二维不规则形状排料算法研究与实现

论文题目: 二维不规则形状排料算法研究与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 佟德刚

导师: 刘嘉敏

关键词: 排料,临界多边形,凸包,合成多边形

文献来源: 沈阳工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 排料问题应用范围非常广泛,如服装行业、皮革行业、机械行业。提高板材利用率必然会降低企业的生产成本,会给企业带来经济效益,所以,排料问题的研究具有重要的经济价值。二维不规则排料问题具有很高的复杂性,属于NP完全问题,所以,排料问题的研究具有重要的理论价值。自动排料算法都是针对多边形零件来研究的,然而在实际生产中,零件多数是由圆弧和圆组成的,不可以直接进行自动排料计算。为了可以计算,本文提出了自动提取零件数据的算法和求解逼近多边形的方法。在自动排料计算的过程中,如何找到零件之间在什么位置靠接紧密并且不重叠是一个关键的问题。为了减少多边形之间重叠性判断的计算量,在本文中采用了临界多边形算法,并对现有的临界多边形算法提出了改进。此外,本文设计了自动排料算法中其它一些相关的图形学算法,如凸包算法和合成多边形算法。当计算完临界多边形后,在临界多边形的多个顶点都可以排放零件。为了找到排放零件的最优位置,利用凸包算法来确定。在临界多边形的每个顶点计算利用率,最终确定放置零件的最优位置。临界多边形计算是针对两个多边形的运算,在排料过程中,必须保证板材上只有一个零件多边形才可以与下一个待排零件多边形运算,所以需要将两个多边形合成为一个多边形。基于上述算法的研究,设计了二维不规则零件自动排料系统,该系统具有友好的界面。系统可以对AutoCAD零件图纸直接处理,通过对板材参数的设定和零件的选择,可以自动生成零件的排料图。本课题的研究不仅对本领域,而且对其它领域也具有启发意义。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 排料问题的分类

1.3 国内外研究现状

1.4 二维不规则排料问题分析

1.5 本文研究的重点

2 系统设计

2.1 排料系统一般描述

2.2 自动排料过程描述

2.3 系统详细设计

2.3.1 零件的文件结构

2.3.2 系统类设计

2.4 系统的开发环境

2.4.1 软件开发环境

2.4.2 系统开发工具

3 零件数据预处理

3.1 关于DXF的说明

3.2 关于DWG图纸坐标系的定义

3.3 环路识别

3.4 最外环路识别

3.5 环路走向识别

3.6 圆弧凸凹性识别

3.7 轮廓线逼近处理

3.8 加工余量处理

4 临界多边形算法

4.1 临界多边形的概念

4.2 Minkowski Sum与临界多边形的关系

4.3 临界多边形的求解

4.3.1 两个凸多边形临界多边形的求解

4.3.2 凹多边形和凸多边形的临界多边形求解

4.3.3 两个凹多边形临界多边形的求解

4.4 算法描述

4.4.1 两个凸多边形NFP算法描述

4.4.2 凹凸多边形NFP算法描述

4.4.3 两个凹多边形的临界多边形算法描述

5 排料相关算法

5.1 多边形顶点的凹凸性判别

5.2 任意多边形面积

5.3 凸包算法

5.4 合成多边形算法

6 二维不规则形状自动排料系统

6.1 排料系统简介

6.2 排料实例

7 结论

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2005-07-14

参考文献

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