[发明专利]一种服装自动优化排料方法

说明书

技术领域

本发明是一种在服装加工中用于服装排料工艺的自动优化排料方法，属于计算机辅助排料技术。

背景技术

目前，服装生产企业的自动化程度越来越高，得益于服装CAD与服装数控裁剪、缝制设备的发展与应用，从样版设计、打版、放码、排料，到裁剪、缝制等生产工艺流程都可以借助于计算机完成，大大减少了人力成本。排料方法是服装CAD最为核心的方法之一，其性能直接影响企业裁剪用料的成本，对于高级服装面料及大批量生产来说，排料利用率是决定用料成本的主要因素。

服装排料问题属于不规则图形排料问题，主要包括样片最优排放位置确定和样片最优排放顺序确定两个问题。最小势能原理是将零件看作砂砾，母材看作玻璃瓶，通过不断摇晃“玻璃瓶”可以使“砂砾”排列更加密实。具体实施时，可通过在母材上布置等距的离散排样点，将样片平移到各个排样点上并进行旋转，使其重力势能最小从而确定其最优排放位置。

样片排放顺序对于排料利用率具有重要影响，固定顺序的排料得到的结果往往不是最优解。但由于N个样片存在N！种顺序，在目前的计算能力下无法在可接受的时间内找到最优排料顺序。遗传算法是基于自然选择和自然遗传机制的搜索算法，它是一种有效的解决最优化问题的方法，因此本发明在排料时引入遗传算法，通过全局优化概率搜索来产生最佳的排料顺序，从而提高排料利用率。

发明内容

为了确定排料时样片最优排放位置和最优排放顺序的技术问题，本发明提供一种服装自动优化排料方法，在可接受的时间内得到排料的近似最优解，从而提高排料利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种服装自动优化排料方法，包括以下步骤：

第一步，建立确定样片排放位置的数学模型

首先在母材上均匀布置离散排样点，将样片平移至有效排样点位置并进行旋转，求解样片在不同排样点及旋转角度下的重力势能，根据最小重力势能原理，确定样片在重力势能最小时的样片位置及旋转角度；

第二步，确定排料优化的适应度函数

根据一个给定的排料顺序，依次确定各样片在母材中的排放位置，当各样片均处于最小势能状态下，整个排版图的总势能最小，即可确定当前顺序下所有样片的最优排放位置和排料利用率，将排料利用率作为排料优化的适应度函数；

第三步，利用遗传算法对排料顺序进行优化搜索

1)对排料进行实数编码，构成优化排料算法中的个体X_m，一个个体即表示一种排料顺序；

2)设定优化搜索排料过程中的种群迭代次数G；

3)对种群中M个个体进行初始化，产生M种排料顺序；

4)分别按个体X_m对应的排料顺序，依次确定各样片的排放位置，计算当前排料顺序下的适应度函数f_Xm；

5)采用轮盘赌对种群中个体进行选择操作，引入精英选择机制，将种群中的最优个体直接遗传到下一代；

6)采用顺序交叉由一对父代个体X_i、X_j产生一对子代个体X_i′、X_j′；

7)按照一定的概率对种群中个体进行变异操作，防止种群早熟收敛；

8)判断迭代次数g是否小于设定的迭代次数G，如是，则返回步骤4)，继续下一次的优化搜索排料；

9)如否，完成排料顺序优化搜索，输出最优排料结果。

如上所述第一步，确定样片最优排放位置时样片的重力势能为从右向左方向，重力势能大小E_G＝Gx_c，x_c为样片的形心

式中：样片多边形含有n个顶点，其中任一顶点的坐标为(x_k，y_k)(k＝1，2，3，...，n)。

如上所述第一步，确定样片最优排放位置时，无效排样点的判断方法及访问避免：在确定样片位置时，母材上存在大量的无效排样点，避免访问无效排样点可以提高排料效率。

如上所述第二步，排料优化的适应度函数为排料利用率，适应度函数f_Xm的计算方法为

式中：f_Xm为个体X_m的适应度函数(m＝1，2，3...M)，E_Xm为个体X_m的排料利用率，L为样片占用母材的总长度，W为母材的宽度，S_n为样片n的面积(n＝1，2，3...N)。