CN115685875A - 一种异形板切割路径优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异形板切割路径优化方法及系统，包括以下步骤：S1、生成初始的多个零件领导小组；S2、通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；S3、对多个零件领导小组进行寻优；S4、将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；S5、将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；S6、遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。本发明的切割路径优化好，且计算时间快，空切行程路径较短，切割效率高。

Description

一种异形板切割路径优化方法及系统

技术领域

本发明涉及异形板切割路径优化技术领域，尤其涉及一种异形板切割路径优化方法及系统。

背景技术

随着我国经济持续稳定快速发展，人民生活水平不断提高，城市化率逐步提高，住房条件也不断提高，家具消费需求呈上升趋势，我国实木家具行业发展形势良好，但实木家具生产自动化与信息化程度较低，在实木家具走向定制时代的过程中设计与生产都面临多方难题亟待解决。而实木切割开料作为其首道工序，其设备切割效率与利用率直接影响整个产品的生产效率与成本，因此，提高实木切割设备及系统的自动化与智能化至关重要。实木切割设备逐步采用圆形刀具进行切割，具有可切割木板厚度大、可灵活转向、可同时切割多块木板等优点，实现切割设备切割效率更高。

目前市面上实木切割设备配套的排版优化系统不能自动生成满足切割要求的走刀路径，多数系统没有考虑切割设备走刀过程中掉料与余料的影响，导致生成的路径没法满足实际加工要求。企业首先通过软件系统排版后导出CAD版面文件，再依靠有经验的员工将版面中的零件按设备走刀工艺约束将切割路径绘制出来，最后将新绘制的文件导入设备进行加工。而排版后版面切割路线规划采用人工计算需要花费大量的时间，且切割效率低，存在切割路径不合理的方案，导致切割设备停工等问题。

发明内容

针对以上相关技术的不足，本发明提出一种异形板切割路径优化好，且计算时间快，空切行程路径较短，切割效率高，降低成本的异形板切割路径优化方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异形板切割路径优化方法，包括以下步骤：

S1、通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；

S2、通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；

S3、对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；

S4、将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；

S5、将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；

S6、遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

优选的，所述S2具体包括以下子步骤：

对每个所述领导小组进行初始化分组，使用贪心策略计算零件间空刀线的直线连线总距离，并找出最短的空刀线直线连线总距离；其中，i为0，初始化最优切割路径为空；计数值为0，初始化最优切割路径长度为无穷大。

优选的，所述S2的切割路径生成包括以下子步骤：

S21、获取开始和终点连线与所有零件的交点；

S22、围绕多边形分别顺时针和逆时针生成两条路径；

S23、根据所述两条路径生成四条路线；

S24、选取所述四条路线中最短的一条路线。

优选的，所述S3具体包括以下子步骤：

S31、判断i是否小于领导小组集合长度，是，则执行S32，否，则返回所述S2；

S32、获取第i个领导小组；

S33、所述领导小组对应空刀线直线连线总距离小于1.5倍最短的空刀线直线连线总距离，且计数值小于5时；则执行S4。

优选的，所述S5具体包括以下子步骤：

S51、根据所述领导小组初始化分组；

S52、对所述初始化分组后处理优化。

优选的，S51具体包括以下子步骤：

S511、对零件集合按照零件的列表进行升序排序；

S512、当i为0时，判断i是否小于零件集合长度，是，则执行S513，否，则结束；

S513、获取第i个零件；

S515、判断所述第i个零件是否在所述领导小组中，是，则通过i+1并返回所述S512；否，则执行S515；

S515、找出在z轴投影和所述第i个零件有相交的领导集合；

S516、j＝0时，初始最优领导编号为-1，初始最优评价值之和为正无穷；

S517、判断j是否小于在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的元素个数，是，则执行S518；否，则将所述第i个零件加入最优领导所在小组，并通过i+1并返回所述S512；

S518、找出在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的第j个领导的所在小组，求第i个零件与所在小组中所有零件的y轴投影重叠量-z轴投影重叠量的评价值之和；

