面向大规模余料的二维不规则零件排样与切割优化方法

The nesting and cutting optimization method (NCOM) of two-dimensional irregular part oriented to large-scale partly-cut materials has the characteristics of large-scale and complexity.To increase the utilization ratio of partly-cut materials, based on theory of system optimization, the NCOM is researched from three aspects: retrieval of partly-cut materials, nesting optimization and cutting path optimization. The main contents of the project are as follows: (1) Propose the holographic CAD model of partly-cut materials,the fast retrieval method based on key characteristics and the matching of partly-cut materials and parts; (2) Present the touching position calculation method, the positioning evaluation method and the combinatorial optimization algorithm based on the mass partly-cut materials; (3) Propose the grouping of partly-cut materials, the pretreatment of layout graphics, the selection of cutting starting points and the cutting path optimization based on muiti-constraint; (4) Develop the NCOM prototype system to verify the proposed approaches above. The main contributions of the project are to enrich the theory of NCOM of two-dimensional irregular parts, to increase utilization rate of partly-cut materials and to reduce the production cost.

面向大规模余料的二维不规则零件排样与切割优化问题具有大规模和复杂性特点，为了提高大规模余料环境下的板材余料利用率，本项目基于系统优化理论与思想，从板材余料检索、零件排样优化和切割路径优化三个角度对该问题进行系统性深入研究。提出板材余料CAD全息模型、基于关键特征参数的余料快速检索方法和待排零件与板材余料匹配计算方法；提出待排零件靠接位置计算方法、待排零件定位评价方法和基于多板材余料的组合优化算法；提出板材余料分组与排样图预处理方法、切割起始点选择方法和基于多约束的切割路径优化方法；开发面向大规模余料的二维不规则零件排样与切割优化原型系统，验证本项目提出的理论和方法。本项目的研究，对丰富二维不规则零件排样理论和方法体系、提高大规模余料环境下的板材余料利用率和降低企业生产成本等具有重要的理论意义和实际应用价值。

为了解决大规模余料环境下的余料快速与最优化利用问题，本项目研究面向大规模余料的二维不规则零件排样与切割优化方法。针对该问题的大规模和复杂性特点，本项目基于系统优化理论与思想，从板材余料检索、零件排样优化和切割路径优化三个方面对该问题进行系统性深入研究。在板材余料快速检索与匹配方法方面，提出了板材余料CAD全息模型、基于关键特征参数的余料快速检索方法和待排零件与板材余料匹配计算方法。在基于多板材余料的零件排样优化方法方面，提出了待排零件靠接位置计算方法、待排零件定位评价方法和基于多板材余料的组合优化算法。在基于多板材余料的切割路径优化方法方面，提出了板材余料分组与排样图预处理方法、切割起始点选择方法和基于多约束的切割路径优化方法。以上述关键内容与方法的研究为基础，开发了面向大规模余料的二维不规则零件排样与切割优化原型系统，验证了本项目所提出理论和方法的有效性与实用性。本项目取得的研究成果，对丰富二维不规则零件排样理论和方法体系、提高大规模余料环境下的板材余料利用率和降低企业生产成本等具有重要的理论意义和实际应用价值。