国内外对各种切割技术的研究已经进行了很多年,但研究得更多的是各种切割技术在实际应用中遇到的问题,而对切割CAD/CAM的研究还很少.针对
激光加工特点,数控
激光加工机有切割和影雕两种加工方式.影雕是以早年的"针黑白"工艺为基础而发展并创新的新工艺,它具有浓厚的文化内涵、精美的成品效果,是一种新兴的产业.然而,由于传统加工水平和加工方式的限制,使它很难进行产业化和规模化的发展,随着
激光技术、计算机图像处理技术的发展,以及计算机数控技术的广泛应用,为影雕走上产业化铺平了道路.本文将激光技术、图像处理技术和计算机数控技术应用到影雕加工中,并把图像的影雕处理集成到激光加工CAD/CAM软件中.
3 <SqoJSp d@kc[WLD^ 1系统的体系结构
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6rDfQ`f\p 激光加工CAD/CAM系统采用3层体系结构进行管理,如图1所示.图1中,上层为系统应用层,是本系统和用户的接口,通过它可完成从设计、分析、仿真到加工的所有任务,并实时地反馈各种结果信息.由系统应用层获取的设计、工艺等数据信息直接存储到数据层中,根据通过操作信息的要求驱动功能层的相应功能函数进行功能的实现.中间层为基本功能层,实现系统的各种功能,是系统的核心,包括特征造型、图形图像的编辑处理、图形的前置、后置处理、影雕处理等.基本功能层的各种操作通过应用层进行驱动,而它的数据信息由数据管理层获得,处理后又存回数据库.底层为产品数据管理层,实现各种数据的转换、存储和管理.通过数据库管理体系对数据库进行有效的管理;通过工作模式管理模块对系统的工作模式进行有效的管理,使得系统能在多种模式下工作;通过数据接口模块实现与其他系统的数据交换,如通过DXF, BMP等进行图形图像的数据交换等.
YUkud2,j 3<(q } 采用这种体系结构的优点在于,底层采用统一的数据管理方法,当产品模型改变时,数据的管理方式不变,对系统程序影响不大;系统为分层结构,并且每一层又是相对独立的,这样每一层进行功能扩充时,对其他层的影响很小。
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grcbH y{=NP 图1 系统的体系结构框图
8L{u}|{ 4\2V9F{s 2系统的信息流
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bklz 2VgP 图2为激光加工CAD/CAM系统的信息总流程图.通过它展示了产品从设计、规划到加工的所有可能的数据流程.其中数据管理系统是数据流程的枢纽和核心所在,所有的数据信息都由它存储、管理.数据管理系统又由图形数据管理体系和图像数据管理体系两大模块组成.对图形元素的管理,采用面向对象的管理机制,为每个图形元素创建的一个图形元素类对象,在创建这个对象时得到指向这个对图2系统的信息总流程图像的指针,并通过建立一个动态对象指针数组来管理这些指针。来达到管理所有图形元素对象的目的.在后置处理等有顺序要求的,则采用链表结构进行数据的管理.CAD设计系统中,数据的来源包括基于鼠标、键盘的输人互动设计、字体字符的提取设计和基于图像的描图设计.其中,基于图像的描图设计跨越了图形和图像两个数据管理区.各种编辑处理是对各种数据进行直接的操作.在后置处理的时候要进行数据结构的转变改为用链表结构进行顺序的记录存储,并且最后生成
刀具轨迹链表.加工模拟仿真的数据可以是后置处理后的数据,其目的是对工艺规划的合理性和正确性进行验证,它也可以从数控加工代码中获取,这时的功能是对代码进行校核.影雕有两种控制方式,一种为二值点图的直接控制,另一种则是二值点图通过连续化处理转换成数控(NC?代码的格式进行加工控制,通过激光加工CAD/CAM系统处理得到的控制文件,并通过传输模块传送给
机床的数控系统.
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3系统组成
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5O8 d/U."V} 激光加工CAD/CAM系统采用面向对象的
编程方法和特征建模技术,通过对象并以类模块的方式进行信息的表达,从而实现系统的集成.根据用户的使用习惯和切割影雕的加工技术特点,系统分成如下5大功能模块.
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