一种基于均布有序搜索的一维下料优化算法的制作方法

本发明涉及板材下料优化算法方法，具体涉及板材的一维下料方法。
背景技术：
：板材的一维下料，是指原材料和所需材料维数都为一维时，在已知的订单要求和原料数据下如何优化切割下料，使得原材料尽量得到充分利用，成本尽量得到节约的规划问题。传统的一维下料算法还存在很多不足，浪费大，算法执行不合理，算法执行过程效率低。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于均布有序搜索的一维下料优化算法，其算法优势明显，能够高效合理排版。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种基于均布有序搜索的一维下料优化算法，其包含如下步骤：(1)构造板条需求对：按照板条宽度，降序排列板条需求对(Hi,Ni,)队列，从队列中剔除Ni为零的需求对，重新计算需求对的数量n；若n＝0，说明本次加工任务全部完成，结束本次加工任务转步骤(7)，否则转下一步(2)；(2)判断宽度为Ws的板材若只放最宽板条H1，是否可以刚好放下。首先计算板材Ws中可放最宽板条H1的最大排版数量Qs1=Ws/H1]]>如果则然后求板材剩余材料宽度Es1=Ws-H1Qs1]]>若在0-5mm之间，则更新需求对中的N1，前s块板材剩余材料宽度之和保存当前排版数据，O[1].H＝H1，本次宽度为Ws的板材排版结束，取保存的结构体数组O[k]的第1组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若大于5mm，亦即本次排版为无效排版，转下一步(3)；(3)第s次加工板材宽度为Ws的板材时，根据板条需求对(Hi,Ni,)队列，计算理论上需要板材的平均总数量Ms：Ms=(Σi=1nHiNi)/W‾]]>令板材Ws剩余宽度初始排版次数k＝1，取第一组板条需求对即i＝1，转下一步(4)；(4)若i大于n，则i＝1。计算板条Hi在板材Ws上的平均排版数量Psi=Ni/Ms]]>若则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的转下一步(5)；(5)第s块板材在第k次排版时，取第i组板条需求对(Hi,Ni,)，计算Esk=Esk-1-HiPsi]]>若在0-Hn之间(可通过逐步有序剔除法和遍历算法查找最优的排版组合)，则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的Ni，前s块板材剩余材料宽度之和保存当前排版数据，O[k].H＝Hi，本次宽度为Ws的板材排版结束，取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若小于0且大于1，则减1，更新第i组需求对(Hi,Ni,)中的后转步骤(5)；若小于0且小于等于1，此次排版为无效排版，则取下一组板条i＝i+1，转步骤(4)；若大于Hn，则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的Ni，从队列中剔除Ni为零的需求对，重新计算需求对的数量n。保存当前排版数据，O[k].H＝Hi，转下一步(6)；(6)若n大于0且在0-Hn之间，则本次宽度为Ws的板材排版结束，前s块板材剩余材料宽度之和取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若n大于0且大于Hn，则取下一组板条i＝i+1，k＝k+1，转步骤(4)；若n等于0，当前宽度为Ws的板材排版结束，且所有板条加工完成。前s块板材剩余材料宽度之和取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，转下一步(7)；(7)结束。进一步的是：所述板材为毛坯板材，已知毛坯板材平均宽度为且进一步的是：所述板条为加工后满足客户宽度要求的板材，板条厚度为板条的厚度与切刀的厚度相加。进一步的是：板条需求对(Hi,Ni)表示宽度为Hi的板条需求数量为Ni(i＝1,2,…,n)；第s块板材排版时，理论需要板材平均总数量为Ms，其计算公式为：Ms=(Σi=1nHiNi)/W‾]]>第s次加工宽为Ws的板材时，可放板条宽为Hi的平均数量为Psi=Ni/Ms]]>的取值原则为：如果Ni/Ms有小数，则取整数部分后加1，否则直接取整数部分；若大于Ni，则等于Ni，否则按上述的取值原则进行取值；第s次加工宽为Ws的板材在第k次排版时，放进块宽为Hi的板条后，板材Ws剩余材料宽度为为一个循环递减的过程，k为当前板材的有效排版次数；每经过一次有效排版k值加1，直到板材剩余材料宽度小于当前剩余的未加工的板条中最小板条宽度；第s次加工宽为Ws的板材在第k次排版时，可放入第i组板条的最大数量为Qsi=Esk-1/Hi,(Es0=Ws,k=1)]]>的取值为的整数部分，若大于Ni，则等于Ni；否则不变。本发明有益效果是：本发明公开的算法合理高效，能够高效合理排版，大大减少浪费，能够有助于自动化排版的实现；其排版方案也更加符合实际生产需要，根据具体实践，其节省物料的效果非常好。附图说明图1为本发明一种基于均布有序搜索的一维下料优化算法获取一组基本优化组合的流程图。