[发明专利]可凹区域的3D快速打印路径规划方法

说明书

本发明公开了可凹区域的3D快速打印路径规划方法。首先，任选区域边界上的一点作为凸化边界搜索的起始点，初始化存储起止边界点和起止边界边的两个双端队列。然后，采用贪心策略，沿打印区域多边形的边界“顺时针”方向进行凸化边界搜索，直到不满足条件的边界点出现或搜索结束；接着，采用贪心策略，沿打印区域多边形的边界“逆时针”方向进行凸化边界搜索，直到不满足条件的边界点出现或搜索结束；最后，判断起止边界点是否相同，若是则结束；否则，连接队头和队尾边界点，形成下一轮搜索的起始条件，进行下一轮边界凸化。本发明避开了多边形打印区域路径规划时可能面临的激光中断和继续问题。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体而言，涉及可凹区域的3D快速打印路径规划方法。

背景技术

3D打印中的路径规划算法就是对切片分层所获得的截面轮廓进行扫描填充，合理的路径规划不仅能够提高3D打印速度，而且还可以节省打印材料。传统的3D打印路径生成算法在处理凹多边形打印区域时可能面临激光中断和继续问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一个多边形打印区域的顺时针&逆时针双向凸化分割算法(Clockwise and Counterclockwise Two-way ConvexifySegment Algorithm，CCTCSA)，简称CCTCSA算法。提高了激光器的使用效率，延长了激光器的寿命。

CCTCSA算法的基本思想是将多边形打印区域分割成若干个非凹的凸形区域，以此避开多边形打印区域路径规划时可能面临的激光中断和继续问题。

为此，本发明提供一种可凹区域的3D快速打印路径规划方法，包括下列步骤：

步骤1.任意选取区域边界上的一点A作为凸化边界边起始搜索节点；

步骤2.初始化存储“头尾节点”和“头尾边界边”的两个双向队列，队头节点Hp＝A，队尾节点Rp＝A，队头边界边He＝null，队尾边界边Re＝null；

步骤3.沿着区域边界的“顺时针”方向进行凸化边界搜索，将顺时针方向的下一个边界点记为P，判断点P是否符合凸化边界条件，如果是，则更新所述两个双向队列，将点P作为顺时针方向的下一个凸化边界边节点，重复步骤3，否则，进行到步骤4；

步骤4.沿着区域边界的“逆时针”方向进行凸化边界搜索，将逆时针方向的下一个边界点记为Q，判断点Q是否符合凸化边界条件，如果是，则更新所述两个双向队列，将点Q作为逆时针方向的下一个凸化边界边节点，重复步骤4，否则，进行到步骤5；

步骤5.判断队头节点和队尾节点是否相同，如果不同，则连接队头节点Hp和队尾节点Rp作为下一轮凸化边界边搜索的起始搜索边界边，将这两个节点作为下一轮凸化边界边搜索的头尾节点，初始化所述两个双向队列，返回到步骤3。

优选地，点P符合凸化边界的条件如下：

队尾边界边Re为空或点P在队尾边界边的右侧，并且

队头边界边He为空或点P在队头边界边的左侧，并且

队头节点Hp在队尾节点Rp和点P形成的连线的右边。

优选地，点Q符合凸化边界的条件如下：

队头边界边He为空或点P在队头边界边反向边的左侧，并且

队尾边界边Re为空或点P在队尾边界边的右侧，并且

队尾节点Rp在队头节点Hp和点P形成的连线的左边。

优选地，令点P或点Q的坐标为P(x，y)，则根据如下步骤来判断点P(x，y)是在有向线段的左侧还是右侧：