（控制理论与控制工程专业论文）基于qt的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究.pdf

硕士论文 abs tract p 甜el 刀isthe b as icofc o mpu 而狱 月e rt lb rd l d ery m a c 场 匕 e p n 尤 l s e l y co mpl e ti n g todo 即 曲 m 记 时. nis切 ea 抚 幻诚th你byc 川 ) 弥 一 p 】 a d b n n inl 亩 u x o s . a n e r the anal y s isand n 沈 忍 刽 陀 h ofth e p a tt 曰 爪允 几 班 氏onthe p 众 知 吐 seofa s s u n n g the raw d a tanot chang ed， 而5 p a p e r a cc o m p l l s h s tosh o wd yna n ” c p 别 tt 巴 刀pic姗 ins tableb as e a r e a s inthe m e th odof 即 】 v l n g the cen 橄州址ofthe 钾 tt 。 刀 朋 d 忆 m s fo rl ui n g qtp 币 n t i n g d e v ice以 均 rd l n a te ， 此x t 丘 。 mi 住 ia g e 切 an s fo n 刀 目 ti onofvi ew， d al 沁 n 蛇 e p a tt 。 刀2 0 0 刀 。 p n n 咖le ， 既 山 飞 e p a tt e rnby m 氏 田 s ofs 详 ”ain 以 刃 l e . s p li t ， 印 。 幻 d erto曰 山 b m i d ery e ffid enc y and qu碰ty，the p r o po币 。 ofzoom w h i chiscompl e t ed心衅ti v e l y iso. 5 阳 d z . t b 即di s cuss ing toro ta t e p a tt 。 刀 ， 功 扭 t in g angl e 五 劝 mo 的89isn 污 已 盯 c h ed五 rs d y ino r d ertop r o gr 巴 粥 tor o ta tean y angle 扔 1 0 w erd i ffi c u lty， and accu mul a d o n 已 以 . r isc o m pe n sa 囚 by比 p ai red ai g o n th m . l a t erth e p 川 洲 沈 活 s ofc 。 币 n g ont 一朋 d 。 访 il l g to g e th erp a tt 。 刀isel a b o ra 让 泣 . atl as 仁 it co mp】 e t esthe d esign of g 卫 p 址 c 吐 l yn 加 口 刁 团 口 c hi n el n te d 触 c eabo u tdi sk lnan a g elnent阳dp a tt e r n 双 坦 口 a g 。 叮 e n t m ode l . it h asb ee n p ro v 曰山 atallsu c c 留 s to朋 hi e v e the an d 幼 p a 忱 月 resu lt. k e ywords: p a tt e rn.qt， 皿昭 e tr a n s fo n n a ti on， m a n 户 m a c hi n e 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究 成果， 尽我所知， 在本 学位论文中， 除了加以 标注和致 谢的 部分外， 不包含其他人已 经发表或 公布过的研究成果， 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。 与我一同 工作的同 事对本学位论文做出 的贡献均已在论文 中作了明确的说明。 口 研 究 生 签 名 : 逗 过 遗 一一 叫 年 : 月 、 日 学位论文使用授权 声明 南京理工大学有权保存本学位论 文的电 子和纸质文档， 可以 借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容， 可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、 借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内 容。 对于保密 论文，按 保密的有关规定和程序处理。 研 究 生 签 名 : 退 丛一一 叼 年 7 月 户 日 硕士论文蓦千qt的花样处理技术在电 脑绣花机中的应用研究 1 绪论 1 . 1 电脑绣花机是随着计算机技术、 电 子技术、 机械加工技术的发展而不断发展起来 的自 动化刺绣设备，是当代最先进的绣花机械。它能使传统的手工绣花得到高速度、 高效率地实现， 并且还能实现手工绣花无法达到的“ 多层次、 多 功能、 统一性和完美 性” 的要求， 是 一 种体 现多 种高 新科技的 机电 产品 11 。 