CN112232588A - 基于配件优先级的木材切割规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于配件优先级的木材切割规划方法，包括以下步骤：步骤S1:根据配件的要求，将配件分为不定长配件、表面质量无位置要求的定长配件和表面质量有位置要求的定长配件；步骤S2:根据预设的配件优先级，按顺序依次在配件列表里筛选出要在木材原料上规划的配件；步骤S3:根据筛选出配件的类型，采用对应的规划方法，根据木材原料信息在木材原料上进行规划;步骤S4:待配件列表所有配件都在原料上规划之后，输出切割方案。本发明能够有效保证木材原料的利用价值，同时满足木材原料实时切割的要求。

Description

基于配件优先级的木材切割规划方法

技术领域

本发明涉及到木材切割技术领域，具体涉及一种基于配件优先级的木材切割规划方法。

背景技术

在木材家具行业，不同的配件对原材料的质量要求不同；充分利用原材料来生产不同的配件能够有效提升经济效益；因此，需要按照配件的质量要求在原料上规划切割方案。

传统木材原料的利用率一直不高，大多数情况家具配件都是由无缺陷的木材原料切割生产。然而，利用无缺陷的木材原料生产容忍缺陷的配件不仅造成原料的浪费，而且大大增加了家具的生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于配件优先级的木材切割规划方法，能够有效保证木材原料的利用价值，同时满足木材原料实时切割的要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于配件优先级的木材切割规划方法，包括以下步骤：

步骤S1:根据配件的要求，将配件分为不定长配件、表面质量无位置要求的定长配件和表面质量有位置要求的定长配件；

步骤S2:根据预设的配件优先级，按顺序依次在配件列表里筛选出要在木材原料上规划的配件；

步骤S3:根据筛选出配件的类型，采用对应的规划方法，根据木材原料信息在木材原料上进行规划；

步骤S4:待配件列表所有配件都在原料上规划之后，输出切割方案。

进一步的，所述不定长配件对应的规划方法，具体如下：

(a)根据该配件对木材表面的质量要求，在木材原料上获取质量满足要求且未被规划的区间段；

(b)利用该配件的最小长度判断区间段的长度是否满足要求，将符合要求的区间段分配给该配件；

（c）若区间段的长度超出配件的最大长度，则截取到最大长度处。

进一步的，所述表面质量无位置要求的定长配件的规划方法，具体如下：

(a)根据该配件对木材表面的质量要求，在木材原料上获取质量满足要求且未分配的区间段；

(b)利用配件的价值、长度和原料上区间段的长度，采用动规划算法求解最优的切割方案。

进一步的，所述采用动规划算法求解最优的切割方案，具体步骤为：

设已知有n种对表面质量有相同的要求，长度不同的定长配件，长度分别为l₁, l₂,…, l_n, 每种配件的价值和需求量为v₁, v₂, …, v_n，需求量为x₁, x₂, …, x_n，设原料上符合配件表面质量要求的某一个区间段长度为L

根据配件对表面质量的要求，在木材原料上找出质量满足要求，且长度大于或等于该类配件最小长度的未被规划区间段，长度分别为L₁, L₂ , …, L_m；

设区间段的编号为k，长度即为L _k ；

k从1到m，利用动态规划算法，分别对长度为L _k 的原料进行切割规划，得到最优的规划方案。

进一步的，所述动态规划算法具体为：

a)定义长度从0到L _k 的价值都为0，即dp[0,..., L _k ] = 0；配件的长度列表l = [l₁,l₂, …, l_n]；配件的价值列表v = [v₁, v₂, …, v_n]

b)比较第i=1（1≤i≤n）个配件在长度j从l[i]到L _k 时，dp[j] 和 dp[j−l[i]]+v[i]的大小，若dp[j] < dp[j−l[i]]+v[i]，跟新在j长度下价值最大的切割方案，同时把dp[j−l[i]]+v[i]赋值给dp[j]；

c)从配件1到n，重复步骤b)，直至i=n，规划结束，输出在长度L _k 所规划的最优的规划方案。

进一步的，所述表面质量有位置要求的定长配件的规划方法，具体为:

（a）输入木材原料信息、配件信息;

（b）根据配件的质量和长度要求，在原料上寻找符合要求，且未被规划的连续区间段；其中，质量要求较高的区间在原料上的长度要大于或等于在配件上的长度；质量要求较低的区间不在配件两端时，在原料上的长度要小于或等于在配件上的长度，在配件两端时，在原料上的长度要求大于0;

（c）选取原料上所匹配的第一个区间的终止点作为参考点;

