【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工，具体为一种透明材料激光内雕装置及方法。
技术介绍
1、激光内雕是一种在透明材料如玻璃内部进行精细雕刻的高科技工艺。它通过聚焦激光束于材料内部特定位置，使材料瞬间达到高温并迅速冷却，从而形成微小的爆裂点或熔化区。该工艺能够在不破坏材料表面的情况下，实现复杂的三维立体图像雕刻，广泛应用于艺术装饰品、珠宝首饰、高端建筑装修等领域。
2、现有的激光内雕装置通常由激光发生器、扫描振镜、f-theta透镜和z轴位移台等组成。雕刻过程涉及通过点云转换软件将三维图像转换为点云数据，激光束依次经过扫描振镜和透镜，聚焦在待雕刻工件内部。该装置的设计使得雕刻过程可以在多个层次上进行，逐层完成三维图案的内雕。
3、现有技术方案虽然在效率上有所提升，但依然存在一些不足，例如，分区雕刻方法虽然可以同步进行多个区域的雕刻，但各区域采用单独的激光源和光路，导致图像拼接痕迹明显，且不同区域的聚焦特性存在偏差，容易造成错位或像点大小差异；此外，设备的结构复杂性使其不适合小型工件的雕刻，体积较大也降低了使用灵活性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种透明材料激光内雕装置及方法，解决了现有激光内雕技术中效率低下和图像拼接痕迹明显的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种透明材料激光内雕装置，包括：
3、激光发生器，用于产生可透过待雕刻材料的激光束；
4、四分之一波片和偏振分束器一，四分之
5、偏振分束器一的底部依次设置有固定反射镜、扫描振镜四和扫描振镜三，其中固定反射镜用于折转s偏振态光束至-x轴方向，扫描振镜三和扫描振镜四用于通过角度的调节，控制第二束光在x、y平面上的扫描；
6、偏振分束器一的外侧依次设置有扫描振镜一和扫描振镜二，其中扫描振镜一和扫描振镜二通过角度的调节，用于控制第一束光在x、y平面上的扫描，和前述的第二束光一起，形成双通道激光内雕系统；
7、f-theta透镜，其设置在扫描振镜三的下侧，f-theta透镜用于将激光束聚焦于待雕刻工件内部的特定位置，以形成清晰的雕刻图案；
8、z轴方向位移平台，其设置在f-theta透镜的下侧，用于固定待雕刻工件并实现其在z轴方向的移动，以进行逐层雕刻。
9、优选的，偏振分束器一和扫描振镜一之间设置有半波片一，其用于调整入射激光的偏振方向。
10、优选的，偏振分束器一和固定反射镜之间设置有半波片二，其用于调整入射激光的偏振方向。
11、优选的，两条独立的激光扫描光路共享激光发生器与f-theta透镜，通过共享，减少了对多套器件的需求，优化了资源的使用，同时也确保了两条光路的聚焦特性一致，减少了焦点位置和大小的波动，提升了雕刻质量。
12、优选的，f-theta透镜的上侧设置有偏振分束器二，其与半波片一、半波片二配合，用于调节p偏振态和s偏振态的透过率和反射率，使得经过该偏振分束器后的两束光在待雕刻工件内部的功率密度相等，以确保雕刻效果的一致性，同时，可以使两束激光共享f-theta透镜。
13、优选的，装置中设置有两套光路，能够实现两束光同时独立进行平面扫描雕刻工作，从而提升内雕工作效率，且两束光的工作区域可以充分交错，从而降低不同光路雕刻区域之间的拼接痕迹。
14、优选的，z轴方向位移平台配置有精确控制模块，以确保在逐层雕刻过程中光束焦点的精确定位，保证雕刻质量。
15、优选的，精确控制模块包括：
16、步进电机，用于实现高精度的位移控制，以确保待雕刻工件在z轴方向上的精确移动；
17、反馈传感器，用于实时监测位移平台的位置，并将数据反馈至控制系统，确保雕刻过程中焦点位置的准确性；
18、控制器，配置有闭环控制算法，能够根据传感器反馈自动调整步进电机的运行，以实现高精度的定位和稳定的雕刻过程；
19、用户界面，允许操作人员设置和调整雕刻深度及速度，以适应不同材料和雕刻要求。
20、本专利技术还提供一种透明材料激光内雕装置的使用方法，包括以下步骤：
21、通过专用点云转换软件，将待雕刻的三维图像转换为点云图像，并获取各点的坐标信息；
22、将点云图像按层划分，以便进行逐层雕刻；
23、根据点云数据，将每层的点划分为两类，每类点构成一个区域，两类点位置交错分布，分别控制扫描振镜一和扫描振镜二以及扫描振镜三和扫描振镜四进行对应区域的平面扫描。
24、优选的，雕刻过程通过z轴方向位移平台实现逐层加工，具体步骤为：
25、完成当前层的雕刻后，控制z轴方向位移平台精确移动至下一层；
26、继续对下一层进行雕刻，直至所有层的雕刻工作完成，从而形成完整的三维图像内雕工件。
27、本专利技术提供了一种透明材料激光内雕装置及方法。具备以下有益效果：
