[發明專利]一種面向帶缺陷矩形板材的排樣下料方法及系統

有效

• 申請號: 202210211014.2
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114565168B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 魏麗軍;姚紹文;劉強;張浩
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 劉羽波;陳嘉琦

本申請涉及生產排樣的技術領域，尤其是涉及一種面向帶缺陷矩形板材的排樣下料方法及系統,包括以下步驟：獲取板材的板材信息，所述板材信息包括原料板的尺寸信息、目標塊的尺寸信息和缺陷的位置信息；獲取原料板上的切割位置離散點集，根據切割位置離散點集對原料板嘗試切割，切割成若干目標板；計算若干目標塊的價值的總和，選出具有最大的價值總和的切割方式作為最優切割方案；按照最優切割方案所對應的切割位置離散點集對原料板進行切割；本發明能夠大幅度地減少排樣問題的搜索空間，提高求解的收斂速度，具有提高帶缺陷矩形板材的排樣下料效率的效果。

技術領域

本發明涉及生產排樣的技術領域，特別是一種面向帶缺陷矩形板材的排樣下料方法及系統。

背景技術

排樣問題是指需要開料的工件在板料上的布置和開切方式，選擇合理的排樣布局方式，是提高材料利用率、降低生產成本和保證工件質量的有效措施。排樣的效果優良性將直接影響原材料利用率，我國作為制造大國，每年需要大量的原材料用于制造各種產品，其中相當一部分材料需要進行切割，如果能將材料的利用率提高一個百分點，所帶來的經濟效益是非常顯著的。

在許多制造業中，通常需要將原材料切割成不同類型的零件，來用于加工生產。例如木制板材及玻璃的切割，這類問題稱為二維排樣優化問題。然而，由于其性質和制造工藝的影響，原料中可能存在缺陷，不能被用于生產。例如：木材中含有的結點、玻璃在加工過程中出現的氣泡、鋼鐵中含有的污染區域、天然皮革中存在的孔洞等。因此，在原材料切割過程中，需要規避這些缺陷區域，并且使原材料的利用率盡可能大。除此之外，還需要滿足若干約束，如“一刀切”和“非一刀切”、是否限制貨物的最大數量、貨物切割方向是否可旋轉等。盡管在不同工業領域中的排樣有各種不同的限制約束，但是它們共同的基本問題在于找到所需部件在原材料上的一種有效布排，使得原材料上平面區域的面積利用率較高，盡可能地節約材料。

目前，現有技術主要針對無缺陷的排樣問題，主要方法可分為精確求解算法、智能優化算法和啟發式算法。而對于帶缺陷的排樣問題，目前研究較少，主要運用的是啟發式算法和智能優化算法。啟發式算法是一個基于直觀或經驗構造出來的算法，在一定時間內得到一個可行解，但是該可行解的質量無法保障，且每次得到的可行解不穩定，也無法判斷是否為最優解；智能優化算法一般都是基于在生物智能或物理現象基礎上的隨機搜索算法，主要有模擬退火算法和遺傳算法等。模擬退火是一種有可能得到優化問題的全局最優解的問題求解方法,并且已經逐步成為一種用于優化問題求解的通用方法,但是其問題求解過程較長，求解效率低下；遺傳算法是具有良好的全局搜索能力的算法,但是其存在局部搜索能力較差、搜索時間較長、進化效率低、收斂速度慢和易陷入局部最優解的缺點。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的目的在于提出一種面向帶缺陷矩形板材的排樣下料方法及系統，應用在具有“一刀切”約束的帶缺陷二維矩形排樣問題中，能夠大幅度地減少排樣問題的搜索空間，提高求解的收斂速度，具有提高帶缺陷矩形板材的排樣下料效率的效果。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種面向帶缺陷矩形板材的排樣下料方法，包括以下步驟：

步驟A1：獲取板材的板材信息，所述板材信息包括原料板的尺寸信息、目標塊的尺寸信息和缺陷的位置信息；

步驟A2：獲取原料板上的切割位置離散點集，根據切割位置離散點集對原料板嘗試切割，一次切割后將原料板分割成兩塊子板；若子板為無缺陷板，則執行步驟A3；若子板為帶缺陷板，則執行步驟A4；

步驟A3：按照無缺陷板的切割位置離散點集，將無缺陷板繼續切割成若干目標板；

步驟A4：按照帶缺陷板的切割位置離散點集，將帶缺陷板繼續切割成兩塊子板，若子板為無缺陷板，則執行步驟A3；若子板為帶缺陷板，則循環此步驟；

步驟A5：計算若干目標塊的價值的總和，選出具有最大的價值總和的切割方式作為最優切割方案；