1、激光雕刻機操作規(guī)程清華大學基礎工業(yè)訓練中心目錄激光雕刻機操作規(guī)程11.點云生成31.1 3dvision31.2 3DCrystal162.模型雕刻（3DCraft）282.1基本概念282.2雕刻功能303.雕刻機調試353.1 光路校正353.2標定374.維護404.1光學系統(tǒng)維護404.2 機械電氣系統(tǒng)維護411.點云生成1.1 3dvision這款軟件主要適用于圖片及文字點云生成，三維點云添加文字及模型的平移旋轉及縮放。特別注意的是縮放只適用于于未生成點云文件之前的圖片及文字，對于點云文件一般不進行縮放，否則會因為點間距過小引起水晶炸裂。準備工作:首次使用本軟件，在模型生成前，用戶應

2、該導入設定的點云參數(shù)，模型參數(shù)和水晶尺寸信息。 A.輸入雕刻數(shù)據用的水晶尺寸 根據您要把模型雕刻在什么樣大小的水晶里，來調整水晶框的尺寸。點擊工具欄的【點云】/【參數(shù)設置】。這時會彈出“點云參數(shù)設置”的對話框，根據實際的情況來調整水晶尺寸。對于已經存在的水晶品名，可以隨時進行修改并點擊“更新”按鈕進行確認。在需要經常更改水晶尺寸時，在“水晶”的下拉菜單中選中“自定義”，再點擊“新增”，此時可以對新增的水晶名進行重命名，然后隨時可以更改水晶尺寸并點擊“更新”就可以了。B.輸入模型的參數(shù) 輸入點云生成參數(shù)，鄰近點的XYZ 向距離，點間距的選擇取決于激光機的特性；輸入層數(shù)和層間距（如果不使用“點云自

3、動生成功能”，也可以在后面進行點云編輯時再設定）。注意：其它參數(shù)作為默認值，無需更改。 推薦參數(shù)： XY 平面點間距：0.1 毫米，Z 向點間距：0.1 毫米；（取決于激光機的特性， 使用先臨科技提供的激光機時，建議這樣設置，以取得較好的圖像效果）層數(shù)和層間距： 三維人像模型：層數(shù)：34 層，0.35 毫米； 平面照片模型：層數(shù)：36 層，0.30.5 毫米； （對于三維人像和平面照片, 選擇較多的層數(shù)，可以得到更為明亮的圖像效果） 三維配飾：層數(shù)：1 文字：層數(shù)：3 層，0.35 毫米 (根據雕刻機的不同,需要適度調整)注意：每次設定之后，以上這些參數(shù)將在以后的3D-Vision 軟件使用中

4、作為默認參數(shù)。1.1.1 2D點云生成（1）靜態(tài)2D 點云：a.選擇菜單欄【點云】/【靜態(tài)點云】，或直接點擊“模型編輯工具欄”中的【靜態(tài)點云】，系統(tǒng)彈出“點云生成”對話框，點擊【圖像】，打開您所要生成點云的圖片（如下圖）；b. 再選擇【參數(shù)】進行調整，把文字點云xy向點間距，層數(shù)和層間距設置為合適狀態(tài)，“層數(shù)”：表示該點云模型的點云層數(shù)，層數(shù)越多，模型亮度越高，但點數(shù)也越多，本軟件最多可對一個模型生成7層點云。 “間距”：表示模型各點云層之間的距離，一般設定在0.350.45之間，根據激光點的粗細決定，若激光點直徑較大，層間距小的時候，容易發(fā)生爆點現(xiàn)象。具體數(shù)值，用戶可根據經驗判斷。點擊【確定

