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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于VC+6.0的激光标刻软件设计 姓名：邓志翔 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：王永骥 20070206 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 随着激光产业的崛起，激光打标技术也越来越广泛地应用到各行各业中去。从 商品的出厂标识，到高新产业产品的制造，甚至在飞上太空的“神舟六号”，都留下 了激光打标的影子。其中，激光打标软件是激光打标技术中的主体部分，它联系着 上位 PC 机和激光器，协调二者完成打标工作。 本文介绍了通用激光打标软件的设计。该软件功能丰富，可以绘制各种
2、基本图 形，包括矩形、圆形、圆弧、椭圆、多边形和多义线；还能兼容 AutoCAD 的 dxf 文件和 CorelDRAW 的 plt 文件格式。为了满足工业标识符的需要，本软件还能绘制 标刻一维条码（39 码、93 码、128 码、EAN 码和 UPC 码）和三种主流的二维条码 （PDF417 码，DateMatrix 码和 QR 码） 。同时为了标刻图像信息，软件还兼容了一 般的常用图像格式（JEPG 和 BMP 等） ，通过对图像数据的转换，然后在特殊材料 上进行灰度标刻，达到标刻出图像效果的目的。并能对各种图元进行对齐、填充、 节点调整等操作变换。经过编辑之后的图形，离散成直线段，再将直
3、线段插补成打 标点数据。这些数据通过 PCI 板卡的 D/A 转换成对应的电压，控制 X、Y 轴振镜的 偏转角度，并控制激光打标机的出光信号，完成对工件的标刻。 该软件基于 Windows 操作平台，在 Visual C+ 6.0 的环境下，利用新型的 GDI+ 图形设备接口库，采用的是面向对象的编程方法进行开发的。软件的设计采用模块 化方式，最大限度的减小模块之间的耦合性，使得软件的扩展性和可维护性强。软 件的界面友好，操作简单。 关键词关键词：激光打标；软件设计；图元；一维条码；二维条码；图元离散； 插补数据 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学
4、 位 论 文 II Abstract The Laser-Marking Technology has been widely employed in different industries since the Laser Industry mushrooms. There are traces of Laser-Marking Technology ranging from various commodity identities to manufacturing of High-tech products, even Chinas Shenzhou VI spacecraft. As t
5、he major part of Laser-Marking technology, Laser-Marking control software plays an important role in connecting PC, with laser apparatus, thus coordinating them to accomplish laser marking tasks. The designing process of an all-purpose Laser-Marking software is presented this thesis. This software f
6、eatures abundant functions such as manually drawing of basic graphics including rectangle, circle, arc, ellipse, polygon and polyline as well as file input with AutoCADs .dxf format and CorelDRAWs .plt format. To meet the requirement of industrial identification, support to Vector Barcode like 39, 9
7、3, 128, EAN and UPC and three mainstream 2-D Barcode, namely, PDF417, DataMatrix and QR, are given in this software, where some basic graphics transformation such as aligning, filling and node-adjusting can be applied expediently. After edited, graphics are fitted into sectioned lines and then inter
8、polated into marking data. As an optional function, inputs interface for image files with common format like .jpeg, .png, .bmp and etc. are provided, which can be marked in particular materials in way of gray layer by transforming image data into marking data. All these marking data, whether coming
9、from graphics or image, are mapped into voltage data, transmitted by D/A PCI card, to control the motion of X and Y reflector, hence the angle of laser bean to accomplish the marking process. Currently, this software has been successfully developed by using new GDI+ library with Object-Oriented Prog
10、ramming methods in Visual C+ 6.0 IDE on Windows platform. It also features great extensibility, maintainability because modularized 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III designing methods have been adopted to minimize module-coupling, thus making it friendly interfaced and easy to use.
11、KeyWords: Laser-Marking; software design; graphics; Vector Barcode; 2-D Barcode; graphics fitting; data interpolation 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。近我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了
12、解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在_年解密后适用本授权数。 本论文属于 不保密 。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 课题的来源与意义课题的来源与意义 作为与原子能、半导体及计算机齐名的 20 世纪
13、重大发明，激光不仅创造着美和 真情，还广泛应用于工业、通讯、医疗等诸多领域，成为经济社会发展之利器。 上世纪 80 年代，华中科技大学建成了我国第一个激光技术国家重点实验室，上 世纪 90 年代初建立了第一个激光加工国家工程研究中心，正是这两个技术源头， 催生出了今天的“光谷”。如今，在“光谷”的旗帜下，集中了 50 多家从事激光产品开 发、生产的企业，形成了国内乃至世界独有的激光企业群，其中有 8 家企业年销售 收入过亿元。近 3 年来，这些激光企业共获激光科技成果 100 余项，专利和专有技 术 300 余项，创造了不少“中国第一”乃至“世界第一”。 激光产业的规模还在迅速扩大，并且拥有着
14、广阔的发展前景。然而在当代 21 世 纪，高科技产业都与计算机技术和软件技术紧密相关，还与硬件技术和软件技术的 发展相辅相成。开发一个实用性能和扩展性能良好的激光标刻软件，对于保证公司 的产品质量和市场竞争力以及保障投资者的利益，都有着重要的现实意义。 本课题属于华工激光有限公司和华中科技大学控制系联合研发项目。 “武汉华工 激光工程有限责任公司通用打标软件”是用来与武汉华工激光工程有限责任公司生 产的各型激光打标机相配套的计算机控制软件。利用计算机和配套的打标软件，对 图形、字、条码等信息进行处理，然后控制激光打标机在材料上进行加工，完成图 形、字、条码等的烧结。 随着激光打标技术应用的推广
15、和延伸，对激光标刻设备的需求量不断增加，同 时对设备的要求也越高，对配套软件的功能和性能也提出了更高的要求，因此，该 软件有着广阔的市场。 1.2 激光打标概述激光打标概述 激光打标是在激光焊接、激光热处理、激光切割、激光打孔等应用技术之后发 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 展起来的一门新型激光加工技术1，是一种非接触、无污染、无磨损的新标记工艺。 近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机技术的迅速发展和光学 器件的改进，促进了激光打标技术的发展。 激光打标是利用汇聚在工件表面的高能量密度的激光光斑对目标表面扫描，使
16、 材料发生物理或化学变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它属于一种 非接触的打标方式2。高能量的激光束聚焦在材料表面上，使材料迅速气化，形成 凹坑，随着激光束在材料表面有规律地移动的同时，控制激光的开断，激光束也就 在材料表面加工成了一个指定的图案。 激光打标与传统的标记工艺相比有明显的优点3： ? 标记速度快，字迹清晰、永久； ? 非接触式加工，污染小，无磨损； ? 操作方便，防伪功能强； ? 可以做到高速自动化运行，使用成本低； ? 通过打标软件更改标刻内容非常容易，有很强的灵活性； ? 应用范围广泛，可用于对各种金属和非金属材料的标刻。 由于激光打标技术有着上述诸多有点，使得其在国内外工业上的应用越来越被 人们重视。它逐渐取代了传统的
