(JDpaint)精雕优化排样技术

雕刻机精雕排版技术 8.4 优化排样

在一块材料上尽可能紧凑地排放要进行下料的样件，减少空白间隙，也就是尽量提高材料的利用率，称为优化排样。

执行“优化排样”命令后将进入一个优化排样的操作环境，该环境提供了一些辅助排样的工具，支持手工排样和自动排样以及两者的结合。自动排样是其中的重要功能，该功能可以对任意形状的样件进行自动优化排样，材料也可以为任意形状。自动排样支持嵌套排样（在带内孔样件的孔内排放其它较小样件）以提高材料利用率，还可以在材料内部指定任意形状的不可用区域，以便在排样时避开这些区域。

图8-46 优化排样示意

8.4.1 操作方法

8.4.1.1 名词解释

在详细介绍优化排样功能之前需要对几个概念进行说明：

1）样件： 指需要进行下料的图形，由一个闭合外轮廓和若干岛屿组成，岛屿表示样件上的空洞。外轮廓和岛屿共同定义样件的占用区域。普通图形只有定义为样件后才能参与自动排样。

2）材料： 指可供下料的形材。样件在其上排放好后进行下料。形材可以为任意形状（矩形最常见），由一个外轮廓和若干岛屿定义。外轮廓表示材料的整体形状，岛屿表示材料内部不可进行排样的区域，比如破损区域。外轮廓和岛屿共同定义材料的可用区域。

3）搭边线： 排样时样件之间一般要间隔一些距离，以方便下料或保护样件，因此需要对样件的轮廓进行向外等距（岛屿向内等距），该等距轮廓就称为样件的搭边线。等距的距离（搭边线与原图形的间距）称为搭边间距。同样道理，材料边框也需要进行等距，其等距轮廓就称为材料的搭边线。但与样件不同是，材料边框的外轮廓是向内等距（岛屿向外等距）。

为保证搭边线计算的正确，要求样件有闭合的外轮廓而且轮廓上没有断点和重点，因为这样才能对样件轮廓进行等距。

搭边线的主要作用为在排样时用作干涉（重叠）检查，也可用于调整样件间的间距以满足一些加工工艺上的要求。例如在进行切割样件的排样时，通常要求搭边间距大于切割刀具的半径，这样在切割下料时才不会切坏样件。

样件的搭边线的外轮廓以蓝色显示，内部岛屿以绿色显示。材料边框的搭边线的内外轮廓均以绿色显示。如图8-47所示。

样件 材料

图8-47 样件和材料的定义

4）干涉： 在材料边框内排列的样件的搭边线与材料边框的搭边线相交，也就是样件越出了材料边界或样件间互相有重叠称为发生了干涉。在手工排样过程中，当用户用鼠标或方向键移动样件时系统将根据样件及材料边框的搭边线进行干涉（重叠）检查，导致样件与材料边框发生干涉的移动操作将被取消。如图8-48所示。

图4-48 干涉

8.4.1.2 操作步骤

实现方法：

（1）绘制出样件和材料的边界图形； （2）选择样件，进入排样环境； （3）选择材料边界，设置搭边间距； （4）进行自动排样； （5）调整排样结果； （6）退出排样环境。

操作步骤：

1） 处理样件图形 和材料边框图形：

必须首先绘制出样件和材料的边界图形。

将包含多个轮廓的单个样件图形进行集合，使参与排样的每个样件都成为一个单独的图形集合。如果材料边框图形包含多个轮廓，也应进行集合。对各样件图形及材料边框图形的轮廓进行检查，保证其闭合。

如果是进行文字的优化排样，必须先把文字对象转为图形。具体转换方法请参考后面的补充说明。

为避免混乱，样件图形在排样前最好放在材料边框的外面。

样件 材料

图8-49 优化排样的准备工作

2）选中待排样件： 选中所有待排样件的图形

图8-50 选中待排样件

3）选择菜单项：

点击“变换（R）—〉优化排样（O）”菜单项，进入排样环境。

系统右边将出现一个导航条。导航条上提供了一些功能按钮。各按钮的作用请参考后面的功能按钮说明。

系统提示“拾取排样边界”，用鼠标左键点击材料边界图形。 系统弹出“设置搭边距离对话框”。设置好样件和材料的搭边间距后，点击“确认”按钮。如果需要在带内孔样件的孔内排放其它较小的样件，必须选择“保留岛屿”选项。 此时系统将样件图形按样件搭边间距向外等距生成一个蓝色的外框（内部岛屿为绿色），称为样件搭边线。材料边框则按材料搭边间距向内等距产生一个绿色的边框，称为材料搭边线。

