[发明专利]三维模型表面路径规划方法、系统、设备

说明书

本发明属于激光刻蚀加工技术领域，公开了一种三维模型表面路径规划方法、系统、设备、终端及应用，包括：根据激光刻蚀加工系统的扫描振镜的加工范围和最大加工焦深，使用最小外接矩形的方法求出每一次激光扫描振镜在三维模型表面加工的划分区域大小，并提取出该区域的中心点作为路径规划的定位顶点；然后对定位顶点集合作为三维模型表面路径规划的初始点集合，使用改进的鸡群算法对空间中的初始点位进行路径规划，并将规划后的定位点索引序列输出保存。本发明基于分区加工与路径规划的思想划分三维模型表面区域并使用改进的鸡群算法规划加工路径，使得在激光刻蚀加工过程中的运动轨迹长度大大减少，缩短用于定位和空行程的距离，提高加工效率。

技术领域

本发明属于激光刻蚀加工技术领域，尤其涉及一种三维模型表面路径规划方法、系统、设备、终端及应用。

背景技术

目前，在激光刻蚀加工的发展中，对复杂模型的表面加工技术已经成为了非常重要的技术需求。如今加工的模型的形状越来越多样，表面的刻蚀加工处理也越来越复杂。模型越大，模型表面需要刻蚀加工的处理越多，在激光刻蚀加工系统的五轴加工机床需要定位的次数也越多，所以机床用在频繁移动确定下一个加工位置的无效行程也越多。如果没有一条合理的加工路线，那么造成的无效行程大大增加，使得整体的加工效率低下。此时通常采用更大的加工区域和更好的加工轨迹减少无效运动的时间。由于刻蚀加工系统的激光加工的范围和焦深是有限的，所以需要分区域加工，在模型表面一次激光刻蚀加工的区域越大，需要在加工中用于定位的次数也就越少，加工时间也就越短。由于一条好的加工路径要比一条差的加工路径缩短几倍甚至几十倍的加工时间，所以规划一条好的加工路线对整体加工的效率也有着巨大的提升。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有针对复杂模型表面的加工技术中，模型越大，模型表面需要刻蚀加工的处理越多，在激光刻蚀加工系统的五轴加工机床需要定位的次数也越多，机床用在频繁移动确定下一个加工位置的无效行程也越多，造成的无效行程大大增加，使得整体加工效率低下。

解决以上问题及缺陷的难度为：目前在激光加工中主要采用的传统路径规划算法，比如拓扑法、人工势场法、栅格法等，在应对数据规模较大的模型时计算时间过长，计算所得的加工路径与最优规划路径相比差距仍然很大，加工时间仍然很长，在提高加工效率方面仍不理想。

解决以上问题及缺陷的意义为：采用本算法能够极大的缩短路径规划算法的时间，所得的加工路径相对于传统方法更接近最优路径，能够在加工过程中大大缩减空行程所用的时间，缩短整体模型加工的时间，能够有效的提高生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三维模型表面路径规划方法、系统、设备、终端及应用，尤其涉及一种面向激光刻蚀加工过程的基于改进鸡群算法的三维模型表面路径规划方法。

本发明是这样实现的，一种三维模型表面路径规划方法，所述三维模型表面路径规划方法包括：

根据激光刻蚀加工系统的扫描振镜的加工范围和最大加工焦深，使用最小外接矩形的方法求出每一次激光扫描振镜在三维模型表面加工的划分区域大小，并提取出该区域的中心点作为路径规划的定位顶点；然后对定位顶点集合作为三维模型表面路径规划的初始点集合，使用改进的鸡群算法对空间中的初始点位进行路径规划，并将规划后的定位点索引序列输出保存；

其中，所述三维模型表面路径规划方法，包括模型表面区域划分、定位点提取、改进鸡群算法参数初始化、初始算法位置并更新位置、采用模拟退火方法加速以及规划结果输出部分。

进一步，所述三维模型表面路径规划方法包括以下步骤：

步骤一，进行模型表面区域划分，将三维模型文件解析并存储成三角面的集合，包含三个点和三条边，以便对邻接面进行搜索；

步骤二，根据激光刻蚀加工系统的加工范围和最大焦深确定加工的每个区域，采用邻接边搜索的方式，确定区域内的最大外接矩形，缩减加工中用于定位需要的时间；