收藏本站
《华中科技大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于Memetic算法的套料与切割优化方法研究

周玉宇  
【摘要】:当前,绿色制造和节能减排已经成为制造业的重点发展方向之一。二维排样技术作为一种减少能耗和提高材料利用率的关键技术,一直是学术界和工业界的重要研究领域,并且在机械制造、船舶装备、服装剪裁等过程中得到广泛应用。其中,套料与切割方法是提高复杂零件或部件加工效率和板材利用率的关键。本文研究了矩形件套料、异形件套料和切割路径规划等优化方法,主要研究工作体现在: 研究套料与切割问题的理论基础与求解框架。描述套料与切割问题概念,分析这两类问题性质,给出数学模型,并设计基于Memetic算法的求解思路和框架。 研究矩形件套料算法。针对矩形件有直角排放规律的特点,提出一种最左下占角动作(BLCO)放置策略;基于改进个体之间的交叉运算,构造一种改进的优先运算交叉算子IPOX。利用Memetic算法中全局随机搜索和局部集中搜索混合的思想,提出一种基于遗传算法和模拟退火算法的HGASA混合算法。 研究异形件套料算法。针对异形件形状的多样性和旋转角度的任意性,研究基于临界多边形(NFP)的几何计算方法和基于旋转矩阵的零件旋转角度变化,并提出基于左下角方法的异形件定位策略。在强化禁忌搜索的集中搜索机制基础上,提出基于遗传算法和禁忌搜索算法的HGATS混合算法。 研究切割路径优化方法。在切割起点选取的优化过程中,通过轮廓特征点分析,提取离原点最近的特征点作为初始切割起点,采用爬山算法寻找周边邻域的较优解;在切割顺序排序的优化过程中,将其转化为TSP问题,并引入蚁群算法求解。在此基础上提出混合蚁群算法和爬山算法的HACHC算法求解这两个问题。 基于提出的HGASA、HGATS、HACHC三种混合智能算法,开发拥有自主知识产权的SmartNest系统。结合典型的工业实例,提出解决方案总体架构图、软件系统架构图和主要功能模块,规范套料和切割的流程图,并在系统中实现了三种新混合算法的功能。通过与三款国际知名排样软件的比较,本文的研究成果在钢板消耗长度、材料利用率等方面均取得满意结果。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH186;TP301.6

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 邓应波;带工艺约束的矩形优化排样研究与应用[D];华中科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 段敬民;常跃军;李赞祥;崔建明;;基于退火算法的物流配送网的求优研究[J];中国工程科学;2012年07期
2 蔡力钢,饶运清,郭军,吕文林;面向集中下料的钣金排样编程系统[J];华中理工大学学报;1999年06期
3 朱雅音,王化文,万丰,于雷易;确定两个任意简单多边形交、并、差的算法[J];计算机研究与发展;2003年04期
4 刘会霞,王霄,周明,蔡兰;共边排样件激光切割路径的规划[J];中国激光;2004年10期
5 李妮妮;陈章位;陈世泽;;基于局部搜索和遗传算法的激光切割路径优化[J];计算机工程与应用;2010年02期
6 陈勇 ,唐敏 ,童若锋 ,董金祥;基于遗传模拟退火算法的不规则多边形排样[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年05期
7 刘会霞,王霄,蔡兰;钣金件数控激光切割割嘴路径的优化[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年05期
8 蔡力钢,饶运清,郭军,宋志刚;板类零件数控加工CAD/CAPP/CAM系统[J];机械设计与制造;1999年06期
9 李建涛,黄星梅,钟志华;二维矩形件切割的路径优化[J];机械设计与制造;2005年04期
10 饶运清,高伟增,李培根;面向CIMS的板类零件下料工艺系统[J];制造业自动化;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 罗阳;机械制造车间生产作业多智能体规划原理与板材套料优化方法的研究[D];四川大学;2001年
2 葛培明;改进的遗传算法及其在工程优化中的应用[D];西南交通大学;2006年
3 贺一;禁忌搜索及其并行化研究[D];西南大学;2006年
4 高永超;智能优化算法的性能及搜索空间研究[D];山东大学;2007年
5 刘胡瑶;基于临界多边形的二维排样算法研究[D];上海交通大学;2007年
6 张超勇;基于自然启发式算法的作业车间调度问题理论与应用研究[D];华中科技大学;2007年
7 李智欢;无功优化进化计算的局部搜索策略及多目标处理方法[D];华中科技大学;2010年
8 陈志敏;基于文化基因算法的拓扑优化方法及其关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
9 王赞;基于染色体自交叉Memetic算法的教学调度问题研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 冯玉蓉;模拟退火算法的研究及其应用[D];昆明理工大学;2005年
2 闫红超;基于遗传模拟退火算法的PCB贴装工艺优化研究[D];西安电子科技大学;2006年
3 楚瑞;基于蚁群算法的无人机航路规划[D];西北工业大学;2006年
4 石岩;基于遗传模拟退火算法的二维不规则多边形排样问题[D];西北工业大学;2007年
5 龙哲;船体零件自动排料及优化问题的研究[D];上海交通大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏阳,陆余良,刘金红;基于拓扑图的网络脆弱性评估[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
2 王全;混合遗传算法及其改进[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1999年04期
3 胡云;李盘荣;;一种改进的种子填充算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年01期
4 李盘荣;须文波;;种子填充算法的改进[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年04期
5 王应前;K方图的若干性质[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1996年04期
