相邻坡口线自动剪裁方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及机器人智能切割技术领域，尤其涉及一种相邻坡口线自动剪裁方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

钢板切坡口是焊接的前一道工序，坡口精度和一致性是影响焊接质量的关键因素。对于轮廓简单的工件，如直线边钢板，传统的人工切坡口或数控坡口机尚能胜任。然而，现代工业中的钢板工件轮廓圆弧曲线多、种类多且持续新增，传统切坡口方法难以保证坡口精度和一致性。随着工业机器人应用的日益广泛，机器人携带火焰切割枪或等离子切割枪的切坡口方式，逐渐受到业界的重视。

目前，机器人切坡口的轨迹生成方法主要有纯人工示教、人工示教+视觉定位和激光跟踪切割3种：(1)纯人工示教方法有2种，第一种是人工操作机器人沿工件轮廓示教出一系列轨迹点，然后机器人再执行切割作业；第二种是在离线仿真软件中固定工件和机器人的相对位姿，生成离线轨迹后，再人工根据实际工件对轨迹点逐个修正；(2)人工示教和视觉定位的结合，在前述人工示教出切割轨迹的基础上，利用2D/3D视觉技术对工件进行识别定位后，机器人再沿重定位的切割轨迹作业；(3)激光跟踪切割方法，采用激光跟踪技术引导机器人沿工件轮廓运动。

但上述各种方法所生成的切割轨迹精度不高，特别是不同类型线条连接处容易出现交叉、未相交或错位等情况，特别是对坡口线内圈为直线+圆弧的情况、两直线接近平行的情形、直线与圆弧接近相切等多种情形，均无法适应，因此，如何对各种线条类型连接的情形下，提高切坡口的轨迹精度，避免轨迹出现偏差，导致无法正常执行切割任务是亟待解决的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种相邻坡口线自动剪裁方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中切坡口的轨迹精度不高，轨迹易出现偏差，导致无法正常执行切割任务的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种相邻坡口线自动剪裁方法，所述相邻坡口线自动剪裁方法包括以下步骤：

获取待切割工件的相邻坡口参考线；

查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线；

根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线；

根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

优选地，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁，包括：

根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点；

根据所述替换点通过近点替换函数对相邻的两段坡口线进行近点替换，获得模板坡口线；

根据所述模板坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

优选地，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为直线到直线，则根据所述待剪裁的相邻坡口线中相邻的第一段直线坡口线和第二段直线坡口线分别对应的起点和终点拟合出一个平面；

将所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线的起点和终点投影至所述平面，得到投影后的两段直线段的起点和端点；

计算投影后的两段直线段的方向；

判断投影后的两段直线段的方向的乘积是否小于第一预设值；

若投影后的两段直线段的方向的乘积小于所述第一预设值，则根据所述第一段直线坡口线的近点计算函数计算离所述第二段直线坡口线的起点和终点分别最近的第一端点及对应的第一距离，根据所述最近的第一端点及对应的第一距离，计算所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线对应的替换点；

若投影后的两段直线段的方向的乘积等于零，则无需计算替换点；

若投影后的两段直线段的方向的乘积大于所述第一预设值，则通过直线参数方程计算所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线对应的替换点。

优选地，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为直线到圆弧或圆弧到直线，则计算所述待剪裁的相邻两段坡口线中直线坡口线的方向；

计算所述待剪裁的相邻两段坡口线中圆弧坡口线的圆心、半径和起点；

计算所述圆弧坡口线的圆心到所述直线坡口线的最近点；

比较所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之间的大小关系；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差的绝对值不大于第二预设值，则根据所述圆弧坡口线的近点计算函数计算离所述最近点最近的第二端点，根据所述直线坡口线的近点计算函数计算离所述第二端点最近的第三端点，根据所述第二端点和所述第三端点计算所述圆弧坡口线和所述直线坡口线对应的替换点；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差大于所述第二预设值，则无需计算替换点；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差小于所述第二预设值的相反数，则计算所述所述圆弧坡口线和所述直线坡口线的交点，根据所述交点以及所述直线坡口线针对所述圆心的远点，确定所述圆弧坡口线和所述直线坡口线对应的替换点。

