复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.011

中国机械工程 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (21): 2615-2621.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.21.011

复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法

吴电建1，2;张三强1，2;杨光友1，2

1.湖北工业大学农机工程研究设计院，武汉，430068
2.湖北省农机装备智能化工程技术研究中心，武汉，430068

出版日期:2023-11-10 发布日期:2023-11-29
通讯作者: 杨光友（通信作者），男，1962年生，教授。研究方向为农业装备智能化与信息化。发表论文100余篇。E-mail：pekka@126.com。
作者简介:吴电建，男，1990年生，讲师。研究方向为可持续制造和智能优化决策。发表论文10余篇。E-mail：hbut_wdj@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划（2018YFD0301303）

Optimal Layout Method of 2D Irregular Parts under Complex Cutting Process Constraints

WU Dianjian1，2;ZHANG Sanqiang1，2;YANG Guangyou1，2

1.Engineering Research and Design Institute of Agricultural Equipment，Hubei University of
Technology，Wuhan，430068
2.Hubei Engineering Research Center for Intellectualization of Agricultural Equipment，Wuhan，430068

Online:2023-11-10 Published:2023-11-29

摘要/Abstract

摘要： 针对二维不规则零件下料生产线原材料利用率不高、作业效率较低等问题，提出一种复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法。以最大化原材料利用率为优化目标，建立了二维不规则零件下料问题的数学模型，利用一种图形碰撞算法实现零件的定位，提高了原材料利用率。通过零件图形的平移、旋转、镜像等操作动态构造排样单元，提高了连续切割和零件自动码垛的作业效率。算例对比分析验证了该方法的可行性和有效性。

关键词: 优化排样, 二维不规则零件, 复杂下料工艺, 排样单元, 图形碰撞

Abstract: Aiming at the problems of low material utilization and low working efficiency in cutting production line of two-dimensional irregular parts（2DIP）， an optimal layout method was proposed for the 2DIP under complex cutting process constraints. A mathematical model of the 2DIP cutting stock problem was established with the optimization goal of maximizing material utilization. The parts were positioned by a graphics collision algorithm which improved material utilization. The layout units were dynamically constructed by the translation， rotation， mirroring and other operations of part graphics to improve the efficiency of continuous cutting and automatic palletizing of parts. Feasibility and effectiveness of the method were verified by the comparative analysis of examples.

Key words: optimal layout, two-dimensional （2D） irregular part, complex cutting process, layout unit, graphic collision

中图分类号:

TP391

吴电建, 张三强, 杨光友, . 复杂下料工艺约束下的二维不规则零件优化排样方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(21): 2615-2621.

WU Dianjian, ZHANG Sanqiang, YANG Guangyou, . Optimal Layout Method of 2D Irregular Parts under Complex Cutting Process Constraints[J]. China Mechanical Engineering, 2023, 34(21): 2615-2621.

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参考文献

［1］韩伟，张子成. 基于模拟退火的贯通约束不规则排样［J］. 中国机械工程， 2016， 27（24）：3326-3331.
HAN Wei， ZHANG Zicheng. Through Constrained Irregular Nesting Based on Simulated Annealing［J］. China Mechanical Engineering， 2016， 27（24）：3326-3331.
［2］董德威，颜云辉，张尧，等. 矩形件优化排样的自适应遗传模拟退火算法［J］. 中国机械工程， 2013， 24（18）：2499-2504.
DONG Dewei， YAN Yunhui， ZHANG Yao， et al. Adaptive Genetic Simulated Annealing Algorithm in Optical Layout of Rectangular Parts［J］. China Mechanical Engineering， 2013， 24（18）：2499-2504.
［3］王淑青，陈军，潘健，等. 基于最小包络矩形的不规则凸多边形的三角形处理算法［J］. 计算机应用与软件， 2016， 33（11）：197-199.
WANG Shuqing， CHEN Jun， PAN Jian， et al. A Triangle Processing Algorithm for Irregular Convex Polygon Based on Smallest Envelope Rectangle［J］. Computer Applications and Software， 2016， 33（11）：197-199.
［4］ELKERAN A．A New Approach for Sheet Nesting Problem Using Guided Cuckoo Search and Pairwise Clustering［J］. European Journal of Operational Research， 2013， 231（3）：757-769.
［5］刘虓，叶家玮，刘嘉敏. 基于混合表达图形的二维不规则排样构造算法［J］. 上海交通大学学报， 2018， 52（7）：825-830.
LIU Xiao， YE Jiawei， LIU Jiamin. Two-dimensional Constructive Packing Algorithm Based on Hybrid Representation Graphics［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University， 2018， 52（7）：825-830.
［6］刘虓，王宇帆，刘嘉敏. 二维不规则排样背景下的零件像素化表达算法［J］. 锻压技术， 2021， 46（8）：44-48.
LIU Xiao， WANG Yufan， LIU Jiamin. Pixelated Expression Algorithm of Parts under Background of Two-dimensional Irregular Layout［J］. Forging & Stamping Technology， 2021， 46（8）：44-48.
［7］汤德佑，周子琳. 基于临界多边形的不规则件启发式排样算法［J］. 计算机应用， 2016， 36（9）：2540-2544.
TANG Deyou， ZHOU Zilin. No-fit-polygon-based Heuristic Nesting Algorithm for Irregular Shapes［J］. Journal of Computer Applications， 2016， 36（9）：2540-2544.
［8］周鑫，赖晓阳，孟祥群，等. 基于轨迹线的临界多边形算法拓展［J］. 上海交通大学学报， 2021， 55（5）：536-543.
ZHOU Xin， LAI Xiaoyang， MENG Xiangqun， et al. Promotion of a No Fit Polygon Algorithm Based on Trajectory［J］. Journal of Shanghai Jiaotong University， 2021， 55（5）：536-543.
［9］梁利东，钟相强. 碰靠定位算法在不规则件排样优化中的应用研究［J］. 中国机械工程， 2013， 24（23）：3191-3195.
LIANG Lidong， ZHONG Xiangqiang. Study on Collision Positioning Algorithm on Irregular Part Optimal Nesting Problems［J］. China Mechanical Engineering， 2013， 24（23）：3191-3195.
［10］钟相强，梁利东. 基于摇瓶机理和极小势能原理的异形件排样［J］. 机械科学与技术， 2013， 32（4）：564-567.
ZHONG Xiangqiang， LIANG Lidong. Irregular Part Nesting Problem Based on Shaking Bottle Mechanism and Minimum Potential Energy Principle［J］. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering， 2013， 32（4）：564-567.
［11］曾兆敏，管卫利，潘卫平. 冲裁件条料最优四块剪切下料方案的生成算法［J］. 计算机工程与应用， 2016， 52（20）：75-79.
ZENG Zhaomin， GUAN Weili， PAN Weiping. Algorithm for Generating Optimal Four-block Cutting Stock Patterns of Punched Strips［J］. Computer Engineering and Applications， 2016， 52（20）：75-79.
［12］向文欣，荀珂，冉翠翠. 基于两段排样方式的剪冲下料优化算法［J］. 锻压技术， 2019， 44（6）：35-40.
XIANG Wenxin， XUN Ke， RAN Cuicui. An Optimization Algorithm for Shearing and Punching Problem Based on Two-segment Layout［J］. Forging & Stamping Technology， 2019， 44（6）：35-40.

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Optimal Layout Method of 2D Irregular Parts under Complex Cutting Process Constraints

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