维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年３门 襄樊学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉａｎｇｆａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ） Ｍａｒ．：２００２ ＶＯＪ．２３ ＮＯ．２ 第２３卷第２期 种激光打标机绘制ＰＬＴ图形的实现方法 周明刚 ，陈琳 （１．襄樊学院电气信息工程系，湖北襄樊４４１０５３； ２．华中师范大学电子与计算机研究所，湖北武汉４３００７９） 摘要：激光打朽湘．是一种工业用的激光标记设备，主要用来在产品或工件表面上用高能量的 激光烧蚀出标记在激光打标控制系统中，利用直线插补算法的原理对ＰＬＴ图形进行处理和绘制， 实现简单，控制方倪 关键词：插补算法 ＰＬＴ图形；激光打标 中图分类号：ＴＰ３３４．８—４０．２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９－２８５４（２００２）０２－００６５－０５ 绘制图形的输出设备通常有两类，一是显示器，二是绘图仪或打印机本文 寸论的激光打标机是一种 工业用的激光打标设备，主要用来在扳手、轴承、标牌或其他工件表面上用激光烧蚀出标记它与微机之间 通过一块接口电路板相连，主要由驱动电路和激光头两部分细成接口电路中，端ＤＢ的高四位和低四位分别 用于控制激光头中Ｘ轴和Ｙ轴方向步进电机的移动，端ＤＡ用于控制激光口的开关．在为楚天激光集团公司设 计的激光打标控制系统中，我们成功地使用了直线的逐点比较插补生成算法（简称直线插补算法）对ＰＬＴ图 形进行处理和绘制，这种算法实现简单，控制方便． １直线插补算法 所谓直线插补算法就是执行机构每走一步，都要和给定轨迹匕的坐标值进行一次 匕较，看当前位置是在 给定点的上方还是下方，从而确定下一步的进给方向．若取起始点为坐标原点，则直线插补计算公式及进给 方向如附表所示： 附表直线插补计算公式及进给方向表㈨ Ｊ ｈ１１＞＝Ｏ Ｆｍ＜Ｏ 直线坐标 Ｌ１ Ｌ４ 进给方向 ＋Ｘ 偏差计算 Ｆｍ＋１＝Ｆｍ．Ｙ２ 直线坐标 Ｌ１ Ｌ２ Ｌ３ Ｌ４ 进给方向 ＋Ｙ 一Ｙ 偏差计算 Ｆｍ＋１＝Ｆｍ＋Ｘ２ Ｌ２ Ｌ３ Ｘ 四个象限的终点坐标值均取其数字的绝对值，表中Ｆｍ表示当前点的偏差，Ｆｍ＋ｌ表示进给后到达的点的 偏差，Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４表示当前点所在的象限，＋Ｘ，一Ｘ，＋Ｙ，．Ｙ分别表示进给方向，起始点的坐标为（Ｘ１， Ｙ１）．（Ｘ２，Ｙ２）为结束点的坐标． 算法的思想用流程图描述如下： 收稿日期：２００１４）６－２６ 作者简介：周明刚（１９６９．），男，湖北荆州人，襄樊学院电气信息工程系讲师 疆徊鹰ｌ —疆目 维普资讯 http://www.cqvip.com 用明刚，陈琳：一种激光打标机绘制ＰＬＴ图形的实现方法 附图直线插补算法流程图 ２ ＰＬＴ图形的格式 ＰＬＴ）￣ＳＣ ＩＩ码形式的矢量图形文件，除文件头和尾外，其内容主要是一些点的坐标和起落笔的标 忠．