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《论文_激光雕刻技术的发展历史和研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、专业资料1绪论1.1引言随着科技的进步，越来越多的新技术走进了我们的视野，它们替代了传统的工艺，提高了我们的生产效率，在我们大呼过瘾的同时，顺理成章地走入了我们的生活，渗透到我们所能接触到的方方面面，不知不觉中颠覆了我们传统的观念以及生活方式。让我们把从前不曾想像的事情转变成为一种习惯，而慢慢融入我们日常的生活中。我们通常会说，是需求引导技术的进步，因为有需求的存在，人们就会有动力去提高技术以满足需求，然而，在另一方面，又恰恰是技术的进步在引导需求，当人们发现飞翔成为可能以后，他们会希望可以飞得更高、更快、更稳。激光就是这样的一种新技术，它的出现也不过几十年时间，却已
2、在人们的生产生活中起到了巨大的作用，并在不知不觉中走入了千千万万的家庭。激光是二十世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的100亿倍。它的原理早在1916年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但要直到1958年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现，并带动了一些新型学科的发展，如全息光学、傅立叶光学、非线性光学、光
3、化学等[1]。激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。激光技术推动了诸多领域的迅猛发展,应用范围越来越广,在加工领域中的应用成果尤为显著。由于激光具有亮度高、方向性强、单色性和相干性好等性能,加上激光的空间控制性和时间控制性很好,易获得超短脉冲、尺度极小的光斑,能够产生极高的能量密度和功率密度,足以融化世界上任何金属和非金属物质,word完美格式专业资料特别适用于材料自动化加工,而且对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大。通过外光路系统可以使光束改变方向,因而可以和数控机床、机器人连接起来,构成各种
4、加工系统[2]。水墨书法是一门传统的中国艺术，中国水墨书法仿真雕刻有着非常广泛的市场前景，但是，对传统艺术的仿真模拟是当今计算机艺术领域里最具有挑战性的课题之一。本文通过计算机模拟了水墨在宣纸中的扩散与流动，利用编程实现了虚拟毛笔实时书写的效果。此外，用计算机艺术模拟毛笔书法对吸取传统文化的营养，弘扬民族文化，促进中国传统书画的普及具有积极意义。综上，本文将对激光雕刻和毛笔书法仿真两个方面进行深入探讨。1.2激光雕刻技术的发展历史和研究现状1.2.1激光雕刻技术的背景激光雕刻是利用高能量密度的激光束作用于目标,利用高能量，极短脉冲的激光，使物质瞬间被汽化，不伤及周围物
5、质，并可精确的控制作用深度，使目标表面发生物理或化学的变化,它代替传统的凿子和刻刀,对工件多余的部分去除雕刻,从而获得可见图案的雕刻方式。激光雕刻与传统的雕刻工艺相比有明显的优点:雕刻窄,节省材料;只需定位而不需夹紧、划线、去油等准备工序;工件无机械应力、变形小;非接触式加工、污染小、无磨损;能雕刻易碎的脆性材料,和极软、极硬的材料;速度快,可向任何方向行进,可从任何一点开始,雕刻清晰永久,防伪功能强、经济效益好;易于数控或计算机自动化控制,并可多工位操作。近年来,随着激光器的可靠性和实用性的提高,加上计算机技术的迅速发展和光学器件的改进促进了激光雕刻技术的发展,使得
6、激光雕刻技术得到广泛应用。20世纪70年代,激光就开始在胶印、凹印制版领域发挥作用,在90年代,国外的公司开始激光直接雕刻的研究。激光直接雕刻铜版,在技术上一直认为是不可行的,但它可以直接雕刻锌。word完美格式专业资料瑞士MDC公司通过制版工艺的改进,实现激光直接雕刻先在钢辊上电镀一薄层镍,然后再在其表面镀铜,随后又镀了一层锌。这层锌可吸收激光能量并被蒸发,随之蒸发的还有其下面的铜,便生成了载墨的网穴。雕刻后,像其他雕刻滚筒一样,最终在滚筒上镀一层坚硬的铬。还开发了大约500W功率的YAG激光器,每秒能雕刻7万个网穴。直接激光雕刻系统主要由3部分组成:高能量的激光;
7、激光传输系统;光学系统,通过调节焦距,来调节单位面积上的能量。激光脉冲的聚焦点直径和入射能量决定网点的几何形状。简单的直接激光雕版系统只能调整能量的大小,而激光聚焦点的直径根据所需的网点预先设置,在雕版过程中不能改变。网点直径由激光聚焦点的直径决定。先进的SHC(NewSuperHalfautotypicalCell)调整方法使每个激光脉冲的2个参数:能量和聚焦点的直径都可以调整。“先进”意味着每个网点的几何形状网点的直径和网点的深度可以相互独立,在确保直接激光雕版的精度下任意调整。Hell解决了激光直接雕刻铜版的技术困难,在Drupa2004上展示
