包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２７Ｎｏ．２２００６．０４
激光雕刻凹版制版技术
易丽芳，张逸新
（江南大学，无锡２１４１２２）
摘要：作为一种高能量，高性能的记录工具，激光已经在凹印制版领域发挥着日益重要的作用。
主要对激光雕刻凹版制版技术的原理及其工艺进行了研究。
关键词：激光；雕刻；凹版印刷；制版
中图分类号：ＴＳ８３８文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３５６３（２００６）０２—００８２—０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｇｒａｖｕｒｅｐｌａｔｅｍａｋｉｎｇ
Ｙ／Ｌｉｆａｎｇ．ｚＨＡＮＧ
（ＳｏｕｔＩｌｅｌＴｌ
Ｙａｎｇｔｚｅ
Ｙｉ－ｘｉｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４０６４，Ｃｈｉｎａ）
ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｓｆｏｒｐｒｉｎｔｐｌａｔｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｌａｙｓ
ｐｒｅｐｒｉｎｔｉｎｇａｒｅａ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎ
ｇｒａｖｕｒｅＷａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ；ｅｎｇｒａｖｉｎｇ；ｇｒａｖｕｒｅｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｐｌａｔｅｍａｋｉｎｇ
在国内外印刷市场上主要用的有３种基本的印刷技术，即：凹版印刷，柔性版印刷和平版ＥＩ］届Ｕ。采用凹印的方式生产的印刷品，大多是大众趣味周刊和邮订商品目录等，包装印刷
用频率发生器产生一定频率和适当振幅的震荡，震荡频率决定了每秒雕刻的网穴数，由图像存储器传送过来的数字信号，经数／模转换器转换成模拟信号，再与前项振幅结合，控制雕刻刀在匀速转动的版辊的制版铜层表面，雕刻出不同大小和深度的
网穴。
是凹印的另一个主要阵地，特别是特薄的薄膜印刷和厚纸板印刷，其承印材料可以是纸张、塑料以及铝箔片等∞ｊ。它又以印刷图案鲜艳、层次丰富、印版耐力强、高速运行，适合印刷基材广泛等特点，大受青睐。凹印已经占了整个欧洲市场的１６％”Ｊ。传统的凹印是采用蚀刻技术或雕刻技术，将印刷图文直接成像在滚筒表面上，是一个高成本的机械加工与电镀过程。为了提高凹版雕版的速度，降低凹版雕版的成本，激光雕版技术成了不少研究人员开发的对象。
２
激光雕刻凹印滚筒的成像
从原理上讲，激光凹版雕刻是应用一路或多路高能激光
束，在滚筒表面的待雕材料（金属层或基漆层）上，烧蚀出网穴
或露铜的网穴形状，直接形成网穴印版，或为后续加工网穴做
好准备。这其中包含了２种略有差异的雕刻技术。（１）用高
１传统凹印滚筒的成像
能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成凹版网穴。就目前的技术水准而言，直接雕刻铜层还未获得成功。瑞士Ｄａｅｔｗｙｌｅｒ公
传统凹印滚筒的表面都镀了一层铜或锌，在表面用化学或物理的方法，使有图像的部分形成一些网穴。通常为了延长滚筒的寿命，在滚筒表面成像后再镀一层铬Ｍｏ。目前大多数凹印滚筒的成像都用如下几种方法口Ｊ。
１．１
司采取了雕刻锌层的妥协方法，实现其激光雕刻的目标；（２）在铜滚筒上先涂覆黑色基漆层，用激光烧蚀网穴区域，使网穴处的铜层裸露出来，非网穴处由基漆保护抗蚀，待腐蚀后即可获得凹下的网穴。
２．１
化学腐蚀
激光雕刻凹版基漆层技术
该方法是采用一种炭素纸将图文转移到凹印滚筒上，炭素纸上涂有一层已经被铬盐溶液敏化的明胶层。将十字形网屏和图文底片放在炭素纸上，再一起放在拷贝机上曝光，然后用专门的炭素纸转移装置将炭素纸碾压到凹印滚筒上。
１．２
激光雕刻凹版方案的实质是：充分利用激光记录的高分辨率，使激光在基漆上烧蚀出的网穴轮廓、文字、图形轮廓达到高精度。网穴轮廓面积随图像颜色的深浅明暗而变化。因此，经过后续腐蚀处理所得到的网穴属于前述的。面积可变、凹下深度不变网穴。（实际上，在腐蚀过程中，网穴轮廓面积的大小仍
然会在一定程度上影响网穴腐蚀深度）。其工艺见图１。
电子雕刻
电子雕刻制版是将光信号或数字信号，通过光电转换和电
磁转换变成雕刻刀机械运动的过程。电子雕刻机在雕刻时利
收稿日期：２００５—１２－２６
作者简介：易丽芳（１９７８一），女，湖北京山人，江南大学硕士研究生，主攻印刷工艺原理。８２
万方数据
易丽芳等激光雕刻凹版制版技术
图ｌ
激光雕刻凹版基漆层技术工艺
Ｆｉｇ．１Ｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｏｐａｉｎｔ
图２直接激光雕刻后的凹印滚筒
Ｆｉｇ．２Ｇｒａｖｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒａｆｔｅｒ
ｄｉｒｅｃｔｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇ
２．２直接激光雕刻
这种激光凹版雕刻方法，从激光记录技术上看，曝光光斑尺寸不变，用图像记录信号调制激光的记录强度，即可雕刻出
上述特征的网穴。１次激光曝光即产生１个网穴。这一技术
的关键之处是：为了保证图像层次再现，对激光曝光强度的精确控制。如果图像数字信号为８位，可以携带２５６级图像层次信息，要求激光能量也精确地控制为２５６等级，在数十至数百微米的范围内雕刻出多级深度的网穴。图像层次的再现依赖于激光雕刻精度控制。由于网线数在７０～２００线／ｃｍ，在此雕刻分辨率下，文字和图形的轮廓精度尚可，但并不是很高。直
接激光雕刻后的凹印滚筒见图３。
图３直接激光雕版的光学设备
Ｆｉｇ．３Ｄｉｒｅｃｔ
ｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｇｒａｖｕｒｅ
３
凹版直接激光雕刻系统原理
由于化学腐蚀雕版的不稳定性和电子雕版的一些限制，这
种新的雕版方法以其精确性，可重复性以及高效性得到了广泛认可和接受。并且这种方法还很经济灵活。
万
