CN108975671B - 一种双机器人玻璃掰片作业规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双机器人玻璃掰片作业规划方法及系统，应用于双机器人玻璃掰片系统，包括掰片路径生成过程：步骤A1，在上位机中输入原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList、竖直切割线集合vCutList，构建多叉树，在构建多叉树过程中对每个子树的根节点保留该子树中所有叶子结点的ID。所述掰片路径生成过程为以掰开整块玻璃原片为解决对象，在满足玻璃原片的下料排样方案和流片玻璃的流片次序的条件下，寻找一种玻璃掰开路径规划方法，在已有划痕的玻璃原片上规划玻璃原片的最佳掰开路径，以满足快速流片的要求。

Description

一种双机器人玻璃掰片作业规划方法及系统

技术领域

本发明涉及玻璃掰片控制领域，尤其涉及一种双机器人玻璃掰片作业规划方法及系统。

背景技术

在玻璃深加工自动化产线整线中，为了满足下游工艺段的工艺优化，对玻璃原片开料的流片次序提出严格要求，即必须按照指定的流片次序要求对玻璃进行流片，并且为使掰片的下个工序作业节拍稳定，不出现过闲与过忙，因此掰片系统也要稳定的流片节拍，这就意味着掰片系统必须边掰边流，不能出现一段时间不流片，一段时间流个不停。不管怎样掰片，只要每次掰开满足“一刀切”的切割线，最终都会把玻璃原片掰开，但是选择不同的掰片顺序会造成掰出切片的先后顺序不一样，而掰出指定切片的效率，会对指定次序流片的流片效率起决定作用，而作业效率问题是企业生产中至关重要的指标之一。目前，玻璃玻璃深加工自动化生产中，欠缺了对玻璃原片掰片路径的规划，不能高效率地按照指定的流片次序对玻璃原片进行掰片和对玻璃切片进行流片。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可高效率地按照指定的流片次序对玻璃原片进行掰片和对玻璃切片进行流片的双机器人玻璃掰片作业规划方法及系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种双机器人玻璃掰片作业规划方法，应用于双机器人玻璃掰片系统，所述双机器人玻璃掰片系统包括掰片机器人、流片机器人、上位机和掰片作业台，所述掰片机器人和流片机器人设置于掰片作业台上，所述上位机用于控制所述掰片机器人和流片机器人，包括掰片路径生成过程：

步骤A1，在上位机中输入原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList、竖直切割线集合vCutList，构建多叉树，在构建多叉树过程中对每个子树的根节点保留该子树中所有叶子结点的ID；

步骤A2，上位机判断流片次序flowSeq是否为空：若为空，则结束；若流片次序flowSeq不为空，则把流片次序flowSeq的逆序排列放入数组arr[len]中，len为流片次序flowSeq的长度；定义index为数组arr[len]的下标，且下标index的初始值为-1；

步骤A3，下标index自动加1；判断下标index是否等于长度len：若是，则执行步骤A7；否则，执行步骤A4；

步骤A4，以arr[index]为目标，通过条件限制的深度优先搜索策略，对所述目标进行搜索；

步骤A5，找到目标叶子结点，在叶子结点层和递归返回的每一层中调用矩形-切割线匹配算法R_CMatch()，得到集合breLineList，并把集合breLineList中的切割线对象添加到集合breakLineList中；

步骤A6，执行步骤A3；

步骤A7，令流片次序flowSeq为空，令下标index为-1；

步骤A8，把集合breakLineList的逆序排列的结果添加到集合trueBreakLineList中；

步骤A9，遍历集合trueBreakLineList，对第一次出现后又重复出现的切割线元素做去重处理；

步骤A10，步骤A9完成后的集合trueBreakLineList中的下标顺序，即为符合流片次序要求的所有流片玻璃的掰片次序，亦即上位机生成掰片机器人的掰片路径。

优选地，所述步骤A1还包括预处理过程：

首先，约定玻璃原片的水平方向为玻璃原片的长，玻璃原片的竖直方向为玻璃原片的宽，玻璃原片的左下角为坐标标记点；且约定多叉树结构中兄弟结点间从左到右的顺序依次对应玻璃原片中被分隔同级小矩形区域的从左到右或从下到上的顺序；

然后，获取下料排样结果solution和切割线集合cutList，从下料排样结果solution获得中所有切片对象集合sampleList，从切割线集合cutList中分离出水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList；

接着，根据原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList构建多叉树，所述多叉树的各个结点包含对应Group的信息，所述Group定义为在掰片过程中形成的含有切割刀切痕的玻璃块。

优选地，所述步骤A4中的条件限制的深度优先搜索策略为：

条件限制为：在子树的根节点中，包含有该子树下的所有叶子结点的ID，叶子结点的ID即为对应玻璃块的ID，在深度优先搜索过程中，当发现某一子树中不包含有目标叶子结点的ID，就不对该子树进行搜索；

