本发明属于混合增减材工艺规划领域，尤其涉及一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法及系统。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
2、再制造技术是将使用过或磨损的产品恢复到类似新状态，或者改变其外部形状以满足新产品性能要求的过程。与纯增材制造或纯减材制造相比，再制造可以减少材料、能源和时间的损耗，其主要优点在于延长产品的使用寿命并改善产品的功能，使得使用过或损坏的组件能够翻新至接近全新状态，尤其适用于使用昂贵材料的航空航天及相关领域。
3、增材、减材混合制造(ashm)结合了增材制造能够创建复杂几何形状和减材制造高精度的能力，很适合用于再制造中。对于增材、减材混合再制造(ashrm)，工艺规划是其中的一个关键问题，即，确定初始目标中需要通过减材制造消除的多余区域，以及需要通过增材制造添加额外材料的区域，并确定它们的制造顺序。ashrm工艺规划的关键挑战是，制造过程中存在多个需要同时满足的制造约束，且随着划分区域的变化，制造约束也将动态变化，使得计算复杂度大大提升。目前对于ashrm工艺规划的研究主要针对cad模型，并且只考虑了一小部分的制造约束，缺少适用于各类三维模型的计算框架。
技术实现思路
1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法及系统，其能够使得初始三维模型在满足制造约束的前提下被划分为减材、增材、可再利用三类区域，并最大化其中的可再利用区域，先减材制造，再增材制造，能够广泛适用于各类三维模型。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明的第一个方面提供一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法。
4、一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其包括：
5、调取初始三维模型和目标三维模型对应的文件，得到初始三维模型和目标三维模型；
6、由粗到细的双阶段旋转所述目标三维模型，确定出目标三维模型的位姿；
7、通过初始三维模型和确定好位姿的目标三维模型之间的布尔计算，得到初始三维模型的减材区域、增材区域及再利用区域；通过减材区域及增材区域与再利用区域内的每个采样点进行碰撞检测获取采样点之间的碰撞关系，构建出碰撞依赖图；
8、基于所述初始三维模型，计算出增材区域接触面的所有连通分量，再结合碰撞依赖图，筛选出初始化切平面；
9、对于所述初始三维模型中的使用初始化切平面切除的所有区域，均分别计算其连通分量，并为每个连通分量生成一个局部切平面；
10、迭代计算使所述初始三维模型中的再利用区域满足制造约束的各个局部切平面位姿，并作为最终切平面位姿，确定出待加工的减材区域及增材区域；
11、将待加工的减材区域及增材区域分别划分为相应定轴制造子区域，对各个定轴加工子区域生成满足制造约束的加工路径方案。
12、作为一种实施方式，确定出目标三维模型的位姿的步骤包括：
13、将初始三维模型和目标三维模型几何中心点对齐，再在高斯球面上均匀采样若干点，每个点与球心的连线都作为目标三维模型的旋转向量，旋转中心为目标三维模型的几何中心点；对于每个旋转后的目标三维模型，基于第一预设打分函数评估其好坏，进行粗略评估；
14、挑选出粗略评估中得分最高的若干个旋转方向进行细致评估，对于挑选出的每个旋转方向，均将目标三维模型进一步沿着设定方向进行平移。对于旋转并平移之后的每个目标三维模型，均通过求交集的布尔运算，计算出初始的再利用区域，再通过第二预设打分函数评估其好坏；最后，将得分最高的旋转、平移后的目标三维模型确定为目标三维模型的新位姿。
15、作为一种实施方式，构建碰撞依赖图的步骤包括：
16、首先，对减材区域及增材区域进行均匀采样，将再利用区域体素化，将每个体素中心点作为一个采样点；
17、随后，依次遍历减材区域上的每个采样点，分别与再利用区域内的每个采样点沿着各个方向进行碰撞检测，若某个减材区域的采样点在任意方向都不可达，则在碰撞依赖图中加上相应的节点与边，并在边上添加标签，以记录碰撞的方向；
18、及依次遍历增材区域上的每个采样点，使用模拟的增材碰撞进行碰撞检测，并在碰撞依赖图中添加相应的点和边。
19、作为一种实施方式，筛选初始化切平面的步骤为：
20、计算出增材区域的接触面的所有连通分量，针对每个连通分量在各个采样方向上生成一个候选切平面，保留将连通分量和打印基底完全分割到两侧的候选切平面并形成候选切平面集合；对候选切平面集合中的各个候选切平面赋予一个权值，再利用贪心算法挑选出初始化的切平面；其中，权值由碰撞依赖图所确定的初始再利用区域内每个采样点的遮挡因子计算得到。