方数据直接激光雕版的基本的光学设备见图４，有２束多模式激光，每个的能量都为４００Ｗ，频率３５ｋＨｚ，在外部由一个声光调
制器控制每束激光的能量，调制后其最大的利用率为７５％，也
就是能量为６００Ｗ，频率为７０ｋＨｚ。再通过一个透射率为９２％的光纤系统透射后，平均有大于５００Ｗ的能量聚集于滚筒表
面。为了精确的定位网穴，减少热量的相互作用，滚筒表面的
图文部分被蒸气直接去除了。使网穴周围融化的部分及其毛边的厚度都可以不超２～３“ｍ。为了实现这个目的，可以利用
一种添加了有机物的特殊的电镀锌材料，与利用普通的锌材料
相比利用这种材料可以降低热量的产生。与蒸气的结合，又使这种雕版技术效率更高，因为只需要较低的能量就能融化网
穴，而其余的部分可以由汽化产生的压力去除。
每１柬激光都能产生１个网穴，网穴的形状取决于激光束的形状，其大小取决于激光束的能量（见图４）。由于直接激
光雕版的频率很高，并且可以做到１束激光１个网穴，所以这种方法雕版比电子机械雕版要快９倍。见图５。
图４平底网穴ａ和圆底网穴ｂ
Ｆｉｇ．４Ｃｅｌｌｓｗｉｔｈｆｌａｔｂｏｔｔｏｍａｎｄｒｏｕｎｄｂｏｔｔｏｍ
图５雕版速度和加网线数
Ｆｉｇ．５Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ
ｓｐｅｅｄａｎｄ
ｓｃｒｅｅｎ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
４激光凹版雕刻的网穴
就凹版网穴的类型而言，通常有４种类型ＨＪ，即：面积可变网穴、凹下深度可变网穴、面积和凹下深度都可变网穴、调频网穴。在目前的技术发展水平上，这４种网穴的激光雕刻都已
实现。网穴的纵横比与油墨的转移率有很大的关系。所谓网穴的纵横比是指网穴的深度与其直径的比值，是油墨、网穴及承印物界面相互作用的一个重要参数。它决定了油墨的转移特性，如果网穴纵横比太小，也就是说网穴太浅，会引起油墨变干，网点丢失，形状变异以及油墨转移不稳定等问题发生，而如
果网穴太深，油墨就不能把它完全填满，或者由于剪切力迫使
８３
包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２７Ｎｏ．２２００６．０４
网穴里面的油墨溢出，见图６。优良的承印物表面比较耐压一些，而较差的纸张发生的这种现象会更严重。为了自如地控制
纵横比，有必要分别控制网穴的深度和直径，也就是说要分别
６结语
凹版ＥＤＩ币Ｕ历来是印刷工艺中重要的组成部分，与胶印、柔印刷、丝印组成４大ＥＤ，罚Ｕ工艺体系。具有承印材料广泛、承印
控制激光束的形状和能量。
幅面宽、印品质量高等其他ＥＤ，屙Ｕ方式不可替代的独特优势¨Ｊ。文中对激光雕刻凹版制版技术的原理及工艺进行了研究，并提出了一些新的提高效率降低成本的方法。但新的方法还有待
于在实际生产中得到应用，还需要一个过程，所以仍然有待进一步研究。
图６
网穴纵横比与油墨转移
Ｆｉｇ．６Ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏａｎｄｉｎｋｔｒａｎｓｆｅｒ
参考文献：
５新的激光凹版雕刻方法
１）选用更高效的材料。传统的凹版印刷的滚筒都是镀铜的，而事实证明镀锌的表面对于激光去除来讲效率更高ｕＪ。由于热量的扩散使铜的能量的损失大约是锌的３～４倍，用铜还有一个问题是随着从固态向液态的转变，其反射率会有很大的变化，这样控制光的灰度就很难。所以在应用材料时要尽量选用镀锌层，以降低成本提高效率。
２）用其它的激光光源。如果是在比锌硬的表面雕刻，激
［Ｉ］ＧｕｉｄｏＨｅｎｎｉｇ，Ｋａｒ—ＨｅｉｎｚＳｅｌｂｍａｎｎ，ＡｎｎｄｒｅａｓＢｒｏｃｋｅｈ．Ｌａｓｅｒ
ｇｒａｖｉｎｇｉｎ
ｅｎ—
ｇｒａｖｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆＳＰＩＥ，６１５７．（余不详）
［２］ＨｅｌｍｕｔＫｉｐｐｈａｎ．印刷媒体技术手册［Ｍ］．谢普南，王强，译．北
京：世界图书出版公司．
［３］金杨．从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展［Ｊ］．印
刷技术，２０００（ｚｏ）．［４］
曹春宝．强力推动我国凹版印刷业持续发展［Ｊ］．包装工程，２００４，２５（６）：２０８—２０９．
［５］ＡｌｌｅｈｏｆｆＷ．Ｋｏｍｍｅｎｔａｒ
ｓｃｈｅｒ
ｚｕｒ
ＰＩＲＡｓｔｕｄｉｅｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆ
ｐｒｉｎｔ［ｊ］．Ｄｅｕｔ—
ＤｒｕｃｋｅｒＮｒ，２０００，２１（１２）：４７—４８．
Ａ，Ｌａｕｓｍａｎｎ
光束的能量的聚集度就要提高，这可以能通过比较好的几何聚焦或者是激光沿着时间轴聚焦来实现。这种方法还有待进一
步研究。
［６］
Ｂｒｏｃｋｅｈ
ＧＡ，ＳｔｉｃｈｌｅｒＭ．Ａｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｆｏｒ
ｒｏｔｏｇｒａｖｕｒｅ
ｆｏｒｍｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ—ＭＤＣｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｅｈｒｏｍｅ
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌ
ｐｌａｔｉｎｇ［Ｊ］．ＹｅａｒｂｏｏｋＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，１９９９，５５：８３—９３．
（上接第８１页）致谢：此文完成过程中得到了施乐ＥＰＩＣｅｎｔｅｒ对本研究内容的支持，在此表示感谢！
中，应按照经济、高效、适用的原则选择合适的生产工艺和工作流程，并根据印刷页面中可变信息内容是否具有规律性和稳定
性等的特点，选择合适的ＶＩＰＰ工作模式进行动态数据的组织和版面安排。例如对水电煤、信用卡、移动通信费等帐单，由于
参考文献：
［１］
刘浩学．数字印刷的发展与市场［Ｊ］．包装工程，２００２，２３（６）．
１４９—１５０．
其可变信息因人而异，而且可变信息种类和内容非常丰富，此类可变数据ＥＩＯ届Ｕ宜采用Ｌｉｎｅ工作模式，而对哪些可变信息基
本固定的应用，如可变标签、个性化包装产品、证书、证卡、直邮
［２］孑Ｌ玲君．票据的可变数据印刷［Ｊ］．出版与印刷，２００４（２）：３６—
３８．
