[发明专利]一种基于NURBS曲线的切割路径优化方法

权利要求书

1.一种基于NURBS曲线的切割路径优化方法，其特征在于：所述基于NURBS曲线的切割路径优化方法包括如下步骤：

S1、获取原始轮廓的全部轮廓点；

S2、对原始轮廓进行分段处理，具体如下：

S21、遍历原始轮廓的全部轮廓点，计算当前轮廓点与相邻两个轮廓点连线的夹角，并将夹角的补角记为转角；

S22、从第二个轮廓点开始将当前轮廓点和上一轮廓点存入第t个数据集，判断当前轮廓点对应的转角是否小于或等于预设圆顺阈值，若是，将当前轮廓点的下一轮廓点存入第t个数据集，并更新下一轮廓点为当前轮廓点，循环判断，直至遍历完全部轮廓点，否则，置t＝t+1，将当前轮廓点和下一轮廓点存入第t个数据集，并更新下一轮廓点为当前轮廓点，循环判断，直至遍历完全部轮廓点；

S23、判断各数据集的轮廓点数量是否大于两个，若是，将对应数据集记为第一轮廓集，否则，将对应数据集记为第三轮廓集；

S3、遍历全部第一轮廓集，计算第一轮廓集中相邻轮廓点的间距，并判断各间距是否均小于或等于预设最大优化长度，若是，将第一轮廓集中所有轮廓点划分为一个第二轮廓集{Q_k}，否则，将第一轮廓集中所有轮廓点划分为若干个第二轮廓集{Q_k}，其中，Q_k为第k个轮廓点，k＝0，1，2，…，n-1，n为对应的第二轮廓集的轮廓点总数；

S4、基于NURBS曲线拟合方法对各第二轮廓集{Q_k}进行曲线拟合，获取对应的NURBS曲线；

S5、利用二分法实现NURBS曲线上数据点的等距，获取NURBS曲线上的全部数据点，具体如下：

S51、根据初始参考值u＝0.5，获得NURBS曲线的初始点D；

S52、计算初始点D和NURBS曲线上第一个数据点B的弧长l_DB，若l_DBl+δ，执行步骤S53，若l_DBl-δ，执行步骤S54，否则，认为初始点D满足等分要求，执行步骤S6，其中，l为预设优化等分距离，δ为预设偏差；

S53、置u＝u/2，更新初始点D，返回执行步骤S52；

S54、置u＝u+(1-u)/2，更新初始点D，返回执行步骤S52；

S6、计算初始点D的拟合误差，判断拟合误差是否小于预设最大允许误差，若是，认为NURBS曲线符合要求，否则，基于最小二乘法更新NURBS曲线，返回执行步骤S5；

S7、对符合要求的NURBS曲线进行直线段优化处理，具体如下：

S71、从NURBS曲线的第二个数据点开始，计算当前数据点与相邻两个数据点的转角；

S72、若当前转角小于预设角度时，认为当前数据点与相邻两个数据点共线，删除当前数据点，更新当前数据点为下一个数据点，返回执行步骤S71，直至NURBS曲线的倒数第二个数据点；

S8、将直线段优化处理后的各NURBS曲线的数据点和第三轮廓集中的轮廓点顺序连接，形成最终切割轮廓。

2.如权利要求1所述的基于NURBS曲线的切割路径优化方法，其特征在于：步骤S3中，所述将第一轮廓集中所有轮廓点划分为若干个第二轮廓集{Q_k}，具体如下：

S31、从第一轮廓集的第一个轮廓点开始，在第一个间距大于预设最大优化长度的相邻轮廓点之间插入新轮廓点，所述新轮廓点与该相邻轮廓点中前一个轮廓点的间距等于预设最大优化长度；

S32、将由第一个轮廓点至新轮廓点的所有轮廓点存入一个第二轮廓集，并从第一轮廓集中移除由第一个轮廓点至该相邻轮廓点中前一个轮廓点的所有轮廓点，返回执行步骤S31，直至第一轮廓集中最后一个间距大于预设最大优化长度的相邻轮廓点，并将最后一次执行后第一轮廓集中余留的轮廓点存入一个第二轮廓集，获得若干个第二轮廓集。

3.如权利要求1所述的基于NURBS曲线的切割路径优化方法，其特征在于：步骤S4中，所述基于NURBS曲线拟合方法对各第二轮廓集{Q_k}进行曲线拟合，具体如下：

S41、采用向心参数化法计算参考值，所述参考值归一化到区间[0,1]；

S42、采用平均值法计算节点矢量；

S43、利用齐次坐标变换轮廓点，构造带权的控制轮廓点；

S44、计算NURBS曲线基函数，形成NURBS曲线。