一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法及系统与流程

本发明涉及码垛技术领域，具体为一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法及系统。

背景技术：

包装好的物品一般需要从车间的流水线上搬运到仓库码垛起来，目前实现码垛常用的是手推升降机和叉车，还有自动化程度相对较高的码垛机，手推升降机成本低，但是劳动强度大，码垛速度低，叉车虽然劳动强度有所降低、码垛速度也有所提升，但是还要配合大量人力劳动，这样并不能够进行智能化码垛，

由于多场景中存在装载码垛的需求，当前装载智能化水平较低，装载率依赖于工人熟练程度，基础约束得不到保证，非常影响装载码垛的稳定性，现有的智能化码垛装载手段较为简陋，并且需要联网进行使用，一旦出现故障就需要立即联网进行排除，对网络的依赖性加大，导致捆绑式工作，不利于产品的独立运作，很容易出现大面积瘫痪的情况，因此需要开发出一种在离线情况下仍然具有良好稳定性的码垛方法系统。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法及系统，解决了现有的智能化码垛装载手段较为简陋，并且需要联网进行使用，一旦出现故障就需要立即联网进行排除，对网络的依赖性加大，导致捆绑式工作，不利于产品的独立运作，很容易出现大面积瘫痪情况的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法，具体包括以下步骤：

步骤一、给定箱型及个数：用户使用客户端，通过服务器进入到混合码垛系统中，向输入模块中直接输入箱型，并且输入投入该箱型箱子的具体数目；

步骤二、生成复合块：对于步骤一中的箱子，一组相同类型的箱子叠加而成构建出一个简单块，两个简单块或者两个复杂块构建出一个复杂块；

步骤三、搜索剩余空间所能容纳的最佳复合块：将步骤二中生成的块放入到空间中，之后就会生成剩余空间，此时通过网格生成单元对步骤二中构建的简单块和复杂块，都生成一个顶部网格和底部网格，并且每个简单块的顶部网格和底部网格都是相同的；

步骤四、空间切割或转移：空间z正好位于放置的块的正上方时，根据剩余x方向空间δx和剩余y方向空间δy的值生成空间x和空间y，需要进行空间转移时，通过承载强度计算单元计算出每个剩余空间的承载强度，空间x和y与原本空间的承载强度是相同的，而空间z的轴承强度是块的有效的承载强度，tb是块的原始承载强度，是原本空间的承载强度减去块施加给它的压力，空间x和空间y的承载强度在空间转移后不会发生变化，空间z的网格是这个块的顶部网格，空间x和空间z的网格继承自原本空间的网格，如果空间x被移除，空间y将向x方向延伸，并占据属于空间x的部分空间，同时空间x的部分网格也将转移到空间y；

步骤五、生成码垛装箱方案：根据步骤四中的计算结果，经过方案生成模块确定出运行方式；

步骤六、输出各箱子的空间位置及其摆置方向：控制单元接收到步骤五中发出的运行信号，直接操控机械手在空间中进行x、y和z方向的码垛摆放。

优选的，所述步骤二中，一个复杂块浪费的空间应小于其长方体包络面的4％，即一个复杂块的空间利用率至少为96％。

优选的，所述步骤三中，对于复杂块，b1和b2设定为简单块时，当b1和b2在x或y方向组合时，通过b1和b2的顶部网格组合可以得到复杂块的顶部网格，底部网格以同样的方式组合，当b1和b2在z方向组合时，b2的顶部网格和b1的底部网格分别作为复杂块的顶部网格和底部网格，当b1和b2设定为复杂块时，生成顶部和底部网格的方法是一样的。

优选的，所述承载强度计算单元按照承载算法进行计算，该承载算法包括：mj是箱子的重量，lj×wj是面积，那么总重量除以表面积就是压力，为盒子以高度hj竖直放置时箱子的原始承载强度。