S519、判断所述评价值之和是否小于最优评价值之和，是，则执行S5110，否，则执行S5111；

S5110、更新最优领导编号和最优评价值；

S5111、通过j＝j+1循环，并返回S517。

优选的，所述S52具体包括以下子步骤：

S521、根据初始分组计算出每个零件的左连接点到左零件的右连接点的绕线距离和右连接点到右零件的左连接点的绕线距离，得到每个零件的翼展距离；

S522、通过对零件集合按照所述翼展距离降序排序；

S523、对排序靠前的10个零件进行后处理。

优选的，所述S52还具体包括以下子步骤：

S524、先计算出每两个互相连接的零件的连接线长度；

S525、对连接零件组集合按照连接线长度降序排序；

S526、对排序靠前的10个零件进行后处理优化。

第二方面，本发明实施例还提供了一种异形板切割路径优化系统，所述系统包括：

扫描模块，用于通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；

筛选模块，用于通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；

路径构建模块，用于对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；

迁移模块，用于将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；

处理模块，用于将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；

遍历模块，用于遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

与相关技术相比，本发明通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径优化。本发明的方法与系统的通过实验表明，得到的切割路径方案可以满足实木切割设备的加工工艺要求，且计算时间快，空切行程路径较短，切割效率高，替换人工产时间的计算，为实木加工企业降本增效提供技术与系统支撑。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明异形板切割路径优化方法的方法流程图；

图2为本发明S2的方法流程图；

图3为本发明S3的方法流程图；

图4为本发明S5的方法流程图；

图5为本发明S51的方法流程图；

图6为本发明S52的方法流程图；

图7为本发明S52的方法流程图；

图8为本发明异形板切割路径优化方法的总流程图；

图9为本发明点集数据的示意图；

图10为本发明点集补充的示意图；

图11为本发明y扫描线获取领导小组集合的示意图；

图12为本发明y轴投影重叠量的示意图；

图13为本发明两种切割路径的示意图；

图14为本发明绕线切割路径生成的示意图；

图15为本发明特性情况绕线切割路径的示意图；

图16为本发明生成同组零件的切割路径的示意图；

图17为本发明不合法迁移的示意图；

图18为本发明点算例1的示意图；

图19为本发明点算例2的示意图；

图20为本发明异形板切割路径优化系统的模块图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

请参考图1和图8所示，本发明提供一种异形板切割路径优化方法，包括以下步骤：

本实施例中，实木板：采用完整的原木制成的木板材，实木板板材坚固耐用、纹路自然，具有较好的吸湿性和透气性，是制作高档家具、装修房屋的优质板材。

切割线：刀具沿着实木零件边缘所走的路线。

空刀线：刀具从一个实木板进刀点到达零件外轮廓、从一个零件外轮廓到达另一个零件外轮廓或从一个零件外轮廓到达实木板出刀点所走的路线。

零件点集：为了降低计算规模，排版计算程序在进行排版计算时，通常将零件的外轮廓离散成多个不同的点，最后将点集中的点按顺时针顺序或逆时针顺序两两用直线相连即可得到零件的外轮廓。其中minY指一个零件的点集中y坐标值最小的那个点的y；maxY指一个零件的点集中y坐标值最大的那个点的y；minZ指一个零件的点集中z坐标值最小的那个点的z；maxZ指一个零件的点集中z坐标值最大的那个点的z。

右连接点：刀具开始接触零件外轮廓的那个点。左连接点：刀具开始离开零件外轮廓的那个点。

直线路径：刀具直接沿着直线从起点切割到终点。绕线路径：刀具可能直接沿着直线从起点切割到终点，也可能因为其他零件的遮挡，需要绕路以避免切坏其他的零件而造成原料浪费、排版方案需要重新计算调整。

进刀线：刀具从实木板外面切割到一个零件小组的第一个零件的路线。出刀线：刀具从一个零件小组的最后一个零件切割到实木板外面的路线。

左零件：在将同组零件排序之后，排在本零件后面的零件，称为本零件的左零件。右零件：在将同组零件排序之后，排在本零件前面的零件，称为本零件的右零件。

S1、通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组。

S2、通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中。

其中，首先将所零件的maxY存储到集合yList中，然后对yList降序排序，如图11，图中的1,2,3,4为零件的编号，降序之后的yList＝{96,92,89,48}，首先用y＝96扫描，扫描得到的领导小组是{3}，因为扫描线和零件三相交；继续用y＝92进行扫描，扫描得到的领导小组是{3,2}；接着用y＝89扫描，扫描得到的领导小组是{4,3,2}；最后用y＝48扫描，扫描得到的领导小组是{4,1,3,2}，和扫描线相交的零件或在扫描线右边的零件都会被添加到领导小组中。在得到领导小组集合之后，对每一个领导小组的零件按照零件的minZ升序排序，因为要生成的是从下往上的切割路径。