在条件限制下，以arr[index]为目标，使用深度优先的贪婪搜索方法在多叉树中搜索所述目标；当搜索到某个符合要求的叶子结点后，进行递归返回，在递归返回的过程中得到相应的切割线，完成搜索。

优选地，所述步骤A5的矩形-切割线匹配算法R_CMatch()为：

步骤A51，判断多叉树中的目标叶子结点A是否存在左侧兄弟结点；若存在，则执行步骤A52；否则，判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在，则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A52：判断所述左侧兄弟结点是左侧玻璃还是下侧玻璃：

若为左侧玻璃，则把目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a,y_a+widtha)设为线段a的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；

若为下侧玻璃，则目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a)设为线段a的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；此切割线α即为把结点A与其左侧兄弟结点掰开的切割线；

再判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A53，判断所述右侧兄弟结点是右侧玻璃还是上侧玻璃：

若为右侧玻璃，则把(x_a+length_a,y_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；

若为上侧玻璃，则把(x_a,y_a+width_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；此切割线β即为把结点A与其右侧兄弟结点掰开的切割线；步骤A54：返回集合breLineList。

优选地，所述掰片作业台划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区，还包括缓存排布生成过程：

步骤B1，所述上位机获取玻璃缓存区的长度L和宽度W，并根据掰片机器人1的掰片路径得到所有流片玻璃的缓存次序；

步骤B2，所述上位机定义流片玻璃的实际长度为l_真和实际宽度为w_真，流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排，则l_排＝l_真+δ，w_排＝w_真+δ，δ为相邻两片缓存玻璃之间的间隙距离，从而生成所有流片玻璃的排布尺寸，所述流片玻璃的排布尺寸为流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排；

步骤B3，当掰片机器人按照所述掰片路径完成第一次掰片，形成第一块缓存玻璃时，所述上位机驱动所述流片机器人将所述第一块缓存玻璃放置于所述玻璃缓存区的左下角，同时根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取第一块缓存玻璃的排布尺寸，然后以第一块缓存玻璃的顶边为第一块缓存玻璃所在位置的水平线高度；

步骤B4,从第二块缓存玻璃开始，所述上位机根据在约束条件下的最低水平线算法驱动所述流片机器人进行缓存玻璃的放置。

优选地，所述步骤B4的约束条件为：

以玻璃缓存区的左下角为坐标原点，在玻璃缓存区建立直角坐标系，则玻璃缓存区的右上角的坐标为(L，W)；

定义第i块缓存玻璃为S_i，i＝1、2、3、…、n，缓存玻璃S_i的排布长度为l_i和排布宽度为w_i，缓存玻璃S_i的左下角坐标为(x_i1，y_i1)，缓存玻璃S_i的右上角坐标为(x_i2，y_i2)，其中(x_i2,y_i2)＝(x_i1+l_i,y_i1+w_i)，若缓存玻璃S_i在排布时旋转90°，则(x_i2,y_i2)＝(x_i1+w_i,y_i1+l_i)；

为了使玻璃缓存区利用率最大化，目标函数为：

从而所述约束条件为：

(1)缓存玻璃S_i的边要与玻璃缓存区的边互相平行，即：

向量(x_i2-x_i1，y_i2-y_i1)＝λ(l_i，w_i)；

(2)缓存玻璃S_i不能超出玻璃缓存区的边缘，即：

0≤x_i1＜x_i2≤L，0≤y_i1＜y_i2≤W。

优选地，所述步骤B4具体为：

从第二块缓存玻璃开始，排放每块缓存玻璃时，所述上位机根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取当前缓存玻璃的排布尺寸；

然后搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线，从中选择出可排放下当前缓存玻璃的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段，驱动流片机器人将当前缓存玻璃放置于当前缓存玻璃的放置段上；

并且，所述上位机将当前缓存玻璃排放好后的上边线高度设置为当前放置段的水平线的高度。

优选地，所述步骤B4还包括：在搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线时，若出现多个高度相等的所述最低水平线，则优先选择最靠近所述玻璃缓存区左边的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段。

优选地，所述步骤B4还包括：当玻璃缓存区有缓存玻璃被挪走时，更新该块缓存玻璃所在的放置段的水平线高度。

优选地，一种使用所述双机器人玻璃掰片作业规划方法的系统，包括掰片机器人、流片机器人、上位机和掰片作业台，所述掰片机器人和流片机器人设置于掰片作业台上，所述上位机用于控制所述掰片机器人和流片机器人，所述掰片作业台划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区；

