[发明专利]一种不规则带缺陷板材矩形排样方法及装置

权利要求书

1.一种不规则带缺陷板材矩形排样方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取板材边界多边形B、缺陷多边形集合D的几何信息，以及获取矩形信息；

步骤S2：设置遗传算法参数，并初始化种群；

步骤S3：利用HL启发式评估个体适应度值，并保存最优个体；其中个体适应度值为板材利用率；

步骤S4：判断是否到达最大迭代次数，若是，则输出最优排样结果，并结束；否则进入步骤S5；

步骤S5：对种群进行交叉、变异操作，生成新的种群，并返回步骤S3；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：对种群P中的每个个体π，执行步骤S32至步骤S39；

步骤S32：初始化待排矩形序列π，若编号为负值则将相应矩形高度与宽度互换；记R'为下一待排矩形，K为已排样矩形集合；

步骤S33：对板材建立坐标系，横轴向右，纵轴向下；寻找板材最底部的边，将底边较高一端顶点的纵坐标减去R'的高h'，得到水平线从而将板材分割为上下两个子板材：下子板材B_P作为当前排样子板材，上子板材B_R作为剩余子板材；

步骤S34：计算R'在当前排样子板材B_P的可移动点集合X；X使用队列存储，其中队首为初始可移动点，其余则为候选可移动点；将R'的顶边与当前排样子板材顶边对齐，计算当前排样子板材与R'底边的交点作为可移动点集合X，另外还需要移除X中小于上一个排样矩形所在位置的可移动点，并将上一个排样矩形所在位置添加到X中作为初始可移动点；如果当前排样子板材中有缺陷，则将缺陷多边形的最右点添加到X中作为候选可移动点；

步骤S35：若果存在可移动点x∈X，使得R'在当前排样子板材内并且不与缺陷D重叠，则将R'添加到K中，从π中移除R'，并更新R'；否则当前排样子板材的排样结束；若下一待排矩形R_i的高度大于h'，则搜索π中高度不大于h'的矩形R_t，交换R_i与R_t在π中的位置，并更新R'＝R_t；

步骤S36：若当前排样子板材B_P排样结束，则进入步骤S37，否则返回步骤S34；

步骤S37：将剩余子板材B_R作为板材边界多边形B，并返回步骤S33，直至B_R不构成一个闭合多边形，或者水平线在板材边界多边形B之外；

步骤S38：对于板材边界以及缺陷周围存在的废料，查找其最大内接矩形；如果π中存在小于最大内接矩形的矩形，则利用NFDH算法对其进行填充，并将填充的矩形添加到K中；

步骤S39：计算板材面积S_B，缺陷面积S_D；则计算个体适应度值，即板材利用率HL(π,B,D)为：

步骤S310：令个体适应度值最高的个体π*作为最优个体。

2.根据权利要求1所述的一种不规则带缺陷板材矩形排样方法，其特征在于，步骤S1具体为：利用多边形顺时针顶点坐标集合表示板材边界多边形B，用多边形逆时针顶点坐标集合表示编号为t的缺陷多边形D_t；同时，对矩形进行编号，获取矩形R_i的垂直高度h_i、水平长度w_i；其中R_i代表编号为|i|的矩形，i为负值代表矩形旋转90度排样，且有i∈R＝{1,...,N}。

3.根据权利要求1所述的一种不规则带缺陷板材矩形排样方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：令种群个数M＝200、迭代轮数T＝100、交叉概率P_c＝0.6、变异概率P_m＝0.05；同时初始化种群P，即初始化可行解集合：随机生成M个从1到N的整数全排列，每个整数随机生成正负符号。