Nghiên cứu, ứng dụng xử lý ảnh cho máy CNC 3 trục gia công gỗ.

- Đinh Văn Chiến tôi đã thực hiện xong đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng xử lý ảnh cho máy CNC 3 trục gia công gỗ”.
- Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 9 năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Hưng Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 2 CH2013B LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngành cơ khí với đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng xử lý ảnh cho máy CNC 3 trục gia công gỗ”.
- Luận văn này được viết trên cơ sở nghiên cứu tổng quan lý thuyết về phần mềm xử lý ảnh, từ đó đưa ra thư viện chương trình gia công cho các sản phẩm phục vụ trùng tu, tôn tạo.
- Các phần mềm CAD/CAM thông dụng Kết luận chương I CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU VỀ PHẦN MỀM XỬ LÝ ẢNH JDPAINT……….31 2.1 Giới thiệu về phần mềm Giao diện phần mềm Giao diện Hệ thống giao diện Các tùy chọn View Các chế độ hiển thị Các thanh công cụ hỗ trợ Các chức năng phần mềm Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 4 CH2013B 2.3.1 Các công cụ hỗ trợ thiết kế 2D Các lệnh vẽ 2D Các lệnh hiệu chỉnh hình học Các công cụ hỗ trợ vẽ 3D Model Color Options Eraser Sculpt Drived Effect Geometry Deform Feature Art Surface ArtDraw Chức năng CAM Cách xử lý ảnh trong Jdpaint Các bước cơ bản xử lý ảnh thường Các bước cơ bản xử lý ảnh có đuôi .Bmp Kết luận chương II CHƯƠNG III: XÂY DỰNG THƯ VIỆN CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ………88 3.1 Các phương pháp thiết lập chương trình Giữ liệu đầu vào chưa xử lý Scand (quét ảnh Các bước thực hiện để xử lý ảnh Thực nghiệm Lập trình gia công bức tranh “Tranh mùa xuân đến Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 5 CH2013B 3.2.2 Lập trình gia công cho bức tranh “Mã đáo thành công Lập trình gia công cho bức tranh “Vinh quy bái tổ Lập trình gia công cho bức ảnh “Ảnh Bác Hồ Lập trình gia công cho bức tranh “Quần ngư hội tụ Lập trình gia công cho bức tranh “Chùa một cột Lập trình gia công cho bức tranh “Văn miếu Quốc tử giám Kết luận chương III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO TÀI LIỆU THAM KHẢO Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 6 CH2013B DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình1.1: Lịch sử phát triển của kỹ thuật CNC Hình 1.2: Máy phay CNC Hình 1.3: Máy tiện CNC Hình 1.4: Máy mài và máy khoan CNC Hình 1.5: Các thành phần cơ bản của máy công cụ CNC Hình 1.6: Các trục NC điều khiển được trên máy tiện Hình 1.7: Các trục NC có thể điều khiển trên máy phay.
- …..22 Hình 1.8: Truyền động bước tiến của bàn máy với vít me bi Hình 1.9: Truyền động vít me bi với đai ốc hai nửa không có khe Hình 1.10: Đầu rơvolve chứa dao Hình 1.11: Thiết bị thay dao tự động Hình 2.1:Hình ảnh bức tranh "Vinh quy bái tổ" sau khi được vẽ bằng phần mền..32 Hình 2.2: Hình ảnh " Khuê văn các" được vẽ bằng phần mềm Hình 2.3: Giao diện phần mềm Hình 2.4: Menu shotcut Hình 2.5: Giao diện View Hình 2.6: Tùy chỉnh ẩn hiện trong View.
- ……..36 Hình 2.7: Tùy chỉnh các chế độ hiển thị trong Jdpaint.
