激光内雕操作规程.docx
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激光内雕操作规程
激光雕刻机操作规程
清华大学基础工业训练中心
1.点云生成
三维点云添加文字及
3dvision
这款软件主要适用于图片及文字点云生成,模型的平移旋转及缩放
特别注意的是缩放只适用于于未生成点云文件之前的图片及文字，对于点云文件一般不进行缩放，否则会因为点间距过小引起水晶炸裂。
准备工作：
首次使用本软件，在模型生成前，用户应该导入设定的点云参数，模型参数和水晶尺寸信息。
A.输入雕刻数据用的水晶尺寸
根据您要把模型雕刻在什么样大小的水晶里，来调整水晶框的尺寸。
点击工具栏的【点云】/【参数设置】。
这时会弹出点云参数设置”的对话框，根据实际的情况来调整水晶尺寸。
对于已经存在的水晶品名，可以随时进行修改并点击更新”按钮进行确认。
在需要经常更改水晶尺寸时，在水晶”的下拉菜单中选中自定义”，再点击新增”，此时可以对新增的水晶名进行重命名，然后随时可以更改水晶尺寸并点击更新”就可以了。
B.输入模型的参数输入点云生成参数，邻近点的XYZ向距离,
点间距的选择取决于激光机的特性；输入层数和层间距（如果不使用点云自动生成功能工也可以在后面进行点云编辑时再设定）。
注意：
其它参数作为默认值，无需更改。
推荐参数：
XY平面点间距：
毫米，Z向点间距：
毫米；（取决于激光机的特性，使用先临科技提供的激光机时，建议这样设置，以取得较好的图像效果）
层数和层间距：
三维人像模型：
层数：
3〜4层，毫米；
平面照片模型：
层数：
3〜6层，〜毫米；（对于三维人像和平面照片，选择较多的层数，可以得到更为明亮的图像效果）
三维配饰：
层数：
1文字：
层数：
3层，毫米（根据雕刻机的不同,需要适度调整）
注意：
每次设定之后，以上这些参数将在以后的3D-Vision软件使用中作为默认参数。
2D点云生成
（1）静态2D点云：
a.选择菜单栏【点云】/【静态点云】，或直接点击模型编辑工具栏”中的【静态点云】，系统弹出点云生成”对话框，点击【图像】，
打开您所要生成点云的图片（如下图）；
b.再选择【参数】进行调整，把文字点云xy向点间距，层数和层间距设置为合适状态，层数”：
表示该点云模型的点云层数，层数越多，模型亮度越高，但点数也越多，本软件最多可对一个模型生成7层点云。
间距”：
表示模型各点云层之间的距离，一般设定在〜之
间，根据激光点的粗细决定，若激光点直径较大，层间距小的时候，容易发生爆点现象。
具体数值，用户可根据经验判断。
点击【确定】调节亮度”和对比度”使人的面部轮廓清晰可见，然后点击【预览】观察效果，最后点击【确定】开始生成点云。
c.根据水晶情况调整图片大小，选择【大小】，这时可以看到图片的原始尺寸，框内的数字乘以点间距，即可得到图片的大小数据,例如：
编辑
宽度"幽!
复位I
高度：
［1024-p比例锁下完成|
大小|
如果点间距是，则该图片尺寸为1024*=。
这时需要根据水晶框的尺寸来调节图片的尺寸，点击【完成】。
保证图片的大小不能超出水晶框，否则数据将无法被完整的雕刻到水晶里。
（2）文字点云
如果想加入一些纪念性的文字，可以通过如下方式实现：
a.选择菜单项：
【点云】/【文字点云】，或模型编辑工具栏”中
【静态点云】按钮；
b.系统弹出点云生成”对话框。
然后点击【文字】按钮，并在编辑框里写入文字，点击【字体】按钮，调整文字大小，选择合适的字体、字形，点击【确定】；
c.再选择【参数】进行调整，把文字点云xy向点间距，层数和层间距设置为合适状态，点击【确定】；
（4）最后选中明快”，点击【预览】生成点云，然后【确定】，
生成文字点云
模型导入
选择菜单项：
【模型】/【模型导入】。
系统会弹出如下对话框，选
择要导入的文件模型（模型格式在允许的格式范围内），点击打开
即可。
（1）*3dv格式是本软件自己的保存格式，可以保存多个图片、
文字、三维模型以及点云数据在一个文件之内。
若导入已有的*3dv
格式的模型后，会弹出请选择要导入的模型”对话框，在模型列表中选
中要导入的文件，单击【导入】。
则导入的模型显示在编辑窗口内,如下图所示
加］门Sfrvi（EEiFi岫贴।击即1flME2JkM：
iHMK.
