[发明专利]一种激光切割免打孔加工路径生成方法

说明书

本发明公开了一种激光切割免打孔加工路径生成方法，包括：(1)输入排列好的需要加工的零件组；(2)将零件组中零件都离散成点云；(3)借助Delaunay三角化将点云构造为一系列三角形；(4)通过三角形组找到各个相邻零件之间最短距离线段；(5)对最短线段组按长度进行排序并从最短的线段开始连接零件，直到零件组的切割路径均被连接在一起；(6)输出所有参与连接零件组的线段，得到不需要跳刀和重新穿孔的新的切割路径，从而实现激光切割免打孔的目的。与此同时，因为分开的零件都连在一起，也节省了开关激光和往返各穿孔点跳刀的时间，实现激光切割免打孔快速切割。本发明方法稳定可靠，效率高，鲁棒性强。

技术领域

本发明涉及计算几何、计算机辅助制造CAM(Computer aided manuf acturing)和激光切割技术领域，具体涉及一种激光切割免打孔加工路径生成方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和计算机的普及，计算机辅助设计渐渐代替了许多繁琐的工作，使得计算机不再只是一种高效的计算工具，也成为了了帮助人们进行创造性设计工作的帮手。这其中，计算几何就是计算机能实现这一功能的基础理论之一。计算几何的定义是：“对几何外形信息的计算机表示、分析和综合”。其主要研究内容是几何形体的数学描述和计算机表述，通过一系列离散点或特征多边形建立数学模型，再通过计算机进行计算，求出希望得到的信息。其几何化、代数化和图形化的特点不仅帮助我们表示和处理各种复杂的曲面和几何形体，也克服了我们过分依赖坐标系选取的不足之处。

和计算机辅助设计一样，计算机辅助制造也是借助计算机的优势，为制造方法开辟了一条新的道路。计算机辅助制造利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系，用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行，处理产品制造过程中所需的数据，控制和处理物料(毛坯和零件等)的流动，对产品进行测试和检验等。

激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置。采用该装置后，就可以从计算机辅助设计(CAD)工作站来接受切割数据。激光切割具有切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割带来的噪声低，振动小，无污染等优点。

但是目前的激光切割工艺在切割不同轮廓时，需要对每个轮廓单独打孔，该工艺繁琐，且需要预留出对应的打孔区域，增加了加工成本。

发明内容

为了解决激光切割每个轮廓都要单独打孔的问题，本发明提供了一种激光切割免打孔快速切割加工路径的生成方法。

该方法通过找到每个零件与相邻零件最短的距离，最终找到连接所有零件的全局最短线段组，用这个最短线段组来连接所有待加工零件的加工路径，从而达到只需要一次打孔就能加工所有零件的目的。该方法稳定可靠，鲁棒性强，适应性广，可以适用于激光切割实际加工。

一种激光切割免打孔加工路径生成方法，包括如下步骤：

(1)输入包含轮廓信息的待加工零件组集合；

(2)将零件组集合中轮廓线离散成多个点，形成包含零件属性、轮廓属性和边属性的点云集；

(3)对点云集进行三角化处理，并进行筛选剔除，得到最终三角形组集合；

(4)利用三角形组集合中的三角形，计算相邻两个零件之间的最短距离，获得最短距离线段组集合；

(5)对线段组集合中的线段进行排序，从最短的线段开始，将对应的两个零件连接，组成一个新的零件，直至所有零件被桥连成一个零件或者线段组集合中线段被用完，停止桥连，并将用到的桥连线段存入新的桥连线段组集合{L_r}中；