1.一种基于HGEFS算法的3D打印路径规划方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、输入STL模型,通过模型切片和分层算法对输入的STL模型进行切片;
S2、利用凹多边型凸分解算法将步骤S1切片得到的二维切片面进行分区;
S3、对步骤S2分区后得到的子分区内进行最优打印角度选择;
S4、利用HGEFS算法求解填充之后的子分区的路径规划,包括子分区数、路径条数和空行程数量,具体包括如下步骤:S41、随机初始化特征,在遗传算法种群中选择特征构建数据集,其中,特征子集中的元素个数等于子分区数量,具体包括如下步骤:S411、随机初始化特征并选择特征作为数据集;
S412、将数据集中的数据经过归一化后分为测试数据集和训练数据集;
S413、将训练数据集中数据的作为训练特征子集进行训练,将测试数据集中的数据作为测试特征子集进行预测和集成;
S42、使用随机生成的新特征替换S41中构建的特征子集中的特征,使特征子集具备多样性并重复直至满足停止条件,得到多个候选特征子集,具体包括:S421、利用训练特征子集中的数据训练EM‑ELM网络获得适应度值,并对输入的路径特征使用二进制序列对特征子集进行编码,二进制序列的长度与特征子集中的特征维度相同:其中 为个体基因, ,是所有路径特征的数量;
S422、判断是否达到终止条件,若是,则进入步骤S43;若不是,则通过交叉、变异、选择的方式增加新特征,若增加的新特征与S41中的构建的数据集不同则添加进数据集中;若相同,则通过EI策略增加新特征并放入数据集中;
S43、基于适应度值选择一组候选特征子集,根据网络的输出权重范数选择更小的特征子集,其中,适应度值的计算方式为:其中,是验证集样本的数量,是隐藏节点的数量,是对应的路径特征子集,是所有路径特征的数量, 是需要的路径特征数量,是惩罚系数, 为期望输出矩阵,为ELM的激活函数的线性映射表示,其中 是连接第i个隐含层节点与输入层的连接权值,为ELM神经网络的输入矩阵, 是第i个隐含层节点的偏置,另外 表示取L2范数;
所述S43具体包括:
S431、根据适应度值对测试特征子集进行排序,并选择2M个测试特征子集,其中M为分类器数量;
S432、在S431中选择的2M个测试特征子集中,选择具有较小输出权重范数的M个子集构成集成模型,输出权重范数采用递归方式进行更新,具体表示为:其中, 是第 次迭代后的隐藏层输出矩阵; 是新加入隐藏层节点的输出矩阵,并且 ; 为输出权值矩阵, 为初始隐藏层节点矩阵, 为最大隐藏层节点矩阵, 为隐藏层输出矩阵的Moore‑Penrose广义逆, ,为训练目标矩阵,取矩阵的Moore‑Penrose广义逆;
S433、利用多数投票方式选择最优子集;
S44、利用EM‑ELM预测测试数据集完成路径规划,并通过多数投票规划计算输出路径规划结果;
S5、将路径规划转化为G‑code路径,输出至3D打印机打印。
2.根据权利要求1所述的基于HGEFS算法的3D打印路径规划方法,其特征在于,所述S1具体包括如下步骤:S11、读取STL模型;
S12、建立数据结构,将读取的STL模型离散成二维平面,确定二维平面的最小分层厚度Zmin、最大分层厚度Zmax以及每一层的层厚 ;
S13、令分层厚度Z=Zmin,判断Z≤Zmax是否成立,若不成立则结束分层算法流程,若成立则进入步骤S14;
S14、计算STL模型三角面片与切片面线的交线获取轮廓信息,令分层厚度并判断Z≤Zmax是否成立,若是则返回步骤S13,若不成立则结束分层算法流程。