优选地，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为圆弧到圆弧，则计算所述待剪裁的相邻坡口线中第一段圆弧坡口线的第一圆心和第二段圆弧坡口线的第二圆心；

计算所述第一圆心和所述第二圆心之间的方向向量；

若所述方向向量小于第三预设值，则根据所述第一段圆弧的终点、所述第二段圆弧的起点计算所述第一段圆弧坡口线和所述第二段圆弧坡口线对应的替换点；

若所述方向向量大于或等于所述第三预设值，则计算所述第一圆心到所述第二圆心向量的模值、以及所述第一段圆弧坡口线的第一半径和所述第二段圆弧坡口线的第二半径之和，当计算后的向量的模值与半径和之间的差值大于第四预设值，无需计算替换点，当计算后的向量的模值与半径和之间的差值不大于所述第四预设值，根据计算后的向量的模值、所述第一半径和所述第二半径，计算所述第一段圆弧坡口线和所述第二段圆弧坡口线对应的替换点。

优选地，根据第一预设规则调整所述闭环的首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线，包括：

识别所述闭环的最外圈闭环和内圈闭环；

将所述最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针，将所述内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针；或者，

将所述最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针，将所述内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针。

优选地，所述根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，包括：

若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线倾角的正负号相同，则认为需要剪裁；或，

若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线对应的上一参考线终点与下一参考线的起点重合，则认为需要剪裁；或，

若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线的上一坡口线方向与下一坡口线方向夹角小于预设角度，则认为需要剪裁。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种相邻坡口线自动剪裁装置，所述相邻坡口线自动剪裁装置包括：

获取模块，用于获取待切割工件的相邻坡口参考线；

调整模块，用于查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线；

判断模块，用于根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线；

剪裁模块，用于根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种相邻坡口线自动剪裁设备，所述相邻坡口线自动剪裁设备包括：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相邻坡口线自动剪裁程序，所述相邻坡口线自动剪裁程序被所述处理器执行时实现如上文所述的相邻坡口线自动剪裁方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有相邻坡口线自动剪裁程序，所述相邻坡口线自动剪裁程序被处理器执行时实现如上文所述的相邻坡口线自动剪裁方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种相邻坡口线自动剪裁系统，所述相邻坡口线自动剪裁系统包括：光谱共焦传感器、激光干涉仪、标定板，以及如上文所述的相邻坡口线自动剪裁设备。

本发明中，获取待切割工件的相邻坡口参考线，查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线，通过调整参考线的首尾连接顺序，从而适应各种线条类型坡口线；根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线，从而根据工艺需求调整剪裁策略，适应各种工艺需求，避免不同类型线条连接处容易出现交叉、未相交或错位等情况；根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁，从而完成坡口线剪裁，提高切坡口切割精度。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的相邻坡口线自动剪裁设备的结构示意图；

图2为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例的流程示意图；

图3为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中数据结构line中线偏移线计算结构示意图；

图4为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中数据结构arc中圆弧偏移计算结构示意图；

图5为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中数据结构circle中圆偏移计算结构示意图；

图6为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中坡口线剪裁前结构示意图；

图7为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中坡口线自动剪裁的整体流程示意图；

图8为本发明相邻坡口线自动剪裁方法实施例中坡口线剪裁后的结构示意图；

图9为本发明相邻坡口线自动剪裁装置第一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的相邻坡口线自动剪裁设备结构示意图。

如图1所示，该相邻坡口线自动剪裁设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的存储器(Non-volatileMemory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对相邻坡口线自动剪裁设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及相邻坡口线自动剪裁程序。