5、】；調節(jié)“亮度”和“對比度”使人的面部輪廓清晰可見，然后點擊【預覽】觀察效果， 最后點擊【確定】開始生成點云。c. 根據水晶情況調整圖片大小，選擇【大小】，這時可以看到圖片的原始尺寸，框內的數(shù)字乘以點間距，即可得到圖片的大小數(shù)據，例如：如果點間距是0.1mm, 則該圖片尺寸為1024*0.1mm=102.4mm。這時需要根據水晶框的尺寸來調節(jié)圖片的尺寸，點擊【完成】。保證圖片的大小不能超出水晶框， 否則數(shù)據將無法被完整的雕刻到水晶里。（2）文字點云 如果想加入一些紀念性的文字，可以通過如下方式實現(xiàn)： a. 選擇菜單項：【點云】/【文字點云】，或“模型編輯工具欄”中【靜態(tài)點云】按鈕； b. 系統(tǒng)

6、彈出“點云生成”對話框。然后點擊【文字】按鈕，并在編輯框里寫入文字，點擊【字體】按鈕，調整文字大小，選擇合適的字體、字形， 點擊【確定】； c. 再選擇【參數(shù)】進行調整，把文字點云xy 向點間距，層數(shù)和層間距設置為合適狀態(tài)，點擊【確定】； （4） 最后選中“明快”，點擊【預覽】生成點云，然后【確定】，生成文字點云。 1.1.2 模型導入選擇菜單項：【模型】/【模型導入】。系統(tǒng)會彈出如下對話框,選擇要導入的文件模型（模型格式在允許的格式范圍內）,點擊“打開”即可。（1）*.3dv 格式是本軟件自己的保存格式，可以保存多個圖片、文字、三維模型以及點云數(shù)據在一個文件之內。若導入已有的*.3dv 格式

7、的模型后，會彈出“請選擇要導入的模型”對話框,在模型列表中選中要導入的文件，單擊【導入】。則導入的模型顯示在編輯窗口內，如下圖所示。（2）若導入的模型不是*.3dv 格式的模型，以obj 格式的模型為例，單擊“打開”導入模型后，模型便出現(xiàn)在編輯窗口中。像obj 這類含有單獨的紋理信息圖片的模型格式，如果導入模型所在的文件目錄中含有相應的紋理信息圖，如上面模型的例子所示，則選中文件打開后會自動導入紋理圖。文件夾中紋理圖和obj 格式圖片見下圖的紅色方框所標示。如果導入模型所在的文件目錄中沒有相應的紋理信息圖，則需要找到相應的紋理圖，如下面的圖例。點擊【模型導入】導入該obj 格式的模型，便顯示下

8、圖所示的窗口。再選擇菜單項【模型】/【紋理圖導入】，將會彈出對話框，如下圖所示， 選擇需要導入的紋理圖片，單擊“打開”，模型便出現(xiàn)在編輯窗口中。1.1.3 模型平移、旋轉、縮放 對模型進行平移，旋轉和縮放均有2 種編輯方法。 （1）以下三種變換均為視角變換,以便于觀察,而模型的位置/角度/尺寸相對于坐標系并沒有發(fā)生實際改變。 模型平移：選擇菜單項【視圖】/【平移】或選中，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動，可任意平移圖像，使模型處于你想要的位置。 模型旋轉：選擇菜單項【視圖】/【旋轉】或選中，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動，可任意旋轉圖像，以查看模型的各個側面。模型縮放：選擇菜單項【視圖】/【縮放】或

9、選中，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動，或者滾動鼠標滾輪，可以對模型進行視角縮放,使模型達到你想要的大小。 （2）以下三種變換使模型的位置/角度/尺寸相對于坐標系發(fā)生了實際改變。 模型平移：點擊鼠標右鍵,選擇“移動”,或選擇菜單項【編輯】/【移動】或直接點擊“模型編輯工具欄”里的“移動”，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動， 或在編輯窗口中點中模型后,按鍵盤上的，或者用PageUp，PageDown, 可分別使模型沿著X，Y，Z 軸移動。模型旋轉：點擊鼠標右鍵,選擇“旋轉”,或選擇菜單項【編輯】/【旋轉】或直接點擊“模型編輯工具欄”里的“旋轉”，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動， 或在編輯窗口中點中模型后,