l l i 电 脑绣 花 机发展现 状 电脑绣花机最早于70年代在国 外兴起，世界上第一台绣花机出自日 本，目 前世 界上著名的电 脑绣花机厂家有日 本田岛 ( t 人 协i a ) 公司、百灵达 b a r u d a n )公 司、兄弟 ( b r o t h e r ) 公司、德国 蔡斯克 ( zsk ) 公司、百福 ( p f a f f )公司等。 我国在80年代初引 进了不少 数量的 德国、 日 本生 产的 绣花机， 在80年代 末自 行开发 研制成功。发展至今大概有1 00余家企业，其中比 较知名的如北方天鸟、香港知行、 浙江盛名、 佳伦、 上海富瑞和昂星等。 北方天鸟是电 脑刺绣机领域成功实现多元技术 组合的佼佼者， 而北京大豪公司为国内 绣花机行业提供电 脑电 控系统核心技术121 131 。 近年来，我国电 脑刺绣制造业飞速发展，但由 于在机械结构的 用材、 加工精度、 工艺水平和控制系统上与国 外同 类机种相比尚 有一定的差距， 并且国 际上有实力的大 公司凭借其雄厚的 技术基础和强大的开发能力， 牢牢掌握着各种核心技术和开发自 主 权。 因此与世界先进水平的绣花机相比 存在很大的差距。 这也为开发新型电脑绣花机 提供了挑战与机遇。 德国、 韩国、 美国、日 本、 瑞士、 意大利等国 家和台湾地区的 缝制设备制造企业 相继推出了一系列的智能型电脑绣花机。日本重机公司 ( ju 红)推出的 l z . 2 29o a-s r 一高速电子式自 动剪线曲 折线迹平绣机，其控制系统采用了新型的嵌 入式软件及光机电 控制技术， 可根据用户设定参数进行高速压缩绣、 连续绣以及倒绣 作业，所采用的嵌入式l c d图形显示模式， 可方便灵活地显示定制绣花形状、横针 距、 基线位置 等， 大幅度提高了生产效率和产品质量。 那么， 绣制种 类多 样化、 控制 参数精确化、 数据加载网络化、 操作界面人性化的智能工业绣花机将成为新一代绣花 设 备的 主 流 发 展 趋 势 14 。 绪论 硕士论文 l i j 电 脑绣花机基本动作 电 脑绣花机品 种繁多， 按机头的多 少可分为单头机和多 头机， 头数 越多刺绣的同 一花样数 越多. 电 脑绣花机的 绣花形式， 按线迹可分为平缝绣、 链缝绣、 毛巾 绣; 按 绣品 可分为 平绣、 筒绣、 成衣 绣 等， 特种绣也越 来 越多 ts .电 脑 绣 花 机能 完成 绣花， 其基本动作如下: ( 1 ) 缝纫运动 电 脑刺绣机的 刺绣动作和缝纫机不太一样， 采用针杆往复 运动一次， 旋梭转两周 的运动形式。依靠挑线杆、 针杆和旋梭的组合运动来完成缝纫动作。 ( 2 ) 进给运动 缝纫运动只能完成穿针引 线的工作， 要完成整个刺绣运动， 还需进给运动。 进给 运动是一个平面运动，由x 、 y步进电机带动刺绣框运动来完成二 进给运动不能孤立 于缝纫运动之外独自 运动，必须与缝纫运动紧密配合才能完成。 ( 3 ) 换色运动 对于多针机来说， 换色运动是必不可少的， 同一时刻只能一 针位的 针杆工作。 为 了刺绣出多姿多彩的绣品图案， 刺绣中往往需要更换不同颜色。 对于一个头来说， 驱 动装置是固定的只有一套，要想刺绣出不同的颜色，只能更换针的位置来完成。 ( 4 ) 跳跃运动 两种情况下会出 现跳跃运动， 即: 花样数据出现跳针需要跳跃运动和电脑根据控 制需要而自 动将其认为较大的 针幅分成两针形成的 跳跃运动。 跳跃运动的 表现形式是 针杆不运动，主轴运动，绣框按当前轨迹运动。 ( 5 ) 剪线运动 剪线 运动是将上线和下线剪断。 ( 6 ) 扣线运动 扣线运动的结果是保持 上线有足够的张力。 在剪 线的过程中， 通过 控制扣线运动 达到控制 剪线长度的目 的。 ( 7 ) 勾线运动 勾线 运动是剪线完成后 将上线勾回到尼龙搭扣内 ， 保持住上线以 免 脱出 针孔。 具 体的说就是勾线电 磁铁工作带 动上线运动，从而完成勾线动作。 如果开发的电脑绣花机能完成以 上七种运动， 那么刺绣花样就不成问 题. 而绣花 机绣花过程的 控制信息和绣框运动的位移量都来源于本文讨论的花样文件。 硕士论文 基于你的花样处理技术在电 脑绣花机中的应用研究 i j 研究背景与意义 本文针对电 脑绣花机电 控系统 软件部分的 花样处理技术进行研究。 课题开发环境 为， 选用深圳市科思 科技有限公司 开发的es一 2215a r mc u r 嵌入 式工业计算机主板 为核心硬件平台， 10.4寸叨 刃 ， 彩色液晶显示器， 并嵌入式血ux操作系统和专门为嵌 入式 系统设计图 形用 户界 面的 工具 包 q 正 功 h 川 d 比。 程序结 构 模 块 化， 编程采 用 qt 开发 工具以 及。 斗 十 编 程思 想等. 全部应用 程序在pc 机上 采用qt编 辑、 编译并调 试，经交叉编译后移植入主控板运行、操作。 文献佰 中提出 对电 脑绣 花机而言，其控制部分主要涉及到电 机控制，包括主轴 伺服电 机的速度控制、 移 框步进电 机的 速度控制和位置控制、 换 色电 机的 速度控制等。 控制又以 计算为 前提， 包括花样数 据的 坐标计算、 曲 线的 插补计算、 伺服和步进电 机 的加减速曲 线计算， 以 及各电机的 协调运动等。 