[發明專利]可凹區域的3D快速打印路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201610654586.2
• 申請日: 2016-08-11
• 公開（公告）號: CN106273480B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 林甲祥;陳日清;舒兆港;吳麗萍
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發明公開了可凹區域的3D快速打印路徑規劃方法。首先，任選區域邊界上的一點作為凸化邊界搜索的起始點，初始化存儲起止邊界點和起止邊界邊的兩個雙端隊列。然后，采用貪心策略，沿打印區域多邊形的邊界“順時針”方向進行凸化邊界搜索，直到不滿足條件的邊界點出現或搜索結束；接著，采用貪心策略，沿打印區域多邊形的邊界“逆時針”方向進行凸化邊界搜索，直到不滿足條件的邊界點出現或搜索結束；最后，判斷起止邊界點是否相同，若是則結束；否則，連接隊頭和隊尾邊界點，形成下一輪搜索的起始條件，進行下一輪邊界凸化。本發明避開了多邊形打印區域路徑規劃時可能面臨的激光中斷和繼續問題。

技術領域

本發明涉及3D打印領域，具體而言，涉及可凹區域的3D快速打印路徑規劃方法。

背景技術

3D打印中的路徑規劃算法就是對切片分層所獲得的截面輪廓進行掃描填充，合理的路徑規劃不僅能夠提高3D打印速度，而且還可以節省打印材料。傳統的3D打印路徑生成算法在處理凹多邊形打印區域時可能面臨激光中斷和繼續問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一個多邊形打印區域的順時針&逆時針雙向凸化分割算法(Clockwise and Counterclockwise Two-way ConvexifySegment Algorithm，CCTCSA)，簡稱CCTCSA算法。提高了激光器的使用效率，延長了激光器的壽命。

CCTCSA算法的基本思想是將多邊形打印區域分割成若干個非凹的凸形區域，以此避開多邊形打印區域路徑規劃時可能面臨的激光中斷和繼續問題。

為此，本發明提供一種可凹區域的3D快速打印路徑規劃方法，包括下列步驟：

步驟1.任意選取區域邊界上的一點A作為凸化邊界邊起始搜索節點；

步驟2.初始化存儲“頭尾節點”和“頭尾邊界邊”的兩個雙向隊列，隊頭節點Hp＝A，隊尾節點Rp＝A，隊頭邊界邊He＝null，隊尾邊界邊Re＝null；

步驟3.沿著區域邊界的“順時針”方向進行凸化邊界搜索，將順時針方向的下一個邊界點記為P，判斷點P是否符合凸化邊界條件，如果是，則更新所述兩個雙向隊列，將點P作為順時針方向的下一個凸化邊界邊節點，重復步驟3，否則，進行到步驟4；

步驟4.沿著區域邊界的“逆時針”方向進行凸化邊界搜索，將逆時針方向的下一個邊界點記為Q，判斷點Q是否符合凸化邊界條件，如果是，則更新所述兩個雙向隊列，將點Q作為逆時針方向的下一個凸化邊界邊節點，重復步驟4，否則，進行到步驟5；

步驟5.判斷隊頭節點和隊尾節點是否相同，如果不同，則連接隊頭節點Hp和隊尾節點Rp作為下一輪凸化邊界邊搜索的起始搜索邊界邊，將這兩個節點作為下一輪凸化邊界邊搜索的頭尾節點，初始化所述兩個雙向隊列，返回到步驟3。

優選地，點P符合凸化邊界的條件如下：

隊尾邊界邊Re為空或點P在隊尾邊界邊的右側，并且

隊頭邊界邊He為空或點P在隊頭邊界邊的左側，并且

隊頭節點Hp在隊尾節點Rp和點P形成的連線的右邊。

優選地，點Q符合凸化邊界的條件如下：

隊頭邊界邊He為空或點P在隊頭邊界邊反向邊的左側，并且

隊尾邊界邊Re為空或點P在隊尾邊界邊的右側，并且

隊尾節點Rp在隊頭節點Hp和點P形成的連線的左邊。

優選地，令點P或點Q的坐標為P(x，y)，則根據如下步驟來判斷點P(x，y)是在有向線段的左側還是右側：