（2）若导入的模型不是*3dv格式的模型，以obj格式的模型
为例，单击打开”导入模型后，模型便出现在编辑窗口中
像obj这类含有单独的纹理信息图片的模型格式，如果导入模型
所在的文件目录中含有相应的纹理信息图，如上面模型的例子所示，则选中文件打开后会自动导入纹理图。
文件夹中纹理图和obj格式图片见下图的红色方框所标示。
卜公司文件胡卜短岫►SDcamera卜恸破㈱群卜3口Vi4心…湖赳麟
片打印新建文院
名称,修如期般大小
Llaohuljpg2010/1/1315:
44JPEGIt120KG
.,laohul.mtl2010/5/116:
27MTL文件1KB
Qlaohulobj2010/5/116:
27Photoshop,OBJfi.„2,258KB
如果导入模型所在的文件目录中没有相应的纹理信息图，则需要
找到相应的纹理图，如下面的图例。
舱▼也含里住中,共享，放映幻灯片新衢石糅国,国财
☆ri_1_i_
1M不载
■桌面
迫最近坊问的位置
cailun.dxf禁梏mtl赛f£,obj
点击【模型导入】导入该obj格式的模型，便显示下图所示的窗
再选择菜单项【模型】/【纹理图导入】，将会弹出对话框，如下图所示，选择需要导入的纹理图片，单击打开”，模型便出现在编辑窗口中
EffiRMfati«nvi&&TIMJLHjMi・肥it
模型平移、旋转、缩放
对模型进行平移，旋转和缩放均有2种编辑方法。
（1）以下三种变换均为视角变换，以便于观察，而模型的位置/角
度/尺寸相对于坐标系并没有发生实际改变
模型平移：
选择菜单项【视图】/【平移】或选中峥，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，可任意平移图像，使模型处于你想要的位置。
模型旋转：
选择菜单项【视图】/【旋转】或选中申，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，可任意旋转图像，以查看模型的各个侧面。
模型缩放：
选择菜单项【视图】/【缩放】或选中马，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，或者滚动鼠标滚轮，可以对模型进行视角缩放，使模型达到你想要的大小。
（2）以下三种变换使模型的位置/角度/尺寸相对于坐标系发生了实际改变。
模型平移：
点击鼠标右键，选择移动”或选择菜单项【编辑】/【移动】或直接点击模型编辑工具栏”里的移动”，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，或在编辑窗口中点中模型后，按键盘上的一,一，T,
或者用PageUp,PageDown,可分别使模型沿着X,Y,Z轴移动。
模型旋转：
点击鼠标右键，选择旋转”或选择菜单项【编辑】/【旋转】或直接点击模型编辑工具栏”里的旋转”，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，或在编辑窗口中点中模型后，按住键盘上的Ctrl键，同时按住键盘上的一，T,（或者用PageUp,PageDown来对模型进行旋转。
模型缩放：
点击鼠标右键，选择缩放”或选择菜单项【编辑】/【缩放】或直接点击模型编辑工具栏”里的缩放”，在编辑窗口内按住鼠标左键拖动，或在编辑窗口中点中模型后，按键盘上的HOME,END任意缩放模型达到你想要的大小；或者按住Shift键，点中人像模型,
上下滚动鼠标，任意缩放图像，但不要超出白色的水晶方框。
得到
一个满意的位置和尺寸后，点击左边编辑工具中的【更新】来保存操作。
补充:
对于模型的实际位移和缩放，可以通过调节步长来控制每一步操作变化的幅度，通过按键盘上的“+；，”两个键可以调节步长大小，具体数字会显示在软件状态栏右下角。
注意：
每次操作完毕后，如果你想保留这个操作，要及时点击【更新】按钮，然后再进入下一步的操作，否则，更新前的操作将不会生效。
点云合并
