[发明专利]曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法

权利要求书

1.一种曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将预设空间STL曲面层转化为空间中坐标已知的离散点作为体素点，构建体素化模型；

步骤S2，输入预设初始源曲线，将所述预设初始源曲线作为起始位置；

步骤S3，计算所述体素化模型中所有体素点到所述预设初始源曲线在曲面上的最短距离，具体为：

步骤S301，筛选出下次循环要计算距离的点，其中，所述下次循环要计算距离的点到所述预设初始源曲线未被计算过，且其相邻的点中存在已知距离的点；

步骤S302，分别计算所述下次循环要计算距离的点到所述预设初始源曲线的最短距离；

步骤S303，统计步骤S302计算的所有体素点的最短距离，根据所述所有体素点的最短距离将体素点分组，对最短距离较小的一组单独迭代执行步骤S301-步骤S302操作；

步骤S304，迭代执行步骤S301-步骤S303，直至所述所有体素点都被计算过，得到最短路径；

步骤S4，根据预设道间距，筛选出到源曲线距离等于所述最短路径的整数倍的点，作为最后等距路径上的点；

步骤S5，将所述最短路径和所述最后等距路径上的点拟合生成有序路径，具体为：

步骤S501，构建Kd-Tree结构存储所述最短路径和所述最后等距路径，作为点云；

步骤S502，从所述点云中随机选取一点作为初始点P，并搜索到所述初始点P距离小于r的点，构成点集Pset；

步骤S503，采用最小二乘法拟合所述点集Pset，得到初始平移向量V；

步骤S504，将所述初始点P沿所述初始平移向量V移动，得到一个新点A，并迭代步骤S502-步骤S503，

若新点B与所述初始点P很近且PB向量与所述初始平移向量V方向相反，则停止循环，得到闭环路径；或

若新点B周围r邻域找不到其他点，则停止循环，得到半条开环路径，同时，需要对所述初始平移向量V取反，重新搜索，得到完整的开环路径。

2.根据权利要求1所述的曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1中采用逐个三角片将所述预设空间STL曲面层进行体素化，得到所述体素化模型。

3.根据权利要求2所述的曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1中对三角片进行体素化时，需依次计算所有体素点所在立方体是否与三角片相交，筛选过滤出不可能相交的点和一定相交的点。

4.根据权利要求3所述的曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，筛选过程为：

计算当前体素点到三角片所在平面的距离，判断该距离是否大于倍的体素点所在立方体的边长，若大于，则所述当前体素点不可能相交；

计算剩下的体素点在三角片所在平面上的投影，若投影点落在三角片内部，则此点所在的立方体一定和三角片相交；若投影点落在三角片外部且与三角形三个边的距离都大于倍的体素点所在立方体的边长时，则此点所在的立方体一定和三角片不相交。

5.根据权利要求1所述的曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，所述步骤S302中最短距离的计算公式为：

J_P＝Min(J₁,J₂,...,J_n)

J_n＝L_n+T_n

其中，J_P为下次循环要计算距离的点P到预设初始源曲线的最短距离，L_n为所有周围相邻的且已知距离的点p_n到预设初始源曲线的最短距离，T_n为下次循环要计算距离的点P与所有周围相邻的且已知距离的点p_n在曲面上的距离，N_P为下次循环要计算距离的点P在曲面上的法向。

6.根据权利要求1所述的曲面分层增材制造中的空间STL曲面等距路径规划方法，其特征在于，所述步骤S303的分组依据为：

统计所述步骤S302得到的新的体素点，将距离最大值设为S_max，体素化密度为L，若某一体素点的距离小于S_max-L，则被认为距离较小的一组。