评估方法以及激光切割的制造方法
【专利摘要】对部件的图案中的位置进行评估，以确定该位置是否位于图案的特征的内部或外部。图案用于由激光切割机从材料切割出特征。特征中的位置被渲染成存储在存储器中的阵列，使得存储在阵列中的、与该位置的坐标相对应的地址的值是如由所述渲染的计数处理所确定的奇数或偶数。然后，如果该值是奇数，则将该位置识别为位于内部，并且如果所述值是偶数，则将该位置识别为位于外部。该渲染能够使用修改形式的栅格化或光线投射。
【专利说明】评估方法以及激光切割机
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及根据图案来移动激光切割机，以从片材切割出特征，并且更具体地，涉及沿着弯路(detour)移动激光切割机，从而避免切割头与之前从材料切割出的特征之间的冲突。
【背景技术】
[0002]片材的激光切割
[0003]根据图案从片材上切割出特征是常见的制造工艺。通常，激光切割头沿着正交轴在有界平面上平移。该类型的激光切割机通常用来从不同厚度的塑料和金属片切割出分开的特征。通常由遵循称为“nc-码(nc-code)”或“g-码(g-code) ”的规定指令列表的计算机数字控制器(CNC:computer numerical controller),来执行对激光切割机的控制。
[0004]通常使用两种类型的激光切割头移动。在激光器持续接通的同时，能够由在材料的平面上非常快速的横向运动来执行纯粹的平移或横向移动。该类型的移动是优选的。
[0005]切割头上升/下降移动相对较慢。在执行切割头上升/下降移动的同时，该类型的移动通常需要停止切割头，并接通/关断激光器。因此，应当尽可能地避免该类型的移动，以最小化生产时间。因此，限定了两种类型的基本移动:快速横向移动，和缓慢上升/下降移动。
[0006]闭合的和排样的(Nested)特征
[0007]部件由线(直的或弯曲的)的图案来限定，该图案能够由代码的指令所指定的激光切割头来跟随。特征由一根或更多根连接线来限定，并且部件由一组一个或更多个特征来限定。特征通常是排样的。某些特征的线是闭合的，从而能够从材料上切割出特征。也能够沿着图案的边缘切割出不闭合的特征(例如，狭缝)。
[0008]CAD/CAM 和 G-码
[0009]部分和整组特征通常被规定为计算机辅助设计(CAD)文件。例如，常见的CAD文件格式是绘图交换文件(DXF)格式。这样的文件通常包含能够与比例、旋转以及平移相关地重复使用的各个部分的说明。为了使材料利用率最大化，经常执行计算机辅助排样(CAN:computer aided nesting)来以最少量的材料自动定位该组部件。在规定了所有部件的几何形状(该过程称为“作业”)后，能够用计算机辅助制造(CAM computer aidedmanufacturing)程序来产生实际的g_码指令，以使作业有效执行。对于用于执行g_码指令的激光切割机，CAM输出几乎总是特定的。
[0010]冲突
[0011]能够在支撑结构上水平布置片材。支撑结构通常具有间隔开的竖杆或销，以允许从材料上切割出的特征从中落下并将其从工作区域移除。大的或不规则形状的特征可能不会通过支撑结构落下，并可能与切割头冲突。这是问题。由于切割头的精密性质和修复时间，这样的冲突代价非常高，这使得避开之前切割出的特征从而不中断工作过程是非常重要的。
[0012]切割头上升/下降
[0013]一种避免可能与之前切割出的特征冲突的解决方案是:通过在每次切割之后提升切割头，横向穿过待切割的下一个特征，并且然后使切割头返回到下降位置。然而，与横向移动相比，切割头上升和下降移动是众所周知地缓慢，将大量时间和复杂性加入到作业，这增加了成本并降低了效率。因此，避免冲突的方法不是最理想的。
[0014]美国专利6，609，044确定围绕每个待切割的特征的边界框，并保证切割头不会与边界框交叉。尽管该方法有效地避免了冲突，而不使用缓慢的切割头上升/下降移动，但是针对许多常见图案使用边界框是非常低效的。
[0015]美国专利7，702，416使用绘图说明(drawing specificat1n)用于(例如,切割机的)运动控制。根据，例如排样或与绘图说明的中心的距离，来对图中的元素进行排序。基于所识别的元素和顺序，产生用于实现运动控制的代码。所生成的代码能够包括诸如升高、降低和移动操作这样的插入操作。
[0016]渲染
