CN111062647A - 一种套料方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

一种套料方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种套料方法，包括在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将所述零件组合集放入零件组合包中，从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集；将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。本发明提供一种自动套料方法，满足实际生产需求，节省套料时间，提高待下料板材的材料利用率。本发明还涉及一种套料装置、设备和存储介质。

Description

一种套料方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及套料技术领域，尤其涉及一种套料方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
套料问题是制造业非常普遍的问题，从数学角度上来看下料问题是运筹学的一个分支，是组合问题和生产调度问题交叉的一个混合问题。很多企业的生产都是按照一定的切割下料方案，将原材料切割成所需的坯料，再对坯料进行机械加工。因此，如何确定下料方案，使原料利用率较高，是企业非常关注的问题。
目前，在实际的工程应用中基于人工经验的手工套料的方法，完成一次套料时间很长，且过度依靠工作人员的经验，同时材料利用率在一定范围内将很难得到继续提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种套料方法、装置、设备和存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种套料方法，包括：
在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将所述零件组合集放入零件组合包中，从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集；
将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；
根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；
根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。
根据寻优算法从所述套料模板集合中为待下料板材选定最优套料模板。
本发明的有益效果是：提供了一种套料方法，将零件先进行组合后，再将多个零件组合组成零件子集，根据套料算法，将零件子集中的零件组合在板材中进行套料，最后根据寻优算法，确定套料模板库中最优套料模板，根据最优套料模板对板材进行下料，实现了自动套料，满足实际生产需求，节省套料时间，提高待下料板材的材料利用率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，具体包括：
在预设时间内，将所述零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。
采用上述进一步方案的有益效果是：在预设时间内，将具有相似功能特征、相似形状特征或形状互补的零件组合，可以实现零件组合所形成的图形大致规则，方便后续的套料，提高板材的材料利用率。
进一步地，所述从所述零件组合集中选取零件组合，确定多个零件子集，具体包括：
从所述零件组合集中随机选取多个零件组合，得到零件子集；
或根据零件配对原则从所述零件组合集中选取多个零件组合，得到零件子集，其中所述零件配对原则包括形状特征互补的零件组合和/或在工程中作为配套使用的零件组合。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据随机选取的多个零件组合或是根据零件配对原则选取多个零件组合，构成零件子集，提高了板材的材料利用率。
进一步地，所述将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，具体包括：
当所述零件子集中的零件组合所形成的组合图形不是简单多边形时，通过多个线段逼近所述组合图形的轮廓，得到所述组合图形对应的简单多边形；
按照所述零件组合对应的简单多边形的面积大小，将所述零件子集中所有零件组合进行分类，得到多个零件组合类，并将所述多个零件组合类按照面积大小进行排序，按照排序后的零件组合类依次在所述待下料板材上排布。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据套料算法，先排布面积大的零件组合，可减少板材中零件组合之间的空隙，提高板材的利用率。
进一步地，所述按照排序后的零件组合类依次在所述待下料板材上排布，包括：
确定所述待下料板材中的任意一条边是参照线；
当所述第i个零件组合类中的第j个零件组合Rij开始排料时，将所述零件组合Rij所对应的简单多边形的所有边与所述参照线进行比对，其中i，j取值是正整数，且0<j<m，m是第i个零件组合类中的零件组合的个数；