这些计算均比 较耗时， 在有限的时间 内 计算和控制的 协调好坏成为 影响 刺绣品质的 一大关键因素.另 一方面，文献 71 中 提到控制系统内 存花样数据是一切刺绣工作的前提， 是基于计算机技术完成精密绣花 刺绣的基础， 是设计新型电 脑绣花机的重要基础和关键技术之一 所以 对花样数据的 处理好坏也直接影响到绣品的质量， 也是评价电 脑绣花机电控系统控制水平高低的一 个直接标准。 本文所提到的花样是针对电脑绣花机而存在的一个特殊文件， 也可以 说是特殊的 图 案 文件， 该文 件是以 带 有 控制信 息的 针迹 单元 作为 基本图 案 单 位 门( 例如， 百灵 达 d s b格式的花样文 件以 三个字节为一个基本图 案单元，也即 一针， 它 包含了一次绣 框移动和下针。 ) ， 这一点非常符合刺绣设备的 特点和需求， 且有别于传统的点阵图形 和矢量图形。 花样文件中的 数据主要由两部分组成，即花样总体 信息 ( 也叫头文件) 和刺绣动作信息 文件体) ，总体信息用来存放特定花样相关的说明 信息，如花样名 称、 花样总针、 换色次 数等; 刺绣动作信息既包括了 针迹在x 、 y方向的 位移数据， 也包括了 剪线、 跳针、 换色等控制动作。 一个花样文件包含几百 到 几万针， 甚至几十 万针， 有的多到 上百 万针数据， 为方便用户操作， 内 存中 应能同 时存 放多 个花样文件， 那么如何处理和管理这样花 样文件将具有很大的实用价值。 花样文件是电 脑绣花机的源泉和根本， 对花样的处理是电 脑绣花机最基本、 最重 要的功能。 如果对花样文件中的数据处理不当， 一方面， 将导致电 机带动绣框运动不 到位， 直接影响到绣品的 质量， 刺绣产品不完美甚至畸形; 另一 方面， 设计人机交互 界面不美观， 这是由 于界 面的设计是基于花样处理 基础上的， 例如， 欲将一个花样在 操作平台上预览显示， 如果 对花样数据处理不合理， 那么图案的 显示可能会失真， 这 样在视觉上不能 给用户良 好的美感， 更别说控制电 机完成精密刺绣。 所以 研究花样处 理技术具有极大的科学意义和实用价值。 绪论 硕士论文 1 3 课题研究主要内 容 作为 触发绣花机动作的原数据， 花样文件不仅需要包含针迹坐标、 位移等矢量 信 息， 同时还要包含剪线、 跳线、 换色等丰富的 绣花控制信息。因此， 对花样文件的 处 理不同于一般的图形变换， 需要根据花样存储的特点 研究特定的处理算法， 本文将主 要研究基于d s b格式的 花样显示、 花样旋 转、花样缩放、花样拼接和花样裁剪等算 法， 并在此基础上设计磁盘管理模块和花样管理模块的图 形化人机交互界面。 工作具 体体现在以下几个方面: ( 1) 深入学习u n ux操作系统， 掌握在口 加x 下的qt编 程方法，以 及如 何完成 跨平台开发。 (2)了 解电 脑绣花机系统的基本原理， 研究花样文件的存储规律。 (3) 实现花样显示功能， 即 将二进制或三进制的 花样文件通过qt的 绘图 机理转 变为花样图案. ( 4 )实现花样变换技术，即通过研究算法来处理花样文件中的 原始数据。花样 变换技术主要包括: 花样放大、 花样缩小、 花样旋转、 花样裁剪和花样拼接等。 从绣 花效率和绣花质量出发， 如何研究性价比较高的花样缩放比 例， 如何处理因 花样旋转 变换而带来的累积误差，以及如何处理花样裁剪的裁剪位置和花样拼接的拼接间距 等。 ( 5 )完成图形化的人机交互界面设计，主要包括两大模块:磁盘管理模块和内 存花样管理模块。 将实现两大模块如何负责接收用户操作请求， 并对花样数据进行处 理和变换， 进而 控制电 机完成相应花样绣花动作。 以上内容都需采用软件编程加以实现，并要有运行结果. 硕士论文塞于你的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究 2 电脑绣花机软件平台分析 电 脑绣花机是智能化的缝制设备， 嵌 入式控 制系统起着核心作用， 而 嵌入式软件 处于关键地位。 嵌入式软件由 嵌入式操作系统， 设备驱动程序和嵌入式应用程序组成。 本文涉及的电 脑绣花机正是采用嵌入式开发， 运用a r m技术， 嵌入 操作系统和图 形 库， 跨平台开发 相关应用程序。 有关花样处理的 所有知识最终都在电 脑绣花机的软件 平台上运行。 2. 1 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统是电脑绣花机嵌入式软件系统的基础平台， 为电 脑绣花机嵌入式 应用程序提出基本的功能接口 和底层支持， 为嵌入式操作系统上层的 嵌入式图形库提 供 环 境 支 持 t司 阴 . 针 对 电 脑 绣 花 机 的 实 际 要 求 ， 需 要 对 电 脑 绣 花 操 作 系 统 进 行 裁 剪 ， 还要对其进行定制， 包括: 快速启动、图 形界面支持、 实时性、 特定设备的驱动程序 加载等方面。 