4） 选择排样边界： 5）设置搭边距离：

图8-51 设置搭边间距

6）进行“自动排样”： 选中样件，点击“自动排样”功能按钮。

有关“自动排样”的详细操作方法请参考对“自动排样”功能按钮的说明。 自动排样结束后，样件将被自动摆放到材料边框内，如图8-52所示。

对自动排样结果不满意的地方进行手工局部调整。手工

7）调整排样结果：

调整的方法请参考补充说明第3条。

根据需要也可以修改自动排样参数重新进行自动排样。先点击右边导航条上的“排样重置”按钮，再点击“自动排样”按钮即可。

要退出排样环境，按ESC键即可。

图8-52 排样结果

8.4.1.3 补充说明

1、将文字对象转为图形的操作步骤

1）选中文字对象： 2）选择菜单项： 3）设置转换方式：

选中要转换为图形的文字对象。

点击菜单项“变换（R）—〉文字转为图形（X）”。 系统弹出“文字转换图形”对话框。如果需要保留整字进行排样，选择“单个字符转为一个集合”，如果需要拆散文字笔画进行排样，选择“单个笔画转为一个集合”。

图8-53 “文字转图形”对话框

4）点击“确认”按钮： 点击“确认”按钮，转换完成。

有关“文字转为图形”操作的详细说明请参考其自身的使用说明。

2、分批排样

可以对样件进行分批排样。进入排样环境后，先选中一部分样件，点击“自动排样”按钮，被选中这一部分样件就被排到材料边框内。系统会记录下当前已排好的样件情况，下次被选中的样件将在前面的排样基础上继续排列。若点击“自动排样”按钮时无样件被选中，则对所有剩余样件进行自动排样。如果需要全部重新开始自动排样，可以先点击“排样重置”按钮，这样先前所有的排样记录都会被清除掉。

3、手工排样

自动排样结束后根据排样结果，可以用鼠标或方向键对样件进行人为调整，从而获得更好的排样结果。人机结合的排样效果比单纯依赖计算机排样要好一些。排样环境提供了平移、旋转、连续平移和干涉检查等手工排样工具。

为方便手工排样，在排样工具环境中可以用鼠标或方向箭头键平移或旋转样件。选中样件或图形后，系统将显示两个操作手柄，一个用于移动样件，一个用于旋转样件，操作方式与普通图形的平移和旋转手柄相同。

图8-54 样件移动手柄

样件的移动操作方式与普通图形的移动操作相同（方向键平移，SHIFT+方向键旋转，还可以用时标拖动手柄），但导致样件与材料边框发生干涉的移动操作将被取消。TAB+方向键可以在一个方向上连续移动样件直到发生干涉为止，可用于加速移动过程。排样时可以先将样件逐个用鼠标移入排样边框内部，再用鼠标或箭头键调整其位置与角度，以获得较为理想的排样结果。在排样工具环境中不允许进行样件的缩放和变形操作。

移动和旋转步距分为粗调步距和微调步距，分别用于快速移动和细微调整样件的位置。操作中可以通过回车键进行这两种步距的切换（当前的步距方式显示在状态栏中）。具体说明请参考“手排步距”功能按钮的说明。

4、增加或删除样件

在排样环境中可以增加和删除排样样件，重选材料边框。具体方法请参考对“增加样件”，“删除样件”和“选择边界”等功能按钮的的说明。

功能异常说明

当样件或材料的轮廓不闭合，有重点或其他一些异常情况时，无样件或材料搭法进行等距，导致搭边线生成失败。此时应对样件或材料的轮廓边线生成失败 进行检查和修整。 8.4.2 功能按钮说明