例如：……ＰＡ１４５３，２５５６：ＰＤ；ＰＡｌ８５０，１５０３；ＰＵ；ＰＡ８５００，６０２０；……；ＰＵ：ＰＡ３０８０，３５５１；…… 前后分别是文件头和文件尾，ＰＡ表示后面跟的是以逗号分隔的点的Ｘ、Ｙ坐标；ＰＤ表示落笔，以它前后两点 为端点画—条直线；ＰＵ表示起笔，直接将笔移动到后面的点上而不用画线Ｉ２１．如点（１４５３，２５５６）到点（１ ８５０， １５０３）应画—条直线，而点（１８５０，１５０３）到点（８５００，６０２０）直接将笔移动到后面的点上，不需要画出其 姚 ３实现方法 在实现过程中，我们选择ＶＣ＋＋作为开发工具，它不仅使得开发过程方便快捷，而且也很容易实现对端 口的控制操作．实现过程中的几个主要函数分别如下： ３．１插补算法实现的直线绘制函数及图形绘制函数 由于ＰＬＴ图形文件是由一段段的直线构成的，因此，我们用直线插补算法编写了—个画直线的函数：ｖｏｉｄ ＣＬａｓｅｒＣｔｒｌ：：ｌｉｎｅｌ（ｉｎｔ ｘ．１，ｉｎｔ ｙｌ，ｉｎｔ ｘ２，ｉｎｔ ｙ２）．在此基础上，我们构造了画—个ＰＬＴ图形文件的函数，其代码如下： ｖｏｉｄ ＣＬａｓｅｒＣｔｒｌ：：ｄｒａｗ０１ １ ｛ ｉｎｔ ｉ： ‘ ｆｏｒ（ｉ＝ｌ；ｉ＜ｐｏｉｎｍｕｍ—ｌ；ｉ＋＋）∥去掉首尾两（０，０）点 ｛ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第２期 襄樊学院学报 ２００２年第２期 ｉｆ（（ｏｌｄｌａｓｅｒ－－－Ｏ）＆＆ｄ：ｃｕｒｌａｓｅ［￣１））∥如果当前点出光标志为ｌ ／／且上一点的出光标志为０ ｌａｓｅｒｄｅｌａｙ（）；／／￣，ｌＪ重新出光时，需要延迟 ｉｆ（ｂｒｅａｋｆｌａｇｓ：ｆａｌｓｅ）∥检查中断标志 ｌｉｎｅ １（ｃｕｒｘ，ｃｕｒｙ， 】．）（，ｐ【ｉ】．ｙ）； ｅｌｓｅ ｂｒｅａｋ； ｉｆ（（ｉ：１）＆＆（ｉｆｒｓｔｄｅｌａｙｆｌａｇｓ￣ｔｒｕｅ）１ ｉｆｍｔｄｅｌａｙ０；∥首点延迟 ｏｌｄｌａｓｅｒ＝ｃｕｒｌａｓｅｒ； ｃｕｒｌａｓｅｒ＝ｐ［ｉ］．１ａｓｅｒ； ｃｕｒｘ＝ｐ［ｉ］．ｘ；ｃｕｒｙ＝ｐ［ｉ］．ｙ； ３．２在指定位置绘制字符图形的函数 在ｄｒａｗ（）函数的基础上，我们编ＴｖｏｉｄＣＬａｓｅｒＣｔｒｌ：：ｄｉｓｐｌａｙ（ｉｎｔｘ０，ｉｎｔｙｏ，ｃｈａｒｃｏｄｅ）￣数，用来绘制一个 图形文件在调用￣ａｗ０＇ｍ数之前，需要调用ｆｅｔｃｈ０函数对指定的文件进行处理，还需要进行诸如坐标平移， 图形缩放、旋转等操作． ３．３ ＰＬＴ文件的处理函数 ｆｅｔｃｈＯ函数主要用来对ＰＬＴ文件进行处理，并将各点的坐标保存到数组中．其实现如下： ｉｎｔ ＣＬａｓｅｒＣｔｒｌ：：ｆｅｔｃｈ（ｃｏｎｓｔ ｃｈａｒ ｆｉｌｅｎａｍｅ） ｛ ｉｎｔ ｉｊ，ｎ，ｍ，ｌｄ，ｌｓｅｒａ； ｃｈａｒｔｘ［１０］，ｔｙ［１０］； ｃｈａｒ ｂ，ｂ１，ｂ２，ｂ３； ＦＩＬＥ ｆｐ； ｉ（ｆ（ｆｐ＝ｆｏｐｅｎ（ｉｆｌｅｎａｍｅ，＂ｒ＋ｂ”）￣ＮＵＬＬ）｛ ＭｅｓｓａｇｅＢｏｘ（ＮＵＬＬ，＂打开文件错”，…’，ＭＢＯＫ）； ｒｅｔｕｒｎ ０； １ ｆｓｅｅｋ（ｆｐ，４４Ｌ，ＳＥＥＫ＿ＳＥＴ）； ｐ［０】．