若所述零件组合Rij对应的简单多边形中至少存在一条边的长度小于所述参照线的长度，将所述零件组合Rij最小边与参照线一端对齐且两条边贴合放入所述待下料板材中，并更新所述参照线至所述零件组合Rij对应的简单多边形的最长的一条边，再按同样的方法排布零件组合Rij+1，依次排布，直到所述待下料板材中无法再排布任何一个所述零件组合，得到所述零件子集对应的套料模板。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据套料算法，根据零件组合对应的简单多边形的形状进行匹配，确定零件组合的排布，可减少板材中零件组合之间的空隙，提高板材的利用率。
进一步地，所述根据寻优算法从所述套料模板集合中为待下料板材选定套料模板，具体包括：
保留满足工程需求信息的所述套料模板，并计算所述套料模板对应的所述待下料板材的利用率；
选取所述利用率中最高的所述套料模板作为所述待下料板材的最优套料模板。
采用上述进一步方案的有益效果是：根据寻优算法确定利用率最高的套料模板作为最优套料模板，可提高板材的利用率。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种套料装置，包括：
组合模块，用于在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将所述零件组合集放入零件组合包中，从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集；
套料模块，用于将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；
寻优模块，用于根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；
下料模块，用于根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。
本发明的有益效果是：提供了一种套料装置，将零件先进行组合后，再将多个零件组合组成零件子集，根据套料算法，将零件子集中的零件组合在板材中进行套料，最后根据寻优算法，确定套料模板库中最优套料模板，根据最优套料模板对板材进行下料，实现了通过计算机进行套料，节省了套料时间，并提高了板材的材料利用率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述组合模块，还用于在预设时间内，将所述零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述技术方案中任一项所述的套料方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上述技术方案中任一项所述的套料方法的步骤。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种套料方法的示意性流程图；
图2为本发明另一实施例提供的一种套料装置的模块结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1本发明实施例提供的一种套料方法的示意性流程图所示，套料方法包括以下步骤：
110、在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将零件组合集放入零件组合包中，从零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集。
120、将多个零件子集中的任一个零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与零件子集对应的套料模板，多个零件子集对应生成套料模板集。
130、根据寻优算法从套料模板集中为待下料板材选定最优套料模板。
140、根据最优套料模板对待下料板材下料。
应理解，获取零件数据库内的零件组合是无穷解，在预设时间内确定零件数据库内的零件组合集，可提高获得套料模板集合的效率。例如在预设时间内，将零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。从零件组合集中随机选取多个零件组合，得到零件子集或根据零件配对原则从零件组合集中选取多个零件组合，得到零件子集，其中零件配对原则包括选取形状特征互补的零件组合的原则和/或选取在工程中作为配套使用的零件组合的原则。
其中，零件组合包中包括此次在预设时间内得到的零件组合集，还包括之前每次套料时得到的零件组合集，同样的，零件子集也是包括每次套料时得到的零件子集，即在每次套料时都都可以使用之前套料的经验，节省了套料时间，提升了套料的效率及板材的利用率。
例如作为配套使用的螺栓和螺母作为零件组合，具有同样形状但大小不同的固定件可作为零件组合。
例如，在预设时间内，通过获取零件的同一类零件，并将同一类零件进行组合后，再将同类零件组合形成区域中的空白区域进行填充，或是获取零件的互补零件，互补零件是指零件和互补零件的形状是互补。将同一类零件进行组合后，再将同类零件组合形成区域中的空白区域进行填充可以通过将零件的图形绕参考点旋转180°相位，分别通过横向和纵向进行组合，形成矩形，并确定所生成矩形的内孔的尺寸，确定填充内孔的零件。获取零件的形状互补的零件，确定零件和互补零件所构成的矩形中的空白区域中填充的零件。
