落叶无痕
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CAM料盘最优排版需求V1

发表于 分类于 Changyan：

自动摘要: 背景 由于历史原因,现阶段CAM排版存在以下几个问题 1.不可调节性(人工迁移物料后,排版不随之而改变) 2.无方向性(始终延着圆心排,应沿着用户指定方向排序始终围绕圆心，沿着料 ……..

背景

由于历史原因,现阶段CAM排版存在以下几个问题

  1. 不可调节性(人工迁移物料后,排版不随之而改变)
  2. 无方向性(始终延着圆心排,应沿着用户指定方向排序始终围绕圆心，沿着料盘的外围排料，不能设定排料方向、排料方式、夹具样式)
  3. 速度问题：当模型过多时，排料速度较慢
  4. 料盘重用性: 没有对料盘改变结果的记录，没有对使用后料盘最优化排料的支持，没有对多个料盘混合排版的支持

尤其是在需要许多牙模的情况下，自动排料相比人工排料可以节省相当长的时间和精力。

一、产品概述

1.版本信息

  • 版本号：V1.1.0
  • 创建日期：2021-10-1
  • 审核人：杨新

2.修订历史

时间 版本号 修订人 主要修订内容
2021-10-1 v1.0.0 杨新 初始版本
2021-10-11 v1.1.0 张新霞 背景完善术语补充竞品补充产品流程图细化埋点补充
2023-3-17 V1.2.0 杨新 重构并整理文档

3.开发周期

目标 预计时间 结束日期 是否完成
开发 2021-9-1 2021-9-1 - [x]

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4.产品介绍

4.1 产品名称

UPCAM-自动排版

4.2产品简介

在指定大小的圆形料盘上按用户指定方向排列牙模,并最大限最优利用空间

4.3产品构想图

4.4使用场景

服务于CAM上的2D排料

4.5产品定位

  - **将牙模放置紧密**
  - **减少料盘大小**
  - **减少浪费**
  - **优化切割时间 /节省时间**
  - **减少存储空间要求**
  - **缩短设置时间**
  - **只针对2D**

二、文档说明

1、名词解释

术语 / 缩略词 说明
CAM 利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系，用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行，处理产品制造过程中所需的数据，控制和处理物料(毛坯和零件等)的流动，对产品进行测试和检验等
设备 加工设备，有4轴机与5轴机，具体参考：智雕机P4与智雕机P5
夹具 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或者检测的装置，又称为卡具（qiǎ jǜ）。
全夹 Full Clamp
半夹 C-Clamp
铣削空间 排料时为铣刀留出的加工空间，大约根据模型的轮廓线向外等距3.00mm而生成的铣削区域。

四、需求背景

1.数据现状

  1. 数据来源于CAD,坐标轴统一
  2. 数据有凹凸性
  3. 数据类别

    1. 单冠：贴面、内冠、全冠、嵌体、桩核、种植

    2. 齿桥：没有弧度

    3. 齿桥：有弧度

    4. 齿桥：含支撑架

    5. 全口义齿

    6. 部分牙托

2.数据调研

  1. 数据可以输出二维轮廓
  2. 数据可以输出stl
  3. 数据凹面应朝向圆心
  4. 数据应优先放在远离夹具一端

zYx: 还需要与CAD方面继续沟通，弄清楚到底他们输出的数据是什么格式？

3.竞品分析

列出竞品对比的主要信息和关键结论，可点击插入链接，在此附上详细的竞品分析报告并添加在【附录】中

主要信息 关键结论 截图或视频
竞品1 Millbox 能够基本满足排料需求。与我们的排料规则相近，也是基于圆心实现排料，但是比我们增加了内圈排料，排料速度较慢，模型较多时时间也比较长，排料并未考虑太多优化方法，推测采用的也是基于栅格法实现的排料。 产品部有其软件
竞品2 Nestfab(英国) https://www.nestfab.com/
上海友图科技 http://www.yotutech.com/
上海青鹤信息 http://www.qh-info.com/
上海和鹰机电
武汉智格 http://www.smartnest.com.cn/
powernestlib https://powernestlib.com/true-shape-nesting-library/
Sigmanest(美国?)
Autonester(德国) https://www.scai.fraunhofer.de/en/business-research-areas/optimization/products/autonester-t.html
Gemini(罗马尼亚) https://www.geminicad.com/fashion-apparel-cad/
Lectra(法国力克)
ShapeShifter(新西兰,简称SS) http://shapeshifter.net.nz/

备注:_竞品1：Millbox__1.桥体模型单个导入时，若齿桥冠体数量较少（3.4颗冠体，齿桥弯曲幅度不大）时，内圈排版；__2.桥体模型单个导入时，若齿桥冠体数量较多（7.8颗冠体，齿桥弯曲幅度较大）时，从外圈排版；__3.二次导入齿桥，按已存在齿桥的位置按顺时针排版;_4..齿桥批量导入，从内圈开始排版时，按顺时针排版；若从外圈开始排版，则先顺时针在逆时针排版

