CN111483815A - 一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法，属于物品自动装车规划领域，系统包括：输入模块、储存模块、计算模块和显示模块。输入模块与计算模块、储存模块连接，计算模块与显示模块连接。采用方法为：确定装车所需信息，计算每种规格袋装物在车厢内码放层数，每种规格的袋装物横放到同一区域，计算占据车厢区域的长度；按照袋子实际摆放高度从前向后依次横放排列，最后合理规划利用横向、竖向剩余空间，确保装车稳定。本系统及方法可为任意车型，任意规格的袋装物的单装或混装提供合理、准确、安全的车厢内码垛规划方案，提高自动装车效率。可以满足用户对任意袋型不同数量的装车需求，装车码垛更规范，更合理，利于货物运输及后续卸载。

Description

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法

技术领域

本发明属于物品自动装车规划领域，特别涉及一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法。

背景技术

饲料、面粉、化肥、水泥等粉体物料需要编织袋包装后装车运输，目前装车工序需要大量人力参与，袋装物被运至车厢内后，需要工人根据经验进行货物码垛。现有的装车方法存在以下缺点：一、需要大量工人参与，人工成本花费巨大，且搬运、摆放等重体力劳动容易损伤肢体关节，尤其是装卸水泥、化肥等高粉尘、浓烈异味物品时，对人体危害更大；二、人工装车时，货物摆放的规范性较差，影响行车安全性；三、人工操作工序耗费时间长，效率较低。利用全自动装车系统进行货物装车，可以有效克服上述缺点。

袋装物在车厢内的自动码垛规划，是自动装车的关键环节。目前自动装车采用的物品码垛规划方法，一般是针对固定车型以及单一规格袋型(比如30kg或50kg重量的袋装物)码垛规划，其使用非常受限，无法适用于不同车型或不同规格袋型的情形，特别是在现实中常见的一车多规格袋型混装情况下，现有自动装车系统无法应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法，针对任意车型，以及多种规格袋型混装提供合理、准确、安全的车厢内批量码垛规划方案，从而提高自动装车效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统包括：输入模块、储存模块、计算模块和显示模块。

所述输入模块用于为系统录入装车规划所需信息，在用户界面中输入车厢长、宽、高参数{X,Y,Z}，M种装车袋型长宽高信息{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,...,a_i,b_i,c_i,...,a_M,b_M,c_M}及对应规划装车数量{t₁,t₂,...,t_M}，同时设置货物码垛能够高出车厢的预设值和车厢尾部最大容纳间隙预设值，输入模块与计算模块、储存模块连接；

所述储存模块将输入模块得到的数据自动保存到系统，并在下次装车时为用户提供对应的装车信息记录，当选择使用过的装车信息记录后，直接将使用过的装车记录信息改写为输入模块信息，存储模块只与输入模块连接；

所述计算模块直接读取输入模块中的装车信息，规划出对应的装车方案，并传入显示模块，计算模块与输入模块、显示模块连接；

所述显示模块根据计算模块得到的装车数据，将对应的装车规划显示出来，通过文字显示出每种袋型在车厢中的装车位置、装车方式以及装车层数，同时将对应的装车平面示意图显示出来，显示模块仅与计算模块连接。

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法包括：

步骤1：定义装车信息

定义车厢长、宽、高为{X,Y,Z}，{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,...,a_i,b_i,c_i,...,a_M,b_M,c_M}定义为所有袋型数据信息。其中，a_i，b_i，c_i分别是第i种规格袋型的长、宽、高，M为装车袋型种类的数量并且1≤i≤M。

步骤2：计算包装物装车信息：计算每种规格袋装物在车厢内码放层数和占据车厢区域的长度；

车厢内能够装袋装物i的码放层数f_i，计算公式:

其中，H为预设货物码垛能够高出车厢的高度；

每种规格的袋装物横放到同一区域，计算第i种规格袋型占据车厢区域的长度l_i，计算公式:

