网格的制作方法传统网格制作方法的缺陷 金属薄板表面制作网格的方法有照相腐蚀法、印像法、电化学腐蚀法、丝网印刷法、贴膜法、激光刻痕法、机械刻线法等[43],[44]。 机械刻线法就是用机床直接刻线或手工用划规在板材上直接刻线。刻线深度一般在0.05—0.15mm之间。激光刻痕法是用激光在处理过的板材表面烧蚀，去除掉板材表面的涂层，或使涂层变色，达到显现网格的目的。这两种方法一般只适合制作方网格[1]。 电化学浸蚀法是在被浸蚀的薄板与浸有电解液的毡垫之间有带孔眼的模板，板材与毡垫之间通以低压电流并紧压在模板上，采用简单的盐溶液作为电解液。电流仅在模板上有孔眼的地方通过，使带着电流的电解液流至薄钢板。这样，如果模块具有一系列圆形孔眼，同样的印痕将浸蚀到金属板上。此方法便在冲压车间条件下迅速而方便地进行浸蚀操作，但是其制作精度受模板以及模板与板材之间的紧密程度而影响[1]。
印相法是以网目底板为模板，进行曝光、显影后，未感光的部分被洗掉露出钢板表面，已感光的部分附着在钢板上，在钢板表面上留下网孔。这种网孔可以随钢板的变形而变形。由于这种方法的原理同印相相似，故称为“印相法”。为了增强网格的对比度，还需要对感光层进行染色。印相法制网的最大优点是不破坏钢板本体。由于感光胶和金属板材的结合强度有限，为了保证网格质量，还可以对感光后的板材进行腐蚀处理，如电化学或者化学溶液腐蚀获得牢固的痕迹。 丝网印刷法是将网格图案采用照相制版的方法制作成丝网版，通过丝网漏印技术将油墨印刷在板材的表面，干燥后形成网格图案。这种方法由于采用金属专用油墨可以获得很高的结合强度和对比度很高的网格图案，但是缺点是工艺比较复杂，由于丝网在印刷时产生一定的弹性变形，此方法精度低于照相法。丝网版经过清洗后可以长期保存并可多次重复使用。 贴膜法是一种比较新的方法。该方法是将事先做好的印刷有网格图案的塑料薄膜贴在板材表面，在成形过程中塑料薄膜跟随板材一起成形，薄膜上的网格就记录了变形后的材料应变状态[34]。这种方法比较简单，但是精度不是很高，主要是在贴膜过程中图案可能变形，如果贴的紧密程度不好则薄膜不能随着材料一起变形，精度就受到影响。此外，塑料薄膜很容易在成形过程中受到损伤，会使测量变得困难。塑料属于高分子弹塑性体，经过大变形后其内部会产生应力，这样在保持一段时间后会使薄膜出现开裂的现象，因此这种工件不能保存较长的时间，需要及时测量记录。 以上这些方法都有其各自的局限性，有的制作精度高，但是工艺复杂；有的制作速度快，但是精度不够；有的网格容易脱落，不能长时间保存；有的网格在成形过程中不能很好的随着板料发生变形，不能真实地反映材料的应变状态。此外，网格和基板的对比度、反射率等都会影响图像采集的质量，因此有必要针对立体视觉测量的要求来制作出高质量的网格。本文通过参考一些资料并实验，找到了快速制作高精度网格的方法。 3.3.2 热转印—电解法快速制作高精度网格 本方法是通过激光打印机将网格圆图案打印在一种特殊的纸张上，然后再通过热转印技术将图案转移到金属板料上，形成覆盖层，再通过电解的方法对板料进行电解着色，然后刮去或者使用溶剂去除墨迹，就获得了清晰的网格圆图案。 激光打印机的墨粉实际上是一种含有磁性物质的超细树脂粉末。激光打印机印字的工作原理就是将这种磁性墨粉图案转移到纸张后通过定影辊、定影灯的加热，将墨粉熔化渗入纸张而成为各种文字、图案的。墨粉的熔化温度在100℃以上，而加热辊的最高工作温度在180℃，待机工作温度为165℃[45]。 