（d）比较配件上第一和第二个区间的质量要求，确定质量较好的区间那侧为参考点的移动方向;

（e）设参考点的移动距离i = 0；

（f）判断i是否小于或等于原料和配件的第二个区间长度的差的绝对值；

若否，规划结束，输出规划方案，若是，将原料上的参考点按照所确定的移动方向移至距原料上所匹配的第一个区间的终止点的i mm处，并将配件上第一个区间的终止点与该参考点对齐；

(g)依次检查木材原料的质量是否满足要求，若否，i = i + 1,跳至步骤（f），若是，标记切割位置，输出规划方案。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明能够有效保证木材原料的利用价值，同时满足木材原料实时切割的要求。

附图说明

图1是本发明一实施例中不定长配件的规划策略流程图

图2是本发明一实施例中表面质量无位置要求的定长配件的规划策略流程图；

图3是本发明一实施例中表面质量有位置要求的定长配件的规划策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例中，提供一种基于配件优先级的木材切割规划方法，包括以下步骤：

步骤S1:根据配件的要求，将配件分为不定长配件、表面质量无位置要求的定长配件和表面质量有位置要求的定长配件；

表1为待生产配件的规格。

其中，最大长度与最小长度相等的为定长配件，最大长度大于最小长度的为不定长配件。

配件编号	最小长度	最大长度	一个表面质量要求	另一表面质量要求	单位毫米价格	优先级
							1	1550	9999	无缺陷	无缺陷	1.3	1
2	650	650	无缺陷	无缺陷	1	2
							3	600	600	无缺陷	无缺陷	1	2
4	1300	1300	无缺陷区间：[0,100],[180,625]	无缺陷	0.8	3

采集木材原料表面质量信息。其中，上表面的质量信息为：[0,1500]无缺陷，[1500,1550]存在缺陷，[1550,2000]无缺陷，[2000,2900]存在缺陷，[2900,5100]无缺陷；下表面的质量信息为：[0,5100]无缺陷。

步骤S2:根据预设的配件优先级，按顺序依次在配件列表里筛选出要在木材原料上规划的配件；

步骤S3:根据筛选出配件的类型，采用对应的规划方法，根据木材原料信息在木材原料上进行规划；

步骤S4:待配件列表所有配件都在原料上规划之后，输出切割方案。

参考图1，在本实施例中，从配件列表中筛选出优先级为1的配件，配件1，采用不定长配件对应的规划方法，具体如下：

(a)根据配件的质量要求，在木材原料上找到质量满足要求的区间，[0,1500], [1550,2000], [2900,5100]。

(b)根据配件的长度要求，判断各区间段长度是否满足配件的长度要求。通过比较，区间[0,1500]和[1550,2000]的长度不满足要求；区间[2900,5100]的长度2200符合要求，因此，将该部分原料用来生产1号配件。

参考图2，从配件列表中筛选出优先级为2的配件，配件2和3。根据配件类型，采用表面质量无位置要求的定长配件的规划方法，具体如下：

(a)根据配件的质量要求，在木材原料上找到质量满足要求，且长度大于或等于该类配件最小长度600的未被规划区间段，[0,1500]；

(b)构造2号和3号配件的长度列表[650,600]和价值列表[650,600]，采用动态规划算法，在1500的长度上规划出价值最大的切割方案，其结果为切割两件配件2，余料为200。

参考图3，在本实施例中，从配件列表中筛选出优先级为3的配件，配件4。根据配件类型，采用表面质量有位置要求的定长配件的规划策略，具体为:

（a）输入木材原料信息、配件信息;

（b）根据该配件在不同区间内的质量要求（其中一个表面要求在区间[0,100]和[180,625]内无缺陷，在区间[100,180]和[625，1300]内容忍缺陷；另一表面无缺陷），在木材原料上寻找未分配给其他配件，且长度符合要求的连续区间;

（c）若配件上的区间要求无缺陷，则原料上无缺陷的区间长度要大于或等于配件上的区间长度；若配件上的区间容忍缺陷，则当区间不在两端时，原料上缺陷的区间长度要小于或等于配件上的区间长度，否则，原料上缺陷的区间长度大于0即可。按照上述原则，配件上的区间[0,100]，[100,180]，[180,625]和[625，1300]依次对应原料上的区间[1300,1500]，[1500,1550]，[1550,2000]和[2000,2900]；

