Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt vật liệu trong một số ngành công nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA SƠ ĐỒ CẮT VẬT LIỆU TRONG MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 62.52.04.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh, 2012 -1Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Phạm Ngọc Tuấn Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Nguyễn Thanh Nam Phản biện độc lập 1: PGS TS Trần Thị Thanh Phản biện độc lập 2: PGS TS Nguyễn Việt Hùng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: PGS TS Hồ Thanh Phong TS Nguyễn Ngọc Phương PGS TS Nguyễn Đình Huy Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… Họp tại: Trường Đại học Bách khoa Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM -2PHẦN GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiết đề tài Tối ưu hóa cắt vật liệu có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật ngành khí, cắt may, may mặc, da giày chế biến gỗ, Trên giới vấn đề tối ưu hóa q trình cắt vật liệu ngành nghiên cứu từ lâu Đây phần việc đề xuất giải toán tối ưu hóa ứng dụng sản xuất đời sống Chính với phát triển công nghệ chế tạo máy, công nghệ thông tin, thiết bị sản xuất tự động cho đời nhiều thiết bị gia công cắt phôi tự động Các thiết bị lập trình điều khiển máy điện tốn, có điều khiển q trình cắt vật liệu theo sơ đồ cắt tối ưu phần mềm Cho đến phần mềm dùng cho cắt vật liệu dạng hay ngành khí chế tạo, cắt may, da giày chế biến gỗ trở thành sản phẩm thương mại tìm mua thị trường Nhưng qua ứng dụng cho thấy “chỉ tiêu” tối ưu hóa xếp phần mềm khác Điều cho thấy phần mềm cắt vật liệu chưa thực tối ưu chưa hồn thiện giải thuật Vì vậy, việc nghiên cứu xác định hệ thống giải thuật cho toán xếp sơ đồ cắt chi tiết từ phôi sản xuất công nghiệp có tính cấp thiết mang tính thời Xuất phát từ yêu cầu trên, tác giả chọn thực đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết từ vật liệu số ngành công nghiệp” Mục tiêu đề tài: Mục tiêu luận án xây dựng giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt loại chi tiết có hình dạng phức tạp từ thiết kế lập trình phần mềm để ứng dụng cho ngành khí chế tạo, giày dép chế biến gỗ nhằm đạt hiệu sử dụng vật liệu cao Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu luận án sơ đồ cắt chi tiết loại vật liệu phôi dạng có kích thước giới hạn cắt hàng loạt theo hàng thiết bị cắt dập áp dụng phổ biến ba ngành khí chế tạo, giày dép, … Kết cấu luận án Luận án thực nội dung trình bày chương có cấu trúc thể hình 1, cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ứng dụng sơ đồ cắt vật liệu Chương trình bày tổng quan xếp sơ đồ cắt vật liệu số ngành ngành khí chế tạo, ngành giày dép, ngành chế biến gỗ trình bày tổng quát số cơng trình nghiên cứu, phần mềm ứng dụng trước nước, vấn đề tồn nghiên cứu ứng dụng sơ đồ cắt cần phải giải để từ đưa mục tiêu hướng nghiên cứu đề tài -3Chương 2: Các sở toán học cho xếp sơ đồ cắt Chương trình bày việc xây dựng sở toán học, khái niệm thuật toán để giải toán tối ưu hóa sơ đồ cắt Nội dung chương chuyên đề nghiên cứu thứ luận án có tên “Nghiên cứu sở tốn học cho tối ưu hóa sơ đồ cắt” Chương 3: Số hóa đường biên chi tiết Chương trình bày sở toán học, tin học, khái niệm, giải thuật để số hóa đường biên chi tiết Nội dung chương chuyên đề nghiên cứu thứ hai “Nghiên cứu số hóa đường biên chi tiết” Chương 4: Xây dựng số mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt số ngành công nghiệp Chương trình bày số mơ hình vật lý, mơ hình tốn học giải thuật giải tốn tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết từ vật liệu số ngành công nghiệp Nội dung chương chuyên đề nghiên cứu thứ ba “Nghiên cứu xây dựng mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt số ngành công nghiệp” Chương 5: Thiết kế lập trình kiểm thử phần mềm Chương trình bày việc thiết kế lập trình phần mềm BK-Nesting từ kết nghiên cứu luận án ngơn ngữ lập trình Delphi phiên 7.0 Phần mềm kiểm thử ứng dụng số doanh nghiệp thuộc ngành khí, giày dép chế biến gỗ Phần kết luận chung luận án trình bày việc đánh giá kết nghiên cứu luận án đề xuất nội dung nghiên cứu mở rộng áp dụng đề tài vào thực tế sản xuất thời gian tới Phần phụ lục kết xếp, chương trình phần mềm ứng dụng Phương pháp nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu luận án ứng dụng công nghệ thông tin để giải tốn tối ưu hóa cắt phơi chi tiết phẳng có hình dạng từ vật liệu phơi dạng phẳng có kích thước giới hạn Nội dung tốn xây dựng giải thuật tối ưu phép biến hình sơ cấp mặt phẳng tịnh tiến, quay kết hợp với phương pháp hình học giải tích mặt phẳng, đại số véc tơ Sự mô phôi chi tiết máy tính hỗ trợ máy quét để số hóa tọa độ điểm đường biên chi tiết Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: + Ý nghĩa khoa học: Luận án đề xuất cơng cụ tốn học tin học để xây