[发明专利]一种基于偏置的优化排样方法

说明书

本发明公开了一种基于偏置的优化排样方法，包括：输入所有待排样零件组集合和已排样的轮廓组集合；对已排样的轮廓组集合，依次通过扩张偏置、合并操作以及收缩偏置，得到收缩偏置轮廓组集合；逐一取待排样零件的外轮廓与收缩偏置轮廓组集合中的轮廓进行计算，得出最佳的排样位置；每完成一个零件的排样后将该零件从待排样零件组集合中删除，并更新收缩偏置轮廓组集合。本发明方法稳定可靠，效率高，鲁棒性强。

技术领域

本发明属于计算几何、计算机辅助制造CAM技术领域，具体是涉及一种基于偏置的优化排样方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和计算机的普及，计算机辅助设计(CAD)渐渐代替了许多繁琐的工作，使得计算机不再只是一种高效的计算工具，也成为了了帮助人们进行创造性设计工作的帮手。这其中，计算几何就是计算机能实现这一功能的基础理论之一。计算几何的定义是：“对几何外形信息的计算机表示、分析和综合”。其主要研究内容是几何形体的数学描述和计算机表述，通过一系列离散点或特征多边形建立数学模型，再通过计算机进行计算，求出希望得到的信息。其几何化、代数化和图形化的特点不仅帮助我们表示和处理各种复杂的曲面和几何形体，也克服了我们过分依赖坐标系选取的不足之处。

和计算机辅助设计一样，计算机辅助制造也是借助计算机的优势，为制造方法开辟了一条新的道路。计算机辅助制造利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系，用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行，处理产品制造过程中所需的数据，控制和处理物料(毛坯和零件等)的流动，对产品进行测试和检验等。

二维零件的优化排样问题广泛的存在于飞机、汽车、船舶等机械制造行业。随着CAD技术的日益成熟，利用计算机进行辅助优化自动排样具有重要意义。当前对于不规则零件的自动排样问题，Minkowski Sum是最好的解决办法。Minkowski Sum计算是当前判断两个轮廓之间位置关系最准确的方法，被广泛应用于板材切割等需要排样的场景中。但是Minkowski Sum计算所需时间与对待计算轮廓间点数相关，点数越多，计算越费时。在二维零件排样中随着已排零件的增加，所需计算的点数也相应增加，往往导致Minkowski Sum计算非常费时。

发明内容

为了解决Minkowski Sum计算非常费时的问题，本发明提供了一种基于偏置的优化Minkowski Sum算法的自动排样方法，从而使其应用于排样的场景时能够以较快的速度完成排样的工作。

该方法通过对当前已排样零件轮廓组进行扩张偏置，多轮廓合并后再缩小偏置，达到大幅减少轮廓点数量的目的，从而使Minkowski Sum计算速度变快。该方法稳定可靠，鲁棒性强，适应性广，可以优化现有排样作业中的Minkowski Sum计算，大幅节省时间。

一种基于偏置的优化排样方法，包括：输入所有待排样零件组集合和已排样的轮廓组集合；对已排样的轮廓组集合，依次通过扩张偏置、合并操作以及收缩偏置，得到收缩偏置轮廓组集合；逐一取待排样零件的外轮廓与收缩偏置轮廓组集合中的轮廓进行计算，得出最佳的排样位置；每完成一个零件的排样后将该零件从待排样零件组集合中删除，并更新收缩偏置轮廓组集合。

作为优选，所述优化排样方法包括如下步骤：

(1)输入包含轮廓信息的待排样的零件组集合和已排样的轮廓组集合；

(2)将已排样的轮廓组集合按照设定方向进行扩张偏置，得到扩张偏置轮廓组集合；

(3)将扩张偏置轮廓组集合中的所有轮廓线通过布尔操作合并，得到合并轮廓组集合；

(4)对合并轮廓组集合的轮廓按照与步骤(2)相同的偏置距离、相反的偏置方向进行收缩偏置，得到收缩偏置轮廓组集合；