[0017]存在两种基本渲染技术，栅格化和光线投射(ray casting)。两种技术通常使用帧缓冲。帧缓冲是存储在存储器中的阵列。阵列的地址对应于在待产生的图像中的像素的坐标。像素能够是诸如亮度、颜色、透明度、不透明度等这样的分配值。在传统渲染中，该值与正被渲染的内容的视觉外观有关。
[0018]栅格化将在场景中表示特征的2D图像空间转换为栅格化格式，并且确定得到的像素值。当使用图形管线时，具有顶点、边缘和面的多边形(例如，三角形)的流被转换成在阵列中的像素值。
[0019]在光线投射中，通过将光线从视点投射出而逐个像素地解析场景。在交叉场景特征的情况下，对像素值进行估算，例如，在相交点处特征的颜色值成为阵列中的像素的值。同样地，像素能够是诸如强度、颜色、透明度、不透明度等这样的指定外观值。
【发明内容】
[0020]在激光切割期间，当切割部件时，大的或不规则形状的特征可能不会通过支撑结构落下。这是问题，因为切割头可能与切割出的特征冲突。
[0021]本发明的实施方式通过沿着弯路移动切割头从而避开这样的已经切割的特征，来提供针对上述问题的解决方案。
[0022]对部件的图案中的位置进行估计，以确定该位置位于待从图案中切割的特征的内部或外部。图案用于由激光切割机从材料切割出特征。如果该位置全部位于内部，则该位置是待切割的特征的一部分，否则它们不是待切割的特征的一部分，并且该位置能够用于在切割部件后绕过该部件。
[0023]特征中的位置被渲染成存储在存储器中的阵列，使得存储在阵列中的、与位置的坐标相对应的地址的值或是如由该渲染的计数处理所确定的奇数或偶数。
[0024]然后，如果该值为奇数，则将该位置识别为位于内部，并且如果值为偶数，则将该位置识别为位于外部。渲染能够使用修改形式的栅格化或光线投射。
[0025]作为优点，能够在图形处理器单元或渲染流水线中执行渲染，以加快远超过常规方法的处理。
[0026]能够使用所确定的位置，根据图案使激光切割机绕过之前由激光切割机从材料切割出的特征。根据测试来构建对应于所有特征的排样顺序的分层排样树，其中，树中的每个节点表示一个特征，并且树的根对应于特征的组合。然后，在绕开之前从材料切割出的特征的同时，根据排样顺序来切割特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0027][图1]
[0028]图1是根据本发明的实施方式的例示从片材切割的部件的图案的示意图；
[0029][图2]
[0030]图2是根据本发明的实施方式的用于切割在支撑结构上支撑的材料的激光切割系统的不意图；
[0031][图3]
[0032]图3是根据本发明的实施方式的预处理图案中的相交线的示意图；
[0033][图4A]
[0034]图4A是根据本发明的实施方式的使用栅格化渲染处理来确定位置是否处于特征的内部或外部的方法的流程图；
[0035][图4B]
[0036]图4B是根据本发明的实施方式的用于示例位置的栅格化的计数处理的结果的示意图；
[0037][图4C]
[0038]图4C是根据本发明的实施方式的用于示例位置的栅格化的计数处理的结果的示意图；
[0039][图5A]
[0040]图5A是根据本发明的实施方式的使用光线投射渲染处理来确定位置是否处于特征的内部或外部的方法的流程图；
[0041][图5B]
[0042]图5B是根据本发明的实施方式的用于示例位置的光线投射的计数处理的结果的示意图；
[0043][图6]
[0044]图6是根据本发明的实施方式的具有排样的特征的示例部件以及限定用于示例部件的排样顺序的对应分层树结构的示意图；
[0045][图7]
[0046]图7的(a)-(c)是根据本发明的实施方式的、为避开之前切割的特征的绕过切割头的不意图；以及
[0047][图8]
[0048]图8是根据本发明的实施方式的、为了避开先前切割的特征，在特征和材料之间产生和删除连接部的示意图。
【具体实施方式】
[0049]部件、图案和特征
[0050]图1示出用于待使用激光切割机90从片材20切割出的部件10的图案。图案通常从CAD/CAN/CAM文件中读取，该CAD/CAN/CAM文件指定各个组成部分，例如，其它可能中的弧、线或圆圈。通常，将片放置在支撑结构上。在某些应用中，结构能够支持被同时切割的多个片。通常，支撑结构包括间隔开的竖直构件，从而能够移除废料，以避免与切割头冲关。