dựng giải thuật giải vấn đề xếp sơ đồ cắt là: cho chi tiết cho trước vùng xếp cho trước, tìm giải thuật để xác định phương án có hiệu suất sử dụng vật liệu lớn cho ngành khí, ngành giày dép ngành chế biến gỗ -4+ Ý nghĩa thực tiễn: Luận án xây dựng phần mềm ứng dụng BK-Nesting để doanh nghiệp khí chế tạo, doanh nghiệp sản xuất giày dép, doanh nghiệp sản xuất mặt hàng gỗ sử dụng để đưa sơ đồ cắt chi tiết máy dập cắt đảm bảo tiết kiệm vật liệu Ngồi ra, thơng số sơ đồ cắt sở liệu để kết nối với máy dập cắt CNC Các kết nghiên cứu sở cho nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt Chương Chương Tổng quan xếp sơ đồ cắt vật liệu số ngành công nghiệp 4.1 Xây dựng mơ hình, giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết số ngành công nghiệp Xây dựng mơ hình giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành khí chế tạo Chương 5.1 Chuyên đề nghiên cứu Số hóa đường biên chi tiết Chương Chương Chuyên đề nghiên cứu Xây dựng sở toán học cho tốn tối ưu hóa sơ đồ cắt Xây dựng mơ hình giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành giày dép 4.2 Chuyên đề nghiên cứu Xây dựng mơ hình giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành chế biến gỗ 4.3 Thiết kế, lập trình kiểm thử phần mềm Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành khí chế tạo 5.2 Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành giày dép Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành chế biến gỗ 5.3 Ứng dụng phần mềm Ứng dụng phần mềm doanh nghiệp sản xuất khí Ứng dụng phần mềm doanh nghiệp sản xuất giày dép Hình Cấu trúc luận án Ứng dụng phần mềm doanh nghiệp chế biến gỗ -5PHẦN NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG SƠ ĐỒ CẮT VẬT LIỆU TẤM 1.1 Vấn đề xếp sơ đồ cắt vật liệu số ngành công nghiệp 1.1.1 Vật liệu Vật liệu sử dụng ngành công nghiệp để cắt hàng loạt chi tiết loại vật liệu hình chữ nhật với hai kích thước cố định loại cuộn có kích thước cố định gọi khổ kích thước cịn lại kéo dài đến vài chục mét 1.1.2 Chi tiết Chi tiết cắt từ vật liệu ngành công nghiệp khí chế tạo, giày dép, chế biến gỗ, … chi tiết phẳng có hình dạng phức tạp Chi tiết thiết kế vẽ từ vật mẫu có sẵn 1.1.3 Sơ đồ cắt Hình 1.4 Sơ đồ cắt chi tiết Trước cắt chi tiết từ vật liệu người thợ phải thực công việc xếp sơ đồ cắt Sơ đồ cắt (hình 1.4) hình mơ có tính quy ước vị trí h chi tiết sơ đồ cắt thể vẽ tờ giấy hình máy tính Trên sở vẽ sơ đồ cắt người thợ xây dựng quy trình gia cơng cắt nhằm đạt hiệu suất sử dụng vật liệu cao 1.1.4 Cắt chi tiết ngành khí chế tạo Vật liệu thép ngành khí chế tạo thường có độ dày, độ cứng cao so với loại vật liệu ngành khác Chi tiết cắt nhiều cơng nghệ khác cắt máy dập cắt, máy phay, khí axêtylen, tia lazer, tia nước, … Hiện nay, máy dập cắt áp dụng phổ biến để cắt chi tiết xếp theo hàng dải cắt theo hệ tịnh tiến song song 1.1.5 Cắt chi tiết ngành giày dép -6Trong ngành giày dép, loại vật liệu phổ biến dùng ngành cao su, simili, da nhân tạo, EVA, Do loại vật liệu ngành loại vật liệu mềm Khi dập cắt máy dập cắt, người thợ trải vật liệu lên bàn máy Có hai dạng sơ đồ cắt ngành giày dép là: sơ đồ xếp chi tiết chiều sơ đồ xếp chi tiết ngược chiều Các hàng chi tiết sơ đồ cắt xếp sít chặt với nhằm tiết kiệm vật liệu 1.1.6 Sơ đồ cắt chi tiết ngành chế biến gỗ Trong ngành chế biến gỗ, vật liệu tấm gỗ tự nhiên Chi tiết cắt cần phải đảm bảo tính lý tính hoa văn, thớ sợi vật liệu Sơ đồ cắt trường hợp xếp có định hướng chi tiết vật liệu 1.2 Giới thiệu số cơng trình nghiên cứu ứng dụng sơ đồ cắt 1.2.1 Một số cơng trình nghiên cứu giới Các cơng trình nghiên cứu giới sơ đồ cắt phong phú đa dạng liệt kê tài liệu tham khảo luận án Mỗi cơng trình nghiên cứu đưa giải thuật tối ưu sơ đồ cắt áp dụng cho tốn xếp sơ đồ cắt cụ thể 1.2.2 Một số phần mềm xếp sơ đồ cắt giới Trên giới có nhiều phần mềm ứng dụng cho sơ đồ cắt như: Phần mềm BLANKNEST Canada áp dụng ngành khí; Phần mềm Shoe CAD System hãng Parmel, Cơng hịa Séc dùng ngành giày dép; Phần mềm Optimizer Suite phần mềm Ấn Độ có tính xếp tối ưu loại chi tiết có biên dạng hình dạng hình học tương đối đơn giản áp dụng ngành gỗ, cắt kính, vv…Các phần mềm sử dụng hãng sản xuất để thương mại chủ yếu Do vậy, giải thuật phương pháp tiếp cận khơng cơng bố Chi phí cho đầu tư phần mềm cao Phần lớn doanh nghiệp Việt nam chưa tiếp cận nhiều với việc xếp sơ đồ cắt phần mềm 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nước Ơ Việt nam nay, số doanh nghiệp sản xuất lớn, việc xếp sơ đồ cắt phần lớn thực thủ cơng Các cơng trình nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt Việt nam dừng lại luận văn tốt nghiệp, luận văn thạc sỹ PGS TS Phạm Ngọc Tuấn hướng dẫn trước 1.2.4 Một số nhận xét cơng trình nghiên cứu sơ đồ cắt Từ việc khảo sát cơng trình nghiên cứu, phần mềm ứng dụng sơ đồ cắt giới, số nhận xét chủ yếu rút sau: -7- Đến có nhiều cơng trình