针对以 上要求选 用c o n s y s li n u x 操作系统作为嵌入式操作系统开发平 台 ( 由 于a 丑 m选用科思公司的c s 一 2 2 巧a r m系列)o c o n s y su 刀 u x是科思科技嵌入式计算机有限公司开发的专门 针对其硬件产品 的一套嵌入式操作系统， 它具有体积小、 兼容性好、 稳定性强、 可定 制化安装， 能方 便卸载等特点， 与科思科技全系列a r mp oi 以产品， 实现无缝连接。 应用程序访问 外设的方法与标准的u皿x 访问方法一致， 无须关心硬件平台的细节。 例如， 对串口 的 访问 是 通 过 访问 设备 文 件 / d e v 瓜 y s * ， 对 硬 盘的 访问 是 通 动d e v 小 d * 等。 该 操 作 系 统 应用于电脑绣花机电 控系统中 有如下显著 特点: 1)专门 优化的高 可 靠c 佣 s y s e ll 山 树 目廊ux内 核， 提供 对嵌 入 式硬件平台的 良好支持，如网络、串口、usb软驱等设备的驱动程序: (2) 支持 用户在l 访 u x 下 采 用qt开 发用户图 形界 面; (3)定制的u n u x 文件系统; ( 4 )可定制、裁剪和优化un u x 操作系统。 2 2 嵌入式图 形库 嵌入式图形库是嵌入式操作系统层之上的图形系统软件， 为图形化应用程序的开 发 提供支持 11 日 。 选用的 嵌 入 式图形 库能使 开 发人员 方便的 开发 应用 程 序， 完成相关事 件的触发和管理等工作. 在电 脑绣花机软件系统中， 对嵌入式图形库的要求必须包括: 支持多语言界面支持 ( 至 少中 文) 、多窗口 编 程机制支持、 用户事 件触发机制、图形 化控件及编程接口。 针对以上要求选用具有广泛的 特征、 性能与工具， 可以开发高性 电脑绣花机软件开发平台分析硕士论文 能 跨平台的 应 用程序qt作为 嵌 入式图 形 库. qt是于 m u 下 沈 h 公司 的 标 志 产品 ， 是一 个多 平台 的c + + 图 形 用 户界 面 应 用 程序 框 架， 它 提 供 给 应 用 程 序开 发 者 建 立 艺 术 级的 图 形 用 户界 面 所 需 的 所 用 功 能 1刀 . qt 的 类库完全采用c + + 封装， 完全面向 对象很容易扩展， 并且提供丰富的窗口 部件集， 允 许 真 正 地 组 件 编 程， 且 稳 定 性 和 健 壮 性 比 较 好 . 具 体 特 性 如 tlls 191 : ( l)qt具 有丰 富 类库 qt具 有 丰富的a p i 函 数， qt类库 拥有 超过4 (x)个c 杆类， 同 时 该 库在不断 扩展. 优秀的qt应用 程序接口 包括成 熟的 对象模型，内 容 丰富 的 集合 类， 图 形 用户界面 编 程与布局设 计功能 ( g t 压 ) ， 数据库 编 程， 网 络， x m l ，国际 化， o p en g l 集成等等。 (2) qt设计者 ( 你d esigner ) 使用qt设计者完成g ui 的设计。 qt 设计 者是一 个可见即 所得的 全方位g u i 构 造器， 能够支持所有平台， 以 本地化的视图 外观与认知， 快速开发高性能的用户界面。 利 用qtd es i gner ， 开发者可以 拖放各 种q控件 构造图 形用户界 面， 并 可预览 效果。 (3) q语言 家 ( qt恤g u l s t ) 使用qt 饰guist进行国 际 化. qt语言 家用 来消除 国 际 化 工 作中 所带 来的 障碍. 国 际市 场的 应用 程序必 须支持 全球 各种 语言 与 写入 系 统， 使 用你语言 家， 开 发小 组 可把应用程序的翻译转换外包给非技术翻译人员， 这样无须修改源代码， 即可支持全 球各种语言，从而可增加精确度，大大加快本地化处理技术。 ( 4 ) 信号与槽 信号( 滋 即 公 ) 和 槽 ( s to t)用 于 对 象间 的 通 讯 ， 信 号 / 槽 机 制 是qt的 一 个中 心 特 征， 并且也是qt与其他工具包最不 相同的部分。 信号 2 槽机制是一种安全可靠的方法， 它 允 许回 调并支持 对象之间 在彼 此不 知 道对方 信息的 情况 下 进行 合作， 这使qt非 常 适合真正的构建编程。 (5) 跨平台构建 ( c ro ss 一 功 a d b n n b u i l d s ) 编写用于多平台的软件是单调乏味的， 且可能出现错误， 尤其是当不同的编译器 和 平台 组 合 需 要 若 干 编 制 文件 时 ， 维 护 编制 文 件更 是 如 此. qt能 通 过q m ak e 工具 很 好地面对这一挑战， 这个工具可以 为目 标平台生产准确无误的 编制文 件。 需要 注意， qt类 库接口 完 全兼 容于同 版本的q 呱m h 刃 d ed， 使 用qt下的 开发 工 具 可以 直 接开发 基于q 正 m b ed d ed的 应 用程 序. 本 课题 讨论的电 脑绣 花机 就是 采用 跨 平台开发， 首先在台 式机上编辑、 编译、调 试程序， 然后通过交叉编译成生a 只 m平 台能识别的目 标代码。 硕士论文墓于你的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究 3 花样显示技术 在花样处理技术中， 花样的显示是最基本的。 那么如何将一个普通的花样文件转 换为一个完美、直观、易懂的花样图案将是本章研究的主题。 