基于Linux的激光雕刻上位机软件开发

摘要

随着计算机技术的快速发展及广泛应用，与计算机技术相结合的激光雕刻加工技术被广泛应用于社会生活的诸多方面，其与传统加工方式相比具有精度高、非接触、速度快、无污染等特点。处于激光雕刻系统核心位置的激光雕刻软件，往往决定着激光雕刻产品的品质特性。因此，开发出一套能够适应当前激光雕刻技术成长需要的激光雕刻软件成为制约雕刻产品性能得到有效提升的一大重要内容。
　　目前，国内激光雕刻加工软件系统多采用结合第三方专业制图软件的处理来获得雕刻加工图样文件，再结合专业软件的处理得到关于图样信息的加工代码，以实现整个雕刻过程的文件交互式加工。现有雕刻加工平台主要基于Windows系统下进行产品的开发及加工操作，加工环节中易出现较多使用性问题，导致系统稳定性得不到有效保证。
　　本论文针对传统激光雕刻软件中存在的图像处理功能不完善、图形绘制功能不支持、路径优化功能较匮乏、数据传输不可靠等问题，开发出了一种基于Linux系统的激光雕刻上位机软件，该激光雕刻上位机软件能够直接运行在Linux系统下，实现一系列雕刻操作加工功能。本激光雕刻上位机软件系统组成成分主要具有四大功能：图像处理、矢量图形绘制、雕刻加工代码输出和路径优化。本论文所做的主要工作如下：
　　（1）对激光雕刻加工技术中数字图像技术进行深入研究，在介绍了图像二值化、灰度化、边缘检测及平移等常见数字图像处理算法后，分析了一种经图像矢量化处理后适于激光雕刻的加工方法，为后续编程实现激光矢量雕刻功能打下坚实基础。
　　（2）在分析激光雕刻加工基本原理后，采用主从式软件系统设计，结合现有雕刻路径优化算法进行深入研究及优化，通过模拟实验确定了一种更为有效的激光雕刻路径优化算法，其路径优化功能在激光雕刻上位机软件系统予以实现。
　　（3）针对当前激光雕刻软件矢量绘图操作功能的匮乏，设计并实现了支持自绘制矢量图形进行矢量雕刻、栅格图像转SVG格式图像并生成数控代码功能，从而进一步提高了上位机系统软件的实用性。
　　（4）针对现有激光雕刻系统数据传输方式不灵活，本论文采用了基于TCP/IP网络协议的无线通信方式，为进一步提高数据通信、文件传输的可靠性及有效性，使用MD5算法对通信数据的完整性及安全性进行验证，进一步分析了雕刻加工异常情况下的雕刻加工处理过程。
　　（5）在研究分析当前激光雕刻软件现状后，为提高激光雕刻软件功能的实用性和稳定性，提出了基于Linux系统的软件设计方案，最后在Linux平台下进行系统功能测试，验证了本软件系统的可行性和稳定性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 激光加工技术发展概况

1.2 激光雕刻技术及激光雕刻机

1.3 激光雕刻软件特点及现况

1.4 激光雕刻采用Linux系统的优势

1.5 论文的研究工作及内容安排

1.6 本章小结

第二章 面向激光雕刻图像处理方法分析研究

2.1 前言

2.2 常见图形图像文件格式介绍

2.3 常见激光雕刻图像处理方法

2.4 一种符合激光雕刻特点的图像处理方法

2.5 本章小结

第三章 激光雕刻矢量绘图及雕刻路径优化设计

3.1 前言

3.2 Qt简介

3.3 DXF文件

3.4 DXF文件加工数据自动提取

3.5 激光雕刻路径优化算法研究

3.6 本章小结

第四章 激光雕刻上位机软件功能的实现

4.1 软件结构

4.2 上位机软件界面与部分功能的实现

4.3 激光雕刻图形绘制功能实现

4.4 图像处理功能的实现

4.5 激光雕刻路径的优化设计

4.6 Linux系统下激光雕刻数据可靠通信设计

4.7 数控代码的输出

4.8 激光雕刻加工实例

4.9 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论著

致谢