開(kāi)放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器在Ubuntu+Qt下的文本標(biāo)刻

上節(jié)課程我們講述了如何通過(guò)Ubuntu+Qt進(jìn)行振鏡校正（詳情點(diǎn)擊→開(kāi)放式激光振鏡運(yùn)動(dòng)控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正），本節(jié)文本標(biāo)刻是在振鏡校正的前提下實(shí)現(xiàn)的。

在正式學(xué)習(xí)之前，我們先了解一下正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的ZMC408SCAN-V22運(yùn)動(dòng)控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)使用。

01ZMC408SCAN-V22硬件介紹

ZMC408SCAN-V22是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的高性能雙振鏡運(yùn)動(dòng)控制器，集成了2個(gè)百兆以太網(wǎng)口，支持EtherCAT、EtherNET、CAN、RS232、RS485、24路通用數(shù)字輸入、20路通用數(shù)字輸出、2路通用模擬量輸出、2路通用模擬量輸入、4個(gè)本地差分脈沖軸接口、1個(gè)MPG手輪編碼器接口、2個(gè)帶反饋振鏡接口、1個(gè)LASER激光專(zhuān)用接口、1個(gè)FIBER激光器接口。開(kāi)放式系統(tǒng)框圖如下所示：

ZMC408SCAN-V22總線控制器支持EtherCAT總線連接，支持最快500μs的刷新周期，支持最多達(dá)16軸運(yùn)動(dòng)控制，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。

ZMC408SCAN-V22支持ETHERNET、EtherCAT、USB、CAN、RS485、RS232等通訊接口，通過(guò)CAN、EtherCAT總線可以連接各個(gè)擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展數(shù)字量、模擬量或運(yùn)動(dòng)軸。可以在windows，linux，Mac，Android，wince各種操作系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)，提供vc，c#，vb.net，labview等各種環(huán)境的dll庫(kù)，如下圖。上位機(jī)軟件編程參考《ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè)》。

02Ubuntu+Qt進(jìn)行文本標(biāo)刻項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)

（一）新建Qt項(xiàng)目并添加函數(shù)庫(kù)

1.在Qt Creator菜單選擇“文件”→“新建文件或項(xiàng)目...”，打開(kāi)創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)?。選擇Application項(xiàng)目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)目名稱(chēng)和保存位置。

2.導(dǎo)入廠家提供的相關(guān)函數(shù)庫(kù)及頭文件。

（1）將zmotion.h和zmcaux.h、zmcaux.cpp以及l(fā)ibzmotion.so庫(kù)復(fù)制到新建的項(xiàng)目文件夾中。

（2）在Qt Creator選擇新建的Qt項(xiàng)目右擊選擇“添加庫(kù)...”→“外部庫(kù)”點(diǎn)擊下一步，將剛才復(fù)制到項(xiàng)目文件夾上的libzmotion.so庫(kù)文件導(dǎo)入到項(xiàng)目中。

（3）在Qt Creator下右擊新建的Qt項(xiàng)目，選擇“添加現(xiàn)有文件...”，將之前復(fù)制到項(xiàng)目文件下的libzmotion.so、zmotion.h、zmcaux.cpp以及zmcaux.h添加到項(xiàng)目中。

（4）函數(shù)庫(kù)添加成功后，打開(kāi)pro文件可以看到相關(guān)的函數(shù)庫(kù)和頭文件信息。此時(shí)已經(jīng)將例程需要用到的函數(shù)庫(kù)和頭文件都加入到項(xiàng)目中了，接下來(lái)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)例程。

（二）安裝Linux下字體引擎庫(kù)

1.FreeType字體引擎庫(kù)的安裝

字體引擎庫(kù)有很多，在例程中我們選擇使用FreeType字體引擎庫(kù)來(lái)進(jìn)行字符輪廓解析。首先我們需要在Ubuntu環(huán)境中下載FreeType庫(kù)，在終端命令行中輸入sudo apt-get update和sudo apt-get install libfreetype6 libfreetype6-dev命令在線安裝FreeType庫(kù)，如下圖所示：