其中，t_i是第i种袋型所需的数量。

步骤3：规划每种袋装物在车厢内排列方式，规划车厢空余间隙袋装物的摆放方式

按照袋子实际摆放高度从前向后依次横放排列，实际装车高度h_i为：

h_i＝c_i·f_i

袋子摆放按实际装车高度从前向后横放排列，放置在靠近车头部分的袋型为：

i_max＝max{h₁,h₂,...,h_M}

放置在靠近车尾部分的袋型为：

i_min＝min{h₁,h₂,...,h_M}

规划车厢空余间隙袋装物的摆放方式，计算车宽方向空余间隙尺寸F：

F＝Y％a_i

当F≥b_i，将在对应区域的中间竖放包装物，放置数量p_i为：

计算车厢在车长方向剩余长度G：

其中，

为M种袋状物占车厢长度的总和；

和

分别为车尾部放置袋装物的长和宽，当

车厢尾部袋装物竖放装车，竖放袋型选取方法为：

G+b_n-a_n≤N

其中，N为一个车厢尾部最大容纳间隙预设值，当i＝n时，若第n种规格袋型a_n、b_n满足上述公式，则车厢尾部选取第n种规格袋型放置，其数量q为：

其中，f_n为袋型n的能够装车层数。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法，可以用于饲料、面粉、化肥、水泥等粉体工程行业的袋装物装车运输。可以针对任意车型，任意规格袋型实现装车码垛规划；可以实现多种规格袋型混装；可以满足用户对任意袋型不同数量的装车需求；装车码垛更规范，更合理，利于货物运输及后续卸载；依据本方法开发出来的系统可以提供可视化操作界面，操作更方便快捷。

附图说明

图1本发明实施例一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统示意图；

图2本发明实施例一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统及方法实际装车情况俯视图：X为车厢的长，Y为车厢的宽，a₁、b₁表示第1种袋型的袋长和袋宽，a₂、b₂表示第2种袋型的袋长和袋宽，l₁为袋型1占车厢长度，l₂为袋型2占车厢长度；

图3本发明实施例一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法流程图；

图4本发明实施例袋装物车厢内批量码垛规划可视化系统示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属本发明保护的范围。

实施例1：

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统，如图1所示包括：输入模块、储存模块、计算模块和显示模块。输入模块与计算模块、储存模块连接；计算模块与输入模块、显示模块连接；存储模块只与输入模块连接；显示模块仅与计算模块连接；用户通过输入模块输入信息，显示模块将对应的装车规划显示出来反馈给用户。

输入模块为系统录入装车规划所需信息，在用户界面中输入车厢长、宽、高参数{X,Y,Z}、M种袋装物长宽高信息{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,…,a_i,b_i,c_i，…，a_M,b_m，c_m}及对应规划装车数量{t₁,t₂,...,t_M}。同时用户也可自定义货物码垛可高出车厢的预设值和车厢尾部最大容纳间隙预设值，如图4所示，用户可在袋装物车厢内批量码垛规划可视化系统界面录入车厢信息以及M种袋装物相应信息。

储存模块将输入模块得到的数据自动保存到系统，并在下次装车时为用户提供对应的装车信息记录，当用户选择使用过的装车信息记录后，直接将使用过的装车记录信息改写成输入模块信息，避免重复录入，方便使用。

计算模块直接读取输入模块中的装车信息，并根据一种袋装物车厢内批量码垛规划方法，规划出对应的装车方案，具体包括每种袋型装车的位置以及对应袋型装车的数量和摆放方式等，并将对应规划方案传入显示模块。

显示模块根据计算模块得到的装车数据，将对应的装车规划显示出来，具体包括文字显示出每种袋型在车厢中的装车位置、装车方式以及装车层数，同时将对应的装车平面示意图显示出来。如图4所示，可视化系统显示出对应的两种袋型装车示意图，同时也将文字显示装车袋型、袋型占车厢距离，装袋数量等具体装车细节。

