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二维图形的排样问题在国民经济的许多行业中都有应用,因此利用计算机进行二维图形自动排样在工业生产中有很重要的意义。特别是随着工业生产的发展,大规模的批量生产孕育而生,对一个企业来说,即使材料利用率提高1%,其经济价值也是非常可观的。可见,最大限度地提高材料的利用率,满足企业的生产需要,能有效地提高企业自身的竞争力。因此,研究实现二维不规则图形实用排样系统是一项非常有意义的工作。
对于实际的生产应用,运算效率和材料利用率都是决定一个排样系统好坏的重要因素,就目前来说,智能优化算法虽然能提高解的搜索效率,但是对不规则图形大规模排样来说,运算效率仍然很低。因此,本文在对矩形件和不规则多边形排样问题研究的基础上,提出了适用于大规模图形排样的矩形件和不规则多边形排样算法,最后提出根据实际待排图形的特点,采用分步处理、策略融合的方案来设计二维不规则图形实用排样系统的算法,充分发挥了各算法的优点。
本文首先介绍了计算机排样问题的基本概念、应用领域、分类和二维排样问题国内外研究现状及发展趋势,并根据二维排样问题的研究现状以及本课题的研究背景,提出本文的主要研究工作。
然后研究了矩形件排样问题的数学模型,介绍了一种经典的启发式定位算法bottom-left以及其改进算法,并把启发式定位算法与遗传算法的结合使用来解决实际的矩形件排样问题。为了解决矩形件大规模排样问题本文提出了一种新的矩形件排样算法,实例表明该算法适用于大规模的矩形件排样问题。
其次研究了不规则多边形排样问题的数学模型和一些多边形的靠接算法,着重介绍了多边形平移碰撞算法,并把这种算法应用于具体的不规则多边形排样问题中。
再次根据矩形件排样算法和不规则多边形排样算法的研究成果,考虑了实际应用中对运算效率和材料利用率的要求,按分步处理、策略融合方案设计了一种实用的二维不规则图形排样算法。
最后在上面讨论的排样理论和算法的基础上,开发实现了基于AutoCAD二次开发的二维不规则图形实用排样系统。实例表明此系统具有较高的效率,实用性较强。