28、1、本专利技术通过构建两套独立的扫描光路，实现了激光发生器与f-theta透镜的共享，从而大幅提升雕刻效率，这种设计有效减少了组件数量，避免了多光路间聚焦特性的差异，改善了雕刻质量，并减弱了图像之间的拼接痕迹，同时，装置的紧凑结构使其适应性更强，能够适用于较小的工件。
29、2、本专利技术通过将工件内的每一层点划分为两类，并使其位置交错分布，本专利技术的内雕方法有效改善了图像质量，这种方法结合两套光路的雕刻，使得各区域图像的拼接痕迹进一步减弱，确保了更为一致的雕刻效果。
30、3、本专利技术通过整体结构设置的紧凑性，减少了组件的复杂性，使得装置更易于调整和维护，不仅提升了设备的稳定性，还增强了对不同材料和工件的适应性，为多样化的雕刻需求提供了更优的解决方案。
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1.一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，偏振分束器一(31)和扫描振镜一(51)之间设置有半波片一(41)，其用于调整入射激光的偏振方向。
3.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，偏振分束器一(31)和固定反射镜(7)之间设置有半波片二(42)，其用于调整入射激光的偏振方向。
4.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，两条独立的激光扫描光路共享激光发生器(1)与F-Theta透镜(8)，通过共享，减少了对多套器件的需求，同时也确保了两条光路的聚焦特性一致，减少焦点位置和大小的波动。
5.根据权利要求4所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，F-Theta透镜(8)的上侧设置有偏振分束器二(32)，其与半波片一(41)、半波片二(42)配合，用于调节P偏振态和S偏振态的透过率和反射率，使得经过该偏振分束器后的两束光在待雕刻工件内部的功率密度相等，以确保雕刻效果的一致性，同时，可以使两束激光共享F-Theta透镜(8)。
6.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，装置中设置有两套光路，能够实现两束光同时独立进行平面扫描雕刻工作，且两束光的工作区域可以充分交错，从而降低不同光路雕刻区域之间的拼接痕迹。
7.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，Z轴方向位移平台(10)配置有精确控制模块，以确保在逐层雕刻过程中光束焦点的精确定位，保证雕刻质量。
8.根据权利要求7所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，精确控制模块包括：
9.一种透明材料激光内雕装置的使用方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项的一种透明材料激光内雕装置，包括以下步骤：
10.根据权利要求9的一种透明材料激光内雕装置的使用方法，其特征在于，雕刻过程通过Z轴方向位移平台(10)实现逐层加工，具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，偏振分束器一(31)和扫描振镜一(51)之间设置有半波片一(41)，其用于调整入射激光的偏振方向。
3.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，偏振分束器一(31)和固定反射镜(7)之间设置有半波片二(42)，其用于调整入射激光的偏振方向。
4.根据权利要求1所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，两条独立的激光扫描光路共享激光发生器(1)与f-theta透镜(8)，通过共享，减少了对多套器件的需求，同时也确保了两条光路的聚焦特性一致，减少焦点位置和大小的波动。
5.根据权利要求4所述的一种透明材料激光内雕装置，其特征在于，f-theta透镜(8)的上侧设置有偏振分束器二(32)，其与半波片一(41)、半波片二(42)配合，用于调节p偏振态和s偏振态的透过率和反射率，使得经过该偏振分束器...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永强，李梦龙，伊玉文，颜涛，杨青，戴玮，王春阳，刘洁，刘水，
申请(专利权)人：北京乐博空间企业管理服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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