所述上位机通过所述掰片路径生成过程生成掰片机器人的掰片路径，所述上位机通过所述缓存排布生成过程驱动流片机器人缓存玻璃。

所述双机器人玻璃掰片作业规划方法用于指导双机器人进行自动化、高效率的玻璃掰片与流片作业，所述掰片路径生成过程为以掰开整块玻璃原片为解决对象，在满足玻璃原片的下料排样方案和流片玻璃的流片次序的条件下，寻找一种玻璃掰开路径规划方法，在已有划痕的玻璃原片上规划玻璃原片的最佳掰开路径，以满足快速流片的要求。所述上位机通过所述缓存排布生成过程驱动流片机器人缓存玻璃，用以指导双机器人在掰片过程中对已掰开玻璃进行缓存优化排布，让玻璃缓存区容纳下足够多的已掰开的切片，以便双机器人能有选择性的将玻璃快速挪走流片，以支撑双机器人的高效率掰片。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的双机器人玻璃掰片系统结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的双机器人玻璃掰片作业规划系统结构图；

图3是本发明其中一个实施例的掰片路径生成流程图；

图4是本发明其中一个实施例的多掰片方案示意图；

图5是本发明其中一个实施例的多叉树结构图；

图6是本发明其中一个实施例的掰片路径说明图；

图7是本发明其中一个实施例的多叉树结构深度优先搜索过程图；

图8是本发明其中一个实施例的矩形-切割线匹配算法流程图；

图9是本发明其中一个实施例的缓存排布生成流程图；

图10是本发明其中一个实施例的掰片作业台缓存排布示意图。

其中：掰片机器人1；流片机器人2；上位机3；掰片作业台4。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的双机器人玻璃掰片作业规划方法，应用于双机器人玻璃掰片系统，如图1、图2所示，所述双机器人玻璃掰片系统包括掰片机器人1、流片机器人2、上位机3和掰片作业台4，所述掰片机器人1和流片机器人2设置于掰片作业台4上，所述上位机3用于控制所述掰片机器人1和流片机器人2，如图3所示，包括掰片路径生成过程：

步骤A1，在上位机3中输入原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList、竖直切割线集合vCutList，构建多叉树，在构建多叉树过程中对每个子树的根节点保留该子树中所有叶子结点的ID；

步骤A2，上位机3判断流片次序flowSeq是否为空：若为空，则结束；若流片次序flowSeq不为空，则把流片次序flowSeq的逆序排列放入数组arr[len]中，len为流片次序flowSeq的长度；定义index为数组arr[len]的下标，且下标index的初始值为-1；

步骤A3，下标index自动加1；判断下标index是否等于长度len：若是，则执行步骤A7；否则，执行步骤A4；

步骤A4，以arr[index]为目标，通过条件限制的深度优先搜索策略，对所述目标进行搜索；

步骤A5，找到目标叶子结点，在叶子结点层和递归返回的每一层中调用矩形-切割线匹配算法R_CMatch()，得到集合breLineList，并把集合breLineList中的切割线对象添加到集合breakLineList中；

步骤A6，执行步骤A3；

步骤A7，令流片次序flowSeq为空，令下标index为-1；

步骤A8，把集合breakLineList的逆序排列的结果添加到集合trueBreakLineList中；

步骤A9，遍历集合trueBreakLineList，对第一次出现后又重复出现的切割线元素做去重处理；

步骤A10，步骤A9完成后的集合trueBreakLineList中的下标顺序，即为符合流片次序要求的所有流片玻璃的掰片次序，亦即上位机3生成掰片机器人1的掰片路径。

所述双机器人玻璃掰片作业规划方法用于指导双机器人进行自动化、高效率的玻璃掰片与流片作业，不涉及具体的玻璃掰开方式，只涉及掰片作业的规划问题，以双机器人为载体。在双机器人玻璃掰片系统中，掰片机器人1根据上位机3发送的掰片路径对已完成排样的玻璃原片进行掰片，流片机器人2按照指定的流片次序对玻璃进行流片，双机器人玻璃掰片系统必须边掰边流，不能出现长时间不流片，长时间流个不停。所述玻璃原片为从未掰开分离过的玻璃；玻璃原片的排样为以开料利用率最高、节省原材料为目的，在玻璃原片上形成的切割线开槽方案；玻璃原片的掰片为沿着金刚石刀轮划出的切痕将玻璃掰开分离；所述掰片路径为在已经排好样或者开好槽的玻璃原片上，到底选择先沿着哪条开槽线掰开而形成的掰开方案；通过掰片过程形成最终符合要求尺寸的且不再含有切割刀切痕的玻璃块，这些玻璃块称为切片；在自动化生产线中，将切片从本工作单元挪移到下一个工序，或者挪移到通往下一个工序的传送装置上，这一过程称为流片。现有的双机器人玻璃掰片系统，可参考中国专利201710019540.8。