［３］姚海根．数字印刷技术［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，２００１．
信函和广告等，则采用Ｄａｔａｂａｓｅ模式较为合适。
８４
万方数据
激光雕刻凹版制版技术
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
易丽芳， 张逸新， YI Li-fang， ZHANG Yi-xin江南大学,无锡,214122包装工程
PACKAGING ENGINEERING2006，27(2)5次
参考文献(6条)
1. Guido Hennig. Kar-Heinz Selbmann. Anndreas Brockelt Laser engraving in gravure industry2. Helmut Kipphan. 谢普南. 王强 印刷媒体技术手册
3. 金杨 从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展[期刊论文]-印刷技术 2000(10)4. 曹春宝 强力推动我国凹版印刷业持续发展[期刊论文]-包装工程 2004(06)5. Allehoff W Kommentar zur PIRA studie the future of print 2000(12)
6. Brockelt A. Lausmann G A. Stichler M A new process for rotogravure form preparation-MDC laserengraving in connection with special chrome plating 1999
相似文献(10条)
1.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan Al2O3陶瓷的激光三维雕刻实验研究 -激光技术2007,31(1)
基于激光三维雕刻对单层雕刻深度的工艺需求,采用不同雕刻工艺参数对Al2O3陶瓷进行雕刻实验.详细分析了工艺参数对单层雕刻深度、雕刻质量的影响以及激光雕刻陶瓷的机理,并建立起激光雕刻深度的数学模型.当激光输出功率为12.2A、重复频率为2kHz、激光扫描速度为25 mm/s时,陶瓷试样的单层雕刻深度最接近0.1 mm,同时获得较高的雕刻质量.利用实验中获得的参数数据进行了三维实体的雕刻并给出了应用实例.结果表明,分层成形原理可以应用于激光雕刻领域,三维雕刻系统能够在陶瓷表面直接加工真正的三维图形.
2.会议论文 蒋明. 王英. 胡兵. 刘晓东. 黄维玲 激光数字图像精密雕刻技术的研究 2002
结合数字图像处理技术、激光精密控制技术研究了激光灰度图像精密雕刻系统的结构和雕刻算法.基于视觉灰度感知特点设计了25级灰度雕刻模板,彩色图像文件经过灰度转化和色彩量化处理后直接调用灰度雕刻模板控制激光和振镜的扫描雕刻出多灰度级图像.系统采用Nd:YAG激光器、振镜扫描方式获得25级灰度、247dpi分辨率的激光精密图像雕刻效果.
3.学位论文 刘腾 高频率脉冲固体激光深雕刻技术研究 2009
随着激光技术的不断发展，激光的用途越来越广泛，其应用扩展到更多的领域。本文针对企业对低碳钢压力容器钢瓶瓶身雕刻字符效率、美观度以及雕刻稳定性提高要求，提出用高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光雕刻代替传统的辊压成型技术进行低碳钢瓶瓶身字符标号的雕刻，不论美观程度或者雕刻速度上都满足了企业生产的需要。
文章首先基于激光与金属材料的作用机理，分析了激光打孔和切割的技术特点；在此基础上总结激光深宽雕刻的技术特点，比较其与前两者的不同；分析ms级脉冲激光加工的特点，比较了连续激光雕刻和ms脉冲激光雕刻的区别，提出用ms级脉冲激光在低碳钢瓶上进行深宽雕刻，一次成型，高效美观。
研制适用激光深雕刻的高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光器，具有高重频和高脉冲能量的特点。实验选取最佳腔长和最佳透过率以获取最大功率的稳定输出。通过实验得到重复频率100Hz，单脉冲能量3J，脉宽1ms的高频率脉冲激光输出，光束质量20mm*mrad，功率不稳定性
对激光深雕刻外光路系统进行介绍，采用5片高反射镜进行光路传导，进入焦距为100mm聚焦透镜聚焦，得到0.3mm聚焦光斑。理论上分析了光束质量对聚焦和传输特性的影响，光束质量越好，聚焦光斑越小，瑞利长度越长。光束质量越好，越能提高加工质量。为了得到更高的光斑功率密度，并且适应1.5m长的运动飞行光路要求，采用2倍扩束镜对高斯光束进行扩束，减小其发散角。
最后通过雕刻工艺试验，获取较高速度下低碳钢瓶身的典型雕刻工艺参数。试验发现氧气气压，离焦量，喷嘴与工件距离对雕刻效果的影响最大。对雕刻试验结果进行分析，找到各个参数对试验结果的影响。提出过烧问题的解决方法。单个字符雕刻深度>0.5mm，宽度能达到1mm，雕刻速度最高达到40mm/s。
4.期刊论文 卑江艳 凹印印前领域划时代的突破--激光直接雕刻铜辊技术 -印刷杂志2006,""(6)
多年来,凹印滚筒一直采用机械雕刻的原理来完成制作.机械雕刻是采用钻石雕针在铜层表面直接雕刻出网穴,然后通过网穴的大小和深浅的变化来反应层次的变化.但是由于网穴与网穴之间有网墙分割,所以通过网穴组成的线条和边缘始终无法避免锯齿边的存在.因此对于精细产品来讲,机械雕刻始终受到一定的限制.
5.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中扫描算法的研究 -工程图学学报2007,28(4)
采用分层制造原理研究激光三维雕刻技术.在对现有激光扫描方式进行分析的基础上,从算法实现的难易程度、扫描效率及对硬件性能的要求等方面综合考虑,确定将直线扫描作为激光三维雕刻的扫描方式.给出了激光三维雕刻中直线扫描的原理,详述了扫描线生成算法并实现阴刻及阳刻扫描.针对直线扫描中存在的不足,提出并实现了一种新的直线扫描算法.应用结果表明,该算法稳定可靠、效率高,完全满足激光三维雕刻中的扫描需求.
6.会议论文 卢宇. 陈荣. 吴进营 激光图像雕刻软件的研究 2003
本文讨论激光加工机控制方式及机械特性,分析该加工系统的特性,介绍针对该机而开发的激光图像雕刻的软件,该软件可以弥补该机对处理图像功能不足的缺点,克服硬件瓶颈.这种设计方法可以为其他系统借鉴使用.