S3、对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径。

S4、将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离。

S5、将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优。

其中，由于排版之后的零件点集数据是顺时针方向和逆时针方向共存的。如图9，若点集数据为{(48，7)，(89，28)，(34，79)，(20，60)，(31，25)}，则所给点集数据的方向是逆时针的；若点集数据为{(31，25)，(20，60)，(34，79)，(89，28)，(48，7)}，则所给点集数据的方向是顺时针的。为了避免生成绕线路径的时候需要频繁判断点集的正逆方向，本发明统一对所有零件的点集数据进行正向化。若判断点集的旋转方向为逆时针方向，则对点集合进行翻转处理即可。判断点集旋转方向的方法如下：首先找到点集的最高点(z值最大的点)的索引j，令i＝(点个数+j-1)％点个数，令k＝(点个数+j+1)％点个数，取出点i的坐标(y_i，z_i)，取出点j的坐标(y_j，z_j)，取出点k的坐标(y_k，z_k)，求(y_j-y_i，z_j-z_i)和(y_k-y_i，z_k-z_i)的叉积，若叉积<0，则点集方向为逆时针方向，需要正向化处理。

对于一些两点之间距离比较长的两点组合，可以通过对线段采取线段离散化的方式增加更多的点，这样大概率可以使得切割路线距离更短。如图10所示。

S6、遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

具体的，通过上述S1-S6的方法，本发明的方法与系统的通过实验表明，得到的切割路径方案可以满足实木切割设备的加工工艺要求，且计算时间快，空切行程路径较短，切割效率高，替换人工产时间的计算，为实木加工企业降本增效提供技术与系统支撑。还可以在一分钟之内为一个零件排版方案构建一条完整的切割路径，这大大提高了订单的计算效率，同时提高了实木切割机的加工效率，可以为企业带来更多的利润。

在本实施例中，所述S2具体包括以下子步骤：对每个所述领导小组进行初始化分组，使用贪心策略计算零件间空刀线的直线连线总距离，并找出最短的空刀线直线连线总距离；其中，i为0，初始化最优切割路径为空；计数值为0，初始化最优切割路径长度为无穷大。

本实施方式中，零件间空刀连线指的是刀具在切割完一个零件的上边界或下边界之后，移动到另一个零件的连接点上的连线，这段连线原本应该是绕线路径，但是为了减少计算的规模，本发明采用贪心策略的思想，先通过计算直线路径的方式筛选掉一部分空刀线直线连线总距离(所有空刀线都使用直线连线的方式，并计算总和)较长的领导小组以避免无效的搜索(本发明采用的方式是筛选掉直线连线总距离>1.5*最短直线连线总距离)。由于随着领导小组中领导个数的增加，切割路径的长度变化趋势大致是先减小后增加，为了避免冗余的搜索，本发明会使用变量count来记录没找到更优解的迭代次数，当count>＝5的时候停止迭代。

在本实施例中，如图2所示，所述S2的切割路径生成包括以下子步骤：

S21、获取开始和终点连线与所有零件的交点。

S22、围绕多边形分别顺时针和逆时针生成两条路径。

S23、根据所述两条路径生成四条路线。

S24、选取所述四条路线中最短的一条路线。

具体的，由于实木切割机的切割方式属于不提刀的切割方式，不像激光切割机可以先在起点将激光关闭，然后沿着直线路径移动到终点，实木切割机的刀若走直线，可能会将部分零件切坏，如图13的(1)；因此，给实木切割机生成的路径应该如图13的(2)所示的绕线切割路径。

生成绕线切割路径的方式如下：首先找出start(开始)和end(终点)连线与所有零件的交点，如图14的(1)的A、B、C、D；其次围绕多边形分别顺时针和逆时针生成两条路径，对于图14中的情况，大致路线为：start>A>B>C>D>end，但由于A>B有两条路径，C>D有两条路径，会生成四条路线，最终我们选择出四条路线当中最短的一条，如图14的(2)；最后便是进一步优化步骤二中所找到的最短路径了，优化方法如下：已知一条切割线point1>point2>point3，如果point1、point3的连线不与任何零件相交，且point1、point3不是都处于一个零件边界上，则将point1>point2>point3替换为point1>point3，根据该策略可以将如图14的(2)优化成图14中的(3)。

