簇绒机开放式数控系统及图像处理技术的试验研究

论文摘要

目前,数控簇绒机的使用越来越多,相对于传统的簇绒机,它既可大大减少传统印花工艺所带来的环境污染,同时所制作的地毯产品质量明显提高。限于控制系统的缺乏,国内企业所使用的数控簇绒机,大部分从国外进口,不仅价格昂贵,而且维修不便,严重制约了地毯企业的市场竞争能力。为此,本论文进行了簇绒机开放式数控系统及其图像处理技术的研究与开发,以促进电脑提花簇绒机的快速发展。首先,论文对国内外机织地毯生产的现状进行了综述,介绍了地毯簇绒的方法、原理及相关设备,阐述了数控技术的发展及其在簇绒行业的应用,提出了以工控机为上位机,以雷赛DMC1000 PCI总线4轴运动控制卡为下位机核心,以研华PCI-1762数字输入输出卡为辅件的控制系统方案。在对地毯簇绒机机械结构原理分析的基础上,进行了簇绒机控制系统的总体方案设计,给出了簇绒机数控系统试验装置硬件实现的连接方法。详细分析了上位机软件原理结构、下位机子系统结构以及控制系统的功能。其次,论文基于开放式数控系统研究了操作软件的设计。论证决定以Visual C++为开发工具,采用通用的位图格式文件作为地毯花型文件,大大提高了簇绒机的柔性,使其可以利用广泛存在的位图资源,并且可以利用数目众多的商业软件进行地毯图案设计。论文对位图颜色的处理和由位图到控制文件的转换以及下位机如何调用控制文件进行了阐述。由于簇绒工艺的特点,必须对位图进行减色处理,为使减色后的图像失真度尽可能小,使用一种改善后的K-means聚类算法对BMP图像进行分色处理,用集中的少量颜色来代替分散的、丰富的色彩。根据处理后位图的数据将控制信息以二进制形式写入文件,供下位机读取。控制文件第一个字节表示列数,第二个字节表示行数;由于四个二进制位可以表示十六种颜色,可以满足簇绒机的要求,所以从第三个字节开始表示像素的颜色信息,每四位表示一种颜色,一个字节表示两个像素的颜色。这样的文件结构紧凑,包含信息量大,有利于提高簇绒机的效率。最后,通过对簇绒机的试验系统各个部分的连接和调试。结果表明:所研制的试验系统能满足簇绒要求。本簇绒机开放式数控系统及其图像处理技术的成功开发,对开发其它类型簇绒机控制系统有借鉴作用,并可有效提升我国地毯企业的装备技术水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 地毯生产的历史
• 1.2 国内外地毯生产的现状
• 1.2.1 国外地毯生产的现状
• 1.2.2 国内地毯生产的现状
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题的主要内容
• 1.5 小结
• 第二章 地毯簇绒的原理和相关设备
• 2.1 引言
• 2.2 生产簇绒地毯的原材料
• 2.3 簇绒地毯生产的工艺流程
• 2.4 簇绒机的工作原理
• 2.4.1 簇绒机的机构及簇织动作分解
• 2.4.2 圈绒的簇制
• 2.4.3 割绒的簇制
• 2.4.4 圈/割绒的簇制
• 2.5 簇绒地毯的工艺参数
• 2.6 簇绒地毯花型形成的原理和方法
• 2.7 小结
• 第三章 数控技术的发展及其在簇绒行业的应用
• 3.1 数控加工技术的发展历史
• 3.2 开放式数控系统的发展现状
• 3.2.1 国外开放式数控系统的发展状况
• 3.2.2 我国数控技术发展概况
• 3.3 开放式数控系统的结构
• 3.4 数控技术在簇绒行业中的应用
• 3.5 小结
• 第四章 簇绒机数控系统的试验装置构建
• 4.1 簇绒机数控系统试验装置硬件方案的选择
• 4.1.1 几种开放式数控系统方案介绍
• 4.1.2 本簇绒机试验装置数控系统方案的选择
• 4.2 簇绒机数控系统的试验装置硬件实现
• 4.2.1 簇绒机数控系统中PCI 总线的应用
• 4.2.2 DMC1000 运动控制卡
• 4.2.3 MD556 步进电机驱动器
• 4.2.4 57-H513 步进电机
• 4.2.5 P5804 电源
• 4.2.6 PCI-1762 数字输入输出卡
• 4.2.7 簇绒机数控系统试验装置的安装
• 4.3 小结
• 第五章 簇绒花型图像处理
• 5.1 引言
• 5.2 软件开发环境的选择
• 5.3 操作界面设计
• 5.4 地毯花型文件格式的选择
• 5.5 数字图像知识
• 5.5.1 图像与调色板
• 5.5.2 数字图像的特点
• 5.5.3 数字图像的分类
• 5.5.4 数字图像处理技术概述
• 5.5.5 深入了解位图
• 5.5.6 Visual C++数字图像编程基本理论
• 5.6 对BMP 图颜色的处理
• 5.6.1 运用数字图像学进行分色
• 5.6.2 图像减色的具体算法及实验效果
• 5.7 由BMP 图到控制文件的转化以及调用控制文件
• 5.7.1 由BMP 图到控制文件的转化
• 5.7.2 控制文件的调用
• 5.8 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录