基于扫描仪图像的线切割自动编程研究与开发

论文摘要

电火花线切割加工技术在模具、导电难加工材料、成型刀具和复杂表面零件的加工等方面得到了广泛的应用。为了简化编程工作、提高工作效率,利用计算机进行自动编程是主要的发展趋势。在数控加工中,以工艺美术图片、实物为尺寸依据的加工要求越来越多,因此,在数控自动编程系统中,除了按照图纸工程尺寸外,还需要利用扫描仪输入图像的自动编程系统。本文研究开发的系统以XoY软件(DOS版)为内核基础,借鉴现有的自动编程软件,并依据实际加工要求,开发出基于扫描仪图像的线切割自动编程软件。以Windows操作系统为平台,比现有的软件更直观、实用,使用方便。该系统以图片或实物为尺寸依据,通过扫描仪获取图像,然后对图像进行矢量化,并完成曲线拟合和加工程序的编制。本系统可以处理单色图和真彩图,既可以处理实心图像也可以处理空心图像,图像矢量化后生成的图形可以在规定的精度下拟合,然后依据用户给定的加工工艺条件,计算出加工轨迹,并通过相应的模块得到线切割机床所用的3B格式或者G代码,最后传送到单板机控制机床进行加工。此外,本系统还具有图形文件的标准化接口,能读入、输出DXF(AutoCAD)格式文件。本系统通过创新的轮廓提取算法和轮廓追踪算法,简化了程序并提高位图矢量化的速度;通过曲线逼近和直线、圆弧拟合,在精度范围内实现了曲线拟合,减少了加工程序段数目,实现曲线高效编程加工。该软件系统经济南科特电加工技术有限公司试验应用,认为其界面友好、操作方便、易学易用;与其他同类软件相比,在相同程序段下精度高,在相同精度下加工程序段数目少,具有广阔的推广应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数控编程系统发展历程
• 1.3 数控编程系统研究现状
• 1.3.1 数控编程系统分类
• 1.3.2 国外数控线切割软件系统发展现状
• 1.3.3 国内数控线切割软件系统发展现状
• 1.4 数控编程系统发展趋势
• 1.5 本课题意义
• 1.6 本文主要工作
• 第2章 数字图像处理
• 2.1 位图图像与矢量图形
• 2.2 BMP文件
• 2.2.1 BMP文件的获取
• 2.2.2 BMP文件的格式
• 2.2.3 BMP文件的读取
• 2.3 图像处理
• 2.3.1 去噪声
• 2.3.2 轮廓边界提取与细化
• 2.3.3 轮廓追踪
• 2.4 本章小结
• 第3章 图形处理
• 3.1 图形特征点
• 3.1.1 曲线特征点识别
• 3.1.2 直线特征点识别
• 3.1.3 圆弧特征点识别
• 3.2 曲线拟合
• 3.2.1 三次B样条曲线概述
• 3.2.2 离散点三次B样条逼近
• 3.3 曲线的直线和圆弧拟合
• 3.4 DXF文件
• 3.4.1 DXF文件格式
• 3.4.2 DXF文件的生成
• 3.5 本章小结
• 第4章 代码生成
• 4.1 3B代码与G代码格式
• 4.2 3B代码与G代码的生成
• 4.3 间隙补偿量f
• 4.3.1 间隙补偿量f的定义
• 4.3.2 间隙补偿量f的方向
• 4.3.3 间隙补偿量f的数值
• 4.4 交点的重新计算问题
• 4.4.1 曲线偏移
• 4.4.1.1 直线偏移
• 4.4.1.2 圆弧偏移
• 4.4.2 交点的重新计算与选择
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统实例应用
• 5.1 系统界面
• 5.2 应用实例
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表