在图1所示的相邻坡口线自动剪裁设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述相邻坡口线自动剪裁设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的相邻坡口线自动剪裁程序，并执行本发明实施例提供的相邻坡口线自动剪裁方法。

基于上述硬件结构，提出本发明相邻坡口线自动剪裁方法的实施例。

参照图2，图2为本发明相邻坡口线自动剪裁方法第一实施例的流程示意图，提出本发明相邻坡口线自动剪裁方法第一实施例。

在第一实施例中，所述相邻坡口线自动剪裁方法包括以下步骤：

步骤S10：获取待切割工件的相邻坡口参考线。

应理解的是，本实施例的执行主体是所述相邻坡口线自动剪裁设备，所述相邻坡口线自动剪裁设备可以是机器人、个人计算机或服务器等电子设备，本实施例对此不加以限制，本实施例中以机器人为例进行说明。坡口线的相邻关系与待切割工件模板所包含的线条、圆弧、圆相同，可在模板坡口线定义过程中直接确定，并可在模板坡口线定义过程中存储所有坡口线的相邻关系，故进行坡口线剪裁时，可无需重新搜索，直接读取相邻关系即可，包括：

S11解析待切割工件模板的2D图纸，将所述2D图纸的直线实体、圆弧实体、圆实体分别依照预设数据转换规则转换为line数据结构、arc数据结构以及circle数据结构，以获取多个模板参考线S

更进一步的，步骤S11中，获取待切割工件模板的2D图纸后，依据所述2D图纸文件的线条属性，将所述待切割工件模板中的直线、圆弧、圆实体预设规则分别解析为line、arc和circle的数据结构，其中解析后的所述line、所述arc和所述circle均为坡口参考线，集合所述坡口参考线生成模板参考线S

对于特定的待切割工件模板，2D图纸文件可为DXF或DWG格式，可使用开源库dxfrw识别2D图纸文件的线条属性。获取各线条属性后，依据预设数据转换规则将识别出的直线、圆弧、圆实体分别解析为line、arc和circle的数据结构，即形成各个坡口参考线。

所述line的成员变量包含所述直线起点3D坐标和含所述直线终点的3D坐标，line的成员函数包括线偏移计算函数、直线中点计算函数、直线近点计算函数、直线远点计算函数以及直线近点替换函数、直线远点替换函数、直线起点终点互换函数中一种或多种的组合。

所述arc的成员变量包含圆弧起点3D坐标、圆弧中点3D坐标和圆弧圆心3D坐标，所述arc的成员函数包括圆弧偏移计算函数、圆弧圆心计算函数、圆弧近点计算函数、圆弧远点计算函数以及圆弧近点替换函数、圆弧远点替换函数、圆弧起点终点互换函数等功能函数中一种或多种的组合；机器人的圆弧指令需要的是起点、中点、终点3个点位，这样便于与机器人的圆弧指令一一对应。

所述circle的成员变量包含圆实体圆心3D坐标和圆实体半径，所述circle的成员函数包括圆偏移计算函数。

(一)数据结构line

数据结构line的成员变量包含起点和终点的3D坐标，line的成员函数包括偏移线计算函数、中点计算函数、近点计算函数、远点计算函数以及近点替换函数、远点替函数换、起点终点互换函数。

(a)对于2D图纸中的直线实体，line的起点坐标P

(b)line的线偏移计算函数包含2个输入和1个输出，输入1为指定偏移量，输入2为偏移方向，输出为偏移后的line。如图3所示，line的起点和终点具有相同的坐标系，其x轴方向沿起点指向终点，z轴方向垂直于工件表面向下，x-y-z轴构成右手坐标系。给定偏移量dy后，若偏移方向为正则起点和终点向y轴正方向偏移dy；若偏移方向为负则起点和终点向y轴负方向偏移dy。

