二维不规则部件排样优化算法研究与系统实现

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二维不规则部件的排样优化是典型的组合优化问题,通过在给定板材上寻找零件切割的最优方案,提高板材的利用率,降低人工操作的时间。由于排样问题广泛存在于机械,服装,造船,石材等加工制造业中,对该问题的研究具有极高的价值。计算机辅助技术的快速发展,传统手工排样的耗时与排样经验要求以及现代社会对大批量,小规模生产的需要,使得采用计算机排样成为必然。通过计算机对二维零件图形进行辅助排样,然后将排样结果加以人工调整后直接进行切割,从而提高生产质量,降低生产成本。本文主要针对二维不规则部件排样优化的问题,研究对二维不规则部件的预处理技术,二维不规则部件的碰撞算法,提出改进调整最低水平线搜索的混合模拟遗传算法对二维排样问题进行求解,并对整个软件结构的框架和排样系统各个模块的功能进行了介绍,主要工作如下:1、分析二维不规则部件的预处理技术,包括多边形正负方向的规定与旋转方向的确定,多边形的移动与旋转操作,多边形凸包算法,多边形凹凸性判断,以及多边形的各种包络情况。2、研究二维不规则部件的碰撞技术,包括基于判交分离的加密点逐步移动判定法、逐点扫描偏移法和定长的迭代判交分离扫描法,基于判距靠接的轮廓矢量信息的投影平移靠接碰撞算法和位图的靠接碰撞算法,并针对本文研究的排样情况提出基于固定位置的零件包络与定长判定分离算法。3、研究基于改进调整最低水平线搜索的混合模拟退火遗传算法,包括零件的数学模型,改进的调整最低水平线搜索算法,比较模拟退火算法和遗传算法的特点和不足,设计了智能优化算法对二维不规则部件进行排样,详细介绍了编码解码方式,目标函数的确定,以及各个算子。4、设计并实现了石材优化排样系统。针对系统的可重用性与可扩展性进行了分析与研究,提出了通过模板模式、策略模式以及动态链接库相结合的方式对系统进行开发,以达到系统的稳定性与灵活性;介绍了系统各个模块以及系统的操作流程,最后展示了系统的实验结果图。
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