[发明专利]基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轮廓排样方法，尤其涉及一种基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法。

背景技术

排样问题普遍存在于制造业领域，解决好这个问题可以提高材料利用率，从而降低企业生产成本、提高企业竞争力，所以研究排样问题具有重要的应用价值。

二维排样问题是研究最广泛的排样问题，常见的二维轮廓排样方法主要分为三类：基于临界多边形(NFP)的排样方法、基于包络多边形的排样方法和离散排样方法。

基于临界多边形的排样方法可以较好地解决排样问题，但是这类方法受限于临界多边形的计算，现有的临界多边形在计算复杂轮廓，特别是非凸轮廓临界多边形时存在困难。

基于包络多边形排样方法采用规则多边形包络复杂不规则轮廓，然后对包络多边形进行排样，这类排样算法实现简单，但是由于采用包络多边形近似表达排样轮廓的方法，所以最终的排样填充率不高。

离散排样方法主要指通过将排样母材或排样轮廓离散成点阵或像素的方法进行排样的一类排样方法。由于采用了离散方法，所以这类方法受排样轮廓形态影响较小，但是还存在排样效率不高、排样填充率不高等问题。排样不规则多边形时需要对排样多边形进行旋转，现有的方法没有考虑轮廓特征，均采用固定的角度间隔进行旋转。

发明内容

为了解决现有排样方法存在的不足，进一步提高排样效率和排样填充率，本发明提供一种基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法。本发明方法对排样母材的形态没有要求，能够用于解决不规则轮廓在矩形、圆形和不规则母材上的排样问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法，该方法内容包括以下步骤：

步骤1根据最左最下原则将排样母材离散成排样优选点；

步骤2在离散排样优选点中选择初始排样点；

步骤3读入排样轮廓到此方法中，对排样轮廓凸特征进行提取；

步骤4采用中轴变换的方法计算排样轮廓的骨架线，并且拟定图形重心处骨架线的交点为图形中心，以背离图形中心并沿着骨架线的方向作为骨架线端点指向；

步骤5根据骨架线端点指向对排样轮廓进行旋转，每旋转一次得到一个新的排样姿态，确定3个靠接姿态；

步骤6判断所有的靠接姿态是否有合适的排样点，如果有则将轮廓沿重力方向进行靠接；如果没有，则返回步骤3；

步骤7选择轮廓重心最低的排样姿态作为当前轮廓的最终排样姿态；

步骤8判断所有轮廓是否都已经完成排样，如果完成则结束，如果没有完成，则返回步骤3。

更进一步，在步骤1中，所述根据最左最下原则将排样母材离散成排样优选点，其内容包括以下步骤：

⑴计算排样母材的包围盒，确定离散间距，根据离散间距离散包围盒；

⑵删除包围盒离散点中位于母材轮廓外的点，得到排样母材离散点；

⑶根据最左最下原则，将排样母材离散点存储为具有优先级的排样母材离散点一维队列中，越靠下的排样母材离散点具有越高的优先级，同样高度的排样点，越靠左优先级越高，从而得到具有优先顺序的排样母材离散点。

更进一步，在步骤5中，所述根据骨架线端点指向对排样轮廓进行旋转，其内容包括以下步骤：

⑴根据步骤4计算排样轮廓的骨架线而得到各个端点指向，计算各个端点指向与重力方向的夹角θ_i：，i＝1，2，…n，i为骨架线端点个数；

⑵根据旋转排样轮廓，使骨架线端点指向与重力方向同向。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法，与现有技术相比具有这样的有益效果：

本发明具有算法实现简单，可以实现对非凸轮廓临界多边形进行排样，并且排样的填充率高，排样效率高，由于考虑了轮廓特征，能够高效率的进行排样轮廓的旋转，以高效的方法得到最终的排样结果。

附图说明

图1为本发明提出的排样方法的流程图；

图2为实施例中的排样轮廓；

图3为实施例中的排样轮廓骨架线及与重力夹角；

图4为实施例中的排样轮廓根据骨架线确定的排样姿态；

图5为实施例中的己排样轮廓的排样姿态；

图6为实施例中的排样轮廓的最终排样姿态。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的一种基于轮廓骨架特征的二维轮廓排样方法，该方法的流程图如图1所示，具体实施步骤如下：