[0051]部件由待切割的特征的外部轮廓30、以及内部轮廓40限定，并被从材料中移除。轮廓由直线或曲线形成。某些特征50不能通过支持结构落下，因为这些特征大于支撑结构中的间隔，或具有不规则的形状，它们能够挂在支撑结构的边缘上。在任一情形下，那些特征可能与切割头冲突。
[0052]激光切割系统概述
[0053]图2示出凸出特征50基本上垂直于在支撑结构60上的片20的平面。由于支撑结构中的间隔201太小，所以特征无法移除，并可能与切割头90冲突。针对与部件或支撑结构连接的不规则形状的特征，这也可能发生。
[0054]图2还具有图案401、特征411和位置402如何能够被输入到在处理器210中执行的方法200中，以确定位置处于特征的内部还是外部，如在下文中详细描述的。处理器包括本领域已知的存储器和输入/输出接口。存储器能够存储具有本文所述的相关值的位置的阵列。
[0055]内部/外部指示能够用来控制切割头90的移动，从而避开之前切割的特征。能够由控制器95来执行移动。控制器能够使头部横向、上/下移动，并接通和关断激光器。还能够具有附接的电容传感器92，以反馈正被切割的材料上方的传感器的准确位置。
[0056]移动也能够考虑排样的特征，或部分切割的特征和材料之间的连接部，从而特征能够由该连接部保持在适当的位置上，同时切割其它特征，直至从部分切割的特征移除连接部是安全的为止。
[0057]能够针对一个或更多个特征对多个位置进行检测。另外，相对于特征的位置也能够用来确定某些特征是否被排样在其它特征内，也将在下文中进行描述。这能够有助于切割头的绕行。
[0058]由于与冲突相关的潜在成本，所以非常期望的是，避免可能导致冲突的切割头移动。我们首先描述用于精确标识相对于待切割的闭合特征的内部和外部位置的两种方法。随后，我们还描述用于在冲突可能潜在地发生的区域附近绕开激光切割头的方法和解决方案。
[0059]内部外部位置识别
[0060]我们描述如下方法的两种实施方式，该方法使得能够对由任何任意闭合特征包围的待测部件内的位置进行评估。对于这些实施方式，现在能够执行如下步骤中的任一个:
[0061](a)确定待从片上切割出的特征的精确形状和位置；
[0062](b)确定用于部件(即，其特征被排样在其它特征内)的排样图案；
[0063](c)确定特征的切割顺序；以及
[0064](d)保持从材料上部分切割出的特征之间的连接部。
[0065]通过使用(a)，能够标识当移动切割头时要避开的位置。通过使用(b)，能够将排样后的特征按切割顺序放置，以避免在之前切割出的特征内进行切割(这可能导致冲突)，并保持连接部以将部分切割的特征保持在适当位置，直至切割该特征是安全的为止。
[0066]渲染
[0067]两种方法均使用应用于特征的渲染处理。一个渲染处理使用栅格化，而另一个使用光线投射。渲染改编自如上所述的图形渲染技术。然而，代替产生用于在帧缓冲中的阵列的像素外观值，“像素”存储指示对应于特定的阵列坐标的位置位于特征的内部还是外部的值。这与现有渲染技术中已知的外观无关。
[0068]栅格化
[0069]渲染的第一实施方式利用栅格化。栅格化将多边形渲染到图像平面上，或到(像素)值的阵列上。通常，多边形表示为三角形的集合。三角形由三个顶点来表示。在最基本层次上，诸如渲染管线这样的栅格化器，简单地采用顶点流，并在三角形中适当地填充像素。
[0070]第二实施方式使用用于渲染的光线投射。光线投射在材料平面中沿着光线的(观察)方向从一位置追踪路径，并确定具有诸如交叉边界(轮廓)这样的特征的交叉点。
[0071]阵列中的地址对应于片材中的位置的坐标。两种渲染方法通过本文所述的计数处理，来将阵列中的值设置为奇数或偶数。该奇数的值和偶数的值分别与内部和外部位置相关联。内部和外部的奇/偶指示能够用来控制激光切割机的移动。应当理解的是，奇数/偶数的值的含义能够颠倒，取决于所使用的初始值。
[0072]相交线的预处理
[0073]在渲染之前，如图3所示，按如下步骤对部件的图案进行预处理。当两条线301相交时，相交线在这两条线的相交点303处等分，以形成四条新的较短线302。移除重叠线、或线段。该预处理允许不连接特征的精确构造。
[0074]识别特征
[0075]图案中的特征能够以任何数量的方式进行识别。一种方式开始于在图案(例如，线)中的所有实体的联合体的最右边位置，并以一致的方式通过访问后续线端点来穿过该图案。
