CN110900019B - 激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，包括以下步骤：第一步：数控系统将CAD图元光栅化，获得像素数据；数控系统对图元的最外层进行环形填充；第二步：数控系统根据用户所设参数进行区域划分；第三步：数控系统对网格进行筛选，区分完全填充网格和已填网格；数控系统对完全填充网格进行填圆处理，并记录已填网格的数据；第四步：计算偏移值，并根据偏移值调整圆孔的位置。采用了本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，能够在用户填充的圆孔尽量少以及保留字体特征的前提下，将圆孔自动均匀分布在字体内部，使得安装LED灯后光照均匀，达到最好的效果，且大大减少了人工排孔的工作量，提高了从业相关人员的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及数控加工领域，具体是指一种激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法。
背景技术
现有的封闭几何中心的小圆填充功能，在市面上仅有几种死板的填充策略，大致可分类为以下几种：1.X填充；2.Y填充；3.环形填充。X填充与Y填充基本类似，将设定好的圆孔一行行或者一列列填入广告字中，这类填充方式适合方正类的字体，填入后圆孔分布均匀，但难以描述字体的边界特征。如图1所示，该图使用了X填充，将小圆一行一行地均匀得填入了字体中，可由红色框看出，每一行的小圆孔都是严格平行，Y填充同理，只是小圆改为了一列一列填入字体。如图2所示，该图使用了环形填充，该种填充策略能够沿着图元的边界，一层层向内推进填圆，该种填充方式能够完美描述文字边界信息，但在图元的中心部分，排布会产生过于空旷或者过于紧密，使得整体排布效果不好。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足操作简便、适用范围较为广泛的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法。
为了实现上述目的，本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法如下：
该激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)数控系统将CAD图元光栅化，获得像素数据；
(2)数控系统对图元的最外层进行环形填充；
(3)数控系统根据用户所设参数进行区域划分；
(4)数控系统对网格进行筛选，区分完全填充网格和已填网格；
(5)数控系统对完全填充网格进行填圆处理，并记录已填网格的数据；
(6)数控系统计算偏移值，并根据偏移值调整圆孔的位置。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)数控系统根据图元大小选择像素大小，通过分布均匀的直线与图元相交获得交点，分布得到位于图元内部的区域与图元外部的区域；
(1.2)数控系统通过数组装取像素数据。
较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
数控系统生成新网格，使网格与圆孔一一对应。
较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
数控系统判断网格是否大部分为图元外部区域，如果是，则为已填网格；否则，则为完全填充网格。
较佳地，所述的步骤(5)中的填圆处理，具体为：
数控系统在完全填充网格的中心增加新圆孔。
较佳地，所述的步骤(6)中计算偏移值，具体包括计算X坐标偏移值和计算Y坐标偏移值的操作步骤。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)数控系统将整个图元向内偏移，得到向内的等高线；
(2.2)数控系统从填圆线起点填充圆孔，每个圆孔均处于填圆线上，且圆孔圆心间距大于预设圆孔圆心间距。
采用了本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，不同于现有技术的圆孔填充算法过于单一且死板的效果，能够在用户填充的圆孔尽量少以及保留字体特征的前提下，将圆孔自动均匀分布在字体内部，使得安装LED灯后光照均匀，达到最好的效果，且大大减少了人工排孔的工作量，提高了从业相关人员的工作效率。
