CN108133499B - 一种点阵图与cad/cam矢量图的转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，该转换方法的步骤是：S1、定义直线标准，形成直线图对；S2、定义圆弧线标准，形成圆弧线图对；S3、以调整的方式将标准点阵图中的简易图形文件分解，生成简易图矢量文件，组成简易图对；S4、将原始图对存入数据库中构成原始图对数据库；S5、以调整的方式将标准点阵图中的复杂像素图文件分解成原始图文件的组合，生成该复杂像素图片的复杂像素图矢量文件；生成复杂像素图对，存入数据库中构成复杂像素图对数据库；S6、在CAD/CAM环境中，CAD/CAM程序读取复杂像素图对数据库中复杂像素图对的复杂像素图矢量文件，生成该复杂像素图矢量文件所对应的复杂像素图图文件。

Description

一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法

技术领域

本发明涉及图形转换技术领域，具体地说涉及一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法。

背景技术

数控设备可以无人操作，但是之前需要编写调试一个合格的加工程序。这个加工程序可以通过手工计算点位坐标或者CAM软件来自动生成。对于一个CAM软件来说，它还需要一个数学模型，这个模型简单的话，可以在CAM环境下建立，复杂的可以用CAD软件来建立，因此我们经常把CAD/CAM放在一起，CAD构建模型，CAM利用这个模型来生成加工程序。那么这个数学模型就是关键的技术节点。必须要现有模型，才可能进行下一步的加工。当前市场上有很多CAD软件，用来构建这样的模型。例如Solidworks、inventor、CATIA、UGNX、Pro/E、solidedge、Autocad等等，但是，每个CAD软件保存的文件格式都不一样，一个软件一个样。于是为了统一这些软件的文件格式，便于文件交流，开始有了一些转换标准，例如IGES、STEP等，所有CAD软件都可以输出这些中间格式的文件，用这些中间格式在不同的软件中间进行数据交换。CAM软件也可以读取这些中间格式的文件，也可读取一些CAD软件的格式。于是根据CAM软件的兼容性就有了不同的分类。现在我们所说的都是当前CAD/CAM软件的通常情况。

我们要解决的问题跟上述问题比较相似。我们要解决的是图片-点阵格式的图片。这种文件格式包括jpeg、bmp、png、tif等格式，可以用手机拍摄获得、屏幕截图获得、相机录像机等软硬件工具获得，但是这种图片文件不是任何一种CAD格式的文件，所以也不能直接被CAM读取和使用。所以目前针对这种图片的处理，只有两种方法，一种是有CAD工程师看着图片重新在CAD环境下画出来。另外一种是使用专用的工具软件完成矢量化。这里的专用软件矢量化其实是利用点阵图片的点位通过连线方式，经过人工交互，确认连线等方法实现。准确率和效率是最大的问题。比如一张图纸上画的一条直线，在CAD中，直线是没有宽度这个概念的，只有的长度。但是识别图片时，是有宽度的，那么如何处理这个宽度呢？长度也很难做到准确，毕竟有测量误差存在，但是在CAD环境下100mm长度就是100mm，是理论值，没有误差。所以也需要交互确认。所以，在图片文件的处理上，CAD/CAM软件是回避的态度，图片文件在理论上根本就不能用。至少不能用在有精度要求的零部件生产上。

现在大家都想通过如何通过一些算法将图片识别成CAD/CAM能接受的格式，这种通过转换处理的方式走起来非常的痛苦。人机交互总是不可避免。对未来的自动化编程、智能制造、无人工厂、网上工厂设置了不可逾越的障碍。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，可以通过图片与矢量图的对应，提供了一种解决方案，不需要更多的人机交互，所有应用过程可以通过程序驱动全自动的方式完成。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，其特征在于，该转换方法的步骤是：

S1、定义直线标准，将标准点阵图中的直线图文件对应生成矢量图下的直线图文件，形成一对一的直线图对，该直线图对由一个直线点阵文件和一个直线矢量文件组成；该直线矢量文件由矢量图下直线的两个端点、中点的坐标值表示；

S2、定义圆弧线标准，将标准点阵图中的圆弧线图片文件对应生成矢量图下的圆弧线图文件，形成一对一的圆弧线图对，该圆弧线图对由一个圆弧线点阵文件和一个圆弧线矢量文件组成；该圆弧线矢量文件由矢量图下圆弧线的两个端点、中心点的坐标值表示；

S3、以调整的方式将标准点阵图中的简易图形文件分解成若干个直线段图文件或/和圆弧段图文件的组合，对应的用该直线段图文件或/和圆弧段图文件相对应的直线矢量文件或/和圆弧线矢量文件的组合构成该简易图的简易图矢量文件，将点阵图中的简易图形文件和该简易图矢量文件形成简易图对；该简易图矢量文件用该矢量图下的简易图的端点、多个连接点、多个中点或中心点的坐标值表示；

S4、以标准点阵图中的直线图文件、圆弧线图文件、简易图形文件构成原始图下的原始图文件；以矢量图下的直线矢量文件、圆弧线矢量文件、简易图矢量文件构成矢量图下的原始图矢量文件，并一对一形成原始图对；将原始图对存入数据库中构成原始图对数据库；

S5、以调整的方式将标准点阵图中的复杂像素图文件分解成原始图文件的组合，相应用原始图矢量文件的组合表示，生成该复杂像素图片的复杂像素图矢量文件；并相应将该复杂像素图文件和复杂像素图矢量文件生成复杂像素图对，存入数据库中构成复杂像素图对数据库；

S6、在CAD/CAM环境中，CAD/CAM程序读取复杂像素图对数据库中复杂像素图对的复杂像素图矢量文件，生成该复杂像素图矢量文件所对应的复杂像素图文件。

作为对上述技术方案的改进，该简易图对包括三角形图对、四边形图对、多边形图对、圆形图对、椭圆图对、样条图对。

作为对上述技术方案的改进，所述调整方式为缩放、复制、平移、旋转、分割、阵列。

本发明的原理是：

1、CAD环境下所有图案都可以通过各种直线、圆弧线组成。

2、无论何种格式的点阵图片文件都可以进行比例缩放、旋转、平移、分割、阵列进行大小和位置的调整。

我们认为以上两点可以作为公理存在。

我们找到了一种方法能够将这两种文件进行一个定位，找到各自的“原点”。例如：512*512像素的图片范围，对应10mm*10mm的CAD文件范围。那么图片上的图案也将有自己的对应尺寸。直线和圆弧是最基本的图形构成单位，例如一条水平直线在512*512位图文件中，就是512个像素点，我们就可以认为它是在CAD中的10mm长度直线。同理1024像素的水平直线就是20mm长度，依次类推；我们就能够将像素文件和CAD的尺寸文件对应上，形成了“原始图对-originaltwins”。就像在两条铁轨上用一根轴连接了一对车轮，两个车轮分别跑在不同的轨道上，但是是同进同退，不可分开。车轮的尺寸可以任意制定，只是一旦定下来了，他们的关系就固定了。类似一个结对的参考标准，这个结对标准可以根据需要任意设定。一旦设定好了这个“原点”，那么在这个体系下，任何图片的像素大小、角度、位置一旦变化，我们就可以将这种变化参数传递到CAD中，将点阵图对应的矢量化的CAD文件也进行相应的调整，就能得到所需的CAD文件。

从上所述，这种“原始图对-originaltwins”在使用时，需要预先设定一个图对做为标准，即像素图片与CAD尺寸文件的标准图对。例如100*100像素对应5mm*5mm范围的CAD图形尺寸文件。实际操作中，针对像素图片进行操作时，不用关注CAD图形，只需要将操作参数传递到CAD环境下，然后调整CAD原始图形的参数即可。这样就避免了直接将像素图形生硬的强制转换成CAD尺寸图形，避免了转换过程中的误差和交互操作。

