基于二值化图像转GCode的螺旋扫描实现

基于二值化图像转GCode的螺旋扫描实现
- 什么是双向扫描
- 螺旋扫描代码示例

基于二值化图像转GCode的螺旋扫描实现

什么是螺旋扫描

螺旋扫描

螺旋扫描（Spiral Scanning）是激光雕刻中一种特殊的扫描方式，其特点是激光头按照螺旋形状逐渐向外移动，覆盖整个图像表面。与传统的水平、垂直或对角线扫描方式不同，螺旋扫描以一种旋转螺旋的方式进行移动，创造出一种独特的雕刻效果。

螺旋扫描的基本过程如下：

起始位置：激光头移动到图像的起始位置。
螺旋移动：激光头按照螺旋形状逐渐向外移动，同时进行雕刻。通常，激光头以螺旋的方式覆盖整个图像表面，从中心向外辐射。
循环重复：重复螺旋移动的过程，直到整个图像都被刻蚀完成。

螺旋扫描的优点之一是可以在图像表面创建一种渐变的雕刻效果。由于激光头的移动轨迹呈螺旋形状，不同区域的刻蚀深度和密度可能有所不同，从而形成独特的视觉效果。这种扫描方式通常用于一些艺术品、装饰品或个性化雕刻项目，以增加雕刻作品的艺术感和独特性。

在选择扫描方式时，螺旋扫描可能不适用于所有应用，但在某些情况下，它为雕刻师提供了一种创造性的选项，以实现独特和有趣的雕刻效果。

螺旋扫描代码示例

#include <optional>
#include <string>
#include <print>
#include <format>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <ranges>struct G0 {std::optional<float> x, y;std::optional<int> s;std::string toString() {std::string command = "G0";if(x.has_value()) {command += std::format(" X{:.3f}", x.value());}if(y.has_value()) {command += std::format(" Y{:.3f}", y.value());}if(s.has_value()) {command += std::format(" S{:d}", s.value());}return command;}explicit operator std::string() const {std::string command = "G0";if(x.has_value()) {command += std::format(" X{:.3f}", x.value());}if(y.has_value()) {command += std::format(" Y{:.3f}", y.value());}if(s.has_value()) {command += std::format(" S{:d}", s.value());}return command;}
};struct G1 {std::optional<float> x, y;std::optional<int> s;std::string toString() {std::string command = "G1";if(x.has_value()) {command += std::format(" X{:.3f}", x.value());}if(y.has_value()) {command += std::format(" Y{:.3f}", y.value());}if(s.has_value()) {command += std::format(" S{:d}", s.value());}return command;}explicit operator std::string() const {std::string command = "G1";if(x.has_value()) {command += std::format(" X{:.3f}", x.value());}if(y.has_value()) {command += std::format(" Y{:.3f}", y.value());}if(s.has_value()) {command += std::format(" S{:d}", s.value());}return command;}
};inline bool ExportGCode(const std::string &fileName, std::vector<std::string> &&gcode) {std::fstream file;file.open(fileName, std::ios_base::out | std::ios_base::trunc);if(!file.is_open()) {return false;}for(auto &&v: gcode | std::views::transform([](auto item) { return item += "\n"; })) {file.write(v.c_str(), v.length());}return true;
}int main() {constexpr int imageWidth  = 10;constexpr int imageHeight = 10;// clang-format off// 假设图像数据，0表示非激光刻蚀部分，1表示进行激光刻蚀的区域constexpr int image[imageWidth][imageHeight] = {{0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0}, // G0 G1 G1 G1 G0 G1 G1 G1 G0 G0{1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0},{1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1},{0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0},{1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1},{0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0},{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1},{1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0},{0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1},{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}};// clang-format onstd::vector<std::string> command;auto internal = [&](int x,int y){if(auto const value = image[y][x];value) {command.emplace_back(G1 {x, y, 1000});  // 最大激光功率 S=1000} else {command.emplace_back(G0 {x, y, 0});}};int top = 0, bottom = imageHeight - 1, left = 0, right = imageWidth - 1;while(top <= bottom && left <= right) {for(int i = left; i <= right; ++i) {internal(top, i);}++top;for(int i = top; i <= bottom; ++i) {internal(i, right);}--right;if(top <= bottom) {for(int i = right; i >= left; --i) {internal(bottom, i);}--bottom;}if(left <= right) {for(int i = bottom; i >= top; --i) {internal(i, left);}++left;}}// 导出GCodeExportGCode("gcode.nc",std::move(command));std::println("Export data to gcode.nc");return 0;
}

螺旋扫描仿真