nghiên cứu sơ đồ cắt Các cơng trình nghiên cứu đưa giải thuật riêng Hiện sơ đồ cắt dập loại chi tiết xếp song song theo hàng áp dụng phổ biến mang lại suất cao, dễ tự động hóa quy trình cơng nghệ - Các tốn xếp sơ đồ cắt thực tế sản xuất công nghiệp thường khác phụ thuộc vào yếu tố khác như: ngành công nghệ sản xuất, công nghệ cắt như: cắt máy dập cắt, cắt tia nước, cắt tia laser, cắt khí, …; phụ thuộc vào chủng loại, hình dạng, kích thước vật liệu chi tiết cắt, vv… - Các cơng trình nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt giải cho toán xếp cho lãnh vực sản xuất cụ thể dập cắt hàng loạt chi tiết theo hàng ngành khí, ngành giày dép; cắt nhiều chi tiết vật liệu ngành may mặc, ngành giày da, Chưa có cơng trình nghiên cứu giải chung cho toán xếp sơ đồ cắt cho ngành cơng nghiệp Có thể nói nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt giải tối ưu hóa địa phương, ứng dụng cho số trường hợp cụ thể, không ứng dụng cho trường hợp, ngành cơng nghiệp Có nghĩa là, nghiên cứu chưa giải tốn tối ưu hóa tồn cục Bài toán xếp tối ưu lúc nhiều loại chi tiết chưa giải cách hoàn toàn tự động - Ngay trường hợp ứng dụng (ví dụ lĩnh vực cơng nghiệp) có nghiên cứu (hoặc phần mềm) khác tồn tại, chưa thấy có nghiên cứu nào, phần mềm chứng minh tốt Trong thực tế, phần mềm tối ưu sơ đồ xếp tiếp tục đời - Các báo công bố đưa giải thuật chung, có so sánh kết tốt chưa tốt giải thuật cơng trình nghiên cứu khác nên khó kiểm chứng so sánh Trong giải thuật chung cơng trình nghiên cứu nhiều giải thuật riêng, chi tiết, cụ thể khác khơng trình bày Vì vậy, muốn có phần mềm để ứng dụng phải xây dựng giải thuật riêng Việc so sánh kết nghiên cứu thực việc so sánh kết xếp với phần mềm hãng sản xuất lớn áp dụng giới 1.3 Một số vấn đề cần nghiên cứu giải Một số vấn đề cần phải nghiên cứu giải luận án là: Nghiên cứu tự động hóa việc số hóa đường biên chi tiết (chi tiết mẫu) có sẵn sản xuất Xây dựng giải thuật xếp sơ đồ cắt đảm bảo độ xác cao cho chi tiết có hình dạng phức tạp Xây dựng phần mềm xếp sơ đồ cắt để ứng dụng vào sản xuất Kết luận chương Chương giới thiệu tổng quan sơ đồ cắt vật liệu công nghệ cắt vật liệu số ngành công nghiệp Vấn đề tối ưu hóa sơ đồ xếp chi tiết cắt từ vật liệu liên tục nhà khoa học giới phát triển -8Tại Việt nam, lãnh vực nghiên cứu ứng dụng bước khởi đầu Các vấn đề cần thiết đặt phải tiếp tục phát triển nghiên cứu để tự động hóa q trình xếp sơ đồ cắt chi tiết có hình dạng phức tạp đảm bảo tiết kiệm vật liệu cho sản xuất, nội dung nghiên cứu đề tài Chương 2: CÁC CƠ SỞ TOÁN HỌC CHO TỐI ƯU HÓA SƠ ĐỒ CẮT 2.1 Sắp xếp tối ưu hóa sơ đồ cắt Trong sản xuất cơng nghiệp có nhiều loại sơ đồ cắt khác phụ thuộc vào loại vật liệu công nghệ gia công cắt Có loại sơ đồ cắt mà chi tiết đặt vị trí có góc xoay nó, trường hợp tốn xếp gọi xếp không định hướng Tuy nhiên, có loại sơ đồ cắt mà chi tiết xếp chi tiết theo hướng cố định cho phép chi tiết xoay giới hạn nhỏ phải đảm bảo tính chất hoa văn, thớ sợi 2.2 Các thơng số hình học sơ đồ cắt Khi xếp sơ đồ cắt, thơng số hình học vật liệu, chi tiết sơ đồ cắt cần phải mơ tả 2.2.1 Các thơng số hình học vật liệu Vật liệu dùng để cắt hàng loạt chi tiết sản xuất công nghiệp phổ biến có dạng hình chữ nhật dạng cuộn có kích thước chiều dài, ký hiệu L(mm) chiều rộng, ký hiệu W(mm) 2.2.2 Các thông số hình học chi tiết Các thơng số mơ tả chi tiết gồm: Điểm Pi thuộc đường biên chi tiết có tọa độ (xi, yi) Điểm cao Tm có tung độ lớn ymax Điểm thấp Bm có tung độ nhỏ ymin Điểm xa bên trái Lm có hồnh độ nhỏ xmin Điểm xa bên phải Rm có hồnh độ lớn xmax Kích thước chiều dài chi tiết theo trục Ox lc(mm) Kích thước chiều rộng chi tiết theo trục Oy wc (mm) Cực chi tiết S O’ có tọa độ (x’, y’) Góc nghiêng chi tiết S Diện tích chi tiết, Qs (mm2) 2.2.3 Các thơng số hình học sơ đồ cắt Hình 2.2 Hình 2.3 -9Các thơng số hình học sơ đồ cắt minh họa hình 2.3, thơng số hình học như: Chi tiết xếp có kí hiệu S Vùng xếp chi tiết vật liệu có ký hiệu Góc nghiêng chi tiết Si i Các khoảng chừa cắt 2.2.4 Hệ số sử dụng vật liệu Hệ số sử dụng vật liệu kớ hiu l ỗ (%) l t s phn trm tổng tất diện tích chi tiết xếp chia cho diện tích vật liệu η= n * QS *100% F (1.1) Trong đó: n: số lượng chi tiết xếp vật liệu, QS: diện tích chi tiết, mm2 F: diện tích vật liệu mm2 2.25 Các dạng xếp sơ đồ cắt 2.2.5.1 Sơ đồ cắt chi tiết chiều Khi cắt dập hàng loạt chi tiết, hệ trục tọa độ chi tiết sơ đồ cắt song song với Các cực chi tiết sơ đồ xếp đỉnh hình bình hành (hình 2.5) Hình 2.5 Hình bình hành sơ đồ xếp chiều Hình 2.7 Hình bình hành sơ đồ xếp ngược chiều Xét bốn chi tiết liền kề S1, S2, S3, S4 sơ đồ xếp chiều hình 2.5 Các cực O1, O2, O3, O4 tạo thành hình bình hành O1O2O3O4 2.5.2 Sơ đồ cắt chi tiết ngược chiều Xét sáu chi tiết liền kề S1, S2, S3, S4, S5, S6 sơ đồ thể hình 2.7 Chi tiết S1 chiều với chi tiết S2, S5, S6 ngược chiều với S3 S4 