本发明还公开了一种码垛稳定性好的离线混合码垛系统，所述客户端与服务器实现双向连接，所述服务器与混合码垛系统实现双向连接，所述混合码垛系统与中央处理模块实现双向连接，所述中央处理模块分别与方案生成模块、输入模块和承载强度计算单元、网格生成单元和信息存储模块实现双向连接，所述方案生成模块与控制单元实现双向连接。

优选的，所述承载强度计算单元包括尺寸调动模块、配重统计模块和整合分析模块，所述尺寸调动模块和配重统计模块的输出端均与整合分析模块的输入端连接。

优选的，所述网格生成单元包括转移模块、删减模块和分析计算模块，所述转移模块和删减模块的输出端与分析计算模块的输入端连接。

优选的，所述控制单元包括信号接收模块、x方向控制模块、y方向控制模块和z方向控制模块，所述信号接收模块的输出端分别与x方向控制模块、y方向控制模块和z方向控制模块的输入端连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法及系统。具备以下有益效果：

(1)、该码垛稳定性好的离线混合码垛方法及系统，通过步骤一、给定箱型及个数：用户使用客户端，通过服务器进入到混合码垛系统中，向输入模块中直接输入箱型，并且输入投入该箱型箱子的具体数目；步骤二、生成复合块：对于步骤一中的箱子，一组相同类型的箱子叠加而成构建出一个简单块，两个简单块或者两个复杂块构建出一个复杂块；步骤三、搜索剩余空间所能容纳的最佳复合块：将步骤二中生成的块放入到空间中，之后就会生成剩余空间，此时通过网格生成单元对步骤二中构建的简单块和复杂块，都生成一个顶部网格和底部网格，并且每个简单块的顶部网格和底部网格都是相同的；步骤四、空间切割或转移：空间z正好位于放置的块的正上方时，根据剩余x方向空间δx和剩余y方向空间δy的值生成空间x和空间y，需要进行空间转移时，通过承载强度计算单元计算出每个剩余空间的承载强度，空间x和y与原本空间的承载强度是相同的，而空间z的轴承强度是块的有效的承载强度，tb是块的原始承载强度，是原本空间的承载强度减去块施加给它的压力，空间x和空间y的承载强度在空间转移后不会发生变化，空间z的网格是这个块的顶部网格，空间x和空间z的网格继承自原本空间的网格，如果空间x被移除，空间y将向x方向延伸，并占据属于空间x的部分空间，同时空间x的部分网格也将转移到空间y；步骤五、生成码垛装箱方案：根据步骤四中的计算结果，经过方案生成模块确定出运行方式；步骤六、输出各箱子的空间位置及其摆置方向：控制单元接收到步骤五中发出的运行信号，直接操控机械手在空间中进行x、y和z方向的码垛摆放，通过设定的算法对产品承载力进行计算统计，在堆叠码垛时，可以有效保证产品的完整度，加强产品的运作质量和稳定性，同时可供离线工作，使设备脱离网络的绑定，可以独立的进行工作，降低意外损耗导致产品运作效率低下情况出现的概率。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的系统原理框图；

图3为本发明承载强度计算单元的系统原理框图；

图4为本发明网格生成单元的系统原理框图；

图5为本发明控制单元的系统原理框图；

图中，1—客户端、2—服务器、3—混合码垛系统、4—中央处理模块、5—方案生成模块、6—输入模块、7—承载强度计算单元、8—网格生成单元、9—控制单元、10—尺寸调动模块、11—配重统计模块、12—整合分析模块、13—转移模块、14—删减模块、15—分析计算模块、16—信号接收模块、17—x方向控制模块、18—y方向控制模块、19—z方向控制模块、20—信息存储模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种码垛稳定性好的离线混合码垛方法，具体包括以下步骤：

