國內(nèi)外對各種切割技術(shù)的研究已經(jīng)進行了很多年，但研究得更多的是各種切割技術(shù)在實際應(yīng)用中遇到的問題，而對切割CAD/CAM的研究還很少.針對激光加工特點，數(shù)控激光加工機有切割和影雕兩種加工方式.影雕是以早年的"針黑白"工藝為基礎(chǔ)而發(fā)展并創(chuàng)新的新工藝，它具有濃厚的文化內(nèi)涵、精美的成品效果，是一種新興的產(chǎn)業(yè).然而，由于傳統(tǒng)加工水平和加工方式的限制，使它很難進行產(chǎn)業(yè)化和規(guī)�；�的發(fā)展，隨著激光技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展，以及計算機數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為影雕走上產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路.本文將激光技術(shù)、圖像處理技術(shù)和計算機數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到影雕加工中，并把圖像的影雕處理集成到激光加工CAD/CAM軟件中.
      1系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
        激光加工CAD/CAM系統(tǒng)采用3層體系結(jié)構(gòu)進行管理，如圖1所示.圖1中，上層為系統(tǒng)應(yīng)用層，是本系統(tǒng)和用戶的接口，通過它可完成從設(shè)計、分析、仿真到加工的所有任務(wù)，并實時地反饋各種結(jié)果信息.由系統(tǒng)應(yīng)用層獲取的設(shè)計、工藝等數(shù)據(jù)信息直接存儲到數(shù)據(jù)層中，根據(jù)通過操作信息的要求驅(qū)動功能層的相應(yīng)功能函數(shù)進行功能的實現(xiàn).中間層為基本功能層，實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能，是系統(tǒng)的核心，包括特征造型、圖形圖像的編輯處理、圖形的前置、后置處理、影雕處理等.基本功能層的各種操作通過應(yīng)用層進行驅(qū)動，而它的數(shù)據(jù)信息由數(shù)據(jù)管理層獲得，處理后又存回數(shù)據(jù)庫.底層為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲和管理.通過數(shù)據(jù)庫管理體系對數(shù)據(jù)庫進行有效的管理;通過工作模式管理模塊對系統(tǒng)的工作模式進行有效的管理，使得系統(tǒng)能在多種模式下工作;通過數(shù)據(jù)接口模塊實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，如通過DXF, BMP等進行圖形圖像的數(shù)據(jù)交換等.
        采用這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，底層采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理方法，當產(chǎn)品模型改變時，數(shù)據(jù)的管理方式不變，對系統(tǒng)程序影響不大;系統(tǒng)為分層結(jié)構(gòu)，并且每一層又是相對獨立的，這樣每一層進行功能擴充時，對其他層的影響很小.
   

    2系統(tǒng)的信息流
        圖2為激光加工CAD/CAM系統(tǒng)的信息總流程圖.通過它展示了產(chǎn)品從設(shè)計、規(guī)劃到加工的所有可能的數(shù)據(jù)流程.其中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)流程的樞紐和核心所在，所有的數(shù)據(jù)信息都由它存儲、管理.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)又由圖形數(shù)據(jù)管理體系和圖像數(shù)據(jù)管理體系兩大模塊組成.對圖形元素的管理，采用面向?qū)ο蟮墓芾頇C制，為每個圖形元素創(chuàng)建的一個圖形元素類對象，在創(chuàng)建這個對象時得到指向這個對圖2系統(tǒng)的信息總流程圖像的指針，并通過建立一個動態(tài)對象指針數(shù)組來管理這些指針。來達到管理所有圖形元素對象的目的.在后置處理等有順序要求的，則采用鏈表結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)的管理.CAD設(shè)計系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的來源包括基于鼠標、鍵盤的輸人互動設(shè)計、字體字符的提取設(shè)計和基于圖像的描圖設(shè)計.其中，基于圖像的描圖設(shè)計跨越了圖形和圖像兩個數(shù)據(jù)管理區(qū).各種編輯處理是對各種數(shù)據(jù)進行直接的操作.在后置處理的時候要進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變改為用鏈表結(jié)構(gòu)進行順序的記錄存儲，并且最后生成刀具軌跡鏈表.加工模擬仿真的數(shù)據(jù)可以是后置處理后的數(shù)據(jù)，其目的是對工藝規(guī)劃的合理性和正確性進行驗證，它也可以從數(shù)控加工代碼中獲取，這時的功能是對代碼進行校核.影雕有兩種控制方式，一種為二值點圖的直接控制，另一種則是二值點圖通過連續(xù)化處理轉(zhuǎn)換成數(shù)控(NC?代碼的格式進行加工控制，通過激光加工CAD/CAM系統(tǒng)處理得到的控制文件，并通過傳輸模塊傳送給機床的數(shù)控系統(tǒng).
