三维雕刻机两条刀具的深度为啥会不一样

Posted 2023-05-04

我遇到的问题是：用JPD5.19画好图后 生成了两条刀具路径，然后输出。对好刀后第一条路径走得非常正确；但是在走第二条路径的时候，当到达第二条路径的起点上方时，主轴向Z方向走的距离大大超过了程序设定的。这是为什么，是不是雕刻机坏了啊

要加工的板件的相关程序）用文泰软件编程，生成*.NC的文件，再用U盘加载到手柄中，再进行加工，一两句话说不清的，你买了机器最好是找个专业的售后人员培训一下。
雕刻机培训手册
1. 文泰雕刻软件的安装及设置
2. DSP手柄驱动程序的安装
3. 如何启动手柄“下载应用程序ZHBUSBConnect”
4. 文泰雕刻软件的电子文档及常用快捷键
5. 雕刻刀具的识别、用途及其建立
6. 背雕水晶牌的制作
7. 一个完整的雕刻操作过程
8. 常用雕刻材料的加工方法
9. 拼板的雕刻方法
10. 关于切割时如何保护工作台面的解决方法
11. DSP手柄刷新及升级操作说明
12. 如何查找上次加工原点
13. 雕刻机的日常维护

（关于更深入的DSP手柄及其相关的软件操作请参考随机的说明书）

文泰雕刻软件的安装及设置
1、 文泰雕刻软件的安装
首先将随机软件光碟插入电脑光驱，进入光盘后，找到“文泰雕刻2004版”文件夹，双击打开该文件夹。
双击带电脑图标的“Setup”安装文件，软件默认安装语言为“简体中文”，单击“确定”启动安装程序；单击“下一步”，单击“是（Y）”弹出“选择目标位置”窗口，若直接单击“下一步”软件默认安装在C盘根下，根据实际情况，我们建议最好更不要装在C盘下,请先单击旁边的“浏览”，将安装路径改为“D：/Artcut6”，即将雕刻软件安装在D盘的“artcut6”文件夹中(当然,你可根据实际把软件装入E盘……)，单击“确定”返回，再单击“下一步”弹出“设置类型”窗口，这时请选择“最大安装”选项，单击“下一步”；再次单击“下一步”，开始软件安装进程，当进度条显示100％后，软件安装完成。
2、 文泰雕刻软件的设置
为了能使雕刻工作顺利进行，启动“文泰雕刻软件”后还必须进行一些必要的设置。
一 雕刻刀具的识别、刀具库的建立。请参考后面相关内容。
二 单击“割”弹出“割字”窗口，确定它们被正确设置如下： 刀具补偿 三维路径
三单击“G”图标（在“雕”的右边）弹出“将雕刻结果保成文本文件”窗口（我们以后在文泰中算好的雕刻路径文件将通过此项输出到DSP控制软件）
① “配置文件列表”中选择：标准G代码
② 抬刀距离：根据雕刻材料、切割方式而定，后面有论述。
③ 单击“设置”，再单击“配置原点和坐标”，内容设置如下：
原点位置：1 水平方向：X Z轴向下： 负