6 赵云松;张艳玲;;CT切片图像的三维重建[J];安阳师范学院学报;2006年02期
7 邓安福,唐树名,朱爱军;数值流形法中确定不规则单元的多边形求交法[J];地下空间与工程学报;2005年03期
8 王慧亮;包尚联;陈国耀;;基于多核的并行模拟退火放疗计划优化加速方法[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年01期
9 任明琪;行星变速箱综合简图几何相容性的判别[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1999年01期
10 邢庆坤;尹华兵;刘宝铎;;用关联矩阵进行几何相容性检测[J];车辆与动力技术;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑晓曦;吴今培;孙国正;;虚拟样机生成系统的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
2 盛磊;于晓波;刘旨春;高策;;光电经纬仪三维视频模拟仿真系统及遮挡效果的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
3 司立众;;激光切割钢板效率研究 (Ⅰ)缩短打孔时间[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
4 钟业勋;童新华;;关于地图制图资料数学定义的探讨[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
5 林柏梁;;基于模拟退火理论的铁路车流组织优化方法[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
6 黄红兵;蒋望东;;二维不规则零件排样问题的研究[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
7 王铮;周嵬;蔡砥;;设施区位:一个重要的科学问题[A];中国法学会经济法学研究会2005年年会专辑[C];2005年
8 孙鑫;陈秋双;;基于模拟退火算法的合理下料问题研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
9 曹宏美;;货物有限下VFP&VRP集成优化问题的求解[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
10 ;A New Method For Laser Antimissile Strategy Optimization[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
2 徐悦竹;机会发现算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙鹏飞;基于计算智能技术的蛋白质结构预测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
5 何非;装配制造系统复杂特性建模及其应用研究[D];华中科技大学;2010年
6 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
7 费威;最小调整法的改进及其在经济优化中的应用[D];东北财经大学;2010年
8 董旭初;Bayesian网的最优树分解研究[D];吉林大学;2011年
9 王晓娟;多目标柔性作业车间调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 聂黎;基于基因表达式编程的车间动态调度方法研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 郑容;排料CAD技术对比分析与小衣片自动插入技术研究[D];浙江理工大学;2010年
3 潘铁文;基于文化基因算法的图像检索研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吴秀月;基于遗传模拟算法的天线阵元位置校正[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 葛国强;基于商图像光照补偿的改进[D];大连理工大学;2010年
6 孟庆轩;气熔比法铝合金薄板激光切割试验及数学模拟[D];大连理工大学;2010年
7 牛玉静;计算机光栅图形反走样基础算法研究[D];辽宁师范大学;2010年
8 吕艳;反走样技术和滤波技术在地图可视化表达中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 周雁;基于遗传和粒子群优化算法的软硬件划分方法研究[D];华东师范大学;2011年
10 张春玲;颅盖骨骨折CT图像的计算机自动分析研究[D];泰山医学院;2007年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈学松,曹炬,方仍存;遗传模拟退火算法在矩形优化排样系统中的应用[J];锻压技术;2004年01期
2 杨彩,顾海明,史俊友,郑桂荣;混合遗传算法在矩形件优化排样中的应用[J];锻压技术;2005年03期
3 陈仕军;曹炬;;一种“一刀切”式矩形件优化排样混合算法[J];锻压技术;2009年04期
4 姜永亮;陆璐;张诚一;;基于双种群遗传算法的智能排样系统[J];锻压技术;2011年02期
5 曹炬,胡修彪;大规模矩形件优化排样的遗传算法[J];锻压机械;1999年04期
6 王竹婷;刘林;程浩;刘心报;;改进的最低水平线搜索算法求解矩形排样问题[J];工程设计学报;2009年02期
7 丁海军;冯庆娴;;基于boltzmann选择策略的人工蜂群算法[J];计算机工程与应用;2009年31期
8 陈勇 ,唐敏 ,童若锋 ,董金祥;基于遗传模拟退火算法的不规则多边形排样[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年05期
9 赵新芳;崔耀东;杨莹;余鹏;;矩形件带排样的一种遗传算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2008年04期
10 戈鹏;邱厌庆;刘柱胜;任佩瑜;;一刀切问题的优化二叉树排样[J];计算机集成制造系统;2011年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 庄昌文,范明钰,李春辉,虞厥邦;基于协同工作方式的一种蚁群布线系统[J];半导体学报;1999年05期
