轮廓的切割路径生成方法、设备及存储介质技术

本申请涉及轮廓的切割路径生成方法、设备及存储介质，所述切割路径生成方法包括：根据二维材料上非共边排版的各个结构的轮廓，采用A

【技术实现步骤摘要】
轮廓的切割路径生成方法、设备及存储介质


[0001]本申请涉及切割
，尤其涉及一种轮廓的切割路径生成方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]服装行业的布料裁剪、家具行业的木板雕刻和海绵切割、船舶行业的钢板加工等二维材料的切割，广泛面临下料或者套料的排版与切割路径生成。首先，需要在二维材料上对被加工零部件的二维轮廓进行排版；排版过程尽可能提高二维材料的利用率。二维材料代表具有二维平面特征的可加工材料。其次，如图1所示对排版后的轮廓生成切割路径。最后，依据切割路径实现二维材料的物理切割。
[0003]A类切割工具包括基于激光或者火焰切割等刀具。B类切割工具包括在木材、海绵、钢板等工业领域广泛使用的贯穿类型物理刀具。针对A类切割工具的切割路径的共同特点是，切割动作可以任意开启或者结束，切割可以从二维材料的任意位置开始。但针对B类切割工具的切割路径的研究较少，特点如图2所示，通常为垂直方向安装的锯条，锯条两端被夹持，并在机械动力的作用下，锯条上下拉动，实现水平放置的二维材料的切割。切割的起点必须从二维切割材料的边缘进入，在切割按规划路径行进的过程中，刀具无法取出，整个切割过程必须一次完成，最终刀具需要回到起点，或者从平面的边缘离开。
[0004]在二维材料的物理切割过程中，为了避免对零部件的破坏，B类切割工具不能从零部件轮廓内部通过，刀具只能沿着轮廓线或者在轮廓间的空隙行进。因此，不科学的路径规划，意味着刀具需要走重复路径，刀具行走路程更长，从而降低的刀具切割的效率。并且，此类刀具的切割路径普遍采用人工规划，基于人工经验及试错，导致消耗大量时间，使得刀具切割的效率进一步降低，往往不到50％。
[0005]基于此，现有技术中B类切割工具存在的上述问题，亟待改进。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述B类切割工具存在的问题，本申请提供了一种轮廓的切割路径生成方法、设备及存储介质。
[0007]第一方面，本申请提供了一种轮廓的切割路径生成方法，包括：
[0008]根据二维材料上非共边排版的各个结构的轮廓，采用A
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star算法确定任意两个轮廓间且不与其他轮廓相交的最短可行桥梁；
[0009]根据所述最短可行桥梁和各个结构的轮廓，采用旅行商TSP算法确定对各个结构的切割顺序和每个结构的进出桥梁；
[0010]根据所述切割顺序，遍历所有的轮廓和进出桥梁，形成最优切割路径。
[0011]可选地，所述采用A
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star算法确定任意两个轮廓间且不与其他轮廓相交的最短可行桥梁，包括：对于任意两个轮廓：
[0012]确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点；
[0013]以第一目标点为起点，以第二目标点为终点，采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径，并将所述最短曲线路径作为所述最短可行桥梁。
[0014]可选地，所述确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点，包括：
[0015]在两个轮廓的每个轮廓上均匀选取预设数量个目标点，通过遍历两个轮廓的目标点集合，确定两个轮廓间任意两个目标点间的距离；
[0016]根据任意两个目标点间的距离，确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点。
[0017]可选地，所述采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径之前，包括：
[0018]根据预设的轻微膨胀比例系数，对所有轮廓的定位坐标进行膨胀。
[0019]可选地，所采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径，包括：
[0020]在轮廓之间的可行区域，将相同像素的区域合并成区域块，采用A
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star算法遍历所述区域块的边缘像素点的方式搜索每个区域块的最短路径，用以确定两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径。
[0021]可选地，所述根据所述切割顺序，遍历所有的轮廓和进出桥梁，形成最优切割路径，包括：
[0022]根据所述所有的轮廓和进出桥梁，确定全局最优路径；
[0023]根据所述切割顺序和所述全局最优路径，采用内外轮廓相反时针的模拟切割规则融合得到所述最优切割路径。
[0024]可选地，所述根据所述切割顺序和所述全局最优路径，采用内外轮廓相反时针的模拟切割规则融合得到所述最优切割路径，包括：
[0025]根据所述切割顺序和所述全局最优路径，采用第一时针的模拟切割规则确定出全局最优路径的外轮廓；