在对每个点云模型处理完毕后，如果想要把几个点云模型合并为一个模型，请按住键盘上的Ctrl键，用鼠标在模型列表中将要合并的几个点云模型全部选中，然后点击模型编辑工具栏”中的【合并】按扭，左侧模型列表会产生一个合并后的新模型。
模型保存
（1）对模型进行编辑结束后选择菜单项【文件】/【保存】，将
会弹出另存为”对话框，如下图所示，选择需要存入的路径，再输入需要导入模型的文件名，然后单击保存”，软件即默认将模型保存为3dv格式的文件。
（2）选择菜单项【模型】/【模型导出】，则系统弹出模型导出
对话框
在文件名框内输入导出的文件名，并选择保存类型，单击【保存】按钮即可。
obj格式：
带纹理信息的三维模型，可以兼容目前各主流三维软件;
3ds格式：
由3DSMAX所生成三维模型文件格式，带纹理信息；
dxf格式文件时用于激光内雕机进行雕刻的点云文件格式。
此时保存为dxf文件格式即可导入激光雕刻机进行雕刻
3DCrystal
主要功能
支持dxf、obj三维立体模型格式及bmp、jpg平面照片格式
可对dxf三维模型进行线加点、面加点及线面加点布点处
理，并有多种点云排列方式可供选择
可对obj三维模型进行180度及360度采样布点，独有的
背面虚化算法使得360度点云模型效果更生动
可完成多个obj模型合并，并分别设置纹理，增强个性化制
作特色
可对读取的图片进行缩放及优化处理采用先进的点云生成算法，生成精细均匀、层次清晰的点云
数据，使雕刻在水晶里的模型清晰、明亮、细腻普通层三维模型
1.导入普通层三维模型，操作如下图所示，选择菜单文件”一打
开普通模型
I打开普通模型Ctrl+0
打开纹理模型打开图片
Ctrl+T
Ctrl+P
引入模型打开备份
备份
保存
Ctrl+S
退出
Ctrl+Q
设置区）层操作Q
文件（X）
2.在弹出的对话框中选择要打开的文件（*dxf或*obj）并单击
3
打开
打开⑴
取消
文件名罩1：
leisure,dxf/
文件类型B：
|融根型在:
£产,四力，
4.打开后，视图中显示实体图模式场景，如下图所示，可通过鼠标右键选择线框图”。
运界团
所划SKE左识用（引顶川.解f£）
结询丁）
修动0J1
安体网CW）
柒唱曲（》
声三圜0n
=?
25申笈1
5.得到三维模型的线框图模式，如下图所示
6.模型列表中选中要编辑的模型后，选择菜单：
设置”-基本
设置”，在弹出窗口中设置好三维模型的图形尺寸（Zoompicture）和水晶大小（Crystalsize）,如下图所示，设置完后点击“OK。
6.设置完参数后，可在主界面右边的参数设置窗口设置生成点
6
7.设置参数后点击确认修改保存参数，再点生成点云按钮生成
8.通过放大视图、旋转视图或平移视图观察生成的点云模型,
效果满意可点击工具栏上保存按钮导出生成的点云。
带纹理贴图三维模型
1.导入带纹理贴图的三维模型（如obj格式的图片）。
如下图
所示，选择菜单文件”一打开纹理模型
打开普通模型Ctrl+0
打开纨理模型Ctrl+T
打开图片Ctrl+P
引入模型
打开备份备份
保存Ctrl+S
退出Ctrl+Q
2.在弹出的对话框中选择要打开的*obj文件并单击打开”，模
型便显示在窗口中，如下图所示
3.选择菜单设置”一纹理设置”，弹出以下窗口。
点击红色方框
标示处，弹出打开图片的对话框，选择要导入的纹理图，单击打开”。
一坟理设置
层名
图片
七mode】hijpg
ii-rilli1-iiaii-rilllM-ilIIIHillMrilllhMIIIMrilllhiiliaHriiailHlllle-iiail.IIIHrillllHlllirillli■IIIHiMIII'MillliSaillllHIlH
/确定
4.完成纹理设置后单击上组图中的“确定”便得到如下视图单击下图中红色方框标示处，即变成下面第二个界面。
IME画W不言叶
-
Erl
E»
3W罪
ekaiET3~l/u*-
情点方式范走第三
:
落;嚣
r■博啊।
卡咖*/工生占*1
5.
