[发明专利]一种基于DXF文件的笔式绘图机绘图路径优化方法

权利要求书

1.一种基于DXF文件的笔式绘图机绘图路径优化方法，其特征在于包括下述步骤：

一、将复合图形转变为由基本图元组成的简单图形，将全部的图形信息存放于DXF文件中的ENTITLES数据段中，所述的基本图元包括直线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、自由曲线和文本；

二、DXF文件的解析，具体包括以下步骤：

1)提取直线的起点坐标(X_s，Y_s)和终点坐标(X_e，Y_e)，不同直线之间的信息通过指针依次连接，构成直线类的信息存储链表Cline；

2)提取圆的圆心坐标(X_c，Y_c)和半径R，不同圆之间的信息通过指针依次连接，构成圆类的信息存储链表CCircle；

3)提取圆弧的圆心坐标(X_Ac，Y_Ac)、半径R_A、起始角Φ_s和终止角Φ_e，不同圆弧之间的信息通过指针依次连接，构成圆弧类的信息存储链表CArc；

4)提取椭圆的中心坐标(X_ec，Y_ec)、长半轴R_x和短半轴R_y，不同椭圆之间的信息通过指针依次连接，构成椭圆类的信息存储链表CEllipse；

5)提取椭圆弧的中心坐标(X_Aec，Y_Aec)、长半轴R_Ax、短半轴R_Av、起始角度Φ_As和终止角度Φ_Ae，不同椭圆弧之间的信息通过指针依次连接，构成椭圆弧类的信息存储链表CEllArc；

6)提取自由曲线各控制点的坐标信息，不同自由曲线之间的信息通过指针依次连接，构成自由曲线类的信息存储链表CSPline；

7)提取文本的左上角坐标信息(X_tl，Y_tl)及其样式信息style，不同文本之间的信息通过指针依次连接，构成文本类的信息存储链表CText；

三、对图元进行重复性检查，按以下步骤进行：

1)遍历存储圆的数据链表CCircle，将圆C_ic的中心坐标(X_icc，Y_icc)和半径R_ic与其后的圆C_jc的中心坐标(X_jcc，Y_jcc)和半径R_jc分别进行比较，若X_icc＝X_jcc，Y_icc＝Y_jcc，R_ic＝R_jc，则表示C_ic与C_jc完全重合，此时删除C_jc；ic＝1，2，...，n，jc＝ic+1，...，n；

2)圆弧的重复性检查，检查与处理方法如下：

(1)圆弧与圆弧的重复性检查

遍历存储圆弧的数据链表CArc，将圆弧A_iA的信息与A_jA的信息分别进行比较，iA＝1，2，...，m，jA＝iA+1，...，m，按比较结果的不同，分如下3种情况进行处理：

①若圆弧A_iA完全覆盖A_jA，此时需将圆弧A_jA删除；

②若圆弧A_jA完全覆盖A_iA，此时需将圆弧A_iA删除，并将圆弧A_jA移至圆弧A_iA所在的位置；

③若圆弧A_iA与A_jA部分重合，此时需将圆弧A_iA与A_jA合并，并将合并之后得到的新圆弧存储于A_iA对应的位置，同时需将圆弧A_jA删除；

当A_jA指向圆弧类链表CArc的最后一个节点时，转入步骤(2)，对圆弧A_iA与圆的重复性进行检查；

(2)圆弧与圆的重复性检查

①遍历存储圆的数据链表CCircle，将圆弧A_iA与圆C_kc分别进行比较，kc＝1，2，...，n，若圆弧A_iA的中心坐标(X_iAAc，Y_iAAc)与圆C_kc的中心坐标(X_kc，Y_kc)相等，且圆弧A_iA的半径R_iAA圆C_kc的半径R_kc相等，则表示圆C_kc完全覆盖圆弧A_iA，此时需将圆弧A_iA删除；

②当A_iA指向圆弧类链表CArc的最后一个节点时，表示圆弧的重复性检查执行完毕，此时进入步骤3)；

3)直线的重复性检查遍历直线的存储链表CLine，将第il条直线L_il与其余直线段L_jl进行比较，il＝1，2，...，p，jl＝il+1，...，p，判断其重合情况，按以下3种情况进行处理：

①若直线L_il完全覆盖L_jl，此时需将直线L_jl删除；

②若直线L_jl完全覆盖L_il，此时需将直线L_il删除，并将直线L_jl移至直线L_il所在的位置；

③若直线L_il与L_jl部分重合，此时需将直线L_il与L_jl合并，并将合并之后得到的新直线存储于L_il对应的位置，同时需将直线L_jl删除；

当L_il指向直线类链表CLine的最后一个节点时，表示直线的重复性检查执行完毕；

四、以最小行程优化算法对图元排序

设经过重复性检查之后，图元的总数目为N，绘图笔的初始位置为L，则最小行程优化算法的求解过程如下：

1)建立基本图元的存储链表GraphicsList；

2)遍历所有图元T_i，i＝1，…，N，按照T_i的类型不同，按如下3种情况计算绘图笔由其所在位置移动至图元T_i的行程：

①若图元T_i为直线、圆弧、椭圆弧和自由曲线，分别计算绘图笔初始位置L与图元T_i的起点P_is的距离|LP_is|和终点P_ie的距离|LP_ie|，取其最小值作为绘图笔移动至图元T_i的行程，即d_i＝min(|LP_is|，|LP_ie|)；

②若图元T_i为圆或椭圆，其中心点为C_i，则需计算绘图笔的初始位置L到中心点位C_i的直线LC_i与图元T_i的交点S_i，绘图笔由起始位置L移动至图元T_i的行程即为L与点S_i之间的距离|LS_i|，即d_i＝|LS_i|；

③若图元T_i为文本信息，其插入点为I_i，则绘图笔由起始位置L与移动至图元T_i的行程即为L与点I_i之间的距离|LI_i|，即d_i＝|LI_i|；

3)取d＝min(d₁，d₂，…，d_N)，与最小行程d对应的图元T_j即为所求使绘图笔的行程达到最小的图元；记录图元T_j的类型，并将图元T_j移动至第1)步建立的基本图元存储链表GraphicsList的末端；

4)按照步骤3)所确定的图元T_j的类型不同，按如下3种情况重新确定绘图笔的位置：

①若图元T_j为直线、圆弧、椭圆弧和自由曲线，当d为绘图笔位置与图元T_j的终点P_je之间的距离，即d＝|LP_je|时，需要交换T_j的起点P_js和终点P_je，并将T_j经交换后的终点作为绘图笔新的起始位置；

②若图元T_j为以C_j为中心的圆或椭圆，则将直线LC_j与图元T_j的交点S_j作为新的起始位置；

③若图元T_j为文本信息，则将T_j的右下角点作为新的起始位置。

若链表CLine、CCirleList、CArc、CEllipse、CEllArc、CSPline和CText全部为空，则转入步骤5)，否则转入步骤2)；

5)将DXF文件的ENTITIES数据段清空，并将基本图元链表GraphicsList中的存储的图元信息依次写入DXF文件的ENTITIES数据段中。