在给已经被金刚石刀轮划好切割线的玻璃原片进行掰片处理时，若不考虑掰开的次序，只要每次掰开满足“一刀切”的切割线，最终都会把玻璃原片掰开，必然也会出现多种掰开路径，此时不管采用哪种掰开路径都能把玻璃原片掰开，如图4所示，满足“一刀切”约束切割线为长度与待掰玻璃的长度或宽度相等的切割线，且沿着该切割线可以一刀将玻璃分割成两个独立矩形区域。

但是先沿①号切割线掰开玻璃，还是沿②号切割线掰开玻璃，会直接决定着最先掰出哪一块玻璃切片。由于选择不同的掰片路径会造成掰出切片的先后顺序不一样，所以综合考虑双机器人掰片作业的上述工艺要求时，要求有一种快速掰出目标切片的掰片路径规划方法，以便双机器人尽可能快的定位到目标切片位置以及按照规划好的路径掰出符合流片顺序的切片并马上流片。

因此，所述掰片路径生成过程为以掰开整块玻璃原片为解决对象，在满足玻璃原片的下料排样方案和流片玻璃的流片次序的条件下，寻找一种玻璃掰开路径规划方法，在已有划痕的玻璃原片上规划玻璃原片的最佳掰开路径，以满足快速流片的要求。

认真分析图4易知，被满足“一刀切”切割线分隔开的各级矩形块区域符合多叉树结构。如图4中所示，玻璃原片被①、②号切割线分隔开形成左矩形区域、中矩形区域、右矩形区域三部分，以此类推，左矩形区域中又可以被满足“一刀切”切割线分隔成若干小矩形区域，中、右矩形区域同理可被分割成若干小矩形区域，直到被分隔出的小矩形区域中没有切割线。因此，可以构建以玻璃原片为根结点，以被满足“一刀切”切割线分隔开的小矩形块区域为子树的多叉树结构，如图5所示。

从图5可以看出，不含有切割线的玻璃必定是流片玻璃，即多叉树结构中叶子结点必定是流片玻璃。但是要想得到某块即将流片的玻璃，从玻璃掰片角度看，就只能把玻璃原片沿着“一刀切”切割线一级一级地掰开直到掰出这块待流片玻璃；那么如果从掰片的逆向角度来看，已知即将流片的玻璃块信息，只要搜索到符合信息的且不包含切割线的玻璃块和包含该块玻璃的上一级组合玻璃块，即已知目标叶子结点的信息，只要搜索到符合信息的叶子结点和该叶子结点的父结点，那么就能通过一种方法来找到掰出这块流片玻璃的“一刀切”切割线，将该切割线标记为1号切割线，以此类推，就能一级一级地找到掰出本级组合玻璃块的“一刀切”切割线，直到找到掰开玻璃原片的那条“一刀切”切割线，此切割线编号必定最大；被编号的切割线按编号从大到小进行排列，此排列顺序即为得到目标流片玻璃的掰片顺序，编号最大的切割线必定为第一条掰开线，若按照此排列顺序进行掰片，则能最节省时间得到即将流片的玻璃块。以此类推，可以得到其他流片玻璃的掰片顺序，在最后将重复编号的切割线进行去重处理，即可得到满足流片次序的原片掰开路径。

如图6所示，具有1号至4号的切割线，以掰出玻璃片c为例，集合trueBreakLineList中的切割线是在递归返回过程中添加进去的，所以集合breakLineList中的下标顺序为{1,2，3,4}，把集合breakLineList的逆序排列添加到集合trueBreakLinelist，并做去重处理，集合trueBreakLinelist中的下标顺序为{4,3，2,1}，即为掰出玻璃片c的掰开路径。

优选地，所述步骤A1还包括预处理过程：

首先，约定玻璃原片的水平方向为玻璃原片的长，玻璃原片的竖直方向为玻璃原片的宽，玻璃原片的左下角为坐标标记点；且约定多叉树结构中兄弟结点间从左到右的顺序依次对应玻璃原片中被分隔同级小矩形区域的从左到右或从下到上的顺序；

然后，获取下料排样结果solution和切割线集合cutList，从下料排样结果solution获得中所有切片对象集合sampleList，从切割线集合cutList中分离出水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList；

接着，根据原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList构建多叉树，所述多叉树的各个结点包含对应Group的信息，所述Group定义为在掰片过程中形成的含有切割刀切痕的玻璃块。

优选地，所述步骤A4中的条件限制的深度优先搜索策略为：

条件限制为：在子树的根节点中，包含有该子树下的所有叶子结点的ID，叶子结点的ID即为对应玻璃块的ID，在深度优先搜索过程中，当发现某一子树中不包含有目标叶子结点的ID，就不对该子树进行搜索；