DSP手柄驱动程序的安装
在安装手柄驱动程序之前，请先将随机光碟中的“盛意华宇DSP操作系统”文件夹拷入D盘中，再用随机配的USB传输线把电脑和DSP手柄连接起来。
这时系统会提示“发现新的硬件”并弹出“找到新的硬件向导”窗口，单击并选中“ 否，暂时不”，单击“下一步”，单击并选中“ 从列表或指定位置安装（高级）”，单击“下一步”，选中“在搜索中包括这个位置”，再单击边上的“浏览”，找到刚拷贝到D盘中的该文件夹下的“手柄USB驱动”，单击“确定”返回；这时单击“下一步”，再次单击“下一步”，直至出现“完成”，单击它结束整个USB手柄驱动的安装过程。
在没有安装此驱动程序或未连接手柄的情况下，若直接启动下载应用程序“ZHBUSBConnect”，系统会提示“没有打开下位机或者连接USB接口”，单击“确定”，又提示“建立空文档失败”。
确信没有任何误操作、且USB连线正常的情况下，若仍然提示以上错误信息，请按以下步骤检查：（针对XP系统）在WINDOWS桌面上，鼠标右击“我的电脑”，单击“属性”，单击“硬件”，单击“设备管理器”，在弹出的设备窗口“通用串行总线控制器”项中会有1个带！的USBCAM项目出现，鼠标右击它，再单击“更新驱动程序”，以后的操作同上；如还不行的话，请换一个USB端口或用U盘来测试端口，一般都能找到问题所在。
注意:①此处，因手柄是受电脑控制的，相对电脑来说它的级别要低些，所以下位机其实指的就是USB手柄，上位机指的是装在电脑里的下载程序。
②重新安装WINDOWS操作系统后,此手柄驱动程序需按以上步骤重新安装一次。
如何启动手柄“下载应用程序ZHBUSBConnect”
1、如何知道所用DSP手柄的版本
将手柄与电脑连接，稍后，手柄的液晶屏幕上显示“是否回原点？”，为了查看手柄系统的版本号，我们按一下（手柄最下面一排右边数第二个键），屏幕显示出XYZ坐标系，按 键，通过 选择“显示版本”，按屏幕上将显示“……（ZHBXXX）”，其中XXX就是版本号,譬如：ZHB162，就说此手柄是162版本的。（关于各版本之间的切换，请参考后面相关章节）
2、如何建立下载程序的桌面快捷方式
打开刚拷入D盘的“盛意华宇DSP操作系统”文件夹，根据USB手柄的版本选择相应的文件夹，右击品字型图标的执行文件“ZHBUSBConnect”，把光标移至“发送到”，稍后，单击“桌面快捷方式”，将在桌面上建立一个该下载程序的启动文件。连上DSP手柄的情况下，在桌面上双击该文件，即可进入DSP控制程序。
文泰雕刻软件的电子文档及常用快捷键
启动文泰雕刻软件后，单击软件顶部菜单栏的“帮助”菜单项，单击“雕刻帮助”，会弹出“文泰软件在线帮助”电子文档，可重点关注“第三章文泰雕刻路径生成”下的各节、“第六章应用示例” 下的各节，我们工作中会使用到的像“图形变单线”、“雕刻路径编辑”等均在其中。
文泰软件操作过程中，为了提高操作速度，定义了一些快捷键，供参考。

F8： 整页显示
F9： 以鼠标为中心放大
F10： 以鼠标为中心缩小
Ctrl+D： 数字定位,变大小
Ctrl+Z： 撤消上次操作
Ctrl+A：设置字体大小
Alt+,： 水平居中
Alt+.： 纵向居中
F5： 版面重画

雕刻刀具的识别、用途及其建立