在本实施例中，如图3所示，所述S3具体包括以下子步骤：

S31、判断i是否小于领导小组集合长度，是，则执行S32，否，则返回所述S2。

S32、获取第i个领导小组。

S33、所述领导小组对应空刀线直线连线总距离小于1.5倍最短的空刀线直线连线总距离，且计数值小于5时；则执行S4。

在本实施例中，如图4所示，所述S5具体包括以下子步骤：

S51、根据所述领导小组初始化分组。

S52、对所述初始化分组后处理优化。

具体的，在得到领导小组之后，初始化分组是围绕着领导小组来分组的，如领导小组是{32,14,73,89}，则需要将所有零件分为4组。初始化分组的策略如图5，投影重叠量的求法如图12。评价值之和value之所以为(part与group中所有零件的y轴投影重叠量-z轴投影重叠量)是因为我们希望分出来的小组内部的零件在y轴投影重叠量尽可能小，z轴投影重叠量尽可能大，因为理想的切割方式是从右到左、从下到上。

本实施例中，在S5后还包括：判断切割路径距离是否小于最佳距离；是，则；更新最短切割路径距离和最短切割路径；否，则计算值+1，并执行i++，结束。

在本实施例中，如图5所示，S51具体包括以下子步骤：

S511、对零件集合按照零件的minZ进行升序排序；

S512、当i为0时，判断i是否小于零件集合长度，是，则执行S513，否，则结束；

S513、获取第i个零件；

S515、判断所述第i个零件是否在所述领导小组中，是，则通过i+1并返回所述S512；否，则执行S515；

S515、找出在z轴投影和所述第i个零件有相交的领导集合；

S516、j＝0时，初始最优领导编号为-1，初始最优评价值之和为正无穷；

S517、判断j是否小于在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的元素个数，是，则执行S518；否，则将所述第i个零件加入最优领导所在小组，并通过i+1并返回所述S512；

S518、找出在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的第j个领导的所在小组，求第i个零件与所在小组中所有零件的y轴投影重叠量-z轴投影重叠量的评价值之和；

S519、判断所述评价值之和是否小于最优评价值之和，是，则执行S5110，否，则执行S5111；

S5110、更新最优领导编号和最优评价值；

S5111、通过j＝j+1循环，并返回S517。

具体的，在分好零件小组之后，需要做的便是如何生成切割路径将同一组的零件切割下来。因为实木切割机的切割方式是从右往左，从下往上。因此需要先对同一组的零件进行排序，排序方式是先将零件小组根据零件的maxY降序排序，然后对局部的一些特殊情况进行处理，如图15，按照零件的最大y坐标进行降序排序，得到的排序是{1,2,3}，但是由于先切割2再切割3，会导致刀具在回程的时候已经把3切割完了，2还没有切割完，这样会出现零件3无法掉落到零件存放区的情况。因此需要修改排序为{1,3,2}，这样是零件2切割完成掉落到零件存放区，紧接着零件3被切割完成掉落到零件存放区。特殊处理的方式是，如果零件i被排序在零件j之前，且两个零件在y轴投影重叠量>零件j的长*1.0/2、零件j的重心z值大于零件i的重心z值(重心z值＝(零件点集的所有z之和)/零件点集的点个数)，则交换零件i和零件j的位置。

在将零件小组的零件排好序之后，需要确认每个零件上的左、右连接点。对于排在零件小组第一位的零件，其右连接点为最靠近实木原料右边界的那个点，如图16的A点。对于排在零件小组最后一位的零件，其左连接点为最靠近实木原料左边界的那个点，如图16的F点。除此之外的其他连接点确认方式如下：零件i(i<零件小组的零件个数)的左连接点和零件j(j＝i+1)的右连接点是同时确认的，如图16的零件1和零件2，连线最短的一组点是B和C，因此B为零件1的左连接点，C为零件2的右连接点。要注意的是，一个零件的左连接点不能和右连接点是同一个点。部分客户对选点有特殊需求，比如说零件的左连接点和右连接点不能离得太近，或者两个连接点都要在零件的z轴中心线之上，那么只需要在选点时加一些判断来筛掉不符合的点即可。