（d）选取原料上区间[1300,1500]的终止点（1500处）作为参考点，将配件上区间[0,100]的终止点（100处）与该参考点对齐。

(e)此时，木材原料在配件不同的区间段内不满足配件的质量要求。因此，将原料上的参考点向区间[1300,1500]内移1mm，重新将配件上区间[0,100]的终止点（100处）与该参考点对齐，并按照配件不同的区间长度，检查木材原料的质量是否满足配件的要求。

(f)重复执行步骤（e），直至原料上的参考点移至1475处，木材原料在配件不同的区间段内满足配件的质量要求，因此，将原料上1375至2675部分用来生产配件4。

(g)配件列表里的配件已全部在原料上规划完成，输出切割方案：[0,650]生产配件2，[650,1300]生产配件2，[1300,1375]为尾料，[1375，2675]生产配件4，[2675, 2900]为尾料，[2900,5100]生产配件1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:根据配件的要求，将配件分为不定长配件、表面质量无位置要求的定长配件和表面质量有位置要求的定长配件；

步骤S2:根据预设的配件优先级，按顺序依次在配件列表里筛选出要在木材原料上规划的配件；

步骤S3:根据筛选出配件的类型，采用对应的规划方法，根据木材原料信息在木材原料上进行规划；

步骤S4:待配件列表所有配件都在原料上规划之后，输出切割方案。

2.根据权利要求1所述的基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，所述不定长配件对应的规划方法，具体如下：

(a)根据该配件对木材表面的质量要求，在木材原料上获取质量满足要求且未被规划的区间段；

(b)利用该配件的最小长度判断区间段的长度是否满足要求，将符合要求的区间段分配给该配件；

（c）若区间段的长度超出配件的最大长度，则截取到最大长度处。

3.根据权利要求1所述的基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，所述表面质量无位置要求的定长配件的规划方法，具体如下：

(a)根据该配件对木材表面的质量要求，在木材原料上获取质量满足要求且未被规划的区间段；

(b)利用配件的价值、长度和原料上区间段的长度，采用动规划算法求解最优的切割方案。

4.根据权利要求3所述的基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，所述采用动规划算法求解最优的切割方案，具体步骤为：

设已知有n种对表面质量有相同的要求，长度不同的定长配件，长度分别为l₁, l₂, …,l_n, 每种配件的价值和需求量为v₁, v₂, …, v_n，需求量为x₁, x₂, …, x_n，设原料上符合配件表面质量要求的某一个区间段长度为L

根据配件对表面质量的要求，在木材原料上找出质量满足要求，且长度大于或等于该类配件最小长度的未被规划区间段，长度分别为L₁, L₂ , …, L_m；

设区间段的编号为k，长度即为L _k ；

k从1到m，利用动态规划算法，分别对长度为L _k 的原料进行切割规划，得到最优的规划方案。

5.根据权利要求1所述的基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，所述动态规划算法具体为：

定义长度从0到L _k 的价值都为0，即dp[0,..., L _k ] = 0；配件的长度列表l = [l₁, l₂,…, l_n]；配件的价值列表v = [v₁, v₂, …, v_n]

比较第i=1（1≤i≤n）个配件在长度j从l[i]到L _k 时，dp[j] 和 dp[j−l[i]]+v[i]的大小，若dp[j] < dp[j−l[i]]+v[i]，跟新在j长度下价值最大的切割方案，同时把dp[j−l[i]]+v[i]赋值给dp[j]；

从配件1到n，重复步骤b)，直至i=n，规划结束，输出在长度L _k 所规划的最优的规划方案。

6.根据权利要求1所述的基于配件优先级的木材切割规划方法，其特征在于，所述表面质量有位置要求的定长配件的规划方法，具体为:

（a）输入木材原料信息、配件信息;

（b）根据配件的质量和长度要求，在原料上寻找符合要求，且未被规划的连续区间段；其中，质量要求较高的区间在原料上的长度要大于或等于在配件上的长度；质量要求较低的区间不在配件两端时，在原料上的长度要小于或等于在配件上的长度，在配件两端时，在原料上的长度要求大于0;

（c）选取原料上所匹配的第一个区间的终止点作为参考点;

（d）比较配件上第一和第二个区间的质量要求，确定质量好的区间那侧为参考点的移动方向;

（e）设参考点的移动距离i = 0；

（f）判断i是否小于或等于原料和配件的第二个区间长度的差的绝对值；

若否，规划结束，输出规划方案，若是，将原料上的参考点按照所确定的移动方向移至距原料上所匹配的第一个区间的终止点的i mm处，并将配件上第一个区间的终止点与该参考点对齐；

(g)依次检查木材原料的质量是否满足要求，若否，i = i + 1,跳至步骤（f），若是，标记切割位置，输出规划方案。

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