雕刻常用的刀具分为四种：平底尖刀、直刀（柱刀）、铣刀、三维异型刀。
雕刻刀具的建立通过单击文泰雕刻软件中的“2D”“3D”“割”三个选项中的任一项进入刀具库来完成；刀具库中的“中心尖刀”是非常理想化的刀具，一般情况下不使用它来计算刀路径。
1、 平底尖刀W1：表示刀具的刀柄直径，常用的刀柄直径有∮3.175，∮4，∮6，根
据需要而设定。
W2：表示刀尖宽度，它直接影响雕刻效果，设置时要尽量准确，可拿一把精度高点的尺子作大致参考。
A：刀尖部分的两条边的夹角的一半，若为30°刀具，则A设为15，以此类推。
可雕刻材料： 双色板，PVC板，有机玻璃，ABS板等。
可切割材料： 双色板，ABS板。
用刀原则：雕小字时用W2或A小点的刀，大字时尽量用大刀，以提高加工速度；刀具选择以最窄笔画为准；必要时，在不影响字体效果的前提下，可用节点编辑修改笔画以利于过大刀路径；雕刻胸牌常用30°刀具；若字太小可以换成单线后用“割”算路径。
2、直刀（柱刀）W1：刀具刃部前端宽度，常见的宽度为2MM，1.5MM，一般设置时稍小一点，因其前部一端为方便排屑，修磨出一侧刃，所以实际宽度稍小一点。
H1：刀具刃部长度，切割的材料高度应低于刃部长度，一般H1设为5MM左右即可。
可雕刻材料： 双色板，PVC板，有机玻璃，ABS板等。
可切割材料： 双色板，ABS板。
因此种刀具多用于科室牌上的大字雕刻，故又称科室牌刀，但雕刻效果略逊于同等宽度的平底尖刀。它切割出的材料边缘为直边，而平底尖刀切割出的材料边多有一个斜边，倾斜的程度视刀具角度而定，角度大，边缘斜度就大些。
3、铣刀 W1：刀具前端的宽度，常用的刀柄直径有∮3.175，∮4，∮6；若切割材料厚度低于10MM的小字时，当采用∮3.175刀切割字要变形，有时也用到刀柄直径从∮3.175变为前端是∮2或者∮1.5的变柄刀具来切割。
H1： 刃部长度，切割材料厚度应低于其刃部长度，一般H1根据材料的厚度分为如下几种（比切割材料多2mm，方便排屑）。
12mm: 切10MM及以下材料
17mm: 切15MM材料
22mm: 切20MM材料（PVC多用∮3.175；亚克力用∮4）
可雕刻材料： PVC板，有机玻璃，木板等。
可切割材料： PVC板，有机玻璃，木板等。
用刀原则：不建议用22mm刀具切割10MM及以下的材料，可能导致断刀；当无22mm刀具，又要切割20MM材料，可临时用17mm刀具，通过分层切割来实现。
4、三维异型刀 因为此种刀具不同于我们常见的用一根合金刀柄材料直接修磨出工作所需的各种雕刻刀具，而是在∮6的刀柄下通过特殊焊接工艺焊接上呈各种形状的刀头，直接用于各种特殊形状的雕刻加工，故又称大头刀。
W1：刀柄下面大头刀的直径，随机所配为32mm；也有小一点的，用于切
割小的三维字。
A： 刀尖部分的两条边的夹角的一半，因随机所配的为90°刀具，则A设为45（类似于平底尖刀）
W2: 刀尖宽度,因为具体计算三维路径时,路径要求是一刀走过,已无太大意义，通常设0.1或0.2即可。
刀具用途：三维清角字（用“3D”功能计算路径）及背雕水晶牌的倒斜边之用。
5、其他刀具专用于铣台面的铣底刀；做浮雕时用的浮雕刀具；做木托花边用的各种类型的花边刀等。