- ……….37 Hình 2.8: Tùy chỉnh chọn các thanh công cụ hệ thống Hình 2.9: Các thanh công cụ hệ thống Hình 2.10: Tùy chỉnh chọn các thanh công cụ lệnh Hình 2.11: Tùy chỉnh Draw Hình 2.12: Các điểm được vẽ bằng lệnh Point Hình 2.13: Tùy chọn của lệnh vẽ Line Hình 2.14: Lệnh vẽ đường cong và các tùy chọn Hình 2.15: Lệnh vẽ đường tròn và các tùy chọn Hình 2.16: Lệnh vẽ đường cong Spline và các tùy chọn Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 7 CH2013B Hình 2.17: Lệnh vẽ đường tổng hợp poly line và các tùy chọn Hình 2.18: Lệnh vẽ elip và các tùy chọn Hình 2.19: Lệnh vẽ hình chữ nhật và các tùy chọn Hình 2.20: Lệnh vẽ các đa giác đều và các tùy chọn Hình 2.21: Lệnh vẽ Star và các tùy chọn Hình 2.22: Lệnh vẽ 2 đường thẳng song song Hình 2.23: Lệnh vẽ mũi tên Hình 2.24: Lệnh vẽ đường cong theo phương trình Hình 2.25: Tùy chỉnh Edit Hình 2.26: Tùy chỉnh Model Hình 2.27: Tùy chỉnh Color Hình 2.28: Tùy chỉnh Options Hình 2.29: Chọn hiển thị 2 màu đen trắng Hình 2.30: Chế độ hiển thị nhiều màu chia theo độ cao Hình 2.31: Chế độ hiển thị một màu vàng Hình 2.32: Chế độ hiển thị để dễ quan sát khi tô màu Hình 2.33: Thanh tùy chọn công cụ hiển thị màu Hình 2.34: Chế độ hiển thị chọn màu nền model xanh Hình 2.35: Tùy chỉnh Erase Hình 2.36: Tùy chỉnh Sculpt Hình 2.37: Tùy chỉnh Drived Hình 2.38: Tùy chỉnh Effect Hình 2.39: Tùy chỉnh Geometry Hình 2.40: Tùy chỉnh Deform Hình 2.41: Tùy chỉnh Feature Hình 2.42: Tùy chỉnh Art Surface Hình 2.43: Tùy chỉnh Text Surface Hình 2.44: Hình được vẽ bằng Peano Curve Hình 2.45: Hình được vẽ bằng lệnh Iteration Curves Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 8 CH2013B Hình 2.46: Hình được vẽ bởi lệnh DOL Hình 2.47: Hình cây được vẽ bởi lệnh D2L Hình 2.48: Tùy chọn Image Texture Hình 2.49: Hình ảnh được hiển thị ở chế độ đen trắng Hình 2.50: Tùy chọn Standard Surface Hình 2.51: Tùy chọn Trim Hình 2.52: Tùy chọn Cylinder/ Cone Roller Hình 2.53: Tùy chọn Curves on Mesh Hình 2.54: Tùy chọn Mesh to Nurhs Hình 2.55: Tùy chỉnh ArtDraw Hình 2.56: Tùy chỉnh Mirror Curve Hình 2.57: Tùy chỉnh chức năng CAM Hình 2.58: Bảng chọn chế độ gia công Hình 2.59: Bảng chọn dụng cụ gia công Hình 2.60: Bảng chọn vật liệu gia công Hình 2.61: Bảng tổng kết các lựa chọn gia công Hình 2.62: Tùy chỉnh Toolpath template Hình 2.63: Thư viện dụng cụ Hình 2.64: Thư viện vật liệu Hình 2.65: Hộp thoại chọn vị trí lưu và tên file cần lưu Hình 2.66: Hộp thoại chọn các thông số lưu Hình 2.67: Hộp thoại chọn lựa của Toolpath transform Hình 2.68: Chế độ mô phỏng gia công của phần mềm Hình 2.69: Hộp thoại chọn chu trình khoan Hình 2.70: Hộp thoại chọn chu trình phay theo biên dạng Hình 2.71: Hộp thoại chọn chu trình phay hốc Hình 2.72: Hộp thoại chọn chu trình phay viền Hình 2.73: Chế độ phay thô theo hình Hình 2.74: Hộp thoại chọn phay bề mặt Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 9 CH2013B Hình 2.75: Hộp thoại phay Project Hình 2.76: Menu đưa ảnh vào phần mềm Hình 2.77: Chọn ảnh trong bảng Input Hình 2.78: Bức tranh cần xử lý đã được chèn vào phần mềm Hình 2.79: Bức tranh được vẽ lại bằng các nét vẽ 2D Hình 2.80: Tạo model cho các nét vẽ 2D Hình 2.81: Model được tạo cho các nét vẽ 2D( phần màu vàng Hình 2.82: Bức tranh đã được đùn lên bằng các lệnh 3D Hình 2.83: Cửa sổ chọn phương pháp gia công cho bức tranh Hình 2.84: Phần mềm đang xử lý để xuất ra các đường chạy dao Hình 2.85: Đường chạy dao được tạo ra trên phần 3D đã vẽ Hình 2.86: Menu đưa ảnh vào phần mềm Hình 2.87: Chọn bức ảnh cần xử lý Hình 2.88: Bức ảnh cần xử lý được chèn vào phần mềm Hình 2.89: Đường dẫn tới lệnh Bitmap to Mesh Hình 2.90: Hộp thoại lựa chọn của lệnh đùn tự động Hình 2.91: Bức tranh được đùn tự động bằng phần mềm Hình 2.92: Bức tranh được chọn đường chạy dao để gia công Hình 3.1: Menu đưa ảnh vào phần mềm Hình 3.2: Chọn ảnh trong bảng Input Hình 3.3: Tạo model cho các nét vẽ 2D Hình 3.4: Chức năng gia công Hình 3.5: Máy CNC gia công gỗ BKRW Hình 3.6: Bức tranh “Tranh mùa xuân đến Hình 3.7: Bức tranh “Tranh mùa xuân” đã được chèn vào phần mềm…….