安裝完成后只需要在使用時(shí)引入#include 頭文件即可。實(shí)現(xiàn)文本標(biāo)刻的例程必須安裝字體引擎庫(kù)來(lái)解析字符，否則無(wú)法得到字符的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，就無(wú)法完成標(biāo)刻和繪制。

2.設(shè)置字體文件

FreeType庫(kù)沒(méi)有掃描系統(tǒng)字體庫(kù)文件的功能，在進(jìn)行輪廓解析時(shí)，需要將字體文件傳入。所以在正式開(kāi)始例程前，需要把提前下載好的字體文件放在項(xiàng)目文件下，方便解析字體時(shí)直接使用。在當(dāng)前項(xiàng)目下新建一個(gè)字體文件夾，將提前下載好的字體復(fù)制到文件夾中，如下圖所示：

03文本標(biāo)刻流程以及相關(guān)函數(shù)介紹

（一）.文本繪制流程

文本的處理首先是需要將文本輪廓進(jìn)行解析，對(duì)輪廓信息進(jìn)行分解，輪廓信息中包含輪廓的類(lèi)型，文本輪廓分為線段、二次貝塞爾曲線、三次貝塞爾曲線，對(duì)于貝塞爾曲線類(lèi)型需要將曲線分解為小線段進(jìn)行處理，可以控制分解的精度，將所有的輪廓線處理完即代表已經(jīng)完成當(dāng)前字符的繪制。

（二）.相關(guān)函數(shù)接口介紹

1.加載和初始化字體文件

2.計(jì)算貝塞爾曲線的二次項(xiàng)系數(shù)

貝塞爾曲線是通過(guò)控制點(diǎn)來(lái)定義的一種曲線形狀，貝塞爾曲線的一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)是它是由一組控制點(diǎn)和二項(xiàng)式基函數(shù)組合而成的。二項(xiàng)式系數(shù)確定了每個(gè)控制點(diǎn)在貝塞爾曲線中的權(quán)重。在計(jì)算貝塞爾曲線上的點(diǎn)時(shí)，每個(gè)控制點(diǎn)的貢獻(xiàn)由其對(duì)應(yīng)的二項(xiàng)式系數(shù)乘以相應(yīng)的基函數(shù)得出。貝塞爾曲線通過(guò)調(diào)整控制點(diǎn)的位置和二項(xiàng)式系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的曲線形狀。

3.獲取貝塞爾曲線的點(diǎn)坐標(biāo)

4.三次文件初始化

5.生成空移字符串

6.生成開(kāi)光字符串

7.生成關(guān)光字符串

8.生成標(biāo)刻點(diǎn)字符串

9.下載三次文件

10.通用命令執(zhí)行接口

04文本標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)例程

文本標(biāo)刻例程首先需要獲取到文本數(shù)據(jù)，獲取到外部輸入文本后，將文本進(jìn)行單個(gè)解析，生成字符輪廓數(shù)據(jù)，接下來(lái)的處理就是對(duì)輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將貝塞爾曲線數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)換為小線段來(lái)處理，最后將小線段相連接，生成三次文件字符串，下載到控制器中，執(zhí)行標(biāo)刻命令即可完成文本的標(biāo)刻。

（1）將文本解析為輪廓數(shù)據(jù)，F(xiàn)reeType庫(kù)解析文本時(shí)需要對(duì)字符進(jìn)行單個(gè)處理，將每個(gè)字符都進(jìn)行解析輪廓。

//初始化輪廓數(shù)據(jù)
FT_Init_FreeType(&library);
constchar*fontFilePath=gainFontFilePath(text_data.type);
FT_New_Face(library,fontFilePath,0,&face);
//獲取字符的索引
FT_UIntglyphIndex=FT_Get_Char_Index(face,charCode);
//加載字符的輪廓信息
FT_Int32loadFlags=FT_LOAD_DEFAULT|FT_LOAD_NO_BITMAP;
FT_Load_Glyph(face,glyphIndex,loadFlags);
//獲取字形槽
FT_GlyphSlotglyphSlot=face->glyph;
//獲取字形的輪廓信息
FT_Outline*outline=&glyphSlot->outline;

（2）將輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為小線段生成三次文件字符串，對(duì)于線段數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)坐標(biāo)位置生成三次文件字符串，對(duì)于貝塞爾曲線數(shù)據(jù)，需要循環(huán)遍歷，將所有曲線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為小線段數(shù)據(jù)，最后生成三次文件字符串。

