二维不规则图形优化排样系统关键技术研究

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图形排样技术以应用范围广、种类多等显著特点,使得我国工业对优化排样方案的需求增加。为缩短零件排样所需周期、降低制造成本及提高材料利用率,并且使图形排样方案能够快速响应市场需求,本文对排样算法、图形排样的关键技术、数据库开发及三维软件二次开发等相关内容进行了较深入研究,在此基础上,针对研究对象的具体特点开发了基于Solidworks的二维不规则图形优化排样系统。本文研究内容是对二维不规则图形的优化排样问题进行研究,主要是针对三维钣金件展开图的优化布局。图形排样系统包含基于三维钣金件展开图的参数化设计及图形排样设计两部分。其中,基于三维钣金件的展开图设计主要是通过解析法在Solidworks中实现钣金件的展开绘制。本文在此参数化设计的基础上,针对钣金件展开图的特点及排样工艺,设计出了适合本文排样子图的位置变换方案,并分析了二维不规则图形排样系统的主要设计要求,确定了主要功能模块,规划系统工作流程,并根据系统需求及研究条件,确定了系统开发工具及实现方法,完成了二维不规则图形的排样工作。排样信息模型是二维不规则图形排样系统的信息基础,综合考虑钣金件展开图的特点和排样工艺,建立了面向排样序列及角度规划的排样信息模型,利用VisualBasic.NET语言开发了SQL Server数据库对其进行信息管理,所建模型能够完整表达图形及其排样信息。通过设计二维CAD辅助数据提取程序,从钣金件展开图中获取图形数据信息,并按照排样需求将其数据信息进行分类整理,并与对应的排样信息模型相连接。针对三维钣金件展开图是由曲线构成并且含有孔洞的特点,本文利用Matlab数学运算工具及其遗传算法测试函数,通过对基本遗传算法的选择、交叉、变异操作算子进行改进和测试,使其在二维不规则图形序列角度规划中取得了更好的效果。以排样信息模型为基础,并以排样序列角度为依据,结合定位扫描算法,判断遗传个体的序列角度参数所对应的图形是否适应于此位置,从而最终生成了能够指导生产的排样结果图。根据不同的排样类型,分别对要进行排样的子图及数据存储表进行分析,获得板料中剩余空白处的最低点,以此为基点,经过与临近图之间的接触判交,获得子图在板料中的最终放置位置。利用Solidworks二次开发技术进行基于定位扫描算法的图形排列位置规划,得到子图的确定位置。按照排样序列依次添加排样子图,并依据与已排临近图的关系对其进行向右向上移动,直到完成所有子图位置的确定,从而实现了所有图形的排样。利用Visual Basic.NET开发平台、SQL Server数据库管理技术以及Solidworks二次开发技术开发了二维不规则图形优化排样系统,为钣金件的加工制造提供了技术支持。
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