基于數字圖像處理的浮雕CAD-CAM研究與設計.pdf

1、淄博質恒工貿有限公司為滿足市場對浮雕產品日益增長的需求，委托數控技術與裝備課題組開發(fā)圖像浮雕CAD/C AM軟件和三軸數控雕刻機。文章對圖像浮雕 CAD/CAM、三軸數控雕刻機的關鍵環(huán)節(jié)做了詳細的研究，具體研究內容如下：
　　1、選用深度灰介圖作為浮雕 C AD/C AM處理的數據源，并對其做了預處理。為了滿足精細浮雕加工要求，對細節(jié)模糊的圖像運用高反差保留與雙邊濾波算法對圖像進行了細節(jié)增強。采用 CB形態(tài)學濾波、高斯濾波、線性光

2、混合等實現(xiàn)保留圖像細節(jié)的濾波，可使浮雕產品表面變得比較光滑。運用最鄰近插值算法、雙線性插值算法或三次卷積插值算法實現(xiàn)圖像的縮放，以與加工幅面進行匹配。
　　2、引入灰度心理學公式獲取圖像像素點灰度。將圖像灰度數據與加工深度要求作線性或非線性（冪指）映射，得到浮雕模型高度數據。
　　3、為得到局部表面光滑且更符合實際物體高度情況的浮雕模型，使刀具可以柔順的在工件表面運動，引入SFS算法，根據圖像強度得到圖像像素點高度。將R G

3、B顏色空間轉換為LU V顏色空間獲取像素點亮度值，用亮度代替強度，用線性化方法求解SFS問題。
　　4、由于圖像處理涉及龐大的數據量，CAM模塊的數據處理舍棄了傳統(tǒng)的數據結構形式，選用操作文檔的方式。針對圖像灰度數據、高度數據、刀路數據等建立相應文檔，通過自定義數據格式存儲、讀取方式來進行數據通訊。文章采用直接法和7次 Bezie r曲線擬合方法得到浮雕數控加工代碼。
　　5、文章重點研究了開放式數控雕刻機系統(tǒng)的五層架構方式

4、和數控加工程序的解釋和執(zhí)行。用軟件總線將數控系統(tǒng)模塊與操作系統(tǒng)分開，使功能運行簡潔有效。建立中間過渡文件，改變傳統(tǒng)數控加工程序的解釋和執(zhí)行過程，將數控加工程序的預處理和插補過程分開執(zhí)行，提高了機床運行效率和機床穩(wěn)定性。并對數控雕刻機系統(tǒng)的其他關鍵部分做了詳細研究。例如PCI數據卡的操作、運動軸電氣設計、機床安全環(huán)節(jié)設計、主軸電氣設計、圖形顯示設計、多任務實時處理設計等。
　　6、介紹了差分原理和二維數控差分插補。在二維數控差分插補

5、的基礎之上研究了三維空間直線數控差分插補理論。對插補誤差做了詳細研究，得出誤差不超過0.707個脈沖當量。同時也研究了插補過程的加減速控制和插補效率，并對插補算法進行了模擬實驗，實驗取得了良好的效果。
　　7、研制了三軸數控雕刻機和浮雕 C AD/C AM軟件，通過五角星、空間斜面漢字和圖像輪廓的加工實驗驗證了三維空間直線的差分插補算法的準確性和數控雕刻機的穩(wěn)定性。通過加工實驗驗證了基于灰度-高度模型的浮雕CAD/CAM算法和基于