摘要
随着定制板式家具的发展和需求的扩大，对木工裁板锯开料排样技术的智能化提出了较高的要求，因此实现其智能开料排样和上料自动具有重要意义。木工裁板锯开料排样属于二维矩形排样问题，开料时遵循“一刀切”原则，通过优化算法使利用率最高可以降低成本。本文对木工裁板锯开料排样问题进行研究，以获得高利用率为目标提出求解算法，并通过实例对其进行测试；利用所提出算法进行木工裁板锯开料软件开发，实现开料方案智能求解；设计一种木工裁板锯自动上料设备，实现开料自动化，并对其主要受力结构进行有限元仿真分析。基于以上目标，本文主要研究了以下四部分的内容。 分析木工裁板锯开料排样问题，建立数学模型，通过对单一工件排样顺序应用启发式算法局部搜索，对全部工件排样顺序应用元启发式算法全局搜索。首先提出改进的贪心搜索排样算法，并对其构建“一刀切”检测方法、矩阵搜索运算方法及矩阵降阶算法，作为局部搜索算法；之后提出改进的遗传搜索排样算法，对工件排样顺序进行分析，作为全局搜索算法；最后对上述算法进行测试分析，结果表明该算法可以获得较高利用率。 通过 Qt 开发木工裁板锯开料排样软件以智能运算输出排样方案，用于木工裁板锯上料设备自动运行。主要包括软件框架、软件主要功能开发和软件界面设计。该软件以木工裁板锯开料排样算法为运算核心，可以实现人造板开料排样、排样方案可视化等功能。开发完成后，通过实例对其进行测试，可以完成排样方案的智能运算输出。 对木工裁板锯上料设备进行设计，与开料排样软件提供的自动运行数据共同为开料自动化提供技术支撑。其主要采用龙门架结构，使搬运机械手拥有 X、Y、Z3 个方向移动自由度，实现人造板上料、下料过程。其中机械手采取真空吸盘结构实现人造板抓取，对机械手进行结构设计，使其实现绕Z轴旋转运动、板材吸盘抓取及板材在木工裁板锯上靠紧送料任务。通过ANSYS软件，首先对龙门架结构中的X向横梁、Y向横梁及齿轮齿条传动进行应力和应变分析，确定其满足设计使用要求；之后对吸盘机械手进行模态分析和谐响应分析，确定机构的固有频率和分析产生最大破坏频率的原因，避免振动对其在上料过程中产生影响。
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