[0026]根据所述外轮廓，确定所述全局最优路径中未被模拟切割的轮廓；
[0027]在未被模拟切割的轮廓上，采用第二时针的模拟切割规则确定出一个或多个最优切割路径的内轮廓；所述第一时针和所述第二时针为相反时针；
[0028]将所述外轮廓和所述内轮廓融合得到所述最优切割路径。
[0029]可选地，所述根据所述最短可行桥梁和各个结构的轮廓，采用旅行商TSP算法确定全局最优路径，包括：
[0030]根据所述最短可行桥梁，获得各个结构的轮廓间的桥梁矩阵；
[0031]根据所述桥梁矩阵和各个结构的轮廓，采用旅行商TSP算法确定全局最优路径。
[0032]第二方面，本申请提供了一种轮廓的切割路径生成设备，所述切割路径生成设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；
[0033]所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述轮廓的切割路径生成方法的步骤。
[0034]第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有轮廓的切割路径生成程序，所述轮廓的切割路径生成程序被处理器执行时实现如上任一项所述轮廓的切割路径生成方法的步骤。
[0035]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0036]本申请各个实施例根据二维材料上排版的各个结构的轮廓，采用A
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star算法确定任意两个轮廓间且不与其他轮廓相交的最短可行桥梁；从而根据所述最短可行桥梁和各个结构的轮廓，采用旅行商TSP算法确定对各个结构的切割顺序和每个结构的进出桥梁；最后根据所述切割顺序，遍历所有的轮廓和进出桥梁，形成最优切割路径，进而有效保证生成的切割路径未进入轮廓内部，避免了B类切割工具因为规划的路径进入轮廓内部，而导致的刀具对零部件产生破坏性的切割。也有效保证了刀具路径沿着轮廓线，或者在轮廓间的空白区域移动。
[0037]并进一步有效保证了生成的切割路径走到所有的轮廓，保证切割路径覆盖所有的轮廓，从而可以切割下二维材料所有排版的各个闭环轮廓的零部件。
[0038]还有效保证切割的路径总长度最短。路径最短意味着刀具的切割时间最短，或者刀具的切割效率最高。由于轮廓是刀具必须走到的路径，及有效保证a)避免重复走轮廓线；b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮廓的切割路径生成方法，其特征在于，所述切割路径生成方法，包括：根据二维材料上非共边排版的各个结构的轮廓，采用A
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star算法确定任意两个轮廓间且不与其他轮廓相交的最短可行桥梁；根据所述最短可行桥梁和各个结构的轮廓，采用旅行商TSP算法确定对各个结构的切割顺序和每个结构的进出桥梁；根据所述切割顺序，遍历所有的轮廓和进出桥梁，形成最优切割路径。2.根据权利要求1所述切割路径生成方法，其特征在于，所述采用A
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star算法确定任意两个轮廓间且不与其他轮廓相交的最短可行桥梁，包括：对于任意两个轮廓：确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点；以第一目标点为起点，以第二目标点为终点，采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径，并将所述最短曲线路径作为所述最短可行桥梁。3.根据权利要求2所述切割路径生成方法，其特征在于，所述确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点，包括：在两个轮廓的每个轮廓上均匀选取预设数量个目标点，通过遍历两个轮廓的目标点集合，确定两个轮廓间任意两个目标点间的直线距离；根据任意两个目标点间的直线距离，确定两个轮廓间最短直线对应的第一目标点和第二目标点。4.根据权利要求2所述切割路径生成方法，其特征在于，所述采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径之前，包括：根据预设的轻微膨胀比例系数，对所有轮廓的定位坐标进行膨胀。5.根据权利要求4所述切割路径生成方法，其特征在于，所述采用A
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star算法搜索两个轮廓间不与其他轮廓相交的最短曲线路径，包括：在轮廓之间的可行区域，将相同像素的区域合并成区域块，采用A
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star算法遍历所述区域块的边缘像素点的方式搜索每个区域块的最短路径，用以确定两个轮廓间不与其他轮廓相交的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖炘，陆冬云，熊磊，聂亚玲，朱闽，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：