图2为本发明中使用的逐步有序剔除发的说明流程图。具体实施方式下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。本发明公开的一种基于均布有序搜索的一维下料优化算法采用如下基本原则：①每次从最宽的板条开始排版，依次排第二、第三宽的板条，以此类推。②排版过程中，首先考虑最宽板条刚好排下(板材剩余材料宽度在0～5mm之间)的排版。③其次，尽量把各种不同宽度的板条均匀地分布在Ms块板材中。下面结合附图来说明本发明的具体实施步骤。如图1所示，为获取一组基本优化组合的步骤，具体流程如下所示：(1)构造板条需求对：按照板条宽度，降序排列板条需求对(Hi,Ni,)队列，从队列中剔除Ni为零的需求对，重新计算需求对的数量n；若n＝0，说明本次加工任务全部完成，结束本次加工任务转步骤(7)，否则转下一步(2)；(2)判断宽度为Ws的板材若只放最宽板条H1，是否可以刚好放下。首先计算板材Ws中可放最宽板条H1的最大排版数量Qs1=Ws/H1]]>如果则然后求板材剩余材料宽度Es1=Ws-H1Qs1]]>若在0-5mm之间，则更新需求对中的N1，前s块板材剩余材料宽度之和保存当前排版数据，O[1].H＝H1，本次宽度为Ws的板材排版结束，取保存的结构体数组O[k]的第1组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若大于5mm，亦即本次排版为无效排版，转下一步(3)；(3)第s次加工板材宽度为Ws的板材时，根据板条需求对(Hi,Ni,)队列，计算理论上需要板材的平均总数量Ms：Ms=(Σi=1nHiNi)/W‾]]>令板材Ws剩余宽度初始排版次数k＝1，取第一组板条需求对即i＝1，转下一步(4)；(4)若i大于n，则i＝1。计算板条Hi在板材Ws上的平均排版数量Psi=Ni/Ms]]>若则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的转下一步(5)；(5)第s块板材在第k次排版时，取第i组板条需求对(Hi,Ni,)，计算Esk=Esk-1-HiPsi]]>若在0-Hn之间(可在遍历原则的基础上通过逐步有序剔除法查找最优的排版组合)，则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的Ni，前s块板材剩余材料宽度之和保存当前排版数据，O[k].H＝Hi，本次宽度为Ws的板材排版结束，取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若小于0且大于1，则减1，更新第i组需求对(Hi,Ni,)中的后转步骤(5)；若小于0且小于等于1，亦即此次排版为无效排版，则取下一组板条i＝i+1，转步骤(4)；若大于Hn，则更新第i组板条需求对(Hi,Ni,)中的Ni，从队列中剔除Ni为零的需求对，重新计算需求对的数量n。保存当前排版数据，O[k].H＝Hi，转下一步(6)；(6)若n大于0且在0-Hn之间，则本次宽度为Ws的板材排版结束，前s块板材剩余材料宽度之和取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，取下一板材(s加1)，转步骤(1)；若n大于0且大于Hn，则取下一组板条i＝i+1，k＝k+1，转步骤(4)；若n等于0，当前宽度为Ws的板材排版结束，且所有板条加工完成。前s块板材剩余材料宽度之和取保存的结构体数组O[k]的前k组数据，生成加工的G代码程序，转下一步(7)；(7)结束。如图2所示，为本发明所使用到的逐步有序剔除法的算法流程，具体实施过程如下所示：(a)获取当前一维下料优化的排列组合；(b)当前排列组合是否只由板条需求对中的最宽和最窄板条组成，如果是则优化结束，得到最优组合，否则转下一步；(c)判断当前排列组合中的最小板条是否等于板条需求对中的最小板条，如果是则将当前排列组合的最小板条从中剔除，然后将第二小的板条排列数量减少一块后取板条需求对中的下一组板条进行排列，转下一步；否则将当前排列组合的最小板条从中剔除，然后取板条需求对中的下一组板条进行排列转下一步；(d)根据基本原则，重新优化排版，获得新的一组优化组合，转步骤(a)。上述具体实施方式中以及说明书中的具体符号描述如表1：表1本发明的算法的一次优化排版数据变化过程如表2所示：表2排版数据变化过程现就对本发明所提出的算法，举一应用实例来说明本发明的优越性。假设板材平均宽度：具体每块原板材宽度只有在上料时才知其具体值，切刀厚度为10mm。现有板条需要加工，具体值如表3所示：表3板条需求对理论需求板材平均总数量为：M1=(Σi=1nHiNi)/W‾=19073/1500≈13]]>根据所需求原板材的平均总数量，计算板条需求对的平均排版数量，依次取原板材进行优化排版，得到最终的切割数据，如下表4所示：表4本发明原理最终加工数据通过上述实例，可以验证本发明算法的优化利用率是很高的，并可以有效避免优化利用率不均的情况，以上实例在排除数据输入的时间后，得到优化结果的时间不足1秒，可见其优化效率是很快的。上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。当前第1页1 2 3