在视图窗中单击鼠标右键，选择反转法线”，如下图所示
6.
然后在主界面右边的参数设置窗口进行点云生成的参数设置，如下图所示
g理E贴［SE］琳什
7.设置好参数后点击“确认修改”保存参数，再点“生成点云”
按钮，便得到如下图所示的界面。
调节纹理优化”参数，将模型调到
最佳状态，然后点击确定”关闭纹理优化”窗口
普遒短贴图层十面照片
模型各层，可通H
鼠柯;T?
键，寸指定
1£&小.或F?
藏.i
<,>
加点方式送
8.最后得到的点云模型如下图所示。
可通过放大视图、旋转视图或平移视图观察生成的点云模型，效果满意可点击“保存”图标导出生成的点云。
平面照片
1.导入照片，选择菜单：
文件”一打开图片”，如下图所示
设置⑷层操作Q
打开普通模型Ctrl+O
打开皎理模型Ctrl+T
打开图片Ctrl+P
引入模型
打开备份
份存出
备保退
2.在弹出的对话框中选择需要导入的文件并单击打开
扪开
3.视图显示
4.在主界面右边的参数设置窗口进行点云生成的参数设置。
如
下图所示，包括基本设置"、尺寸”、加层方式”和图形灰度优化
的参数。
生成点z;的最小点
产
生成点云数提各层之间日由犍.
早数
者道层班组层平直E片
生或打云的房数.
口心;肝RGB（fit屐减比例.
京位置
七起.一（*
层蓑源值LU」石欣"
[«百分比放图片
尺九
尺寸
力噂方式
•IKE层一牍加匠
加层方式
亮度；对比度，挽度调|上
对比度调节0
点击护钿牛成4
工一
✓生成点云
好作W度优化亮度调节
5.参数设置完成后，点击“生成点云”按钮，等待数秒后视图
窗口中便出现点云模型，如下所示
6.可通过放大视图、旋转视图或平移视图观察生成的点云模型,
效果满意可点击“保存”图标导出生成的点云。
快捷键
Ctrl+O打开普通模型
Ctrl+T打开纹理模型
Ctrl+P打开平面图像
Ctrl+S保存生成的点云
Ctrl+Q退出
F3设置纹理
2.模型雕刻（3DCraft）
基本概念
操作模式
用户通过控制按钮移动平台时，可以有两种方式：
点动模式和增量模式。
在点动模式下，用户通过手动操作设备，如计算机鼠标、键盘、手持盒等控制运动平台。
当用户通过这些设备发出运动信号时，如按下手动按钮，平台将持续运动，直到用户松开手动按钮。
在增
量模式下，用户同样是通过手动操作设备，如计算机鼠标、键盘、手持盒等控制运动平台。
与点动控制不同的是，用户一次按键动作，即从按下到松开，平台只运动确定的距离。
即通过增量方式，用户可以精确地控制平台的位移量。
系统模式
用户进行激光雕刻有两种模式可以选择，角系统和中心系统。
角系统：
表示激光束当前处于工件角部位置，如图所示。
开始进
行雕刻时，平台自动移动到工件中心位置，然后开始出光雕刻。
中心系统：
表示激光束当前处于工件中心位置，如图所示。
开始进行雕刻时，平台在工件当前位置开始进行雕刻。
坐标系
标准的坐标系统是采用右手法则的坐标系统，通常把x轴和y轴配置在水平面上，而z轴则是铅垂线，它们的正方向要符合右手规则，即以右手握住z轴，当右手的四指从正向X以兀/2角度转向正向Y轴时，大拇指的指向就是Z轴的正向，这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系。
机械坐标系：
机械坐标系是一套固定的右手坐标系，其坐标原点始终相对于平台的某个固定位置。
