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柔性图形开发平台的图元对象设计

作者:烦夫子  更新时间: 2007-11-19   浏览人数:18284  评论:0  
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项目的主要内容:

(1) 柔性图形/工控开发平台的图元的面向对象设计。

柔性图形组件中的图形元素类采用基于C++面向对象设计的程序设计思想来构建的。定义了最基本的柔性B样条曲线图形类Bspline,其余的基本图元都由它派生而来。下面给出图元之间的派生关系

 

(2) 柔性B样条曲线的构建、重构、分割、修剪、曲线变换、曲线求交点、曲线线上点排列、曲线的求线上点、求切矢、法矢算法,曲线上的断点、插点、延长、截短功能。

柔性B样条曲线主要采用德布尔算法的递推公式来递推定义的,利用型值点插值法求得,得到的曲线能够满足拟合光滑的曲线要求。柔性B样条曲线的重构也是主要采用德布尔算法计算出样条线上的等距离的排列点,然后对曲线利用型值点插值法对曲线进行重新表示,这样重建后的样条曲线能够达到进一步的圆顺和光滑效果。B样条曲线的分割算法主要采用逼近误差法对曲线进行对分,该算法采用分治和递归的思想来实现,最后通过逼近误差参数值的调整生成的折线集,我们把误差逼近精度调到0.01mm时生成的折线集就能够非常的接近样条曲线。其余的功能算法大都按照柔性B样条曲线的基本性质再根据deboor算法来求得。

 

(3) 其他图形元素的基本算法

其他图元对象包括有点、圆、圆弧、直线、折线、椭圆、椭圆弧、文字、区域等,这些图形元素相对比较简单,他们涉及到的操作有判断相交、垂直、平行、相切、包含等关系以及计算交点、切点、夹角、投影点等功能,此外还包括裁剪、延伸、打断、平移、缩放、旋转、阵列(圆形、矩形)、镜像、垂直水平缩放等,都可以用普通数学几何算法实现,算法复杂程度低,关键是把这些图形元素的各类函数接口能够有机的整合成一个个的功能组件。

 

(4) 最大封闭曲线集搜索算法和最小闭环样片提取算法。

最大封闭曲线集主要采用连通图节点的广度优先搜索算法实现,搜索到的最大封闭集曲线比较完整,没有遗漏的曲线,算出的最大封闭曲线集非常符合用户的要求。最小闭环提取算法是本项目组成员研发出一种新的提取参数曲线集的最小闭环完整算法。该算法速度较快、功能较强、应用很广,能在任意复杂曲线集中提取最小闭环,特别适合于轻工行业如鞋衣帽等需要设计不规则图形的场合,我们运用该算法在鞋帮样展平图中提取帮样,取得了很好的效果

 

(5) 研究图形与图形的碰撞、关联、空隙、吸附、重合等技术。

曲线图形进行成帮处理后,我们可称之为图块(即帮样),这些图块都是封闭的柔性曲线图形,在对帮样进行优化排料计算过程时,有必要进行设计图形与图形之间的碰撞、相切、空隙、吸附等多方面的算法。帮样之间的相交、相切、碰撞冲突等算法主要利用封闭区域的与区域之间的位置关系来实现的,这些计算处理主要采用基于数学优化算法实现。能够以最优化、最紧密、最省料的排料方式把净样片排在皮革上,极大的节省了皮革、布料。

 

(6) 图像文件格式转化成Bmp图像格式的转换算法,以及Bmp图转矢量图的矢量化算法

图像文件格式转化算法如jpg图转bmp图我们主要采用快速傅立叶转化算法实现,转化后所得到的bmp位图就能够作为图形的矢量化使用了。位图图形矢量化过程主要采用方向模板的自适应调节来进行边缘跟踪,然后采用轮廓线搜索算法实现,生成的轮廓线还需要对边缘跟踪过程的交叉点进行处理,最后再对轮廓线进行优化处理。这样生成的矢量图能够跟原位图轮廓非常吻合,而且能够很好地区分出曲线的拐点。

 

(7) 柔性图形元素的参数化设计的功能。

柔性图形的参数化设计采用参照目前大多数行业CAD软件的参数化打板设计而扩展的一种辅助设计功能,柔性图形参数化的设计使得图形设计和编辑功能大大加强了。

(8) 软件平台与通信组件及工控组件接轨功能

软件平台采用多线程技术、异步通讯方式以及采用Windows消息方式与主线程通讯和报告数据流的发送状态而设计。开发出的通讯和工控模块具有速度快、数据稳定、平衡性能优良等诸多方面的优点。

 

(9) 扫描仪、数字化仪、数码相机等接口专用输入组件;

1).扫描仪输入

用扫描仪输入平面样板是一种相对便宜的方案,而且包含的信息多,精度也比较高,是该系统必备的输入组件之一。

2).平面数字化仪输入

数字化仪也是一种专门用来读取图形信息的计算机输入设备,在CAD,动画设计等领域有广泛地应用。测量时只要将点设备对准要输入的点,按一下键,坐标信息就输入到计算机里去了,这种输入方式简洁、方便、精度高。也是系统必备的输入组件之一。

3).数码相机输入

用数码相机拍摄的jpg图像必须先转化为bmp图,然后将bmp图进行二值化,最后进行图形矢量化。数码相机拍的照片与实物一般不是一比一的大小比例,所以处理时还要对其进行X方向和Y方向的比例缩放,以获得与实物大小相同的图形,值得注意的是数码相机拍摄的图形在离四角边缘越近的地方变形就越厉害,此时我们还需要对每次矢量化后的图形数据进行边缘误差补偿调整。主要采用测量位置参数补偿误差法实现,具体的办法是通过测量一张比较规范的矩形样片的四中四角的8个点的坐标值并输入这8个点的位置参数,然后进行图像边缘偏差

补偿校正,这样矢量化后的样片图基本上都实际的样片形状非常相似了。

 

(10)开发切绘机、雕刻机、喷绘机、打印机等接口专用输出组件;

系统的输出组件主要包括HPGL语言的输出、雕刻机PLT语言的输出、DXF文件输出功能等。

HPGL是惠普公司笔式绘图仪的命令语言。由于惠普绘图仪的广泛使用,HPGL

言已经成为事实上的标准绘图控制语言,在平板式切绘设备中广泛使用。HPGL语言所用的字符集合是ASCII字符集的子集,HPGL文件是由一系列HPGL绘图命令构成的字符串。首先是初始化命令,用于设置绘图幅面的大小等参数;接着是刀笔设置命令、各种绘图命令等;最后一般以字符串“;PU;PG;”结尾,表示抬

笔和换纸。HPGL格式中每个命令由两个便于记忆的大写字母开始,接着是字符串形式的数字参数,参数间用逗号隔开,命令以分号结尾。

系统输出的HPGL语言具有能够跟数控切割机控制平台接轨,直接控制切割机进行切绘。

系统支持输出另一种HPGL语言PLT格式的文件输出,输出的PLT格式文件能够直接应用于激光雕刻机的切割输出。

系统支持输出的dxf文件能够兼容AutoCADdxf文件,还能够与兼容其他国内外比较著名的服装鞋业CAD软件的dxf文件。

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