在条件限制下，以arr[index]为目标，使用深度优先的贪婪搜索方法在多叉树中搜索所述目标；当搜索到某个符合要求的叶子结点后，进行递归返回，在递归返回的过程中得到相应的切割线，完成搜索。

在确定某块流片玻璃的掰出顺序过程中，实际上是多叉树基于深度优先搜索的递归过程。在深度优先搜索过程中，搜索到某个符合要求的结点后，进行递归返回，在递归返回的过程中得到相应的切割线，完成搜索。一般来说，搜索解空间的范围越大，得到优质解的概率越大，但对于本发明解决的问题，完全没有必要进行全局搜索，以深度优先的贪婪搜索方式即可，因为即使由流片次序决定的流片玻璃在玻璃原片的开料方案中有多块玻璃符合要求，也只要搜索到其中任一符合要求的玻璃进行流片即可。因此，结合玻璃掰开的多叉树结构性质和目标结点必定为叶子结点的特征，通过深度优先搜索可以最快找到搜索目标。

为了尽快从玻璃原片中搜索出得到每一块流片玻璃的掰开顺序，搜索过程引入条件限制的搜索策略，避免搜索时陷入无效搜索。当发现已不满足条件限制时，就尝试别的搜索路径，确保在尽可能快的时间内，让玻璃原片整块流出。

图7中带箭头的实线表示往深层搜索，带箭头的虚线表示搜索到叶子结点后递归返回父亲结点继续搜索，阴影部分的结点为与待流片玻璃信息符合的结点，如图7中所示，当搜索到此结点时，调用矩形-切割线匹配算法R_CMatch()，得到掰出这个流片玻璃的切割线，并对切割线进行标记，随后搜索过程随递归返回到上一层父亲结点，由于父亲结点后面没有兄弟结点，所以继续递归返回到第二层，由于已经搜索到想要的叶子结点，故不再继续往下搜索，而是结束整个搜索。

优选地，如图8所示，所述步骤A5的矩形-切割线匹配算法R_CMatch()为：

步骤A51，判断多叉树中的目标叶子结点A是否存在左侧兄弟结点；若存在，则执行步骤A52；否则，判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在，则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A52：判断所述左侧兄弟结点是左侧玻璃还是下侧玻璃：

若为左侧玻璃，则把目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a,y_a+width_a)设为线段a的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；

若为下侧玻璃，则目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a)设为线段a的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；此切割线α即为把结点A与其左侧兄弟结点掰开的切割线；

再判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A53，判断所述右侧兄弟结点是右侧玻璃还是上侧玻璃：

若为右侧玻璃，则把(x_a+length_a,y_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；

若为上侧玻璃，则把(x_a,y_a+width_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；此切割线β即为把结点A与其右侧兄弟结点掰开的切割线；步骤A54：返回集合breLineList。从而矩形-切割线匹配算法R_CMatch()可得到掰出目标流片玻璃的切割线，并对切割线进行标记。

优选地，如图9所示，所述掰片作业台4划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区，还包括缓存排布生成过程：

步骤B1，所述上位机3获取玻璃缓存区的长度L和宽度W，并根据掰片机器人1的掰片路径得到所有流片玻璃的缓存次序；

步骤B2，所述上位机3定义流片玻璃的实际长度为l_真和实际宽度为w_真，流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排，则l_排＝l_真+δ，w_排＝w_真+δ，δ为相邻两片缓存玻璃之间的间隙距离，从而生成所有流片玻璃的排布尺寸，所述流片玻璃的排布尺寸为流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排；

步骤B3，当掰片机器人1按照所述掰片路径完成第一次掰片，形成第一块缓存玻璃时，所述上位机3驱动所述流片机器人2将所述第一块缓存玻璃放置于所述玻璃缓存区的左下角，同时根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取第一块缓存玻璃的排布尺寸，然后以第一块缓存玻璃的顶边为第一块缓存玻璃所在位置的水平线高度；

步骤B4,从第二块缓存玻璃开始，所述上位机3根据在约束条件下的最低水平线算法驱动所述流片机器人2进行缓存玻璃的放置。

在双机器人玻璃掰片过程中，为了按照指定流片次序高效率的进行流片，双机器人有必要在流片之前要对掰开的玻璃做缓存处理。一方面，玻璃原片被沿着满足“一刀切”的切割线掰开时会分成两个Group，此时双机器人只能继续掰其中一个Group，而另外一个Group却只能挪到玻璃缓存区缓存起来以等待继续被掰片，以此类推，还会有更小的Group和等待流片的玻璃要被挪到玻璃缓存区进行缓存；另一方面，玻璃的易碎特性决定了玻璃缓存时在玻璃之间要留出一定的空隙，这直接导致了玻璃掰开后的所占面积大于之前。因此，为了让掰片作业台4有足够的空间缓存玻璃而不影响双机器人高效率的掰片作业，双机器人有必要规划掰片台的缓存排布方式，从而对要缓存的玻璃做缓存处理，如图10所示。