五、需求范围

  1. 支持多种材料形状：圆形、矩形、不规则多边形
  2. 支持多种排版方式

PC 端

需求 简要说明 优先级
排料速度 排料速度<1s P0
准确率 凹面向心准确率>95% P1
料盘利用率 料盘利用率>90% P2

移动端

需求 简要说明 优先级
P0
P1
P2

六、功能详细说明

1.产品流程图

鼠标点击左上角
，点击画板选择流程图，即可进入流程图创作你的产品流程图

2.交互原型图

鼠标点击左上角
，点击“引入第三方服务”中的“Figma 设计图”，粘贴Figma链接，
在文档中嵌入网页书签，展示设计原型

3.功能说明

序号 模块 功能 功能详细说明 交互图
1 数据产生
2 算法处理
3 优化结果

七、非功能需求

可以列举性能需求、系统需求、运营需求、安全需求、财务需求、法务需求、统计需求、使用帮助等…

关键词:2D Bauteilverschachtelung / Plating / Nesting / Bin Packing

开源:

  • Cutting Optimizer (Nesting) (InkScape Extension)
  • Deepnest：基于SVGnest实现的排料应用软件
  • Svgnest：使用JavaScript实现的，GitHub最经典的排料实现。基于NFP+BLF，以及基因算法获取全局方案
  • Arch Nest (FreeCAD Extension)
  • KeepsakeAutomation/Functional-modules-for-Laser-Cutting-Nesting (FreeCAD *.fcmacro Nesting generator)：Python实现的排料模块，可以安装后使用
  • markfink/nest2D：使用libnest2d作为后端，使用python作为前端实现排料
  • Nesting_Software_and_Automated_Marker：Python编写的排料软件，基于贪心算法实现矩形框内矩形排料
  • Nesting：使用Python实现的基于NFP和GA算法的排料问题
  • Yisaer/Nest4J：使用Java实现的基于SVGnest的排料软件
  • kallaballa/nestcpp：使用C++实现的基于SVGnest的排料软件

参考文献友图自动排料软件使用简介：https://blog.csdn.net/nestingChina/article/details/104914272排料软件现状分析：https://blog.csdn.net/yotutech/article/details/106051694

八、计划：

  1. NestProfessor-SDK7.0-For-WIN(标准版):https://nestprofessor.com/Buy.php
    1. 读/写 DXF/DWG 文件
    2. 允许旋转部分角度
    3. 设置部分嵌套优先级
    4. 多种材料
    5. 空间设置
    6. 支持残余
    7. 支持linux,max,windows
  2. libnest2d:项目链接
    1. 在问题#10,#7提到支持拟合不规则形状:#10详情链接
    2. 通过pybind11转换成python应用,转换实例参考:转换python参考链接
  3. 天池面料裁剪比赛(贪心):链接,代码
  4. 激光切割模块:项目链接
    1. 服务于矩形板材切割排版的需要
    2. 代码全部为单个函数
    3. 环境搭建所需要的安装包都可以找到
    4. 没有提供测试数据，但是提供了测试框架，10个多边形的执行速度也比较快（1秒左右）
    5. 提供对DXF、自己创建形状（圆形、三角形、正文形、矩形、正五边形、正六边形、多边形）的支持，可以支持标准的数据输入，
    6. 没有说明采用什么算法进行排料，也未在代码中找到排料算法的详细说明
    7. 算法改造难度较大，因为没有给出明确的算法实现方式，需要从代码中去猜测算法的意图
    8. 测试框架可以借鉴
  5. 其他:
    1. PhiFunctionTechniqueLibrary
      1. 提供了处理对象的类框架，提供了处理Phi函数的类框架（包括了圆与圆、圆与多边形、多边形与多边形、多个圆与多边形混合）
      2. 环境构造难度不大，不需要安装其他支持包
      3. 没有完整的实现，也没有成熟的Phi函数使用说明
      4. 没有提供排料数据处理代码，也没有提供测试数据
      5. 没有提供排料算法实现代码
      6. 没有提供排料结果显示代码
      7. 如果希望拓展其他排料算法，难得的Phi函数处理代码
    2. 3dBinPacking
      核心成员 部门 项目角色和负责事项
      @陈总 管理 测试NestProfessor-SDK7.0可用性
      @张新霞 AI 测试3可用性
      @叶子扬 AI 测试5的可用性
      @朱远翔(zhuyuanxiang) AI 测试4,PhiFunctionTechniqueLibrary
      @杨新 AI 测试3dBinPacking

[

](https://blog.csdn.net/yotutech/article/details/106051694)

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