[发明专利]一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法

权利要求书

1.一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1对于待加工对象所处的底座，将该底座上表面的曲面网格化，然后采用包围框将所述网格化曲面进行包络，将所述包围框分割为多个大小相同的立方体，每个立方体为一个体素，即获得多个体素，选取体素上的一个顶点代表该体素，即标记顶点，将获得的多个体素中与所述底座上表面相交，相交的体素形成体素曲面；

S2根据待加工对象的形态预设初始加工曲线，该初始加工曲线与所述步骤S1中获得的体素曲面相交，相交的体素形成初始体素曲线；

S3以所述初始体素曲线作为初始位置，计算体素曲面上的所有体素与所述初始体素曲线的距离值，将距离值相同的体素形成一个集合，对于一个集合中的体素，将相邻的体素相连，以此形成一条或多条距离值相同的体素曲线，即等值体素曲线；

S4对于每条等值体素曲线，在该等值曲线上选取一个体素作为初始体素，以该初始体素作为分界，将所述等值体素曲线分为两个部分，分别计算两个部分中每个体素与所述初始体素之间的距离，将其中一个部分体素与所述初始体素之间的距离值替换为该距离值的相反数，该相反数作为该体素当前距离值，以此获得所述等值体素曲线上所有体素对应的当前距离值；

S5步骤S4中每个当前距离值对应的体素中，选取与该当前距离值对应的一个体素作为目标体素，计算该目标体素上每个顶点到所述初始体素曲线的距离，在最大距离值和最小距离值对应的顶点之间进行插值，获得一个插值点，该插值点为所需的等值点，将所有目标体素的等值点连接形成等值线，该等值线即为増材制造或减材制造中一个切片层上的加工轨迹，将加工轨迹进行多次偏移，即获得所有切片层的加工轨迹，以此实现増减材制造中待加工对象的曲面轨迹规划。

2.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在S1中，所述包围框的建立是按照下列方式进行：建立空间坐标系，以该空间坐标系的三个坐标轴方向建立最小长方体，该最小长方体为所需的包围框。

3.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤S3中，所述计算体素曲面上的所有体素与所述初始体素曲线的距离值采用广度优先遍历和最短路径算法进行计算。

4.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤S3中，所述将相邻的体素相连，以此形成一条或多条距离值相同的体素曲线，采用聚类算法。

5.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤S5中，所述选取与该当前距离值对应的一个体素作为目标体素，当当前距离值对应的体素有多个时，计算该多个体素的标记顶点坐标的平均值，与该平均值最近的体素即为所需的目标体素。

6.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在S5中，所述计算该目标体素上每个顶点到所述初始体素曲线的距离时，需先判断每个顶点作为标记顶点时对应的体素是否在所述体素曲面上，当该顶点为标记顶点对应的体素在所述体素曲面上时，计算该顶点到所述初始体素曲线的距离，否则，舍弃该顶点。

7.如权利要求1所述的一种増减材制造中基于体素曲面距离场的轨迹规划方法，其特征在于，在步骤S5中，所述插值采用插值法，按照下列方式进行：

其中，C是插值点的坐标，A和B分别是距离最大值d_max和距离最小值d_min对应的顶点坐标，d是插值点C与所述初始体素曲线的距离。