步骤一、给定箱型及个数：用户使用客户端1，通过服务器2进入到混合码垛系统3中，向输入模块6中直接输入箱型，并且输入投入该箱型箱子的具体数目；

步骤二、生成复合块：对于步骤一中的箱子，一组相同类型的箱子叠加而成构建出一个简单块，两个简单块或者两个复杂块构建出一个复杂块；

步骤三、搜索剩余空间所能容纳的最佳复合块：将步骤二中生成的块放入到空间中，之后就会生成剩余空间，此时通过网格生成单元8对步骤二中构建的简单块和复杂块，都生成一个顶部网格和底部网格，并且每个简单块的顶部网格和底部网格都是相同的；

步骤四、空间切割或转移：空间z正好位于放置的块的正上方时，根据剩余x方向空间δx和剩余y方向空间δy的值生成空间x和空间y，需要进行空间转移时，通过承载强度计算单元7计算出每个剩余空间的承载强度，空间x和y与原本空间的承载强度是相同的，而空间z的轴承强度是块的有效的承载强度，tb是块的原始承载强度，是原本空间的承载强度减去块施加给它的压力，空间x和空间y的承载强度在空间转移后不会发生变化，空间z的网格是这个块的顶部网格，空间x和空间z的网格继承自原本空间的网格，如果空间x被移除，空间y将向x方向延伸，并占据属于空间x的部分空间，同时空间x的部分网格也将转移到空间y；

步骤五、生成码垛装箱方案：根据步骤四中的计算结果，经过方案生成模块5确定出运行方式；

步骤六、输出各箱子的空间位置及其摆置方向：控制单元9接收到步骤五中发出的运行信号，直接操控机械手在空间中进行x、y和z方向的码垛摆放，通过设定的算法对产品承载力进行计算统计，在堆叠码垛时，可以有效保证产品的完整度，加强产品的运作质量和稳定性，同时可供离线工作，使设备脱离网络的绑定，可以独立的进行工作，降低意外损耗导致产品运作效率低下情况出现的概率。

步骤二中，一个复杂块浪费的空间应小于其长方体包络面的4％，即一个复杂块的空间利用率至少为96％，步骤三中，对于复杂块，b1和b2设定为简单块时，当b1和b2在x或y方向组合时，通过b1和b2的顶部网格组合可以得到复杂块的顶部网格，底部网格以同样的方式组合，当b1和b2在z方向组合时，b2的顶部网格和b1的底部网格分别作为复杂块的顶部网格和底部网格，当b1和b2设定为复杂块时，生成顶部和底部网格的方法是一样的，空间z的网格是这个块的顶部网格时，空间x和空间z的网格继承自原本空间的网格，如果空间x被移除，空间y将向x方向延伸，并占据属于空间x的部分空间，同时空间x的部分网格也将转移到空间y，承载强度计算单元7按照承载算法进行计算，该承载算法包括：mj是箱子的重量，lj×wj是面积，那么总重量除以表面积就是压力，为盒子以高度hj竖直放置时箱子的原始承载强度。

请参阅图2-5，一种码垛稳定性好的离线混合码垛系统，客户端1与服务器2实现双向连接，服务器2与混合码垛系统3实现双向连接，混合码垛系统3与中央处理模块4实现双向连接，中央处理模块4为arm9系列处理器，中央处理模块4分别与方案生成模块5、输入模块6和承载强度计算单元7、网格生成单元8和信息存储模块20实现双向连接，方案生成模块5与控制单元9实现双向连接，承载强度计算单元7包括尺寸调动模块10、配重统计模块11和整合分析模块12，尺寸调动模块10和配重统计模块11的输出端均与整合分析模块12的输入端连接，网格生成单元8包括转移模块13、删减模块14和分析计算模块15，转移模块13和删减模块14的输出端与分析计算模块15的输入端连接，控制单元9包括信号接收模块16、x方向控制模块17、y方向控制模块18和z方向控制模块19，信号接收模块16的输出端分别与x方向控制模块17、y方向控制模块18和z方向控制模块19的输入端连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。