图8-55 优化排样功能按钮

现将排样环境右边导航条上的各个功能按钮的作用逐一介绍如下：

8.4.2.1 优化排样>>选择边界

选择或重新选择材料边框。材料边框的轮廓必须闭合，可以包含岛屿（内轮廓）。被选中的材料边框将按材料搭边间距向内等距产生一个绿色的边框，称为材料搭边线。

图8-56 选择边界

操作步骤：

1）点击“选择边界”按钮： 点击导航条上“选择边界”按钮。 2）拾取材料边界图形： 拾取由闭合轮廓组合成的材料边界图形。

异常说明

材料搭边线生成失败 当材料的轮廓不闭合，有重点或其他一些异常情况时，无法进行等距，导致搭边线生成失败。此时应对材料轮廓进行检查和修整。 8.4.2.2 优化排样>>增加样件

在排样过程中将普通图形转为排样样件。样件图形的轮廓必须闭合，可以包含岛屿（内轮廓）。普通图形只有转为排样样件后才能参与自动排样。

系统将被选中的样件图形按样件搭边间距向外等距生成一个蓝色的外框（内部岛屿为绿色），称为样件搭边线。

图8-57 增加样件

操作步骤：

1）选中要转为样件的图形： 选中所有要转为样件的图形。

2）点击“增加样件”按钮： 点击导航条上“增加样件”按钮，被选中的图形即转

为排样样件。

异常说明

样件搭边线生成失败 当样件的轮廓不闭合，有重点或其他一些异常情况时，无法进行等距，导致搭边线生成失败。此时应对样件轮廓进行检查和修整。 8.4.2.3 优化排样>>撤消样件

在排样过程中将排样样件转为普通图形，其蓝色搭边线将被清除。被撤消的样件将不能

再参加自动排样。注意并非删除样件图形本身。

图8-58 撤消样件

操作步骤：

1）选中样件： 选中所有要撤消的排样样件。

2）点击“撤消样件”按钮： 点击导航条上“撤消样件”按钮，被选中的排样样件即

转为普通图形。

8.4.2.3 优化排样>>手排步距

设置用方向箭头键平移或旋转样件时的步距方式和步距值。

操作步骤

1）点击“手排步距”按钮： 点击导航条上“手排步距”按钮，系统弹出“设置移动

步距”对话框。

2）设置参数： 在对话框中设置步距方式和输入步距值。 3）点击“确认”按钮： 设置完毕，点击“确认”按钮。

图8-59 “设置移动步距”对话框

参数定义：

移动方式分为粗调和微调，分别用于快速移动和细微调整样件的方位。在手工排样过程中可以通过回车键进行这两种方式的切换（当前的移动方式显示在状态栏中）。 移动方式 1）粗调 用较大的步距对样件件形移动和旋转，对样件放为进行粗略和快速调整。 2）微调 用较小的步距对样件件形移动和旋转，对样件放为进行精细调整。 粗调步距 微调步距 粗调时使用的平移和旋转增量。 微调时使用的平移和旋转增量。 8.4.2.4 优化排样>>搭边间距

设置样件及材料边框的搭边距离。

操作步骤：

1）点击“搭边间距”按钮： 点击导航条上“搭边间距”按钮，系统弹出“设置搭边

距离”对话框。

2）设置参数： 在对话框中输入搭边间距值。 3）点击“确定”按钮： 设置完毕，点击“确定”按钮。

图8-60 “设置搭边距离”对话框

参数定义：

板料边距 样件边距 保留岛屿 材料的搭边间距。 样件的搭边间距。 当需要在具有内孔的样件的内孔部分排下其他的的小样件（嵌套排样）时，必须将对话框中的“保留岛屿”选项选上。

