一种光显三维浮雕的激光快速制作方法技术

本发明专利技术提供了一种光显三维浮雕的激光快速制作方法，该方法包括将二维数码照片输入电脑、对数码照片进行预处理；将预处理过的数码照片进行三维建模，形成三维浮雕数学模型；将三维浮雕数学模型经过Ｍａｇｉｃ　ＲＰ软件进行分层处理；再经过快速成型专用软件ＡＲＰＳ处理输入到激光快速成型设备完成浮雕雏形的制作；浮雕雏形浸渗树脂得到所需的三维浮雕。本发明专利技术的制作方法能够灵活地进行个性化定制，进行各种工艺品、装饰品或展示品的个性化制作，可将消费者有纪念意义的照片或名人明星的照片快速地转换为三维浮雕，具有较好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光快速成型技术应用领域，具体涉及一种三维浮雕的激光快速制作方法。
技术介绍
传统的浮雕制作技术大多依靠手工完成，制造工艺复杂，制造工序繁多，制造周期长， 对操作人员技能要求很高，而且还涉及到模具的制作，成本高风险大。 一般来说，传统浮雕 很难达到照片级的逼真效果，最关键的是制作工序复杂、环节太多，市场响应速度和加工柔 性难以提高，在个性化定制方面难以满足要求。激光快速原型技术是20世纪80年代初发展起来的一种先进制造技术，被认为是近年来制 造
的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美，可以自动、直 接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品 设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地縮短了产品的研发周期。激光快速原型技术具 有很快的市场响应速度和很高的加工柔性，理论上不需要任何工模具便可以制造出任意复杂 形状零部件，特别适合于设计验证和产品试制。在消费需求日益个性化的今天，激光快速成 型技术特别适合于个性化定制。但是，该成型技术只能应用于三维CAD模型的快速成型，难 以用于二维数据的快速成型。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供。采用本专利技术， 可以以二维数码照片为原始素材，完成具有立体感与照片效果的三维浮雕的激光快速制备。 本专利技术的光显三维浮雕的激光快速制作方法，包括(a) 将二维数码照片输入电脑；(b) 对数码照片进行裁减、调整长宽比例和加边框的预处理；(c) 将预处理过的数码照片输入ArtCAM软件进行三维建模，形成基于数码照片的三维 浮雕数学模型，将模型保存为STL文件格式；(d) 将三维浮雕数学模型的STL文件输入Magic RP软件进行分层处理，保存为CLI格式文件；(e) 将CLI格式文件输入快速成型专用软件ARPS，通过ARPS确定扫描路径，形成AFI格式文件；(f) 将AFI格式文件输入到激光快速成型设备，设置快速成型的工艺参数，完成浮雕雏 形的制作；(g) 将浮雕雏形从激光快速成型设备中取出，进行清理；(h) 将清理过的浮雕雏形浸渗树脂，凝固后得到所需的三维浮雕。 本专利技术的光显三维浮雕激光快速制作方法，具有以下特点1. 不需要任何工模具，制造工艺简单，可快速完成三维浮雕制品的制作，而且几乎可以 实现等量成形，原材料没有浪费，经济效益好，因而有望成为一种普遍应用的三维浮雕产品 的制作方法。2. 加工柔性高，可以加工出任意复杂形状的三维浮雕产品，这是传统浮雕加工方法难以 做到的。3. 制备的三维浮雕产品在背光源头照射下具有强烈的立体感和类似于黑白照片的逼真视 觉效果，具有浓郁的怀旧色彩，因而极大地提升了三维浮雕产品的艺术品质和附加值。4. 传统的三维浮雕制作方法对人的依赖性很高，需要经过长时间培训的专业技艺人员， 才能完成一个有价值的产品。依赖传统工艺，要将数码照片快速转换为光显三维浮雕产品， 在制造的技术和成本上是几乎不可能的。5. 制备的三维浮雕产品可集成于传统的工艺品、灯具饰品等各种消费品之中，从而得到 能够充分体现消费者个性化特征的专属制品，数据可源自个人专属的人物照片或风景照片以 及消费者喜欢的名人明星照片，能够较好地体现当今消费者的个性化需求，有广阔的市场前旦 足。6. 能够将数码照片快速转换为三维浮雕产品，可以长期保存不变质，克服了传统数码照 片不易长期保存的缺点，具有较高的保存价值。附图说明图l为采用本专利技术的方法制备的三维浮雕图图2为采用本专利技术的方法制备的三维浮雕的光显效果图图3为在灯具饰品中采用本专利技术的方法制备的三维浮雕图图4为在灯具饰品中采用本专利技术的方法制备的三维浮雕的光显效果图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。 