Zastosowanie metod heurystycznych do optymalizacji cięcia arkuszy robotem Kawasaki

• Authors: Damian Kurzydym

Title variants

EN

Application of heuristic methods for optimizing sheet cutting with a Kawasaki robot

Abstracts

EN

The article presents a robotic workstation for optimal laser cutting. The laser cutting process is associated with the issue of optimization, which is difficult and often a problem for many workers. Therefore, it is essential to seek help in various algorithms and robot programming methods. The optimization problem presented in the work involves the optimal arrangement of rectangular elements on a sheet, while minimizing the waste area. Off-line simulations and real tests of robotic cutting were carried out for the Kawasaki robot with the educational laser used. The heuristic algorithms used in the work always provide good solutions (not necessarily the most optimal), with guaranteed quality and not far from the optimal solution, with low computational costs. Ultimately, the robotization of laser cutting significantly increases productivity and improves the quality of the cut surfaces. Additionally, it enhances the repeatability of manufactured components and enables mass production of parts with very complex shapes.

PL

W artykule przedstawiono zrobotyzowane stanowisko do optymalnego cięcia laserem. Proces cięcia laserem wiąże się z tematyką optymalizacji, która jest trudna i stanowi niejednokrotnie problem dla wielu pracowników. W związku z tym pomocy należy szukać w różnych algorytmach oraz metodach programowania robotów. Problem optymalizacji przedstawiony w pracy polega na optymalnym rozkładzie elementów prostokątnych na arkuszu, przy zachowaniu minimalnej powierzchni odpadu. Przeprowadzono symulacje off-line oraz rzeczywiste testy zrobotyzowanego wycinania dla robota Kawasaki z zastosowanym laserem edukacyjnym. Zastosowane w pracy algorytmy heurystyczne dają zawsze dobre (niekoniecznie najbardziej optymalne) rozwiązania, o zagwarantowanej jakości i niewiele odbiegające od rozwiązania optymalnego, przy niewielkich nakładach obliczeniowych. Ostateczna robotyzacja cięcia laserowego zapewnia znacznie zwiększenie wydajności oraz uzyskanie lepszej jakości ciętych powierzchni. Dodatkowo zwiększa ona powtarzalność wykonywanych elementów oraz pozwala na masową produkcję elementów o bardzo skomplikowanych kształtach.

Keywords

PL

cięcie laserem; optymalizacja; programowanie robota Kawasaki; symulacja off-line; algorytmy heurystyczne

EN

laser cutting; optimization; Kawasaki robot programming; off-line simulation; heuristic algorithms

• Publisher: Akademia Nauk Stosowanych w Raciborzu
• Journal: Eunomia – Rozwój Zrównoważony – Sustainable Development
• Year: 2025
• Issue: 1(109)
• Pages: 241-252

Dates

published

2025

Contributors

author

Damian Kurzydym

• Akademia Nauk Stosowanych w Raciborzu, Instytut Techniki

• https://orcid.org/000000032857405X

References

• Barczyk J., Kłosowiak M., Robotyzacja cięcia laserowego, „Pomiary Automatyka Robotyka” 2005, nr 6.
• Coffman Jr. E. G., Garey D. S., Tarjan R. E., Performance Bounds for Level Oriented Two-Dimensional Packing Algorithms, „SIAM Journal on Computing” 1980, nr 4.
• Dyckhoff H., A Typology of Cutting and Packing Problems, „European Journal of Operational Research” 1990, nr 44(2).
• Kierkosz I., Zastosowanie algorytmów genetycznych do optymalizacji rozkroju gilotynowego z ograniczeniami, [w]: Polioptymalizacja i Komputerowe Wspomaganie Projektowania, tom 2, (red.) W. Tarnowskiego, T. Kiczkowiaka, WNT, Mielno 2003.
• Klimpel A., Spawanie, zgrzewanie i cięcie metali. Technologie, WNT, Warszawa 2009.
• Piasecki B., Optymalny rozkrój materiałów, WNT, Warszawa 1978.
• Smith H., Bin Packing, http://users.cs.cf.ac.uk/C.L.Mumford/heidi/Approaches.html [dostęp: 18.09.2024].

Identifiers

Biblioteka Nauki

61770004