一種基于組化技術的矩形件排樣方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種基于組化技術的矩形件排樣方法，包括有以下步驟：A、將所有矩形件中長或?qū)捪嗤慕M合成組合矩形件；B、將所有矩形件和組合矩形件記錄在輔助存儲結構中；C、利用組合矩形件及輔助存儲結構，根據(jù)待排矩形的尺寸特征，快速檢索優(yōu)先排樣的組合矩形件；D、結合上述快速檢索方法，依據(jù)原材料的幾何特征，通過排樣與優(yōu)化相結合的方式進行最優(yōu)排樣方案的搜索。本發(fā)明專利技術每個組合矩形件本身就是一個最優(yōu)化的部分排樣方案，有助于快速構造與發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解；利用輔助存儲結構有效縮減組合矩形件的檢索時間；進而在總體上提高求解質(zhì)量與求解速度。本發(fā)明專利技術作為一種基于組化技術的矩形件排樣方法可廣泛應用于二維下料排樣領域。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于組化技術的矩形件排樣方法
本專利技術涉及二維下料排樣領域，尤其是一種基于組化技術的矩形件排樣方法。
技術介紹
二維矩形件排樣優(yōu)化問題廣泛存在于玻璃、木板、鋼板、紙張等需要滿足“一刀切”工藝約束的板材加工行業(yè)，其優(yōu)化目標是在給定的矩形板材上不重疊地放置盡可能多矩形件，以實現(xiàn)板材的利用率最大化。所述一刀切（Guillotine）是指任何一次直線切割都必須能把矩形件分成兩個獨立的矩形件，即任何一條直線切割線都必須從矩形件的一條邊延伸另外一條邊。當切割過程需要滿足“一刀切”工藝約束時，排樣方法有別于常規(guī)的排樣方法。現(xiàn)有的比較經(jīng)典的方法包括：（1）分層式排樣優(yōu)化方法，其基本原理如圖1所示：首先選定一矩形件（如1），以其作為基準，形成一個排樣層，而后在該層的未排樣區(qū)進行“一刀切”排樣，如排放3、5，當該排樣層排滿或者不能再排入其他矩形件后，則依照上方式開辟新一層的排樣層，直到所有的排樣結束。在選用基準矩形件以及進行未排樣區(qū)的排樣時，依賴于某些帶有啟發(fā)意義的排樣規(guī)則。對最優(yōu)排樣方案的搜索就在于更換基準矩形件和優(yōu)化每層未排樣區(qū)的排樣。分層式排樣優(yōu)化方法排樣速度較快，但易排除最優(yōu)解，導致排樣質(zhì)量下降。（2）放寬式搜索方法，具體原理如圖2-4所示：該方法要求板材尺寸固定，當排入一塊矩形件后，如圖2與3所示排入1后，存在兩種“一刀切”的切割方式：橫切和縱切。選擇其中一種后，形成兩個新的排樣區(qū)，依次執(zhí)行類似排樣，如圖4所示。當某種切割方式不能滿足排樣率要求時，如廢料面積超過預期，則該方法回溯，嘗試用另一種切割方式進行排樣。如果在當前尺寸的板材上不能拍下所有矩形件，則放寬當前板材的長或?qū)挘M行下一次排樣嘗試。放寬式搜索方法放寬尺寸后導致多次搜索而使得搜索速度慢，如果強制設置一些嚴格的回溯條件以提高搜索速度，則也會導致排樣質(zhì)量下降。
技術實現(xiàn)思路
為了解決上述技術問題，本專利技術的目的是：提供一種基于組化技術精確搜索方法、有效縮減搜索空間、提高搜索速度的矩形件排樣方法。本專利技術所采用的技術方案是：一種基于組化技術的矩形件排樣方法，包括有以下步驟：A、將所有矩形件中長度或者寬度相同的矩形件組合成組合矩形件；B、將上述步驟中的所有矩形件和組合矩形件記錄在輔助存儲結構中；C、利用組合矩形件及輔助存儲結構，根據(jù)待排矩形的尺寸特征，快速檢索優(yōu)先排樣的組合矩形件；D、結合上述組合矩形件的快速檢索方法，依據(jù)原材料的幾何特征，通過排樣與優(yōu)化相結合的方式進行最優(yōu)排樣方案的搜索。進一步，所述步驟A中，若所有矩形件中存在一個矩形件，其長度或者寬度與一個組合矩形件的長度或者寬度相同，且該組合矩形件不包含該矩形件，則該矩形件與該組合矩形件組合成一個新的組合矩形件。進一步，所述步驟A還包括有組合的終止條件，所述終止條件為組合成組合矩形件的矩形件超過限定值，或者所述終止條件為任意組合矩形件的長度或?qū)挾瘸^限定值。