上節(jié)課程我們講述了如何通過Ubuntu+Qt進行振鏡校正（詳情點擊→開放式激光振鏡運動控制器在Ubuntu+Qt下的激光振鏡校正），本節(jié)文本標刻是在振鏡校正的前提下實現(xiàn)的。

在正式學習之前，我們先了解一下正運動技術(shù)的ZMC408SCAN-V22運動控制器，ZMC408SCAN-V22支持在Linux環(huán)境進行開發(fā)使用。

01 ZMC408SCAN-V22硬件介紹

ZMC408SCAN-V22是正運動技術(shù)推出的高性能雙振鏡運動控制器，集成了2個百兆以太網(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個本地差分脈沖軸接口、1個MPG手輪編碼器接口、2個帶反饋振鏡接口、1個LASER激光專用接口、1個FIBER激光器接口。開放式系統(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16軸運動控制，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、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)議可以實現(xiàn)實時的運動控制。

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

02 Ubuntu+Qt進行文本標刻項目的開發(fā)

（一）新建Qt項目并添加函數(shù)庫

1.在Qt Creator菜單選擇“文件”→“新建文件或項目...”，打開創(chuàng)建項目向?qū)А＿x擇Application項目集，創(chuàng)建Qt Widgets Application項目，設(shè)置項目名稱和保存位置。

2.導入廠家提供的相關(guān)函數(shù)庫及頭文件。

（1）將zmotion.h和zmcaux.h、zmcaux.cpp以及l(fā)ibzmotion.so庫復制到新建的項目文件夾中。

（2）在Qt Creator選擇新建的Qt項目右擊選擇“添加庫...”→“外部庫”點擊下一步，將剛才復制到項目文件夾上的libzmotion.so庫文件導入到項目中。

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

（4）函數(shù)庫添加成功后，打開pro文件可以看到相關(guān)的函數(shù)庫和頭文件信息。此時已經(jīng)將例程需要用到的函數(shù)庫和頭文件都加入到項目中了，接下來開始實現(xiàn)例程。

（二）安裝Linux下字體引擎庫

1.FreeType字體引擎庫的安裝

字體引擎庫有很多，在例程中我們選擇使用FreeType字體引擎庫來進行字符輪廓解析。首先我們需要在Ubuntu環(huán)境中下載FreeType庫，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，如下圖所示：

安裝完成后只需要在使用時引入#include <ft2build.h>頭文件即可。實現(xiàn)文本標刻的例程必須安裝字體引擎庫來解析字符，否則無法得到字符的關(guān)鍵點坐標，就無法完成標刻和繪制。

2.設(shè)置字體文件

FreeType庫沒有掃描系統(tǒng)字體庫文件的功能，在進行輪廓解析時，需要將字體文件傳入。所以在正式開始例程前，需要把提前下載好的字體文件放在項目文件下，方便解析字體時直接使用。在當前項目下新建一個字體文件夾，將提前下載好的字體復制到文件夾中，如下圖所示：

03 文本標刻流程以及相關(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行解析，對輪廓信息進行分解，輪廓信息中包含輪廓的類型，文本輪廓分為線段、二次貝塞爾曲線、三次貝塞爾曲線，對于貝塞爾曲線類型需要將曲線分解為小線段進行處理，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.計算貝塞爾曲線的二次項系數(shù)

貝塞爾曲線是通過控制點來定義的一種曲線形狀，貝塞爾曲線的一個關(guān)鍵性質(zhì)是它是由一組控制點和二項式基函數(shù)組合而成的。二項式系數(shù)確定了每個控制點在貝塞爾曲線中的權(quán)重。在計算貝塞爾曲線上的點時，每個控制點的貢獻由其對應(yīng)的二項式系數(shù)乘以相應(yīng)的基函數(shù)得出。貝塞爾曲線通過調(diào)整控制點的位置和二項式系數(shù)來實現(xiàn)各種復雜的曲線形狀。

3.獲取貝塞爾曲線的點坐標

4.三次文件初始化

5.生成空移字符串

6.生成開光字符串

7.生成關(guān)光字符串

8.生成標刻點字符串

9.下載三次文件

10.通用命令執(zhí)行接口

04 文本標刻的實現(xiàn)例程

文本標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，將文本進行單個解析，生成字符輪廓數(shù)據(jù)，接下來的處理就是對輪廓數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，將貝塞爾曲線數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)換為小線段來處理，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)行標刻命令即可完成文本的標刻。

（1）將文本解析為輪廓數(shù)據(jù)，F(xiàn)reeType庫解析文本時需要對字符進行單個處理，將每個字符都進行解析輪廓。

//初始化輪廓數(shù)據(jù)
FT_Init_FreeType(&library);
const char* fontFilePath = gainFontFilePath(text_data.type);
FT_New_Face(library, fontFilePath, 0, &face);
// 獲取字符的索引
FT_UInt glyphIndex = FT_Get_Char_Index(face, charCode);
// 加載字符的輪廓信息
FT_Int32 loadFlags = FT_LOAD_DEFAULT | FT_LOAD_NO_BITMAP;
FT_Load_Glyph(face, glyphIndex, loadFlags);
// 獲取字形槽
FT_GlyphSlot glyphSlot = 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，對于線段數(shù)據(jù)可以直接通過坐標位置生成三次文件字符串，對于貝塞爾曲線數(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，對不同類型的數(shù)據(jù)進行不同的處理

for(int n=0;n < outline->n_contours;n++)

{    

    LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,startX,startY,markPara.JumpSpeed,corrJumpDelay);//空移到起點    

    LaserScan_z3p_OpenLight(strFile3,markPara.Io_value.emit_io,markPara.OpenDelay,markPara.MarkSpeed);//開光

    tag = FT_CURVE_TAG(tags[0]); //判斷當前輪廓數(shù)據(jù)的類型

    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 = 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());//標刻        

        }    

    }    

    LaserScan_z3p_CloseLight(strFile3,markPara.Io_value.emit_io,markPara.CloseDelay,corrJumpDelay);//關(guān)光

}

（3）使用Free Type庫解析生成的輪廓坐標點，是按照內(nèi)部矩陣的像素位置決定，暫時沒有相關(guān)的函數(shù)來調(diào)整起始點坐標位置，但是在使用文本標刻時，必須要確定標刻的起點位置，所以在例程中的實現(xiàn)方法是將解析出的的坐標位置進行比較，得到最小的X和Y坐標，將所有的輪廓坐標偏移最小坐標位置，保證起始點是在原點位置開始，后續(xù)可以通過更改起點位置來確定相對位置。

（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，進行文本標刻。

//初始化三次文件字符串

LaserScan_z3p_Init();

//生成文本標刻字符串

Z3p_process();

//回原點，打開急停信號，關(guān)閉激光器使能

LaserScan_z3p_EmptyMove(strFile3,0,0,markPara.JumpSpeed,corrJumpDelay);//空移到原點

//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);

//在當前項目下生成三次文件

if (file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text))

{

QTextStream stream(&file);

    stream << strFile3;    

    file.close();

QMessageBox::warning(this,"提示","3次文件生成成功！");

}

05 文本標刻的實現(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QPaint繪制的文本。

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

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