第一步，照片预处理。在windows的图形处理软件中对原始数码照片进行裁剪处理，确定长宽比例；给调整后 的照片加边框和着色，边框宽度约为照片宽度项的O. 15倍，边框颜色接近黑色，但不能是黑 色，红绿蓝均为21，色调160，饱和度0，亮度20。第二步，三维浮雕建模。利用三维浮雕专用设计软件ArtCAM Pro进行三维浮雕建模。选择通过图像产生模型选项 ，输入经过编辑处理的照片，选择图像尺寸，单位选择毫米，原点选择中心，设置合适的模 型高度、宽度与厚度(g卩Z方向高度)，厚度一般设为5mm 6mm。基于灰度值原理快速生成 三维浮雕，不过这种浮雕与数码照片是相反的，灰度值越低的地方，模型厚度越大。对模型 进行阴阳模转换和水平镜像处理后，可得到与照片一致的效果，即黑暗区域模型厚度大，明 亮区域模型厚度小；通过对浮雕进行光顺处理，可大幅降低模型表面粗糙度。将浮雕CAD模 型保存为STL格式文件。第三步，模型分层。利用Magic RP软件读取和编辑三维浮雕的STL模型，将基准平面标记为绿色，进行正向 拉伸得到正确的STL模型。根据快速成型设备参数，调整浮雕模型至设备原点；综合考虑成 型精度和效率要求，设置合适的成型方向，最后对模型进行分层处理，分层时输出文件格式 选择CLI，分层厚度为O. lmm 0. 15mm，刀具补偿值为O. 2mm。第四步，扫描路径确定。利用ARPS软件读入CLI层片文件进行激光扫描路径规划处理，输出激光快速成型设备能 够识别的AFI文件。规划激光扫描路径时，扫描间距一般为O. 15mm左右，输出类型为优化路 径，优化原则为深度-广度混合原则，轮廓扫描方式为后扫描轮廓，扫描方向为X、 Y方向交 替扫描，不输出相邻行间连接线。第五步，激光快速成型。利用激光快速成型设备读入AFI文件，设置最重要的三个成型参数预热温度10(TC左右 、激光功率15W和扫描速度4m/s，完成三维浮雕雏形的激光快速制作。激光快速成型设备采用北京隆源公司生产的AFS320-MZ/Q，也可采用功能类似的其它设备。第六步，原型后处理。在快速成型设备中保温一小时后将三维浮雕取出，去掉原型表面多余的粉末，然后对原 型渗树脂处理以提高强度。待树脂完全固化后，对原型表面进行适当的打磨处理。后处理完 毕后的三维浮雕原型如图l所示。将三维浮雕原型对着光源或阳光，即可展现出具有照片效果的三维立体浮雕，如图2所示。在本步骤中所述的树脂采用市售聚乙烯醇和聚酰胺的混合溶液，聚乙烯醇和聚酰胺的质 量配比为100: 34。图3和图4分别为本专利技术的另一实施例在某灯具饰品应用中的效果图。该灯具饰品包括底 座、灯箱、灯箱盖和三维浮雕，本专利技术的光显三维浮雕激光快速制作方法，用于快速制作三 维浮雕。由效果图可见，在光源照射下，灯箱四面呈现具有照片质感的三维浮雕效果，改变 光源颜色，可使灯箱浮雕展现出五彩斑斓的色彩效果。灯箱表面可以进行不同类型的表面处 理而具有不同的颜色，灯箱与底座可通过电动轴承连接而使灯箱能够进行电动旋转，这样将 使三维浮雕灯具饰品更具视觉冲击效果。本专利技术的光显三维浮雕激光快速制作方法可在很短的时间内制作不同尺寸和不同形状的 三维浮雕，具有快速的市场响应速度和很高的加工柔性。本专利技术的光显三维浮雕激光快速制 作方法的最大优势在于能够灵活地实现个性化定制，可广泛用于各种工艺品、装饰品或展示 品的个性化制作，可将消费者有纪念意义的照片或名人明星的照片快速地转换为三维浮雕， 并与各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光显三维浮雕的激光快速制作方法，依次包括如下步骤：　（ａ）将二维数码照片输入电脑；　（ｂ）对数码照片进行裁减、调整长宽比例和加边框的预处理；　（ｃ）将预处理过的数码照片输入ＡｒｔＣＡＭ软件进行三维建模，形成基于数码照片 的三维浮雕数学模型，将模型保存为ＳＴＬ文件格式；　（ｄ）将三维浮雕数学模型的ＳＴＬ文件输入Ｍａｇｉｃ　ＲＰ软件进行分层处理，保存为ＣＬＩ格式文件；　（ｅ）将ＣＬＩ格式文件输入快速成型专用软件ＡＲＰＳ，规划扫描路径，形成ＡＦＩ格式 文件；　（ｆ）将ＡＦＩ格式文件输入激光快速成型设备，设置成型工艺参数，完成浮雕雏形的制作；　（ｇ）将浮雕雏形从激光快速成型设备中取出，进行清理；　（ｈ）将清理过的浮雕雏形浸渗树脂，凝固后得到所需的三维浮雕。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家林，何建国，王洋，黄文荣，许超，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]