[发明专利]工业CT断层序列图像直接生成数控加工代码的方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于图像处理和计算机辅助制造领域，特别涉及一种工业CT断层序列图像直接生成数控加工代码的方法。

背景技术

随着工业CT系统检测精度的提高，工业CT在逆向工程中的研究和应用得到了越来越广泛的关注与重视。将工件的工业CT断层序列图像转换为数控代码，通常的方法是先建立该工件的三维模型，然后导入CAM软件自动生成数控代码，三维模型的品质直接关系到数控加工的效果。目前，基于工业CT断层序列图像的三维建模主要集中在三维表面建模和三维实体模型重构这两个方面。三维表面模型一般以STL格式保存，可以直接用来快速原型，也可以用来数控加工，但是STL模型常会有些缺陷，例如，表面存在孔洞、顶点未相连、法向向量反向、面重叠等，这些缺陷会使自动数控编程系统产生错误的刀路规划路径，从而影响加工效果。三维实体模型重构可以通过专业的逆向软件进行重构或者是针对工业CT断层序列图像自主开发的实体建模软件进行重构，但是模型重构方法现在还存在很多问题，例如，曲面构建过程中，对曲线和曲面的拟合误差的分配问题，多曲面连接问题，边缘提取精度问题等。虽然可以通过修复解决STL的缺陷问题，通过大量人机交互操作解决实体重构问题，但是这些修复操作带来了误差累积、模型变形等诸多新的问题。要完全解决上述这些问题将花费大量时间和精力，严重影响了后续的数控加工进度。因此如何将工业CT断层序列图像快速有效的转换为数控加工代码，是当前急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种不需要进行三维建模，由工件的工业CT断层序列图像直接生成数控加工代码的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的工业CT断层序列图像直接生成数控加工代码的方法，包括以下步骤：

S1：提取工业CT断层序列图像的轮廓点数据；

S2：针对工业CT断层图像特征，在阈值分割图中根据轮廓点所围部分的灰度值设置标识位，并依据一个轮廓点的标识位进行判定，确定内外轮廓；

S3：将单层图像的各个轮廓向内或向外偏移进行刀具半径补偿和加工余量预留；

S4：划分加工区域，生成各断层的刀具路径；

S5：连接各层的刀具路径并生成整个工件的数控加工代码。

进一步，所述步骤S1，具体步骤如下：

S11：对工业CT断层序列图像进行图像处理得到二值化的阈值分割图像，设黑点代表的是工件实体部分，白点代表的是加工区域；

S12：提取轮廓边缘，所述轮廓边缘用黑点表示；

S13：对轮廓边缘进行去噪、细化、连接，轮廓跟踪；

S14：得到工业CT断层序列图像的轮廓点数据；

进一步，所述步骤S2，具体步骤如下：

S21：设置断层图像各轮廓点的标识位flag1，并初始化所有轮廓点的标识位flag1；取标识位flag1为0；

S22：将轮廓点数据按xy坐标系划分，x坐标相同的轮廓点划分到一列，按照y坐标从小到大的顺序排序，并存入以向量形式建立的某一层图像的列数据结构R_i，其中i表示第i列；将每列第一个和最后一个点存入列数据结构R_i中；

S23：将列数据结构R_i的起始位置和结束位置作为轮廓点数据的标识位flag1并保存在列数据结构R_i中；

S24：若同一列数据结构R_i中有3个以上连续轮廓点数据，则只保留连续轮廓点数据的两端的轮廓点，删除连续轮廓点数据中位于中间部分的轮廓点数据；

S25：对每列数据结构R_i自下往上逐对判断，若两相邻轮廓点之间，白点数多于黑点数，则两点之间为加工区域段，将第一个点的标识位flag1设置为1；反之，将第一个点的标识位flag1设置为0；每列数据结构R_i的最后一个轮廓点的标识位flag1为0；

其中，标识位flag1＝1表示该轮廓点是其所在列的一段加工区域的起始点，标识位flag1＝0表示该轮廓点是其所在列的一段加工区域的终点；

S26：将当前的轮廓点数据对应到二值化图像中，在二值化图像中判断对应列数据结构R_i的逐对轮廓点之间是否为加工区域段，并设置轮廓点的标识位flag1；若轮廓点对应到二值化图像中的部分对应为加工区域，则将该段区域的起始点的标识位flag1设为1；同理，若轮廓点对应到二值化图像中的部分对应为为非加工区域，则将该段区域的起始点的标识位flag1设置为0；