[0076]当不能访问除了之前的位置以外的新位置时，特征被识别为开放特征，并且从特征中移除相关线。当遇到之前访问的位置时，特征被标记为闭合的。这样，一对特征或是排样的，或是不连接的，但是这些特征可能共享它们轮廓的部件。
[0077]另外，在该处理闭合特征之后，现在仅具有最少的轮廓。取决于应用，其它预处理方法是也是可能的。
[0078]栅格化
[0079]图4A示出用于确定位置402处于由激光切割机90所使用的图案401的特征411的内部还是外部的方法的第一实施方式。特别令人关注的是，在闭合轮廓(闭合特征)内的特征。切割后，要避开闭合特征。待处理的特征411和位置402被选择(410)。
[0080]在基于栅格化的渲染(400)中，特征的轮廓由一系列轮廓顶点221所表示(420)。如本文通常所用，列表是项目的任何的排序集合。顶点能够沿着轮廓等距间隔，尽管这不是必需的。
[0081]一系列多边形(例如，三角形431)利用轮廓顶点来构建(430)。多边形被栅格化(440)，作为存储在存储器中的阵列441。在栅格化期间，对位置进行栅格化的次数按如下所述进行计数。这能够使用图形处理单元(GPU)来完成，其中，能够极快速地执行。阵列具有与位置的坐标相对应的地址。每个位置对应于像素450。然后，能够通过检查阵列441在相应位置402处的值来确定(450):位置402位于特征411的内部还是外部。
[0082]在渲染实施方式中，与特征相关联的图案中的线由顶点表示，从而两个相邻顶点之间的分段直线段近似这些线。
[0083]这些顶点用来构建精确地覆盖特征内的所有位置的一系列多边形(三角形)。构建三角形的方法在某种程度上是任意的。
[0084]图4B-4C示出用来构建(夸张的)一系列曲面细分(tessellated)三角形的示例组件。使用栅格化方法来渲染这些组件，以确定有效的内部和外部位置。能够控制曲面细分程度，以产生任意精度(直到数字表示极限)的分段线性近似。
[0085]一系列三角形被渲染成阵列。阵列中的每个地址可以有效地称为像素450。像素的操作如下。
[0086]最初，每个阵列地址的值为零或某些其它已知的值。一种可能的渲染技术对特定像素(位置)450被包含在被渲染的三角形内的次数进行计数，例如参见图4B-4C。这些计数在像素内示出，即，在对应于位置的阵列中的地址。
[0087]这能够通过递增存储在像素中的值来完成。另一种渲染技术在每个地址使用单个比特，并且每当像素被渲染为三角形的一部分时，将值(O或I)反置。递增和反置都能够被认为是计数处理，其中，一比特的反置以基2运算来计数。
[0088]在任一情况下，在特征已被渲染后，由于我们的计数处理，地址具有奇数的值或偶数的值。奇数的值和偶数的值分别对应于内部位置和外部位置。这些值能够用来规划和控制切割头的移动。
[0089]图4B-4C示出得到的奇/偶计数值，例如，用于渲染的计数处理所使用的位置和三角形。
[0090]光线投射
[0091]如图5A所示，第二实施方式类似于第一实施方式，只要使用计数处理来确定渲染期间的阵列值。然而，代替对多边形进行栅格化，第二实施方式在渲染(400)期间使用光线投射。
[0092]如前所述，选择特征411和2D位置402。从某些任意(观察)方向上的位置投射(520)至少一个光线521。对光线与特征的任何轮廓之间的任何交叉点进行检测(530)并计数，例如参见图5B。然后，基于所检测到的交叉点的数量来确定(540) 2D位置是否位于特征的内部。
[0093]检测使用如前所述存储在存储器中的阵列的值。这些值被初始化为零。光线能够指向任意方向。为方便起见，光线的幅值限定在图案加上小余裕内的光线。如果光线具有奇数个交叉点，则位置处于内部，否则位置处于外部。
[0094]为了确定特定位置是否被包含在特征内，能够投射仅单个光线。如果光线与特征轮廓仅交叉一次(奇数)，则位置一定位于内部，如果两次，则计数为偶数且位置位于内部。分析技术能够用来确定光线和特征的线之间在许多情况(例如，电弧和线)下的交叉点。在闭合特征由高阶曲线构成的情况下，能够使用迭代方法来对交叉点的数量进行计数。
[0095]图5B示出由用于光线投射的计数处理所使用的示例部件和光线中的位置的像素的得到的奇/偶值。图5B用于图4C所示的同一部件，但这次使用栅格化来渲染。
[0096]具有电容传感器的切割头
