数控切绘系统的图形排样优化算法研究

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1、分类号TP312密级公开UDC621.3学校代码10500硕士学位论文（全日制专业学位）题目：数控切绘系统的图形排样优化算法研究英文题目：ResearchonCNCcuttingsystemGraphicProcessingoptimizationalgorithm学位申请人姓名：陈军申请学位学科专业：控制工程指导教师姓名：王淑青二○一六年六月分类号TP312密级公开UDC621.3学校代码10500硕士学位论文题目数控切绘系统的图形排样优化算法研究英文题目ResearchonCNCcuttingsystemGraphicProcessingoptimizationalgorithm研究

2、生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称教授申请学位学科名称控制工程学科代码085210论文答辩日期2016.05.25学位授予日期2016.06学院负责人（签名）评阅人姓名周龙评阅人姓名刘斌年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位

3、论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要数控切绘系统在各行业的生产加工中得到广泛应用，图形排样作为数控切绘系统中重要环节之一，将影响到生产材料使用成本和后续切割环节的效率。本文针对将给定图形放置到宽度一定高度不限的板材上的排样问题，以减小板材使用高度、提高材料利用率为目的，分别对图形排样中不规则图形预处理、排样顺序求解、图形逐个排样三个阶段进

4、行研究，通过三角预处理算法简化不规则图形排样，遗传-禁忌算法搜索最佳图形排样顺序，合并轮廓线算法寻找图形最适摆放位置和计算摆放坐标来对图形排样算法进行优化。（1）建立矩形排样数学模型，分析搜索策略意义，介绍常用搜索策略。针对遗传算法早熟问题，将禁忌算法用于遗传算法中变异环节，结合未定序排样问题对遗传算法编码、解码、交叉、变异环节，禁忌算子邻域搜索环节及迭代次数、禁忌表长度等参数进行了设计。与遗传算法进行对比仿真，结果表明改进遗传-禁忌算法具有较好的搜索效率与突破局部最优解能力，但其逼近最优解能力与遗传算法相差不大。（2）分析了布局策略的意义及常用图形布局策略，包括BL，下台阶，BLF，最

5、低水平线四种算法。针对最低水平轮廓线算法排样过程中轮廓线长度不断减小的缺点，对该算法进行改进，每个矩形排样前首先合并高度相同或者相近的轮廓线，该矩形排样后再还原合并的轮廓线。将合并轮廓线算法分别应用于定序排样问题与非定序排样问题，通过多个样本与最低水平轮廓线进行仿真对比。仿真结果均表明合并轮廓线算法能得到板材使用高度更小的排样方案。（3）对于不规则图形排样问题，针对最小矩形包络算法包络率低的不足，提出了凸多边形的三角形包络算法。并且结合最小矩形包络算法，提出了基于包络、分类、组合三个环节的三角形预处理算法，简化了凸多边形图形的排样问题。将该算法应用于未定序排样问题，通过随机样本与最小矩形

6、包络算法进行仿真对比。仿真显示三角形预处理算法排样方案的板材使用高度更小。关键词：图形排样，遗传-禁忌，合并轮廓线，三角形预处理IAbstractCNCsystemiswidelyusedintheproductionandprocessingofvariousindustries.AsoneoftheimportantpartsintheCNCsystem,thegraphiclayoutwillaffectthecostoftheproductionmaterialsandtheefficiencyofthesubsequentcuttingprocess.Thispapermake

7、sadeepresearchonthegraphiclayoutproblemthatgivengraphicsnestingonaplate,ofwhichthewidthisdeterminedbuttheheightisunlimited.Toreducetheusedheightofplateandimprovetheutilizationrateofmaterials,thispaperrespectivelystudyo