[发明专利]一种连接二维随机封闭图形生成最短路径的规划方法

权利要求书

1.一种连接二维随机封闭图形生成最短路径的规划方法，其特征在于，该方法把随机生成的众多二维封闭图形，将图形的质心作为数据点集合P排序的基础，首先确定某个图形质心为起始点，逐个连接剩余二维图形，优化路径，以最短路径为目标输出，采用改良贪心算法得到最优路径；相关参数包括路径长度L，点P_i与P_j之间的距离D_ij，点P_i到其他点的总距离S_i，曲线方程l；具体包括如下步骤：

1)起始点的选择

对于n个图形的质心集合点P，D_ij为点P_i与点P_j之间的距离，其中D_ii＝0，Si为点P_i到其他点的距离之和，如下：

取max{S_i}，得某点Pi为起始点；

2)点对点优化初始路径

利用最近邻搜索算法得到初始优化路径，其中最近邻搜索算法具有短视性，遍历初始优化路径，对于存在路径交叉的情况，如果两段路径交叉，交换其中两个点的点序，重新生成路径，若这两点之间存在其他点序，则翻转其顺序，重新生成路径，再次遍历，直至路径中不存在交叉情况，保存新的优化路径；

3)点对线段再次优化路径

对于2)优化后的点序，选取P_i，i＝1,2,…n-2，将剩下的路径倒序处理，得到新的路径判断路径总长度L是否缩短，若是则确定新的点序并保存，并在此重复上述步骤；若否，则继续下一个点，直至倒数第三个点P_n-2；依次选取P_j，j＝1,2,…n，插入其余两点之间的序列中，形成新的点序列，判断总路径长度L是否有所缩短；若路径缩短则生成新的点序并保存，生成新的点序之后需要重复上述步骤，直至遍历所有点且L不再变化，保存新的优化路径；

4)线段对线段进一步优化路径

对于3)生成后的点序路径，得到最优路段，以最优路径为整体，按照3)的步骤重新排序，直至L不再减小，保存新的优化路径。

2.根据权利要求1所述的一种连接二维随机封闭图形生成最短路径的规划方法，其特征在于，还包括以下步骤：

5)拟合图形轮廓

对于加工图形的轮廓进行曲线拟合，得到每个加工图形的曲线方程；

6)连接图形路径

得到5)排序后的加工图形顺序，以相邻的三个加工图案Q_i-1，Q_i，Q_i+1为一组，先计算加工图案Q_i的入刀点；取Q_i-1和Q_i+1的质心P_i-1：(x_i-1,y_i-1)和P_i+1：(x_i+1,y_i+1)，当Q_i为二次曲线时：l_i:ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0；

联立是K₁，K₂，K₃方程，求解得(x,y)，替换Q_i的质心点序列Pi，保存新的路径序列，依次处理(Q₂,Q₃,…Q_n-1)以图案上的入刀点替换质心点；用Q₂的入刀点求取距离Q₁上最短路径的入刀点，Q_n-1的入刀点求取Q_n上的最短路径入刀点，重复步骤6)，直至L变化在0.5％内，保存加工路径。

3.根据权利要求2所述的一种连接二维随机封闭图形 生成最短路径的规划方法，其特征在于，步骤4)中最优路段定义：指某几个相邻点形成的路段，若路段比其余任意路段长度要小，则定义为最优路段。

4.根据权利要求3所述的一种连接二维随机封闭图形 生成最短路径的规划方法，其特征在于，步骤5)中，拟合图形轮廓的具体方法如下：若加工图案是简单的几何图形，对于图案的直线轮廓用一次函数拟合：l₁:y+ax+b＝0，曲线轮廓用二次曲线分段拟合：l₂:ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0，将其保存在对应的图案中Q_i中；若加工图案复杂，则将图案分段拟合：l_i:ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0，且误差ε＜0.5％。