ｘ＝０；ｐ［０】．ｙ－－０；ｐ［０］．１ｓｅｒａ＝Ｏ；ｊ＝ｌ； ｆｏｒ（ｉ＝ｌ；ｉ＜Ｎ；ｉ＋＋）｛ ｎ＝０；ｍ＝０；ｂ＝ｇｅｔｃ（ｆｐ）； ｉｆ（ｆｅｏｆ（ｆｐ））｛ ｆｃｌｏｓｅ（ｆｐ）； ｂｒｅａｋ； ） ｓｗｉｔｃｈ（ｂ）｛ ｃａｓｅ’Ｐ＇：／／如果遇到Ｐ字符 ｂＩ＝ｇｅｔｃ（ｆｐ）；／／￣，Ｊｌ取下一字符 ｓｗｉｔｃｈ（ｂ １）｛ ’ ｃａｓｅ～Ａ：／／若为ＰＡ，则取出紧跟的坐标值 ｌｄ＝ｆｆｅｌｌ（ｆｐ）； ｄｏ｛ｂ２＝ ｅｔｃ（币）； ｎ－－ｎ＋１；｝ｗｈｉｌｅ（ｂ２ １＝＇，’）；／／ｎ表示到’，’的字符个数 ｆｓｅｅｋ（ｆｐ，ｌｄ，ＳＥＥＩ（＿＿ＳＥＴ）； ｆｒｅａｄ（ｔｘ，ｌ，Ｉ１一ｌ，币）； ６７ 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｉ…圳，陈琳：一种激光打标机绘制ＰＬＴ图形的实现方法 ｐ卟ｘ＝ａｔｏｉ（ｔｘ）； ｓｔｒｃｐｙ（ｔｘ．” ”）； ｄｏ｛ｂ３＝ｇｅｔｃ（ｆｐ）： ｍ＝ｍ＋ｌ； ｝ｗｈｉｌｅ（ｂ３ １＝’；。）； ｆｓｅｅｋ（ｆｐ，Ｉｄ＋ｎ，ＳＥＥＫＳＥＴ）； ｆｒｅａｄ（ｔｙ，１，ｍ一２，ｆｐ）； ｐ卟ｙ＝ａｔｏｉ（ｔｙ）； ｓ￣ｃｐｙ（ｔｙ，” ”）； 。 ｊ－－ｊ＋１： ｂｒｅａｋ； ｃａｓｅ ＪＬＵＪｔ＝∥若为ＰＵ则表示抬笔，应置出光标志为不出光 ｌｓｅｒ＝Ｏ；ａ ｐＤ—ｌ】．１ｓｅｒａ＝ｌｓｅｒａ； ｂｒｅａｋ； ｃａｓｅ—Ｄ：∥若为ｐＤ￣ＩＪ表示落笔，应置出光标志为出光 ｌｓｅｒａ＝ｌ； ｐ【ｊ—ｌ】．１ｓｅｒａ＝ｌｓｅｒ；ａ ｂｒｅａｋ； ｝； ｐＤ］．１ｓｅｒａ＝ｐ［ｊ—ｌ】．１ｓｅｒ；ａ ｂｒｅａｋ； ｃａｓｅ’’：／／其他字符不作处理 ｂｒｅａｋ； ｂｒｅａｋ； ｂｒｅａｋ； ｃａｓｅ’；’： ｃａｓｅ’Ｓ。： ｄｅｆａｕｌｔ：ｂｒｅａｋ； ｝｝ ｐｏｉｎｍｕｍ＝ｊ；／／得到坐标点的个数 ｆｃｌｏｓｅ（ｆｐ）； ｒｅｔｕｍ １： ４提高控制精度的几项措施 ４．１ Ｙ轴上直线的绘制 若打标文件里有平行于Ｙ轴的直线存在，采用直线插补算法，激光头最后则会在ｘ轴方向上不能回到坐 标原点，当进行连续打标时，就可能会出现图形的偏移．为了在每次打完一个文件，使激光头能精确地回到 坐标原点，Ｙ轴方向的直线就必须特殊处理我们采用的方案是控制电机只朝Ｙ方向移动，不用直线插补算法． 以下这段程序包含在ｌｉｎｅ ｌ ０的末尾 ｉｆｘｌ—ｘ２、 ｛ｎ＝ｌａｂｓ（ｙ Ｉ—ｙ２）； ｔａｇ－－－（ｙｌ—ｙ２）＞Ｏ？－Ｉ：ｌ； ｗｈｉｌｅ（ｎ＞０） ｛ 、 ６８ 他 囊 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第２期 亵樊学院学报 ２００２年第２期 ｍｏｖｅｙ（ｔａｇ）； ｎ一； ， ｝ ｝ ４．