激光标刻技术是在20世纪90年代开始发展起来一门激光加工技术,它能够在金属、玻璃、塑料等材料上通过激光束对打印物体表面进行烧蚀,形成各种需要的颜色和图形。相较于传统打印技术,激光标刻作为一门新技术具有明显优势,其标刻图案具有不褪色、无污染、质量美观、成本低等特点,目前已经广泛运用于陶瓷、服装、医疗器械和设备、电子产品和食品等领域。激光标刻质量是由激光标刻硬件设备及激光标刻软件性能所决定,其中激光标刻软件的主要功能是生成标刻路径,并完成激光设备的标刻控制。在激光标刻软件中最核心算法是路径生成算法,包括用于生成填充路径的路径填充算法和进行图形跳转路径优化的路径优化算法。路径生成算法性能由效率指标:算法计算时间、路径跳转距离和成本指标:填充图形生成个数所决定。现有路径填充算法主要采用行扫描和环形扫描算法,行扫描算法效率高,但标刻成本比较高且打印质量有瑕疵,而环形扫描算法能够避免行扫描算法缺陷,是研究的主流方向,但算法存在计算效率不高、弧形处理不佳、图形生成个数还达不到最低的问题。现有路径优化算法主要采用各类启发算法,优化效果比较理想,但不足之处是算法效率比较低,严重影响算法的实用性。针对这种情况,本文主要在现有算法基础上,对路径填充算法和路径优化算法进行改进,分别提出基于图形学的环形填充算法和基于分区的遗传算法。改进的填充算法首先对复杂图形进行填充区域识别,然后针对外轮廓进行全局填充,当遇到图形相交情况时,分解相交图形,再对分解后的图形进行填充。改进的路径优化算法首先将所有图形按分布位置划分到若干个区域中,然后采用遗传算法对区域内图形和区域连接进行优化,最终得到优化路径。实验结果表明,改进的填充算法能够大大减少图形生成数量,并提高标刻图形美观度,相比原有算法,算法整体性能有20%左右的提高。改进的路径优化算法由于采用分区策略,限制了算法搜索范围,在算法效率上有90%以上的提升,优化效果也有5%左右的提高。