CN115146332B - 一种木作天花板材排料优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木作天花板材排料优化方法，包括S1:获取所有待排料的板材，并按照板材的面积从大到小进行排序，构建待排料板材集合；S2：将标准板材的轮廓初始化固定多边形，所述待排料板材集合中每一块待排料的板材作为靠接多边形；S3：对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，并对比计算出来的各个角度的有效排料结果，获取重心最低的靠接多边形的位置和旋转角度，确定靠接多边形的排料轮廓；S4：将固定多边形去除靠接多边形的排料轮廓得到新固定多边形；按照S2‑S3对下一块靠接多边形进行排料，直至所有靠接多边形排料完毕。本发明解决了目前木作天花板材排料过程中板材利用率不高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及木作天花板材排料技术领域，特别是一种木作天花板材排料优化方法。
背景技术
目前，木作天花装饰已经成为了家庭装修中不可或缺的部分，木作天花由多块不规则的板材组成，比如回型天花由多块尺寸不一的矩形和L型板材组成。因此，提高板材的利用率必然会降低生产成本，带来经济效益。排料是提高板材利用率的有效手段，排料问题是一种总体资源分配问题，其目标是将定量的资源划分为若干指定的份额，使剩余量极小。但目前木作天花板材的排料问题存在板材划分分配不合理等不足之处，造成板材的利用率不高。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提出一种木作天花板材排料优化方法，其目的在于解决目前木作天花板材排料过程中板材利用率不高的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种木作天花板材排料优化方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取所有待排料的板材，并按照板材的面积从大到小进行排序，构建待排料板材集合；
步骤S2：将标准板材的轮廓初始化固定多边形，标准板材为板材的原材料，板材的原材料指的是工厂生产的完整板材；所述待排料板材集合中每一块待排料的板材作为靠接多边形，并按照步骤S1中的排序对所有靠接多边形进行排料；
其中，将所述靠接多边形沿着所述固定多边形绕行的轮廓作为临界多边形，判断所述靠接多边形与所述临界多边形的位置关系，若所述靠接多边形位于所述固定多边形的外部或者与所述固定多边形的边界相交，则当前所述靠接多边形的位置为无效排料结果；若所述靠接多边形位于所述固定多边形的内部，则当前所述靠接多边形的位置为有效排料结果，并记录当前所述靠接多边形的位置的重心和旋转角度；
步骤S3：对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，并按照步骤S2中的逻辑计算各个角度的有效排料结果，记录对应靠接多边形的重心和旋转角度；并对比所有角度的有效排料结果，获取重心最低的靠接多边形的位置和旋转角度，两者确定的轮廓即为当前靠接多边形的排料轮廓；
步骤S4：将所述固定多边形去除当前靠接多边形的排料轮廓，得到新固定多边形；按照步骤S2-S3对下一块靠接多边形进行排料，直至所有靠接多边形排料完毕。
优选地，步骤S4中，若靠接多边形的面积大于固定多边形的面积，或者靠接多边形的所有旋转角度都无法生成有效排料结果，则表示无法将靠接多边形排料到固定多边形内，当前靠接多边形保持待排料状态，放回所述待排料板材集合。
更优地，若待排料板材集合中的所有靠接多边形都无法排料到固定多边形内，则更新当前固定多边形。
优选地，步骤S2中，获取固定多边形和靠接多边形的连接点，具体包括以下步骤：
步骤S21：遍历固定多边形的所有顶点，判断各个顶点与靠接多边形的连接关系；
步骤S22：遍历靠接多边形的所有顶点，判断各个顶点与固定多边形的连接关系；
步骤S23：根据固定多边形和靠接多边形的连接关系，确定固定多边形和靠接多边形的连接点的类型；