具体操作方法为：用户在输入界面输入所需装车信息，或选择储存模块中保存的装车信息，也可自定义货物码垛可高出车厢的预设值和车厢尾部最大容纳间隙预设值。信息全部输入完成后，点击开始按钮，系统根据一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法装车，同时将对应的装车数据记录保存下来，显示界面会将规划结果显示出来，包括文字显示规划细节与装车规划图图示。

实施例2：

一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法流程如图3所示：

步骤1：定义装车信息

其中定义装车信息针对市面常见规格的袋子(包括20kg、30kg、40kg、50kg、65kg等)，将装满物品后的袋子近似为长方体，保存其长、宽、高等信息到系统，同时定义车厢长、宽、高参数{X,Y,Z}、包装袋长、宽、高{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,...,a_i,b_i,c_i,…,a_M,b_M,c_M}以及装车袋型种类的数量M等信息规划装车。则i型袋子的体积V_i为:

V_i＝a_i·b_i·c_i

其中a_i，b_i，c_i分别是第i种袋型的长、宽、高的尺寸，并且1≤i≤M。

实际装车情况如图2所示，最大的外矩形表示车厢，车厢长和宽表示为X和Y。不同的小矩形表示不同袋型的袋装物，图2为两种袋型袋装物码垛规划实际装车情况，其中a₁、b₁和a₂、b₂分别表示第1种和第2种袋型的袋长和袋宽。

步骤2：计算包装物装车信息

计算车厢可装袋装物i的层数f_i；

货车在码垛过程中通常高出车厢以便装车稳定并节省空间。根据袋装物i的高度c_i和车的高度Z计算车厢可装袋装物的层数为：

其中c_i是第i种规格袋型的高度，Z是车的高度，为确保装车稳定，同时节省空间，设定预设货物码垛可高出车厢的高度H，其大小设置为0.1米。

同种规格的袋装物横放到同一区域，计算第i种规格袋型占据车厢长度l_i：

其中，t_i是第i种袋型所需的数量，f_i是车厢可装第i种袋装物的层数，Y是车的宽度。

如图2所示，经计算，袋型1占车厢长度为l₁，袋型2占车厢长度为l₂。

步骤3：规划装车

规划排列方式，即按照袋子在车厢内实际装车高度从前向后依次横放排列；实际装车高度h_i为：

h_i＝c_i·f_i

其中，f_i是车厢可装第i种袋装物的层数，c_i是第i种袋装物的高度。

为确保装车稳定，实际装车高度大的袋型i_max放置在靠近车头部分即：

i_max＝max{h₁,h₂,...,h_M}

实际装车高度较低的袋型i_min放置在靠近车尾的部分：

i_min＝min{h₁,h₂,...,h_M}

如图2所示，靠近车头一侧为实际规划装车高度较大的袋型1，靠近车尾一侧为实际规划装车高度较小的袋型2。

规划摆放方式，充分利用车厢剩余间隙空间，确保装车稳定；当车宽方向空余空间过大时，需要竖放相应袋装物，车宽方向空余间隙大小F为：

F＝Y％a_i

判断F是否过大：

F≥b_i

其中，b_i为i种袋装物袋宽大小，当F满足上述公式时，将在对应区域的中间竖放包装物，确保装车稳定，数量p_i为：

如图2所示，袋型2由于车宽方向空余间隙F值过大，因此在中间区域竖放袋装物。

计算车厢尾部剩余间隙G大小：

其中，车厢长度X与每种袋状物占车厢长度的总和

的差表示车厢车长方向剩余长度，当剩余长度与车厢尾部袋状物的宽大于该袋装物的长度时，车厢尾部区域最后一排袋装物竖放以确保装车稳定性，车厢尾部间隙是否过大判断公式：

其中，

和

分别为车尾部放置袋装物的长和宽。当车长车厢尾部间隙过大时，车厢尾部袋装物竖放装车，选取方法为：

G+b_n-a_n≤N

其中，N为一个车厢尾部最大容纳间隙预设值，大小设置为0.1米。当i＝n时，若袋型n的长和宽的值a_n，b_n满足上述公式，则车厢尾部选取袋型号n放置，其数量q为：

