基于ArtCAM_软件的浮雕设计毕业论文.docx

基于artcam 软件的浮雕设计沈长生 郭旭红摘要:以校徽为例,通过素材的分析、矢量的设计、建模与仿真、程序输出等具体过程,研究了artcam 软件的应用技巧;同时,以西班牙fagor 8055i (m)数控系统为例,阐述了该系统所用后处理的编辑方法。关键词:artcamfagor 8055i (m)后处理浮雕设计1 软件简介artcam 软件最早1991 年运行于unix 工作站, 1994 年正式发布应用在windows3. 1 上的artcam v1. 0 版本,经过数十次版本的改进,已经发展至如今比较成熟的2009 版本。artcam 与常见的自动编程软 件(ug、pro/ e、mastercam 等)不同,主要用来进行浮雕的设计及加工,可以从二维矢量或位图直接生成三维浮雕。这些矢量和位图可以在artcam 里产生,或从其他系统输入。artcam 可以装载三维模型,从它们生成浮雕并包含了编辑浮雕和存储浮雕的功能。产生三维浮雕以后,可以生成刀具路径。不但能够轻松产生粗加工、精加工和雕刻的多条刀具路径,还可以模拟刀具路径,这样在加工前就可以看到完成的产品1 。2 编程准备2. 1素材准备以我院校徽(如图1)的浮雕设计为例,设计前,准备一个具有足够像素的位图文件,并将文件保存为 artcam 软件支持的位图格式,比如bmp、jpeg、png 等。这里将文件的像素设置成800x800。2. 2后处理编辑后处理文件是软件与机床的桥梁,软件生成的加工程序能否顺利在机床中执行,主要在于后处理文件中设置的各种规则是否符合机床的指令体系。artcam 安装目录中的postp文件夹内包含了200 多个 后处理文件(*. con),尽管如此,还是不能满足品种繁多的机床的需求,这时就需要修改后处理。众所周知,数控机床的程序是由3 部分组成:程序开头、程序主体及程序结尾。对于大多数机床来说,支持的程序主体都是相同的,所不同的是程序开头和程序结尾。在修改后处理文件时,一般只要修改这部分内容即可。以西班牙fagor 8055i (m)数控系统为例,修改其所用后处理,选择postp文件夹中camtechcmc3_ mm. con文件,以文本方式打开,部分内容如下:description = my lathe (*. pim)/ 设置在软件中显示的机床名称file_extension = pim / 设置输出程序文件的后缀名; set up program header / 程序头设置start = %,mx-, / 以下设置fagor 系统支持的程序头start = 5940from artcam2008 to fagor 8055i(m)41 / 59代表分号,引导注释内容start = 5940x=xsize3232y=ysize3232z= zsize41 / 变量的含义见表1start = 5940tt32is32tooldesc41 / 40 41代表左右括号, 括起注释内容start = s32m3 / 32代表空格start = g7132start = g032g9032g1732g4032start = g5132e0. 01start = m8start = g0432k500start = g54start = g032z15. 000start = g032zhstart = g032xhyh;program moves / 程序主体设置,因本例主体不需修改,故省略略;end of file / 程序尾设置;end = g032z15. 000end = m05end = m09end = g0 y300. 000end = m30end = %,mx-,表1 中列出了artcam 后处理变量名及其含义, 后处理文件中除了上述修改的内容外,还有很多可以进行设置的内容,编程者可以根据实际需要进行修改, 修改结束后保存即可。3 自动编程3. 1素材分析表1artcam 后处理变量含义2虽然artcam 软件支持从位图直接生成三维浮雕,但是由于图片本身精度、质量、颜色等诸多因素的 影响,直接生成浮雕的效果往往是不理想的。以人的肖像为例,直接转换的结果是,头发的高度要低于人脸的高度,出现错误。这是由于artcam 首先会将图片转换成灰度图片,然后根据图片灰度的大小来计算各要素的高度,颜色深,高度低;颜色浅,高度高,高低变 化便形成了浮雕。而人的头发暗,人脸的颜色亮,直接转换必然会出现错误。为了提高设计效率,可将图1 分解为4 个部分:内 外边界圆、中文院名、英文院名及日期、古建筑。其中 前三项可以通过软件中的矢量工具绘出,但古建筑比较复杂,可以直接由图片转换,转换前可以将除古建筑外的图元删除并加深这部分颜色,仅保留古建筑部分, 如图2 所示。3. 2矢量设计打开artcam 软件,进入新建模型界面,输入高度 宽度值,调整分辨率。本例在进行矢量设计时,可以用 校徽图片作为矢量设计的参考背景,点击位图菜单,选择装载层,进入装载位图层界面,选中文件后,在拉伸选项中,选择适合,图片将与新建的模型尺寸统一。由于该图片是用来作为参考背景,故随时可对图片的对比度进行调节,以凸显矢量。按照背景图片的尺寸,用产生圆形矢量工具绘制出内外边界圆。中文院名为系统字库中没有的特型字体,这时可利用魔棒工具点击背景图片上的每个字体,需要注意的是图像颜色公差值的确定,该值过大,稍小的文字部首将无法选中;该值过小,则不能精确还原文字的细节。英文院名及日期可利用产生矢量文字工具,选择正确的字体,调整适合的尺寸。但此时文字是水平排列的,需先绘制与背景图片英文弯曲的曲线一致的 圆弧,选中英文,点击沿曲线包裹文字工具,调整文 字到合适的位置即可。背景图片层此时已经不再需要 了,可将该层删除,这时,矢量设计工作完成,如图3。3. 3建模与修整同时选中最外围两个矢量圆,双击该圆,即打开 形状编辑器界面,按照图4 所示,点击相加,编辑出3d 形状。中间两个圆的编辑原理相同。编辑3 种 字体的形状时,应采用矩形增长的模式。点击浮雕菜单,选择装载层,进入装载浮雕层界面,文件类型中选择位图文件,选中图2 位图文件,拼合方式中选择最高拼合,并设置max z的值与矢量形状编辑的值一致。点击打开按钮后,在3d 视图中会发现,古建筑部分已经产生了模型。如图4 所示。利用装载浮雕层的方法,可迅速将复杂的但又不影响整体效果的部分直接建模,大大提高了设计的效率。3. 4计算仿真刀路切换刀具路径编辑界面,选择加工浮雕项, 进入加工浮雕界面,要加工的区域中,选择复合浮 雕;切削方式选择x 方向平行加工即可;本例选择 刀具为20毅的尖刀,平底直径为0. 2 mm,切削参数根 据刀具、材料和机床等综合给定;材料设置中,z 轴零 点取顶部,厚度大于浮雕高度即可,点击确认,完成设置。点击现在,软件自动计算刀具路径,3d 视图中 红色的线条代表雕刻刀的走刀路径,蓝色线条代表退刀路径。点击刀具路径菜单,选择仿真刀具路径选项,进入刀具路径动态仿真界面,各参数默认,点击 仿真刀具路径按钮,这时软件会根据刀具及各项设 定参数动态仿真加工过程以及最终加工效果,所见即所得,如图5。如果发现效果不理想,比如有的细节部位加工不到,说明该部分矢量设计时,没有考虑好 矢量的间距,或者是由于刀具选择的太大等等。3. 5程序输出点击刀具路径菜单,选择保存刀具路径为选 项,进入保存刀具路径界面,点击右箭头,将已计 算的刀具路径装载到按单一文件保存刀具路径 栏,按以下格式输出加工文件项中则需找到后处理修改的机床名称。最后点击保存,程序文件将被输出。4 结语目前,用于的浮雕设计的软件