7.学位论文 李文华 激光切割机控制系统的改进研究 2005
激光切割机控制系统的改进研究测试计量技术及仪器研究生李文华指导教师周肇飞随着制造加工技术的快速发展，各种加工技术不断涌现，尤其是激光切割(雕刻)加工技术在各行各业得到了广泛的应用。本课题主要结合激光切割加工技术在雕刻领域的应用来展开，比如我们常见的广告字体，或者办公用章，这些都是很常见的激光雕刻技术，因此该技术在市场有着广泛的实际应用。我们通过对现有切割机(雕刻机)的调查发现，这些产品仍然存在着或是成本偏高，或是效率低，可靠性不足的问题，因此本课题的主要任务就是重新设计一款既是低成本，又是高效率高可靠性的切割机(雕刻机)。
针对上述目标，完成了以下研究工作：一、重新制作了雕刻机软件，含以下功能：1)编写了更加方便操作的软件界面。用户可以直接在界面内编辑文字大小、格式、字体。同时，软件界面上标出了实际雕刻平台的尺度，用户可以对照得知所刻字体的实际大小。 2)文字编辑功能，按刻字平台大小，按比例显示在界面上，方便用户在雕刻前知道实际的雕刻出来的文字大小。
3)文字轮廓识别功能。我们设计一个文字轮廓识别的方法，可以将文字外围轮廓计算出来，然后进一步转化成为雕刻机的运动指令，这些指令被单片机系统用来指挥雕刻机进行雕刻。除了可以识别文字外，对图形的识别也是可以的，其原理与文字识别类似。
4)雕刻进度显示，对于工人的操作有指导意义。以往的雕刻机在雕刻过程中没有进度指示，操作人员往往不知道雕刻过程还要持续多久。我们把雕刻进度显示在软件界面的最上方，该进度显示出雕刻指令的总数以及当前已经执行到第几条指令，从而方便操作人员估计工作时间。
二、重新制作了硬件，含以下功能：1)设计单片机硬件电路，控制步进电机。首先重新设计电路原理图，然后做成PCB，采用PROTEL电路设计工具。单片机采用STC89C58，该型号单片机具有大存储容量(用于存储雕刻指令)，超强抗干扰能力，轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT)，加密性强，无法解密(而ATMEL，PHILIP的51单片机均可解密)，使得本产品的知识产权得以保护，不易被其他厂家所仿制。
2)编写单片机程序，实现从上位机下载雕刻数据，并执行。单片机程序采用keil开发工具，用C51编写，代码执行效率高，开发速度快，可以直接生成HEX文件烧写入单片机内。单片机烧写采用最新的串口ISP技术，无需外加编程器，降低了开发成本。从上位机下载的雕刻指令存储在单片机内部的FLASH内。
3)实现脱机工作，增强系统实时性，降低产品成本。研究创新点与改进后的优势：1)降低了成本：改用单片机控制，节省了一台电脑。 2)提高了可靠性：单片机专注于控制，不受其他软件干扰。 3)提高了实时性：单片机的中断反应时间更快。
4)提高了效率：一方面是提高了雕刻速度，更重要的是，工作人员的设计工作和雕刻控制工作可以同时进行。 采用了最新的单片机技术：IAP在线仿真技术、ISP在线程序烧写技术、新型反解密单片机。
8.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中实时切片算法研究 -工程图学学报2008,29(1)
如何对三维模型进行快速切片一直是分层制造的关键技术,分析对比两类切片方式,基于格式通用性、操纵灵活性及数据处理快速性方面考虑,选择STL文件作为该系统与三维造型软件的接口规范.从实时切片角度出发,在充分分析STL文件格式的基础上,提出STL模型拓扑快速重建的算法思想.通过预先为模型建立点表及邻接边表,实现模型的实时切片.该切片算法已经应用于激光三维雕刻系统,结果表明,算法快速稳定.最后给出了一个三维雕刻实例.
9.期刊论文 游畅. 黄耀熊. YOU Chang. HUANG Yao-Xiong Nd:YAG激光有关参数对金属雕刻加工的作用 -激光杂志2006,27(2)
本文就Nd:YAG激光有关参数对金属材料雕刻加工的作用进行了系列研究,揭示出YAG激光在对不锈钢和铝两种不同材料进行加工时的优化加工参数组合.
10.学位论文 宇伟 激光玻璃内雕刻机计算机应用系统的设计与研究 2002
激光玻璃内雕刻机是在玻璃体内雕刻三维物体,将玻璃制成赏心悦目的工艺品;是光机电一体化的高科技产物,具有很好的市场前景.计算机作为现代生产、生活中的重要手段和工具,在激光玻璃内雕刻机的研制过程中扮演着重要的角色.该文在介绍激光玻璃内雕刻机工作原理的基础上,针对激光玻璃内雕刻控制系统软硬件的研制、计算机三维图形处理软件的开发和通信模块的设计三方面作了较为详尽的描述.激光玻璃内雕刻控制器以PC104模板为核心,通过软件、硬件的设计实现对激光玻璃内雕刻机的过程控制以及加工调试要求.论文中介绍了所选用的PC104模板在该设计中的应用,并给出了控制器软件的结构.论文在DXF文件的基础上,对三维物体表面三角网格化以后表面插值的问题作了大量有针对性的实验,并得出了一套具备实际意义的处理方法;同时,该文从计算机图形学的角度,对这一问题作了初步的研究与探讨,得出的方法更加具有普遍意义.论文中设计了一种基于通信握手的串行通信的可靠方法.