刀具的建立实例
刀具的添加方法：建议装好文泰雕刻软件后先把软件中默认的刀具全部删除，再根据需要建刀。
以一把30°×0.1的平底尖刀为例子说明如下：
单击文泰雕刻软件中的“2D”“3D”“割”三个选项中的任一项，再单击“刀具库”，点击“平底尖刀”，按刀具参数填好：W1=3.175 A=15 W2=0.1
单击“刀具预览”→“增加刀具”→“确认”可成功添加一把刀具。

背雕水晶牌的制作（仅供参考）
在文泰雕刻软件中按要求排好版面内容后，我们通过三个步骤来完成它的制作
⑴ 首先选中版面外框，用三维大头刀计算“原线切割”，雕刻深度一般设为水晶牌厚度的一半左右，倒出牌子边缘的斜边。
⑵ 根据水晶牌的厚度选择相应长度的铣刀，用“外轮廓”计算路径，切割下水晶牌。
⑶ 在文泰软件里，把水晶牌左上角与文泰版面的左上角重合，再把文字内容作镜像处理，算好走刀路径；将切割下来的水晶牌反面摆正固定在雕刻台面上，加工原点（对应雕刻刀具的中心线）定在材料左上角，开始雕刻镜像文字，完毕。

一个完整的雕刻操作过程
一个完整的雕刻操作过程分为四步：一在雕刻软件中计算好路径文件；二生成G代码目标文件；三把文件下载到DSP操作手柄中；四在雕刻机上完成雕刻加工。
1、 首先在文泰软件中按内容排好版面，或在其他软件里排好版，导入文泰雕刻软件中。
a) 胸牌制作（常规大小：2CM×7CM）
常用刀具：20°×0.1 20°×0.2 30°×0.1 30°×0.2
首先用稍大点的刀（刀尖宽度大点）计算走刀路径，用“2D”计算时铣底刀具与勾边刀具要保证是同一把刀，重叠率一般在20%—30%左右，然后通过局部放大检查路径，看细笔画能否过刀，若能过，尽量采用大刀；若不能过，则改用稍小一点的刀具，再试，直致能过满意为止。
b) PVC字切割
常用刀具：12mm(切10MM及以下厚度) 17mm（切15MM）22mm（切20MM）
因PVC材料熔点较底，一般在材料表面字边缘会有部分熔瘤现象，需要用美工刀修饰一下，这会影响字的美观效果，而紧临台板面则光滑平整，因此我们建议：切PVC字时，先将加工对象作镜像处理，再算刀具路径，这样保证字面向下，即字边缘光滑整洁。
切割时要保持字的大小不变，需选择外轮廓切割；且计算双色板及PVC切割路径时，勾边要选择“顺时针”算路径。
c) 水晶字的切割
常用刀具：同PVC，只是建议切割20MM厚的亚克力时，选用∮4×22的刀具，更耐用一些。其他厚度选用∮3.175即可。水晶字熔点高，不需要切割时做镜像处；勾边要选择“逆时针”算路径。
2、 以G代码文件格式保存雕刻路径，以便传到DSP手柄控制软件。
在文泰雕刻软件中算好路径后，最好先在文泰中把雕刻路径保存一下。
再单击工具箱“雕”旁边的“G”图标，弹出“将雕刻结果存成文本文件”的窗口，单击“查找”定义文件名（强烈建议存为中文文件名），其中“保存类型”应改为“G-code Files(*.nc)”,单击“保存”返回上级窗口；再设定抬刀距离：一般雕刻设为2mm即可；切割时稍大点，一般5mm-8mm左右；再单击“确认”存盘，当此窗口消失后，存盘完毕。
3、 下载G代码文件到DSP手柄
将手柄与电脑通过USB线连接，屏幕上显示为“是否回原点”，可以不理会；也可以直接按手柄上的（手柄最下面一排右边数第二个键）弹出XYZ坐标参数。
在桌面上启动“DSP下载控制软件”，单击“文件”，单击“打开”弹出“打开窗口”，将“文件类型”改为“所有文件（*.*）”，在第2步的存盘路径中找到保存有路径的文件，单击它出现“文件名”栏内，再单击“打开”调入版面。
a) 单击“查看”可选择“显示全部”，或者用F3，F2键对文件内容放大，缩小。
b) 在下载文件前，需确定加工参数，请单击“配置”，单击“自动加工配置”修改加工参数
供参考：① 自动加工速度：雕刻可以选择2000-4000
切割PVC 亚克力选择：1000-2000
② 自动空运行速度：2000-3000即可
③ 落刀速度倍率：0.5-1（视加工材料定）
c）单击“操作”，单击“下载加工文件”弹出“请输入加工数据名称”
① 加工数据名称：强烈建议取中文文件名，最好跟雕刻内容有关系（方便以后查找）
② 下载到哪个文件：共有9个位置可选，在手柄用 切换页面，一次显示3个文件
③ 是否分页：暂时没有用处 可以不选
单击“确认”下载文件，完毕后，关闭软件，拔下USB手柄。
4、 雕刻机上的操作
将手柄连接到雕刻机控制线上，打开整机的控制电源，再打开主轴电源（在雕刻机上禁止带电拔插USB手柄）。
当手柄屏幕上提示“是否回原点”时必须按左下角键，回归机械原点，完成整机初始化工作。
这时通过手柄上的 移动电机头左右运动； 移动龙门前后运动；移动主轴电机上下运动，让刀具靠近加工材料表面。一般做法是先移动XY两轴，大致到要定点的位置，再移动Z轴向下：这时先通过键切换成低速状态，在手柄屏幕左下部有状态显示，通过 键切换成连续方式，观察刀具快接近材料面时，再次通过切换成步进模式，在屏幕左下角一样有提示，通过按来启动主轴电机，让刀具高速运转起来，当速度稳定下来以后，把刀具定点在材料表面。
当刀具定好加工点以后，在雕刻工作之前，必须按 键，将XY两轴坐标归零，再按将Z轴坐标归零，当屏幕XYZ轴坐标均显示为0时，系统会自动记忆本次操作的加工原点，供下次加工调用；这时再按屏幕将弹出3个待加工的数据文件（一共是9个文件，可通过翻页循环查找），当找到要加工的文件后，按其前面对应的数字键，先跳出加工文件名称，稍后跳出加工参数（自动加工速度，自动空运行速度，速度倍率），其中的“速度倍率”可通过进行增减，最小为0.1，最大为1；实际加工速度由自动加工速度跟速度倍率的相乘的积而定。
实际加工速度=自动加工速度×速度倍率 速度倍率最大为1即全速、最小为0.1，即自动加工速度的1/10。
当雕刻双色板时，可先将倍率调为0.5，即一半左右，看实际加工效果如何，再确定增加多少速度（注：雕刻加工时屏幕左下部显示）
当切割亚克力时，速度不要超过1000，当定好速度倍率时，按手柄上的，开始输出加工。
常用雕刻材料的加工方法

项材目 料 切割方向 变频器频率计 加工速度 备注
亚克力 逆时针 350-400 1000
PVC 顺时针 350-400 1000-2000 镜像雕刻
双色板 顺时针 300左右 2000-4000

