基于扫描图纸矢量化的线切割编程系统

论文摘要

在线切割编程软件中,图像的矢量化处理是一项重要工作,普通的线切割编程软件只是捆绑一般CAD系统,其建模方式是一个二维图形的绘制过程,因此建模工作非常麻烦。为了弥补线切割编程软件在造型功能上的不足,本文对线切割仿形加工进行了深入研究,并提出了基于图像矢量化的线切割仿形加工方法。这一方法首先通过扫描设备将实物或手绘图片扫描为数字图像,再通过矢量化处理将扫描得到的点阵图像转化为矢量图形,进而进行编程、加工。本文从实际需要的角度出发,以线切割加工图纸的自动输入为应用背景,对线切割编程系统的关键技术进行了研究,包括扫描图纸的矢量化处理、刀具轨迹生成和数控代码输出等,其中扫描图纸的矢量化处理和刀具轨迹的生成策略是本文的重点研究内容。在这些研究基础上,本文使用Delphi语言,开发了一个基于扫描图纸矢量化的线切割编程系统-JXCAD。该软件面向PC,以Windows为操作系统,采用了图形交互的编程方式,界面友好,操作方便。本系统在具有线切割编程功能的同时,成功地实现了扫描图纸的矢量化,将直观而缺乏逻辑性的大量点阵数据转化成少量的富于逻辑性的矢量图,降低了建模工作的难度,把设计人员从繁重的扫描图纸再绘制工作中解脱出来,并有效地减少错误的发生,具有重要的现实意义。本系统可供当前多数CAD/CAM系统使用,有助于促进产品设计和制造的自动化,提高企业竞争力,扫描图纸矢量化的研究对制造系统的信息获取具有很高的应用价值并将产生良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和研究现状
• 1.1.1 线切割编程技术的发展与研究概况
• 1.1.2 国内外线切割软件的发展状况和面临的问题
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统特点
• 2.2 系统总体功能结构设计
• 3 扫描图纸矢量化的预处理
• 3.1 灰度变换
• 3.1.1 灰度变换的一般方法
• 3.1.2 本文采用的灰度变换方法及实现代码
• 3.1.3 效果图
• 3.1.4 效果分析
• 3.2 二值化
• 3.2.1 二值化一般方法
• 3.2.2 本文阈值的选择的实现代码
• 3.2.3 效果图
• 3.2.4 效果分析
• 3.3 中值滤波
• 3.3.1 中值滤波原理
• 3.3.2 本文中值滤波的实现代码
• 3.3.3 效果图
• 3.3.4 效果分析
• 3.4 图像细化及轮廓的提取
• 3.4.1 图像细化
• 3.4.2 图像轮廓的提取
• 3.5 本章小结
• 4 矢量跟踪
• 4.1 Freeman 链码简介
• 4.2 Freeman 链码基础上的矢量化跟踪
• 4.3 算法的实现
• 4.4 对矢量化跟踪算法的优化
• 4.5 本章小结
• 5 图元识别
• 5.1 曲线拟合的最小二乘法
• 5.2 利用曲线拟合的最小二乘方法进行矢量化
• 5.2.1 用最小二乘法构造直线段
• 5.2.2 用最小二乘法构造圆弧
• 5.3 本章小结
• 6 矢量化后处理
• 6.1 根据拓扑关系进行图元调整
• 6.2 本章小结
• 7 基于图像的刀具路径生成技术
• 7.1 确定平面轮廓加工刀位轨迹的原则
• 7.2 二维轮廓轨迹的生成算法
• 7.2.1 图形轮廓的获取与排序
• 7.2.2 二维轮廓等距计算
• 7.2.3 轮廓等距后自交的处理
• 7.3 数控代码的生成
• 7.3.1 数控代码的格式介绍
• 7.3.2 数控代码的生成算法
• 7.4 本章小结
• 8 软件总体设计和实例
• 8.1 软件界面
• 8.2 矢量化图例
• 8.3 矢量化及线切割编程实例
• 结论
• 参考文献
• 附录：本文用到的部份对比算法代码
• 致谢
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