激光雕刻產品的設計與制作教學講義

激光雕刻產品的設計與制作成都理工大學工程技術學院2012水晶內雕是以激光機將一定波長的激光打入水晶內部，令水晶內部的特定部位發(fā)生細微的爆裂形成氣泡，從而勾勒出預置形狀的一種水晶加工工藝，也泛指以這種工藝加工出來的水晶工藝品。激光內雕原理雕刻本是一門古老的藝術，一般雕刻工藝都是從外刻起，從材料外部雕出所希望的形狀，而激光卻可以像孫悟空一樣“深入腹地”去施展手腳。仔細察看，這些玻璃、水晶制品周圍全然沒有供“刻刀”進出的開口，就這一點而言，激光比孫悟空還要高明，孫猴子往人家肚子里鉆時也要有縫隙才行呢！激光雕刻原理其實也很簡單。激光要能雕刻玻璃，它的能量密度必須大于使玻璃破壞的某一臨界值，或稱閾值，而激光在某處的能量密度與它在該點光斑的大小有關，同一束激光，光斑越小的地方產生的能量密度越大。這樣，通過適當聚焦，可以使激光的能量密度在進入玻璃及到達加工區(qū)之前低于玻璃的破壞閾值，而在希望加工的區(qū)域則超過這一臨界值，激光在極短的時間內產生脈沖，其能量能夠在瞬間使水晶受熱破裂，從而產生極小的白點，在玻璃內部雕出預定的形狀，而玻璃或水晶的其余部分則保持原樣完好無損。其實這也就是激光內雕輔助成像技術。隨著技術的發(fā)展，彩色內雕也有望實現了。激光內雕的原理是光的干涉現象。將兩束激光從不同的角度射入透明物體（如玻璃、水晶等），準確地交匯在一個點上。由于兩束激光在交點上發(fā)生干涉和抵消，其能量由光能轉換為內能，放出大量熱量，將該點融化形成微小的空洞。由機器準確地控制兩束激光在不同位置上交匯，制造出大量微小的空洞，最后這些空洞就形成了所需要的圖案，這就是激光內雕的原理。在激光內雕時，不用擔心射入的激光會融掉一直線上的物質，因為激光在穿過透明物體時維持光能形式，不會產生多余熱量，只有在干涉點處才會轉化為內能并融化物質。本節(jié)小結1激光內雕的原理2激光內雕的實際操作激光切割機操作成都理工大學工程技術學院激光內雕機是深圳大族激光有限公司生產的HAN’SLASERPHANTOMI系列綠激光水晶內雕機，它采用半導體側面泵浦固體激光器并經過倍頻后產生的綠光和本公司自行研制開發(fā)的控制軟件，是集激光技術、精密機械、電子技術、計算機等學科于一體的高新技術產品。具有雕刻速度快、雕刻的圖像細膩逼真、穩(wěn)定性好、無污染、噪音低等優(yōu)點，控制軟件采用流行的WINDOWS界面，簡潔明了，易于掌握。由激光器輸出波長為532nm的激光束經擴束鏡擴束后，再射到方頭里振鏡掃描器的反射鏡上，振鏡掃描器在計算機控制下高速擺動，使激光束在平面X、Y兩維方向上進行掃描形成平面圖像，而三維圖像是靠振鏡及工作臺的聯合動作實現的。通過鏡頭將激光束聚焦在加工物體的表面或內部形成一個個微細的、高能量密度的光斑，每一個高能量的激光脈沖瞬間就在物體表面燒蝕形成雕刻。經過計算機控制連續(xù)不斷的重復這一過程，預先設計好的字符、圖形等內容就永久地蝕刻在物體表面或內部。主控箱的作用是控制整臺設備的運行，包括對激光電源、X、Y振鏡驅動器、冷卻系統等部件的控制。給激光器提供電源，電源的電流是通過專用智能恒流模塊來實施控制的。智能恒流模塊根據給定值確定輸出電流的大小，同時根據電流傳感器反饋的實際電流值和實際電流的上升斜率來快速調節(jié)功率元器件的輸出電流，實現高速、精密的電流閉環(huán)控制。主控箱面板上有電流顯示、電流調節(jié)旋鈕、總啟動按鈕、激光器電源開關、振鏡驅動器電源開關、聲光Q驅動器開關、鑰匙開關、急停開關、空氣開關、報警指示燈等。電流顯示(CURRENT)面板上的三位半數顯表顯示的是電源實際輸出電流值。電流調節(jié)旋鈕，順時針轉動為加大電流輸出，逆時針則減小電流輸出?？倖影粹o(START)總啟動按鈕亮時，表示內部電路自檢正常，允許設備啟動，否則設備無法啟動電源運行指示燈(LASERON)電源運行指示燈亮時，表示控制電路正常，允許設備輸出電流。如設備在運行時，系統出現報警，則該燈熄滅，同時設備停止對外輸出電流電源關指示燈(LASEROFF)電源“關”指示燈亮時，表示電源未打開，不能出激光。當電源打開時，電源“關”指示燈熄滅。聲光Q驅動器開關(QON/OFF)按動開關，可接通或斷開聲光Q開關驅動器的電源，燈亮表示開，燈滅表示關振鏡驅動器電源開關有(SCANON/OFF)振鏡電源開關急停開關(EMERGENCY)當發(fā)生異常情況時，請迅速按下急停開關，系統失電進入關機狀態(tài)，如果再次開機，請把急停開關扭出來。任何時候按動此按鈕，整機停止工作。鑰匙開關(LOCK)鑰匙開關處于“ON”位置時，表示整機可以啟動，鑰匙開關處于“OFF”位置時，表示整機不可以啟動空氣開關(POWER)空氣開關為電源總開關，打開空氣開關，整機才處于啟動等待狀態(tài)。2、硬件操作程序激光內雕機的硬件操作人員必須經過嚴格的培訓，并且應嚴格按以下步驟操作。開機程序（1）接通外供電電源。（2）打開空氣開關；（3）扭動鑰匙開關，按下“START”鍵，冷水機開始工作；（4）打開電腦及顯示器電源，進入HAN’SLASER內雕軟件。（5）從HAN’SLASER內雕軟件里導出一個文件，設定好參數空打標一次；（6）按下“LASERON”鍵，電流表顯示當前電流值；（注：為了保護半導體激光器，要求需等冷水機工作三分鐘后再按下“LASERON”開關）（7）按下“Q”鍵打開Q驅，將電流調到可以內雕的電流值；

（8）按下“SCAN”鍵給振鏡上電，確定打標焦點；（9）報警指示燈沒有報警，一切正常即可進行內雕。關機程序（1）將泵浦電流調至最低后按下“LASEROFF”鍵關閉激光器電源：（2）按下“SCAN”開關，關閉振鏡驅動器的電源；（3）按下“Q”開關，關閉Q驅電源；（4）退出HAN’SLASER打標軟件，將計算機返回到初始操作系統，關閉電腦、顯示器電源；（5）為保護半導體激光器，需等待3分鐘后，方可關閉鑰匙開關、關掉冷水機和空氣開關；（6）切斷外供電電源。3、軟件操作軟件組成及功能簡介組成：該軟件系統主要由兩部分組成：三維圖形處理軟件和圖形內雕軟件。功能簡介：三維圖形處