钣金自动套排料系统的余料管理

【导读】
自动套排料模块是钣金自动套料编程系统的核心,用于在指定钢板上针对切割下料计划完成下料零件在钢板上的优化布局,其输出为零件套科图。在零件套料图的基础上,通过自动余料
1总体结构
系统总体结构如图1所示,其中:切割下料计划模块主要是用于形成下料计划文件,指定下料零件的种类和数量。自动套排料模块是钣金自动套料编程系统的核心,用于在指定钢板上针对切割下料计划完成下料零件在钢板上的优化布局,其输出为零件套科图。在零件套料图的基础上,通过自动余料生成模块或交互余料生成模块即可生成余科。并可阻对余料进行预览、编辑等后续操作。哥}料信息统一存人板材库进行管理。板材库一方面指导产生切割下料计划,另外还通过板材自动匹配模块提供自动套排料所需的下料板材。 
系统结构图  
图l 系统结构图 
 
2 余料的生成
生成余料,就是在自动套排料所产生的排料图的基础上,通过自动或交互方式来定义余料形状。首先对完成图形跟踪所用到的数据结构加以说明:AutoCUT系统的数据结构采用面向对象的设计方法,分别建立了零件、轮廓及图元等对象类。一张排料图由若干零件对象实例以动态数组的方式构成,一个零件对象又由若干轮廓对象实例以动态数组的方式构成,一个轮廓对象又由若干图元对象实例以双向链表的方式构成。
 

零件类CPart{数据成员:零件索引号,所含轮廓数组头指针,零件名,材科……;成员函数:显示零件图形,追加零件,删除零件,生成NC代码……}。
 
轮廓类COuter{数据成员:轮廓索引号,所含图元链表头指针。类型,方向……;成员函数:显示轮廓图形,计算周长,计算面积,生成NC代码……}。

图元类CElement{数据成员:图元索引号,图元类型,图元几何参数……;成员函数:显示图形,图元合并,图元打断,生成NC代码……}。

图元类又有3个派生类CLine、CArc、CCircle,分别用来表示直线、圆弧和圆,另外我们还定义了一坐标点类CD Point,对应于现实世界的浮点型的坐标点。 
 

2.2 交互方式
交互方式是通过鼠标或键盘来操作生成余料的外形。其特点是在操作过程中不仅可以体现用户的意图,还可对板材上的零件轮廓和板材边界进行跟踪,从而达到接近真实形状的效果,板材边界捕捉较简单,下面仅说明轮廓捕捉的算法,轮廓捕捉的基本原理根据起点、捕捉点和终点3点在同一个轮廓上的位置次序,来央定捕捉轮廓的某一段。其中起点和终点决定了所跟踪轮廓的起点和终点,而捕捉点则用来确定轮廓捕捉的方向(顺时针或逆时针)。如图2所示,设起点及终点分别为P1及P3,当捕捉点为P2时(直观地+即鼠标移动到轮廓上的P2点),将顺时针捕捉P1,P2,P3问的轮廓段,当捕捉点为P4时,将逆时针捕捉Pl,P4,P3间的轮廓段。一旦方向确定后,即可将跟踪轮廓段离散后加人余料外形数组即可。
轮廓跟踪示意圈 
图2 轮廓跟踪示意圈

轮廓捕捉的方向的判断是实现轮廓动态跟踪的关键,其实现原理是,首先找到这3个点所在图元的图元指针,然后求出它们分别对应的图元索引号,(根据前面叙述,特定轮廓类所包含的图元类,其指针全部置于该轮廓类的一个图元链表成员数据中)然后分各种情况讨论。其中最简单情况的就是3个点分别在不同的图元上,其它情况则要向它转换,最后根据其图元索引大小关系即可判断轮廓捕捉的方向。
 

假定index1、index2和index3分别代表起点、捕捉点和终点对应的转化后的图元索引 用户完成了余料外形(边界)的定义后,余料的形状就唯一确定了。但由于利用余料来下料时,主要以材料,厚度和长度及宽度为选择板材的依据。
 

其中长度和宽度指的是板材的最大内接矩形,这两个数据不仅跟余料外形有关,还与余料的摆放位置有关,为了达到较好的效果,为以后的自动套排料奠定基础,系统提供一系列的旋转及镜像变换以对余料图进行编辑。一旦余料外形及位置均确定以后+该余料的所有属性就确定了,紧接着就可以将该余料信息作为一条记录加入板材库了。


3 板材库的设计
板材库用于存放全部板材(正常板材和余料)的信息,包括板材的属性以及板材的存取信息。一方面提供信息给自动优化套排料模块用于选择匹配板材,另一方面正常顿材以及针对排料图生成的余料信息也将以记录形式存放在钢板库中。整个数据库由两张表(板材信息表、板材存取表)一个查询(库存信息查询)和关系组成。
 
    
板材信息表包含了板材的具体属性,由钢板编号,钢板类型、材料、比重、厚度、长度、宽度、面积备注和价格等字段组成,钢板编号是该表的主关键字,标识同一类钢板。类型字段用于指明板材是正常板材还是余料,长度和宽度对于余料而言,指的是余料外形对应的最大内接矩形的长度和宽度,当对余料进行自动排料时,这两个数据作为选择板材的一个依据,备注字段用于记录余料的外形,由一系列数值点组成,对于正常板材则为空。价格字段则主要是为了对原材料成本进行统计。
 
    
板材存取表用于记录板材出入库的情况,由序列号,钢板编号,存取数量和存取日期4个字段组成,其中序列号为主关键字,标识一次存取操作。钢板编号为该表的外关键字,数量字段用于记录板材存取数量,为了节省空间,板材出人库数量均通过该字段表示,数量为正,表明是人库数量,否则为出库数量,当然,这里还存在一个约束条件,就是对于同一钢板编号,其出库总数量不能大于人库的总数量。存取日期用于记录板材存取动作的日期,用户就可按年、月、日来统计板材的使用情况和库存情况。
 
   
为了古便数据库的操作,建立一名为库存信息的查询,包含钢板编号和库存量俩个字段,库存统计报表可以由该查询直接产生。为了保证数据库的一致性和完整性,对板材信息表和板材存取表建立一个一对多的关系,对钢板编号实施参照完整性、连锁更新相关字段和删除相关字段。
 

4 基于ODBC的板材库管理
大部分的数据库操作都在板材库管理模块中进行,包括板材人库、出库、板材属性的修改、板材记录的删除以及针对数据库的排序、查询等操作。
 

5 板材序和自动套排料模块的接口
板材库和自动套排料模块的接口包括两部分,一方面,根据套料图形成余料并存入板材库(前已述及),另一方面通过板材自动匹配模块,供自动套排料模块来选择合适的板材进行套排及下料。
 
    

生成下料计划后,就要到板材库中选择板来进行套排料。系统将根据切割下料计划文件的零件材料和厚度来列出所有满足条件的钢板,另外,板材自动匹配模块还通过计算下料计划文件中所有零件的总面积和总重量以及其它一些条件,优先为用户选择数据库中与上述条件墩匹配的板材。用户选择库中的某一板材后,就会进人自动套排料模块进行优化排料。
 

  • 2019-10-30 10:53
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