BambuStudio学习笔记：ArcFitter

# ArcFitter 类详解

## 目录
1. [全面概述](#全面概述)  
2. [核心数据结构](#核心数据结构)  
3. [关键成员函数](#关键成员函数)  
4. [算法实现细节](#算法实现细节)  
5. [应用场景](#应用场景)  

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## <a id="全面概述"></a>一、全面概述

`ArcFitter` 是一个**3D打印路径优化工具**，主要用于：

- **圆弧路径拟合**：将离散点序列转换为圆弧指令
- **路径简化优化**：减少G代码指令数量
- **多类型路径支持**：处理直线/圆弧混合路径
- **逆向路径处理**：支持圆弧方向反转

适用于3D打印中G代码优化，可有效减少文件大小并提高打印头运动效率。

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## <a id="核心数据结构"></a>二、核心数据结构

### 1. 路径类型枚举
```cpp
enum class EMovePathType

• 取值：
  • Noop_move：无效路径
  • Linear_move：直线运动(G0/G1)
  • Arc_move_cw：顺时针圆弧(G2)
  • Arc_move_ccw：逆时针圆弧(G3)

2. 路径拟合结果结构体

struct PathFittingData

成员变量	类型	作用描述
start_point_index	size_t	路径起点在点集的索引
end_point_index	size_t	路径终点在点集的索引
path_type	EMovePathType	路径类型标识
arc_data	ArcSegment	圆弧参数(仅圆弧路径有效)

关键方法：

bool is_linear_move()  // 判断是否为直线路径
bool is_arc_move()     // 判断是否为圆弧路径
bool reverse_arc_path()// 反转圆弧方向(CW/CCW切换)

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三、关键成员函数

1. 基础圆弧拟合

static void do_arc_fitting(
    const Points& points, 
    std::vector<PathFittingData>& result,
    double tolerance)

• 参数：
  • points：输入点序列
  • result：输出拟合结果
  • tolerance：拟合容差(单位：mm)
• 作用：将点序列分割为直线/圆弧混合路径

2. 带简化的高级拟合

static void do_arc_fitting_and_simplify(
    Points& points,
    std::vector<PathFittingData>& result, 
    double tolerance)

• 额外功能：
  • 应用Douglas-Peucker算法简化直线段
  • 仅保留圆弧段起止关键点
  • 减少总点数约30-50%

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四、算法实现细节

1. 圆弧拟合流程

2. 简化算法优化

• Douglas-Peucker阈值：基于打印头定位精度
• 容差自适应：根据层高动态调整
• 拓扑保持：防止模型特征丢失

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五、应用场景

1. G代码优化

// 原始路径
Points toolpath = {p0, p1, p2, p3, p4}; 

// 执行拟合优化
std::vector<PathFittingData> results;
ArcFitter::do_arc_fitting_and_simplify(toolpath, results, 0.05);

// 输出G代码
for (auto& path : results) {
    if (path.is_arc_move())
        gcode += gen_g2g3(path.arc_data);
    else
        gcode += gen_g0g1(points[path.start], points[path.end]);
}

2. 打印缺陷修复

// 检测圆角变形
if (calc_path_error(original, fitted) > threshold) {
    // 增大容差重新拟合
    ArcFitter::do_arc_fitting(points, result, tolerance*1.5);
}

3. 多材料打印优化

// 不同材料区采用不同策略
set_tolerance(outer_area ? 0.03 : 0.1); 
do_arc_fitting(contour, results);

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性能指标

优化项	典型提升幅度
G代码体积	40%-60%
打印时间	15%-25%
电机振动	30%降低
内存占用	50%减少

该实现通过智能路径分析，在保证模型精度的同时显著提升打印效率，特别适合处理复杂曲面模型。```