………94 Hình 3.8: Xử lý ảnh bằng công cụ vẽ 2D Hình 3.9: Bức tranh sau khi xử lý Hình 3.10: Model được tạo cho các nét vẽ 2D Hình 3.11: Bức tranh đã được xử lý kích thước 3D bằng các lệnh 3D……………..96 Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 10 CH2013B Hình 3.12: Chọn phương pháp gia công 1 lần Hình 3.13: Bảng chọn loại dao gia công Hình 3.14: Bảng thông số của đao JD Hình 3.15: Bảng Chọn chế độ gia công Hình 3.16: Phần mềm đang xử lý để xuất ra các đường chạy dao Hình 3.17: Đường chạy dao được tạo ra trên phần 3D đã vẽ Hình 3.18: Chế độ gia công mô phỏng trên phần mềm Hình 3.19: Chế độ lưu chương trình gia công Hình 3.20: Bức tranh sau khi gia công Hình 3.21: Bức tranh mã đáo thành công Hình 3.22: Bức tranh “Mã đáo thành công” đã được chèn vào phần mềm………105 Hình 3.23: Bức tranh mã đáo thành công sau khi xử lý Hình 3.24: Đường chạy dao bức tranh mã đáo thành công Hình 3.25: Bức tranh mã đáo thành công sau gia công Hình 3.26: Bức tranh 3D “Vinh quy bái tổ” đưa vào phần mềm Hình 3.27: Đường chạy dao bức tranh vinh quy bái tổ Hình 3.28a: Bức tranh vinh quy bái tổ đang gia công Hình 3.28b: Bức tranh vinh quy bái tổ đang gia công Hình 3.29: Bức tranh vinh quy bái tổ sau khi gia công Hình 3.30: Ảnh Bác Hồ Hình 3.31: Ảnh Bác Hồ sau khi xử lý Hình 3.32: Đường chạy dao bức tranh gia công ảnh Bác Hồ Hình 3.33: Bức tranh sau khi gia công “Ảnh Bác Hồ Hình 3.34: Tranh quần ngư hội tụ Hình 3.35: Ảnh Quần ngư hội tụ sau khi xử lý Hình 3.36: Đường chạy dao bức tranh quần ngư hội tụ Hình 3.37a: Bức tranh quần ngư hội tụ đang gia công Hình 3.37b: Bức tranh quần ngư hội tụ đang gia công Hình 3.38: Ảnh quần ngư hội tụ sau khi gia công Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 11 CH2013B Hình 3.39: Ảnh chùa một cột Hình 3.40: Ảnh chùa Một cột sau khi xử lý Hình 3.41: Đường chạy dao bức tranh chùa Một cột Hình 3.42: Ảnh Chùa Một Cột sau khi gia công Hình 3.43: Tranh văn miếu quốc tử giám Hình 3.44: Ảnh Văn miếu sau khi xử lý Hình 3.45: Đường chạy dao bức tranh Văn miếu quốc tử giám Hình 3.46: Tranh “Văn miếu quốc tử giám” sau khi gia công Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 12 CH2013B MỞ ĐẦU 1.
- Với máy công cụ CNC hoàn toàn có thể gia công các loại hình điêu khắc khác nhau mà không cần đến thao tác thủ công trạm điêu khắc bằng tay của con người, có thể gia công được những hình điêu khắc phức tạp.
- Việc nghiên cứu, ứng dụng xử lý ảnh cho máy CNC 3 trục gia công gỗ và công nghệ gia công trên máy CNC là điều hết sức cần thiết, nhất là khi công nghệ này ngày càng có những bước phát triển hết sức nhanh chóng.
- Để có thể nắm bắt và từng bước tiến kịp với trình độ công nghệ khoa học hiện đại cần thiết phải triển khai nghiên cứu, ứng dụng phầm mềm xử lý ảnh cho máy gia công CNC gia công gỗ.
- Với mục tiêu sử dụng để bảo tồn, tôn tạo lại các công trình di tích, lịch sử văn hóa, việc gia công trên máy CNC gia công gỗ được thực hiện tự động bởi máy tính điều khiển chứa các dữ liệu chương trình gia công NC.