我们目前使用的一套方法举例如下：首先先定义直线标准，我们期望设定512像素的图片对应一条10mm直线，但是在CAD软件环境下不仅仅是直线的长度，还有位置参数。因为CAD下有坐标原点为参考，来定义直线的位置。所以我们使用512*512像素的图片，在中间画一条直线来对应在CAD下的一条二维平面上的10mm直线，此时直线的原点位置在中间，直线的起点坐标是(-5，0)，终点坐标是(5，0)；

同样我们可以定义一段圆弧线，例如512*512像素区间内的最大1/4圆弧图片和CAD下10mm半径的1/4圆弧对应，原点在中心。

同样的方法，我们可以设置很多类型的这样的“图对”，用这些典型的标准图对可以来描述一些复杂模型，例如三角形、多边形、圆形等等。基于我们第二条公理，理论上我们只需要直线图对或者圆弧图对就可以描绘出所有图形。

在允许的计算公差内，我们可以使用直线段来构建一个圆；我们使用圆弧段来构建复杂图案。该图案是由各种圆弧图案连接组成。

当然，为了方便起见，我们还可以建立更多的原始图对，形成原始图对数据库，复杂图案从原始图对的数据库中调用即可，不是每次都用直线或圆弧来重新构建。

从这个例子中，我们可以看到，如果要构建一个CAD/CAM能够使用的图形，我们多了一种方法，就是用像素图片文件，通过缩放、平移、旋转的叠加组合后，再使用原始图对的CAD/CAM文件进行相应的操作即可获得我们需要的CAD/CAM文件。常用的传递参数包括但不限于一下几类：

1、比例放大缩小：将图片按比例放大缩小倍数的参数；

2、复制数量：需要复制多少个相同的图片参数；

3、平移距离：将图片平移一段距离的参数；

4、间距：几个图片之间的距离参数；

5、旋转角度：当前图片平面内旋转角度参数，逆时针为正角度；

6、对齐方式：上下左右对齐方式的参数；

7、分割：指定范围分割图片，分割位置参数；

8、阵列：二维或三维阵列复制或移动。

当然这是一种线性的对应，所有针对图片文件的操作参数都原样反映在CAD/CAM原始图对上，获得一个线性变化的CAD/CAM图形。其实我们还可以进行各种函数关系的对应，在不同的场合获得我们需要的带有函数关系的CAD/CAM模型。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法。可以通过图片与矢量图的对应，提供了一种解决方案，不需要更多的人机交互，所有应用过程可以通过程序驱动全自动的方式完成。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，该转换方法的步骤是：

S1、定义直线标准，将标准点阵图中的直线图文件对应生成矢量图下的直线图文件，形成一对一的直线图对，该直线图对由一个直线点阵文件和一个直线矢量文件组成；该直线矢量文件由矢量图下直线的两个端点、中点的坐标值表示；

S2、定义圆弧线标准，将标准点阵图中的圆弧线图片文件对应生成矢量图下的圆弧线图文件，形成一对一的圆弧线图对，该圆弧线图对由一个圆弧线点阵文件和一个圆弧线矢量文件组成；该圆弧线矢量文件由矢量图下圆弧线的两个端点、中心点的坐标值表示；

S3、以调整的方式将标准点阵图中的简易图形文件分解成若干个直线段图文件或/和圆弧段图文件的组合，对应的用该直线段图文件或/和圆弧段图文件相对应的直线矢量文件或/和圆弧线矢量文件的组合构成该简易图的简易图矢量文件，将点阵图中的简易图形文件和该简易图矢量文件形成简易图对；该简易图矢量文件用该矢量图下的简易图的端点、多个连接点、多个中点或中心点的坐标值表示；

