電火花線切割實現切割漢字技術解析
怎樣在線切割機床上實現自動編程切割漢字的技術呢？線切割師傅談：只需標識字形的邊界輪廓，因此將其轉化為二值圖象即可。將字形輪廓轉化為二值圖象，也就是將其轉化為一個用矩陣表示的象素點圖象，矩陣中的每一位都是二進制數，當該位為1時表示字符的筆劃經過此位，該位為0時表示字符的筆劃不經過此位。因為只要分辨出某點為0還是1，因此每個點只要用一位二進制數表示即可，這樣1個字節就可以表示8個象素點，但為方便敘述本文采用以1個字節表示1個點來進行說明。
要將字形輪廓轉化為二值圖象，首先根據需要(如字體、尺寸大小、縱橫比、是否旋轉、變形等)在屏幕上繪制出所要切割字符的字形輪廓；然后對圖形進行掃描，將有筆劃通過的點(對應于與字符顏色相同象素的位)的值置為1，而其它的點則置為0，掃描完畢后便將字形輪廓轉化為二值圖象了。
生成二值圖象后還需對圖象進行適當的修改，以滿足線切割加工的需要。對圖象進行編輯處理，可用一個小方塊代替一個放大了的象素，通過建立網格編輯區，每一網格小方塊都是一個放大了的象素，這樣可對每個象素進行編輯處理，控制鼠標在相應的網格眼內填入字符或背景顏色，同時填入字符顏色所對應的位置為1，填入背景顏色所對應的位置為0。
4 切割指令的生成
將漢字的字形輪廓轉化為二值圖象且編輯處理后，為生成切割指令須用直線或圓弧對其進行描述，由于漢字字形較適合用直線來對其進行描述，因此采用直線段來實現對漢字字形的描述。
由于線切割機所能切割的圖形具有一定的特殊性(即需能以一筆畫完)，因此只需采用某種算法對圖進行一次遍歷便可得到加工軌跡。
要對圖象進行遍歷，首先需確定搜索策略。由于能被切割的圖形具有特殊性，采用改進了的深度優先搜索方法來對圖象進行遍歷。主要思想為：先確定圖象的起始點，然后沿逆時針方向在該點周圍尋找下一點，找到后沿著這兩點確定的方向繼續搜索，直至將該方向上的點搜索完畢，然后回溯，以回溯得到的點為基礎重復以上搜索，直至所有點都被搜索過，在搜索過程中將經過的點的值從1置為0，同時記錄所經過的直線。
下面介紹一下所要用到的主要數據結構。
記錄直線所用結構為TLineRecord，它用來記錄每段直線的起點和終點坐標，其定義如下：
TLineRecord=record
StartPoint, EndPoint: TPoint; //直線起始點，終止點
end;
PLineRecord=＾TLineRecord；
其中StartPoint, EndPoint分別為直線的起點和終點。
圖象采用二維數組進行表示，首先按照行、列從小到大的順序找到圖象的起始點，然后再采用逆時針方向來搜索下一點。搜索方向的定義為：
SearchDirection:array［0..7,0..1］ ofinterger=((1,0),(1,-1)，(0，-1)，(-1,-1),(-1,0),(-1,1),(0,1),(1,1))；
遍歷算法如下：
(1)掃描圖象尋找起始點，將其坐標記為(k,1)；用FirstPointX、FirstPointY記錄第一點橫、縱坐標的值；
(2)初始化記錄直線的指針，建立記錄直線的鏈表；將起始點的k,1值作為直線起點和終點的橫、縱坐標，將該直線加入到直線紀錄的鏈表中去；
(3)以第一點為基準點沿逆時針方向尋找下一點，如果搜索到值為1的點則記搜索方向為i,該點的橫、縱坐標記為(k，1)，將記錄直線的終點橫、縱坐標設置為k，1；
(4)置是否搜索完畢標志SearchCompleted為False;
(5)如果SearchCompleted不為True則重復作6-13步；
(6)置SearchCompleted為True；