拼板的雕刻方法
在工作中,有时我们会遇到需要加工的尺寸大于雕刻机实际雕刻的尺寸,这时就要用到拼版了，下面提供一种拼版的方法供参考；若你有更好的、更方便的，请及时告诉我们。
1、首先将雕刻版面的大小定义为需要雕刻的牌子大小相同的尺寸。如牌子长2米，宽30公分，那么请将雕刻版面尺寸设置为一样。
雕刻时下刀的原点定在牌子的左上角点，且牌子的一边最好找一个标准靠好，一般采用与机器台面的一边重合，以便移动牌子时有个标准。
2、在版面上按实际需求排好版面内容
3、可根据具体机器雕刻长度定义第一次要雕刻的长度，一般定义标准是：①首先算好的雕刻路径要在雕刻机有效范围之内；②尽量把一个字雕刻完成，即字不要拼接。
4、假设我们定义一次雕刻的长度为80公分，可借助文泰雕刻软件中的“选项”→“辅助线设置”定义一根80cm位置的辅助线，该线不会产生雕刻效果，仅起辅助作用。然后把版面内的文字全部打散，只算80公分以内的文字雕刻路径（当然算路径之前要把打散的80公分以内的文字组合再算），生成牌子第一部分雕刻文字的路径文件，存盘，并存入DSP操作手柄中。
5、再次取消雕刻路径，文字全部重新组合，选中，按“Ctrl+D”组合键弹出“用数值定位”窗口，将其中“坚直方向”的数值减去800毫米（单位为毫米，减去800毫米是将牌子上移80公分），按确定键退出，整个文字将上移80公分，这时在牌子上做好80公分位置的记号，沿定位基准上80公分，顶点位置不变，再将文字打散，将在版面雕刻有效范围内的文字组合，算路径，生成牌子第二部分雕刻文字的路径文件，并存入DSP手柄中。（注意：建议取中文名字，分清楚次序，以免混淆）
6、以此类推，直至将牌子内容雕刻完成。

关于切割时如何保护工作台面的解决方法
在实际雕刻过程中，因雕刻材料的不标准（譬如：买一张10MM的有机板，普遍尺寸都保不够，大都只有9MM多点，个别板材的有些地方甚至才8MM多一点），按通常的用夹具压住板材、刀具定点在材料表面的方法，难免会伤及雕刻台面，有的地方可能还存在切不透的现象；有的用户采用粘泡沫胶（大概有2MM厚）的方法，雕刻深度加大一点，也能解决这个问题，但个别客户觉得稍显麻烦；我们在这提供一种切实可行的方法，供大家参考：工作时直接把刀具定在雕刻机台面上，这样不管材料标准否，刀始终下到台面上，保证刚把材料切透，又基本上不损伤台面。具体操作如下：在计算切割路径时，“雕刻深度”不再像原来那样根据材料厚度设定，而是设定为：0MM，在生成G代码文件之前，“抬刀距离”项的数值应为：以前设定的抬刀高度＋切割材料的厚度之和；譬如：切割亚克力时，原来刀具定在材料表面时抬刀高度为8MM，现在要切割的材料厚度为15MM，那么此时“抬刀距离”的值就为：8＋15＝23MM；余下除了把刀具定在雕刻机台面上外，其余操作不变。
DSP手柄刷新及升级操作说明
（注意：刷新升级之前，在上位机程序的“系统维护”菜单下选择“备份下位机配置”备份一次数据，待按如下步骤升级完毕后，再选择“恢复下位机配置”即可恢复手柄之前的数据）
⑴ 连接手柄与电脑的USB接口，手柄上电
⑵ 运行电脑里的上位机软件（DSP下载应用程序ZHBUSBConnect）
⑶ 在“系统维护”菜单中，选择“备份下位机配置”（解：备份系统的“系统配置”和“DSP配置”，供参考的详细参数配置表附后）
⑷ 在“系统维护”菜单中，选择“升级下位机紧急恢复程序”，按照菜单提示，升级完毕
⑸ 拔下手柄与电脑的USB连线，手柄断电
⑹ 按住手柄上的“一键恢复”按键，（注：因下位机的版本，有可能某些手柄上的“一键恢复”按键为橘黄色）重复步骤1，这时手柄提示“正在格式化”，当提示“紧急恢复状态”表示紧急恢复程序升级完毕（注意此步骤不可省略）
⑺ 重复步骤5
⑻ 重复步骤1，再依次更新下位机标签和菜单（注意更新步骤中，可能系统会提示手柄须重新上电，这时不用理会依次按照步骤操作就行了），最后升级下位机普通程序
⑼ 重复步骤5，6（注意此步骤也不可省略）
⑽ 最后，升级完毕后注意按手柄"菜单"按键，选择“系统维护”，再选择“数据维护”，备份一次数据（注：若省略此步骤，有可能有报错提示）
⑾ 在“系统维护”菜单中，选择“恢复下位机配置”，找到备份时存的文件，恢复先前备份的“系统配置”和“DSP配置”。 注：恢复配置后，最好再进入相应项验证一下。
(以盛意华宇SYHY-9012为例)
1、 在上位机软件中，单击“系统维护”，选择“设置系统配置”进入
机床尺寸指：雕刻机实际雕刻大小。X：雕刻机横向有效雕刻尺寸；Y：雕刻机纵向有效 雕刻尺寸；Z：主轴电机上下有效行程
2、 在上位机软件中，单击“系统维护”，选择“设置DSP配置”进入