若固定多边形的顶点与靠接多边形的顶点重合，则连接点的类型为“点对点”；若固定多边形的顶点位于靠接多边形的一边界，则连接点的类型为“点对边”；若靠接多边形的顶点位于固定多边形的一边界，则连接点的类型为“边对点”。
优选地，所述临界多边形具体是指通过靠接多边形不旋转地绕固定多边形的边界内侧环形运动一周形成的内接临界多边形。
优选地，所述临界多边形的生成具体包括以下步骤：
步骤S61：获取逆时针处理后的固定多边形和靠接多边形；
步骤S62：根据固定多边形和靠接多边形连接点的类型，分为“点对点”、“点对边”和“边对点”，确定靠接多边形的滑行方向；
步骤S63：固定多边形和靠接多边形分别沿着所述滑行方向进行碰撞，得到最小碰撞距离；
步骤S64：由滑行方向和最小碰撞距离构成移动向量；
步骤S65：将靠接多边形在固定多边形内移动一周形成的移动向量首尾相接，生成临界多边形。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本方案引入的临界多边形，被广泛应用于机械CAD、机器人路径求解、图形图像学等诸多领域，可以避免大量的多边形重复的判交和碰撞，提高了板材排料的效率；
2、本方案对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，在确保排料结果有效、可用的同时，缩短了整个排料过程的计算时间。
附图说明
图1是一种木作天花板材排料优化方法的步骤流程图；
图2是一种实施例的示意图；
图3是图2中除去排料轮廓的结果示意图。
其中，A1、固定多边形；A2、新的固定多边形；B、靠接多边形。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种木作天花板材排料优化方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取所有待排料的板材，并按照板材的面积从大到小进行排序，构建待排料板材集合；
步骤S2：将标准板材的轮廓初始化固定多边形，标准板材为板材的原材料，板材的原材料指的是工厂生产的完整板材；所述待排料板材集合中每一块待排料的板材作为靠接多边形，并按照步骤S1中的排序对所有靠接多边形进行排料；
其中，将所述靠接多边形沿着所述固定多边形绕行的轮廓作为临界多边形，判断所述靠接多边形与所述临界多边形的位置关系，若所述靠接多边形位于所述固定多边形的外部或者与所述固定多边形的边界相交，则当前所述靠接多边形的位置为无效排料结果；若所述靠接多边形位于所述固定多边形的内部，则当前所述靠接多边形的位置为有效排料结果，并记录当前所述靠接多边形的位置的重心和旋转角度；
步骤S3：对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，并按照步骤S2中的逻辑计算各个角度的有效排料结果，记录对应靠接多边形的重心和旋转角度；并对比所有角度的有效排料结果，获取重心最低的靠接多边形的位置和旋转角度，两者确定的轮廓即为当前靠接多边形的排料轮廓；
步骤S4：将所述固定多边形去除当前靠接多边形的排料轮廓，得到新固定多边形；按照步骤S2-S3对下一块靠接多边形进行排料，直至所有靠接多边形排料完毕。
本方案的一种木作天花板材排料优化方法，如图1所示，通过获取所有待排料的板材，并按照待排料的板材的面积从小到大进行排序，构建待排料板材集合；将标准板材的轮廓初始化固定多边形，标准板材为板材的原材料，板材的原材料指的是工厂生产的完整板材，天花所用的板材就是从完整板材上剪裁得到的。一种实施例中，板材的原材料为800*800的正方形板材。将待排料板材集合中每一块待排料的板材作为靠接多边形，并按照待排料的板材的面积从小到大的排序对所有靠接多边形，即待排料的板材进行排料。其中，单个靠接多边形的排料过程是：将靠接多边形沿着固定多边形绕行的轮廓作为临界多边形，判断靠接多边形与临界多边形的位置关系，若所述靠接多边形位于固定多边形的外部或者与固定多边形的边界相交，则当前靠接多边形的位置为无效排料结果；若靠接多边形位于固定多边形的内部，则当前靠接多边形的位置为有效排料结果，并记录当前靠接多边形的位置的重心和旋转角度。具体的，本方案引入的临界多边形，被广泛应用于机械CAD、机器人路径求解、图形图像学等诸多领域，可以避免大量的多边形重复的判交和碰撞，提高了板材排料的效率。