Chi tiết S3 S4 chi tiết S1 xoay 1800 quanh cực Hai hình bình hành O1O2O3O4 O3O4O5O6 hai hình bình hành thành phần sơ đồ xếp 2.3 Quy trình giác sơ đồ cắt người kỹ thuật Quy trình giác sơ đồ cắt theo bước đặt chi tiết mẫu lên vật liệu để xác định khoảng cách bước cắt, khoảng cách hàng theo phương án có - 12 Khi góc quay chi tiết S2 quanh S1 (hình 2.12) thay đổi từ đến 3600 khoảng cách t hai cực O1 O2 thay đổi Giá trị t phụ thuộc vào biên dạng chi tiết góc quay φ Do vậy, khoảng cách t đại lượng biến thiên theo góc quay ký hiệu f(φ) f(φ) gọi hàm đường mút 2.6.2 Xây dựng điều kiện không giao hai chi tiết Tại vị trí góc nghiêng chi tiết, xếp chi tiết sơ đồ cắt, hai điều kiện ràng buộc cần phải thỏa mãn là: điều kiện cho chi tiết xếp sơ đồ cắt không chồng lấn lên điều kiện xếp chi tiết vùng vật liệu Phương pháp xác định điều kiện không giao (hình 2.13) sau: Định vị chi tiết thứ S1 hệ trục tọa độ XOY có tọa độ cực O1 (X1,Y1) Xác định chiều dài x (x = Xmax - Xmin), chiều cao y (y = Ymax - Ymin) Dựng dải Ymax ≥Y ≥Ymin chi tiết thứ hai S’2 theo công thức: XiS’2 = XiS1 + 2x; YiS’2 = YiS1 (2.1) Trong trường hợp này, chi tiết S2 chiều với chi tiết S1 Khi đó, chi tiết S1 tịnh tiến theo trục OX với khoảng cách 2x Để dựng chi tiết S’2 ngược chiều với chi tiết S1, ứng dụng công thức: XiS’2 = -XiS1 + x; YiS’2 = -YiS1 + Ymax + Ymin (2.2) Khi đó, chi tiết S’2 xoay góc 1800 so với chi tiết thứ S1 Từ điểm Pi đường biên chi tiết dựng đường thẳng song song với trục hoành Ox (các đường quét ti) Xác định khoảng cách bao Di bao di Tính khoảng cách nhỏ dmin khoảng cách Dmax hai chi tiết S1 S’2 đó: dmin = min[d1, d2, d3,…,di, ,dn] Dmax = max[D1, D2, D3,…,Di, ,Dn] (2.3) Y Dmax dmin S1 S2 ti O1● t3 t2 t1 S’2 ● ● O1 O1 X O Xi-p Xi-t di Di X’i-p Hình 2.13 Xây dựng điều kiện không giao hai chi tiết X’i-t - 13 Dịch chuyển chi chi tiết S’2 phía S1 khoảng cách dmin theo trục OX Tại vị trí chi tiết S’2 vị trí mà chi tiết S2 cần phải dựng (hai chi tiết S1 S2 tiếp xúc với nhau) Khoảng cách O1O2 hai cực O1 O2 trường hợp là: O1O2 = x – dmin Trường hợp hai chi tiết cần phải có khoảng chừa cắt z cần dịch chuyển chi tiết S2 phía chi tiết S1 khoảng (dmin – z) 2.6.3 Dựng đường mút chiều ngược chiều Giải thuật dựng đường mút chiều để xác định tập điểm cực O2 chi tiết S2 dịch chuyển chiều quanh chi tiết S1 đảm bảo hai chi tiết S1 S2 luôn tiếp xúc với Giải thuật dựng đường mút ngược chiều để xác định tập điểm cực O2 chi tiết S2 ngược chiều với chi tiết S1 dịch chuyển quanh chi tiết S1 đảm bảo hai chi tiết S1 S2 luôn tiếp xúc với 2.6.4 Giao điểm hai đường mút Các đường mút hình thành sơ đồ cắt minh họa hình 2.17 Các giao điểm đường mút đỉnh thứ ba hình bình hành sơ đồ cắt Giải thuật xác định giao điểm đường mút nhằm xác định tập hợp điểm thứ ba hình bình hành phương án xếp khác để chọn phương án xếp tốt Chi tiết Đường mút Hình 2.17 Giao đường mút sơ đồ cắt 2.7 Đếm số lượng chi tiết Việc đếm số lượng chi tiết xếp vật liệu theo phương án xếp thực theo giải thuật đệ quy véc tơ tọa độ ba điểm O1, O2, O3, vùng xác định tọa độ cực vật liệu 2.8 Xây dựng mơ hình tốn học tối ưu cho sơ đồ cắt loại chi tiết 2.8.1 Sơ đồ cắt loại chi tiết theo hệ tịnh tiến song song Sơ đồ cắt chi tiết xếp theo hệ tịnh tiến song song áp dụng mang lại suất cắt cao Phân tích sơ đồ cắt hình 2.21 đường thẳng nối - 14 cực chi tiết tạo thành hai họ đường thẳng song song [pn]: p1, p2, p3, , pn [qm]: q1, q2, q3, , qm với khoảng cách tương ứng đường r s Họ đường song song tạo thành hình bình hành giống tồn mặt phẳng y p1 p2 p3 r p4 p5 q4 q3 O7 S4 S3 O9 y’ S1 O3 x’ O1 S2 q2 O8 O4 O2 O6 O5 O q1 s q0 x x' Hình 2.21 Sơ đồ xếp theo hệ tịnh tiến song song Bốn cực bốn chi tiết liền kề sơ đồ xếp tạo nên hình bình hành Ví dụ, bình hành O1O2O4O3 tạo bốn cực O1, O2, O4, O3 bốn chi tiết liền kề S1, S2, S4, S3.Tập hợp bốn chi tiết chi tiết S1, S2, S4, S3 coi phần tử để triển khai xếp lên toàn mặt phẳng vật liệu Tại vị trí góc nghiêng chi tiết khác nhau, họ đường thẳng song song [pn] [qm] khác vị trí cực chi tiết O1, O2, O4, O3 khác 2.8.2 Xây dựng mơ hình tốn học cho tối ưu hóa sơ đồ cắt loại chi tiết Trong thực tế sản xuất phải có giới hạn ràng buộc vật liệu có kích thước giới hạn nên việc xác định sơ đồ cắt tối ưu phải thực qua việc xét tất phương án xếp sơ đồ cắt vị trí góc xoay θ khác chi tiết phạm vi góc xoay từ đến 1800 để chọn phương án xếp tối ưu có số lượng chi tiết thu nhiều Kết luận chương Chương trình bày sở toán học đường mút hàm đường mút, đường tựa hàm đường tựa để giải hai điều kiện ràng buộc sơ đồ cắt điều kiện không giao chi tiết sơ đồ cắt điều kiện xếp chi tiết vùng vật liệu Chương xây dựng - 15 giải thuật như: dựng đường mút, tìm giao điểm hai đường mút giải thuật đệ quy véc tơ ba điểm cực vùng xác định cực chi tiết sở để xây dựng mơ hình tốn học cho tối ưu hóa sơ đồ cắt số ngành cơng nghiệp