進一步，所述步驟B中，所述輔助存儲結構包括有長度方向輔助存儲結構和寬度方向輔助存儲結構；所述長度方向輔助存儲結構中按照矩形件和組合矩形件的長度降序排列，當存在長度相等的情況時，在相等長度的矩形件和/或組合矩形件中按照寬度降序排列，相等長度的矩形件和/或組合矩形件構成一個段，并記錄每個段的起始位置；所述寬度方向輔助存儲結構中按照矩形件和組合矩形件的寬度降序排列，當存在寬度相等的情況時，在相等寬度的矩形件和/或組合矩形件中按照長度降序排列，相等寬度的矩形件和/或組合矩形件構成一個段，并記錄每個段的起始位置。進一步，所述步驟C中利用上述輔助存儲結構進行檢索的具體步驟包括有：獲取待排樣材料的長度值；在輔助存儲結構中找到不大于該長度值的最大長度的矩形件或組合矩形件，讀取該矩形件或組合矩形件所在段的起始位置；從起始位置開始，讀取輔助存儲結構中的矩形件或組合矩形件，判斷其是否能排放到當前的待排樣材料中，如果可以，則選擇該矩形件或組合矩形件作為長度方向的最優(yōu)矩形件；獲取待排樣材料的寬度值；在輔助存儲結構中找到不大于該寬度值的最大寬度的矩形件或組合矩形件，讀取該矩形件或組合矩形件所在段的起始位置；從起始位置開始，讀取輔助存儲結構中的矩形件或組合矩形件，判斷其是否能排放到當前的待排樣材料中，如果可以，則選擇該矩形件或組合矩形件作為寬度方向的最優(yōu)矩形件；對比上述長度方向的最優(yōu)矩形件與寬度方向的最優(yōu)矩形件，選擇面積最大的矩形件作為最終檢索結果。進一步，對于卷型材，所述步驟D具體為：D1、所述待排樣材料為卷型材時，設定當前卷型材的長度length為不小于所有矩形件面積之和與卷型材寬度之比的整數(shù)，并記錄該整數(shù)為beginLength；D2、若排樣不成功，在進行回溯搜索時，更新beginLength的取值為當前l(fā)ength的取值，當前l(fā)ength的取值加上一個附加值；若排樣成功，則記錄當前l(fā)ength取值并將其賦值給endLength；然后給length賦值為beginLength和endLength的中間值，若該中間值為非整數(shù)，則給length賦值為不小于該中間值的最小整數(shù)；D3、利用上述輔助存儲結構進行檢索，將檢索到的矩形件或組合矩形件排放在型材上；若檢索不到可排放的矩形件或組合矩形件，則當前待排樣板材部分為廢料；D4、記錄并累計當前產(chǎn)生的廢料，若廢料面積超出預期設定的閾值，則當前當次排樣失敗，向上一步回溯；D5、選用橫切與縱切兩種切割方式之一，生成兩個新的板材按照步驟D3~D5進行遞歸排樣，如果針對任意一新板材的排樣失敗，則嘗試另外一種切割的方式；如果兩種切割方式均失敗，則當前當次排樣失敗，向上一步回溯；D6、若針對最原始的待排樣板材排樣失敗，則返回步驟D2，進行重排樣；D7、若排樣成功，亦返回步驟D2，尋找更優(yōu)的卷型材的長度length和排樣方案。進一步，對于板型材，所述步驟D具體為：D1、所述待排樣材料為板型材時，設定當前板型材的利用率ratio的值為1，并設定beginRatio初始值為1；D2、若排樣不成功，在進行回溯搜索時，按比值將ratio減少到一個更小的值；若排樣成功，則設定endRatio取值為ratio；然后，給ratio賦值為endRatio和beginRatio的中間值；如果endRatio和beginRatio之間的差減少到一定范圍則完成排樣；D3、利用上述輔助存儲結構進行檢索，將檢索到的矩形件或組合矩形件排放在型材上；若檢索不到可排放的矩形件或組合矩形件，則當前待排樣板材部分為廢料；D4、記錄并累計當前產(chǎn)生的廢料，若廢料部分的面積與原始型材面積之比大于1-ratio，則當前當次排樣失敗，向上一步回溯；D5、選用橫切與縱切兩種切割方式之一，生成兩個新的板材按照步驟D3~D5進行遞歸排樣，如果針對任意一新板材的排樣失敗，則嘗試另外一種切割的方式；如果兩種切割方式均失敗，則當前當次排樣失敗，向上一步回溯；D6、若針對最原始的待排樣板材排樣失敗，則返回步驟D2，進行重排樣；D7、若排樣成功，亦返回步驟D2，尋找更優(yōu)的板型材的利用率ratio和排樣方案。