引证文献(5条)
1. 郑家农 激光电雕机多工艺技术的实现[期刊论文]-北京印刷学院学报 2009(6)
2. 夏琴香. 王甲子. 周思聪. 秦学锋. 王石子 激回印制版设备及其关键技术分析[期刊论文]-包装工程 2008(7)3. 唐正宁. 朱嵬 基于装饰纸特点的印刷色差及其评价[期刊论文]-包装工程 2007(11)4. 张琳. 刘建 凹版印刷网点增大值的研究[期刊论文]-包装工程 2007(7)5. 臧冬娟. 张逸新 雕刻防伪技术[期刊论文]-包装工程 2007(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bzgc200602030.aspx
授权使用：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：97804178-69ee-4159-85f3-9e1a011501ae
下载时间：2010年10月25日
包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２７Ｎｏ．２２００６．０４
激光雕刻凹版制版技术
易丽芳，张逸新
（江南大学，无锡２１４１２２）
摘要：作为一种高能量，高性能的记录工具，激光已经在凹印制版领域发挥着日益重要的作用。
主要对激光雕刻凹版制版技术的原理及其工艺进行了研究。
关键词：激光；雕刻；凹版印刷；制版
中图分类号：ＴＳ８３８文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３５６３（２００６）０２—００８２—０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｇｒａｖｕｒｅｐｌａｔｅｍａｋｉｎｇ
Ｙ／Ｌｉｆａｎｇ．ｚＨＡＮＧ
（ＳｏｕｔＩｌｅｌＴｌ
Ｙａｎｇｔｚｅ
Ｙｉ－ｘｉｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４０６４，Ｃｈｉｎａ）
ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｓｆｏｒｐｒｉｎｔｐｌａｔｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｌａｙｓ
ｐｒｅｐｒｉｎｔｉｎｇａｒｅａ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎ
ｇｒａｖｕｒｅＷａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ；ｅｎｇｒａｖｉｎｇ；ｇｒａｖｕｒｅｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｐｌａｔｅｍａｋｉｎｇ
在国内外印刷市场上主要用的有３种基本的印刷技术，即：凹版印刷，柔性版印刷和平版ＥＩ］届Ｕ。采用凹印的方式生产的印刷品，大多是大众趣味周刊和邮订商品目录等，包装印刷
用频率发生器产生一定频率和适当振幅的震荡，震荡频率决定了每秒雕刻的网穴数，由图像存储器传送过来的数字信号，经数／模转换器转换成模拟信号，再与前项振幅结合，控制雕刻刀在匀速转动的版辊的制版铜层表面，雕刻出不同大小和深度的
网穴。
是凹印的另一个主要阵地，特别是特薄的薄膜印刷和厚纸板印刷，其承印材料可以是纸张、塑料以及铝箔片等∞ｊ。它又以印刷图案鲜艳、层次丰富、印版耐力强、高速运行，适合印刷基材广泛等特点，大受青睐。凹印已经占了整个欧洲市场的１６％”Ｊ。传统的凹印是采用蚀刻技术或雕刻技术，将印刷图文直接成像在滚筒表面上，是一个高成本的机械加工与电镀过程。为了提高凹版雕版的速度，降低凹版雕版的成本，激光雕版技术成了不少研究人员开发的对象。
２
激光雕刻凹印滚筒的成像
从原理上讲，激光凹版雕刻是应用一路或多路高能激光
束，在滚筒表面的待雕材料（金属层或基漆层）上，烧蚀出网穴
或露铜的网穴形状，直接形成网穴印版，或为后续加工网穴做
好准备。这其中包含了２种略有差异的雕刻技术。（１）用高
１传统凹印滚筒的成像
能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成凹版网穴。就目前的技术水准而言，直接雕刻铜层还未获得成功。瑞士Ｄａｅｔｗｙｌｅｒ公
传统凹印滚筒的表面都镀了一层铜或锌，在表面用化学或物理的方法，使有图像的部分形成一些网穴。通常为了延长滚筒的寿命，在滚筒表面成像后再镀一层铬Ｍｏ。目前大多数凹印滚筒的成像都用如下几种方法口Ｊ。
１．１
司采取了雕刻锌层的妥协方法，实现其激光雕刻的目标；（２）在铜滚筒上先涂覆黑色基漆层，用激光烧蚀网穴区域，使网穴处的铜层裸露出来，非网穴处由基漆保护抗蚀，待腐蚀后即可获得凹下的网穴。
２．１
化学腐蚀
激光雕刻凹版基漆层技术
该方法是采用一种炭素纸将图文转移到凹印滚筒上，炭素纸上涂有一层已经被铬盐溶液敏化的明胶层。将十字形网屏和图文底片放在炭素纸上，再一起放在拷贝机上曝光，然后用专门的炭素纸转移装置将炭素纸碾压到凹印滚筒上。
１．２
激光雕刻凹版方案的实质是：充分利用激光记录的高分辨率，使激光在基漆上烧蚀出的网穴轮廓、文字、图形轮廓达到高精度。网穴轮廓面积随图像颜色的深浅明暗而变化。因此，经过后续腐蚀处理所得到的网穴属于前述的。面积可变、凹下深度不变网穴。（实际上，在腐蚀过程中，网穴轮廓面积的大小仍
然会在一定程度上影响网穴腐蚀深度）。其工艺见图１。
电子雕刻
电子雕刻制版是将光信号或数字信号，通过光电转换和电
磁转换变成雕刻刀机械运动的过程。电子雕刻机在雕刻时利
收稿日期：２００５—１２－２６
作者简介：易丽芳（１９７８一），女，湖北京山人，江南大学硕士研究生，主攻印刷工艺原理。８２
万方数据
易丽芳等激光雕刻凹版制版技术
图ｌ
激光雕刻凹版基漆层技术工艺
Ｆｉｇ．１Ｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｏｐａｉｎｔ
图２直接激光雕刻后的凹印滚筒
Ｆｉｇ．２Ｇｒａｖｕｒｅｃｙｌｉｎｄｅｒａｆｔｅｒ
ｄｉｒｅｃｔｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇ
２．２直接激光雕刻
这种激光凹版雕刻方法，从激光记录技术上看，曝光光斑尺寸不变，用图像记录信号调制激光的记录强度，即可雕刻出
上述特征的网穴。１次激光曝光即产生１个网穴。这一技术
的关键之处是：为了保证图像层次再现，对激光曝光强度的精确控制。如果图像数字信号为８位，可以携带２５６级图像层次信息，要求激光能量也精确地控制为２５６等级，在数十至数百微米的范围内雕刻出多级深度的网穴。图像层次的再现依赖于激光雕刻精度控制。由于网线数在７０～２００线／ｃｍ，在此雕刻分辨率下，文字和图形的轮廓精度尚可，但并不是很高。直
接激光雕刻后的凹印滚筒见图３。
图３直接激光雕版的光学设备
Ｆｉｇ．３Ｄｉｒｅｃｔ
ｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｇｒａｖｕｒｅ
３
凹版直接激光雕刻系统原理
由于化学腐蚀雕版的不稳定性和电子雕版的一些限制，这
种新的雕版方法以其精确性，可重复性以及高效性得到了广泛认可和接受。并且这种方法还很经济灵活。
万
方数据直接激光雕版的基本的光学设备见图４，有２束多模式激光，每个的能量都为４００Ｗ，频率３５ｋＨｚ，在外部由一个声光调
制器控制每束激光的能量，调制后其最大的利用率为７５％，也
就是能量为６００Ｗ，频率为７０ｋＨｚ。再通过一个透射率为９２％的光纤系统透射后，平均有大于５００Ｗ的能量聚集于滚筒表
面。为了精确的定位网穴，减少热量的相互作用，滚筒表面的
图文部分被蒸气直接去除了。使网穴周围融化的部分及其毛边的厚度都可以不超２～３“ｍ。为了实现这个目的，可以利用
一种添加了有机物的特殊的电镀锌材料，与利用普通的锌材料
相比利用这种材料可以降低热量的产生。与蒸气的结合，又使这种雕版技术效率更高，因为只需要较低的能量就能融化网
穴，而其余的部分可以由汽化产生的压力去除。
每１柬激光都能产生１个网穴，网穴的形状取决于激光束的形状，其大小取决于激光束的能量（见图４）。由于直接激
光雕版的频率很高，并且可以做到１束激光１个网穴，所以这种方法雕版比电子机械雕版要快９倍。见图５。
图４平底网穴ａ和圆底网穴ｂ
Ｆｉｇ．４Ｃｅｌｌｓｗｉｔｈｆｌａｔｂｏｔｔｏｍａｎｄｒｏｕｎｄｂｏｔｔｏｍ
图５雕版速度和加网线数
Ｆｉｇ．５Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ
ｓｐｅｅｄａｎｄ
ｓｃｒｅｅｎ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
４激光凹版雕刻的网穴
就凹版网穴的类型而言，通常有４种类型ＨＪ，即：面积可变网穴、凹下深度可变网穴、面积和凹下深度都可变网穴、调频网穴。在目前的技术发展水平上，这４种网穴的激光雕刻都已
实现。网穴的纵横比与油墨的转移率有很大的关系。所谓网穴的纵横比是指网穴的深度与其直径的比值，是油墨、网穴及承印物界面相互作用的一个重要参数。它决定了油墨的转移特性，如果网穴纵横比太小，也就是说网穴太浅，会引起油墨变干，网点丢失，形状变异以及油墨转移不稳定等问题发生，而如
果网穴太深，油墨就不能把它完全填满，或者由于剪切力迫使
８３
包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２７Ｎｏ．２２００６．０４
网穴里面的油墨溢出，见图６。优良的承印物表面比较耐压一些，而较差的纸张发生的这种现象会更严重。为了自如地控制
纵横比，有必要分别控制网穴的深度和直径，也就是说要分别
６结语
凹版ＥＤＩ币Ｕ历来是印刷工艺中重要的组成部分，与胶印、柔印刷、丝印组成４大ＥＤ，罚Ｕ工艺体系。具有承印材料广泛、承印
控制激光束的形状和能量。
幅面宽、印品质量高等其他ＥＤ，屙Ｕ方式不可替代的独特优势¨Ｊ。文中对激光雕刻凹版制版技术的原理及工艺进行了研究，并提出了一些新的提高效率降低成本的方法。但新的方法还有待
于在实际生产中得到应用，还需要一个过程，所以仍然有待进一步研究。
图６
网穴纵横比与油墨转移
Ｆｉｇ．６Ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏａｎｄｉｎｋｔｒａｎｓｆｅｒ
参考文献：
５新的激光凹版雕刻方法
１）选用更高效的材料。传统的凹版印刷的滚筒都是镀铜的，而事实证明镀锌的表面对于激光去除来讲效率更高ｕＪ。由于热量的扩散使铜的能量的损失大约是锌的３～４倍，用铜还有一个问题是随着从固态向液态的转变，其反射率会有很大的变化，这样控制光的灰度就很难。所以在应用材料时要尽量选用镀锌层，以降低成本提高效率。
２）用其它的激光光源。如果是在比锌硬的表面雕刻，激
［Ｉ］ＧｕｉｄｏＨｅｎｎｉｇ，Ｋａｒ—ＨｅｉｎｚＳｅｌｂｍａｎｎ，ＡｎｎｄｒｅａｓＢｒｏｃｋｅｈ．Ｌａｓｅｒ
ｇｒａｖｉｎｇｉｎ
ｅｎ—
ｇｒａｖｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆＳＰＩＥ，６１５７．（余不详）
［２］ＨｅｌｍｕｔＫｉｐｐｈａｎ．印刷媒体技术手册［Ｍ］．谢普南，王强，译．北
京：世界图书出版公司．
［３］金杨．从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展［Ｊ］．印
刷技术，２０００（ｚｏ）．［４］
曹春宝．强力推动我国凹版印刷业持续发展［Ｊ］．包装工程，２００４，２５（６）：２０８—２０９．
［５］ＡｌｌｅｈｏｆｆＷ．Ｋｏｍｍｅｎｔａｒ
ｓｃｈｅｒ
ｚｕｒ
ＰＩＲＡｓｔｕｄｉｅｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆ
ｐｒｉｎｔ［ｊ］．Ｄｅｕｔ—
ＤｒｕｃｋｅｒＮｒ，２０００，２１（１２）：４７—４８．
Ａ，Ｌａｕｓｍａｎｎ
光束的能量的聚集度就要提高，这可以能通过比较好的几何聚焦或者是激光沿着时间轴聚焦来实现。这种方法还有待进一
步研究。
［６］
Ｂｒｏｃｋｅｈ
ＧＡ，ＳｔｉｃｈｌｅｒＭ．Ａｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｉｎ
ｆｏｒ
ｒｏｔｏｇｒａｖｕｒｅ
ｆｏｒｍｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ—ＭＤＣｌａｓｅｒｅｎｇｒａｖｉｎｇｅｈｒｏｍｅ
ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌ
ｐｌａｔｉｎｇ［Ｊ］．ＹｅａｒｂｏｏｋＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，１９９９，５５：８３—９３．
（上接第８１页）致谢：此文完成过程中得到了施乐ＥＰＩＣｅｎｔｅｒ对本研究内容的支持，在此表示感谢！
中，应按照经济、高效、适用的原则选择合适的生产工艺和工作流程，并根据印刷页面中可变信息内容是否具有规律性和稳定
性等的特点，选择合适的ＶＩＰＰ工作模式进行动态数据的组织和版面安排。例如对水电煤、信用卡、移动通信费等帐单，由于
参考文献：
［１］
刘浩学．数字印刷的发展与市场［Ｊ］．包装工程，２００２，２３（６）．
１４９—１５０．
