一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法，包括：将待处理轮廓的轮廓点集划分为第一数据集和第二数据集；对第一数据集中的轮廓点进行路径优化处理，通过遍历第一数据集中的轮廓点判断是否进行贝塞尔曲线计算，并根据判断条件将部分控制节点加入第二数据集，以及在所求贝塞尔曲线上再次取点形成第三数据集；对第三数据集进行直线段优化处理删除多余共线的数据点；将直线段优化处理后的第三数据集和第二数据集中的轮廓点顺序连接，形成最终切割轮廓。该方法可避免取点间距大而造成切割路径曲线部分不光滑导致切割产品质量下降的问题，大大提高产品的切割质量，并有助于减少切割过程中的抬落刀次数，提高裁床切割机的切割效率。的切割效率。的切割效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法


[0001]本专利技术属于裁床雕刻机
，具体涉及一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法。

技术介绍

[0002]随着机械制造业的不断高速发展，机器设备的自动化更新也越来越快。在裁床切割领域中，裁床切割机作为一款使用广泛，功能繁多的智能切割机，需要在保证切割行业的工艺要求的前提下，保证裁床切割机的切割质量以及切割效率。
[0003]智能裁床切割机是一种以PLT文件为主的切割机，PLT文件是将需要切割的文件通过点集坐标的形式来保存，并且发送给裁床切割机下位机控制器。裁床切割机通常情况下需要切割的图形都是不规则的，如包含许多由曲线组成的不规则图形，由于曲线的存在，使得切割路径取点间距变大，造成光滑曲线发生变形，导致产品切割质量的下降，更甚会使产品不达标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法，能够提高产品的切割质量及效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]本专利技术提出的一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法，包括如下步骤：
[0007]S1、获取待处理轮廓的轮廓点集并进行分组处理，分组处理如下：
[0008]S11、遍历轮廓点集中的轮廓点，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当前轮廓点的转角；
[0009]S12、判断各轮廓点的转角是否小于或等于临界转角，若是，将对应的轮廓点归为第一数据集，并在第一数据集中补全对应轮廓点的相邻轮廓点，否则，将对应的轮廓点归为第二数据集；
[0010]S2、对第一数据集中的轮廓点进行路径优化处理，具体如下：
[0011]S21、从第一数据集中选取三个连续的轮廓点并按序依次记为当前贝塞尔曲线的第一个控制节点、第二个控制节点和第三个控制节点；
[0012]S22、将第一个控制节点和第二个控制节点之间的长度记为Len1，第二个控制节点和第三个控制节点之间的长度记为Len2，并根据预设的最大优化长度m和优化等分距离L调整控制节点，判断控制节点是否变化，若是，执行步骤S23，否则，将控制节点加入第二数据集，并从第二个控制节点对应的轮廓点开始，返回执行步骤S21，直至遍历完第一数据集中的轮廓点；
[0013]S23、根据调整后的控制节点计算贝塞尔曲线，按序记调整后的三个控制节点依次为B、A、C，贝塞尔曲线的表达式为：
[0014]P
t
＝(1
‑
t)2P
B
+2t(1
‑
t)P
A
+t2P
C
[0015]式中，P
B
、P
A
、P
C
依次对应为B、A、C三个控制节点的坐标，P
t
为贝塞尔曲线上的动点，t为贝塞尔曲线参数，其范围为(0,1)；
[0016]并判断是否满足不等式(8)，若是，表示贝塞尔曲线在允许误差范围内，执行步骤S24，否则，调整贝塞尔曲线的第一个控制节点B为线段BA的中点，调整贝塞尔曲线的第三个控制节点C为线段AC的中点，并将上次的第一个控制节点和第三个控制节点加入第二数据集，循环执行步骤S23，直至满足不等式(8)，不等式(8)如下：
[0017]L
PAPD
<
△
(8)
[0018]式中，L
PAPD
为第二个控制节点P
A
到贝塞尔曲线上的动点P
D
的距离，P
D
为t＝0.5时的动点，
△
为最大允许偏差；
[0019]S24、判断是否满足不等式(9)，若是，执行步骤S25，否则，执行步骤S26，不等式(9)如下：
[0020]L
PBPA
>L，L
PAPC
>L(9)
[0021]式中，L
PBPA
为线段BA的长度，L
PAPC
为线段AC的长度；
[0022]S25、采用二分法在当前贝塞尔曲线上取数据点并将全部数据点加入第三数据集；
[0023]S26、将t＝0.5得到的数据点P1、t＝1得到的数据点P2和在第一数据集中选取的当前贝塞尔曲线的第三个控制节点的下一相邻轮廓点依次对应作为下一贝塞尔曲线的第一个控制节点、第二个控制节点和第三个控制节点，并更新下一贝塞尔曲线为当前贝塞尔曲线，返回执行步骤S22，直至遍历完第一数据集中的轮廓点；
[0024]S3、对第三数据集进行直线段优化处理删除多余共线的数据点；
[0025]S4、将直线段优化处理后的第三数据集和第二数据集中的轮廓点顺序连接，形成最终切割轮廓。
[0026]优选地，根据最大优化长度m和优化等分距离L调整控制节点，具体如下：
