随着社会进程以及时代经济的不断发展,浮雕产品受欢迎的程度与日俱增,导致传统雕刻技术早已无法满足市场需求。数控雕刻加工是一种将钻铣加工组合到一起的自动化加工技术,通过将数控加工装备应用到浮雕工业生产中使得生产力得到了大大提高。文章主要对三轴数控雕刻机以及浮雕CAD/CAM软件的关键模块进行了相关的研究设计,具体研究内容如下:1、通过图像处理软件获取可用于浮雕加工的深度灰阶图。通过自适应中值滤波和线性光混合模型对图形进行噪声过滤及图像细节增强处理,使所获图形具有更高的对比度。为适应实际加工幅面尺寸,采用线性化插值算法对图形进行缩放处理,并分别介绍了最临近插值算法、双线性插值算法以及双三次插值算法的优缺点。通过颜色空间的转换获取图像各个像素点处的像素信息,基于SFS技术通过数学演绎实现对雕刻模型高度获取的优化,使得所获产品在三维空间中的立体还原度进一步改良。2、对CAM模块中的走刀路径规划以及数控代码生成方式进行相关研究设计并详细介绍了数控代码的编写格式。采用往复式走刀方式对模型进行加工,根据B样条拟合理论生成数控加工代码,使得刀具可以平滑且顺畅地对工件表面进行加工,有效减缓了加工刀具的损耗速度,并在一定程度上提高了数控雕刻机的加工质量。3、采用上位机加下位机的方式作为雕刻机控制系统的解决方案,上位机采用PC机,通过C++语言在图形开发软件Qt上进行编程,下位机选用STM32单片机,通过对STM32的开发,使得其成为数控系统专用运动控制器,用于接收来自上位机串口通信传来的运动指令,并通过GPIO接口来控制X、Y、Z三轴的连续运动以及对变频器主轴转速进行调整。对数控雕刻机关键部分做了详细研究,如STM32的使用、主轴以及运动轴的电气设计等。4、介绍了差分插补理论、二维直线差分插补原理以及空间三维直线差分插补原理,并根据差分插补原理制定了下位机插补模块的加减速控制规划,通过对插补算法进行模拟实验,分析插补误差。5、使用本课题开发的浮雕CAD/CAM软件进行实验,通过在代木材料上进行五角星、乌龟、卡通龙以及龙马图形的加工实验,验证了所研制数控系统的实用性与稳定性。