基于上述实施例提供的提供的一种套料方法将零件先进行组合后，再将多个零件组合组成零件子集，根据套料算法，将零件子集中的零件组合在板材中进行套料，最后根据寻优算法，确定套料模板库中最优套料模板，根据最优套料模板对板材进行下料，实现了通过计算机进行套料，节省了套料时间，并提高了板材的材料利用率。
进一步地，步骤130中包括：
当零件子集中的零件组合所形成的组合图形不是简单多边形时，通过多个线段逼近组合图形的轮廓，得到组合图形对应的简单多边形；
按照零件组合对应的简单多边形的面积大小，将零件子集中所有零件组合进行分类，得到多个零件组合类，并将多个零件组合类按照面积大小进行排序，按照排序后的零件组合类依次在待下料板材上排布。
进一步地，确定待下料板材中的任意一条边是参照线；
当第i个零件组合类中的第j个零件组合Rij开始排料时，将零件组合Rij所对应的简单多边形的所有边与参照线进行比对，其中i，j取值是正整数，且0<j<m，m是第i个零件组合类中的零件组合的个数；
若零件组合Rij对应的简单多边形中至少存在一条边的长度小于参照线的长度，将零件组合Rij最小边与参照线一端对齐且两条边贴合放入待下料板材中，并更新参照线至零件组合Rij对应的简单多边形的最长的一条边，再按同样的方法排布零件组合Rij+1，依次排布，直到待下料板材中无法再排布任何一个零件组合，得到零件子集对应的套料模板。
应理解，例如当零件组合所形成的图形是不规则的图形时，通过多个线段逼近零件组合的轮廓，得到组合图形对应的简单多边形，其中简单多变形包括三角形、四边形、五边形等。
例如，将零件子集中的所有零件组合按照对应的简单多边形的面积大小进行分类，以面积依次减少的顺序得到第一零件组合类、第二零件组合类和第三零件组合类，根据套料算法，按照第一零件组合类、第二零件组合类和第三零件组合类的次序，依次在待下料板材中进行排料。初始时将待下料板材中的任意一条边作为参照线，例如当第二个零件组合类中的第三个零件组合R23开始排料时，将零件组合R23的所有边与参照线进行比对。若零件组合R23中存在一条边的长度小于参照线的长度，将零件组合R23放入所述待下料板材中，并设置轮廓线至零件组合R23的最长的一条边，排布下一个零件组合，直到待下料板材中无法再排布任何一个零件组合。
基于上述实施例根据零件子集中的零件组合的面积进行分类，可避免在板材中出现大片空白区域，提高板材的利用率。
进一步地，步骤140中具体包括：
保留满足工程需求信息的套料模板，并计算套料模板在待下料板材上的利用率；
选取利用率中最高的套料模板作为待下料板材的最优套料模板。
基于上述实施例中根据寻优算法确定利用率最高的套料模板作为最优套料模板，可提高板材的利用率。
如图2本发明另一实施例提供的套料装置的模块结构图所示，一种套料装置，包括：
组合模块，用于在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，从所述零件组合集中选取零件组合，确定多个零件子集；
套料模块，用于将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；
寻优模块，用于根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；
下料模块，用于根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。
基于上述实施例提供的套料装置，基于预设时间内确定零件数据库内的零件组合集，并根据零件组合集合和预设配对原则确定零件子集，再根据零件子集和板材的数据信息及套料算法，确定套料模板，最后根据寻优算法，确定待下料板材的最优套料模板，本发明可以提高待下料板材的材料利用率。
基于上述实施例，进一步地，组合模块，还用于在预设时间内，将零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。
进一步地，组合模块，还用于从零件组合集中随机选取多个零件组合，得到零件子集；
或根据零件配对原则从零件组合集中选取多个零件组合，得到零件子集，其中零件配对原则包括形状特征互补的零件组合和/或在工程中作为配套使用的零件组合。
进一步地，套料模板，还用于当零件子集中的零件组合所形成的组合图形不是简单多边形时，通过多个线段逼近组合图形的轮廓，得到组合图形对应的简单多边形；
按照零件组合对应的简单多边形的面积大小，将零件子集中所有零件组合进行分类，得到多个零件组合类，并将多个零件组合类按照面积大小进行排序，按照排序后的零件组合类依次在待下料板材上排布。
进一步地，套料模块，还用于确定待下料板材中的任意一条边是参照线；
当第i个零件组合类中的第j个零件组合Rij开始排料时，将零件组合Rij所对应的简单多边形的所有边与参照线进行比对，其中i，j取值是正整数，且0<j<m，m是第i个零件组合类中的零件组合的个数；
若零件组合Rij对应的简单多边形中至少存在一条边的长度小于所述参照线的长度，将零件组合Rij最小边与参照线一端对齐且两条边贴合放入待下料板材中，并更新参照线至零件组合Rij对应的简单多边形的最长的一条边，再按同样的方法排布零件组合Rij+1，依次排布，直到待下料板材中无法再排布任何一个零件组合，得到零件子集对应的套料模板。