脉冲当量：XYZ三轴必须设为400。若手柄程序刷新后未执行“恢复下位机配置”这步，此处默认值将是320，雕刻时会出现雕刻尺寸偏小的现象。

如何查找上次加工原点
雕刻机通电后，当屏幕提示“是否回原点”时，必须按左下角 键，回归机械原点，这时千万不要按 两个归零键，只需再次按下，雕刻机头自动回到上次加工的原点位置。（实际情况是回到XY两轴加工原点，雕刻时仅需Z轴单方向定位而已。）
在开机状态下，按手柄上的 也可以回归机械原点。

雕刻机的日常维护及注意事项
1、雕刻机工作时必须严格接地！！供电稳定且采用三芯电源插头！
2、工作时必须保证水路通畅!! 特别是在夏季，注意电机温度、勤换水！
3、 当天工作结束后，请将台面清理干净。
4、 雕刻机直线导轨每2~3个月维护一次：加少许黄油。
5、 雕刻机滚珠丝杆每2~3个月维护一次：加少许机油，严禁加黄油。追问

谢谢你的回答 ，但我用的不是文泰啊

参考技术A 第一就是对刀是否有问题,
第二就是刀具是否上紧,
第三是查雕刻一毫米哪个机器连轴是否松动.
三维雕刻：是指根据图形和刀具的不同，系统自动变化雕刻的深度，保证雕刻的表面与设计物体一致。俗称“三维清角”功能。
　　雕刻分为：阴雕、阳雕（阳雕时需要添加一个边框类似于激光雕刻机）。
　　雕刻深度：三维雕刻的深度，从物体表面进行铣底加工。
　　粗刀铣底：此项为可选项，加工方式为：水平铣底、纵向铣底、正向45°铣底、反向45°铣底。
　　重叠率：类似于激光机的雕刻步距（以刀径的百分比进行进给）
　　刀具库：客户可以根据加工效果与厂家提供的刀具选择或者添加适当的刀具
　　三维精加工：通常刀具为中心尖刀
　　孤岛加工：通常应用于部分区域如果加工不到，加工方式：孤岛加工和连续雕刻方式。
　　注：1、孤岛加工：就是对一些未加工到的区域采用铣底的方式在进行加工。
　　2、连续雕刻方式：对上述铣为平面的区域当作初始平面，继续进行三维加工
　　挑角距离：是三维清角加工参数
　　分层雕刻：通常应用于二维、三维、割字影响雕刻中出现，
　　镶嵌路径：加工出来的阳雕、阴雕图形，可以将两个模具无缝隙地扣在一起.
　　考虑刀具的影响，在计算雕刻路径时，其中一种必须选“镶嵌路径”.

用照片进行三维模型重建

用照片进行三维模型重建

在元宇宙的世界里，需要有大量的3D模型。
而3D模型的数量，一直是困扰从2D到3D转型的拦路虎。

以游戏角色建模为例，这些角色背后是无数的雕刻师用996加班和一地的头发换来的。
很多技术同学听说过类似于3DMax和Maya这样的建模工具，不知道是不是了解ZBrush雕刻的过程：

雕刻只是第一步，针对每个具体的领域，还需要专门的工具来辅助。
比如要给人穿上衣服，我们需要有Marvelous Designer来帮我们生成布料这样复杂的效果。

裙子的建模要更复杂一些：

虽然据说3D建模的工具比原画稍好一点点，但是也是需要美术功底的，还需要耐心。

要想低成本制作3D模型，我们的思路还是利用图像算法和深度学习来进行三维重建。

SfM的原理与应用

传统的图像方法是基于多视觉几何原理，从运动中实现3D重建。其基本方法叫作Structure-from-Motion，简称SfM，它通过无时间序列的一系列2D图像来计算三维信息。

