【摘要】：浮雕產(chǎn)品被廣泛應用于家具制造、廣告裝潢等行業(yè)中。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控加工已成為浮雕加工的主要方式，其中數(shù)控編程是浮雕數(shù)控加工過程中的重要技術�，F(xiàn)行主流數(shù)控編程需要經(jīng)驗豐富的編程工程師的參與，且多采用專業(yè)的CAD/CAM軟件進行輔助設計。對于多數(shù)浮雕加工中小型企業(yè)來說，這樣的方式有著成本高、效率低的缺點。因此，這些企業(yè)迫切需要一種低成本、高效率且擁有自主產(chǎn)權的數(shù)控自動編程方法，來提升自身的市場競爭力。 本論文的基于SFS的浮雕數(shù)控自動編程方法，能夠滿足上述中小型企業(yè)的需求。該方法通過對實物進行：圖像采集（或者輸入灰度藝術圖）、預處理、浮雕三維重構和浮雕數(shù)控加工后置處理后，，可以得到通用的數(shù)控程序，從而加工出浮雕產(chǎn)品。本文完成該方法的流程設計并對每個步驟進行理論分析和軟件設計，其中重點研究了三個方面內容：浮雕圖像預處理、三維建模和數(shù)控編程后置處理。浮雕圖像預處理方面，本文針對實際需求，應用坐標映射原理改進常規(guī)的加權灰度化方法，采用一種自適應中值濾波器對圖像進行去噪處理，并通過設計相關軟件和驗證，證明其效果優(yōu)于常規(guī)預處理方法。浮雕三維建模方面，本文在分析了引入SFS實現(xiàn)浮雕三維建模的原因，采用Oren-nayar光照模型描述實物形狀與圖像灰度的關系，并演算簡化該模型后得到了光照方程，進而根據(jù)SFS線性化方法的思想推算出計算圖像高度的迭代求解公式，最后設計相應軟件，在180°范圍內實現(xiàn)了實物的三維（2.5維）重構，通過仿真驗證，證明了應用SFS進行三維重構的合理性。數(shù)控編程后置處理方面，根據(jù)一定的工藝參數(shù)以及刀具型號，采用往復式走刀方法，并對浮雕進行行高度輪廓擬合，按照HPGL指令格式設計實現(xiàn)了數(shù)控程序生成軟件，得到了可以在數(shù)控雕刻機床上運行的數(shù)控程序。 本文分別以實測實物圖像以及灰度藝術圖作為輸入數(shù)據(jù)，得到了相應的數(shù)控程序，最終加工得到了與實物輪廓和紋理特征一致的、立體感強的、觀賞性良好的浮雕成品，從而證明了本文的數(shù)控自動編程方法的有效性。
[Abstract]:Relief products are widely used in furniture manufacturing, advertising decoration and other industries. With the development of numerical control technology, numerical control machining has become the main way of relief machining, in which NC programming is an important technology in the process of relief NC machining. The current mainstream NC programming needs the participation of experienced programming engineers, and most of them use CAD / CAM software to assist design. For most small and medium-sized relief processing enterprises, this way has the disadvantages of high cost and low efficiency. Therefore, these enterprises urgently need a low cost, high efficiency and self-owned NC automatic programming method to improve their market competitiveness. The automatic programming method of relief NC based on SFS in this paper can meet the needs of the above small and medium enterprises. In this method, the general NC program can be obtained by image acquisition (or input grayscale art map), pre-processing, three-dimensional reconstruction of relief and post-processing of relief NC machining, and then the relief products can be processed. In this paper, the flow design of this method is completed, and the theoretical analysis and software design of each step are carried out. Among them, three aspects are emphatically studied: pre-processing of relief image, 3D modeling and post-processing of NC programming. In the aspect of pre-processing of relief image, this paper applies the coordinate mapping principle to improve the conventional weighted grayscale method, adopts an adaptive median filter to de-noise the image, and designs the relevant software and verification. It is proved that its effect is superior to that of conventional pretreatment method. In the aspect of 3D modeling of relief sculpture, this paper analyzes the reason of applying SFS to realize 3D modeling of relief, uses Oren-nayar illumination model to describe the relation between object shape and image grayscale, and calculates and simplifies the model to get the illumination equation. Then, according to the idea of SFS linearization method, the iterative solution formula for calculating the image height is deduced. At last, the corresponding software is designed, and the 3D (2.5 dimension) reconstruction of the object is realized in the range of 180 擄. The rationality of using SFS for 3D reconstruction is proved. In terms of post-processing of NC programming, according to certain technological parameters and cutting tool type, the reciprocating walking cutter method is adopted, and the line height contour fitting of relief carving is carried out, and the NC program generating software is designed and realized according to HPGL instruction format. The NC program which can be run on the CNC engraving machine is obtained. In this paper, the real object image and grayscale art map are used as input data respectively, and the corresponding numerical control program is obtained. Finally, the relief products which are consistent with the physical contour and texture features are obtained, which have a strong sense of three-dimensional and good appreciation. Thus, the validity of the NC automatic programming method in this paper is proved.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG659

【參考文獻】

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本文編號：2121988