所述缓存排布生成过程为双机器人玻璃掰片过程中，在掰片作业台4面积有限的条件下，寻找一种掰片作业台4的玻璃缓存排布方法，用以指导双机器人在掰片过程中对已掰开玻璃进行缓存优化排布，让玻璃缓存区容纳下足够多的已掰开的切片，以便双机器人能有选择性的将玻璃快速挪走流片，以支撑双机器人的高效率掰片。所述上位机3可根据掰片路径推导出所有流片玻璃的缓存次序，从而知道当前流片机器人2需要放置的缓存玻璃的缓存次序和排布尺寸，以便通过约束条件下的最低水平线算法找出当前待缓存玻璃的放置位置。

优选地，所述步骤B4的约束条件为：以玻璃缓存区的左下角为坐标原点，在玻璃缓存区建立直角坐标系，则玻璃缓存区的右上角的坐标为(L，W)；

定义第i块缓存玻璃为S_i，i＝1、2、3、…、n，缓存玻璃S_i的排布长度为l_i和排布宽度为w_i，缓存玻璃S_i的左下角坐标为(x_i1，y_i1)，缓存玻璃S_i的右上角坐标为(x_i2，y_i2)，其中(x_i2,y_i2)＝(x_i1+l_i,y_i1+w_i)，若缓存玻璃S_i在排布时旋转90°，则(x_i2,y_i2)＝(x_i1+w_i,y_i1+l_i)；

为了使玻璃缓存区利用率最大化，目标函数为：

从而所述约束条件为：

(1)缓存玻璃S_i的边要与玻璃缓存区的边互相平行，即：

向量(x_i2-x_i1，y_i2-y_i1)＝λ(l_i，w_i)；

(2)缓存玻璃S_i不能超出玻璃缓存区的边缘，即：

0≤x_i1＜x_i2≤L，0≤y_i1＜y_i2≤W。

玻璃缓存的约束条件要求缓存玻璃的边要与缓存区域的边互相平行，各缓存玻璃之间不能相互重叠，且要留出一定间隙，以及缓存玻璃不能超出缓存区域边缘；在满足约束条件下，寻求使玻璃缓存区利用率最大化的排布方案。

优选地，如图9所示，所述步骤B4具体为：从第二块缓存玻璃开始，排放每块缓存玻璃时，所述上位机3根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取当前缓存玻璃的排布尺寸；

然后搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线，从中选择出可排放下当前缓存玻璃的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段，驱动流片机器人2将当前缓存玻璃放置于当前缓存玻璃的放置段上；并且，所述上位机3将当前缓存玻璃排放好后的上边线高度设置为当前放置段的水平线的高度。

在玻璃缓存区建立直角坐标系，根据约束条件下的最低水平线算法，搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线，即在玻璃缓存区找出长度大于当前缓存玻璃的排布尺寸的区域，然后比较这些区域的水平线高度，筛选出水平线高度最低的区域作为当前缓存玻璃的放置段，当前缓存玻璃排放好后则更新该区域的水平线高度，以便下一块缓冲玻璃的排布。根据掰片规律，同属一个Group的缓存玻璃会越掰越小，因此同属一个Group的缓存次序靠前的缓存玻璃会比较大块，此方法每次找出可缓存空间最大的放置段，即满足当前缓存玻璃的放置空间，也提高了玻璃缓存区的可缓存空间，提高空间利用率。

优选地，如图9所示，所述步骤B4还包括：在搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线时，若出现多个高度相等的所述最低水平线，则优先选择最靠近所述玻璃缓存区左边的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段，从而提高空间利用率。

优选地，所述步骤B4还包括：当玻璃缓存区有缓存玻璃被挪走时，更新该块缓存玻璃所在的放置段的水平线高度。玻璃缓存过程中，流片机器人2除了把掰开的玻璃切片放到玻璃缓存区外，还会根据流片次序和流片节拍从玻璃缓存区挪走需流片的缓存玻璃，或当一个Group完成掰片后需提取另外一个Group进行掰片，因此玻璃缓存区会不断添加缓存玻璃也会不断挪走缓存玻璃，而缓存玻璃被挪走后其所在的放置段水平线高度会发生变化，因此需要更新该放置段的水平线高度，以避免影响下一块待放置的缓存玻璃的排布，提高排布的准确度。

优选地，一种使用所述双机器人玻璃掰片作业规划方法的系统，如图1、图2所示，包括掰片机器人1、流片机器人2、上位机3和掰片作业台4，所述掰片机器人1和流片机器人2设置于掰片作业台4上，所述上位机3用于控制所述掰片机器人1和流片机器人2，所述掰片作业台4划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区；所述上位机3通过所述掰片路径生成过程生成掰片机器人1的掰片路径，所述上位机3通过所述缓存排布生成过程驱动流片机器人2缓存玻璃。

