[发明专利]一种基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法

权利要求书

1.一种基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)选择目标多胞结构的最小重复组织作为结构单元；

(2)结构单元自重复组装构成目标无向图，目标无向图包含所有直写加工路径；

(3)计算目标无向图中各顶点度数，统计目标无向图中为奇点的顶点个数；

(4)根据统计奇点数，选择起点；

(5)根据目标无向图和起点生成欧拉回路；

(6)根据统计奇点数，生成欧拉最优路径；

(7)将欧拉最优路径构造为激光直写加工路径。

2.根据权利要求1所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于步骤(4)中：

奇点数为0时，选择高度最低的顶点中任意一个作为起点；

奇点数为2时，选择奇点中高度较低的点作为起点；

奇点数大于2时，计算出代价最小的完成此无向图的路径，将路径中的边添加到目标无向图中，选择高度最低的顶点中任意一个作为起点。

3.根据权利要求1所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：步骤(6)中，

奇点数为0或2时，将步骤(5)生成的欧拉回路视为欧拉最优路径；

奇点数大于2时，删除添加到目标无向图中的路径，设置为断点，生成新的欧拉最优路径。

4.根据权利要求1所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：步骤(2)中，通过结构单元自重复组装形成完整多胞结构的过程，生成结构的节点坐标阵列和节点连接阵列；以多胞结构的节点为图的顶点、以多胞结构的支架为图的边，创建目标无向图。

5.根据权利要求1所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：多胞结构的组装过程包括：

(2.1)建立目标多胞结构的顶点位置矩阵和连通矩阵；

(2.2)根据结构单元各顶点占据的几何位置建立其顶点的位置矩阵和连通矩阵；

(2.3)建立待组装部件的顶点位置矩阵和连通矩阵；

(2.4)将待组装部件的顶点位置矩阵和连通矩阵嵌入到多胞结构的顶点位置矩阵和连通矩阵；

(2.5)重复步骤(2.3)与(2.4)直至完成行组装；

(2.6)以行组装的结果为结构单元构建待组装部件，重复步骤(2.3)与(2.4)直至完成列组装；

(2.7)以列组装的结果为结构单元构建待组装部件，重复步骤(2.3)与(2.4)直至完成第三维度组装。

6.根据权利要求5所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于步骤(2.4)包括：

(a)检测待组装部件中不在目标结构中的顶点；

(b)将步骤(a)结果中的顶点添加到目标结构中；

(c)将待组装部件的连通性矩阵合并到目标结构的连通矩阵中。

7.根据权利要求5所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：目标多胞结构的连通矩阵中，每行中存储与该顶点构成无向图的边的顶点集合，构成该点连通域；各顶点连通域中的顶点按照高度值升序排列。

8.根据权利要求1所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：步骤(5)中，生成欧拉回路包括如下步骤：

(5.1)根据起点生成不少于三个节点的初始路径；

(5.2)搜索当前路径中最后一个顶点的当前连通域，从连通域中的顶点中筛选最优顶点作为返回值；

(5.3)将最优顶点加入到当前路径，在目标结构连通矩阵中将两顶点构成的边标记为已扫描；

(5.4)重复步骤(5.2)和(5.3)直到扫描完目标结构所有边。

9.根据权利要求8所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：搜索当前路径中最后一个顶点的当前连通域，顶点的当前连通域为：与被搜索顶点构成目标结构的边并且尚未被扫描的顶点的集合。

10.根据权利要求8所述的基于欧拉图的激光直写加工多胞结构的路径优化方法，其特征在于：步骤(5.2)中，筛选最优顶点包括如下步骤：

(1)选择当前连通域中连通值最大的顶点；连通值为顶点的当前连通域中的顶点数量；

(2)在满足步骤(1)中的顶点中，选取高度最低的顶点，作为最优顶点。