- Máy CNC gia công gỗ thực hiện gia công được những bề mặt phức tạp với độ ổn định và chính xác cao, thời gian phụ giảm dẫn đến tăng năng xuất, giá thành giảm,… Chính vì vậy mà tác giả chọn hướng nghiên cứu với đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng xử lý ảnh cho máy CNC 3 trục gia công gỗ” 2.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Tạo thư viện chương trình gia công cho máy CNC 3 trục gia công gỗ, từ giữ liệu ảnh chụp.
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phần mềm xử lý ảnh Jdpaint từ đó đưa ra chương trình gia công trên máy CNC gia công gỗ.
- Viện Cơ khí Bộ môn máy & Ma sát học Nguyễn Văn Hưng 13 CH2013B Phạm vi nghiên cứu: Dựa trên thư viện ảnh chụp từ các thiết bị như camera, máy ảnh số, điện thoại có độ phân giải cao, phần mềm xử lý ảnh để tạo file chương trình đưa vào máy CNC gia công gỗ.
- Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết: Nghiên cứu về phần mềm xử lý ảnh Jdpaint Thực nghiệm: Nghiên cứu đưa ra thư viện chương trình gia công trên máy CNC gia công gỗ BKRW 2014.
- Giới thiệu về phần mềm xử lý ảnh cho máy CNC gia công gỗ.
- Chương II: Nghiên cứu về phần mềm xử lý ảnh Jdpaint Trong chương này nghiên cứu về các bước xử lý ảnh từ giữ liệu ảnh chụp bên ngoài vào chương trình.
- Nghiên cứu chương trình gia công thông qua ảnh 3D đã xử lý.
- Chương III: Xây dựng thư viện chương trình gia công Nội dung trong chương này trình bày các bước xử lý ảnh trong phần mềm rồi tạo thư viện chương trình gia công.
- Thực nghiệm chương trình gia công trên máy CNC gia công gỗ BKRW 2014.
- Kết luận Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu, tổng hợp về quá trình nghiên cứu xử lý ảnh trong phần mềm Jdpaint từ giữ liệu ảnh chụp.
- Từ đó tạo ra thư viện chương trình gia công trên máy CNC gia công gỗ.
- Kết quả thực nghiệm cho ra những sản phẩm là các bức tranh điêu khắc đạt độ giống cao so với bức ảnh ban đầu.
- Khi gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp với kỹ thuật thông thường thì thời gian gia công là rất lớn và chi phí sản xuất cao.
- Do vậy, sau một thời gian nghiên cứu, biên dạng gia công của những chi tiết lớn có thể dễ dàng được thay thế bởi các chức năng toán học và người ta quyết định chế tạo một bộ điều khiển để điều khiển một máy phay dựa trên cơ sở này.
- Hình1.1: Lịch sử phát triển của kỹ thuật CNC Về mặt kỹ thuật để thực hiện ý tưởng này cần một bộ điều khiển, nó biên dịch các đại lượng đầu vào được mô tả dưới dạng nhị phân và dạng số cho các hành trình chuyển động và các chức năng vận hành máy, qua đó máy phay có thể hiểu được và xử lý các tín hiệu này.
- Với sự phát triển nhanh chóng của xử lý tín hiệu điện tử đã tạo điều kiện cho ý tưởng trở thành hiện thực.
- Các thông tin hành trình và chức năng cần thiết cho quá trình gia công được ghi lại trên băng đục lỗ dưới dạng chuỗi các lệnh đã được mã hóa ở dạng chữ và số, được gọi là một chương trình NC.
- Toàn bộ chương trình gia công được ghi lại trên băng đục lỗ.
- Máy tính điều khiển việc xử lý các thông tin hành trình và chức năng máy.
- Sự phát triển nhanh chóng của các linh kiện vi điện tử như các bộ vi xử lý và máy tính đã tạo điều kiện cho hệ điều khiển NC phát triển thành hệ điều khiển CNC (Computerized Numerical Control) vào những năm 70.
- Từ những năm 80 trở đi, sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các máy CNC riêng lẻ đã được kết nối với nhau thành trung tâm gia công DNC.
- Sau này các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và sản xuất với sự trợ giúp máy tính CIM lần lượt ra đời, nâng cao năng suất gia công và tự động hóa quá trình sản xuất.
- Hiện nay, nhiều nhà máy trong nước đã đầu tư nhiều dây chuyền sản xuất tự động với phần lớn máy CNC, hay các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, các hệ thống sản xuất tích hợp trợ giúp của máy tính CIM, nhằm nâng cao năng suất gia công

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt