[发明专利]一种用于圆形件的物理排样算法

摘要

本发明涉及一种用于圆形件的物理排样算法，先初始化算法参数，读取圆形件的半径大小和相应的数量信息，并对圆形件逐一进行编号，读取板材宽度信息，并设置板材左下角点为坐标原点，水平方向为x轴，建立笛卡尔坐标系；对编好号的圆形件用随机方法打乱次序，并按打乱后的次序利用迂回排布算法将对应编号的圆形件放置在板材内；建立橡皮筋包围所有待排样圆形件，使圆形件在橡皮筋的收缩作用下向板材底部聚拢逐渐实现紧凑排样；计算板材利用率，判断当前排样结果是否满足要求或者迭代次数是否超过最大迭代次数，若满足则输出最优排样结果。本发明平均板材利用率达到80％以上，编程实现更加容易，对各种工程应用实例适应性更好。

主权项

1.一种用于圆形件的物理排样算法，其特征在于，包括以下具体步骤：1)初始化算法参数，包括最大迭代次数I、收敛精度α；2)读取待排样圆形件的半径大小和相应的数量信息，并对待排样圆形件逐一进行编号，读取板材宽度信息，并设置板材左下角点为坐标原点，水平方向为x轴，建立笛卡尔坐标系；3)对已经编好号的圆形件用随机方法打乱次序，并按打乱后的次序利用迂回排布算法将对应编号的圆形件放置在板材内；所述迂回排布算法的步骤如下：3.1)假设一共有N个圆，从1‑N依次给圆编号，然后通过随机生成的方法获得N个大于或等于1且小于或等于N的不重复的数组成一个排布序列；3.2)令行数C＝1，从由步骤3.1中随机生成的序列的第一个数开始，对应的找到与之相同编号的圆，由板材左下角开始往右并靠边放置，要求放置的圆不能超出板材范围，且同一行每个圆的底部在同一高度水平线上；3.3)当出现圆超出板材右边界或者左边界的时候，则换行并调转方向继续放置圆，总体呈“S”形迂回放置，当前行的圆其底部位于上一行半径最大的圆的最高点所在的水平切线上；3.4)按排布序列对应的编号直至把所有圆形件都放置在板材上为止；4)建立橡皮筋包围所有待排样圆形件，使圆形件在橡皮筋的收缩作用下向板材底部聚拢逐渐实现紧凑排样；所述橡皮筋包围算法的步骤如下：4.1)提取圆心点所在位置坐标，对圆心点生成凸包，即简化后的橡皮筋模型；4.2)根据胡克定律计算橡皮筋上的圆形件所受的橡皮筋力方向和大小；其中，为圆形件受到的力，k为刚度因子，为位移矢量；4.3)以固定时间步长为节拍，遍历所有圆形件，进行受力分析，并计算出圆形件在当前时间步的位移大小，进行运动模拟；4.4)更新圆形件的位置，并判断前后两次橡皮筋长度变化大小的绝对值是否小于收敛精度α，若不小于α则跳转到4.1开始下一时间步；5)计算板材利用率，判断当前排样结果是否满足要求或者迭代次数是否超过最大迭代次数，若都不满足则令迭代次数加1，跳转到步骤3继续执行，反之则终止算法，输出最优排样结果。