所以，在任何时候，空间的某个点都可以用机械坐标系唯一地确定。
对机械坐标系的完整支持需要平台有相应的回机械参考点功能。
相对坐标系：
在使用平台加工各种工件时，更多地使用相对坐标系。
通常，在工件加工时，我们描述某个加工位置总是相对于工件上的某个点的，而工件在平台上的位置相对于机械原点常常是改变的，因此由必要引入一套在工件加工时更为方便的坐标系统，这就是相对坐标系。
相对坐标系也是一套右手坐标系，它的原点是相对于工件上的某个点确定的，相对于机械坐标原点则是可以浮动的。
雕刻功能
雕刻软件可以分为以下三大功能：
单次雕刻、拼接雕刻以及批量雕刻。
单次雕刻
单词雕刻可以分为四个步骤:
导入数据
打开雕刻软件，进入文件”-打开"选项，可导入前期处理好的DXF数据文件进行雕刻。
或单击鼠标左键导入数据文件。
选择数据文件后，等待片刻（等待时间的长短与文件的点数有关），待点云图像数据在显示窗口中显示之后，表示数据已经导入完毕。
注意此DXF输出文件是点云格式的DXF文件。
放置工件
将工件擦拭干净，并将其放在工作台左后角位置。
俯视工件在工作台面上的放置方式与工件框在显示器中的显示方式一致。
参数设置
首次雕刻一个工件，需要设置工件尺寸，在控制栏中的雕刻编辑”-材料大小”中输入工件的长、宽、高值。
然后点击应用”保存参数设置。
雕刻编辑■.
材料大小（HE）：
17001S0050
一一_1
开始雕刻
首次雕刻时，需要点击复位”，工作台会自动移动到焦平面的位置。
点击开始”按钮，开始进行雕刻。
雕刻完成后，工作台会自动恢复到初始位。
拼接雕刻
对于尺寸较大的数据，可以选择拼接雕刻的雕刻方式，拼接雕刻工件可以分为以下几步：
第-
iP
一导人数据
1
第二
frfj--I—
-
/JXKi!
Lrv
-Xt=^一
第四步开女台睡麦U
前两步与单次雕刻操作方法相同。
由于激光雕刻机激光器扫描范
围是一个椭圆，其最大内接正方形边长为70cm,对于尺寸较大的数据，则选择拼接雕刻的雕刻方式。
修改参数
在控制栏雕刻编辑”-材料大小”中输入工件的长、宽、高值。
郴I大小配:
幽画巨］
在分块参数”中填入分块尺寸，选择模糊带类型并输入对应参数，
（1）对于平面点云，分块的参考值xy点距：
5~25mm,边界：
5~25mm,角度：
默认；
（2）对于不带贴图的模型xy点距：
5~25mm，边界~10mm,角度75c左右；（3）带贴图的模型xy点距:
5~25mm，边界:
5~20mm,角度：
45c左右。
然后点击应用”按钮保存参数，然后通过工具栏中的或进行分块。
显示屏中将会显示分块结果。
开始雕刻
点击控制栏中开始”，进行雕刻。
每块数据雕刻完毕，平台将会自动移动到下一块进行雕刻，直到雕刻结束。
批量雕刻
当相同数据需要批量雕刻时，可以选择批量雕刻以提高效率。
批量雕刻步骤如下所示:
第步
导入数据
承—
修改参数
F
第三出
放置工件
r
第四步
开始雌划
第一步操作与单次雕刻相同。
修改参数
在控制栏雕刻编辑”-材料大小”中输入工件的长、宽、高值。
点击控制栏中的复位”，平台会自动移动到焦平面。
然后进入激光”-批量雕刻设置工勾选批量雕刻”并填写雕刻工件排布的数量。
为了方便确定工件放置的位置，选择在平台上是否雕刻出与工件尺寸相同的方框。
若选择与水晶尺寸相同工则会默认为刚刚设置的工件尺寸；否则，需要填写新的长度值和宽度值。
点击标记”后，将