(7)置是否同一條線標志SameLine為True；
(8)如果SameLine為True則重復作9-12步；
(9)置SameLine為False；
(10)沿i方向進行搜索，即k:=k+SearchDirection ［i］［0］;1:=1+SearchDirection［i］［1］;
(11)如果點(k，1)為1，則置SameLine為True；將直線的終點坐標設置為(k，1)；將點(k，1)的值設置為0；
(12)如果點(k，1)為0，則置SameLine為False；
(13)以點(k，1)為基準點沿逆時針方向尋找下一點，如果搜索到值為1的點，則記搜索方向為i；在直線記錄列表中增加一條新的直線，k，1值作為直線起點的橫、縱坐標；將搜索到的點的橫、縱坐標記為(k，1)，將直線終點的橫、縱坐標設置為(k，1)；置Searhcompleted為False，置SameLine為True；將點(k，1)的值設置為0；
(14)進行圖形封閉化處理，在直線記錄列表中增加一條直線，將k，1值作為直線起點的橫、縱坐標，FirstPointX、FirstPointY作為直線終點的橫、縱坐標值。
這樣當遍歷完成后，遍歷的軌跡就保存在直線記錄列表中了，也就是說已實現將漢字的字形輪廓用直線段進行描述了。需指出的是，由于漢字字形本身或者編輯處理的原因，在進行圖象遍歷的過程中，可能存在一些不和諧的點，使遍歷不能完成(如存在斷點、尖點及多余點的情況)，需在遍歷之前運用圖象處理的技術將這些點補足或者剔除掉，以使遍歷能順利完成，有關這方面的算法不再贅述。
至此要實現切割漢字就只剩下如何生成切割指令的問題了。由于已將漢字的字形輪廓用直線進行描述，且這些直線還首尾相接組成一個封閉輪廓，要生成線切割機的切割指令，只需按切割指令的要求將這些直線進行轉換即可。
怎樣在線切割機床上實現自動編程切割漢字的技術呢？線切割師傅談：只需標識字形的邊界輪廓，因此將其轉化為二值圖象即可。將字形輪廓轉化為二值圖象，也就是將其轉化為一個用矩陣表示的象素點圖象，矩陣中的每一位都是二進制數，當該位為1時表示字符的筆劃經過此位，該位為0時表示字符的筆劃不經過此位。因為只要分辨出某點為0還是1，因此每個點只要用一位二進制數表示即可，這樣1個字節就可以表示8個象素點，但為方便敘述本文采用以1個字節表示1個點來進行說明。
要將字形輪廓轉化為二值圖象，首先根據需要(如字體、尺寸大小、縱橫比、是否旋轉、變形等)在屏幕上繪制出所要切割字符的字形輪廓；然后對圖形進行掃描，將有筆劃通過的點(對應于與字符顏色相同象素的位)的值置為1，而其它的點則置為0，掃描完畢后便將字形輪廓轉化為二值圖象了。
生成二值圖象后還需對圖象進行適當的修改，以滿足線切割加工的需要。對圖象進行編輯處理，可用一個小方塊代替一個放大了的象素，通過建立網格編輯區，每一網格小方塊都是一個放大了的象素，這樣可對每個象素進行編輯處理，控制鼠標在相應的網格眼內填入字符或背景顏色，同時填入字符顏色所對應的位置為1，填入背景顏色所對應的位置為0。
4 切割指令的生成
將漢字的字形輪廓轉化為二值圖象且編輯處理后，為生成切割指令須用直線或圓弧對其進行描述，由于漢字字形較適合用直線來對其進行描述，因此采用直線段來實現對漢字字形的描述。
由于線切割機所能切割的圖形具有一定的特殊性(即需能以一筆畫完)，因此只需采用某種算法對圖進行一次遍歷便可得到加工軌跡。
要對圖象進行遍歷，首先需確定搜索策略。由于能被切割的圖形具有特殊性，采用改進了的深度優先搜索方法來對圖象進行遍歷。主要思想為：先確定圖象的起始點，然后沿逆時針方向在該點周圍尋找下一點，找到后沿著這兩點確定的方向繼續搜索，直至將該方向上的點搜索完畢，然后回溯，以回溯得到的點為基礎重復以上搜索，直至所有點都被搜索過，在搜索過程中將經過的點的值從1置為0，同時記錄所經過的直線。