本專利技術的有益效果是：通過將所有矩形件中長度或者寬度相同的矩形件組合成組合矩形件，每一個組合矩形件本身就是一個最優(yōu)化的部分排樣方案，有助于快速構造與發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解；利用輔助存儲結構有效縮減了組合矩形件的檢索本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征在于：包括有以下步驟：A、將所有矩形件中長度或者寬度相同的矩形件組合成組合矩形件；B、將上述步驟中的所有矩形件和組合矩形件記錄在輔助存儲結構中；C、利用組合矩形件及輔助存儲結構，根據(jù)待排矩形的尺寸特征，快速檢索優(yōu)先排樣的組合矩形件；D、結合上述組合矩形件的快速檢索方法，依據(jù)原材料的幾何特征，通過排樣與優(yōu)化相結合的方式進行最優(yōu)排樣方案的搜索。

【技術特征摘要】
1.一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征在于：包括有以下步驟：A、將所有矩形件中長度或者寬度相同的矩形件組合成組合矩形件；B、將上述步驟中的所有矩形件和組合矩形件記錄在輔助存儲結構中；C、利用組合矩形件及輔助存儲結構，根據(jù)待排矩形的尺寸特征，快速檢索優(yōu)先排樣的組合矩形件；D、結合上述組合矩形件的快速檢索方法，依據(jù)原材料的幾何特征，通過排樣與優(yōu)化相結合的方式進行最優(yōu)排樣方案的搜索；上述步驟C中利用輔助存儲結構進行檢索的具體步驟包括有：獲取待排樣材料的長度值；在輔助存儲結構中找到不大于該長度值的最大長度的矩形件或組合矩形件，讀取該矩形件或組合矩形件所在段的起始位置；從起始位置開始，讀取輔助存儲結構中的矩形件或組合矩形件，判斷其是否能排放到當前的待排樣材料中，如果可以，則選擇該矩形件或組合矩形件作為長度方向的最優(yōu)矩形件；獲取待排樣材料的寬度值；在輔助存儲結構中找到不大于該寬度值的最大寬度的矩形件或組合矩形件，讀取該矩形件或組合矩形件所在段的起始位置；從起始位置開始，讀取輔助存儲結構中的矩形件或組合矩形件，判斷其是否能排放到當前的待排樣材料中，如果可以，則選擇該矩形件或組合矩形件作為寬度方向的最優(yōu)矩形件；對比上述長度方向的最優(yōu)矩形件與寬度方向的最優(yōu)矩形件，選擇面積最大的矩形件作為最終檢索結果。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征在于：所述步驟A中，若所有矩形件中存在一個矩形件，其長度或者寬度與一個組合矩形件的長度或者寬度相同，且該組合矩形件不包含該矩形件，則該矩形件與該組合矩形件組合成一個新的組合矩形件。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征在于：所述步驟A還包括有組合的終止條件，所述終止條件為組合成組合矩形件的矩形件超過限定值，或者所述終止條件為任意組合矩形件的長度或?qū)挾瘸^限定值。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征在于：所述步驟B中，所述輔助存儲結構包括有長度方向輔助存儲結構和寬度方向輔助存儲結構；所述長度方向輔助存儲結構中按照矩形件和組合矩形件的長度降序排列，當存在長度相等的情況時，在相等長度的矩形件和/或組合矩形件中按照寬度降序排列，相等長度的矩形件和/或組合矩形件構成一個段，并記錄每個段的起始位置；所述寬度方向輔助存儲結構中按照矩形件和組合矩形件的寬度降序排列，當存在寬度相等的情況時，在相等寬度的矩形件和/或組合矩形件中按照長度降序排列，相等寬度的矩形件和/或組合矩形件構成一個段，并記錄每個段的起始位置。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于組化技術的矩形件排樣方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉強，
申請(專利權)人：劉強，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44