Исследование и разработка математического и программного обеспечений подсистемы САПР рационального раскроя листового материала при лазерной резке

• Автор: Макарчук, Александра Васильевна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор математических моделей, используемых при рациональном раскрое.

1.1.1 Нефигурный раскрой.

1.1.2 Фигурный раскрой.

1.2 Достоинства и недостатки существующего

ь российского программного обеспечения.

1.2.1 САПР Тсхтран.

1.2.2 Пакет ТПех.

1.2.3 Пакет Сириус.
1.2.4 Программное обеспечение фирмы ВузЬошс.
1.3 Программное обеспечение, использующееся на производстве.
1.4 Цели и задачи исследования.
Выводы по главе 1.
Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
РАЦИОНАЛЬНОГО РАСКРОЯ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКЕ.
2.1 Постановка задачи.
2.2 Математическая модель плотной упаковки деталей, внешний контур которых близок к кругу.
2.2.1 Численные алгоритмы.
2.2.2 Исследование влияния целевой функции для граничных узлов на размеры кругов и форму плотной
упаковки.
2.2.3 Методика построения плотной упаковки деталей, внешний контур которых близок к кругу.
2.2.4 Методика размещения плотной упаковки на листе прямоугольной формы.
Выводы по главе 2.
Глава 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ УПАКОВКИ ЗАГОТОВОК ИЛИ ГРУППЫ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ,
БЛИЗКИХ ПО ФОРМЕ К КРУГУ.
3.1 Структура и характеристики пакета рационального раскроя.
3.2 Алгоритм составления карты раскроя заготовок деталей, близких к кругу.
3.3 Алгоритм плотной укладки произвольного набора
ИЗ
кругов.
3.3.1 Блоксхема плотной укладки произвольного набора кругов.
3.3.2 Блок схема расчета радиусов кругов в плотной упаковке.
3.3.3 Блок схема расчета координат кругов при плотной упаковке.
3.4 Алгоритм размещения плотной упаковки заготовок деталей на прямоугольном листе материала.
Выводы по главе 3.
Глава 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА.
4.1 Показатель эффективности использования материала при раскрое.
4.2 Сравнительный анализ разработанной подсистемы САПР КАРТА круг рациональной укладки заготовок деталей по форме, близких к кругу, с существующими пакетами программ.
4.3 Комбинированный раскрой.
4.3.1 Методы повышения плотности упаковки. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Литература


Разработаны алгоритмы и блок-схемы плотной укладки произвольного набора заготовок или группы заготовок деталей, близких к кругу, основанные на плотном размещении кругов произвольной формы. Также разработаны алгоритмы расчета радиусов и координат кругов в плотной упаковке. Разработаны и реализованы блок-схемы и алгоритмы уплотнения заданного набора кругов в плотной упаковке и размещения плотной упаковки на листе материала. В четвертой главе исследована эффективность разработанных математической модели, методик, алгоритмов и их преимущества. На примере существующих пакетов автоматизированного раскроя показаны достоинства разработанной подсистемы САПР "КАРТА (круг)". В заключении даны основные выводы диссертационной работы в целом. Основные положения, выносимые на защиту. Математическая модель рациональной укладки произвольного набора деталей, по форме близких к кругу. Методика расчета рациональной укладки деталей, близких по форме к кругу, основанная на математической модели плотной упаковки кругов произвольных радиусов. Методика размещения плотной упаковки кругов (деталей) на прямоугольном листе материала. Алгоритм нахождения плотной упаковки деталей, близких по форме к кругу, основанный на математической модели и методиках плотной укладки кругов произвольных радиусов. Подсистема САПР "КАРТА (круг)", автоматизирующая процесс рациональной укладки произвольного набора деталей, по форме близких к кругу. Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Обзор математических моделей, используемых при рациональном раскрое. Задачи рационального раскроя материалов постоянно привлекают внимание ученых и инженеров, поскольку это связано с высокой экономической эффективностью, которую обычно дает решение таких задач, и возможностью применения математических методов исследования [7,,,,]. Обычно при производстве изделий материал поступает в виде рулонов, полос, прямоугольных листов, стержней и т. Поступающий материал раскраивается на части заданных размеров и определенной конфигурации, представляющие собой в одних случаях заготовки, в других готовые детали. К задачам раскроя относятся и задачи плотного размещения совокупности предметов на заданных участках. Например, это могут быть задачи размещения тяжеловесных грузов на участках палубы универсальных судов, грузов в отсеках самолетов, а также задачи по проектированию тары для размещения готовых изделий и г. Задачи рационального раскроя в этих моделях описываются сходными математическими моделями. Конфигурацией используемых при раскрое заготовок. Объемом выпускаемой продукции. Задачи раскроя, определяемые первым фактором, подразделяются на два класса []. К первому классу относятся задачи фигурного раскроя, ко второму - задачи нефигурного раскроя (рис. Контурами этих заготовок могут являться отрезки прямых, дуги окружностей, дуги эллипсов, парабол и других кривых. К классу задач нефигурного раскроя относятся задачи линейного и прямоугольного раскроя. В первом случае материал раскраивают на заготовки различной длины, для которых задается только один линейный размер. Во втором случае получают заготовки прямоугольной формы, для которых задаются два размера. Задачи раскроя, определяемые вторым фактором, также подразделяются на два класса: задачи раскроя в условиях массового (крупносерийного) выпуска изделий и задачи раскроя в условиях единичного (мелкосерийного) производства. К обоим классам могут принадлежать как задачи фигурного, так и задачи нефигурного раскроя. Многообразие задач раскроя не ограничивается только указанными факторами. Внутри каждого из выделенных классов рассматриваемые задачи соответствуют различным технологическим условиям, обусловленным спецификой применяемого раскройного оборудования и рядом технологических и организационных ограничений. При разработке алгоритмов раскроя для реализации на ЭВМ необходимо учитывать следующие производственные особенности: характер производства; формы поставки металлопроката; сложность конфигурации деталей; технические характеристики оборудования, с помощью которого производится раскрой; оперативность решения задачи раскроя; трудоемкость раскроя при выборе тех или иных его вариантов.