图形信息显示出 任何语言无法比 拟的优越性， 通过观察， 给人以 一目了然、 易于 理解、 直观的 感受， 并且图形显得更加精炼， 给人以瞬间把握整体的 特点。 俗话说， 一幅图胜似千言万语。这也正是研究该技术的目 的所在。 要做到在固定区 域显示动态变化的花样图案，应按照下面的步骤进行: ( 1) 读花样文件， 得到花样文件的数据; (2) 动态分配与花样文件大小相符合的内 存空间，以 免内 存分配不足或浪费; (3)求动态缩放比 例和花样中心点，以 适应固定大小的花样显示区域; (4) 使用qt的 相关知识绘制花样图 案: (5) 释放内 存空间 ，以 位图 格式保存花样图 案。 首先，需要了解花样文件的存储规律。 3. 1 花样文件存储规律 花样是依赖电脑绣花机而存在的特殊文件。 由于功能、 机构和体系上的差别以 及 技术发展水平的不一致， 各国甚至各品 牌的电 脑绣花机能识别的花样不尽相同，目 前 国内 外尚 无 统一 标准 阅 . 所以 处理 花样首 先 要了 解花 样的 存储规 律 及 其特性。 花样文件其实是一种特殊格式的图形文件， 它含图形大小、 色彩、 相对位置等图 像 信息 1231。 因为 绣 花 机的x轴和y轴步 进电 机的 位移尺 寸以 及 停 止、 换色、 剪线等 控制信息只能用二进制或三进制来编码， 所以 绣花机只能读二进制或三进制格式的针 位文件。下面以d s b格式的花样为例介绍花样存储特性。 d s b花样文件是日 本百灵达二进制文件。 该文件按二进制格式存储花样信息， 以 字节为单位，且每个字 节都代表一定的意义。 文件分为 3部分: 文件头 ( 一般由 5 12 个字节组成) 、文件主体 ( 大小随花样文件的大小而变化) 和文件尾 ( 由 一个字 节表示，代表该文件结束) 。下面分别介绍。 第一部分，头文件 头文件用于存放花样的总体信息， 例如， 花样总针、 花样的 换色 总次数、 花样横 向 和纵向的最大、 最小值等。 这些信息按固定 格式依次存放在头文件中。 头文件共占 5 1 2 个字节。详细信息见表3. 1 。 花样显示技术硕士论文 表3. 1花样头文 件信息 序号字节说 明字节偏移量( h )字节长度描述 lla: 0 0 0 0 一0 0 0 23 固定字符 2文件名称0 0 0 3 一 0 0 1 9 1 7 可变字符 ( 0 0 1 9是 o d) 3s t: 0 0 2 0 一 0 0 2 23 固定字符 4 花样总针0 0 2 3 一 0 0 3 08 可变字符 ( 以o d结尾) 5co:0 0 3 1 一 0 0 3 33 固定字符 6换色次数0 0 3 4 一 0 0 3 74 可变字符 ( 以 o d结尾 ) 7+ x:0 0 3 8 一 0 0 4 03 固定字符 8绣品上 x轴针 点最大坐标 0 0 4 1 一 0 0 4 6 6 可变字符 ( 以 o d结尾) 9一 x:0 0 4 7一 0 0 4 93 固定字符 l 0绣品上 x轴针 点最小坐标 0 0 5 0 一 0 0 5 5 丫 6 可变字符 ( 以 o d结尾) ll+ y: 0 0 5 6 一 0 0 5 83固定字符 l 2绣品上 y轴针 点最大坐标 0 0 5 9 一0 0 6 4 6 可变字符 ( 以o d结尾) 1 3一 y:0 0 6 5 一 0 0 6 73 固定字符 l 4绣品上 y轴针 点最小坐标 0 0 6 8 一 0 0 7 3 6 可变字符 ( 以o d结尾) 1 5ax: +0 0 7 4 一0 0 7 74 固定字符 l 6 尾点 x轴坐标0 0 7 8 一 0 0 8 3 6 可变字符 ( 以 o d结尾 ) 自动返回时此值为设定值) 1 7ay:一0 0 8 4 一 0 0 8 74 固定字符 1 8 尾点 y轴坐标0 0 8 8 一0 0 9 3 6 可变字符 ( 以 o d结尾) ( 同上 ) 1 9m x: +0 0 9 4 一 0 0 9 74 固定字符 2 000 0 9 8 一0 1 0 36 可变字符 ( 以o d结尾) 21m y: + 0 1 0 4 一0 1 0 74固定字符 2 20 0 1 0 8 一0 1 1 36 可变字符 ( 以 o d结尾 ) 2 3p d: 0 1 1 4 一 0 1 1 63固定字符 2 4 *今.* 0 1 1 7 一0 1 2 37 固定字符 ( 以 o d结尾) 2 51 a0 1 2 4 一 0 1 2 4l 结束字符 表3. 1 中的 信息共占 用1 25个字 节， 分为固定字符和 可变字符， 其余的 用空格 表 示。 固定字符用来存放花样不变信息， 可 变字符随花样的不同而 发生相 应变化， 但 存 储规律不变，且可变字符以odh结束。 计算出空 格的个数为512 一 1 25二 3 87。 第二部分，文件体 文件体是花样文 件最主 要的 部分， 是 刺绣工作的 根本， 其 存储格式与绣花机的 刺 绣动作很相似。总的来说， 该部分以 三个字节为一个单位 ( 也就是一个图案单元)， l 0 硕士论文塞于你的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究 第一个字节是控制代码， 该字节用于控制主轴电机的 运动， 第二、 三个字节控制绣框 的运动，即 控制y 、 x轴步进电 机的 运作。 