鞋底设计与优化排样系统的研究与实现

摘要

制鞋业是我国的一项传统产业，鞋类产量已经连续六年位居世界首位。由于中国制鞋企业的信息化程度大多不高，造成制鞋企业生产效率低下，设计水平不高，因此在国际市场上难以与发达国家相抗衡。在当今国际化大环境下加快制鞋业信息化，才能增强我国制鞋业的国际竞争力。目前制鞋CAD技术，已经成为制鞋业信息化的核心部分。制鞋CAD设计系统是由鞋帮、鞋底设计，鞋楦2D/3D设计，鞋样缩放，优化排样、数控加工等部分组成。本文研究的主要内容是制鞋CAD设计系统中的鞋底设计和优化排样系统两个部分。 在鞋底的款式设计中，大多数款式的鞋底上要进行图案填充。传统的区域填充算法包括扫描线算法、种子填充算法等，但是这些算法要与区域轮廓进行求交运算，当轮廓为不规则曲线构成时，则使得计算的复杂度增加。对此问题，在基于可行域方法的基础上，本文给出了一种基于可行域的图案填充方法，降低了几何复杂性对图案填充的影响，能够处理任意形状区域内的填充。此外本文根据鞋底设计的实际需求，在鞋底设计系统中提供了集成的绘图功能。 鞋样优化排样问题属于NP完全问题。在以往优化排样的计算求解方案中，人们一般将优化模型的建立基于将板材当作无限长的条状材料或将有限长宽的板料裁成若干条等宽的条状材料来处理。当将有限长、宽的整体板料在冲压设备上进行双向送料冲裁时，上述优化模型将不适用。对此，在改进的多边形顶点算法的基础上，本文提出一种二维优化自动排样算法，并以排样方式中最典型的对头双排为例分析板材二维排样的整体优化问题，以在有限长、宽的整体板料上所能冲裁出最大零件个数为目标，对鞋样二维排样的优化模型及相应的算法进行研究。另外本文给出了制鞋CAD设计系统中的数据管理模块，该功能有效的提高了设计效率，缩短了设计周期。 本文在VC++和OpenGL环境下，实现了鞋底设计与优化排样系统，在优化排样系统中计算出普通单排、对头单排、普通双排和对头双排四种排样方式各自的结果，与传统手工的排样方法相比，缩短了排样时间。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究的目的与意义

1.3国内外研究现状

1.4本文主要工作

第二章总体框架设计

2.1系统功能

2.2系统开发环境

第三章鞋底花纹设计

3.1等距线

3.1.1鞋样轮廓曲线表示

3.1.2等距线的绘制

3.2折线、波浪线

3.3多边形

3.4五角星、六角星

3.5蛋形、腰子形

3.6本章小结

第四章鞋底图案填充

4.1区域填充

4.1.1扫描线填充

4.1.2种子填充算法

4.1.3边标志填充算法

4.2图案填充

4.2.1基于可行域的图案填充算法

4.3本章小结

第五章鞋样优化排样

5.1引言

5.2单一样片优化排样问题

5.2.1利用率计算

5.2.2优化排样主要步骤

5.3排样前的预处理

5.3.1图形等距放大

5.3.2多边形拟和

5.3.3鞋样图形面积求解

5.4常用优化排样算法简介

5.4.1平行线分割一步平移法

5.4.2基于图形区域的优化排样

5.4.3最大截距法

5.5优化排样算法设计

5.5.1问题分析

5.5.2普通单排

5.5.2板材整体优化排样

5.6优化排样系统实现

5.7本章小结

第六章系统数据管理

6.1系统管理

6.1.1用户信息管理

6.1.2数据维护

6.2图档管理

6.2.1录入图纸

6.2.2检索图纸

6.2.3编辑图纸

6.2.4删除图纸

6.3报表管理

6.2本章小结

第七章总结与展望

7.1全文工作总结

7.2今后工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的项目与发表的学术论文