不保留岛屿 保留岛屿

图8-61 保留岛屿示意

8.4.2.5 优化排样>>自动排样

自动进行排样优化计算，将样件紧凑地摆放到材料边框内。

排样前系统自动判断样件是否位于材料边框内部，位于材料边框内部的样件在排样时将保持不动。因此排样前应当先把需要自动排列的样件移到材料边框外。

如果需要取消原先所有的排样状态，全部重新开始自动排样，先点击“排样重置”按钮，再进行自动排样。

操作步骤：

1）选中样件：

选中需要参与排样的样件。被选中的样件将出现两个操作手柄。 系统将只对被选中的样件进行排样，如果没有样件被选中，则对所有样件进行排样。

图8-62 选中样件

2）点击“自动排 样”按钮：

点击导航条上“自动排样”按钮，系统弹出“自动排样设置”对话框。

图8-63 “自动排样设置”对话框

3）设置排样参数：

4）开始排样： 5）等待排样结果：

在“自动排样设置”对话框中设置与自动排样有关的参数。各参数的具体含义请参考“自动排样”功能按钮中的“参数定义”。

设置完毕，点击对话框中“开始排样（O）”按钮。 系统开始自动排样，并弹出排样进度工具条提示自动排样的进度。

在自动排样的过程中可以点击“取消”按钮终止排样过程。

图8-64 排样进度工具条

参数定义：

排样样件的定位精度。也可以想象为将材料内部区域均匀网格化，网格间距即为排样精度。 当样件和排样边界尺寸较大时，可适当加大排样精度值（降低排样精度），以加快计算速度。当样件和排样边界尺寸较小时，可适当减小排样精度值（提高排样精度），但排样精度过高，会大幅增加计算时间。 修改自动排样精度后将导致全部重新排样。 复制样件 选中该选项，则将原始样件的拷贝排放到材料边框内，原始样件保持不动。否则直接将原始样件排入材料边框内。 在具有内孔的样件的孔内排入较小样件（嵌套排样），进一步提高材料利用率。要进行孔内排样，在设置搭边间距时必须选择“保留岛屿”选项。 自动排样需要对每个样件进行旋转以探测出一个较好的排放位置，旋转步距为旋转探测的每步旋转角度增量。步距越小，排样结果一般来说会更好，但排样时间也将增加。 系统提供了三个旋转步距选项： 旋转步距： a) 不旋转 排样时样件不进行旋转，只进行平移 。 b) 整数角旋转 排样时样件除进行平移外还按指定的整数角度进行旋转。 c) 精细旋转 排样时样件除进行平移外还按指定的小数角度（0.1 — 0.6）进行旋转。 排样精度 孔内排样

(a) 排样前

(b) 排样后

图8-65 孔内排样示意

为产生较好的排样结果，有几条原则需要注意：

1、大小样件搭配在一起排样时，产生的排样结果一般较好。因为小样件可以充分利用大样件之间的空隙。

2、对于一些高度耦合的样件，可以人为的先把它们拼装在一起，转为图形组或集合，作为一个整体再参与自动排样。人机结合的排样效果比单纯依赖计算机排样要好一些。

图8-66 高度耦合样件

3、当对材料利用率要求不是太高时，可以适当加大旋转步距，以加快计算速度。对于矩形件或外形较为方正时，将旋转步距设为90度可以大大加快计算速度而不过多影响材料利用率。对圆形件可设为不旋转，排样结果不受任何影响。当样件和排样边界尺寸较大时，可适当加大排样精度值（降低排样精度），以加快计算速度。当样件和排样边界尺寸较小时，可适当减小排样精度值（提高排样精度），但排样精度过高，会大幅增加计算时间。

4、由于自动排样的优化目标之一是尽量降低排样结果的总高度。当样件数目相对于材料面积来说较小时，将材料边框横放和竖放的排样效果可能很不一样。因此应根据实际情况和需要调整材料边框的方向。如下图所示，虽然两种排样结果的总高度是一样的，但边框竖放的排样结果的材料利用率显然要高一些。

图8-67 横排与竖排

8.4.2.6 优化排样>>排样重置

每次排样结束系统会记录下当前已排好的样件情况，下次被选中的样件将在前面的排样基础上继续排放。如果需要从头重新开始自动排样，可以先点击“排样重置”按钮，进行排样状态的重新初始化后，这样先前所有的排样记录都会被清除掉。下次点击“自动排样”按钮时将全部重新开始自动排样，即使位于材料边框内部的样件也将被重新排列。修改自动排样精度等排样参数后也将导致全部重新排样。

操作步骤：

点击“排样重置”按钮：

点击导航条上“排样重置”按钮。

8.4.2.7 优化排样>>“干涉检查”

该选项主要用于辅助手工排样，避免排样时发生“干涉”（样件与样件或样件与材料边界有重叠部分）。该选项被选上时，用鼠标或箭头移动样件时如果导致干涉发生，该步的移动操作将被取消。不选“干涉检查”选项，则不会对移动操作作任何检查，需要用户自己去避免“干涉”。排样过程中为了方便有时可以暂时取消对样件的干涉检查，位置调整好后再将“干涉检查”选项选上。

8.4.2.8 优化排样>>“显示编号”

选中该选项后系统将显示样件的原始编号，方便用户将排样前后的样件对应起来。

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