Автоматизация процесса разработки программ фрезерования декоративных элементов мебели

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕБЕЛИ

Грибанов А. А.

В статье рассматривается способ автоматизации процесса разработки управляющих программ для станка с ЧПУ для фрезерования декоративных элементов мебели

This article discusses how to automate the process of developing control programs for CNC milling of decorative elements offurniture

Ключевые слова: декоративный элемент мебели, программа, станок с ЧПУ, оцифровка, векторизация

Keywords: decorative piece of furniture, software, CNC, digitization, vectorization

При создании законченных чертежей декоративных элементов мебели с программой обработки на станках с ЧПУ возникает проблема преобразования графических данных из традиционных источников, таких как, бумажных носителей - в электронную форму. Суть проблемы заключается в том, что на данный момент не разработано полностью автоматического преобразования графической информации (чертежи, схемы), нанесенной на бумагу, в электронную векторную форму, реально полезную при использовании CAD и CAM. Под векторной формой представления информации в понимается модель (структура) данных, представляющая собой упорядоченный набор слоев объектов, которые моделируются точками, ломаными, либо многоугольниками. Все объекты расположены на плоскости или сфере с заданной системой координат. Очевидно, что непосредственного способа преобразования рисунка декоративного элемента мебели в такую модель пока не существует. Кроме того, на данный момент алгоритмически не решена задача однозначной трактовки изображенной графики.

Известны следующие варианты решения данной проблемы:

1. Ручная перерисовка декоративных элементов мебели на компьютере с использованием программных средств для ввода и редактирования векторной графики. Данный способ является наиболее трудоемким и используется до сих пор, из-за отсутствия других альтернатив.

2. Сканирование рисунка декоративного элемента мебели с последующей обработкой в системе распознавания либо растрово-векторного редактирования. Данный способ является наиболее предпочтительным, так как позволяет во многом автоматизировать работу операторов ввода данных. Суть способа состоит в следующем. Используя любой качественный сканер, в память компьютера заносится модель декоративного элемента мебели, представляющая собой растр - прямоугольный массив точек, каждая из которых несет информацию о цвете соответствующей точки плоскости сканирования. Таким образом строится дискретизованная модель, называемая растровым изображением или просто растром. Современные сканеры позволяют получать высококачественные растровые изображения с разрешением до 9600 dpi. Полученное растровое изображение подается на вход программы-векторизатора. Функциональность существующих программ-векторизаторов, имеющихся на рынке программного

обеспечения, включает функции обработки растровых изображений совместно с нанесением векторной информации в ручном режиме, а также возможностями полуавтоматической трассировки контуров и линий объектов. Некоторые программы - векторизаторы дают возможность распознавания ряда классов объектов (например, точечных условных знаков) автоматически, без участия пользователя.

Несмотря на достаточно широкий выбор ПО для полуавтоматической векторизации, некоторые возможности обработки растровых изображений, желаемые для пользователя, все еще недоступны, либо их текущая реализация не удовлетворяет пожеланиям пользователей по следующим причинам:

1. Предоставляемая многими пакетами векторизации возможность простого преобразования линий и контуров на растре в векторную форму требует значительных усилий для последующего разбиения векторного представления на семантические слои и редактирования векторных объектов.

2. Достаточно велика доля участия человека в цикле работы программ полуавтоматической векторизации. Уменьшение доли участия человека позволит увеличить общую производительность за счет повышения вычислительной мощности используемых компьютеров.

3. Трудоемкость используемых в большинстве программных продуктов алгоритмов является сдерживающим фактором к увеличению разрешающей способности сканирования.

Автоматизация процесса разработки управляющей программы для станка с ЧПУ фрезерования декоративных элементов мебели может быть выполнена по алгоритму, представленному на рисунке 1.

Рисунок 1- Алгоритм процесса векторизации рисунка декоративного элемента мебели и разработки программы для станка с ЧПУ

Рассмотрим этот процесс на примере векторизации и разработки программы для станка с ЧПУ декоративного элемента мебели, представленного на рисунке 2. Схематичное изображение рисунка декоративного элемента мебели проходило оцифровку с помощью сканера. Как видно из оцифрованного рисунка качество изображения очень низкое, поэтому требуется обязательная его цифровая обработка. В графическом редакторе следует увеличить резкость изображения, что дает более четкий контур узора.

Рисунок 2- Узор декоративного элемента мебели (введен со сканера) с результатом цифрового увеличения резкости контуров

Векторизацию изображения и ее обработку проведем в AutoCAD 2011 с RasterDesk Pro 9.1. Загрузим ч/б изображение декоративного элемента мебели в программу выбрав в меню рФайл^Вставить растр. Уберем шум рФильтр^Удалить мусор. Сделаем обрабатываемый контур более четким вы-брам в меню рФильтры^Утоньшить. Удалим также лишние линии.

В результате получен обработанный чертеж декоративного элемента мебели (рис. 3).

Рисунок 3- Сравнение исходного растрового и полученного векторного изображений

Чертеж декоративного элемента мебели экспортируется в CAM для разработки управляющей программы для станка с ЧПУ с целью последующей гравировки рисунка на поверхности деталей мебели.