[发明专利]一种基于骨架线的填充路径生成方法

说明书

一种基于骨架线的填充路径生成方法，包括以下步骤：步骤1：根据设定的路径间距对输入的二维轮廓集合进行偏置，得到偏置轮廓；步骤2：将偏置轮廓集合生成连通区域集合；步骤3：获得每个连通区域的骨架线；步骤4：根据骨架线对单个连通区域进行分割，获得若干个子区域；步骤5：根据设定的路径间距在每个子区域内部生成子填充路径；步骤6：对子填充路径进行连接，得到整个连通区域的填充路径。本方法可以避免现有常用填充路径方法中存在较多空走路径的问题，为具有特殊工艺要求的路径规划提供解决方案。该方法适用于各种形状的区域，同时具有算法简单与通用性好的特点，对填充路径在多个领域的发展与普及具有一定的推动作用。

技术领域

本发明属于填充路径技术领域，具体说的是一种基于骨架线的填充路径生成方法。

背景技术

填充路径规划方法是机床切割和增材制造等多个领域中的关键技术之一。在路径规划时不仅要考虑一些共性问题，比如提高加工效率和降低加工误差，还需要充分考虑制造工艺的特殊性，比如减少空走路径、减少有效路径的数量等。常用的两种路径规划方法是平行往复法与偏置轮廓偏置法，这两种算法已经得到了广泛的应用，但在面对不同的应用时会存在一些难以避免的问题。

在挤出型增材制造中，空走路径不仅会降低加工效率，还需要材料不断地被挤出与吸回，当成型材料的流动性较大时，这种频繁的开启与断开非常不利于提高打印质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于骨架线的填充路径生成方法，每个闭合区域仅由一条填充路径实现区域覆盖。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种基于骨架线的填充路径生成方法，包括以下步骤：

步骤1：根据设定的路径间距对输入的二维偏置轮廓集合进行偏置，得到偏置轮廓；

步骤2：将偏置轮廓集合生成连通区域集合；

步骤3：获得每个连通区域的骨架线；

步骤4：根据骨架线对单个连通区域进行分割，获得若干个子区域；

步骤5：根据设定的路径间距在每个子区域内部生成子填充路径；

步骤6：对子填充路径进行连接，得到整个连通区域的填充路径。

本发明所述步骤2中，将偏置轮廓集合生成连通区域集合的具体步骤如下：

步骤2-1：遍历所有偏置轮廓，确定每个偏置轮廓的父偏置轮廓数量；

步骤2-2：父偏置轮廓数量为偶数的为外偏置轮廓，父偏置轮廓数量为奇数的为内偏置轮廓，并对偏置轮廓的方向进行调整，外偏置轮廓为逆时针，内偏置轮廓为顺时针；

步骤2-3：父偏置轮廓数量不大于1的内偏置轮廓的外偏置轮廓为有效父偏置轮廓，对父偏置轮廓数量大于1的内偏置轮廓进行处理，具体方法为遍历其所有父偏置轮廓，将距离该内偏置轮廓最近的父偏置轮廓作为其有效父偏置轮廓，最终确保每个内偏置轮廓的有效父偏置轮廓的数量小于等于1；

步骤2-4：将每个有效父偏置轮廓与其包含的内偏置轮廓进行组合，构成一个连通区域。

本发明所述步骤4中，根据骨架线对单个连通区域进行分割的具体步骤如下：

步骤4-1：将骨架线按照是否有一端在偏置轮廓上分成两组，第一组为两端都不在偏置轮廓上的主骨架线，第二组为有一个端点在偏置轮廓上的端骨架线，主骨架线由多条主骨架分段线组成，端骨架线由多条端骨架分段线组成；

步骤4-2：划分主骨架分段线，确保每条主骨架分段线的首、尾连接有至少一条主骨架分段线和/或至少一条端骨架分段线；

步骤4-3：对所有端骨架分段线进行遍历，删除与偏置轮廓线连接的端点对应的两侧偏置轮廓线夹角大于150^o的端骨架分段线；