其可变信息因人而异，而且可变信息种类和内容非常丰富，此类可变数据ＥＩＯ届Ｕ宜采用Ｌｉｎｅ工作模式，而对哪些可变信息基
本固定的应用，如可变标签、个性化包装产品、证书、证卡、直邮
［２］孑Ｌ玲君．票据的可变数据印刷［Ｊ］．出版与印刷，２００４（２）：３６—
３８．
［３］姚海根．数字印刷技术［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，２００１．
信函和广告等，则采用Ｄａｔａｂａｓｅ模式较为合适。
８４
万方数据
激光雕刻凹版制版技术
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
易丽芳， 张逸新， YI Li-fang， ZHANG Yi-xin江南大学,无锡,214122包装工程
PACKAGING ENGINEERING2006，27(2)5次
参考文献(6条)
1. Guido Hennig. Kar-Heinz Selbmann. Anndreas Brockelt Laser engraving in gravure industry2. Helmut Kipphan. 谢普南. 王强 印刷媒体技术手册
3. 金杨 从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展[期刊论文]-印刷技术 2000(10)4. 曹春宝 强力推动我国凹版印刷业持续发展[期刊论文]-包装工程 2004(06)5. Allehoff W Kommentar zur PIRA studie the future of print 2000(12)
6. Brockelt A. Lausmann G A. Stichler M A new process for rotogravure form preparation-MDC laserengraving in connection with special chrome plating 1999
相似文献(10条)
1.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan Al2O3陶瓷的激光三维雕刻实验研究 -激光技术2007,31(1)
基于激光三维雕刻对单层雕刻深度的工艺需求,采用不同雕刻工艺参数对Al2O3陶瓷进行雕刻实验.详细分析了工艺参数对单层雕刻深度、雕刻质量的影响以及激光雕刻陶瓷的机理,并建立起激光雕刻深度的数学模型.当激光输出功率为12.2A、重复频率为2kHz、激光扫描速度为25 mm/s时,陶瓷试样的单层雕刻深度最接近0.1 mm,同时获得较高的雕刻质量.利用实验中获得的参数数据进行了三维实体的雕刻并给出了应用实例.结果表明,分层成形原理可以应用于激光雕刻领域,三维雕刻系统能够在陶瓷表面直接加工真正的三维图形.
2.会议论文 蒋明. 王英. 胡兵. 刘晓东. 黄维玲 激光数字图像精密雕刻技术的研究 2002
结合数字图像处理技术、激光精密控制技术研究了激光灰度图像精密雕刻系统的结构和雕刻算法.基于视觉灰度感知特点设计了25级灰度雕刻模板,彩色图像文件经过灰度转化和色彩量化处理后直接调用灰度雕刻模板控制激光和振镜的扫描雕刻出多灰度级图像.系统采用Nd:YAG激光器、振镜扫描方式获得25级灰度、247dpi分辨率的激光精密图像雕刻效果.
3.学位论文 刘腾 高频率脉冲固体激光深雕刻技术研究 2009
随着激光技术的不断发展，激光的用途越来越广泛，其应用扩展到更多的领域。本文针对企业对低碳钢压力容器钢瓶瓶身雕刻字符效率、美观度以及雕刻稳定性提高要求，提出用高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光雕刻代替传统的辊压成型技术进行低碳钢瓶瓶身字符标号的雕刻，不论美观程度或者雕刻速度上都满足了企业生产的需要。
文章首先基于激光与金属材料的作用机理，分析了激光打孔和切割的技术特点；在此基础上总结激光深宽雕刻的技术特点，比较其与前两者的不同；分析ms级脉冲激光加工的特点，比较了连续激光雕刻和ms脉冲激光雕刻的区别，提出用ms级脉冲激光在低碳钢瓶上进行深宽雕刻，一次成型，高效美观。
研制适用激光深雕刻的高频率自由运转脉冲灯泵Nd:YAG激光器，具有高重频和高脉冲能量的特点。实验选取最佳腔长和最佳透过率以获取最大功率的稳定输出。通过实验得到重复频率100Hz，单脉冲能量3J，脉宽1ms的高频率脉冲激光输出，光束质量20mm*mrad，功率不稳定性
对激光深雕刻外光路系统进行介绍，采用5片高反射镜进行光路传导，进入焦距为100mm聚焦透镜聚焦，得到0.3mm聚焦光斑。理论上分析了光束质量对聚焦和传输特性的影响，光束质量越好，聚焦光斑越小，瑞利长度越长。光束质量越好，越能提高加工质量。为了得到更高的光斑功率密度，并且适应1.5m长的运动飞行光路要求，采用2倍扩束镜对高斯光束进行扩束，减小其发散角。
最后通过雕刻工艺试验，获取较高速度下低碳钢瓶身的典型雕刻工艺参数。试验发现氧气气压，离焦量，喷嘴与工件距离对雕刻效果的影响最大。对雕刻试验结果进行分析，找到各个参数对试验结果的影响。提出过烧问题的解决方法。单个字符雕刻深度>0.5mm，宽度能达到1mm，雕刻速度最高达到40mm/s。
4.期刊论文 卑江艳 凹印印前领域划时代的突破--激光直接雕刻铜辊技术 -印刷杂志2006,""(6)
多年来,凹印滚筒一直采用机械雕刻的原理来完成制作.机械雕刻是采用钻石雕针在铜层表面直接雕刻出网穴,然后通过网穴的大小和深浅的变化来反应层次的变化.但是由于网穴与网穴之间有网墙分割,所以通过网穴组成的线条和边缘始终无法避免锯齿边的存在.因此对于精细产品来讲,机械雕刻始终受到一定的限制.
5.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中扫描算法的研究 -工程图学学报2007,28(4)
采用分层制造原理研究激光三维雕刻技术.在对现有激光扫描方式进行分析的基础上,从算法实现的难易程度、扫描效率及对硬件性能的要求等方面综合考虑,确定将直线扫描作为激光三维雕刻的扫描方式.给出了激光三维雕刻中直线扫描的原理,详述了扫描线生成算法并实现阴刻及阳刻扫描.针对直线扫描中存在的不足,提出并实现了一种新的直线扫描算法.应用结果表明,该算法稳定可靠、效率高,完全满足激光三维雕刻中的扫描需求.
6.会议论文 卢宇. 陈荣. 吴进营 激光图像雕刻软件的研究 2003
本文讨论激光加工机控制方式及机械特性,分析该加工系统的特性,介绍针对该机而开发的激光图像雕刻的软件,该软件可以弥补该机对处理图像功能不足的缺点,克服硬件瓶颈.这种设计方法可以为其他系统借鉴使用.