[0097]有时，因为某些激光切割头具有头部能够在正被切割的材料中的间隙上方延伸的容差，所以将单个位置看作位于给定特征的内部或外部是不充分的。这是具有如下激光切割头的情况，该激光切割头具有附接的电容传感器92，以确定头部与材料之间的几何关系(例如，距离和位置)。这里，通常的情况是，电容传感器的预定部分位于材料的上方，例如，该部分能够约为50%或更大。
[0098]本方法能够通过考虑头部置周围的位置和位于激光切割机电容传感器正下方的位置的邻近关系，来增强以处理这样的状况。如果被视为特征的外部的邻近关系中的位置的百分比超过某个最小阈值，则该头部位置能够被认为对于对中激光切割头而言是安全的。
[0099]通过绕行来解决问题区域
[0100]在识别能够导致冲突的特征后，能够通过采用“绕行策略”来确定切割头的绕行路径，以避开这些区域。最佳的是，绕行策略避免使用慢速切割头上升运动和切割头下降移动。我们描述避免冲突和切割头上升/下降移动的如下方法。
[0101]虽然我们针对由于可能导致与激光切割头冲突的废料的存在而应当避开的材料中的区域，来描述我们的发明，但是可以存在激光切割头应当避开的材料中的其它区域。
[0102]我们通常称为“非行程区域”的这些区域，也能够使用下面发明中所述的方法来绕开。非行程区域能够由上文所确定的位置来指定。避开并移除交叉和违反非行程区域的路径的位置，从而当进行横向运动同时切割特征时，激光切割机绕开非行程区域。
[0103]排样顺序切割
[0104]如果确定了闭合特征内的所有位置，则能够确定特征是否在另一特征内排样。
[0105]使用上述的渲染方法，对特征的边界上的一个、一些、或所有位置进行冲突测试。如果特定特征被包括在任何其它特征中，则它完全位于所述其它特征的内部。如果针对冲突，各个特征被测试出在每个其它特征中，则能够构建与在图案中的全部特征之间的排样关系相对应的分级排样树。在该树中，每个节点表示一个特征，并且树的根与部件，或特征的某些其它集合相对应。
[0106]图6示出示例排样关系，其中，特征n 601-603均在特征600内排样，并且特征4604在特征2602内排样。多个特征的排样顺序确定切割头进行绕行的方式。
[0107]在已知部件中的特征之间的排样关系之后，能够确定为避免冲突的切割顺序。切割顺序遵循树的相反层级，即，以树的“底至顶”顺序来对特征进行切割，并且能够以任意顺序，或下文所述的预定顺序来对在树的同一水平的特征进行切割。
[0108]虽然该方法不足以避免所有冲突，但对保证用于切割特征的适当顺序而言是必要的。一种用于产生遵循排样顺序的切割顺序的方法是:执行所排序的堆叠的深度优先搜索，从而当从后进先出堆叠弹出时，每个特征被添加到切割列表中。
[0109]边界绕行
[0110]当在特征之间执行横向切割头移动时，与其它特征没有特定排样关系的特征也是冲突的潜在源。在这种情况下，能够通过考虑沿着横向移动的路径的位置是否曾位于之前切割的特征内，来确定潜在的冲突。
[0111]如果发生这样的情况，则采用绕行策略。如前文所述，一个绕行策略包括关断激光器，随后提升激光器至安全高度，执行快速横向移动，并且然后切割头向下并接通激光器，以继续切割。虽然有效，但是这种方法是不理想的，因为它消耗额外的时间。
[0112]如图7的(a)至图7的(C)所示，更好的绕行策略是沿着跟随之前切割的特征的轮廓的路径，该路径在横向移动期间在距轮廓预定的距离处被交叉，其中，该预定的距离保证在切割头与特征之间不会发生冲突。
[0113]如图7的(a)所示，之前切割的特征700被从位置701到待切割的另一特征711的位置709的、单个直的横向移动710潜在地交叉。
[0114]如图7的(b)所示，横向移动路径从单个直段710转变为一系列段701-709，该一系列段跟随特征的轮廓。该横向移动能够通过以下的步骤来构建:
[0115](I)标记用于初始快速横向移动710的具体特征的进入和离开位置702和708 ；
[0116](2)确定在进入和离开位置之间围绕特征的行程的最短方向；
[0117](3)通过一系列短段来替换初始快速横向移动710，该一系列短段模拟包括特征的跟随轮廓的切割移动；以及
[0118](4)离开特征边界地扩张这些段，以保证在切割头和之前切割的特征之间不会发生冲突。
[0119]通过上述策略所产生的横向移动可能不是用于避免交叉之前切割的特征的最优移动，因为它可能涉及多个停止、转向和开始移动。