10、按住鍵盤上的Ctrl 鍵，同時按住鍵盤上的， ，或者用PageUp，PageDown 來對模型進行旋轉。 模型縮放：點擊鼠標右鍵,選擇“縮放”,或選擇菜單項【編輯】/【縮放】或直接點擊“模型編輯工具欄”里的“縮放”，在編輯窗口內按住鼠標左鍵拖動， 或在編輯窗口中點中模型后,按鍵盤上的HOME，END 任意縮放模型達到你想要的大小；或者按住Shift 鍵，點中人像模型，上下滾動鼠標，任意縮放圖像，但不要超出白色的水晶方框。 得到一個滿意的位置和尺寸后，點擊左邊編輯工具中的【更新】來保存操作。補充:對于模型的實際位移和縮放，可以通過調節(jié)步長來控制每一步操作變化的幅度，通過按鍵盤上的“+”，“-”兩

11、個鍵可以調節(jié)步長大小，具體數(shù)字會顯示在軟件狀態(tài)欄右下角。 注意：每次操作完畢后，如果你想保留這個操作，要及時點擊【更新】按鈕， 然后再進入下一步的操作，否則，更新前的操作將不會生效。1.1.4點云合并在對每個點云模型處理完畢后，如果想要把幾個點云模型合并為一個模型， 請按住鍵盤上的Ctrl鍵，用鼠標在模型列表中將要合并的幾個點云模型全部選中，然后點擊“模型編輯工具欄”中的【合并】按扭，左側模型列表會產生一個合并后的新模型。1.1.5模型保存（1）對模型進行編輯結束后選擇菜單項【文件】/【保存】，將會彈出“另存為”對話框，如下圖所示，選擇需要存入的路徑，再輸入需要導入模型的文件名，然后單擊“保存

12、”，軟件即默認將模型保存為3dv 格式的文件。（2）選擇菜單項【模型】/【模型導出】，則系統(tǒng)彈出“模型導出”對話框。在文件名框內輸入導出的文件名,并選擇保存類型,單擊【保存】按鈕即可。obj 格式: 帶紋理信息的三維模型,可以兼容目前各主流三維軟件； 3ds 格式：由3DS MAX 所生成三維模型文件格式,帶紋理信息；dxf 格式文件時用于激光內雕機進行雕刻的點云文件格式。此時保存為dxf 文件格式即可導入激光雕刻機進行雕刻。1.2 3DCrystal主要功能l 支持dxf、obj 三維立體模型格式及bmp、jpg 平面照片格式 l 可對dxf 三維模型進行線加點、面加點及線面加點布點處理，并

13、有多種點云排列方式可供選擇 l 可對obj 三維模型進行180 度及360 度采樣布點，獨有的背面虛化算法使得360 度點云模型效果更生動 l 可完成多個obj 模型合并，并分別設置紋理，增強個性化制作特色 l 可對讀取的圖片進行縮放及優(yōu)化處理 l 采用先進的點云生成算法，生成精細均勻、層次清晰的點云數(shù)據，使雕刻在水晶里的模型清晰、明亮、細膩 1.2.1普通層三維模型 1. 導入普通層三維模型，操作如下圖所示，選擇菜單“文件”“打開普通模型”。 2. 在彈出的對話框中選擇要打開的文件(*.dxf 或*.obj)并單擊“打開”。 3. 打開后，視圖中顯示實體圖模式場景，如下圖所示，可通過鼠標右鍵

14、選擇“線框圖”。 4. 得到三維模型的線框圖模式，如下圖所示。 5. 模型列表中選中要編輯的模型后，選擇菜單：“設置”“基本設置”，在彈出窗口中設置好三維模型的圖形尺寸（Zoom picture）和水晶大?。–rystal size），如下圖所示，設置完后點擊“OK”。 6. 設置完參數(shù)后，可在主界面右邊的參數(shù)設置窗口設置生成點云的相關參數(shù)， 如下圖所示。 7. 設置參數(shù)后點擊確認修改保存參數(shù)，再點生成點云按鈕生成點云。 8. 通過放大視圖、旋轉視圖或平移視圖觀察生成的點云模型，效果滿意可點擊工具欄上保存按鈕導出生成的點云。 1.2.2帶紋理貼圖三維模型 1. 導入帶紋理貼圖的三維模型（如ob

