[发明专利]一种在具有规则弧面的玻璃内雕刻三维图像的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学装置，特别涉及自动化控制装置，尤其涉及激光聚能加工装置，具体的是涉及一种在具有规则弧面的玻璃内雕刻三维图像的方法和装置。

背景技术

水晶、玻璃激光内雕机是用于水晶、玻璃内雕刻的机器，主要工作过程是将水晶或玻璃放在机器的工作台上，通过计算机控制并输出三维或平面图案，利用激光聚焦原理，在水晶或玻璃内部雕刻图案。

现有技术中利用激光在玻璃内部雕刻三维图像，需要被雕刻面是平面，即大多数都是在平板玻璃内进行雕刻，所以存在很大的局限性，很多圆筒状物体就没法实现360度一周的雕刻，比如圆柱形玻璃茶杯等。

发明内容

本发明克服了上述现有技术中所存在的不足，提供了一种激光光路稳定、可以在具有规则弧面的玻璃内进行三维图像雕刻的方法和装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种在具有规则弧面的玻璃内雕刻三维图像的方法，包括一个利用激光聚焦方法在具有规则弧面的玻璃内形成损伤点的过程，还包括一个在具有规则弧面的玻璃内移动激光聚焦点的过程，其中，所述玻璃与激光聚焦点的间距可调，且玻璃自身旋转使得激光聚焦点在沿玻璃周向方向的不同区域进行雕刻，激光聚焦点上下移动对沿玻璃长度方向的不同区域进行雕刻。

作为优选，将具有规则弧面的玻璃设置在一旋转的机械手夹具上，将所述的机械手夹具设置在一个Y方向运动部件上；在具有规则弧面的玻璃的旁边设置高速振镜系统，将所述的高速振镜系统设置在一个Z方向运动部件上；通过移动Z方向运动部件来改变高速振镜系统的空间位置从而移动激光聚焦点，通过移动Y方向运动部件以改变玻璃与激光聚焦点的间距，通过对机械手夹具进行旋转来改变激光聚焦点在玻璃周向方向的雕刻区域。

作为优选，Y方向运动部件与Z方向运动部件分开设置。两个方向的运动部件各自独立，互不影响。

作为优选，所述的雕刻区域可以划分为多个规则或不规则的雕刻分区，在划分不规则雕刻分区时，先框选第一块雕刻分区，再依次框选所需雕刻的下一个雕刻分区，直至完成所有雕刻分区的划分。采用此方法，使得可以手动分割不规则的雕刻分区，解决了以往规则分区、规则移动玻璃雕刻所浪费的时间。

作为优选，每个雕刻分区的雕刻顺序可以根据需要由人工进行编排，玻璃结合位移路径按照雕刻顺序移动使激光聚焦点雕刻相应的雕刻分区。从而可以进一步满足雕刻的多样化需求，提高雕刻效率。

作为优选，在Y轴方向将被雕刻区域划分为至少两层平行的雕刻区块，在Y轴方向最里层或最外层雕刻完X-Z轴方向的雕刻分区后，再外移或内移一层雕刻本层的X-Z轴方向的雕刻分区，直至完成Y轴方向各分层区块的雕刻。此方法解决了在三维图案太厚时，会引起X-Z轴方向的雕刻分区在Y轴方向某部分被遮光导致的拼接痕迹严重的问题。

作为优选，在雕刻过程中，记忆每个已完成雕刻的雕刻分区的X、Y、Z轴的坐标数据及已完成的雕刻点数。此方法可以在电脑断电或设备断电时，记录雕刻数据，在电脑或设备重启时方便还未雕刻完的产品进行续雕，以节约时间提高效率，并且不浪费产品。

作为优选，在断电或雕刻系统重启后，可手动输入已完成的大致雕刻点数，玻璃即移动至记忆的上次所处的坐标位置，以进入下一步雕刻。

作为优选，将玻璃放置在X轴移动台或Y轴移动台上，X轴移动台与Y轴移动台相连，在玻璃的上方设置一个高速数字振镜系统，利用激光源的激光射向所述的高速数字振镜系统，同时通过移动X轴移动台或Y轴移动台，使玻璃移至激光聚焦点的下方进行雕刻。

作为优选，所述的具有规则弧面的玻璃的形状为圆筒形或圆柱形。

一种基于上述方法的在玻璃内雕刻三维图案的装置，包括支架、机械手夹具及设置在支架上的移动定位机构及高速振镜系统，其中，所述的玻璃设置在机械手夹具上，机械手夹具连接有用于其旋转的驱动机构，所述的移动定位机构包括两个独立的Y方向运动部件和一个Z方向运动部件，机械手夹具设置在所述的Y方向运动部件上，高速振镜系统则设置在Z方向运动部件上。

作为优选，所述的高速振镜系统包括高速振镜、反射镜与激光源，利用反射镜将来自激光源的激光射向所述的高速振镜，激光源的出射方向与Y方向运动部件的运动轨迹垂直。

作为优选，所述的机械手夹具为三爪卡盘，所述的驱动机构包括电机、小皮带轮与转盘，所述的转盘设置在三爪卡盘下方，在小皮带轮与转盘上套有皮带，电机驱动小皮带轮旋转带动转盘转动。