        3系統(tǒng)組成
        激光加工CAD/CAM系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ê吞卣鹘�模技術(shù)，通過對象并以類模塊的方式進行信息的表達，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的集成.根據(jù)用戶的使用習(xí)慣和切割影雕的加工技術(shù)特點，系統(tǒng)分成如下5大功能模塊.
        3. 1系統(tǒng)接口模塊
        系統(tǒng)接口包括數(shù)據(jù)接口和網(wǎng)絡(luò)接口.數(shù)據(jù)接口是為了使本系統(tǒng)能與其他通用系統(tǒng)可以很好地兼容，因此系統(tǒng)應(yīng)該具有盡可能多的數(shù)據(jù)文件接口.本系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)文件接口有圖形接口的DXF文件格式，圖像接口的BMP,JEPJ,GIF,TIFF,TGA等圖像格式文件，以及矢量文字輪廓自動提取.網(wǎng)絡(luò)接口是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)，改著資源的配置，實現(xiàn)與機床進行直接的通訊.
        3.2 CAD繪圖模塊
        CAD繪圖包括描圖、設(shè)計、編輯3個部分.描圖部分通過提供的各種圖形、圖案底板進行輪廓的描繪，克服了直接由圖像驅(qū)動矢量化的各種缺點，可以方便地插人、刪除底圖，對底圖進行各種操作，如實時的動態(tài)縮放、位置的調(diào)整、對比度的調(diào)整，等等.設(shè)計部分提供友好的人機互動界面、互動地進行CAD零件的繪制，在CAD系統(tǒng)中起著重要的作用.通過它可以設(shè)計出各種工程零件圖該類可以方便地提供各種圖元的繪制，通過菜單或者圖標進行驅(qū)動，可以通過鼠標進行操作，也可以通過鍵盤進行各種數(shù)據(jù)信息的愉人，有各種特征點的捕捉功能等.
        編輯部分首先可以很方便地進行點選、框選各種圖形元素，鼠標拖動被選中圖形元素的特征點，改變圖形元素的幾何參數(shù)、位置等，實現(xiàn)動態(tài)修改'可以對選取的圖形元素進行復(fù)制、剪切、粘貼、平移、刪除、鏡像、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作.
   

    3. 3圖像處理模塊
        圖像處理功能是為了對圖像按要求進行調(diào)整、處理，以滿足描圖或者影雕半色調(diào)處理.其中灰度轉(zhuǎn)換有平均值法、最大值法和權(quán)值法3種方式.灰度調(diào)整是在灰度轉(zhuǎn)換后，對屏幕的灰度進行調(diào)整，彈出的調(diào)整對話框，可以數(shù)據(jù)輸人調(diào)整灰度調(diào)整曲線，也可以鼠標拖動調(diào)整，通過對直方圖的顯示可以知道灰度的分布，是后面的亮度對比度調(diào)整的依據(jù).旋轉(zhuǎn)和縮放是通過對話框的形式指定旋轉(zhuǎn)的角度和縮放比例.圖像位數(shù)轉(zhuǎn)換提供1,2,4,8位之間的轉(zhuǎn)換.刪除圖像應(yīng)用在描圖操作中，描圖操作完成后應(yīng)該刪去背景圖像;銳化增強是為了增強邊緣.在描圖操作時，使得描繪的圖形更準確;而在影雕處理時，可以補償在半色調(diào)處理時被模糊的邊緣細節(jié)。