所述使用双机器人玻璃掰片作业规划方法的系统，所述上位机3通过所述掰片路径生成过程生成掰片机器人1的掰片路径，在满足玻璃原片的下料排样方案和流片玻璃的流片次序的条件下，寻找一种玻璃掰开路径规划方法，在已有划痕的玻璃原片上规划玻璃原片的最佳掰开路径，以满足快速流片的要求；所述上位机3通过所述缓存排布生成过程驱动流片机器人2缓存玻璃，用以指导双机器人在掰片过程中对已掰开玻璃进行缓存优化排布，让玻璃缓存区容纳下足够多的已掰开的切片，以便双机器人能有选择性的将玻璃快速挪走流片，以支撑双机器人的高效率掰片。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于：应用于双机器人玻璃掰片系统，所述双机器人玻璃掰片系统包括掰片机器人、流片机器人、上位机和掰片作业台，所述掰片机器人和流片机器人设置于掰片作业台上，所述上位机用于控制所述掰片机器人和流片机器人，包括掰片路径生成过程：

步骤A1，在上位机中输入原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList、竖直切割线集合vCutList，构建多叉树，在构建多叉树过程中对每个子树的根节点保留该子树中所有叶子结点的ID；

步骤A2，上位机判断流片次序flowSeq是否为空：若为空，则结束；若流片次序flowSeq不为空，则把流片次序flowSeq的逆序排列放入数组arr[len]中，len为流片次序flowSeq的长度；定义index为数组arr[len]的下标，且下标index的初始值为-1；

步骤A3，下标index自动加1；判断下标index是否等于长度len：若是，则执行步骤A7；否则，执行步骤A4；

步骤A4，以arr[index]为目标，通过条件限制的深度优先搜索策略，对所述目标进行搜索；

步骤A5，找到目标叶子结点，在叶子结点层和递归返回的每一层中调用矩形-切割线匹配算法R_CMatch()，得到集合breLineList，并把集合breLineList中的切割线对象添加到集合breakLineList中；

步骤A6，执行步骤A3；

步骤A7，令流片次序flowSeq为空，令下标index为-1；

步骤A8，把集合breakLineList的逆序排列的结果添加到集合trueBreakLineList中；

步骤A9，遍历集合trueBreakLineList，对第一次出现后又重复出现的切割线元素做去重处理；

步骤A10，步骤A9完成后的集合trueBreakLineList中的下标顺序，即为符合流片次序要求的所有流片玻璃的掰片次序，亦即上位机生成掰片机器人的掰片路径；

所述步骤A1还包括预处理过程：

首先，约定玻璃原片的水平方向为玻璃原片的长，玻璃原片的竖直方向为玻璃原片的宽，玻璃原片的左下角为坐标标记点；且约定多叉树结构中兄弟结点间从左到右的顺序依次对应玻璃原片中被分隔同级小矩形区域的从左到右或从下到上的顺序；

然后，获取下料排样结果solution和切割线集合cutList，从下料排样结果solution获得中所有切片对象集合sampleList，从切割线集合cutList中分离出水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList；

接着，根据原片信息material、所有切片对象集合sampleList、水平切割线集合hCutList和竖直切割线集合vCutList构建多叉树，所述多叉树的各个结点包含对应Group的信息，所述Group定义为在掰片过程中形成的含有切割刀切痕的玻璃块；

所述步骤A4中的条件限制的深度优先搜索策略为：

条件限制为：在子树的根节点中，包含有该子树下的所有叶子结点的ID，叶子结点的ID即为对应玻璃块的ID，在深度优先搜索过程中，当发现某一子树中不包含有目标叶子结点的ID，就不对该子树进行搜索；

在条件限制下，以arr[index]为目标，使用深度优先的贪婪搜索方法在多叉树中搜索所述目标；当搜索到某个符合要求的叶子结点后，进行递归返回，在递归返回的过程中得到相应的切割线，完成搜索；

所述步骤A5的矩形-切割线匹配算法R_CMatch()为：

步骤A51，判断多叉树中的目标叶子结点A是否存在左侧兄弟结点；若存在，则执行步骤A52；否则，判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在，则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A52：判断所述左侧兄弟结点是左侧玻璃还是下侧玻璃：

若为左侧玻璃，则把目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a,y_a+width_a)设为线段a的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；

若为下侧玻璃，则目标叶子结点A的坐标(x_a,y_a)设为线段a的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a)设为线段a的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段a的起点坐标、终点坐标均相符的切割线α，把切割线α添加进集合breLineList；此切割线α即为把结点A与其左侧兄弟结点掰开的切割线；