在对选好零件小组中每个零件的左连接点和右连接点之后，需要先计算刀具的去程切割线，去程切割线生成方式是：在切割零件下边界时，直接把零件下边界的点集直接加入路径中即可；而在生成类似如图16的BC、DE连接线时，直接调用两点间绕线切割路径生成方法。最终去程切割线如图16的(2)，接着计算刀具的回程切割线，如图16的(3)。为了进一步减少切割路径的距离，当零件小组的最后一个零件的左连接点离原料的左边界比较远的时候(左连接点到左边界的直线距离大于原料板的长*(1/4))，可以不生成出刀线。

在本实施例中，如图6所示，所述S52具体包括以下子步骤：

S521、根据初始分组计算出每个零件的左连接点到左零件的右连接点的绕线距离和右连接点到右零件的左连接点的绕线距离，得到每个零件的翼展距离；

S522、通过对零件集合按照所述翼展距离降序排序；

S523、对排序靠前的10个零件进行后处理。

具体的，初始化分组得到的分组不一定就是切割距离最短的分组，还需要对分组进行后处理，进一步优化分组。本发明所使用的第一种分组后处理方式是：先根据初始分组计算出每个零件的左连接点到左零件的右连接点的绕线距离+右连接点到右零件的左连接点的绕线距离，得到每个零件的翼展距离。对于翼展距离比较大的零件，其分组很可能有优化的空间。我们对零件集合按照翼展距离(windingDistance)降序排序，然后对排序靠前的10个零件进行后处理，后处理方式包括尝试将零件迁移到上两组、上一组、下一组、下两组中(这里的小组集合也被排序了，排序方式是按照小组领导零件的minZ来升序排序)，最终要迁移到哪个小组，就看迁移到哪个小组可以最大化地减小切割路径的距离。要注意的是，并非所有迁移方式都是合法的，如图17，零件57原本处于领导零件44所在小组，但是由于迁移到领导零件59所在小组之后，切割路径的距离会更短，于是执行了迁移，但很明显该迁移是不合法的，因为刀具会先切割下面的小组，即先切割零件59所在小组，后切割零件44所在小组，这样导致在切割零件59所在小组时将零件6当成废料切掉。因此，我们所做的合法性判断是，如果要将零件57迁移到零件59所在小组之前，先判断零件57迁移之后的左右连接线是否和其他小组的连接线有相交，如有，则迁移不合法。如图17，若零件57被迁移到零件59所在小组，则其右连接线会与上一小组的零件6与零件8之间的连接线相交，该迁移不会被执行。

在本实施例中，如图7所示，所述S52还具体包括以下子步骤：

S524、先计算出每两个互相连接的零件的连接线长度；

S525、对连接零件组集合按照连接线长度降序排序；

S526、对排序靠前的10个零件进行后处理优化。

具体的，先计算出每两个互相连接的零件(两个相连接的零件称为连接零件组)的连接线长度然后对连接零件组集合按照连接线长度降序排序。接着对排名靠前的10个连接零件组进行后处理优化，优化方式是尝试将上下两组的处于连接零件组的左零件的minY和右零件的maxY之间的零件(零件的minY大于等于连接零件组的左零件的minY且零件的maxY小于等于连接零件组的右零件的maxY)迁移到所处理的连接零件组的所在小组中。如果迁移可以使得切割总路径距离更短且迁移合法，则执行迁移。

本实施例中，如图18-19所示，为了使得测试案例的结果更加清晰，本发明隐去了切割线路径绘制，只绘制空刀线。两个算例所使用的原料实木板尺寸皆为1220mm×2440mm。得到算例1结果和算例2结果。

实施例二

如图20所示，本发明实施例还提供了一种异形板切割路径优化系统200，所述异形板切割路径优化系统200包括：

扫描模块201，用于通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；

筛选模块202，用于通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；

路径构建模块203，用于对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；

迁移模块204，用于将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；

处理模块205，用于将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；

遍历模块206，用于遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

具体的，扫描模块201通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；筛选模块202通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；路径构建模块203对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；迁移模块204将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；处理模块205将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；遍历模块206遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。本发明的方法与系统的通过实验表明，得到的切割路径方案可以满足实木切割设备的加工工艺要求，且计算时间快，空切行程路径较短，切割效率高，替换人工产时间的计算，为实木加工企业降本增效提供技术与系统支撑。