7.学位论文 李文华 激光切割机控制系统的改进研究 2005
激光切割机控制系统的改进研究测试计量技术及仪器研究生李文华指导教师周肇飞随着制造加工技术的快速发展，各种加工技术不断涌现，尤其是激光切割(雕刻)加工技术在各行各业得到了广泛的应用。本课题主要结合激光切割加工技术在雕刻领域的应用来展开，比如我们常见的广告字体，或者办公用章，这些都是很常见的激光雕刻技术，因此该技术在市场有着广泛的实际应用。我们通过对现有切割机(雕刻机)的调查发现，这些产品仍然存在着或是成本偏高，或是效率低，可靠性不足的问题，因此本课题的主要任务就是重新设计一款既是低成本，又是高效率高可靠性的切割机(雕刻机)。
针对上述目标，完成了以下研究工作：一、重新制作了雕刻机软件，含以下功能：1)编写了更加方便操作的软件界面。用户可以直接在界面内编辑文字大小、格式、字体。同时，软件界面上标出了实际雕刻平台的尺度，用户可以对照得知所刻字体的实际大小。 2)文字编辑功能，按刻字平台大小，按比例显示在界面上，方便用户在雕刻前知道实际的雕刻出来的文字大小。
3)文字轮廓识别功能。我们设计一个文字轮廓识别的方法，可以将文字外围轮廓计算出来，然后进一步转化成为雕刻机的运动指令，这些指令被单片机系统用来指挥雕刻机进行雕刻。除了可以识别文字外，对图形的识别也是可以的，其原理与文字识别类似。
4)雕刻进度显示，对于工人的操作有指导意义。以往的雕刻机在雕刻过程中没有进度指示，操作人员往往不知道雕刻过程还要持续多久。我们把雕刻进度显示在软件界面的最上方，该进度显示出雕刻指令的总数以及当前已经执行到第几条指令，从而方便操作人员估计工作时间。
二、重新制作了硬件，含以下功能：1)设计单片机硬件电路，控制步进电机。首先重新设计电路原理图，然后做成PCB，采用PROTEL电路设计工具。单片机采用STC89C58，该型号单片机具有大存储容量(用于存储雕刻指令)，超强抗干扰能力，轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰(EFT)，加密性强，无法解密(而ATMEL，PHILIP的51单片机均可解密)，使得本产品的知识产权得以保护，不易被其他厂家所仿制。
2)编写单片机程序，实现从上位机下载雕刻数据，并执行。单片机程序采用keil开发工具，用C51编写，代码执行效率高，开发速度快，可以直接生成HEX文件烧写入单片机内。单片机烧写采用最新的串口ISP技术，无需外加编程器，降低了开发成本。从上位机下载的雕刻指令存储在单片机内部的FLASH内。
3)实现脱机工作，增强系统实时性，降低产品成本。研究创新点与改进后的优势：1)降低了成本：改用单片机控制，节省了一台电脑。 2)提高了可靠性：单片机专注于控制，不受其他软件干扰。 3)提高了实时性：单片机的中断反应时间更快。
4)提高了效率：一方面是提高了雕刻速度，更重要的是，工作人员的设计工作和雕刻控制工作可以同时进行。 采用了最新的单片机技术：IAP在线仿真技术、ISP在线程序烧写技术、新型反解密单片机。
8.期刊论文 王成. 曾晓雁. WANG Cheng. ZENG Xiao-yan 激光三维雕刻中实时切片算法研究 -工程图学学报2008,29(1)
如何对三维模型进行快速切片一直是分层制造的关键技术,分析对比两类切片方式,基于格式通用性、操纵灵活性及数据处理快速性方面考虑,选择STL文件作为该系统与三维造型软件的接口规范.从实时切片角度出发,在充分分析STL文件格式的基础上,提出STL模型拓扑快速重建的算法思想.通过预先为模型建立点表及邻接边表,实现模型的实时切片.该切片算法已经应用于激光三维雕刻系统,结果表明,算法快速稳定.最后给出了一个三维雕刻实例.
9.期刊论文 游畅. 黄耀熊. YOU Chang. HUANG Yao-Xiong Nd:YAG激光有关参数对金属雕刻加工的作用 -激光杂志2006,27(2)
本文就Nd:YAG激光有关参数对金属材料雕刻加工的作用进行了系列研究,揭示出YAG激光在对不锈钢和铝两种不同材料进行加工时的优化加工参数组合.
10.学位论文 宇伟 激光玻璃内雕刻机计算机应用系统的设计与研究 2002
激光玻璃内雕刻机是在玻璃体内雕刻三维物体,将玻璃制成赏心悦目的工艺品;是光机电一体化的高科技产物,具有很好的市场前景.计算机作为现代生产、生活中的重要手段和工具,在激光玻璃内雕刻机的研制过程中扮演着重要的角色.该文在介绍激光玻璃内雕刻机工作原理的基础上,针对激光玻璃内雕刻控制系统软硬件的研制、计算机三维图形处理软件的开发和通信模块的设计三方面作了较为详尽的描述.激光玻璃内雕刻控制器以PC104模板为核心,通过软件、硬件的设计实现对激光玻璃内雕刻机的过程控制以及加工调试要求.论文中介绍了所选用的PC104模板在该设计中的应用,并给出了控制器软件的结构.论文在DXF文件的基础上,对三维物体表面三角网格化以后表面插值的问题作了大量有针对性的实验,并得出了一套具备实际意义的处理方法;同时,该文从计算机图形学的角度,对这一问题作了初步的研究与探讨,得出的方法更加具有普遍意义.论文中设计了一种基于通信握手的串行通信的可靠方法.
引证文献(5条)
1. 郑家农 激光电雕机多工艺技术的实现[期刊论文]-北京印刷学院学报 2009(6)
2. 夏琴香. 王甲子. 周思聪. 秦学锋. 王石子 激回印制版设备及其关键技术分析[期刊论文]-包装工程 2008(7)3. 唐正宁. 朱嵬 基于装饰纸特点的印刷色差及其评价[期刊论文]-包装工程 2007(11)4. 张琳. 刘建 凹版印刷网点增大值的研究[期刊论文]-包装工程 2007(7)5. 臧冬娟. 张逸新 雕刻防伪技术[期刊论文]-包装工程 2007(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bzgc200602030.aspx
授权使用：北京理工大学(北京理工大学)，授权号：97804178-69ee-4159-85f3-9e1a011501ae
下载时间：2010年10月25日