基于改进烟花算法的嵌套轮廓切割路径优化方法

作     者：吴祥 曹文 黄光普 郭方洪 吴旻诚 董辉 

作者机构：浙江工业大学信息工程学院 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 080503[工学-材料加工工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(62203391) 浙江省自然科学基金(LQ22F030015, LDT23E05014F03) 

主　　题：路径优化 嵌套轮廓 切割路径 烟花算法 邻域搜索 

摘      要：针对裁切加工中嵌套层数多、数量大的复杂轮廓切割路径优化中存在求解效率低和精度差等问题， 提出基于改进烟花算法的嵌套轮廓切割路径优化方法. 首先， 在满足先内后外约束下， 建立包含起始点位置和切割顺序的空行程路径优化模型; 然后， 提出基于分层策略的轮廓顺序编码方法， 实现对嵌套轮廓进行逐层分解和排序， 有效地降低了该路径优化问题的求解复杂性; 最后， 提出基于自适应变异算子的改进烟花算法， 通过变异火花数量自适应地调整减小路径交叉的发生概率， 提高了路径优化算法的计算效率以及全局寻优能力. 面向服装、广告以及钣金行业的实际案例， 通过对比实验验证了所提方法的有效性和优越性， 为解决相关行业问题提供了有价值的解决方案.