把带有控制代码的 三个字 节称为一 针: c丫x 其中c代表控制代码， y表示纵向 位移， x表示横向 位移。 x 、 y所占 存储空间 的大小为 一个字 节， 且都是正数， 能表示的范围为0 一 1 27. 注意: 控制代码后紧接着 的是y的位移量， 接下来 才是x的 位移量。 对于一个具有智能作用的花样文件， 其控制代码的含义是广泛的， 也正是这些控 制代码指引着电 机完好的运作，达到绣花的目 的，现列举主要的 代码信息: ( 1) 四 个方向 运动代码 s o h :向右上方运动 ( y + ，x + ) ，即第一象限; a o h :向左上方运动 ( y一 ， x 干 ) ，即第二象限; c oh :向左下方运动 f y一 ，x一 ) ，即第三象限; eoh :向右下方运动 ( y 斗 ， x一 ) ，即第四象限; 其中x 、y表示运动的距离，且x 、y都是相对位移量. ( 2 )四个方向 跳针代码 所谓跳针是指，主轴电机运动， x 、y步进电机带动修框按当前轨迹运动。 跳针 一般出现在换色代码之后。 81h :向 右上方跳针运动 ( y + ， x+) ，即第一象限: a i h :向左上方跳针运动 ( y一 ， x 千 ) ，即第二象限: c i h :向左下方跳针运动 ( y一 ，x一 ) ，即第三象限; e i h :向右下方跳针运动 ( y 干 ， x一 ) ，即第四象限: 其中x 、y表示跳针运动的相对位移量。 (3)换色代码 在d s b格式的花样文件中出 现7 种换色代码， 分别为e gh、 e a h 、 e b h 、 e c h 、 e d h 、 e e h和e f h 。 这些代码可以 理解为一种标志， 提醒用户该处将执行换色操作， 而换什么颜色在文件里并没有提到。 d s t格式的花样也是这样， 这可以说是花样文 件的一个缺点。 执行换色操作全由 编程人员或操作工来完成。 换色前后具有固定的 格 式: 跳针控制代码 0000换色代码 0000跳针控制代码 0000 此处的 跳针表示换色后两种颜色之间的连接线。 在 刺绣过程中的 换色是指换针， 针头上的线由用户决定。 ( 4 )结束标志 文件体结束标志，也可以 理解为最后一针，这个功能由 控制代码fsh来完成， 格式为:邢h 000o。 l l 花样显示技术硕士论文 ( 5 )其他控制代码 c s h :停针; e7h : 剪线; 在刺绣过程中 遇到该代码表示 执行剪线操作。 第三部分，文件结尾 用i a h来表示该花样文件结束。 总的 来说， d s b 格 式的 花样具有以 下特点 四: ( 1)文件头记录花样文件相关信息， 易 于实 现花样文件的 正确性、 完整性校验; (2) 文件体以 三个字节为一个基本 单元， 控制信息与 位移量相分离 有助于信息 的提取与分析: ( 3 ) 每针数据采用相对偏移量，大大减小花样文件存储量; ( 4 ) 用文件存储花样数据， 存储量大，有的花样可存储上百万针: ( 5 ) 包含了比较完备的 控制信息， 提高绣花性能. 比 较常用的花样文件还有d s t和zsk ，其存储原理与此类似， 有兴趣的可以查 阅相关文档。 3 j 基于q t 的 花样文件处理 知道花样文件的 存储特点， 就需要研究相关的文件操作函 数对文件进行处理。 在 qt中， 使 用q r 】 e 类 对文件 进行 操作， 该 类 可实 现得到 文 件的大 小( 按字节计算) 、 对文件进行定位、溯写文件等功能。 q r l e 类是一 个操 作 文件的 输刀输出 设 备， 用来读写二 进 制 文件 和文 本文 件。 该 类 提供了 丰富的 有 关文 件处 理的函 数， 文件 可以 用。 户 组 0 函 数 来打开 ， 用c l o se() 来关 闭， 用nush o 来刷新， 5 1 沈 心 返回 文件的大小， 通 过使用叫) 函 数得到当 前文件位置或 移到一 个 新的 文 件位置， 数 据使 用 化 司 b l oc k o 和化 胡 口 n 试 ) 来读， 使 用而tebl oc k o 来 写， 通 过e 石 s ts o 来检 测一 个文 件是 否存在， 并 且 用朴eo来删 除 一 个文件. 以 上 函 数都是q r le 类的 成员。 下 面介绍这 些函 数的 具体实 现. ( 1)o pe n o 函 数 先看一个小例子: q r 1 e f( fil 田 ame ) ;11 构 造一 个文件名川 印 刊 口 哈 试!f. o pe n (io卫即 山 ， 旧 y ) )1/ 使 用幻 皿因o ul y 方 式 打 开该文 件 优山r n ; 11 . ， . 对文件进行操作 c l o seo ; 打开函 数原型 为h 扣 i q r l e : :o pe d (int 回 翩; 硕士论文 荃于你的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究 含义:使用 m模式打开当 前指定的文件名。如果成功返回真， 否则返回假。模 式参数m必 须是下列标记的 组合11 刃 :. 