(c)line的中点计算函数用于确认line的中点，line的中点是指直线的中点，中点的3D坐标(x

x

(d)line的近点计算函数与远点计算函数是用于针对任意的一个指定点P确定其近点和远点，其中，若line的起点到指定点P的距离大于等于终点到指定点P的距离，则对指定点P而言，起点为远点，终点为近点；反之，若起点到点P的距离小于终点到点P的距离，则起点为近点，终点为远点。其中，可依据欧式距离分别计算指定点P到起点及终点的距离。

(e)line的近点替换函数，是针对指定点P，用于将近点替换为点P；远点替换函数是用于将远点替换为点P；起点终点互换函数，是用于将起点和终点互换。

(二)数据结构arc

数据结构arc的成员变量包含起点、中点和终点的3D坐标、数据结构arc的成员函数包含计算偏移圆弧、圆心、近点、远点以及近点替换、远点替换、起点终点互换功能函数。

(a)对于2D图纸中的圆弧实体，arc的起点坐标P

(a.1)记arc的圆心坐标为P

x

其中，(x

(a.2)x

(a.3)x

(a.3)CP

(a.4)α

(a.5)如果圆弧实体的顺逆时针状态N

α

(a.6)如果圆弧实体的顺逆时针状态N

α

(a.7)Δα＝α

(a.8)

表示绕z轴旋转θ的旋转矩阵。

(b)arc的圆弧偏移计算函数用于确认偏移后的arc，其包含2个输入和1个输出，输入1为指定偏移量，输入2为偏移方向，输出为偏移后的arc。如图4所示，给定偏移量dr后，若偏移方向为正则起点和终点向半径增大的方向偏移dr；若偏移方向为负则起点和终点向半径减小的方向偏移dr。

(c)arc的圆心计算函数用于确定arc的圆心，圆心的3D坐标P

A＝[d

(d)arc近点计算函数和远点计算函数用于确定指定点P的近点和远点，其中，若起点到点P的距离大于等于终点到点P的距离，则起点为指定点P的远点，终点为指定点P近点；反之，若起点到点P的距离小于终点到点P的距离，则起点为点P的远点，终点为点P的近点，其中，可通过欧式距离计算起点到点P的距离。

(e)arc的近点替换函数用于将近点替换为点P；远点替换函数用于将远点替换为点P；起点终点互换函数用于当解析完毕后中出现起点、终点位置错换的情况下，根据实际需要将起点和终点互换。

(三)数据结构circle

circle包含圆心的3D坐标和半径，以及计算偏移圆功能函数。

(a)对于2D图纸中的圆实体，circle的圆心坐标P

x

(b)circle的圆偏移计算函数用于确认偏移后的circle，其包含2个输入和1个输出，输入1为指定偏移量，输入2为偏移方向，输出为偏移后的circle。如图5所示，给定偏移量dr后，若偏移方向为正则整个圆向半径增大的方向偏移dr；若偏移方向为负则整个圆向半径减小的方向偏移dr。

S12依据2D图纸标注，选择待切割边的模板参考线，根据预设方向与预设距离偏移全部所述模板参考线S

坡口参考线是工件的边缘轮廓，并不能直接依据坡口参考线进行切割，获取坡口参考线后，还需要对各坡口参考线依据预设距离、预设方向偏移，以基于坡口参考线偏移获得模板坡口线。其中预设距离以及预设方向可根据实际经验或2D图纸标注确定。

步骤S20：查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线。

可理解的是，相邻模板坡口线之间理论上应该为首尾相连，但是偏移后的相邻模板坡口线之间可能出现交叉或应该连接但实际未相交的情况，如图6所示，图6中实线为依据步骤S1所生成的参考线，虚线部分为对应参考线偏移后形成的坡口线，原本相连的参考线各自偏移后，理论上应该继续连接，但是实际却出现交叉，此时需要计算模板坡口线的相邻两段的交点从而对其进行剪裁以获取最终的待剪裁的相邻坡口线。