大致的流程如下图所示：

图像首先经过解析，然后进行比对，最后通过SfM算法形成一个点云。

openMVG 多视图几何库

我们概念少讲，直接上手实战。我们使用openMVG多视图几何库来使用SfM算法。MVG是Multiple View Geometry的缩写，就是多视图几何。

首先我们要编译openMVG的库。建议使用Ubuntu 18.04系统。

首先我们要编译一个线性代数库eigen。这个是openMVG的外部依赖，还不能通过apt install来安装。

sudo apt -y install git cmake libpng-dev libjpeg-dev libtiff-dev libglu1-mesa-dev
sudo apt -y install libboost-iostreams-dev libboost-program-options-dev libboost-system-dev libboost-serialization-dev
git clone https://gitlab.com/libeigen/eigen.git --branch 3.4
mkdir eigen_build && cd eigen_build
cmake ../eigen
make && sudo make install

下面编译安装openMVG库本身：

1. 安装一堆图形库：sudo apt install libpng-dev libjpeg-dev libtiff-dev libxxf86vm1 libxxf86vm-dev libxi-dev libxrandr-dev
2. 安装graphviz: sudo apt install graphviz
3. 下载openMVG代码：git clone --recursive https://github.com/openMVG/openMVG.git
4. 创建openMVG_build目录：mkdir openMVG_Build
5. 转到openMVG_build目录：cd openMVG_Build
6. 生成编译配置文件：cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE ../openMVG/src/
7. 编译：make -j
8. 安装：sudo make install

下面我们就可以找个数据集做测试了。
比如我们使用这个：https://github.com/rperrot/ReconstructionDataSet

我们随便取一个，比如第一个AvignonHotelDesMonnaies，教皇城阿维尼翁的莫奈酒店。

由11张照片组成。

我们在openMVG_Build/software/SfM目录下执行：

python SfM_SequentialPipeline.py ~/workspace/ReconstructionDataSet/AvignonHotelDesMonnaies/ ~/workspace/result/

然后会生成result/reconstruction_global/SfMReconstruction_Report.html这个报告文件：

更直观的结果我们可以通过MeshLab软件打开result/reconstruction_global/cloud_and_poses.ply来查看SFM的结果。这就是传说中的点云。

我们再换一个城堡的数据集：https://github.com/openMVG/ImageDataset_SceauxCastle

命令跟上一个一样：

python SfM_SequentialPipeline.py ~/workspace/github/ImageDataset_SceauxCastle/images/ ~/workspace/castle

点云看起来是这个样子的：

OpenMVS 从点云到模型

有了点云还不够，我们还要继续将其变成3D模型。这时候我们需要另一个库openMVS.

1. 模型格式转换

上一步我们openMVG生成了一个叫sfm_data.bin的文件，我们首先将其转换成openMVS需要的格式：

openMVG_main_openMVG2openMVS -i sfm_data.bin -o scene.mvs -d scene_undistorted_images

2. 重建成密集点云

通过DensifyPointCloud工具来生成密集点云：

DensifyPointCloud scene.mvs

跟上面的openMVG生成的点云图一对比，是不是差别很明显呢？

3. 粗网格重建

调用ReconstructMesh工具来对上一步生成的密集点云进行网格重建：

ReconstructMesh scene_dense.mvs

生成的效果如下：

4. 网格细化

调用RefineMesh工具来进行网格细化：

RefineMesh scene_dense_mesh.mvs

细化之后效果如下：

5. 网格纹理

最后一步，给网格加上纹理：

TextureMesh scene_dense_mesh_refine.mvs

这一步将生成scene_dense_mesh_refine_texture.glb，我们就大功告成了。

我们来看看最终生成的效果：

注意，纹理是存放在scene_dense_mesh_refine_texture.png中的，加载glb的时候要能够在同一目录下找到，否则找不

这个glb除了要引用图片做纹理之外，跟其它的没有什么不同。

我们写个网页加载它吧：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <script src="https://aframe.io/releases/1.3.0/aframe.min.js"></script>
  </head>
  <body>
    <a-scene>
      <a-sky color="#1890ff"></a-sky>
      <a-assets>
        <a-asset-item id="glass" src="./c.glb"></a-asset-item>
      </a-assets>
      <a-entity position="0 0 -4" scale="40.0 40.0 40.0" rotation="0 180 180" gltf-model="#glass"></a-entity>
    </a-scene>
  </body>
</html>

