纸盒件计算机辅助排样系统的研究与实现

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纸盒包装有着众多优点,被广泛应用在各个领域,且需求量越来越大,为了能够更好地满足这些需要,同时快速响应新产品包装提出的新要求,势必要在纸盒生产中采用CAD/CAM等相关技术,以提高纸盒生产的自动化水平。 纸盒计算机辅助排样系统CAN(Computer Aided Nesting)是连接纸盒结构设计系统和纸盒生产加工系统的桥梁。因为,排样系统的输入是纸盒结构设计所完成的展开图,排样系统的输出是纸盒生产加工所要依据的排样图,所以,排样系统在整个纸盒自动化生产中起着至关重要的作用,其性能的好坏直接关系整个系统性能的好坏,提高其工作效率有利于保证整个系统运行的顺畅。 纸盒排样系统所起的承前起后作用,决定了其排样计算必须考虑前后系统的影响,以使得能够准确的获得纸盒展开图中的相关数据,同时排样的结构满足生产加工的要求。所以,在进行开发系统时,首先是对纸盒件展开图的结构特点和加工工艺特点做了细致的分析,然后,再在此基础上设计相应的功能模块,实现系统的输入输出以及多种实际生产情况下的排样计算。 本文阐述了纸盒排样系统开发中所涉及的方方面面,其中着重论述两个方面,一方面是如何保证排样系统同纸盒结构设计系统数据交互的准确和顺畅。系统采用通用的接口文件来存储数据,然后提出一种有效的针对纸盒件的数据提取以及预处理方法,其中包括分析纸盒件展开图的结构特点,各图元数据和生产加工的关系以及重要程度,特别是在预处理过程中,通过线型分类、圆弧离散、交点线打断和回溯搜索等系列操作得到纸盒件的精确有序外轮廓边界。 另一方面是纸盒生产系统如何影响排样系统的排样方案设计。针对不同的生产加工情况,提出了不同的排样解决办法,当实际生产是单个纸盒件或者少量纸盒件批量生产时,采用了一种基于结构体单元的规则布局排样方式,此种方式所得的排样图案可以直接用于纸盒模切压痕工艺的加工,具有可连续快速生产的特点,同时排样时考虑了纸板的尺寸和结构体的优化组合关系,从而保证了此方式排样的利用率;当实际生产是多种排样件单件生产时,采用基于智能优化的不规则布局排样,考虑到此方法所得的排样结果采用激光模切加工,排样布局相对自由,所以,以排样的利用率作为主要的评价标准,同时为了在有效的时间内得到较满意的解,采用改进所得的启发式排样算法,即两次启发排样,而这样得到的解依然众多,所以再利用人工智能算法进行搜索,先是在大范围内搜索得到几个较优解,再在这些解的邻域内搜索得到优解。系统已经投入实际生产应用。
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