trình bày chương Chương 3: SỐ HÓA ĐƯỜNG BIÊN CHI TIẾT 3.1 Yêu cầu số hóa đường biên chi tiết Việc phải thực để giải toán tối ưu sơ đồ cắt mô tả vật liệu chi tiết vào máy tính Yêu cầu đặt phải số hóa đường biên đảm bảo độ xác, nhanh chóng 3.2 Các phương pháp số hóa đường biên chi tiết biết Trước đây, tồn phương pháp mơ tả số hóa đường biên chi tiết vào máy tính, là: phương pháp thủ cơng dùng giấy kẻ ô li, phương pháp sử dụng số hóa (digitizer) Các phương pháp thực việc số hóa tay tốn nhiều thời gian độ xác đạt khơng cao Bộ số hóa thiết bị tin học dùng để số hóa đường biên chi tiết Chi tiết đặt lên bàn thiết bị nhấp chuột (click) vào điểm cần chọn chuyển liệu vào máy tính Phương pháp dùng thiết bị tin học để số hóa đường biên chi tiết Tuy nhiên, việc thao tác số hóa thực tay Hơn nữa, giá thiết bị số hóa có giá thành cao hàng ngàn la 3.3 Phương pháp số hố đề nghị Phương pháp đề nghị phương pháp số hóa đường biên chi tiết từ ảnh thu nhận từ máy quét hình (scanner) 3.3.1 Ưu điểm phương pháp số hóa máy qt Phương pháp số hố đề nghị số hố đường biên hình ảnh chi tiết cách quét chi tiết máy quét Phương pháp có ưu điểm dùng thiết bị thơng dụng văn phịng, thực số hóa chi tiết mẫu cách hồn tồn tự động, nhanh chóng có độ xác cao 3.3.2 Quy trình số hóa máy quét Quy trình gồm bước: Quét ảnh chuyển ảnh chi tiết mẫu đơn sắc; quét dịng để trích tọa độ điểm biên; xếp trật tự tập hợp điểm đường biên; xuất liệu số hóa đường biên 3.3.3 Quét lưu ảnh chi tiết Chi tiết mẫu qt vào máy tính thơng qua máy qt với phần mềm tương thích Trước quét ảnh, phải chọn độ phân giải máy quét máy tính tương thích - 16 Bản vẽ AutoCAD chi tiết tơ màu tồn lưu dạng file ảnh bmp jpeg Ảnh quét ảnh vẽ AutoCAD chi tiết dùng để mơ tả số hóa đường biên 3.3.4 Chuyển ảnh chi tiết đơn sắc Để thực việc xác định vị trí điểm đổi màu đường biên chi tiết giải thuật quét dòng, phải chuyển ảnh chi tiết hình máy tính đơn màu trái ngược nhau, nghĩa chi tiết có màu đen hình máy tính có màu trắng ngược lại 3.3.5 Qt dịng trích tọa độ điểm đường biên chi tiết Các hàm tạo điểm có thuộc tính màu Getimage, Putimage hàm trích tọa độ điểm GetPixel hàm có sẵn ngơn ngữ lập trình Pascal Việc ứng dụng hàm qt dịng theo trục OX xác định điểm đổi màu hình máy tính đường biên chi tiết Các điểm đường biên chi tiết xác định nhờ giải thuật quét dòng nhuộm màu 3.3.6 Sắp xếp trật tự điểm đường biên 3.3.6.1 Yêu cầu xếp trật tự điểm biên Các điểm biên chi tiết nhận biết theo thuật qt dịng đổi màu chưa có thứ tự nên khơng thể thực q trình tính tốn theo giải thuật để tối ưu hóa sơ đồ cắt Do vậy, vấn đề đặt phải xếp trật tự điểm đường biên chi tiết Công cụ để xếp trật tự điểm đề xuất mơ hình ma trận véc tơ Mv 3.3.6.2 Xây dựng ma trận vector Mv Để quản lý có trật tự điểm biên, mơ hình ma trận véc tơ Mv gồm pixel trình bày hình 3.2 Khi tạo động điểm di chuyển ma trận theo chiều quay kim đồng hồ (Ô 1→ Ô → Ô 3→ Ô 4→ Ô 5→ Ô 6→ Ô 7→ Ô 8→ Ô 1), động điểm phát điểm đổi màu tiến hành xếp, đánh số thứ tự tọa độ điểm thành chuỗi điểm liên tục đường biên Y P2 Hình 3.10 Hình 3.4 Hệ thống máy quét, máy tính máy in P1 - P0 (P ) Mô hình Ma trận véc tơ M v X - 17 3.3.6.3 Giải thuật xếp trật tự điểm đường biên Giải thuật số hóa đường biên chi tiết gồm: Quét ảnh chi tiết mẫu; chuyển ảnh đơn sắc; qt dịng để trích tọa độ điểm biên; đếm số lượng pixel để tính diên tích chi tiết; xếp có trật tự tập hợp điểm đường biên Kết luận chương Chương xây dựng giải thuật để số hóa đường biên chi tiết từ ảnh quét Từ giải thuật nhuộm màu, giải thuật qt dịng để trích tọa độ điểm đường biên đến việc dùng ma trận véc tơ quay Mv để xếp quản lý thứ tự tập hợp điểm đường biên Cơ sở số hóa đường biên điều kiện để thực giải thuật tốn tối ưu hóa sơ đồ cắt Chương XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH TỐN CHO TỐI ƯU HĨA SƠ ĐỒ CẮT 4.1 Mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt loại chi tiết xếp theo dải 4.1.1 Đặt vấn đề Trong ngành khí có hai mơ hình sơ đồ cắt hình hình 4.1 a) b) Hình 4.1 Các dạng mơ hình xếp sơ đồ cắt chi tiết ngành khí: a) Các dải xếp chiều b) Các dải xếp ngược chiều 4.1.2 Xây dựng mơ hình Việc xây dựng hai chi tiết S1 S2 sơ đồ xếp chi tiết chiều ngược chiều tương tự việc xây dựng điều kiện không giao hai chi tiết Sau dựng cặp chi tiết S1 S2, chiều rộng dải cắt cần phải xác định Sơ đồ cắt chi tiết xây dựng cách trải cặp chi tiết lên dải cắt đếm số lượng chi tiết xếp 4.1.3 Xây dựng giải thuật Giải thuật đề xuất sau: Tại góc xoay chi tiết, dựng hai chi tiết chiều ngược chiều hàng tính tốn kích thước chiều rộng dải cắt số lượng chi tiết xếp dải vật liệu Giải thuật cho chi tiết xoay bước góc cho kết xếp khác Giải thuật chọn phương án góc xoay chi tiết mà sơ đồ cắt có số lượng chi tiết thu nhiều 4.2 Mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết xếp vật liệu 4.2.1 Đặt vấn đề - 18 - Hình 4.5 