CN101776882B - 激光切割加工程序的生成方法 - Google Patents

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Jinan University
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Jinan University
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Abstract

本发明提供一种激光切割加工程序的生成方法，包括步骤1、采用相机获取待加工对象的数字图像数据，并对该数字图像进行图像预处理；步骤2、在预处理后的数字图像中人工指定检测引导线，计算机在检测引导线的引导下提取检测引导线附近的图像边界点坐标数据，并将这些坐标数据组织成坐标数据链表；步骤3、采用直线、圆弧、及参数曲线分段拟合坐标数据，形成图元数据链表；步骤4、采用三阶Hermite参数曲线光滑连接相邻图元，并将该连接图元填充到图元数据链表内；步骤5、将该图元数据链表后处理成激光切割机的运动指令，交激光切割机控制器译码后执行。本发明采用机器视觉与数字图像处理技术，人机交互，生成高质量的激光切割加工程序。

Description

激光切割加工程序的生成方法
技术领域
本发明涉及激光切割机加工与编程领域，尤其涉及一种激光切割加工程序的生成方法。
背景技术
目前，我国的激光加工产业是一个新兴的产业。激光切割所需图形的加工，以往都是用手工汇编机器代码来进行的，这种手工操作比较麻烦，而且工作效率较低。随着现代计算机发展的优势，机床激光切割微机控制技术也日益得到人们的重视。利用微机控制技术，既要创造良好的人机接口的界面环境，简化使用操作，还要有编造适应于机床激光切割微机控制所需要图形的加工软件，以达到自动转换成机器代码程序。
现有技术中的激光切割加工程序的编程方法一般是采用CoreDraw等图像矢量处理软件，提取图像的***轮廓，生成轮廓矢量图，交激光切割机的编程后处理软件处理成激光头的运动控制指令，激光切割机执行控制指令，切割出相应的图像形状。这种方法的缺陷在于当图像轮廓不明确，边界不清晰时，现有的方法只能人工绘制轮廓，无法从图像轮廓中提取坐标点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种激光切割加工程序的生成方法，其采用机器视觉与数字图像处理技术，人机交互，生成高质量的激光切割加工程序。
为实现在上述目的，本发明提供一种激光切割加工程序的生成方法，其包括：
步骤1、采用相机获取待加工对象的数字图像数据，并对该数字图像进行图像预处理；
步骤2、在预处理后的数字图像中人工指定检测引导线，计算机在检测引导线的引导下提取检测引导线附近的图像边界点坐标数据，并将这些坐标数据组织成坐标数据链表；
步骤3、采用直线、圆弧、及参数曲线分段拟合坐标数据，形成图元数据链表；
步骤4、采用三阶Hermite参数曲线光滑连接相邻图元，并将该连接图元填充到图元数据链表内；
步骤5、将该图元数据链表后处理成激光切割机的运动指令，交激光切割机控制器译码后执行。
所述图像预处理包括图像滤波、或图像增强。
所述图像滤波包括阀值滤波，不同的数字图像采用不同的滤波方法。
所述步骤2中，在预处理后的数字图像轮廓附近人工绘制检测引导线，计算机在检测引导线上生成等间隔的检测线，该间隔距离由***预先设定；在检测线上，按***预先设定的值生成等距离检测点，沿检测线求检测点的像素差分，在差分峰值处可判定为边界；然后将边界上的点坐标数据按数控链表组织成坐标数据链表进行存贮。
所述步骤4中，用三阶Hermite插值在相邻图元的间隔处构造光滑过渡的曲线。
本发明的有益效果：本发明提供的激光切割加工程序的生成方法，其采用机器视觉与数字图像处理技术，人机交互，生成高质量的激光切割加工程序，其可以有效解决当图像轮廓不明确或边界不清晰时，智能采用人工绘制轮廓，无法从图像轮廓中提取坐标点的弊端，在很大程度上简化操作流程，提高生产效率。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明激光切割加工程序的生成方法的流程示意图；
图2为本发明待加工对象一实施例的原始数字图像；
图3为图2中经阀值滤波后的图像；
