[发明专利]一种非连续栅格划分三维点云面的路径规划方法

权利要求书

1.一种非连续栅格划分三维点云面的路径规划方法，其特征在于，以三维点云面(1)为输入，三维打印路径(11)为输出，采用非连续栅格划分对三维点云面(1)进行路径规划，并采用多个参数控制路径规划的精度和运算量；其中，参数包括两类：基本参数和工艺相关参数，基本参数包括栅格尺寸参数(6)和栅格间距参数(4)；工艺相关参数包括：栅格中心点稀疏化参数、线间距参数(5)、边界缩进参数(13)、多层打印参数和喷头抬升参数(15)；

路径规划的具体步骤如下：

1)形成包围盒

将三维点云面(1)投影到二维平面，形成二维点云面(2)，并在二维点云面(2)中找到x_min、x_max、y_min和y_max，形成一个矩形的包围盒(3)将二维点云面(2)包围在内；

2)在包围盒内确定基本参数

根据缺损面的点云分辨率确定栅格尺寸参数(6)，栅格尺寸参数(6)表示正方形栅格的边长，保证栅格尺寸参数(6)在1-2倍点云分辨率之间；采用栅格间距参数(4)设置路径方向上相邻两个栅格中心点之间的距离，根据允许的边界特征误差选取栅格间距参数(4)，保证二分之一栅格尺寸参数(6)与栅格间距参数(4)的和小于允许的边界特征误差；

3)在包围盒内确定工艺相关参数

线间距参数(5)表示打印路径线与线之间的距离，将线间距参数(5)设定为实际打印工艺中的线宽；边界缩进参数(13)表示边界特征向内收缩的距离，边界缩进参数(13)设定为实际打印工艺中的线宽的一半；根据最终需要的路径点的多少设定栅格中心点稀疏化参数；将多层打印参数设定为打印层数；将喷头抬升参数(15)设定为路径不连续时喷头的抬高高度；

4)生成二维路径

在单个非连续栅格内搜索是否包含二维点云面(2)中的点，若有则为实格(7)，否则为虚格(9)；将实格(7)的栅格中心点按照所设定路径的扫描方向按顺序连在一起组成二维路径(10)，二维路径(10)的扫描方向可以是平行路径，或环形路径；

5)生成三维打印路径

将二维路径(10)中的栅格中心点按照栅格中心点稀疏化参数进行稀疏化处理后保留的栅格中心点为路径特征点(12)；取路径特征点(12)代表的实格(7)内所有点云面中的点的z值的平均值作为该路径特征点(12)的z值，生成三维打印路径(11)。

2.根据权利要求1所述的非连续栅格划分三维点云面的路径规划方法，其特征在于，栅格中心点分为两类：一是边界特征上的栅格中心点；二是边界内部的栅格中心点；进行稀疏化时保留边界特征上的栅格中心点不变，只稀疏边界内部的栅格中心点，从而保证边界特征精度。

3.根据权利要求1所述的非连续栅格划分三维点云面的路径规划方法，其特征在于，当三维点云面(1)出现空洞时，首先判断虚格(9)的起始和终止位置，在起始位置处将喷头抬高，抬高高度在保证设备正常运转的前提下人为设定并标记喷头状态为“关”，在终止位置将喷头高度恢复到路径高度，并恢复喷头状态为“开”。

4.根据权利要求1所述的非连续栅格划分三维点云面的路径规划方法，其特征在于，进行多层路径规划时，提供多层三维点云数据(16)，设置多层打印参数为相应层数，不同层之间采用平行路径或正交路径(17)形式。