从2D图纸解析到的坡口参考线可能不满足首尾连通，即相邻两段坡口参考线须第1段的终点连接第2段的起点。相邻坡口参考线的端点连接类型有4种：“起点-终点-起点-终点”、“起点-终点-终点-起点”、“终点-起点-起点-终点”、“终点-起点-终点-起点”。

需要说明的是，首先需要找到坡口参考线形成的闭环数，然后将最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针，内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针，获得已调整坡口参考线；或者，将最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针，内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针，获得已调整坡口参考线。

步骤S30：根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线。

在具体实现中，所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，需根据相邻的两段坡口线之间是否存在交点，容易出现交叉、错位、应该连接但实际未相交等情况。具体地，所述第二预设规则包括：

S31，若相邻坡口线均为上坡口、或均为下坡口，即相邻坡口线倾角的正负号相同，则视为需要剪裁；否则，视为不需要剪裁；

S32，若相邻坡口线对应的上一参考线终点与下一参考线的起点重合，则视为需要剪裁；否则，视为不需要剪裁；

S33，若相邻坡口线的上一坡口线方向与下一坡口线方向夹角小于预设值，则视为需要剪裁；否则，视为不需要剪裁；

S33中，若坡口线为直线，则其方向为起点指向终点；若坡口线为圆弧，则其方向为终点的切线方向。

在本实施例中，所述根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，包括：若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线倾角的正负号相同，则认为需要剪裁；或，若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线对应的上一参考线终点与下一参考线的起点重合，则认为需要剪裁；或，若所述已调整坡口参考线中相邻坡口线的上一坡口线方向与下一坡口线方向夹角小于预设角度，则认为需要剪裁。

步骤S40：根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

可理解的是，对全部的待剪裁相邻坡口线进行剪裁，整体流程如图7所示。根据坡口线属性不同，坡口线相邻关系存在如下四种组合：line-line、line-arc/arc-line、arc-arc以及其中一段为circle。若相邻坡口线关系为line-line，则将两段坡口线分别记为line1和line2，通过直线-直线交点计算函数得出两段坡口线的交点；若相邻坡口线中的第1段类型为line，第2段类型为arc，或第1段类型为arc，第2段类型为line，则通过直线-圆弧交点计算函数得出两段坡口线的交点；若相邻坡口线中的第1段类型为arc，第2段类型也为arc，则通过圆弧-圆弧交点计算函数得出两段坡口线的交点；若相邻坡口线中有某一段是circle，则不计算交点。根据计算的交点判断是否进行近点替换，以获得模板坡口线，根据最终的模板参考线进行所述待切割工件的自动剪裁。

所有相邻的坡口线都进行上述裁剪操作后，即可完成坡口线剪裁，图6中交叉的坡口线经由本实施例所示方法进行坡口线剪裁后如图8所示。

在本实施例中，获取待切割工件的相邻坡口参考线，查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线，通过调整参考线的首尾连接顺序，从而适应各种线条类型坡口线；根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线，从而根据工艺需求调整剪裁策略，适应各种工艺需求，避免不同类型线条连接处容易出现交叉、未相交或错位等情况；根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁，从而完成坡口线剪裁，提高切坡口切割精度。

基于上述相邻坡口线自动剪裁方法第一实施例，继续参照图2，提出本发明相邻坡口线自动剪裁方法的第二实施例。

在第二实施例中，所述步骤S40，包括：

根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点；

根据所述替换点通过近点替换函数对相邻的两段坡口线进行近点替换，获得模板坡口线；

根据所述模板坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

可理解的是，S41，若相邻坡口线关系为line-line，则将两段坡口线分别记为line1和line2，通过直线-直线交点计算函数得出两段坡口线的交点，具体步骤如下：

(1)记line1的起点为P

(1.1)若||d

(1.2)若||d

若dist

本实施例能够适应两直线接近平行的情形，避免相邻的坡口线为两直线接近平行时替换点易错位、不符合切割工艺需求的问题。

(1.3)若||d

P

其中，k

由于P

(2)对line1和line2做近点替换，替换点为交点P

所述第一预设值为经验值。

在本实施例中，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为直线到直线，则根据所述待剪裁的相邻坡口线中相邻的第一段直线坡口线和第二段直线坡口线分别对应的起点和终点拟合出一个平面；