15、j 格式的圖片）。如下圖所示，選擇菜單“文件”“打開紋理模型”。 2. 在彈出的對話框中選擇要打開的*.obj 文件并單擊“打開”，模型便顯示在窗口中，如下圖所示。 3. 選擇菜單“設置”“紋理設置”，彈出以下窗口。點擊紅色方框標示處， 彈出打開圖片的對話框，選擇要導入的紋理圖，單擊“打開”。 4. 完成紋理設置后單擊上組圖中的“確定”便得到如下視圖。單擊下圖中紅色方框標示處，即變成下面第二個界面。 5. 在視圖窗中單擊鼠標右鍵，選擇“反轉法線”，如下圖所示。 6. 然后在主界面右邊的參數(shù)設置窗口進行點云生成的參數(shù)設置，如下圖所示。 7. 設置好參數(shù)后點擊“確認修改”保存參數(shù)，再點“生成點云”

16、按鈕，便得到如下圖所示的界面。調節(jié)“紋理優(yōu)化”參數(shù)，將模型調到最佳狀態(tài)，然后點擊“確定”關閉“紋理優(yōu)化”窗口。 8. 最后得到的點云模型如下圖所示?？赏ㄟ^放大視圖、旋轉視圖或平移視圖觀察生成的點云模型，效果滿意可點擊“保存”圖標導出生成的點云。 1.2.3平面照片1. 導入照片，選擇菜單：“文件”“打開圖片”，如下圖所示。 2. 在彈出的對話框中選擇需要導入的文件并單擊“打開”。3. 視圖顯示。 4. 在主界面右邊的參數(shù)設置窗口進行點云生成的參數(shù)設置。如下圖所示，包括“基本設置”、“尺寸”、“加層方式”和“圖形灰度優(yōu)化”的參數(shù)。 5. 參數(shù)設置完成后，點擊“生成點云”按鈕，等待數(shù)秒后視圖窗口中

17、便出現(xiàn)點云模型，如下所示。 6. 可通過放大視圖、旋轉視圖或平移視圖觀察生成的點云模型，效果滿意可點擊“保存”圖標導出生成的點云。 1.2.4 快捷鍵 Ctrl+O 打開普通模型Ctrl+T 打開紋理模型Ctrl+P 打開平面圖像Ctrl+S 保存生成的點云Ctrl+Q 退出F3 設置紋理2.模型雕刻（3DCraft）2.1基本概念2.1.1 操作模式 用戶通過控制按鈕移動平臺時，可以有兩種方式：點動模式和增量模式。 在點動模式下，用戶通過手動操作設備，如計算機鼠標、鍵盤、手持盒等控制運動平臺。當用戶通過這些設備發(fā)出運動信號時，如按下手動按鈕，平臺將持續(xù)運動，直到用戶松開手動按鈕。 在增量模式

18、下，用戶同樣是通過手動操作設備，如計算機鼠標、鍵盤、手持盒等控制運動平臺。與點動控制不同的是，用戶一次按鍵動作，即從按下到松開，平臺只運動確定的距離。即通過增量方式，用戶可以精確地控制平臺的位移量。2.1.2 系統(tǒng)模式 用戶進行激光雕刻有兩種模式可以選擇，角系統(tǒng)和中心系統(tǒng)。 角系統(tǒng)：表示激光束當前處于工件角部位置，如圖所示。開始進行雕刻時，平臺自動移動到工件中心位置，然后開始出光雕刻。中心系統(tǒng)：表示激光束當前處于工件中心位置，如圖所示。開始進行雕刻時，平臺在工件當前位置開始進行雕刻。2.1.3 坐標系 標準的坐標系統(tǒng)是采用右手法則的坐標系統(tǒng)，通常把x軸和y軸配置在水平面上，而z軸則是鉛垂線，它