在现代的人造革生产工艺中，有一种特殊的工业用纸——离型纸。生产人造革时将其作为载体，在其离型层上涂布糊状树脂，经发泡工艺处理、烘干、交联、固化定型，然后从纸上剥离，即可得到平光或压花的人造革[46]。这种纸除了要求可剥离性好之外，还要求耐高温。其中一种为表面均涂聚丙烯高聚物的PP纸，耐温≤150℃；另一种为表面涂敷有即硅高聚物的硅纸，耐温≤190℃。 这样，通过激光打印机将图案打印在这种离型纸上（采用涂聚丙烯高聚物的PP纸可以获得比较好的效果），然后在墨粉熔化温度（180℃）下就可以将图案从离型纸上转移到金属板料表面去。当然，这种结合强度是比较低的，经不起剧烈的刮擦，但是由于墨粉为树脂材料，不导电，耐腐蚀，我们就可以将其作为保护层，再对钢板进行电解腐蚀着色，在合适的电流下，获得了高精度的图案。 由于激光打印机已经非常普及，打印速度快，打印机精度高，幅面有的可以打A3大小(420×297mm2)，用计算机来制作网格圆非常方便，可以生成各种不同的网格圆图案，以满足不同尺寸工件测量精度的要求。高精度激光打印机分辨率为1200dpi甚至2400dpi，常见的为600dpi。以常见的600dpi的分辨率为例，每英寸有600个点，折合每个点0.0423mm，可见精度是非常高的。为了获得高精度的预制图像，需要对激光打印机进行校准和修正，使其打印出来的栅格形态正确无误。 但是应当注意，图案从转印纸上转移到金属板表面时温度非常重要，参考激光打印机的定影辊的温度，需要控制在180℃±0.5℃最佳。为了提高附着强度，金属板料表面必须进行清洗处理。首先，去除板料表面的污物和杂质，然后，将板料用10%的NaOH水溶液刷洗一遍，还可以用12％的HCl水溶液刷洗一遍，最后再用清水冲净。经清洗处理后的板材应保持干净，避免用手触摸或染上污物。需要注意的是，对于镀锌钢板和激光毛化钢板，则不能使用这种方法来进行清洁，这类钢板表面形态不允许改变，表面的油污也比较小，因此只需用干净的棉布或者纸巾蘸取丙酮擦拭数遍即可。 转印的方法是将印有图案的转印纸覆盖在金属板料表面，把可以调温的电熨斗（非蒸汽式的）温度调节到180℃（需要配合测温计），用熨斗在转印纸的背面均匀熨烫一边，然后轻轻揭开转印纸，墨粉就会留在金属板上了。在未电解之前，避免碰触印有网格圆的金属板表面。 电解加工：为提高加工精度，选用杂散腐蚀性小的NaNO3溶液为电解液，保持电解液中NaNO3含量15—25%之间，温度30℃左右。板料接阳极，阴极接电刷镀用镀笔，电源为高频直流电源，电压5～12V，电流密度1～5A/cm2。用镀笔蘸取电解液后，在板料表面轻轻滚动，用力不能太大，以免墨粉条脱落。电流开始可以调小一些，避免温升太大使墨粉条脱落甚至电解液沸腾。电解时间根据板料表面颜色变化决定时间，当没有被遮盖的部分已经变成了颜色均匀的黑色时，即可停止电解。 电解加工完成之后，用清水冲洗干净，然后使用有机溶剂溶掉墨粉或者用竹片、塑料片刮掉，恢复出被遮盖的金属原来的亮白光泽。最后用丙酮清洁表面后涂上润滑油后再用干布擦掉，留下薄薄的一层保护，避免电解着色的黑色褪掉。 采用热转印——电解加工网格圆制作速度快，工艺简单，精度高，网格大小和形态的修改很方便，墨粉和金属板料结合无间隙，因而杂散腐蚀小，腐蚀部分底面平滑，腐蚀深度适当，只需变色即可，不影响材料的成形性能，电解着色面低于板材表面，在成形过程中也不会受到损伤，并且被腐蚀部分是一种自然的黑色哑光状态，光线反射率很小，适合于图像采集。 |