21、作为一种实施方式，采用蒙特卡洛树搜索(mcts)方法修改切平面位姿，得到最终切平面位姿。
22、作为一种实施方式，将待加工的减材区域及增材区域分别划分为相应定轴制造子区域的过程为：
23、沿着设定方向将减材区域划分为能够定轴减材加工的子区域，再通过插值方向进一步划分减材区域的剩余区域；将增材区域划分为满足自支撑约束和依赖约束的定轴增材制造子区域；对各个定轴加工子区域生成满足制造约束的加工路径方案。
24、本发明的第二个方面提供一种用于再制造的混合增减材工艺规划系统。
25、一种用于再制造的混合增减材工艺规划系统，其包括：
26、三维模型调取模块，其用于调取初始三维模型和目标三维模型对应的文件，得到初始三维模型和目标三维模型；
27、目标三维模型位姿确定模块，其用于由粗到细的双阶段旋转所述目标三维模型，确定出目标三维模型的位姿；
28、碰撞依赖图构建模块，其用于通过初始三维模型和确定好位姿的目标三维模型之间的布尔计算，得到初始三维模型的减材区域、增材区域及再利用区域；通过减材区域及增材区域与再利用区域内的每个采样点进行碰撞检测获取采样点之间的碰撞关系，构建出碰撞依赖图；
29、初始化切平面筛选模块，其用于基于所述初始三维模型，计算出增材区域接触面的所有连通分量，再结合碰撞依赖图，筛选出初始化切平面；
30、局部切平面生成模块，其用于对于所述初始三维模型中的使用初始化切平面切除的所有区域，均分别计算其连通分量，并为每个连通分量生成一个局部切平面；
31、待加工减增材区域确定模块，其用于迭代计算使所述初始三维模型中的再利用区域满足制造约束的各个局部切平面位姿，并作为最终切平面位姿，确定出待加工的减材区域及增材区域；
32、加工路径方案确定模块，其用于将待加工的减材区域及增材区域分别划分为相应定轴制造子区域，对各个定轴加工子区域生成满足制造约束的加工路径方案。
33、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
34、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
35、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
36、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
37、本发明的第五个方面提供一种计算机设备。
38、一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
40、本发明提出的一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法及系统，使得初始三维模型在满足制造约束的前提下被划分为减材、增材、可再利用三类区域，并最大化其中的可再利用区域m整个制造过程为先减材制造，再增材制造能够广泛适用于各类三维模型。
41、本发明提出的一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法及系统通过调整目标三维模型的位姿，以提升再利用区域体积，而且将初始三维模型和目标三维模型划分为三类区域，每个区域的制造过程能够满足制造约束。
42、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，确定出目标三维模型的位姿的步骤包括：
3.如权利要求1所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，构建碰撞依赖图的步骤包括：
4.如权利要求1所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，筛选初始化切平面的步骤为：
5.如权利要求1所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，采用蒙特卡洛树搜索(mcts)方法修改切平面位姿，得到最终切平面位姿。
6.如权利要求1所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法，其特征在于，将待加工的减材区域及增材区域分别划分为相应定轴制造子区域的过程为：
7.一种用于再制造的混合增减材工艺规划系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
10.一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的用于再制造的混合增减材工艺规划方法中的步骤。