图4为图3中边界点提取的示意图；
图5为图4中分段的直线、圆弧和参数曲线拟合的示意图；
图6为对图5采用三阶Hermite参数曲线光滑连接的局部示意图；
图7为本发明待加工对象生成后的运动轨迹图；
图8为图7中隐去图像信息后的运动轨迹示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其装饰效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种激光切割加工程序的生成方法，其包括：步骤1、采用相机获取待加工对象的数字图像数据，并对该数字图像进行图像预处理。该图像预处理包括图像滤波、或图像增强等处理，其中，该图像滤波包括阀值滤波，针对不同的数字图像，可以采用不同的滤波方法，使图像更加便于处理。图2所示，即为本发明中待加工对象一实施例的原始数字图像，图3为经步骤1进行阀值滤波后的数字图像。
步骤2、在预处理后的数字图像中人工指定检测引导线，计算机在检测引导线的引导下提取检测引导线附近的图像边界点坐标数据，并将这些坐标数据组织成坐标数据链表。如图4所示，在预处理后的数字图像轮廓附近人工绘制检测引导线，计算机在检测引导线上生成等间隔的检测线，该间隔距离由***预先设定。在检测线上，按***预先设定的值生成等距离检测点，将检测点上对应的3X3像素按矩形插值方法投影到该检测点，沿检测线求检测点的像素差分，在差分峰值处可判定为边界。最后再将边界上的点坐标数据按数控链表组织成坐标数据链表进行存贮。
步骤3、采用直线、圆弧、及参数曲线分段拟合坐标数据，形成图元数据链表。如图5所示，将边界轮廓上提取的边界点坐标分段拟合成直线段、圆弧、及参数曲线。
步骤4、采用三阶Hermite参数曲线光滑连接相邻图元，并将该连接图元填充到图元数据链表内。如图6所示，即为采用三阶Hermite插值在相邻图元的间隔处构造光滑过渡的曲线的局部示意图，图7即为采用该光滑过渡取钱生成后的运动轨迹图。
步骤5、将该图元数据链表后处理成激光切割机的运动指令，交激光切割机控制器译码后执行。将图7中生成的运动轨迹图作隐去图像信息的后处理之后，即可如图8所示的运动轨迹图，将该运动轨迹处理成激光切割机的运动指令，即可交激光切割机控制器译码。
综上所述，本发明提供的激光切割加工程序的生成方法，其采用机器视觉与数字图像处理技术，人机交互，生成高质量的激光切割加工程序，其可以有效解决当图像轮廓不明确或边界不清晰时，智能采用人工绘制轮廓，无法从图像轮廓中提取坐标点的弊端，在很大程度上简化操作流程，提高生产效率。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种激光切割加工程序的生成方法，其特征在于，包括：
步骤1、采用相机获取待加工对象的数字图像数据，并对该数字图像进行图像预处理；
步骤2、在预处理后的数字图像中人工指定检测引导线，计算机在检测引导线的引导下提取检测引导线附近的图像边界点坐标数据，并将这些坐标数据组织成坐标数据链表；
步骤3、采用直线、圆弧、及参数曲线分段拟合坐标数据，形成图元数据链表；
步骤4、采用三阶Hermite参数曲线光滑连接相邻图元，并将该连接图元填充到图元数据链表内；
步骤5、将该图元数据链表后处理成激光切割机的运动指令，交激光切割机控制器译码后执行。
2.如权利要求1所述的激光切割加工程序的生成方法，其特征在于，所述图像预处理包括图像滤波、或图像增强。
3.如权利要求2所述的激光切割加工程序的生成方法，其特征在于，所述图像滤波包括阀值滤波，不同的数字图像采用不同的滤波方法。
4.如权利要求1所述的激光切割加工程序的生成方法，其特征在于，所述步骤2中，在预处理后的数字图像轮廓附近人工绘制检测引导线，计算机在检测引导线上生成等间隔的检测线，该间隔距离由***预先设定；在检测线上，按***预先设定的值生成等距离检测点，沿检测线求检测点的像素差分，在差分峰值处可判定为边界；然后将边界上的点坐标数据按数控链表组织成坐标数据链表进行存贮与管理。
5.如权利要求1所述的激光切割加工程序的生成方法，其特征在于，所述步骤4中，用三阶Hermite插值在相邻图元的间隔处构造光滑过渡的曲线。
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