2 刘治红,马云富;基于OPT技术的车间作业管理系统在SAFMS中的应用[J];兵工自动化;2000年01期
3 江加和,宋子善,沈为群,邱力为;模拟退火算法在连续变量全局优化问题中应用[J];北京航空航天大学学报;2001年05期
4 邱晓红,张林昌,高金源;战术飞行任务的水平航迹快速生成算法[J];北京航空航天大学学报;1996年06期
5 庄守兵,吴长春,冯淼林,袁振;基于均匀化方法的多孔材料细观力学特性数值研究[J];材料科学与工程;2001年04期
6 董颖,唐加福,许宝栋,汪定伟;一种求解非线性规划问题的混合粒子群优化算法[J];东北大学学报;2003年12期
7 韩炜,廖振鹏;关于遗传算法收敛性的注记[J];地震工程与工程振动;1999年04期
8 王艳松;陈国明;张加胜;张萌萌;;基于小生境遗传算法的配电网开关优化配置[J];电工技术学报;2006年05期
9 邸弢;李华强;范锫;;基于奇异值分解和内点法的交直流系统无功优化[J];电工技术学报;2009年02期
10 迟景明;现代大学的组织特性与管理创新[J];大连理工大学学报(社会科学版);2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李晓磊;一种新型的智能优化方法-人工鱼群算法[D];浙江大学;2003年
2 胡小兵;蚁群优化原理、理论及其应用研究[D];重庆大学;2004年
3 管宝云;基于混合智能算法的高校时间表及自动组卷问题研究[D];天津大学;2005年
4 熊虎岗;计及静态电压稳定性的多目标无功潮流优化[D];上海交通大学;2008年
5 杨凤芹;基于粒子群的优化方法研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 余琦玮;基于遗传算法的作业车间调度问题研究[D];浙江大学;2004年
2 谢畅;基于多Agent的MES调度研究[D];华中科技大学;2004年
3 彭小峰;基于遗传算法的排课问题研究及其应用[D];重庆大学;2008年
4 刘永涛;基于粒子群算法的排课系统的设计与实现[D];华东师范大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;加工不锈钢的套料刀[J];金属加工(冷加工);1965年11期
2 ;应用套料刀的經驗[J];机械工人;1957年04期
3 董有林;机夹内孔套料刀[J];机械工程;1983年04期
4 王永棣;蔡体浩;;介绍一种简易套料装置[J];机械制造;1989年06期
5 邓云和,胡炳祥;套料切断刀[J];机械工人.冷加工;1991年10期
6 钱颖;小孔径套料技术[J];机械工人.冷加工;1991年11期
7 蔡锋;;简易长孔套料刀[J];工具技术;1991年12期
8 郭恒博;套料工艺的应用实例[J];工程机械;2000年06期
9 夏瑞界;防滑笔套料的研制开发[J];中小企业科技;2002年02期
10 韩宾尧;;套板料工件用的环形套料刀[J];机械工人.冷加工;1959年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程鸣;;粘接式绝缘轨距杆用配套料的研制[A];第十次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2003年
2 程鸣;彭晋平;;粘接式绝缘轨距杆用配套料的研制与检测[A];第九次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2001年
3 翟永安;王可民;谷学准;;自动套料软件在海洋平台加工设计中的应用[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年
4 王力明;陈亮亮;仲继彬;李伟;尚宪朝;;FastCAM套料软件在海洋钢结构中的应用[A];'2009全国钢结构学术年会论文集[C];2009年
5 刘荣丰;杨国欣;刘海珠;张军;姜学道;黄振东;魏晓东;;空气锤锤杆内径的套料加工新工艺[A];中国机械工程学会锻压学会第六届学术年会论文集[C];1995年
6 徐盛林;;电火花套料加工工艺的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
7 徐盛林;;电火花套料加工工艺的研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
8 徐盛林;;电火花套料加工工艺的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
9 徐盛林;彭达;祁吉;杨俊杰;;电火花套料加工工艺的仿真探讨[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
10 徐盛林;彭达;祁吉;杨俊杰;;电火花套料加工工艺的仿真探讨[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 卓小畴 杨梅;为型材套料“瘦身”[N];中国船舶报;2007年
2 记者 胡晓峰;文船公司优化套料提高钢材利用率[N];中国船舶报;2007年
3 赵明;伊萨发布新版COLUMBUS&regⅢ CAD/CAM编程与套料软件[N];机电商报;2014年
4 驻辽记者 陈蔚 通讯员 宝巍;大连中远:细化指标抓管理 “双降”工作显成效[N];中国水运报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周玉宇;基于Memetic算法的套料与切割优化方法研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 周博;自卸车厢体套料优化与数据集成系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2014年
2 李进安;船体零件套料算法及应用研究[D];大连理工大学;2006年
3 刘蒙;基于.NET平台的船体套料数据管理系统[D];大连理工大学;2008年
4 富君;基于C/S模式的板材套料优化与定额管理集成系统研究[D];大连交通大学;2008年
5 曹晶;基于C/S架构与数据库技术的船舶集成套料系统研究[D];南京理工大学;2012年
6 和丹;电熔爆在深孔套料加工中的应用研究[D];西安石油大学;2012年
7 吕超;基于B/S与C/S混合模式的板材套料与定额管理系统设计与开发[D];大连交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026