基于线段拓扑关系的轮廓偏置算法

已有的偏置算法大多限于简单图形,远远达不到真实的增材制造零件的复杂结构要求,因此提出一种基于线段拓扑的轮廓偏置框架。研究了偏置异常的种类和形成机理,提出线段重合、(自)相交、成环、环反向、环失效等多环处理算法,实现了对复杂异常的处理;探究了边界上局部尖角的形成机理和影响,提出修补式光顺算法对邻边夹角进行了优化,基本消除了奇异尖角和空洞缺陷问题,保障了算法的稳定性。使用C++语言编写算法程序,与CGAL几何图形库的偏置算法结果相比,该轮廓偏置方法计算速度更快,且规划的路径更符合加工设备的加工几何特点;与平行线扫描和分区扫描等其他扫描方式进行对比,该轮廓偏置的规划路径总长度相对较小,扫描效率综合更高。