附图说明
图1为现有技术的X填充的效果图。
图2为现有技术的环形填充策略的效果图。
图3为本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法的流程图。
图4为本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法的效果图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
如图3所示，本发明的该激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)数控系统将CAD图元光栅化，获得像素数据；
(1.1)数控系统根据图元大小选择像素大小，通过分布均匀的直线与图元相交获得交点，分布得到位于图元内部的区域与图元外部的区域；
(1.2)数控系统通过数组装取像素数据；
(2)数控系统对图元的最外层进行环形填充；
(2.1)数控系统将整个图元向内偏移，得到向内的等高线；
(2.2)数控系统从填圆线起点填充圆孔，每个圆孔均处于填圆线上，且圆孔圆心间距大于预设圆孔圆心间距；
(3)数控系统根据用户所设参数进行区域划分；
数控系统生成新网格，使网格与圆孔一一对应；
(4)数控系统对网格进行筛选，区分完全填充网格和已填网格；
数控系统判断网格是否大部分为图元外部区域，如果是，则为已填网格；否则，则为完全填充网格；
(5)数控系统对完全填充网格进行填圆处理，并记录已填网格的数据；
数控系统在完全填充网格的中心增加新圆孔；
(6)数控系统计算偏移值，并根据偏移值调整圆孔的位置。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(6)中计算偏移值，具体包括计算X坐标偏移值和计算Y坐标偏移值的操作步骤。
本发明的具体实施方式中，将图元内部划分为一个个极小的网格，即光栅化，将圆孔试做描绘图元形状特性的像素点，需要使用数量有限的像素点(即小圆)来均匀遍布图元，在填充完圆孔后，再将其与附近圆孔之间进行距离调整。
用户设置传入数据为圆孔与边界距离X，圆孔半径R，圆孔圆心间距为D。
1、将传入的cad数据光栅化，位于图元内部的光栅区域使用“1”进行标记，图元外部区域使用“0”进行标记，光栅化的精度定为R/20。
2.使用环形填充来填充广告字最外面一层圆，这样做的目的是使得第一层圆能够完美地描述整个字体的特征。在填完该层圆厚，将已填好圆的区域所对应的光栅数据置为“0”，表示该区域已不可再进行广告字填充。环形填充策略如下：(1)将整个图元进行向内偏移(R+X)，由此可得到cad图元的一条向内的等高线，这条等高线也可称为填圆线。(2)从填圆线起点开始填充圆孔，每个圆孔都需满足如下条件：距离上一个圆孔D距离以上且必须处于填圆线上。这样便完成了第一层的环形圆孔填充。
3.剩下的区域，根据用户所设置参数来进行区域划分。在原有光栅网格基础上重新生成数个更大的网格。建立新网格，该网格每格大小为一个圆加上一个间距的距离，除了边缘以外，原则上一个网格只能填充一个圆，而该圆在调整间距时也不能超出网格。
这样设置能保证所有圆能够拥有自己所属的网格，而网格也能拥有所属圆，在调整间距时，不至于因为局部某处的异常引起连锁反应使得整个图元的圆全部乱掉，能在总体上做到有序。
4.此时需要对大网格进行筛选，若存在大网格中的大部分小网格都标记为“1”，则认定该网格为完全填充网格，反之，若大部分为“0”，则标记为已填网格。
5.完全填充网格进行填圆处理，即新添圆孔在完全填充网格的中心；而已填网格，则将其中已经填充好的小圆记录。此时圆孔填充步骤已经结束，所有圆孔都已生成。
6.虽然圆孔已经生成，但此时代码中的圆孔排布及其混乱，我们需要重置所有圆孔的位置，在之前的处理中，所有圆孔都已经与他们相应的网格进行了绑定，因此仅需对每一行以及每一列的网格中已绑定的圆孔进行调整即可，此时可将所有行所属的圆孔对应的X坐标除以其与边界的距离，获得每一个圆孔的X坐标偏移值，依次类推，对每一列进行相同操作，可获得Y坐标的坐标偏移值，将每个圆加上各自的坐标偏移值，所获取的新坐标，可保证所有圆能够与周边圆孔保持一个较为均匀的距离，这样便能使得在节约灯孔的前提下，保证灯光的均匀效果。
本发明的具体实施例的操作流程如下：
1、将CAD图元光栅化，获得一组类似像素点的数据。