Các dạng sơ đồ xếp chi tiết ngành giày dép: a) Sơ đồ xếp chiều; b) Sơ đồ xếp ngược chiều a) b) Trong ngành giày dép có hai dạng mơ hình xếp sơ đồ cắt minh họa hình hình 4.5-a hình 4.5-b 4.2.2 Mơ hình xếp chi tiết chiều 4.2.2.1 Mơ tả tốn : Cho tổ hợp chi tiết gồm chi tiết loại có hình dạng vùng xếp vật liệu hình chữ nhật có kích thước chiều dài L chiều rộng W Cần phương án xếp sơ đồ chi tiết chiều cho hiệu suất sử dụng vật liệu cao 4.2.2.2 Xây dựng mơ hình Mơ hình tốn học dạng sơ đồ cắt chi tiết chiều đề xuất là: Tại góc xoay chi tiết dựng hai đường mút chiều hai chi tiết chiều liền kề Xác định giao điểm hai đường mút tập hợp điểm cực chi tiết thứ ba hình bình hành, sau trải hình bình hành lên vật liệu đếm số lượng chi tiết xếp 4.2.2.3 Xây dựng giải thuật Giải thuật đưa nhiều phương án xếp hình bình hành khác vị trí góc xoay khác khoảng từ đến 1800 chọn phương án xếp có số lượng chi tiết xếp nhiều 4.2.3 Mơ hình xếp chi tiết ngược chiều 4.2.3.1 Mơ tả tốn Cho tổ hợp chi tiết gồm chi tiết loại có hình dạng vùng xếp vật liệu hình chữ nhật có kích thước chiều dài L chiều rộng W Cần phương án xếp sơ đồ chi tiết ngược chiều cho hiệu suất sử dụng vật liệu cao 4.2.3.2 Xây dựng mơ hình - 19 Mơ hình tốn học dạng sơ đồ cắt chi tiết chiều đề xuất là: Tại góc xoay chi tiết dựng hai đường mút chiều hai chi tiết chiều liền kề Xác định giao điểm hai đường mút tập hợp điểm cực chi tiết thứ ba hình bình hành sở Dựng chi tiết thứ ba thứ tư ngược chiều với chi tiết thứ Dựng hai đường mút ngược chiều hai chi tiết thứ ba thứ tư Xác định giao điểm hai đường mút ngược chiều tập hợp điểm cực chi tiết thứ năm sơ đổ cắt Dựng hình bình hành sở sơ đồ cắt đặt hình bình hành sở lên đếm số lượng chi tiết 4.2.3.3 Xây dựng giải thuật Giải thuật đưa nhiều phương án xếp hình bình hành khác vị trí góc xoay khác khoảng từ đến 3600 chọn phương án xếp có số lượng chi tiết xếp nhiều 4.3 Mơ hình xếp sơ đồ cắt có định hướng chi tiết vật liệu 4.3.1 Đặt vấn đề Mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt ngành chế biến gỗ số trường hợp mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt ngành giày dép Kiểu xếp cho sơ đồ cắt có hệ số sử dụng vật liệu cao so với xếp hàng cắt theo chiều ngang Mơ hình tốn cho dạng xếp giống mơ hình tốn xếp chi tiết vật liệu chi tiết xét góc xoay cố định 4.4 Mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt vật liệu dạng cuộn Mơ hình tối ưu hóa sơ đồ cắt vật liệu dạng cuộn mơ hình dựa sở mơ hình sơ đồ cắt vật liệu hình chữ nhật Điểm khác phải chọn chiều dài thích hợp cắt từ cuộn vật liệu cho hệ số sử dụng vật liệu cao Giải thuật đề xuất xét phương án xếp khoảng chiều dài cho trước chọn giá trị chiều dài tối ưu Kết luận chương Chương xây dựng mơ hình, giải thuật tối ưu sơ đồ xếp chi tiết số ngành cơng ngiệp Các mơ hình xếp trình bày chương sở để xây dựng phần mềm cho máy tính giải tốn tối ưu sơ đồ cắt trình bày chương sau Chương ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 5.1 Thiết kế lập trình phần mềm Phần mềm xếp có chức : Hoạt động mơi trường Windows; lựa chọn mơ hình sơ đồ cắt phù hợp với công nghệ gia công cắt dập; xếp sơ đồ cắt tối ưu; xuất sơ đồ cắt tối ưu kèm theo thông số sơ đồ cắt; sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt tiếng Anh Lưu đồ tổng quát việc thiết kế phần mềm trình bày hình 5.1 - 20 Thiết kế lập trình phần mềm Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành khí Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành giày dép Phân hệ phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành chế biến gỗ 1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 Sắp xếp chiều dải Sắp xếp ngược chiều dải Sắp xếp chiều Sắp xếp ngược chiều Sắp xếp theo hướng cố định Hình 5.1 Lưu đồ thiết kế phần mềm 5.2 Giới thiệu phần mềm BK-Nesting 5.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật phần mềm Phần mềm lập trình ngơn ngữ Delphi 7.0 Ngồi số hàm có chương trình, số hàm khác đề xuất bổ sung sở toán học tin học trình bày nội dung nghiên cứu Phần mềm BK-Nsting hoạt động môi trường Windows môi trường phổ biến thực chức năng: Xử lý quản lý file liệu đường biên chi tiết nhận từ file ảnh từ vẽ phần mềm AutoCad phần mềm khác; Nhập thơng số cho tốn xếp sơ đồ cắt như: Kích thước vật liệu tấm, khoảng cách chừa cắt, bước góc, bước dịch chuyển, lựa chọn mơ hình sơ đồ cắt phù hợp với cơng nghệ gia công cắt; xếp sơ đồ cắt tối ưu theo mơ hình lựa chọn; xuất sơ đồ cắt tối ưu kèm theo thông số 5.2.2 Các yêu cầu chức phần mềm Phần mềm phải có vùng menu, vùng nút lệnh vùng nút kiểm tra kết nghiên cứu 5.2.3 Giao diện phần mềm Phần mềm xếp BK-Nesting thiết kế có giao diện gồm vùng như: Vùng menu, vùng nút lệnh, vùng kiểm tra vùng hiển thị (hình 5.2) - 21 - Vùng menu Vùng nút lệnh Vùng nút kiểm tra Vùng hiển thị Hình 5.2 Giao diện tổng thể phần mềm BK-Nesting 5.3 Ứng dụng phần mềm 