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摘要：本发明属于人工智能及3D打印领域，涉及一种基于双激光头的增材制造路径规划算法。首先将三维模型切片后的到的二维轮廓采用基于全局剖分的多边形凸分解算法进行分区，然后在每个子分区内部选择平行线扫描法进行填充，最后将原始旅行商问题看作多旅行商问题来连接子分区路径实现基于双激光头的分区连接算法，得到路径规划的仿真结果，最终完成打印过程。该方法可以有效地将打印路径较为均匀地分配到两个打印头上，同时基于多边形凸分解的分区算法可以有效减少打印头起落次数以及打印头空走行程，能够达到有效减少打印时间，达到提高打印效率以及打印质量的目的。

主权项：1.基于双激光头的增材制造路径规划算法，其特征在于，具体步骤如下：Step1：预处理工作及模型分区的计算根据增材制造需要打印的模型，建立3D仿真模型，并对此3D仿真模型进行切片；针对每个二维切片面，将其轮廓输出为顺序点集存储在excel文件中，以其中一层为例，模型分区过程如下：第一步，遍历二维切片面轮廓的多边形顶点存入点集，建立凹点串；依次从多边形点集中取出顶点，判断是否为凹点，如果是凹点则将其存入凹点串，同时记录该点的前驱和后继并标识为未访问；遍历结束后若没有凹点，则该多边形为凸多边形，直接进行Step2的路径规划过程；否则继续对多边形进行分区；第二步，如果凹多边形中两个顶点之间的连线能够全部落在该多边形的内部，则将这两个顶点称作是彼此可视的；依次遍历凹点串中未访问的凹点，采用加权的方法引导多边形分区过程，为每一组可视的点对建立权函数wi如公式1，每次都连接权值最大的两个可视点对，使得到的凸多边形数目最少；其中，pi为多边形的一个凹点，pi-1、pi+1是该点的相邻点；假设pj为从pi出发的剖分线另一端，α和β分别为向量pipj与向量pipi-1，pipi+1的夹角；第三步，遍历凹点串，利用公式1的权函数从每个凹点中找到最优的剖分点、权值和剖分类型并保存下来，其中，剖分点为凹点时剖分类型值为1，为凸点时剖分类型值为2，为辅助点时剖分类型值为3；wi＝fα,β＝|cosα-cosβ|1第四步，遍历凹点串，找出权值最小的凹点；按照以下规律找寻：剖分类型值为1，即最佳剖分；如果没有则找剖分类型值为2的凸点；最后再找辅助点剖分；第五步，根据凹点和剖分点将原始多边形分解为两个新的多边形，并添加到多边形存储链表中，同时从多边形链表中删除原始多边形，依次地递归地对新生成的多边形进行凹多边形凸分解，直到没有凹点为止；Step2：基于双激光头的路径规划1子分区路径规划使用平行线扫描路径规划法对每个子分区进行路径规划，对每个子分区自适应选择沿某一初始方向进行平行扫描；2子分区路径的连接通过Step1对切片面进行区域分割后，对于子分区的路径规划就是对每个封闭子区域进行逐个打印，将子分区的连接顺序求解问题看作经典的TSP多旅行商问题，即将激光头看作多旅行商问题的旅行商，每个子分区看作多旅行商问题中的城市节点进行求解；同时，要将任务平均分配到每个旅行商即激光头，对N个点有M条路径的多旅行商问题需要平均分配m个旅行商访问路径的长度，来解决打印路径规划的问题；具体过程如下：以点a0表示激光头的出发点，A＝{a0,a1,…,an-1,an}表示m个旅行商b1,b2,…,bm需要访问的子分区；定义两个变量如下公式2和公式3所示： cij表示子分区ai和子分区aj之间的距离；均分工作量的路径规划多旅行商问题数学模型的目标函数如公式4所示：Z＝minmaxz1，z2，…,zm4其中： 约束条件如下： 其中，S为支路消去约束，也就是消去一些构成不完整的路线的解集；公式4表示m个激光头中最长的路径的最小化；公式5中表示每个激光头走过的路径长度；公式6表示从出发点a0，所有的子分区都被某一激光头访问过且只访问过一次；公式7表示任意一条路径的终点子分区有且只有一个起点城市与其相连；公式8表示任意一条路径的起点子分区有且只有一个终点城市与其相连；公式9表示消去构成不完整路线的解集；对于均分工作量的多旅行商问题，采用改进的遗传算法RLGA来解决，即求出公式4和公式5的解，从而获得一组遍历所有子分区的路径顺序，按照顺序将依次将Step1中的子分区连接完成，获得最终路径规划；Step3：输出规划G-code将最终路径规划数据输出为G-code代码，通过输出G-code代码方便规划路径的结果查看及对规划结果的使用。

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