[发明专利]一种基于临界多边形的二维平面排样优化方法

说明书

本发明公开了一种基于临界多边形的二维平面排样优化方法，包括以下步骤：(1)基于明可夫斯基法计算图形与图形间的NFP；(2)计算各图形与母版之间的IFP；(3)基于遗传算法确定图形之间的放置顺序；(4)基于放置顺序计算CFR；(5)确定每个图形的放置策略；本方案中采用明可夫斯基法计算NFP可实现两个多边形之间的位置关系相互接触且不重叠，处理大规模复杂图形的速度更快，其次，对IFP的计算可保证零件放置于板材内部，同时舍弃CFR凹点、选择简化点简化边的放置策略，提高了材料利用率。

技术领域

本发明涉及数控激光切割机技术，具体涉及一种基于临界多边形的二维平面排样优化方法。

背景技术

平面排样问题，也就是套料问题，是指在平面内将不规则图形进行合理布局，并保持互相不重叠，以提高材料利用率，节约资源，降低生产成本。

目前，排样技术被广泛应用于激光切割、服装皮革、石材加工等领域。按照空间划分，排样问题可分为一维线材排样，二维平面排样和三维填充问题。在二维平面排样中，不同的放置顺序和放置策略对提升板材利用率有极其重要的作用，但目前基于面积大小确定放置顺序和基于最左最下的放置策略，无法大幅提高利用率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种精度高、速度快且能够提高材料利用率的基于临界多边形的二维平面排样优化方法。

技术方案：本发明所述的一种基于临界多边形的二维平面排样优化方法，包括以下步骤：

(1)基于明可夫斯基法计算图形与图形间的NFP；

(2)计算各图形与母版之间的IFP；

(3)基于遗传算法确定图形之间的放置顺序；

(4)基于放置顺序计算CFR；

(5)确定每个图形的放置策略，其中，CFR作为表示图形的所有可放置位置，对于CFR所有可行解，在CFR的凹点位置，图形与图形只有一个交点，将该点舍弃；随后将图形依次放置在CFR的简化点、简化边，若CFR不存在简化点和简化边，则将图形放置在CFR的左下点。

在上述技术方案中，采用明可夫斯基法计算图形间NFP，可以实现两个多边形之间的位置关系相互接触但不重叠的效果，且其计算方式简单，耗时少；全新设计的放置策略有效提高了材料利用率，且该算法速度快，处理大规模复杂图形的效率更高。

优选的，在步骤(1)中，计算NFP的具体步骤为，将样片A固定，样片B绕其旋转一周，通过计算公式：

得到NFP，该方式计算过程简单，耗时少。

优选的，在步骤(2)中，计算IFP的具备步骤为，在母版BIN是矩形的前提下，IFP表示样片A完全放置在母版内的位置集合，通过计算公式：

得到IFP。

优选的，在步骤(3)中，确定放置顺序的具体步骤为，基于遗传算法，包括个体的编码，定义利用率适应度函数，设计交叉变异过程。

优选的，在步骤(4)中，计算CFR的具体步骤为，在母版BIN内，已放置n个样片，第n+1个样片可放置的位置集合即为可放置区CFR，通过计算公式：

CFR(BIN，P，P_n+1)＝IFP(BIN，P_n+1)-∪NFP(P_i，P_n+1)

得到CFR。