将所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线的起点和终点投影至所述平面，得到投影后的两段直线段的起点和端点；

计算投影后的两段直线段的方向；

判断投影后的两段直线段的方向的乘积是否小于第一预设值；

若投影后的两段直线段的方向的乘积小于所述第一预设值，则根据所述第一段直线坡口线的近点计算函数计算离所述第二段直线坡口线的起点和终点分别最近的第一端点及对应的第一距离，根据所述最近的第一端点及对应的第一距离，计算所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线对应的替换点；

若投影后的两段直线段的方向的乘积等于零，则无需计算替换点；

若投影后的两段直线段的方向的乘积大于所述第一预设值，则通过直线参数方程计算所述第一段直线坡口线和所述第二段直线坡口线对应的替换点。

S42，若相邻坡口线中的第1段类型为line，第2段类型为arc，或第1段类型为arc，第2段类型为line，则通过直线-圆弧交点计算函数得出两段坡口线的交点，具体步骤如下：

(1)计算line方向

(2)利用arc的圆心计算函数得到P

(3)计算P

(4)比较||P

(4.1)若|||P

从而适应直线与圆弧接近相切的情形，避免替换点易错位、不符合切割工艺需求。

(4.2)若||P

(4.3)若||P

记line_针对arc_圆心P

若||P

若||P

(5)对line和arc做近点替换，替换点为交点P

所述第二预设值为经验值。

在本实施例中，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为直线到圆弧或圆弧到直线，则计算所述待剪裁的相邻两段坡口线中直线坡口线的方向；

计算所述待剪裁的相邻两段坡口线中圆弧坡口线的圆心、半径和起点；

计算所述圆弧坡口线的圆心到所述直线坡口线的最近点；

比较所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之间的大小关系；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差的绝对值不大于第二预设值，则根据所述圆弧坡口线的近点计算函数计算离所述最近点最近的第二端点，根据所述直线坡口线的近点计算函数计算离所述第二端点最近的第三端点，根据所述第二端点和所述第三端点计算所述圆弧坡口线和所述直线坡口线对应的替换点；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差大于所述第二预设值，则无需计算替换点；

若所述最近点与所述圆心之间的距离与所述半径之差小于所述第二预设值的相反数，则计算所述所述圆弧坡口线和所述直线坡口线的交点，根据所述交点以及所述直线坡口线针对所述圆心的远点，确定所述圆弧坡口线和所述直线坡口线对应的替换点。

S43，若相邻坡口线中的第1段类型为arc，第2段类型也为arc，则通过圆弧-圆弧交点计算函数得出两段坡口线的交点，具体步骤如下：

(1)记第一段圆弧为arc1，第二段圆弧为arc2，利用arc1的圆心计算函数得到P

(2)计算arc1圆心P

若d

(3)计算arc1的半径r

(4)比较||P

(4.1)若||P

(4.2)若||P

若|c

判断两圆弧有2个交点，分别记为P

P

P

Δθ＝acos(c

记arc1针对点P

若||P

若||P

从而适应两个圆弧的圆心相近的情形，避免替换点易错位、不符合切割工艺需求。

(5)对arc1和arc2做近点替换，替换点为交点P

所述第三预设值为经验值。

在本实施例中，所述根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，包括：

若所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系为圆弧到圆弧，则计算所述待剪裁的相邻坡口线中第一段圆弧坡口线的第一圆心和第二段圆弧坡口线的第二圆心；

