨上配置滑块，并由步进电机驱动的形式实现；所述激光器固定在所述X轴模块(4)的滑块上，载物台用于盛放被雕刻样品，并置于所述Y轴模块(5)中滑块的上表面；所述X轴模块(4)中滑块与Y轴模块(5)中滑块的运动方向互相垂直且均与载物台平面平行；所述激光器的出光口以及摄像头的视场朝向所述载物台,并产生用于雕刻的激光；所述控制模块(7)与上位机相连，接收上位机发送的控制指令；并根据控制指令分别控制激光器的点亮或熄灭，根据控制指令驱动X轴模块(4)和Y轴模块(5)中两个步进电机的运转，从而控制滑块的位置；根据控制指令控制摄像头的打开或关闭，并将摄像头拍摄的视频传输回上位机；所述上位机包括逐点雕刻模块、循迹雕刻模块以及图像处理模块；其中，所述图像处理模块向用户提供图像处理界面，并将用户指定的原始图像显示在图像处理界面上；对所述原始图像进行二值化，得到待雕刻图像，并在图像处理界面上显示；根据用户选择，图像处理模块对待雕刻图像求边界，得到待雕刻图像的边界图像，并显示在图像处理界面上；所述逐点雕刻模块向用户提供逐点雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头(6)拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述逐点雕刻模块调用所述待雕刻图像，并在图像的每一行像素中扫描出每个需要雕刻的像素点，获取需要雕刻的像素点的位置，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中步进电机的运转指令；根据该位置的X值向控制模块(7)发送X轴模块(4)中步进电机的运转指令，当X轴模块(4)中滑块运动到需要雕刻的位置，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的激光点亮时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；根据本行下一点的X轴位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)中步进电机的运转指令，直到本行雕刻结束；当一行雕刻结束后，进行下一行的雕刻时，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中步进电机的运转指令；如此类推，直至待雕刻图像的所有点 雕刻完成；所述循迹雕刻模块向用户提供循迹雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述循迹雕刻模块调用所述待雕刻图像的边界图像，并获得开始雕刻第一点的位置，根据该位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)和/或Y轴模块(5)发送运动指令；到位后，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的激光点亮时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；当雕刻完第一个点之后，扫描待雕刻图像上该第一个点周围的左上、正上、右上、正左、正右、左下、正下、右下的8个坐标点，以顺时针方向从正上的坐标点开始扫描，将扫描到的第一个需要被雕刻的点，作为下一个要雕刻的点，依据该点的位置，依次向控制模块(7)发送X轴模块(4)、Y轴模块(5)发送运动指令以及激光器点亮指令，直至该边界图像雕刻完毕，将该边界从待雕刻图像中删除，图像处理模块再次得到待雕刻图像的边界图像，循迹雕刻模块继续对新产生的边界图像进行雕刻，以此类推，至所有点雕刻完毕。