5.3.1 Kiểm thử phần mềm Kiểm thử phần mềm để xác định lỗi xảy q trình vận hành để từ tiến hành chỉnh sửa hoàn thiện phần mềm Phần mềm BK-Nesting thực ba mức độ kiểm thử Bộ mơn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Mức độ kiểm thử thứ tư thực doanh nghiệp có thương hiệu ngành khí, giày dép chế biến gỗ nước 5.3.2 Ứng dụng phần mềm 5.3.2.1 Ứng dụng phần mềm CT CP Đầu tư Sản xuất Giày Thái Bình Bảng 5.1 Bảng tổng hợp kết ứng dụng phần mềm BK-Nesting Crispin Dynamics Công ty CP Đầu tư Sản xuất Giày Thái Bình KẾT QUẢ SẮP XẾP BẰNG PHẦN MỀM S Tên chi tiết CRISPIN DYNAMICS BK-Nesting T Số lượng Hệ số sử dụng Số lượng T chi tiết (n) vật liệu (%) chi tiết (n) Chóp mũi 516 66,63 493 Lưỡi gà 780 87,76 781 Mũi 793 71,55 878 Ổ dê 864 64,20 872 Thân 1408 84,73 1415 phần mền Hệ số sử dụng vật liệu (%) 63,77 87,86 79,22 67,79 85,69 - 22 74,86 63,50 87,25 73,53 62,26 Vòng cổ 1100 1206 85,73 Đinh gót 1640 1853 71,74 Lưỡi gà 1159 1148 86,42 Thân 1178 1582 98,27 10 Trang trí thân 616 653 63,39 Một số nhận xét: - Phần mềm BK-Nesting phần mềm hoạt động hoàn toàn tự động để xuất sơ đồ cắt Trong đó, phần mềm Hãng Crispin Dynamics cần can thiệp người thợ, nghĩa người thợ chọn vị trí hai chi tiết liền kề cho sít chặt để từ máy tính trải nên vật liệu để có sơ đồ cắt Đối với chi tiết có hình dạng tương đối phức tạp, kết xếp phần mềm BK-Nesting tốt nhiều so với phần mềm Crispin Dynamics - Phần mềm BK-Nesting phần mềm hoạt động hoàn toàn độc lập Phần mềm Hãng Crispin Dynamics cần phải có hai phần mềm hỗ trợ thêm phần mềm Corel Trace phần mềm AutoCAD - 10 sơ đồ cắt 10 chi tiết ứng dụng xếp hai phần mềm BKNesting phần mềm Crispin Dynamics có kết xếp tốt phần mềm BK-Nesting phần mềm Crispin Dynamics cho kết tốt (chi tiết số chi tiết số bảng 6.2) 5.3.2.2 Ứng dụng CT CP Sản xuất Lắp ráp ô tô Chu Lai Trường Hải Bảng 5.4 Kết ứng dụng phần mềm BK-Nesting Công ty CP Sản xuất Lắp ráp Ơ tơ Chu Lai Trường Hải S T T TÊN CHI TIẾT 10 11 Đế lề FC5.0÷FC7.0 Bản lề FC5.0÷FC7.0 Bát đỡ lắp ắc ty Tay nắm khóa tơm Bản lề ben Đế lề sau thùng tải lửng Bát đẩy khóa tơm Bát giá đỡ ty ben FD1.0 Bát khóa bửng thùng ben Cây chống thùng ben Cơi bửng FD2.0÷FD4.5 KẾT QUẢ SẮP XẾP Tại Công ty BK-Nesting Số lượng Hệ số sử Số lượng Hệ số sử chi tiết (n) dụng chi tiết (n) dụng (%) (%) 825 56.12 1080 73,44 900 45,33 1056 53,19 923 72,94 986 77,92 992 46,42 1280 59,90 700 50,19 944 67,68 1020 60,26 1310 77,39 1290 32,92 2079 53,05 960 59,33 1054 65,13 700 70,07 707 70,77 220 58,41 276 73,27 231 67,13 282 81,95 5.3.2.3 Kết so sáng với số cơng trình nghiên cứu - 23 Bảng 5,5 So sánh kết xếp phần mềm BK-Nesting với số công trình nghiên cứu cơng bố MƠ HÌNH SẮP XẾP SƠ ĐỒ CẮT TRÊN DẢI TRÊN TẤM CHI TIẾT CHI TIẾT CHI TIẾT Hệ số sử dụng vật liệu (%) Hệ số sử dụng vật liệu (%) Hệ số sử dụng vật liệu (%) Sắp chiều Sắp chiều Sắp ngược chiều Sắp chiều Đề tài nghiên cứu (BK-Nesting) 68,78 51,43 59,71 75,65 [8] D.Dori, M Ben-Bassat, 1984 60,05 72,8 [9] Nee A.Y.C., 1984 67,14 73,39 [10] S K Cheng, K P Rao, 2000 [33] Kathrin A Dowsland, William B Downsland, 1995 SỐ TÀI LIỆU TÊN TÁC GIẢ 74,30 42,30 53,84 Kết luận chương Phần mềm BK-Nesting lập trình ngơn ngữ Delphi 7.0 theo giải thuật trình bày chương Phần mềm lập trình dựa sở liệu số hóa nên thời gian chạy phần mềm nhanh, kết giải toán tối ưu đạt độ xác cao Phần mềm xây dựng từ kết nghiên cứu phần mềm ứng dụng để xếp tối ưu sơ đồ cắt loại chi tiết số ngành công nghiệp Từ sở liệu đầu vào cho sơ đồ cắt vẽ ảnh chi tiết, kích - 24 thước vật liệu…, phần mềm tính tốn xuất thơng số sơ đồ cắt hệ số sử dụng vật liệu thông khác sơ đồ cắt Phần mềm BK-Nesting kiểm thử ứng dụng doanh nghiệp thuộc ngành khí, giày dép chế biến gỗ Phần mềm BK-Nesting phần mềm hoạt động hoàn toàn tự động Kết ứng dụng phần mềm doanh nghiệp đánh giá xác nhận (Phụ lục 2) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chi tiết gia công cắt từ vật liệu chiếm tỷ trọng lớn sản xuất công nghiệp Tiết kiệm vật liệu có ý nghĩa lớn mang lại hiệu kinh tế cao Việc nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt để giải toán xếp chi tiết vật liệu cho tiết kiệm vật liệu sản xuất công nghiệp có ý nghĩa lớn mặt kinh tế, mơi sinh mơi trường mang tính thời Trên giới có nhiều nghiên cứu phần mềm ứng dụng tối ưu hóa sơ đồ cắt Tuy nhiên, chưa có cơng trình nghiên cứu phần mềm thương mại giải tốn tối ưu hóa sơ đồ cắt cho ngành cơng nghiệp có liên quan chưa có nghiên cứu phần mềm ứng dụng sơ đồ cắt chứng tỏ tốt Mỗi công trình nghiên cứu, phần mềm ứng dụng giải toán cụ thể thực tiễn sản xuất đặt Trong thực tế, nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt tiếp diễn, phần mềm tối ưu hóa xếp sơ đồ cắt tiếp tục đời Từ việc khảo sát tổng quan nghiên cứu ứng dụng giới nước xếp sơ đồ cắt, luận án nghiên cứu đề xuất số cơng cụ tốn học, tin học để xây dựng hệ thống giải thuật giải