进一步地，寻优模块，还用于保留满足工程需求信息的套料模板，并计算套料模板在待下料板材上的利用率；
选取利用率中最高的套料模板作为待下料板材的最优套料模板。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述技术方案中任一项所述的套料方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上述技术方案中任一项所述的套料方法的步骤。
应理解，在本发明各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种套料方法，其特征在于，包括：
在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将所述零件组合集放入零件组合包中，从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集；
将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；
根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；
根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。
2.根据权利要求1所述的套料方法，其特征在于，所述在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，具体包括：
在预设时间内，将所述零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。
3.根据权利要求1所述的套料方法，其特征在于，所述从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集，具体包括：
从所述零件组合包中随机选取多个零件组合，得到零件子集；
或，根据零件配对原则从所述零件组合包中选取多个零件组合，得到零件子集，其中所述零件配对原则包括选取形状特征互补的零件组合的原则和/或选取在工程中作为配套使用的零件组合的原则。
4.根据权利要求1所述的套料方法，其特征在于，所述将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，具体包括：
当所述零件子集中的零件组合所形成的组合图形不是简单多边形时，通过多个线段逼近所述组合图形的轮廓，得到所述组合图形对应的简单多边形；
按照所述零件组合对应的简单多边形的面积大小，将所述零件子集中所有零件组合进行分类，得到多个零件组合类，并将所述多个零件组合类按照面积大小进行排序，按照排序后的零件组合类依次在所述待下料板材上排布。
5.根据权利要求4所述的套料方法，其特征在于，所述按照排序后的零件组合类依次在所述待下料板材上排布，包括：
确定所述待下料板材中的任意一条边是参照线；
当所述第i个零件组合类中的第j个零件组合Rij开始排料时，将所述零件组合Rij所对应的简单多边形的所有边与所述参照线进行比对，其中i，j取值是正整数，且0<j<m，m是第i个零件组合类中的零件组合的个数；
若所述零件组合Rij对应的简单多边形中至少存在一条边的长度小于所述参照线的长度，将所述零件组合Rij最小边与参照线一端对齐且两条边贴合放入所述待下料板材中，并更新所述参照线至所述零件组合Rij对应的简单多边形的最长的一条边，再按同样的方法排布零件组合Rij+1，依次排布，直到所述待下料板材中无法再排布任何一个所述零件组合，得到所述零件子集对应的套料模板。
6.根据权利要求1所述的套料方法，其特征在于，所述根据寻优算法从所述套料模板集合中为待下料板材选定套料模板，具体包括：
保留满足工程需求信息的所述套料模板，并计算所述套料模板对应的所述待下料板材的利用率；
选取所述利用率中最高的所述套料模板作为所述待下料板材的最优套料模板。
7.一种套料装置，其特征在于，包括：
组合模块，用于在预设时间内，组合零件数据库内的零件，得到零件组合集，并将所述零件组合集放入零件组合包中，从所述零件组合包中选取零件组合，确定多个零件子集；
套料模块，用于将所述多个零件子集中的任一个所述零件子集的零件组合在待下料板材上排布，确定与所述零件子集对应的套料模板，所述多个零件子集对应生成套料模板集；
寻优模块，用于根据寻优算法从所述套料模板集中为所述待下料板材选定最优套料模板；
下料模块，用于根据所述最优套料模板对所述待下料板材下料。
8.根据权利要求7所述的套料装置，其特征在于，包括：
所述组合模块，还用于在预设时间内，将所述零件数据库中具有相似功能特征、相似形状特征或互补形状的零件进行组合，得到零件组合集。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的套料方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行根据权利要求1-6中任一项所述的套料方法的步骤。
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