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专利号: 202310420116X
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤一:区域分割:将排样图逐步分割成多个区域;

步骤二:区域排序:通过整体排序和局部排序将分割出的区域样片进行排序,确立好单个区域的样片搜索顺序;

步骤三:加工路径规划:经过排序后的区域样片在搜索时生成加工路径,合理选择切入点和切出点,生成最短的加工路径;

步骤四:碰撞处理:样片与样片之间形成的加工路径可能会与其他样片发生碰撞,确立碰撞区域,对发生碰撞的地方进行碰撞处理;

其中:

所述的步骤一中将排样图分割成多个区域的步骤如下:

步骤(1):找到未搜索样片集合中的拐点样片LA;具体步骤如下:

步骤A:将样片图中未搜索样片放置到一个空集合P;

步骤B:找到集合形心X坐标值最小的样片A;

步骤C:按照规则fls将样片集合中符合条件的样片加入到一个空集合中;规则fls为:待加入样片B的包络矩形的左边界要位于A的形心左边,向上切割时,B的形心要位于A的形心下方;向下切割时,B的形心要位于A的形心上方;

步骤D:记从步骤C得到的集合为S,集合S中样片数为t,如果t=0,此时选择A作为拐点样片;如果t=1,选择S中样片作为拐点样片;t>1,对S进行步骤B操作;

步骤(2):向上切割,通过拐点样片将其上方符合扩展原则1的样片扩展到同一个区域中;向下切割,通过拐点样片将其下方符合扩展原则1的样片扩展到同一个区域中;

切割方向分为向上和向下两种,区域REG从底端样片开始搜索,称为向上切割;区域REG从顶端样片开始搜索,称为向下切割;每次搜索完一个区域的样片,改变切割方向为反方向;

所述的扩展原则1为:满足以下两个条件之一:a.待选样片C的包络矩形的左边界处于拐点样片LA的左边,b.待选样片C的形心位于LA包络矩形的右边界右边;

步骤(3):从步骤(2)扩展得到的区域存在着一些体积较小但未被放置到区域的样片,需要按照扩展原则2将这些样片扩展到区域中,得到区域REG;

所述的扩展原则2为:找到当前区域中包络矩形的右边界最右的样片,将形心位于该样片的包络矩形右边界左边的样片加入至当前区域。

2.根据权利要求1所述的基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:所述的步骤二中的整体排序具体实现过程如下:步骤1)将分割出的区域划分成多个同行区域,搜索步骤一中分割得到REG各个区域的顺序与切割方向一致,向上切割,根据各个区域所在平面高度从低到高进行搜索;向下切割,根据各个区域所在平面高度从高到低进行搜索;

其中,同行区域是指由同行样片组成的区域;同行样片是指右侧样片的形心位于最左侧样片包络矩形上下边界之间,则前者是后者的右侧同行样片,后者是前者的左侧同行样片;当一个样片不存在同行样片时,该样片单独形成同行区域;

步骤2)将同行区域划分成多个同列区域,同行区域的搜索规则是按照从左向右搜索各个区域;同列区域样片的搜索顺序与切割方向一致,向上切割,从底端样片进行搜索;向下切割,从顶端样片进行搜索;

其中,同列区域是指由同列样片组成的区域;同列样片是指已知一个样片,存在其他样片的形心位于该样片包络矩形左右边界之间,则其他样片是已知样片的同列样片;当一个样片不存在同列样片时,该样片单独形成同列区域;

步骤3)按照倒推法更改同行区域的搜索顺序;

其中,倒推法是指分割出的区域REG被划分成n个同行区域,沿切割方向给每个同行区域编号为r1,…,ri,…,rn,在rn的样片搜索顺序按照同行区域搜索规则不变的情况下,rn‑1根据它后一个同行区域rn的相对位置更改顺序,以此类推,直至第一个同行区域r1;其中,一个同行区域根据它后一个同行区域的相对位置更改顺序是指在ri(i≥2)的搜索顺序已知的情况下,ri第一个搜索的样片si1的形心记作LB;LB的x坐标值记作x1;ri‑1中第一个搜索的样片s(i‑1)1的形心记作LA1,最后一个搜索的样片s(i‑1)1的形心记作LA‑1;LA1和LA‑1的中点记作mid;mid的x坐标值记作x2;如果x1<x2,此时s(i‑1)1与si1的距离较近,s(i‑1)‑1与si1的距离较远,按照同行区域的搜索规则,搜索ri‑1时,会先搜索s(i‑1)1,再搜索s(i‑1)‑1,容易发生碰撞,所以ri‑1需要倒置样片搜索顺序,由于r1的位置特殊,当r1根据倒推法需要倒置样片搜索顺序时,还需要满足规则f1;