综上，异形板切割路径优化系统200产生的技术效果与实施例一中方法产生的技术效果相同，此处不再一一描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种异形板切割路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；

S2、通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；

S3、对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；

S4、将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；

S5、将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；

S6、遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

2.如权利要求1所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S2具体包括以下子步骤：

对每个所述领导小组进行初始化分组，使用贪心策略计算零件间空刀线的直线连线总距离，并找出最短的空刀线直线连线总距离；其中，i为0，初始化最优切割路径为空；计数值为0，初始化最优切割路径长度为无穷大。

3.如权利要求2所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S2的切割路径生成包括以下子步骤：

S21、获取开始和终点连线与所有零件的交点；

S22、围绕多边形分别顺时针和逆时针生成两条路径；

S23、根据所述两条路径生成四条路线；

S24、选取所述四条路线中最短的一条路线。

4.如权利要求2所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S3具体包括以下子步骤：

S31、判断i是否小于领导小组集合长度，是，则执行S32，否，则返回所述S2；

S32、获取第i个领导小组；

S33、所述领导小组对应空刀线直线连线总距离小于1.5倍最短的空刀线直线连线总距离，且计数值小于5时；则执行S4。

5.如权利要求4所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S5具体包括以下子步骤：

S51、根据所述领导小组初始化分组；

S52、对所述初始化分组后处理优化。

6.如权利要求5所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，S51具体包括以下子步骤：

S511、对零件集合按照零件的minZ进行升序排序；

S512、当i为0时，判断i是否小于零件集合长度，是，则执行S513，否，则结束；

S513、获取第i个零件；

S515、判断所述第i个零件是否在所述领导小组中，是，则通过i+1并返回所述S512；否，则执行S515；

S515、找出在z轴投影和所述第i个零件有相交的领导集合；

S516、j＝0时，初始最优领导编号为-1，初始最优评价值之和为正无穷；

S517、判断j是否小于在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的元素个数，是，则执行S518；否，则将所述第i个零件加入最优领导所在小组，并通过i+1并返回所述S512；

S518、找出在z轴投影和第i个零件有相交的领导集合中的第j个领导的所在小组，求第i个零件与所在小组中所有零件的y轴投影重叠量-z轴投影重叠量的评价值之和；

S519、判断所述评价值之和是否小于最优评价值之和，是，则执行S5110，否，则执行S5111；

S5110、更新最优领导编号和最优评价值；

S5111、通过j＝j+1循环，并返回S517。

7.如权利要求5所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S52具体包括以下子步骤：

S521、根据初始分组计算出每个零件的左连接点到左零件的右连接点的绕线距离和右连接点到右零件的左连接点的绕线距离，得到每个零件的翼展距离；

S522、通过对零件集合按照所述翼展距离降序排序；

S523、对排序靠前的10个零件进行后处理。

8.如权利要求5所述的异形板切割路径优化方法，其特征在于，所述S52还具体包括以下子步骤：

S524、先计算出每两个互相连接的零件的连接线长度；

S525、对连接零件组集合按照连接线长度降序排序；

S526、对排序靠前的10个零件进行后处理优化。

9.一种异形板切割路径优化系统，其特征在于，所述系统包括：

扫描模块，用于通过使用y扫描线扫描，生成初始的多个零件领导小组；

筛选模块，用于通过贪心策略筛选出部分空刀距离总和较短的领导小组存储到待搜索领导小组集合中；

路径构建模块，用于对多个零件领导小组进行寻优；其中，遍历待搜索领导小组集合，对版面内的所有零件根据领导小组进行分组并构建初始切割路径；

迁移模块，用于将一个组中与左右零件连线较长的零件迁移到其他组和将其他组中合适的零件插入到本组中零件间连线较长的两个零件中间的后处理方式不断迭代优化较长的空刀线，以获得整个切割路径距离的最短距离；

处理模块，用于将所得到的切割路径与全局最优路径进行比较和选优；

遍历模块，用于遍历完所有待搜索领导小组之后，返回全局最优的完整版面切割路径。

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