//將所有輪廓數(shù)據(jù)遍歷，對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的處理
for(int n=0;n < outline-?>n_contours;n++)
{
	LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,startX,startY,markPara.JumpSpeed,corrJumpDelay);//空移到起點(diǎn)
	LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,markPara.Io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);//開(kāi)光    
	tag = FT_CURVE_TAG(tags[0]);    //判斷當(dāng)前輪廓數(shù)據(jù)的類(lèi)型    
	switch(tag)    
	{        
		case FT_CURVE_TAG_ON:   //線段        
		{     
			LaserScan_z3p_Mark(strFile3,markPara.CorDelay,line,2);        
		}        
		case FT_CURVE_TAG_CONIC:    //兩次貝塞爾曲線
		{    
			ZPointF*pointData=newZPointF[myVector.size()]; 
			for(unsignedlongi=0;i<=?myVector.size()?-?1;?++i)            
			{                
				pointData[i] = myVector[i];             
			}? ? ? ? ?   
			LaserScan_z3p_Mark(strFile3,markPara.CorDelay,pointData,myVector.size());//標(biāo)刻        
		}        
		default:  //三次貝塞爾曲線        
		{            
			ZPointF *pointData = new ZPointF[myVector.size()];            
			for (unsigned long i = 0; i <= myVector.size() - 1; ++i)????????????
			{                
				pointData[i] = myVector[i]; ????????????
			}? ? ? ? ?   
			LaserScan_z3p_Mark(strFile3,markPara.CorDelay,pointData,myVector.size());//標(biāo)刻????????
		}????
	}????
	LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,markPara.Io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,corrJumpDelay);//關(guān)光
}

（3）使用Free Type庫(kù)解析生成的輪廓坐標(biāo)點(diǎn)，是按照內(nèi)部矩陣的像素位置決定，暫時(shí)沒(méi)有相關(guān)的函數(shù)來(lái)調(diào)整起始點(diǎn)坐標(biāo)位置，但是在使用文本標(biāo)刻時(shí)，必須要確定標(biāo)刻的起點(diǎn)位置，所以在例程中的實(shí)現(xiàn)方法是將解析出的的坐標(biāo)位置進(jìn)行比較，得到最小的X和Y坐標(biāo)，將所有的輪廓坐標(biāo)偏移最小坐標(biāo)位置，保證起始點(diǎn)是在原點(diǎn)位置開(kāi)始，后續(xù)可以通過(guò)更改起點(diǎn)位置來(lái)確定相對(duì)位置。

（4）三次文件字符串追加完成后，將三次文件下載到控制器中，進(jìn)行文本標(biāo)刻。

//初始化三次文件字符串
LaserScan_z3p_Init();
//生成文本標(biāo)刻字符串
Z3p_process();
//回原點(diǎn)，打開(kāi)急停信號(hào)，關(guān)閉激光器使能
LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,0,0,markPara.JumpSpeed,corrJumpDelay);//空移到原點(diǎn)
//將三次文件字符串下載到控制器中
ZMC_DownMem3File(g_handle,strFile3.toLatin1().data(),strFile3.length(),"Zmc_text.z3p");
QString filePath = "Zmc_text.z3p";
QFile file(filePath);
//在當(dāng)前項(xiàng)目下生成三次文件
if (file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text))
{    
	QTextStream stream(&file);    
	stream 

	

	05文本標(biāo)刻的實(shí)現(xiàn)效果

	1.建立控制器連接，設(shè)置激光器參數(shù)和工藝參數(shù)。

	

	2.輸入需要標(biāo)刻的文本，可以根據(jù)需要設(shè)置相關(guān)的文字屬性，下面是輸入文字通過(guò)QPaint繪制的文本。

	

	3.可以更改字體，文本開(kāi)始位置以及設(shè)置傾斜屬性，下面是設(shè)置后的效果。

	

	4.點(diǎn)擊生成三次文件，選擇標(biāo)刻圖形，下圖是通過(guò)示波器抓取的標(biāo)刻數(shù)據(jù)。

	

	

	審核編輯 黃宇