２延迟时间的设置 由于激光需要—段时问的振荡，达到一定的强度后才能在工件表面刻划出痕迹，故关闭激光后重新出光 时需要有一段延迟才不会出现字符笔划残缺的现象另外，因为ＰＣ机的指令执行时间远远小于电机移动时 间，如果不延迟或延迟的时问太短，则指令执行完时可能电机还没有移动到指定位置，容易导致控制不精确， 以及激光头不能精确回到原点；如果延迟的时间太长则电机等待，单位时问内电机移动的步数减少，速度减 慢．经过多次试验和延迟参数的对比，我们取得了较好的效果． ５结束语 用该方法实现的激光打标控制系统经过用户的使用，证明是可行的．用户反映，使用该系统打标无笔划 残缺、控制精确、打标速度快，完全达到了用户的要求． 参考文献： 【ｌ】唐泽圣，周嘉玉，等．计算机图形学基础【Ｍ】．北京：北京清华大学出版社，１９９５．５４－５７． 【２】王彤．矢量汉字读取的算法及汉字输出的实现方法【Ｊ】ｌ电子＆电脑．１９９５．１０，５５－５７． 【３】涂时亮，张友银【４】邱红兵，韩峰单片微机控制技术【Ｍ】．上海：复旦大学出版社，１９９４．２１２—２２０． Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋在异步串行通信控制中的应）Ｔ］ＩＪＩ．计算机自动测量与控制．．１９９９．（４）：４７－４９ 、 Ａ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｎ Ｄｒａｗｉｎｇ ＰＬＴ Ｇｒａｐｈｉｃ Ｆｉｌｅ ｉｎ Ｌａｓｅｒ－Ｍａｒｋ ＺＨＯＵ Ｍｉｎｇ－ｇａｎｇ。ＣＨＥＮ Ｌｉｎ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎｇｆａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎｇｆａｎ ４４１０５３，Ｃｈｉｎａ；） ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ＆Ｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙ，Ｗｕｈａｎ ｔ４３００７９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｓｅｒ－Ｍａｒｋ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅ ｌａｓｅｒ ｔｏ ｍａｒｋ ｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｌａｓｅｒ－ｍａｒｋ，ｕｓｉｎｇｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｄｒａｗｓ ＰＬＴ ｇｒａｐｈｉｃ ｆｉｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｎｄ ａｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｅａｒ－ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；ＰＬＴ－ｇｒａｐｈ；Ｌａｓｅｒ－ｍａｒｋ ６９