1 0 ee r a w : 指定直接的( 非缓存的) 文件访问。 1 。 - r ea d g 匕 l y :以 只 读模式 打开 文 件. 1 0 ee w ri t 州 ) 叮 y :以 只 写模式( 并 且 截 短) 打开 文件. 1 。 - r 日 w d le :以 铆写 模 式打开 文 件， 等于 o o j 玩 ad o ul y ll o 夕 币忆 。 址 y) 。如果 文件不 存在并且 指定刃j 而忱 0 目 y 或1 0 -rea d w ri te时， 文 件被创 建。 1 0 - a p p en d : 以 附 加的 模式 打开文 件.当 向 文件 写东 西时 这 个 模式非常 有用。 文 件索引被设置到文件末尾。 1 0 t ru n cate :截短文件。 1 0 ) 你 an s la t e :在m s 一0 5 、 v 入 n d o w s 和0 512 下对文本文件翻译回 车和换行. ( 2 )d o 州) 函数 该 函 数 比 较 好 理 解 ， 功 能 为 关 闭 一 个 打 开 的 文 件 二 ( 3 ) fi u sh o 函数 该函数功能为刷新文件缓存到磁盘。 注意: 当使用缓存的文件工作时， 数据没有被立刻写到文件中。 调用且 us ho可以 确保数据被真正地写完， 并且清除可能写入文件的垃圾数据。 如果有一个缓存文件以 读写方式打开， 请不要在一次输入操作之后立即输出， 反之亦然， 必须在输入和输出 操作之间调用n u sh o 或者一次涨 沈 k o 或a t o 文件定位操作，否则缓存中 可能会包含无 用信息。 ( 4 )溢 z e o 函数 该函数的功能是返回文件的大小， 一般以 字节计算。 这个函数在动态分配内 存时 非常有用。动态分配内存就是为不同大小的花样文件动态分配相应大小的内存空间， 以免空间不足或浪费。 动态内 存空间的大小由5 1 州) 得到。常用的 动态内 存分配方法 如下: 首先，打开一个文件， 方式按照程序员的需求来选择。 q r l e f( fi l en ame ) ;11 构造一 个文件名为川 en 别 口 e if(!f. openo 0 es r eadonl y ) )11 使用1 0 匕 r ea d c 匕 l y 方 式 打开 该文 件 化t u m; fil esiz ，f. 血eo;11 调用s i ze() 函 数得到该 文件大小 使用c库函数进行内存分配: c h ar* b u ff; v oi d * p ; 游口u o c (fil e s l z e ， 1 ) ; 花样显示技术硕士论文 1* 调用c函数口 u oc， 分配足 es i ze个数据项的连续内 存空间， 每个数据项的大小 为1 个字节， 分配成功返回内 存单元的起始地址， 否则返回0 。 a n sl标准要求动态 分配系统返回v oid 指针。*/ b u 月 卜 ( c h ar* )p ;/l 强 制 类型 转换 为比 肛型 指针 功 叨” e t ( b u ff，o ， fil es i ze );11 初始化内 存空间为0 加e ( p );/ 释放内 存空间。 使用c 升进行动态分配: c b ar* b u ff ; bu月 专 n ew chartfile s 1 z e 】 ; 1* 开辟一个存放且 esize个字符的数组空间， 返回指向该字符数组的指针。 注意: 使用n e w分配数 组空间不能指定 初值*/ d el ect压11 释 放内 存 空 间 ， 口 表 示 对 数 组空 间 的 操 作 这样在程序中只要修改文件名称，就可以对任一花样进行动态数据分配。 (5) ato 函 数 该函数的 含义是设置文件索引到指定位置， 如果成功返回真， 否则返回假。 下面 。的例子是设置文件索引到花样总针数的位置。 q f i l e f( fi l en ame );11 构造一个文件名为fil en ame 的文 件 f 0 p 翔 ( 刃 - r eadon】 y )11 使 用10一ea d onl y 方式打开该 文 件 f. at(20);11 存放花样总 针数的 起始位置 1/.对该 值进行操作 f. cl o s e o ; (6) 化 目 b l oc k o 函 数 该函数原 型为电切n gq r 】 e : 滋 汾 d b l oc k (char勺， 亿u l o n g l en) ; 含 义 为: 从 打 开 的 文 件中 读 取 最 多len字 节到p ， 并 且 返 回 实 际 读 到的 字 节 数量 。 如果 发 生 严 重 错 误 返回一 1 。 与 之 对 应的 是 写函 数叨 血 e b loc k ( c onst c h ar p， q -l 几 o n g l en );该函 数的 含 义 是 从p 中 写len 个 字 节到 打 开的 文 件 中 或 输出 1 输 入 设 备 ， 并 且 返 回实际 写的字节数。 如果发生致命 错误， 返回一 1 。 在处理花样文件时， 采用读函 数将文件中的数据读出来存放在一个连续的内 存空 间中， 通过定位函 数对其任一字节进行相关操作。 如果需要保存改变的数据可以 采用 写函数将数据写到另外的文件中。 