下面介紹一下所要用到的主要數據結構。
記錄直線所用結構為TLineRecord，它用來記錄每段直線的起點和終點坐標，其定義如下：
TLineRecord=record
StartPoint, EndPoint: TPoint; //直線起始點，終止點
end;
PLineRecord=＾TLineRecord；
其中StartPoint, EndPoint分別為直線的起點和終點。
圖象采用二維數組進行表示，首先按照行、列從小到大的順序找到圖象的起始點，然后再采用逆時針方向來搜索下一點。搜索方向的定義為：
SearchDirection:array［0..7,0..1］ ofinterger=((1,0),(1,-1)，(0，-1)，(-1,-1),(-1,0),(-1,1),(0,1),(1,1))；
遍歷算法如下：
(1)掃描圖象尋找起始點，將其坐標記為(k,1)；用FirstPointX、FirstPointY記錄第一點橫、縱坐標的值；
(2)初始化記錄直線的指針，建立記錄直線的鏈表；將起始點的k,1值作為直線起點和終點的橫、縱坐標，將該直線加入到直線紀錄的鏈表中去；
(3)以第一點為基準點沿逆時針方向尋找下一點，如果搜索到值為1的點則記搜索方向為i,該點的橫、縱坐標記為(k，1)，將記錄直線的終點橫、縱坐標設置為k，1；
(4)置是否搜索完畢標志SearchCompleted為False;
(5)如果SearchCompleted不為True則重復作6-13步；
(6)置SearchCompleted為True；
(7)置是否同一條線標志SameLine為True；
(8)如果SameLine為True則重復作9-12步；
(9)置SameLine為False；
(10)沿i方向進行搜索，即k:=k+SearchDirection ［i］［0］;1:=1+SearchDirection［i］［1］;
(11)如果點(k，1)為1，則置SameLine為True；將直線的終點坐標設置為(k，1)；將點(k，1)的值設置為0；
(12)如果點(k，1)為0，則置SameLine為False；
(13)以點(k，1)為基準點沿逆時針方向尋找下一點，如果搜索到值為1的點，則記搜索方向為i；在直線記錄列表中增加一條新的直線，k，1值作為直線起點的橫、縱坐標；將搜索到的點的橫、縱坐標記為(k，1)，將直線終點的橫、縱坐標設置為(k，1)；置Searhcompleted為False，置SameLine為True；將點(k，1)的值設置為0；
(14)進行圖形封閉化處理，在直線記錄列表中增加一條直線，將k，1值作為直線起點的橫、縱坐標，FirstPointX、FirstPointY作為直線終點的橫、縱坐標值。
這樣當遍歷完成后，遍歷的軌跡就保存在直線記錄列表中了，也就是說已實現將漢字的字形輪廓用直線段進行描述了。需指出的是，由于漢字字形本身或者編輯處理的原因，在進行圖象遍歷的過程中，可能存在一些不和諧的點，使遍歷不能完成(如存在斷點、尖點及多余點的情況)，需在遍歷之前運用圖象處理的技術將這些點補足或者剔除掉，以使遍歷能順利完成，有關這方面的算法不再贅述。
至此要實現切割漢字就只剩下如何生成切割指令的問題了。由于已將漢字的字形輪廓用直線進行描述，且這些直線還首尾相接組成一個封閉輪廓，要生成線切割機的切割指令，只需按切割指令的要求將這些直線進行轉換即可。