目前的技术中多边形零件可在0-360°的范围内旋转，但会出现大量“采用射线法将所有旋转状态下的多边形零件与原材料箱体边界进行判交”的操作，从而降低了排料的效率。而本方案对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，在确保排料结果有效、可用的同时，缩短了整个排料过程的计算时间。
优选的，步骤S4中，若靠接多边形的面积大于固定多边形的面积，或者靠接多边形的所有旋转角度都无法生成有效排料结果，则表示无法将靠接多边形排料到固定多边形内，当前靠接多边形保持待排料状态，放回所述待排料板材集合。
一种实施例中，如图2-3所示，从待排料板材集合中拿出一个靠接多边形B，放进固定多边形A1进行排料，具体的，计算靠接多边形B的排料位置，通过排料位置和旋转角度，确定靠接多边形B的排料轮廓。如果靠接多边形B的排料结果有效，则当前靠接多边形B的状态为已完成排料的状态，并将固定多边形A1除去当前靠接多边形B的排料轮廓，得到新的固定多边形A2；如果靠接多边形B的排料结果无效，则当前靠接多边形B的状态保持待排料状态，放回待排料板材集合。由于待排料板材集合中的待排料的板材时根据板材面积从大到小进行排序的，确保了对能够放进固定多边形的、面积最大的靠接多边形进行排料。
更优的，若待排料板材集合中的所有靠接多边形都无法排料到固定多边形内，则更新当前固定多边形。
具体的，如果待排料板材集合中的所有靠接多边形都无法排料到固定多边形内，代表当前固定多边形的面积已经足够小，无法再进行有效地排料，因此需要用一块新的标准板材作为新的固定多边形，进行新一轮的排料。
优选的，步骤S2中，获取固定多边形和靠接多边形的连接点，具体包括以下步骤：
步骤S21：遍历固定多边形的所有顶点，判断各个顶点与靠接多边形的连接关系；
步骤S22：遍历靠接多边形的所有顶点，判断各个顶点与固定多边形的连接关系；
步骤S23：根据固定多边形和靠接多边形的连接关系，确定固定多边形和靠接多边形的连接点的类型；
若固定多边形的顶点与靠接多边形的顶点重合，则连接点的类型为“点对点”；若固定多边形的顶点位于靠接多边形的一边界，则连接点的类型为“点对边”；若靠接多边形的顶点位于固定多边形的一边界，则连接点的类型为“边对点”。
具体地，通过判断固定多边形与靠接多边形的连接点的类型，计算当前靠接多边形在固定多边形内的移动方向，同时计算当前连接点的禁止移动方向范围。
优选的，所述临界多边形具体是指通过靠接多边形不旋转地绕固定多边形的边界内侧环形运动一周形成的内接临界多边形。
现有技术中使用的是外接临界多边形，外接临界多边形是靠接多边形不旋转地绕固定多边形的边界外侧环形运动一周形成的，对于外接临界多边形，靠接多边形和固定多边形的接触方式相对比较简单，通过靠接多边形和固定多边形接触方式的不同来确定靠接多边形的移动方向。本实施例中，以标准板件作为初始临界多边形，将天花板件的板件轮廓移动到初始临界多边形内部进行拼接，即为内接临界多边形。本方案中靠接多边形在固定多边形内部移动的过程中，会存在有许多接触点的时候，根据靠接多边形和固定多边形各个连接点的连接类型计算当前靠接多边形的移动方向，同时计算当前连接点的禁止移动方向范围，最后综合考虑所有连接点的移动方向和禁止移动方向范围，从而确定靠接多边形的移动方向。
优选的，所述临界多边形的生成具体包括以下步骤：
步骤S61：获取逆时针处理后的固定多边形和靠接多边形；
步骤S62：根据固定多边形和靠接多边形连接点的类型，分为“点对点”、“点对边”和“边对点”，确定靠接多边形的滑行方向；
步骤S63：固定多边形和靠接多边形分别沿着所述滑行方向进行碰撞，得到最小碰撞距离；
步骤S64：由滑行方向和最小碰撞距离构成移动向量；
步骤S65：将靠接多边形在固定多边形内移动一周形成的移动向量首尾相接，生成临界多边形。
本实施例中，为了提高临界多边形的计算效率，对固定多边形和靠接多边形进行逆时针处理，并将固定多边形和靠接多边形的“接触”方式分为点到点、点到边、边到点三种情况，根据不同情况确认靠接多边形的滑行方向。同时，分别让固定多边形和靠接多边形沿着滑行方向进行碰撞测试，得到最小碰撞距离。由滑行方向和最小碰撞距离构成移动向量，移动靠接多边形，使靠接多边形在固定多边形内移动一周，将靠接多边形移动形成的移动向量首尾相接，生成临界多边形。