19、們的正方向要符合右手規(guī)則，即以右手握住z軸，當右手的四指從正向X以/2角度轉向正向Y軸時，大拇指的指向就是Z軸的正向，這樣的三條坐標軸就組成了一個空間直角坐標系。 機械坐標系：機械坐標系是一套固定的右手坐標系，其坐標原點始終相對于平臺的某個固定位置。所以，在任何時候，空間的某個點都可以用機械坐標系唯一地確定。對機械坐標系的完整支持需要平臺有相應的回機械參考點功能。相對坐標系：在使用平臺加工各種工件時，更多地使用相對坐標系。通常，在工件加工時，我們描述某個加工位置總是相對于工件上的某個點的，而工件在平臺上的位置相對于機械原點常常是改變的，因此由必要引入一套在工件加工時更為方便的坐標系統(tǒng)，這就是相

20、對坐標系。相對坐標系也是一套右手坐標系，它的原點是相對于工件上的某個點確定的，相對于機械坐標原點則是可以浮動的。2.2雕刻功能雕刻軟件可以分為以下三大功能：單次雕刻、拼接雕刻以及批量雕刻。2.2.1單次雕刻單詞雕刻可以分為四個步驟：2.2.1.1 導入數(shù)據 打開雕刻軟件，進入“文件”-“打開”選項，可導入前期處理好的DXF數(shù)據文件進行雕刻?；騿螕羰髽俗箧I導入數(shù)據文件。選擇數(shù)據文件后，等待片刻（等待時間的長短與文件的點數(shù)有關），待點云圖像數(shù)據在顯示窗口中顯示之后，表示數(shù)據已經導入完畢。注意此DXF輸出文件是點云格式的DXF文件。 2.2.1.2 放置工件 將工件擦拭干凈，并將其放在工作臺左后角位

21、置。俯視工件在工作臺面上的放置方式與工件框在顯示器中的顯示方式一致。2.2.1.3 參數(shù)設置 首次雕刻一個工件，需要設置工件尺寸，在控制欄中的“雕刻編輯”-“材料大小”中輸入工件的長、寬、高值。然后點擊“應用”保存參數(shù)設置。2.2.1.4 開始雕刻 首次雕刻時，需要點擊“復位”，工作臺會自動移動到焦平面的位置。點擊“開始”按鈕，開始進行雕刻。雕刻完成后，工作臺會自動恢復到初始位。2.2.2 拼接雕刻 對于尺寸較大的數(shù)據，可以選擇拼接雕刻的雕刻方式，拼接雕刻工件可以分為以下幾步：前兩步與單次雕刻操作方法相同。由于激光雕刻機激光器掃描范圍是一個橢圓，其最大內接正方形邊長為70cm，對于尺寸較大的數(shù)

22、據，則選擇拼接雕刻的雕刻方式。2.2.2.1 修改參數(shù) 在控制欄 “雕刻編輯”-“材料大小”中輸入工件的長、寬、高值。在“分塊參數(shù)”中填入分塊尺寸，選擇模糊帶類型并輸入對應參數(shù)，(1)對于平面點云，分塊的參考值xy點距：525mm，邊界：525mm，角度：默認；(2)對于不帶貼圖的模型xy點距：525mm，邊界0.510mm，角度75左右；(3)帶貼圖的模型xy點距：525mm，邊界：520mm，角度：45左右。然后點擊“應用”按鈕保存參數(shù)，然后通過工具欄中的或進行分塊。顯示屏中將會顯示分塊結果。2.2.2.2 開始雕刻 點擊控制欄中“開始”，進行雕刻。每塊數(shù)據雕刻完畢，平臺將會自動移動到下一

23、塊進行雕刻，直到雕刻結束。2.2.3 批量雕刻 當相同數(shù)據需要批量雕刻時，可以選擇批量雕刻以提高效率。批量雕刻步驟如下所示：第一步操作與單次雕刻相同。2.2.3.1 修改參數(shù) 在控制欄“雕刻編輯”-“材料大小”中輸入工件的長、寬、高值。點擊控制欄中的“復位”，平臺會自動移動到焦平面。然后進入“激光”-“批量雕刻設置”，勾選“批量雕刻”并填寫雕刻工件排布的數(shù)量。 為了方便確定工件放置的位置，選擇在平臺上是否雕刻出與工件尺寸相同的方框。若選擇“與水晶尺寸相同”，則會默認為剛剛設置的工件尺寸；否則，需要填寫新的長度值和寬度值。點擊“標記”后，將會自動在平臺上雕刻出矩形方框，用來確定工件放置的位置。2

24、.2.3.2 放置工件 將工件雕刻面擦拭干凈，并將其固定到矩形框內。 2.2.3.3 開始雕刻 點擊“開始”進行雕刻，工件會自動依次雕刻完畢。3.雕刻機調試3.1 光路校正3.1.1 為什么要校正光路？激光雕刻機在長途運輸或長期工作過程中，可能會因為振動，使得激光光路中的部分器件位置發(fā)生偏移，所以在運輸?shù)侥康牡睾箝_始工作之前或設備在長期工作一段時間后，要對光路進行檢查，確定其是否需要校正。3.1.2 如何檢查是否需要校正及校正方法a. 取下F-透鏡，觀察激光光斑是否還在振鏡鏡片的中心，見下圖。如果光斑還在振鏡鏡片的中心，則說明激光光路正常 ，不需要做光路校正，否則進行步驟b 和c。b. 確保激

25、光光斑從擴束鏡的中心射出通過調節(jié)光路圖中所示的螺絲1 來調節(jié)擴束鏡的左右位置，使激光光斑從擴束鏡的中心射出。c. 確保激光光斑從反射鏡的中心射出通過光路圖中的螺絲2 來調節(jié)反射鏡的上下位置，螺絲3 來調節(jié)反射鏡的前后位置，螺絲4 來微調，使激光光斑通過第一個反射鏡的中心，發(fā)射到第二個反射鏡中。通過光路圖中的螺絲5 來調節(jié)反射鏡的左右位置，使得反射過來的光斑通過其中心再反射到掃描振鏡鏡片中心。3.1.3 校正后測試校正光路后，檢查光斑是否達到振鏡鏡片中心，確認無誤后，安裝F-透鏡，進行標定測試，確認雕刻效果。標定過程中，可以調節(jié)光路圖中的螺絲6 來微調振鏡左右傾斜位置，調節(jié)螺絲7 來微調振鏡前后

26、傾斜位置。3.2標定 在首次使用機器時或是需要進行標定。 由于三軸拼接系統(tǒng)是由XY平臺運動至不同位置再由振鏡來雕刻單位塊，從而接拼成整幅圖像而成，所以要確保雕刻平臺移距離和坐標系與振鏡雕刻大小和坐標系統(tǒng)相同，才能保證拼接圖像完整無縫。 系統(tǒng)標定步驟如下： 第一步：取一塊測試水晶，建議用薄的水晶，便于標定后測量，比如Z=1530mm，根據水晶尺寸填寫“材料大小”中的“XYZ”參數(shù)。 第二步：填寫“分塊參數(shù)”，分塊大小應該在振鏡單次雕刻最大范圍內，通常選用“X=40，Y=40”。第三步：放置測試水晶：（標定過程中通常選用中心定位方式，方便靈活選擇雕刻位置），打開菜單欄中“激光”“標定”選項，窗口如下圖所示，打開右上角的“激光開”按鈕，上下移動Z 軸位置，確保激光焦點在工件中。第四步：開始標定：測試工件放置完畢，點擊操作欄中的“開始”按鈕，開始雕刻標定圖。 第五步：完成雕刻之后，測量圖示中所有設