1)：假定像素长1mm，图元高20cm，则从0-20cm之间便使用分布均匀的200条直线与图元求交，根据所获得的求交点，能够得到位于图元内部的区域与图元外部的区域。
2)使用一个大数组装取这些像素数据，如宽高各20cm的图元，我们则使用一个a[200][200]数组装取，其中位于图元内部的位置设置为1，图元外部设置为0。
2、对图元的最外一层进行环形填充，保证外部圆孔能够描述字体特征。环形填充在网上已有大量实现，此处不做赘述。
3、将光栅化后的数据进行处理，分块填入新圆孔以及对已有圆孔进行区域划分。如上述我们已经定义出一个a[200][200]的数组，此时将已经进行过环形填充的区域经过等比计算投影在该数组中，将这些圆覆盖的区域统统置0，即无法再进行填充。
4、对所有圆孔进行重新定位，此时根据用户设置参数将像素数据重新进行划分。如用户设置圆大小直径为1cm，圆间距为1cm，则我们将整个数组再次划分为[10][10]的数组，可看出该数组中一个元素含有原像素数组中的400个像素，此时若该一个元素中大部分区域(如百分之九十)为1，则认定为可填圆区域，纪录该元素位置为可填区域，遍历之后便得到了所有圆孔。
5、对相交圆孔进行重定位操作，此时虽然获取了圆孔，但圆孔的排布并不均匀，此时根据后来划分的[10][10]数组对每一行以及每一列所属的圆孔进行重定位计算，如某一行存在30个圆，该行存在60cm的空间，则将每个圆向各自所属的偏移位置移动，但此处有一个原则：该圆不可超过自身所属网格，这一点是为了保证每一列的调整不会对行调整造成影响。
6、最后对越界(即越过了广告字字体外框)圆孔进行删除操作。
如图2所示为环形填充策略，可明显看出在中心处存在处理较弱区域，而图3的本发明的新型填充算法，可保证字体无明显空隙或填充过于紧密区域。
采用了本发明的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，不同于现有技术的圆孔填充算法过于单一且死板的效果，能够在用户填充的圆孔尽量少以及保留字体特征的前提下，将圆孔自动均匀分布在字体内部，使得安装LED灯后光照均匀，达到最好的效果，且大大减少了人工排孔的工作量，提高了从业相关人员的工作效率。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (3)
1.一种激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)数控系统将CAD图元光栅化，获得像素数据；
(2)数控系统对图元的最外层进行环形填充；
(3)数控系统根据用户所设参数进行区域划分；
(4)数控系统对网格进行筛选，区分完全填充网格和已填网格；
(5)数控系统对完全填充网格进行填圆处理，并记录已填网格的数据；
(6)数控系统计算偏移值，并根据偏移值调整圆孔的位置；
所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)数控系统根据图元大小选择像素大小，通过分布均匀的直线与图元相交获得交点，分布得到位于图元内部的区域与图元外部的区域；
(1.2)数控系统通过数组装取像素数据；
所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)数控系统将整个图元向内偏移，得到向内的等高线；
(2.2)数控系统从填圆线起点填充圆孔，每个圆孔均处于填圆线上，且圆孔圆心间距大于预设圆孔圆心间距；
其中，所述的填圆线具体为：
将整个图元进行向内偏移(R+X)，由此可得到CAD图元的一条向内的等高线，这条等高线称为填圆线，其中，R为圆孔半径，X为圆孔与图元边界的距离；
所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
数控系统生成新网格，使网格与圆孔一一对应；
所述的步骤(6)中计算偏移值，具体包括计算X坐标偏移值和计算Y坐标偏移值的操作步骤。
2.根据权利要求1所述的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
数控系统判断网格是否大部分为图元外部区域，如果是，则为已填网格；否则，则为完全填充网格。
3.根据权利要求1所述的激光数控系统中实现图内圆孔自动均匀填充处理的方法，其特征在于，所述的步骤(5)中的填圆处理，具体为：
数控系统在完全填充网格的中心增加新圆孔。
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