显示出来的效果如下：

更多细节

大致的流程大家了解了之后，我们来进一步看一些细节。

openMVS库的编译

openMVS库用到的第三方库比openMVG要更多，主要有：

• Eigen
• Boost
• OpenCV
• CGAL
• VCGLib
• Ceres
• GLFW3

1. 编译Eigen

首先装一系列依赖库：

sudo apt -y install git cmake libpng-dev libjpeg-dev libtiff-dev libglu1-mesa-dev

然后下载eigen的源代码，注意是在gitlab上的，github上已经不维护了。

git clone https://gitlab.com/libeigen/eigen.git --branch 3.4

接着就是cmake的标准过程了：

cd eigen
mkdir build
cd build
cmake ..
make 
sudo make install

2. 安装Boost, OpenCV, CGAL

sudo apt -y install libboost-iostreams-dev libboost-program-options-dev libboost-system-dev libboost-serialization-dev
sudo apt -y install libopencv-dev
sudo apt -y install libcgal-dev libcgal-qt5-dev

3. 下载VCG源代码

git clone https://github.com/cdcseacave/VCG.git vcglib

最后编译时源码引入，不用编译

4. 编译Ceres-solver

先安装库：

sudo apt -y install libatlas-base-dev libsuitesparse-dev
sudo apt install libgflags-dev
sudo apt install libgoogle-glog-dev

接着下载源代码：

git clone https://github.com/ceres-solver/ceres-solver

注意，2.1以上的版本使用了std::exclusive_scan，如果你用的gcc版本较老，比如gcc7，请checkout 2.1.0版本。

cmake编译还是老套路：

mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install

5. 编译openMVS

如果前面都成功了，主要是库安装都OK的话，下面就可以编译openMVS了。

git clone https://github.com/cdcseacave/openMVS.git
mkdir build2
cd build2
cmake .. -DVCG_ROOT="$main_path/vcglib"
make -j
sudo make install

再来一遍openMVS的流程

MVG的过程其实分为7步：

1. Intrinsics analysis
2. Compute features
3. Compute matching pairs
4. Compute matches
5. Filter matches
6. Do Sequential/Incremental reconstruction
7. Colorize Structure

其中最重要的是第一步，先会做一次预测，如果不能用的话就把相关图片排除掉。比如ReconstructionDataSet/AvignonHotelDesMonnaies 这个数据集有11张图片，经过分析后可能只有7张可用。

listed #File(s): 11
usable #File(s) listed in sfm_data: 11
usable #Intrinsic(s) listed in sfm_data: 7

我们这次挑战下一个难度看起来更高的，一片大沙漠。大家可以到 https://github.com/openMVG/Image_datasets 下载，在 Image_datasets/Drone/Palm_Desert_Micro 中。

如前所述，在openMVG/build/software/SfM下运行：

python SfM_SequentialPipeline.py ~/workspace/Image_datasets/Drone/Palm_Desert_Micro/ ~/workspace/desert

生成的效果如下：

第二步，将openMVG的格式转换成openMVS的格式：

openMVG_main_openMVG2openMVS -i sfm_data.bin -o scene.mvs -d scene_undistorted_images

第三步，生成密集点云：

~/workspace/openMVS/openMVS_build/bin/DensifyPointCloud scene.mvs

这样有点地形起伏的意思了哈。

第四步，网格重建

~/workspace/openMVS/openMVS_build/bin/ReconstructMesh ./scene_dense.mvs

第五步，网络细化

~/workspace/openMVS/openMVS_build/bin/RefineMesh ./scene_dense_mesh.mvs

第六步，网络纹理

~/workspace/openMVS/openMVS_build/bin/TextureMesh ./scene_dense_mesh_refine.mvs

glb模型生成，大功告成！

完工之后的glb显示出来效果是这样的：

同样，加载时记得同目录下有scene_dense_mesh_refine_texture.png。

画廊

我们来看看默认参数下还原的一些场景的效果。

Avignon Hotel Des Monnaies 阿维尼翁莫奈酒店

Bouteville Window Detail

Burgos Puerta de la Coroneria 布尔戈斯大教堂科罗内里亚门

Cognac Garden Building 干邑花园

Cognac St Jacques Door 干邑圣雅克门

Mirebeau St Hilaire Statue 米雷博圣希莱尔雕像

Murato Corsica Church 科西嘉岛穆拉托教堂

Poitiers Cathedral Main Entrance Door 普瓦捷大教堂正门