其中，f_n为尾部竖放袋型n的可装车层数。

如图2所示，在靠近车尾一侧，由于车厢尾部剩余间隙G过大，为确保装车稳定并利用空余空间，经过选取公式选择将袋型2全部竖放。

Claims (5)

1.一种面向全自动装车的袋装物码垛规划系统,其特征在于，包括：输入模块、储存模块、计算模块和显示模块；

所述输入模块用于为系统录入装车规划所需信息，在用户界面中输入车厢长、宽、高参数{X,Y,Z}，M种装车袋型长宽高信息{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,...,a_i,b_i,c_i,...,a_M,b_M,c_M}及对应规划装车数量{t₁,t₂,...,t_M}，同时设置货物码垛能够高出车厢的预设值和车厢尾部最大容纳间隙预设值，输入模块与计算模块、储存模块连接；

所述储存模块将输入模块得到的数据自动保存到系统，并在下次装车时提供对应的装车信息记录，当选择使用过的装车信息记录后，直接将使用过的装车记录信息改写为输入模块信息，存储模块只与输入模块连接；

所述计算模块直接读取输入模块中的装车信息，规划出对应的装车方案，并传入显示模块，计算模块与输入模块、显示模块连接；

所述显示模块根据计算模块得到的装车规划数据，将对应的装车规划显示出来，通过文字显示出每种袋型在车厢中的装车位置、装车方式以及装车层数，同时将对应的装车平面示意图显示出来，显示模块仅与计算模块连接。

2.一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法，采用权利要求1所述的面向全自动装车的袋装物码垛规划系统实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：定义装车信息；

步骤2：计算每种规格袋装物在车厢内码放层数和占据车厢区域的长度；

步骤3：规划每种袋装物在车厢内排列方式，规划车厢空余间隙袋装物的摆放方式。

3.根据权利要求2所述的一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法，其特征在于所述步骤1包括：定义车厢长、宽、高为{X,Y,Z}，{a₁,b₁,c₁,a₂,b₂,c₂,...,a_i,b_i,c_i,...,a_M,b_M,c_M}定义为所有袋型数据信息,其中a_i，b_i，c_i分别是第i种规格袋型的长、宽、高，M为装车袋型种类的数量并且1≤i≤M。

4.根据权利要求2所述的一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法，其特征在于所述步骤2包括：

车厢内能够装袋装物i的码放层数f_i，计算公式:

其中，H为预设货物码垛能够高出车厢的高度；

每种规格的袋装物横放到同一区域，第i种规格袋型占据车厢区域的长度l_i，计算公式:

其中，t_i是第i种袋型所需的数量。

5.根据权利要求2所述的一种面向全自动装车的袋装物码垛规划方法，其特征在于所述步骤3包括：

按照袋子实际摆放高度从前向后依次横放排列，实际装车高度h_i为：

h_i＝c_i·f_i

袋子摆放按实际装车高度从前向后横放排列，放置在靠近车头部分的袋型为：

i_max＝max{h₁,h₂,...,h_M}

放置在靠近车尾部分的袋型为：

i_min＝min{h₁,h₂,...,h_M}

计算车宽方向空余间隙尺寸F：

F＝Y％a_i

当F≥b_i，将在对应区域的中间竖放包装物，放置数量p_i为：

计算车厢在车长方向剩余长度G：

其中，

为M种袋状物占车厢长度的总和；

和

分别为车尾部放置袋装物的长和宽，当

车厢尾部袋装物竖放装车，竖放袋型选取方法为：

G+b_n-a_n≤N

其中，N为一个车厢尾部最大容纳间隙预设值，当i＝n时，若第n种规格袋型a_n、b_n满足上述公式，则车厢尾部选取第n种规格袋型放置，其数量q为：

其中，f_n为袋型n的能够装车层数。

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