S4、以标准点阵图中的直线图文件、圆弧线图文件、简易图形文件构成原始图下的原始图文件；以矢量图下的直线矢量文件、圆弧线矢量文件、简易图矢量文件构成矢量图下的原始图矢量文件，并一对一形成原始图对；将原始图对存入数据库中构成原始图对数据库；

S5、以调整的方式将标准点阵图中的复杂像素图文件分解成原始图文件的组合，相应用原始图矢量文件的组合表示，生成该复杂像素图片的复杂像素图矢量文件；并相应将该复杂像素图文件和复杂像素图矢量文件生成复杂像素图对，存入数据库中构成复杂像素图对数据库；

S6、在CAD/CAM环境中，CAD/CAM程序读取复杂像素图对数据库中复杂像素图对的复杂像素图矢量文件，生成该复杂像素图矢量文件所对应的复杂像素图文件。

作为对上述技术方案的改进，该简易图对包括三角形图对、四边形图对、多边形图对、圆形图对、椭圆图对、样条图对。

作为对上述技术方案的改进，所述调整方式为缩放、复制、平移、旋转、分割、阵列。

本发明的原理是：

1、CAD环境下所有图案都可以通过各种直线、圆弧线组成。

2、无论何种格式的点阵图片文件都可以进行比例缩放、旋转、平移、阵列进行大小和位置的调整。

我们认为以上两点可以作为公理存在。

我们找到了一种方法能够将这两种文件进行一个定位，找到各自的“原点”。例如：512*512像素的图片范围，对应10mm*10mm的CAD文件范围。那么图片上的图案也将有自己的对应尺寸。直线和圆弧是最基本的图形构成单位，例如一条水平直线在512*512位图文件中，就是512个像素点，我们就可以认为它是在CAD中的10mm长度直线。同理1024像素的水平直线就是20mm长度，依次类推；我们就能够将像素文件和CAD的尺寸文件对应上，形成了“原始图对-originaltwins”。就像在两条铁轨上用一根轴连接了一对车轮，两个车轮分别跑在不同的轨道上，但是是同进同退，不可分开。车轮的尺寸可以任意制定，只是一旦定下来了，他们的关系就固定了。类似一个结对的参考标准，这个结对标准可以根据需要任意设定。一旦设定好了这个“原点”，那么在这个体系下，任何图片的像素大小、角度、位置一旦变化，我们就可以将这种变化参数传递到CAD中，将原始对应的CAD文件也进行相应的调整，就能得到所需的CAD文件。

从上所述，这种“原始图对-originaltwins”在使用时，需要预先设定一个图对做为标准，即像素图片与CAD尺寸文件的标准图对。例如100*100像素对应5mm*5mm范围的CAD图形尺寸文件。实际操作中，针对像素图片进行操作时，不用关注CAD图形，只需要将操作参数传递到CAD环境下，然后调整CAD原始图形的参数即可。这样就避免了直接将像素图形生硬的强制转换成CAD尺寸图形，避免了转换过程中的误差和交互操作。

我们目前使用的一套方法举例如下：首先先定义直线标准，我们期望设定512像素的图片对应一条10mm直线，但是在CAD软件环境下不仅仅是直线的长度，还有位置参数。因为CAD下有坐标原点为参考，来定义直线的位置。所以我们使用512*512像素的图片，在中间画一条直线来对应在CAD下的一条二维平面上的10mm直线，此时直线的原点位置在中间，直线的起点坐标是(-5，0)，终点坐标是(5，0)；

同样我们可以定义一段圆弧线，例如512*512像素区间内的最大1/4圆弧图片和CAD下10mm半径的1/4圆弧对应，原点在中心。

同样的方法，我们可以设置很多类型的这样的“图对”，用这些典型的标准图对可以来描述一些复杂模型，例如三角形、多边形、圆形等等。基于我们第二条公理，理论上我们只需要直线图对或者圆弧图对就可以描绘出所有图形。