[0120]如图7的(C)所示，另一策略删除了一系列短段，仅使用位置701、704、706和709。仅保留用于避开特征的绝对必要的位置。
[0121]这能够通过如下方式完成:从沿着横向移动的第一位置开始，测试包括相对每个后续段起始位置的横向移动的每个段的起始位置，以确定之前切割的特征是否被交叉。注意的是，所有特征应当进行交叉测试，不仅仅是初始特征。
[0122]如果发现不交叉任何特征的段，则它成为替代其所跨越的段的候选。然后，能够产生连接起始位置和不交叉特征而能够达到的最后位置的新段。然后，从新段的结束位置进行测试。
[0123]例如，跟随第二例示中的标签，针对703、704 (确认)，以及705、706、707、708、709 (未确认)，对位置701进行测试，这导致在位置701与704之间产生新段；然后，针对706 (确认)、以及707、708、709 (未确认)，对位置704进行测试，这产生从位置704到位置706的段；然后，针对位置708 (未确认)和709 (确认)，对位置706进行测试，这导致连接位置706到位置709的段。因此，使用最少量的段产生了新的横向移动712，该新的横向移动712成功地避免在激光切割机与之前的切割特征之间的任何潜在冲突。
[0124]另选地，能够将样条曲线适配到余下的位置，以产生平滑的弧形路径712。使用虚线示出该弧形路径，并用实线示出最小的短直段路径。然而，对于这种有效的策略，控制器(在该控制器上将执行g_码)一定能够执行这样的移动。
[0125]交叉上切割(Cut-On-Cross)法
[0126]如图8所示，另一种避免与之前切割的特征冲突的方法涉及延迟切割，延迟切割将导致特征从材料上脱离，直到不可能有进一步的交叉。这样的策略能够以多种方法来实现。
[0127]我们描述优选的方法，该方法保留在特征与材料(特征从中部分地切割)之间的小“连接部”。
[0128]图8示出用于部件600的该方法的示例。虚线指示之前的CAM阶段的输出，之前的CAM阶段遵循特征的排样顺序，并在左下角开始。因此，激光器通过切割两个中间特征602和604开始，然后是“加号”特征603，但是由于是在该加号与三角形特征601之间移动，所以其交叉两个之前部分切割的特征。这样的横向移动可以导致在切割头与材料之间的冲关。
[0129]代替绕过从切割特征余下的材料中的间隙，相反，在特征与交叉特征的最终移动之间的交叉点处首次切割特征期间，我们能够暂时关断激光器。这导致一些(至少两个)小连接部，粗线800，其将特征保持到材料，因此避免能够导致问题的间隙的产生。
[0130]然后，在最终移动期间，激光器暂时接通，同时交叉留下的连接部。由于特征并未完全从材料上切割出，直到在所有特征已被部分切割后，才进行最终交叉横向移动，因此，使用这种方法，排除了交叉之前切割的特征。
[0131]所有上述方法的步骤能够由图2所示的处理器210来执行。也能够使用OpenGL、模版缓冲(stencil buffer,)、和巾贞缓冲来执行该方法。
[0132]发明效果
[0133]作为优点，本发明使得能够从片材上切割出特征，而不使用激光切割机的慢速切割头上升/下降移动，同时仍避免冲突。
[0134]作为另一优点，渲染技术能够使用极快速的常规处理器，例如，GPU、渲染流水线、和并行化的多核CPU。
[0135]本发明还能够最小化绕过之前切割的特征所需的时间。
【权利要求】
1.一种用于评估部件的图案中的位置是位于所述图案的特征的内部还是外部的方法，其中，所述图案用于由激光切割机从材料切割出所述特征，该方法包括如下步骤: 在所述位置，将所述特征渲染成存储在存储器中的阵列，使得存储在所述阵列中的、与所述位置的坐标相对应的地址处的值是由该渲染的计数处理所确定的奇数或偶数；以及如果所述值是奇数，则将所述位置识别为位于内部，并且如果所述值为偶数，则将所述位置识别为位于外部， 其中，在处理器内执行上述的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述渲染利用栅格化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述栅格化还包括: 由一系列三角形来表示所述特征； 将所述一系列三角形栅格化成所述阵列；以及 每次由所述三角形中的一个来栅格化所述位置时，递增所述值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述渲染利用光线投射。