再判断目标叶子结点A是否存在右侧兄弟结点，若存在则执行步骤A53，否则执行步骤A54；

步骤A53，判断所述右侧兄弟结点是右侧玻璃还是上侧玻璃：

若为右侧玻璃，则把(x_a+length_a,y_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历竖直切割线集合vCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；

若为上侧玻璃，则把(x_a,y_a+width_a)设为线段b的起点坐标，把(x_a+length_a,y_a+width_a)设为线段b的终点坐标，并遍历水平切割线集合hCutList，找到与线段b的起点坐标、终点坐标均相符的切割线β，把切割线β添加进集合breLineList；此切割线β即为把结点A与其右侧兄弟结点掰开的切割线；

步骤A54：返回集合breLineList。

2.根据权利要求1所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于：所述掰片作业台划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区，还包括缓存排布生成过程：

步骤B1，所述上位机获取玻璃缓存区的长度L和宽度W，并根据掰片机器人的掰片路径得到所有流片玻璃的缓存次序；

步骤B2，所述上位机定义流片玻璃的实际长度为l_真和实际宽度为w_真，流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排，则l_排＝l_真+δ，w_排＝w_真+δ，δ为相邻两片缓存玻璃之间的间隙距离，从而生成所有流片玻璃的排布尺寸，所述流片玻璃的排布尺寸为流片玻璃的排布长度为l_排和实际宽度为w_排；

步骤B3，当掰片机器人按照所述掰片路径完成第一次掰片，形成第一块缓存玻璃时，所述上位机驱动所述流片机器人将所述第一块缓存玻璃放置于所述玻璃缓存区的左下角，同时根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取第一块缓存玻璃的排布尺寸，然后以第一块缓存玻璃的顶边为第一块缓存玻璃所在位置的水平线高度；

步骤B4,从第二块缓存玻璃开始，所述上位机根据在约束条件下的最低水平线算法驱动所述流片机器人进行缓存玻璃的放置。

3.根据权利要求2所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于，所述步骤B4的约束条件为：

以玻璃缓存区的左下角为坐标原点，在玻璃缓存区建立直角坐标系，则玻璃缓存区的右上角的坐标为(L，W)；

定义第i块缓存玻璃为S_i，i＝1、2、3、…、n，缓存玻璃S_i的排布长度为l_i和排布宽度为w_i，缓存玻璃S_i的左下角坐标为(x_i1，y_i1)，缓存玻璃S_i的右上角坐标为(x_i2，y_i2)，其中(x_i2,y_i2)＝(x_i1+l_i,y_i1+w_i)，若缓存玻璃S_i在排布时旋转90°，则(x_i2,y_i2)＝(x_i1+w_i,y_i1+l_i)；

为了使玻璃缓存区利用率最大化，目标函数为：

从而所述约束条件为：

(1)缓存玻璃S_i的边要与玻璃缓存区的边互相平行，即：

向量(x_i2-x_i1，y_i2-y_i1)＝λ(l_i，w_i)；

(2)缓存玻璃S_i不能超出玻璃缓存区的边缘，即：

0≤x_i1＜x_i2≤L，0≤y_i1＜y_i2≤W。

4.根据权利要求3所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于，所述步骤B4具体为：

从第二块缓存玻璃开始，排放每块缓存玻璃时，所述上位机根据所有流片玻璃的缓存次序和排布尺寸，获取当前缓存玻璃的排布尺寸；

然后搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线，从中选择出可排放下当前缓存玻璃的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段，驱动流片机器人将当前缓存玻璃放置于当前缓存玻璃的放置段上；

并且，所述上位机将当前缓存玻璃排放好后的上边线高度设置为当前放置段的水平线的高度。

5.根据权利要求4所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于：所述步骤B4还包括：

在搜寻可排放下当前缓存玻璃的所有水平线时，若出现多个高度相等的所述最低水平线，则优先选择最靠近所述玻璃缓存区左边的最低水平线作为当前缓存玻璃的放置段。

6.根据权利要求4所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法，其特征在于：所述步骤B4还包括：

当玻璃缓存区有缓存玻璃被挪走时，更新该块缓存玻璃所在的放置段的水平线高度。

7.一种使用权利要求1至6任意一项所述的双机器人玻璃掰片作业规划方法的系统，其特征在于：包括掰片机器人、流片机器人、上位机和掰片作业台，所述掰片机器人和流片机器人设置于掰片作业台上，所述上位机用于控制所述掰片机器人和流片机器人，所述掰片作业台划分有玻璃掰片区和玻璃缓存区；

所述上位机通过所述掰片路径生成过程生成掰片机器人的掰片路径，所述上位机通过所述缓存排布生成过程驱动流片机器人缓存玻璃。