在允许的计算公差内，我们可以使用直线段来构建一个圆；我们使用圆弧段来构建复杂图案。该图案是由各种圆弧图案连接组成。

当然，为了方便起见，我们还可以建立更多的原始图对，形成原始图对数据库，复杂图案从原始图对的数据库中调用即可，不是每次都用直线或圆弧来重新构建。

从这个例子中，我们可以看到，如果要构建一个CAD/CAM能够使用的图形，我们多了一种方法，就是用像素图片文件，通过缩放、平移、旋转的叠加组合后，再使用原始图对的CAD/CAM文件进行相应的操作即可获得我们需要的CAD/CAM文件。常用的传递参数包括但不限于一下几类：

1、比例放大缩小：将图片按比例放大缩小倍数的参数；

2、复制数量：需要复制多少个相同的图片参数；

3、平移距离：将图片平移一段距离的参数；

4、间距：几个图片之间的距离参数；

5、旋转角度：当前图片平面内旋转角度参数，逆时针为正角度；

6、对齐方式：上下左右对齐方式的参数；

7、分割：指定范围分割图片，分割位置参数。

8、阵列：二维或三维阵列复制或移动。

当然这是一种线性的对应，所有针对图片文件的操作参数都原样反映在CAD/CAM原始图对上，获得一个线性变化的CAD/CAM图形。其实我们还可以进行各种函数关系的对应，在不同的场合获得我们需要的带有函数关系的CAD/CAM模型。

本发明的点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法。可以通过图片与矢量图的对应，提供了一种解决方案，不需要更多的人机交互，所有应用过程可以通过程序驱动全自动的方式完成。

Claims (3)

1.一种点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，其特征在于：该转换方法的步骤是：

S1、定义直线标准，将标准点阵图中的直线图文件对应生成矢量图下的直线图文件，形成一对一的直线图对，该直线图对由一个直线点阵文件和一个直线矢量文件组成；该直线矢量文件由矢量图下直线的两个端点、中点的坐标值表示；

S2、定义圆弧线标准，将标准点阵图中的圆弧线图片文件对应生成矢量图下的圆弧线图文件，形成一对一的圆弧线图对，该圆弧线图对由一个圆弧线点阵文件和一个圆弧线矢量文件组成；该圆弧线矢量文件由矢量图下圆弧线的两个端点、中心点的坐标值表示；

S3、以调整的方式将标准点阵图中的简易图形文件分解成若干个直线段图文件或/和圆弧段图文件的组合，对应的用该直线段图文件或/和圆弧段图文件相对应的直线矢量文件或/和圆弧线矢量文件的组合构成该简易图的简易图矢量文件，将点阵图中的简易图形文件和该简易图矢量文件形成简易图对；该简易图矢量文件用该矢量图下的简易图的端点、多个连接点、多个中点或中心点的坐标值表示；

S4、以标准点阵图中的直线图文件、圆弧线图文件、简易图形文件构成原始图下的原始图文件；以矢量图下的直线矢量文件、圆弧线矢量文件、简易图矢量文件构成矢量图下的原始图矢量文件，并一对一形成原始图对；将原始图对存入数据库中构成原始图对数据库；

S5、以调整的方式将标准点阵图中的复杂像素图文件分解成原始图文件的组合，相应用原始图矢量文件的组合表示，生成该复杂像素图片的复杂像素图矢量文件；并相应将该复杂像素图文件和复杂像素图矢量文件生成复杂像素图对，存入数据库中构成复杂像素图对数据库；

S6、在CAD/CAM环境中，CAD/CAM程序读取复杂像素图对数据库中复杂像素图对的复杂像素图矢量文件，生成该复杂像素图矢量文件所对应的复杂像素图文件。

2.根据权利要求1所述的点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，其特征在于：该简易图对包括三角形图对、四边形图对、多边形图对、圆形图对、椭圆图对、样条线图对。

3.根据权利要求1所述的点阵图与CAD/CAM矢量图的转换方法，其特征在于：所述调整方式为缩放、复制、平移、旋转、分割、阵列。