[发明专利]一种基于重心居中的二维轮廓排样方法

说明书

一种基于重心居中的二维轮廓排样方法，内容是将各排样件按面积从大到小的顺序排列并计算各排样件的重心；将第一块排样件的重心与母材重心重合排放；第二块排样件在确定初始排样姿态后，以一定的角度为旋转角度对排样件进行旋转，每旋转一次确定一个排样姿态；相对于每一个排样姿态，确定待排样件重心对已排样件的NFP；从重心NFP轨迹中找出一个排样位置，使待排样件与已排样件靠接后的重心距离母材重心最近；在重心轨迹中确定重心位置后，检测排样件是否超出母材边界；从所有排样姿态中选出使待排样件与已排样件靠接后重心距母材重心最近的角度和位置作为最佳排样位置；将靠接后的重心移到母材重心。本发明算法实现简单，排样填充率高，排样效率高。

技术领域

本发明涉及一种轮廓排样方法，尤其涉及一种基于重心居中的二维轮廓排样方法。

背景技术

图形排样问题普遍存在于制造业领域，为降低成本及提高材料利用率，企业迫切需要在实际生产中应用具有自动排样功能的技术来提高竞争能力。

排样问题主要分为一维棒料问题，二维板材排样问题，三维胚材排样问题。其中二维排样问题是研究最广泛的，目前解决二维不规则图形排样的处理方法主要分为三类：BL算法、下台阶算法和最低水平线算法。

BL算法是指一个排样单元从板料的最右上角开始向左向下移动，直到它不能够向左或者向下再进一步移动。这种方法容易产生大面积空白区域且易造成左侧偏高。

下台阶算法采用将零件置于板材右边最大高度处，交替向下左移动，且向下移动优先，即每下一个台阶都检查下方是否有空余，若有，就向下移动，否则向左移动，直至无法向下向左移动为止(即接触到其它零件或板材边界)，并求出此时的最大高度。这种方法容易造成右侧偏高，同时还存在排样效率不高、排样填充率不高等问题。

最低水平线算法是当要排入一个零件时，就在最高轮廓线集中选取最低的一段水平线，如有数段，选取最左边的一段，如果该线段的宽度大于要排入零件的宽度，就将该零件在此位置排放，更新零件的最高轮廓线；否则，查询与最低水平线相邻的左右两段水平线，将最低水平线提升至与高度较低的一段平齐，更新零件最高轮廓线；重复此操作，直至能排入零件。这种方法容易造成局部浪费，而且板材的利用率也不高。

发明内容

为了解决现有排样方法存在的不足，进一步提高排样效率和排样填充率，本发明提供一种基于重心居中的二维轮廓排样方法。本发明方法对排样母材的形态没有要求，能够用于解决不规则轮廓在矩形、圆形和不规则母材上的排样问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于重心居中的二维轮廓排样方法，该方法先将各排样件按面积从大到小的顺序排列并计算各排样件的重心；将第一块排样件的重心与母材重心重合排放；第二块排样件在确定初始排样姿态后，以一定的角度为旋转角度对排样件进行旋转，每旋转一次确定一个排样姿态；相对于每一个排样姿态，确定待排样件重心对已排样件的NFP；从重心NFP轨迹中找出一个排样位置，使待排样件与已排样件靠接后的重心距离母材重心最近；在重心轨迹中确定重心位置后，检测排样件是否超出母材边界；从所有排样姿态中选出使待排样件与已排样件靠接后重心距母材重心最近的角度和位置作为最佳排样位置；将靠接后的重心移到母材重心。该方法具体内容包括以下步骤：

步骤1：将待排样件按照面积从大到小依次排列，并计算各待排样件重心的位置；

步骤2：选取母材Q的重心O为排样的初始位置点；

步骤3：将第一块待排样件的重心O₁与步骤2中所述的母材的重心O重合排放；

步骤4：排入第二块待排样件；

步骤5：以一定的角度为旋转间隔，确定步骤4中所述待排样件的重心O₂相对于已排样件的临界多边形(No Fit Polygon，缩略为NFP)，求出重心NFP的轨迹方程F(x,y)；