[0027]S221、判断是否满足不等式组(1)，若是，保持控制节点不变，执行步骤S23，否则，执行步骤S222，不等式组(1)如下：
[0028][0029]S222、判断是否满足不等式组(2)，若是，执行步骤S223，否则，执行步骤S224，不等式组(2)如下：
[0030][0031]S223、判断是否满足不等式(3)或不等式(4)，若满足不等式(3)，则保持控制节点不变，执行步骤S23，若不满足不等式(3)，则自第二个控制节点开始在Len1上截取Len2的长度形成第一截取点，将贝塞尔曲线的第一个控制节点调整为第一截取点，并将上次的第一个控制点加入第二数据集，执行步骤S23，若满足不等式(4)，则自第二个控制节点开始在Len1上截取Len2的长度形成第一截取点，将贝塞尔曲线的第一个控制节点调整为第一截取点，并将上次的第一个控制点加入第二数据集，执行步骤S23，若不满足不等式(4)，则保持
控制节点不变，不等式(3)、不等式(4)如下：
[0032]|Len1
‑
(Len2+L)|<ε(3)
[0033]Len2+L<Len1(4)
[0034]S224、判断是否满足不等式组(5)，若是，执行步骤S225，否则，保持控制节点不变，不等式组(5)如下：
[0035][0036]S225、判断是否满足不等式(6)或不等式(7)，若满足不等式(6)，则执行步骤S23，若不满足不等式(6)，则自第二个控制节点开始在Len2上截取Len1的长度形成第二截取点，将贝塞尔曲线的第三个控制节点调整为第二截取点，并将上次的第三个控制点加入第二数据集，执行步骤S23，若满足不等式(7)，则自第二个控制节点开始在Len2上截取Len1的长度形成第二截取点，将贝塞尔曲线的第三个控制节点调整为第二截取点，并将上次的第三个控制点加入第二数据集，执行步骤S23，若不满足不等式(7)，则保持控制节点不变，不等式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法，其特征在于：所述基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法包括如下步骤：S1、获取待处理轮廓的轮廓点集并进行分组处理，所述分组处理如下：S11、遍历轮廓点集中的轮廓点，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当前轮廓点的转角；S12、判断各轮廓点的转角是否小于或等于临界转角，若是，将对应的轮廓点归为第一数据集，并在第一数据集中补全对应轮廓点的相邻轮廓点，否则，将对应的轮廓点归为第二数据集；S2、对第一数据集中的轮廓点进行路径优化处理，具体如下：S21、从第一数据集中选取三个连续的轮廓点并按序依次记为当前贝塞尔曲线的第一个控制节点、第二个控制节点和第三个控制节点；S22、将第一个控制节点和第二个控制节点之间的长度记为Len1，第二个控制节点和第三个控制节点之间的长度记为Len2，并根据预设的最大优化长度m和优化等分距离L调整控制节点，判断控制节点是否变化，若是，执行步骤S23，否则，将控制节点加入第二数据集，并从第二个控制节点对应的轮廓点开始，返回执行步骤S21，直至遍历完第一数据集中的轮廓点；S23、根据调整后的控制节点计算贝塞尔曲线，按序记调整后的三个控制节点依次为B、A、C，所述贝塞尔曲线的表达式为：P
t
＝(1
‑
t)2P
B
+2t(1
‑
t)P
A
+t2P
C
式中，P
B
、P
A
、P
C
依次对应为B、A、C三个控制节点的坐标，P
t
为贝塞尔曲线上的动点，t为贝塞尔曲线参数，其范围为(0,1)；并判断是否满足不等式(8)，若是，表示贝塞尔曲线在允许误差范围内，执行步骤S24，否则，调整贝塞尔曲线的第一个控制节点B为线段BA的中点，调整贝塞尔曲线的第三个控制节点C为线段AC的中点，并将上次的第一个控制节点和第三个控制节点加入第二数据集，循环执行步骤S23，直至满足不等式(8)，所述不等式(8)如下：L
PAPD
<
△
(8)式中，L
PAPD
为第二个控制节点P
A
到贝塞尔曲线上的动点P
D
的距离，P
D
为t＝0.5时的动点，
△
为最大允许偏差；S24、判断是否满足不等式(9)，若是，执行步骤S25，否则，执行步骤S26，所述不等式(9)如下：L
PBPA
>L，L
PAPC
>L(9)式中，L
PBPA
为线段BA的长度，L
PAPC
为线段AC的长度；S25、采用二分法在当前贝塞尔曲线上取数据点并将全部数据点加入第三数据集；S26、将t＝0.5得到的数据点P1、t＝1得到的数据点P2和在第一数据集中选取的当前贝塞尔曲线的第三个控制节点的下一相邻轮廓点依次对应作为下一贝塞尔曲线的第一个控制节点、第二个控制节点和第三个控制节点，并更新下一贝塞尔曲线为当前贝塞尔曲线，返回执行步骤S22，直至遍历完第一数据集中的轮廓点；S3、对第三数据集进行直线段优化处理删除多余共线的数据点；S4、将直线段优化处理后的第三数据集和第二数据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所述的基于贝塞尔曲线的切割路径优化方法，其特征在于：所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立锋，胡越，彭宣聪，周祥清，吴祥，董辉，
申请(专利权)人：杭州展晖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：