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述光线投射还包括: 从所述位置投射光线； 每次所述光线与所述特征的轮廓交叉时，递增所述值。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 在多个位置渲染所述特征；以及 根据所述奇数的值和所述偶数的值，来确定所述特征是否在另一特征内排样。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 在多个位置渲染多个特征，以获得多个值；以及 在从所述材料切割所述多个特征的同时，仅在所述材料的平面中移动所述激光切割机的切割头。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 将所述阵列的值初始化为零。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，每个位置由所述阵列中的单个比特来表示。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述渲染利用图形流水线。
11.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括: 基于所述值来确定所述多个特征的切割路径。
12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 基于所述值来确定所述特征的形状和位置。
13.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括: 确定所述多个特征的排样顺序。
14.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括: 保持待切割的所述多个特征之间的连接部，以避免与之前部分切割的特征冲突。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述图案中的线进行预处理，并且所述预处理还包括: 等分两条相交线，以形成四条较短的线； 移除重叠线，以构建所述图案中的不连接的特征。
16.根据权利要求7所述的方法，其中，所述切割头包括电容传感器，并且保证在切割时所述电容传感器的预定部分位于材料的上方。
17.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括: 使所述切割头绕过之前切割的特征。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，该绕过是根据所述多个特征中的排样顺序的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述排样顺序由分层树结构来表示，其中，所述树中的每个节点表示一个特征，并且所述树的根对应于所述特征的组合，或整个所述部件。
20.—种激光切割机,该激光切割机包括: 切割头； 存储器，该存储器被构造为存储阵列，其中，所述阵列中的地址对应于待由所述切割头从材料切割出的部件的图案中的位置的坐标； 处理器，该处理器被构造为将所述图案中的特征渲染成所述阵列，使得存储在一个所述地址中的各值是由所述渲染的计数处理所确定的奇数或偶数，并且如果所述值是奇数，则将各位置识别为位于内部，并且如果所述值是偶数，则将各位置识别为位于外部。
21.根据权利要求20所述的激光切割机，其中，所述渲染利用栅格化。
22.根据权利要求20所述的激光切割机，其中，所述渲染利用光线投射。
23.根据权利要求20所述的激光切割机，所述激光切割机还包括: 控制器，该控制器被构造为根据所述值来移动所述切割头。
24.根据权利要求20所述的激光切割机，其中，所述处理器是渲染流水线。
25.根据权利要求20所述的激光切割机，其中，所述处理器是图形处理单元。
【文档编号】G05B19/4061GK104412187SQ201380034933
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】T·W·加拉斯, M·布兰德, J·齐布卡 申请人:三菱电机株式会社