此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：获取所有待排料的板材，并按照板材的面积从大到小进行排序，构建待排料板材集合；
步骤S2：将标准板材的轮廓初始化固定多边形，标准板材为板材的原材料，板材的原材料指的是工厂生产的完整板材；所述待排料板材集合中每一块待排料的板材作为靠接多边形，并按照步骤S1中的排序对所有靠接多边形进行排料；
其中，将所述靠接多边形沿着所述固定多边形绕行的轮廓作为临界多边形，判断所述靠接多边形与所述临界多边形的位置关系，若所述靠接多边形位于所述固定多边形的外部或者与所述固定多边形的边界相交，则当前所述靠接多边形的位置为无效排料结果；若所述靠接多边形位于所述固定多边形的内部，则当前所述靠接多边形的位置为有效排料结果，并记录当前所述靠接多边形的位置的重心和旋转角度；
步骤S3：对每一块靠接多边形进行0°、90°、180°和270°四个角度的旋转，并按照步骤S2中的逻辑计算各个角度的有效排料结果，记录对应靠接多边形的重心和旋转角度；并对比所有角度的有效排料结果，获取重心最低的靠接多边形的位置和旋转角度，两者确定的轮廓即为当前靠接多边形的排料轮廓；
步骤S4：将所述固定多边形去除当前靠接多边形的排料轮廓，得到新固定多边形；按照步骤S2-S3对下一块靠接多边形进行排料，直至所有靠接多边形排料完毕。
2.根据权利要求1所述的一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：步骤S4中，若靠接多边形的面积大于固定多边形的面积，或者靠接多边形的所有旋转角度都无法生成有效排料结果，则表示无法将靠接多边形排料到固定多边形内，当前靠接多边形保持待排料状态，放回所述待排料板材集合。
3.根据权利要求2所述的一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：若待排料板材集合中的所有靠接多边形都无法排料到固定多边形内，则更新当前固定多边形。
4.根据权利要求1所述的一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：步骤S2中，获取固定多边形和靠接多边形的连接点，具体包括以下步骤：
步骤S21：遍历固定多边形的所有顶点，判断各个顶点与靠接多边形的连接关系；
步骤S22：遍历靠接多边形的所有顶点，判断各个顶点与固定多边形的连接关系；
步骤S23：根据固定多边形和靠接多边形的连接关系，确定固定多边形和靠接多边形的连接点的类型；
若固定多边形的顶点与靠接多边形的顶点重合，则连接点的类型为“点对点”；若固定多边形的顶点位于靠接多边形的一边界，则连接点的类型为“点对边”；若靠接多边形的顶点位于固定多边形的一边界，则连接点的类型为“边对点”。
5.根据权利要求1所述的一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：所述临界多边形具体是指通过靠接多边形不旋转地绕固定多边形的边界内侧环形运动一周形成的内接临界多边形。
6.根据权利要求4所述的一种木作天花板材排料优化方法，其特征在于：所述临界多边形的生成具体包括以下步骤：
步骤S61：获取逆时针处理后的固定多边形和靠接多边形；
步骤S62：根据固定多边形和靠接多边形连接点的类型，分为“点对点”、“点对边”和“边对点”，确定靠接多边形的滑行方向；
步骤S63：固定多边形和靠接多边形分别沿着所述滑行方向进行碰撞，得到最小碰撞距离；
步骤S64：由滑行方向和最小碰撞距离构成移动向量；
步骤S65：将靠接多边形在固定多边形内移动一周形成的移动向量首尾相接，生成临界多边形。
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| Title |
|---|
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