1.一种基于多因子粒子群算法的不规则件排样方法,其特征在于:包括如下步骤:第一步,对样片进行预处理
首先求出不规则样片的最小包络矩形,计算实际面积A、最小包络矩形面积B以及两者之间的比值P,P=B/A;设置一个阈值T1,对比值P小于该阈值T1的样片进行处理,获得组合样片,最终确定排样样片数n以及样片所对应的特征点ni,i=1,2,3…;
第二步,根据材料的轮廓点和样片的特征点ni,将其坐标转换为在一个坐标系的坐标,使用向下沉的左右分散排样算法来判断样片与材料的重叠关系;
第三步,改进的PSO算法搜索过程如下:
1)粒子群的基本粒子由2个元素组成,一个为样片排入的编号E,编号E的取值范围1~n,另一个为最小包络矩形的中心线与水平线的夹角V,夹角V的取值范围0~360°;
设置粒子群中粒子个数m,随机初始化基本粒子;
2)建立适应度函数: 其中Stotal为所有样片的最小包络矩形的面积总和,Htotal为样片排入后的高度,W为样片材料的宽度;当函数值f越接近于1,说明排样效果较好;
当函数值f远小于1,说明排样效果差;当函数值f远大于1,说明排样效果很好;
3)粒子的位置向量、速度向量以及适应度函数设置如下,
第i个粒子的位置向量:
Xi=(x_numberi,x_anglei),i=1,2,3…;
第i个粒子的速度向量:
Vi=(v_numberi,v_anglei),i=1,2,3…;
第i个粒子历史最优位置向量:
pi,best=(p_numberi,best,p_anglei,best),i=1,2,3…;
粒子群全局历史最优位置向量:
gbest=(g_numberbest,g_anglebest),i=1,2,3…;
4)粒子的速度和位置更新公式设置如下:
Xi(t+1)=Xi(t)+Vi(t+1)
其中 为压缩因子,ω为线性递减的惯性权重,c1为自身学习因子,c2为社会认知学习因子, c1,c2都大于0,rand1i和rand2i为0~1的随机数,t为当前迭代次数;
其中C=c1+c2,且C>4,
其中1>ωmax>ωmin>0,ωmin,ωmax分别为ω的最小值和最大值,d为此次迭代次数,D为迭代上限值;
更新粒子群,根据以上公式更新粒子群,得到新的粒子群;
5)根据更新后的粒子群,按照向下沉的左右分散排样算法进行排样,获得样片排入后的高度Htotal,根据适应度函数计算适应值,更新各粒子的历史最优以及全局粒子历史最优;
6)在排样效果满足要求或者迭代次数达到设置值,将全局最优的排样方案作为最终排样方案;否则,返回步骤4)继续执行。
2.如权利要求1所述的一种基于多因子粒子群算法的不规则件排样方法,其特征在于:在第一步中,比值P小于阈值T1的样片的处理过程:
1.1)对于带有凹弧边的样片,分析计算弧边的弧长L和曲率λ,得到弧长和曲率的乘积S,S=L*λ,当S大于设定阈值T2时,将其与最小包络矩形面积最小的样片进行组合,让其放在弧边包含部分的位置,对带有凹点的多边形样片,将该凹点与相邻两点进行两两连接,计算连接的三角形的面积,将最小包络矩形面积小于该面积的样片放置到该位置;
1.2)重新求解组合后最小包络矩形,计算该样片的实际面积、最小包络矩形面积以及两者的比值P;若组合后样片的比值大于原先两者的,则将其组合成一个样片。
3.如权利要求1或2所述的一种基于多因子粒子群算法的不规则件排样方法,其特征在于:在第一步中,样片所对应的特征点ni提取如下:以最小包络矩形的最左下角的点作为原点,记录矩形的四个顶点和样片轮廓与矩形相交点的坐标点,若样片与轮廓重合,则再记录一个中间点,再记录两两样片轮廓与矩形相交点之间的轮廓上的中点,将这些点作为该样片的特征点进行存储。
4.如权利要求1或2所述的一种基于多因子粒子群算法的不规则件排样方法,其特征在于:在步骤4)中,多因子粒子群算法增加了一个压缩因子,自身学习因子和社会认知学习因子线性变化,参数c1和参数c2的变化如下:其中c1min,c1max,c2min,c2max分别为c1的最小值和最大值,c2的最小值和最大值;d为此次迭代的次数,D为迭代次数设置值。
5.如权利要求1或2所述的一种基于多因子粒子群算法的不规则件排样方法,其特征在于:在步骤5)中,向下沉的左右分散排样算法如下:将编号E为1的样片排在最左下角,编号E为2的样片排在最右下角;最初的两个样片排放时,样片的高度不大于它的宽度,此后排入样片后的高度小于左右两侧样片中的最高点所在的水平线;若后续编号的样片能排入底层,则按左下、右下的顺序依次排入;若样片的宽度或高度大于行剩余的宽度,则使该样片另起一行排在最左侧,并向下靠拢;此后再将下个编号的样片排入,若底层能排入,则按左下、右下的顺序依次排入;若底层排不下,则再排入新起一行的右下方,依次类推,直至所有样片排入;最后样片完全排入后的高度为Htotal。