会自动在平台上雕刻出矩形方框，用来确定工件放置的位置。
放置工件
将工件雕刻面擦拭干净，并将其固定到矩形框内
开始雕刻
点击开始”进行雕刻，工件会自动依次雕刻完毕
3.雕刻机调试
光路校正
为什么要校正光路？
激光雕刻机在长途运输或长期工作过程中，可能会因为振动，使得激光光路中的部分器件位置发生偏移，所以在运输到目的地后开始工作之前或设备在长期工作一段时间后，要对光路进行检查，确定其是否需要校正。
如何检查是否需要校正及校正方法
a.取下F-0透镜，观察激光光斑是否还在振镜镜片的中心，见下
图。
如果光斑还在振镜镜片的中心，则说明激光光路正常，不需要做光路校正，否则进行步骤b和c。
b.确保激光光斑从扩束镜的中心射出
通过调节光路图中所示的螺丝1来调节扩束镜的左右位置，使激光光斑从扩束镜的中心射出。
c.确保激光光斑从反射镜的中心射出
通过光路图中的螺丝2来调节反射镜的上下位置，螺丝3来调节反射镜的前后位置，螺丝4来微调，使激光光斑通过第一个反射镜的中心，发射到第二个反射镜中。
通过光路图中的螺丝5来调节反射镜的左右位置，使得反射过来的光斑通过其中心再反射到扫描振镜镜片中心。
6
光路图
校正后测试
校正光路后，检查光斑是否达到振镜镜片中心，确认无误后，安装F-0透镜，进行标定测试，确认雕刻效果。
标定过程中，可以调节光路图中的螺丝6来微调振镜左右倾斜位置，调节螺丝7来微调振镜前后倾斜位置。
标定
在首次使用机器时或是需要进行标定。
由于三轴拼接系统是由
XY平台运动至不同位置再由振镜来雕刻单位块，从而接拼成整幅图像而成，所以要确保雕刻平台移距离和坐标系与振镜雕刻大小和坐标系统相同，才能保证拼接图像完整无缝。
系统标定步骤如下：
第一
步：
取一块测试水晶，建议用薄的水晶，便于标定后测量，比如Z=15~30mm,根据水晶尺寸填写材料大小”中的“XY/参数。
第二步：
填写分块参数”，分块大小应该在振镜单次雕刻最大范围内，通常选用“X=40Y=40'。
旗先加）：
F1F"口林对位醐带：
钝曲布o必的布宽度广角度:
叵二标匚Ir^s~i
第三步：
放置测试水晶：
（标定过程中通常选用中心定位方式，方便灵活选择雕刻位置），打开菜单栏中激光”-标定”选项，窗口
如下图所示，打开右上角的激光开”按钮，上下移动Z轴位置，确保激光焦点在工件中。
激光鲜标定冈
J■一rir--Lra*UrjrrFfa&I4。
0磔Q出位••上下蔬脂腑•・始淀数定消航复城巨叵Jii浦开行号■可
第四步：
开始标定：
测试工件放置完毕，点击操作栏中的开始
按钮，开始雕刻标定图。
第五步：
完成雕刻之后，测量图示中所有设定参数的相对距离，把测试值填写到右侧对应数值框中。
其中X3,X4和Y3,Y4的值由
分块参数决定。
然后点标定”按钮，软件即会自动生成标定参数结果。
例如，首次雕刻图像结果如下：
测量值：
X1=21,即在X1栏中填写21,
X2=21,即在X2栏中填写21
Y1=23,即在Y1栏中填写23
同理填写所有值，点标定”按钮，软件即会自动生成标定修正参
里刻完毕之日拿出水晶的过程中不僦转水品要保证正磷献，丫岫方向.
~~制就程巾,一定要选择副槌个长方璇同偈娜离.
XS.Y5,这两个考箴有二之分.如图示错也为正皙，反之为负皂自I如,如果红色相＞十字右髀色标定线高于左熊K5就是
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