具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用于3D标准零件的快速排样方法，包括如下步骤：

步骤(1)预处理：预先获取管件长度和零件池中不同类型的各零件参数(该参数包括零件长度、左右倾斜角和零件数量)；

步骤(2)成组优化：优选数量最多的同类型零件，判断该类型中所述零件的数量是否可以排满所述管件；若是，则按步骤(3)操作；若否，则按步骤(4)操作；

步骤(3)尾部优化：采用逆序动态规划的思想来优化排样的尾部；

步骤(4)零散零件排样：采用贪婪算法思想快速排样，输出排样并结束。

本方案中还包括步骤(5)成组剔除零件，将经所述步骤(3)处理后的零件，继续按步骤(2)操作。因为成组优化后，部分零件可能会从剩余零件池中删除，部分零件可能从已排管材中加入到剩余零件池中，所以本步骤用于对该情况进行处理。

本实施例中，作为步骤(2)的具体描述，如下：

排样可能会涉及到很多同类型的零件，这些零件可以在进入算法前预处理掉，用以减少时间复杂度。

首先，由于这些零件类型相同，前后拼接排列可使局部损失最小，因此我们前后拼接这些同类型的零件(需要记录每个零件前后翻转与左右旋转的状态)，直到一个管材或该类型零件被用完，即：

(1)同类型材料很多，一个管材排不下；

(2)同类型材料较少，一个管材还没用掉就排好了。

对于情况(1)，我们会对此时的排样方案进行尾部的优化(见步骤(3))。

对于情况(2)，我们会将这些零件看成单一的零件而进行后续的单零件排样(见步骤(4))，以进一步提高结果精度。

这样初步的预处理，可以让我们拥有一个较好的初始解，减少迭代次数，压缩解空间。

如图2所示，本实施例中，所述步骤(3)尾部优化，包括如下步骤：

a.判断是否进行局部优化，若是，则按步骤b操作；若否，则按步骤c操作；所述局部优化，具体为判断原排样方案是否还有零件可以舍弃；

b.计算排入当前零件后的损失，舍弃原排样的尾部零件，加入新零件，并计算是否减小损失；若是，则记录新排样；若否，则循环步骤a；所述损失，具体为当前排样方案下所述管件的余料数；

c.判断是否需要更新排样，若是，则输出新排样并结束；若否，则输出原排样并结束。

作为步骤(3)的具体描述，如下：

对于步骤(2)中情况(1)同类型材料很多，一个管材排不下，得到的初步方案，我们采用逆序动态规划的思想来优化化排样的尾部以提高利用率。

具体地，我们从已排的最后一个零件开始，尝试在去掉该零件的前提下排入其他的候选零件，若利用率增加，则替换该零件，否则，继续搜索其他零件，直到所有零件都被考虑。接着，我们会考虑去掉倒数第二个零件，在候选零件中搜索更适合的零件，直到被考虑除去零件的总长度大于候选零件中最长的一个。

如图3所示，本实施例中，所述步骤(4)零散零件排样，包括如下步骤：

a.判断当前排样方案是否超过管件总长度，若是，则按步骤(3)操作；若否，则按步骤b操作；

b.排入最契合前零件角度的零件，并循环步骤a。所述最契合前零件角度的零件，具体为搜索剩余零件池，寻找与前零件的右倾斜角最接近的一个零件；若排样方案为空，不存在前零件时，则角度定为0°。

作为步骤(4)的具体描述，如下：

c.我们选择贪婪的思想，快速排样。对于步骤2的情况(2)同类型材料较少，一个管材还没用掉就排好了，得到的离散零件，我们永远挑选最接近前零件右倾斜角(无前零件时，倾斜角为0°)的零件排入管材，直到排满。然后，再对该管材进行步骤3的优化排样尾部零件，直到所有零件都被排完。总的来说，快速排样方法能够很好的处理大数量3D零件，拥有非常快的速度。

经实验证明，快速排样算法可以在3ms的时间内完成上万个标准零件的排样，并且排样方案较传统方案有较大提升。

本实施例考虑5种不同类型的零件，实验零件参数如表1：

表1.实验零件参数

在不同数量级的零件考量快速排样的效率，部分实验结果如表2：

表2.部分实验结果

当数量级较小的情况下，快速排样与传统方法差距不大，如在第二组2302数量级下，两种方法均排了341根管材。随着数量级逐步增大，快速排样同时拥有更快的排样速度与更好的精度，如在第四组32001个零件排样实验情况下，快速排样在3ms内得到1508根管材排样；而传统方法需1554根管材排样，且需要近3s的时间。本方案解决了传统3D排样算法效率低下，无法处理多数量的标准零件的问题。总的来说，快速排样能够在大规模数据情况下节省材料，提高加工效率。

以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。