tốn tối ưu hóa sơ đồ cắt loại chi tiết có hình dạng cắt hàng loạt sản xuất công nghiệp Các đóng góp luận án liệt kê là: Xây dựng hệ thống giải thuật: Giải thuật xây dựng điều kiện không giao hai chi tiết, giải thuật dựng đường tựa, giải thuật dựng đường mút chiều đường mút ngược chiều hai chi tiết, giải thuật tìm giao điểm hai đường mút, giải thuật đệ quy đếm số lượng chi tiết giải thuật thành phần sở để xây dựng giải thuật giải số toán tối ưu hóa sơ đồ cắt số ngành cơng nghiệp Luận án đưa hai khái niệm toán học đường mút đường tựa để giải hai điều kiện ràng buộc chi tiết sơ đồ cắt không giao phải nằm vùng vật liệu Việc đưa khái niệm đường mút, hàm đường mút tạo nhiều phương án xếp sơ đồ cắt để lựa chọn so với việc xếp phương pháp truyền thống trước Tự động hóa trình số hóa đường biên chi tiết thay phải thực thủ công hay bán thủ công trước - 25 Bằng việc ứng dụng thuật toán nhuộm màu qt dịng để trích tọa độ điểm biên, luận án đề xuất thuật toán xếp điểm liên tục đường biên mô hình ma trận véc tơ quay Mv, việc số hóa đường biên chi tiết thực tự động đảm bảo tiết kiệm thời gian đạt độ xác cao Dữ liệu số hóa chi tiết vật liệu sở liệu đầu vào thuận lợi cho việc áp dụng giải thuật mà luận án xây dựng Đây ưu điểm so với phương pháp xấp xỉ hàm tốn học trước có ý nghĩa đặc biệt chi tiết có hình dạng phức tạp Xây dựng mơ hình tốn học giải thuật sơ đồ cắt áp dụng phổ biến số ngành công nghiệp mơ hình cắt chi tiết chiều ngược chiều không định hướng theo hàng dải cắt ngành khí chế tạo; mơ hình cắt chi tiết chiều ngược chiều không định hướng vật liệu ngành giày dép mơ hình cắt chi tiết theo hướng cố định ngành chế biến gỗ Các mơ hình áp dụng chung cho ngành công nghiệp khác tùy thuộc vào công nghệ cắt phụ thuộc vào đặc điểm vật lý vật liệu Phần mềm BK-Nesting thiết kế lập trình từ kết nghiên cứu luận án ngơn ngữ lập trình Delphi 7.0 kiểm thử, chấp nhận số doanh nghiệp có uy tín sản xuất mặt hàng khí, giày dép chế biến gỗ Phần mềm BK-Nesting phần mềm hoạt động hoàn toàn tự động độc lập Trong đó, số phần mềm số hãng áp dụng sản xuất cần phải kết nối với số phần mềm hỗ trợ khác Phần mềm BK-Nesting đưa sơ đồ cắt tối ưu cho số mơ hình xếp sơ đồ cắt đảm bảo tiết kiệm thời gian tiết kiệm vật liệu Các thông số sơ đồ cắt phần mềm xuất sở liệu để kết nối với máy cắt dập CNC tự động hóa q trình dập cắt chi tiết Trên sở kết nghiên cứu luận án này, số nghiên cứu đề xuất sau: Ứng dụng phần mềm BK-Nesting kết nối với máy cắt CNC để tự động hóa việc gia cơng cắt chi tiết từ vật liệu ngành sản xuất cơng nghiệp: khí, giày dép chế biến gỗ Xây dựng giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt để cải thiện suất phần mềm BK-Nesting việc chọn điểm vùng đặc biệt có chi tiết Nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt cho nhiều loại chi tiết khác áp dụng ngành may mặc giày da Nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ xếp tổ hợp chi tiết theo không gian ba chiều - 26 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Trần Đăng Bổng, Trần Trung Anh Dũng, Phạm Ngọc Tuấn, “Tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết kim loại từ phơi phương pháp dập nguội”, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP HCM, tập 11, 3/2008, tr.79-87 Trần Đăng Bổng, Phạm Ngọc Tuấn, “Mô tả đường biên chi tiết mẫu máy qt”, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, Đại học Quốc gia TP HCM, tập 11, 3/2008, tr.88-96 Trần Đăng Bổng, Phạm Ngọc Tuấn, Trần Đại Nguyên, Hồ Minh Tuấn, “Xây dựng đường mút sơ đồ xếp chi tiết cắt từ vật liệu dạng ngành giày dép”, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP HCM, tập 12, 13/2009, tr.77-84 Trần Đăng Bổng, Phạm Ngọc Tuấn, Trần Đại Nguyên, Hồ Minh Tuấn, “Tối ưu hóa sơ đồ xếp loại chi tiết gia công cắt từ vật liệu ngành giày dép”, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, Đại học Quốc gia TP HCM, tập 13, K1/2010, tr.39-48 Pham Ngoc Tuan, Ho Minh Tuan, Tran Thi Thu Hien, Tran Dang Bong, “Research and development of a new grading softweare in footwear industry”, Science & Technology Development, Vietnam National University – Hochiminh City, vol 12, 16/2009, p.92-101 ... CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG SƠ ĐỒ CẮT VẬT LIỆU TẤM 1.1 Vấn đề xếp sơ đồ cắt vật liệu số ngành công nghiệp 1.1.1 Vật liệu Vật liệu sử dụng ngành công nghiệp để cắt hàng loạt chi tiết loại vật liệu. .. sở cho nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt Chương Chương Tổng quan xếp sơ đồ cắt vật liệu số ngành cơng nghiệp 4.1 Xây dựng mơ hình, giải thuật tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết số ngành cơng nghiệp. .. chọn mơ hình sơ đồ cắt phù hợp với cơng nghệ gia công cắt dập; xếp sơ đồ cắt tối ưu; xuất sơ đồ cắt tối ưu kèm theo thông số sơ đồ cắt; sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt tiếng Anh Lưu đồ tổng quát