这两个函数很有用，使用也较方便。 ( 7 ) e x 达 招 0 函 数 功能: 如果给定的文件存在， 返回真， 否则返回假。 用该函数判断花样是否重名。 (8) 砂eo函 数 该 函 数原 型 为b oo l q f il e : :正 m o v 叹 c o n s t q s 苗 n g 硕士论文基于q的花样处理技术在电脑绣花机中的应用研究 功能为删除文件。 如果成功， 返回真， 否则返回假。 在文件删除之前先关闭文件。 可以看出， 对文件操作首先需要打开文件， 处理完后应及时关闭文件。 将以 上函 数组合起来能满足花样文件处理的基本要求， 善加运用发现文件处理其实并不难， 基 本就是打开、瀚写、关闭的过程。关于文件的操作就说到这里，下面论述有关花样 显示的关键问题。 3 3 花样显示关 键技 术 花样显示就是运用qt绘图 机制将花样文件转换为 花样图 案。 要把任意一个花样 显示在固定的显示区域，须做的内 容为: ( 1 )求动态缩放比例，使缩放后的花样尺寸满足显示区域的大小。 ( 2 )求花样的中心点， 使花样能居中显示。 对于以上关键问 题， 从下面两个方面来讨论: ( 1)保证qt绘图 设备的 坐标系 不变， 改变花样原 始数据以 适应需求， 变换前后 坐标值是针对同一坐标系的。也就是动态调整花样数据的 缩放比 例。 (2) 保持 花样 数 据不 变， 改 变qt绘图 设备的 坐标 系。 也 就是 动态调 整 坐标系的 缩放比例。 3 3 ) 动态调整花样数据缩放比 例 在坐标系不变， 改 变花样原 始 数据值的 方案中， 要完整的 显示一个花样图案， 就 需要对花样文件中 每针的x 、y值进行缩放变换。只要文件中 每点的值发生了 变换， 那么绘制出来的图形尺寸也就相应发生改变。用图3. 1 说明。 图 3. 1( a ) ，其中的不规则图形是花样原始的尺寸，而下方的矩形是预览花样图 案的区域。不规则图形的边界虚线为原始花样的x方向 最大最、最小值，y方向 最 大值、 最小值。 图中的黑点为花样的中心点和固定区域的中心点。 可以看出花样的原 始大小很可能比 固定区 域的尺寸 大， 所以 要将花样进行缩放. 图3 . 1 ( b ) ， 求原始花 样中 心点和花样缩放比 例。 为了 在显 示区域找到起绣点( 起 画点) ，需要将花 样的中心点 进行缩放操作， 然后将其移动， 使缩放后的花样中 心点 与固定区域的中 心点 相重合，而 这两个中 心点的坐标差值就是待求的起绣点的参考 量。 接着保证每针控制 信息不变的 条件下， 将花样每针的 位移量进行缩放操作， 得到 在显示区域的 位移量， 且满足缩放后的 花样宽 度和高度与预览区 域相一致。 最后以 起 绣参考量与花样中 第一 针偏移量 之和作为 起绣点， 按照花样文件每针的存放顺序依次 绘图即可。当然固定区域可以任意选择， 只要能找到其中心点 就可以。 图3 . 1( c ) ， 该图 就是最终的处理结果，处理后的 花样与显示区域中 心点重合。 花样显示技术硕士论文 x xc x x m， n 、 、 、 ， z . . . . . . 冬 : - 一 - - 一 - - - 一 含 y 冰 ymi 刀 y cy yid鱿 浏斌二 声毒 ( a) 花样图案和显示区域的原始位置 xx 下 . 气犷拼 一 吮 钾 日. 毖: 二 准; y 111111111111一 袱 ( b )缩放操作( c) 中心点重合 图3. 1 花样预览的整个过程 由图3. 1 分析可知， 显示花样的首要任务是找到花样中心点， 通过中心点的平移 操作，求到起绣点。 缩放后的 花样与预览区域的中 心点重合，达到居中显示目的。 3 3 ) 求解花祥中 心点 由图3. 1 可知， 只要求到花样中心点， 然后调整数据缩放比 例， 经中 心点的重合 即可以实现花样的显示。 所以 求花样中 心点是显示花样关键的 一步。 由图3 1 ( a ) 可以 看出， 对于任何一 个花样文件都能找到 其x方向 最小值( 为 面 n ) 、 最大值 ( x n la x )和y方向最小值 ( y m in) 、最大值 ( y n . 区 ) ，也就是说知道该花样 按原 始 数 据生 成 花 样图 案的 高 度( 碱ght) 和宽 度( w idth) . 诫d th二 y宜 田 区 一y面n( 3 . 1 ) 捅g h 怡 x m a x 一 为 而 n( 3 .2 ) l 6 硕士论文墓于你的 花样 处理技术在电 脑绣花机中的 应用研究 说明: 花样的边界点使 用q 刊e 类的函 数求得， 利用定位函 数读取花样头文件中 x 、 y的 最大、最小 值。 进一步从图3. 1( a) 看出，中 心点x方向 的值为x c x 二 x c x = x m in + 俪沙 或x c x 二 x l朋 沉 一 肠沙 口 2( 3. 3) 中 心点y方向 的 值为y cy: y c y = y 面n+w i d 山 忍或y 心 产y max 一 俪 d t 卜 12( 3 .4) 假设固定显 示区 域大小为6 (x)洲 4 (x)。 那么 通过花样中 心点就很容易找到花样在固 定区域的起绣参 考量， 将花样中 第一针的 偏移量加 上起绣参考量 就是绘图的第一点坐 标值。用粥