激光拉丝方法及激光拉丝装置与流程

1.本发明涉及产品拉丝技术领域，尤其涉及一种激光拉丝方法及激光拉丝装置。


背景技术：

2.随着消费电子市场需求的多样化，越来越多的电子产品的外壳开始使用拉丝材料，如拉丝陶瓷、拉丝金属、拉丝塑料等。传统的拉丝工艺是采用模具拉丝和布条在产品上高速往复运动而形成拉丝，且需要用清水或者其他工业清洗剂清洗产品上的残质，这种传统的拉丝工艺不仅效率较低，而且制作产品后的清洗污水容易造成环境污染。
3.目前，还有一种采用激光的形式实现拉丝效果的方法，该激光拉丝的方法是采用多个不同的填充图层(同一填充图层内的填充线等间距，但不同填充图层内的填充线的间距不同)进行叠加以形成伪随机的拉丝效果。在这种激光加工方法中，每叠加一个填充图层，就需要对产品进行一次激光加工，因此，需要对产品进行多次激光加工才能形成最终的伪随机拉丝效果，不仅加工效率较低，而且在加工出的同一批产品中，单个个体的拉丝虽然具有伪随机效果，但是个体之间是一样的，不存在差异性，难以满足现有客户对于个性化和差异化的需求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光拉丝方法和装置，不仅能够提高加工效率，避免环境污染，而且能够满足客户对于个性化的需求。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光拉丝方法，包括：
6.根据产品的待加工区域预设基准间距；
7.通过激光在产品的待加工区域内加工出填充图形；
8.其中，所述填充图形包括多个填充线，相邻两个所述填充线之间的距离为填充间距，所述填充间距等于所述基准间距乘于间距随机数，每个所述填充间距所对应的间距随机数分别为随机生成。
9.本发明还提供一种激光拉丝装置，包括：
10.图形处理装置，用于根据产品的待加工区域设计填充图形，所述填充图形包括多个填充线，相邻两个所述填充线之间的距离为填充间距，所述填充间距等于预设的基准间距乘于间距随机数，每个所述填充间距所对应的间距随机数分别为随机生成；
11.激光装置；以及
12.控制器，分别连接于所述图形处理装置和所述激光装置，所述控制器能够控制所述激光装置在产品的待加工区域内加工出所述填充图形。
13.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
14.本发明的激光拉丝方法相对于传统的拉丝方法，拉丝效率提高，且能够减少环境污染；同时，本发明的激光拉丝方法只需对产品的加工区域进行一次激光加工，即可形成随机不等间距填充的填充线，无需像现有技术的激光加工方法那样分多次加工出多个填充图
层，加工次数变少，加工效率能够得到提高，而且，由于每一个填充间距都是随机生成的，使得每一个产品都具有唯一性，所以能够实现在加工出的同一批产品中，个体之间具有随机差异性，能够较好的满足客户对于个性化和差异化的需求。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.其中：
17.图1为本发明实施例一的激光拉丝方法的流程图；
18.图2为单向填充的填充图形；
19.图3为环形填充的填充图形；
20.图4为向心填充的环形填充图形；
21.图5为本发明实施例二的激光拉丝方法的流程图；
22.图6为本发明实施例三的激光拉丝方法的流程图；
23.图7为长度随机即间距随机的环形填充的填充图形；
24.图8为本发明实施例四的激光拉丝方法的流程图；
25.图9为本发明的激光拉丝装置的结构框图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
29.如图1所示，本发明的实施例一提供一种激光拉丝方法，该方法主要包括以下步骤：
30.步骤102，根据产品的待加工区域预设基准间距。
31.基准间距是指两个填充线之间的距离，在设置基准间距时，可以基于产品待加工区域的大小、加工精度的需求等因素设定大小较为合适的数值。通常情况下，基准间距的数
值范围在0.001-2mm之间，但对于不同材料、不同应用场景的产品来说，其合适的基准间距的数值范围也不相同。例如，对于陶瓷材料的产品来说，基准间距的数值范围在0.001-0.1mm范围内较佳，可以使得陶瓷材料的拉丝效果较好。
32.步骤104，通过激光在产品的待加工区域内加工出填充图形。
33.首先，通过图形处理装置设置与产品的待加工区域相适配的填充图形，其中，填充图形内包括多个填充线，相邻两个填充线之间的距离为填充间距，填充间距等于基准间距乘于间距随机数，每个填充间距所对应的间距随机数分别为随机生成，从而使得每个填充线的位置都具有随机性。间距随机数可以由专门的随机程序生成。
34.可以理解的是，填充图形中的每个填充间距可以是各不相同的，当然，在填充线比较多的情况下，也会存在个别的填充间距是相同的情况，但整体来讲，产品的拉丝具有随机效果。
35.本发明的激光拉丝方法相对于传统的拉丝方法，拉丝效率提高，且能够减少环境污染；同时，本发明的激光拉丝方法只需对产品的加工区域进行一次激光加工，即可形成随机不等间距填充的填充线，无需像现有技术的激光加工方法那样分多次加工而形成多个不同间距的填充图层进行叠加，加工次数变少，加工效率能够得到提高，而且，由于每一个填充间距都是随机生成的，使得每一个产品都具有唯一性，所以能够实现在加工出的同一批产品中，个体之间具有随机差异性(拉丝效果类似，但不相同)，能够较好的满足客户对于个性化和差异化的需求。
36.填充图形中所用的填充线可以是直线、折线、曲线或者完整的圆等，填充图形可以是多种填充形式，例如，单向填充、向心填充、环形填充等填充形式。
37.图2所示为一个单向填充的填充图形，该填充图形内的填充线为相互平行的直线，填充间距即为相邻两个填充线之间的距离。
38.图3所示为一个环形填充的填充图形，该填充图形内的多个填充线是半径不等的同心圆，则填充间距即为相邻两个圆的半径差。
39.向心填充可用于对圆形或者环形产品进行加工，图4所示为一个向心填充的环形填充图形，即填充图形所对应的产品待加工区域为一个环形，填充图形内的每一个填充线分别位于该环形的一个半径上。在该填充图形中，多个填充线将环形的外圆划分成了多段小圆弧，由于每一段圆弧较小，可近似看做是一段直线，因此，在这种向心填充的填充图形中，相邻两个填充线之间的距离可以看做是两个填充线所截出的圆弧的长度。在设定基准间距时，可以设定一个基准夹角，则基准间距可以定义为基准夹角所对应的外圆弧长。最终，在随机程序在生成间距随机数之后，填充图形中相邻两个填充线的夹角是随机的，可以达到向心填充时夹角随机分布的效果。
40.如图5所示，本发明的实施例二提供的激光拉丝方法在步骤104之前还包括：
41.步骤103、设定间距随机范围。该间距随机范围即为随机程序生成间距随机数的范围，在步骤104中，随机程序生成的每个间距随机数都是在所设定的间距随机范围内进行随机选择。
42.例如，设定填充线的基准间距为0.5mm，设定间距随机范围为0-1，则随机程序生成的每一个间距随机数可以是0-1范围内的任意一个数值。例如对于某一个填充间距来说，若随机程序生成的间距随机数为0.8，则最终生成的填充间距为0.5*0.8，也即0.4；若随机程
序生成的间距随机数为0.2，则最终生成的填充间距为0.5*0.2，也即0.1。
43.通过设置间距随机范围，可以较好的控制填充间距的稀疏程度，避免某些填充线之间过于密集或者过于稀疏。
44.优选的，设定填充线的基准间距为0.05mm，设定间距随机范围为0.2-0.8，相应的，在最终生成的填充图形中，所有填充间距的范围为0.01-0.04mm。如此，可使得填充线之间的疏密程度保持在一个合适的范围内，填充线之间不会发生重叠，也不会过于疏远。
45.如图6所示，本发明的实施例三提供的激光拉丝方法，包括以下步骤：
46.步骤202、根据产品的待加工区域预设基准间距。
47.其中，基准间距的设置方式与实施例一基本相同，可参考实施例一中的描述。
48.步骤204、基于随机生成的填充间距确定填充线的位置，获取填充线的位置所对应的基准线长。
49.对于某些形状比较规则的填充图形来说，每一个位置所对应的填充线的基准线长是一样的，例如对于形状为正方形的单向填充图形来说，每一个填充线的基准线长均为正方形的边长，对于形状为圆形的向心填充图形来说，每一个填充线的基准线长均为该圆形的半径。
50.但是，在一些填充图形中，每个位置所对应的填充线的基准线长是不一样的，例如对于形状为圆形或者环形的环形填充图形来说，每一个位置所对应的半径不同，则相应填充圆线的基准线长(也就是周长)就不同。因此，基于随机生成的填充间距可确定各个填充线的位置，再根据各个填充线的位置即可获取各个填充线所对应的基准线长。
51.步骤206、通过激光在产品的待加工区域加工出填充图形。
52.填充图形中，填充间距的计算方式与实施例一相同，在此不再赘述。每个填充线的线长等于填充线所在位置所对应的基准线长乘于长度随机数，每个填充线所对应的长度随机数分别为随机生成，从而使得每个填充线的线长都具有随机性。长度随机数可以由专门的随机程序生成，且生成长度随机数和生成间距随机数的随机程序可以是同一个随机程序，也可以是不同的随机程序。
53.图7所示为一个环形填充的填充图形，该填充图形具有间距随机以及长度随机的特性。该填充图形中包括同心设置的多个圆以及多个圆弧，其中，填充图形中的圆所用的长度随机数大于或者等于1，填充图形中的圆弧所用的长度随机数小于1，即形状为圆弧的填充线只取了对应位置的圆的周长的一部分。
54.为避免填充图形中各个填充线的尺寸过长或者过短，本实施例中，还可以在步骤206之前设定间距随机范围和长度随机范围，该间距随机范围即为随机程序生成间距随机数的范围，长度随机范围即为随机程序生成长度随机数的范围。在步骤206中，随机程序生成的每个间距随机数都是在所设定的间距随机范围内进行随机选择，每个长度随机数都是在所设定的长度随机范围内进行选择。
55.为避免填充线重叠或者超出待加工区域，设定长度随机范围为0-1。优选的，设定长度随机范围为0.1-1，设定间距随机范围为0.5-1，在最终生成的填充图形中，填充线的间距以及长度都是随机的，能够进一步增加产品的个性化和差异性。
56.如图8所示，本发明的实施例四提供的激光拉丝方法，包括：
57.步骤302、根据产品的待加工区域预设基准间距。
58.步骤304、根据产品的待加工区域设置线起点范围，每个所述填充线的起点在所述线起点范围内随机生成。
59.步骤306、通过激光在产品的待加工区域内加工出填充图形。
60.其中，在步骤304中，对于线长小于基准线长的填充线来说，还可以根据产品的待加工区域设置填充线的线起点范围，每个所述填充线的起点在所述线起点范围内随机生成。
61.例如，一个待加工区域为正方形的产品，其基准线长应该是正方形的边长，如果设定每个填充线的线长均小于正方形的边长，则可以使每个填充线的位置随机分布，可形成填充线交错分布的随机效果。图7所示的填充图形中，各个圆弧的填充线的起点也具有随机性，也即，圆弧的起点不是位于固定直线或者固定角度上。
62.需要说明的是，在本发明的各个实施例中，圆环图形仅作为示例，不具有限定作用，本发明的激光拉丝方法也能够适用于其他任意形状，例如方形、圆形、椭圆形或者不规则图形等。
63.在上述任一实施例中，所述通过激光在产品的待加工区域内加工出填充图形均包括：
64.步骤a、开启激光装置，并设置激光参数。具体可选用波长为355nm的紫外纳秒激光器，将激光的脉冲宽度设置在1ns～500ns范围内，将激光的脉冲频率设置在10khz～300khz范围内，激光的打标速度设置为100-3000mm/s，空跳速度为2000-3000mm/s，激光释放能量所需的时间q释放为1-10us。
65.其中，脉冲宽度：是指单个脉冲持续的时间；激光频率：是指脉冲激光器每秒发出的脉冲数；打标速度：雕刻填充线时激光的移动速度；空跳速度：激光不进行雕刻时的移动速度。
66.步骤b、开启惰性气体对产品进行冷却保护。在激光加工的过程中，开启惰性气体对产品进行冷却，可将激光加工过程中聚集在产品表面的热量快速带走，同时不会对产品造成氧化。
67.步骤c、使用除尘装置除去激光加工的过程中产生的粉尘。例如，可以使用吹气装置和/或抽吸装置对准产品的待加工区域，使得激光加工过程中产生的粉尘能够快速离开产品表面，避免粉尘影响产品的后续加工，同时能够保证加工环境的整洁。
68.步骤d、对激光加工后的产品进行超声波清洗。将加工后的产品放入超声波设备中进行超声波清洗，除去产品表面残留的细微粉尘。
69.如图9所示，本发明还提供一种激光拉丝装置，该装置主要包括图形处理装置401、激光装置402和控制器403，其中，图形处理装置401用于根据产品的待加工区域设计填充图形，设计出的填充图形包括多个填充线，相邻两个填充线之间的距离为填充间距，填充间距等于预设的基准间距乘于间距随机数，每个所述填充间距所对应的间距随机数分别为随机生成。可以理解的是，图形处理装置内包括一个用于随机生成间距随机数的随机程序。
70.激光装置402用于对产品进行激光加工，具体的，激光装置402包括激光发生器、振镜系统和光学镜组，激光发生器产生的激光束经过振镜系统和光学镜组后入射至产品表面，从而对产品进行雕刻加工。
71.控制器403分别连接于图形处理装置401和激光装置402，控制器403能够控制激光
装置402在产品的待加工区域内加工出图形处理装置所生成的随机的填充图形。
72.在其他实施例中，图形处理装置401还能够基于随机生成的填充间距确定填充线的位置，获取填充线的位置所对应的基准线长；所生成的填充图形中，每个所述填充线的线长等于该填充线所在位置所对应的基准线长乘于长度随机数，每个所述填充线所对应的长度随机数分别为随机生成。
73.进一步的，本发明的激光拉丝装置还包括与控制器403相连接的冷却系统、除尘装置和超声波清洗装置，其中，冷却装置用于提供惰性气体，从而在激光加工的过程中对产品进行冷却；除尘装置用于使激光加工过程中产生的粉尘离开产品；超声波清洗装置用于对产品进行超声波清洗。
74.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。