所述的规则f1为:向上切割,拐点样片包络矩形的上边界位于同行区域中最左侧样片的包络矩形下边界的下方;向下切割,拐点样片包络矩形的下边界位于同行区域中最左侧样片的包络矩形上边界的上方;

所述的步骤二中的局部排序的具体实现过程如下:步骤S1:同行区域中第一个同列区域M1和最后一个同列区域M‑1的搜索顺序保持不变;

步骤S2:当同行区域包含的区域数t≤2时,此时不需要更改同行区域内部区域的样片搜索顺序;

步骤S3:当同行区域包含的区域数t>2时,倒置偶数列的搜索顺序。

3.根据权利要求1所述的基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:所述的步骤三中的加工路径由加工轮廓和过渡线组成,加工轮廓是当前搜索图形的切入点与切出点之间的样片轮廓,也就是刀具加工时在样片轮廓上重复切割的路径,样片轮廓有顺时针和逆时针之分;过渡线是当前搜索图形的切出点与下一个即将搜索图形的切入点形成的线段。

4.根据权利要求1所述的基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:所述的步骤三中的合理选择加工路径具体实现过程如下:步骤1:当前搜索样片Ci为排样图中第一个搜索的样片,选择该样片轮廓点集合中的第一个点作为其参考点;当Ci不为排样图中第一个搜索的样片时,由于切入点Cie在搜索Ci前一个样片时已经确定,所以需要选择当前搜索样片的切出点Cik和下一个即将搜索样片Ci+1的切入点C(i+1)e;

步骤2:从当前搜索样片和下一个即将搜索样片的轮廓点选取出Cik和C(i+1)e,在形成的过渡线有不碰撞其他样片的情况下,选取出Cik和C(i+1)e使得加工路径最短且过渡线不与其他样片发生碰撞。

5.根据权利要求1所述的基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:所述的步骤四中的碰撞区域是指步骤一中分割得到搜索区域REG中样片时碰撞检测的区域范围,包括前一个搜索区域、当前区域REG以及下一个即将搜索区域;当REG是排样图中分割出的第一个区域,碰撞区域不包含前一个搜索区域;当REG为最后一个区域时,碰撞区域不包括下一个即将搜索区域。

6.根据权利要求1所述的基于区域分割的S型排序切割路径优化方法,其特征在于:所述的步骤四中的碰撞处理具体实现过程如下:步骤Ⅰ:求解当前搜索样片与下一个即将搜索样片之间的加工路径;

步骤Ⅱ:过渡线与单个样片发生碰撞时,如果该样片是未搜索样片,当前搜索样片与该样片形成加工路径,该样片再与下一个即将搜索样片形成加工路径;如果该样片是已搜索样片,a)该样片在当前区域REG中,该样片的前一个搜索样片以及后一个搜索样片形成加工路径;当前搜索样片与该样片形成加工路径,该样片再与下一个即将搜索样片形成加工路径;b)该样片不在当前区域REG中,而在前一个搜索区域中,当前搜索样片与该样片形成加工路径,该样片再与下一个即将搜索样片形成加工路径;由于该样片在之前已经形成过切割路径,刀具加工时已经切割过该样片的完整轮廓,此时不再需要切割该样片完整的轮廓,在该样片上搜索切入点和切出点,生成过渡线,并重复切割切入点与切出点间的一段样片轮廓;

步骤Ⅲ:过渡线与多个样片发生碰撞时,根据规则fcs依次处理被碰撞样片;

所述的规则fcs为:向上切割,每次选择处理被碰撞样片中最左下样片;向下切割,每次选择处理被碰撞样片中最左上样片;当前搜索样片与第一个处理的碰撞样片形成加工路径,然后第一个处理的碰撞样片再与之后处理的碰撞样片形成加工路径,以此类推,直到最后处理的样片与下一个即将搜索样片形成加工路线。