计算所述第一圆心和所述第二圆心之间的方向向量；

若所述方向向量小于第三预设值，则根据所述第一段圆弧的终点、所述第二段圆弧的起点计算所述第一段圆弧坡口线和所述第二段圆弧坡口线对应的替换点；

若所述方向向量大于或等于所述第三预设值，则计算所述第一圆心到所述第二圆心向量的模值、以及所述第一段圆弧坡口线的第一半径和所述第二段圆弧坡口线的第二半径之和，当计算后的向量的模值与半径和之间的差值大于第四预设值，无需计算替换点，当计算后的向量的模值与半径和之间的差值不大于所述第四预设值，根据计算后的向量的模值、所述第一半径和所述第二半径，计算所述第一段圆弧坡口线和所述第二段圆弧坡口线对应的替换点。

进一步地，在本实施例中，在所述步骤S20中，所述根据第一预设规则调整所述闭环的首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线，包括：

识别所述闭环的最外圈闭环和内圈闭环；

将所述最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针，将所述内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针；或者，

将所述最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针，将所述内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针。

需要说明的是，在步骤S20中，首先需要找到坡口参考线形成的闭环数，然后将最外圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为顺时针，内圈闭环的参考线端点首尾连接顺序调整为逆时针。保证所有参考线的首尾连通性，对于内圈为直线+圆弧的情况，能够适应，避免替换点易错位、不符合切割工艺需求的问题。

进一步地，针对最外圈为顺时针，内圈为逆时针的情形，具体步骤如下：

S21，创建空的闭环集合R

S22，任选一个未被搜过的参考线，搜索与该参考线相连的闭环R

所述参考线搜索其相连闭环的步骤如下：

(1)创建空的集合R

(2)记当前参考线S

(2.1)若某条参考线S

(2.2)若某条参考线S

(2.3)若所有参考线的起点或终点与P

(3)重复步骤(2)，直到R

S23，重复S22，直到所有参考线都被搜过；

S24，遍历集合R

S241，最外圈的闭环判断步骤如下：

(1)计算每个闭环每段参考线的长度，

(1.1)若参考线为line，则其长度l＝||P

(1.2)若参考线为arc，则其长度l＝||P

(2)闭环长度最大的即为最外圈闭环。

S242，闭环首尾连接顺序判断步骤如下：

(1)计算闭环每2个相邻参考线的方向夹角

(1.1)若参考线为line，则其方向为

(1.2)若第1段参考线为arc，则其方向为

若第2段参考线为arc，则其方向为

(1.3)方向夹角计算方式为，β＝asin(d

(2)将所有相邻参考线的方向夹角进行相加求和，

若求和结果小于0，则将该闭环视为逆时针；否则将该闭环视为顺时针。

S243，闭环调整首尾连接顺序的方法为，将所有参考线的起点和终点进行互换。

在本实施例中，通过根据所述待剪裁的相邻坡口线的线条关系，计算所述待剪裁的相邻两段坡口线的替换点，根据所述替换点通过近点替换函数对相邻的两段坡口线进行近点替换，获得模板坡口线，通过近点替换，从而适应各种线型的工艺需求，避免相邻坡口线连接处容易出现交叉、未相交或错位等情况，根据所述模板坡口线对所述待切割工件进行剪裁，提高坡口线的切割精度。

此外，参照图9，本发明实施例还提出一种相邻坡口线自动剪裁装置，所述相邻坡口线自动剪裁装置包括：

获取模块10，用于获取待切割工件的相邻坡口参考线；

调整模块20，用于查找所述相邻坡口参考线所形成的闭环，根据第一预设规则调整所述闭环的参考线端点首尾连接顺序，获得已调整坡口参考线；

判断模块30，用于根据第二预设规则判断所述已调整坡口参考线是否需要剪裁，获得待剪裁的相邻坡口线；

剪裁模块40，用于根据所述待剪裁的相邻坡口线对所述待切割工件进行剪裁。

本发明所述相邻坡口线自动剪裁装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有相邻坡口线自动剪裁程序，所述相邻坡口线自动剪裁程序被处理器执行时实现如上文所述的相邻坡口线自动剪裁方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。