CN111547535A - 一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质，包括输送机构，用于将物料单元输送至堆垛机构；堆垛机构，用于按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在所述堆垛机构的堆垛空间中；装载机构，用于按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；控制机构，用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。本发明公开的物料自动堆垛系统、方法及存储介质可以应用于各种堆垛场景，显著提升智能装载设备的适应能力，具备广阔的应用前景。

Description

一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及智能化运输领域，尤其涉及一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质。

背景技术

目前，在造纸、食品、化工等生产线上，现有技术一般是通过人工装载货物，装载效率比较低下，人工成本以及劳动强度比较高。以水泥行业为例，水泥通常以袋装粉状物料形式进行装载，袋装水泥经由传输皮带运送至装车工位上方，然后由站于装载货车车斗中的工人将水泥袋从传输皮带搬运至车斗中所需装载的位置。当然，现有技术中也存在一些自动化装车设备，但只能针对固定车宽尺寸的平板货车或尾部围栏可拆卸的货车进行装车作业，而不能根据不同车型进行宽度调整，存在很大的局限性，智能化程度较低，对于场景的依赖性强，无法满足复杂多变的实际装载情境。

发明内容

为了解决现有技术中装载设备自动化程度低，并且难以根据不同的实际需求智能化得到最佳装载方案，从而导致的装载设备智能化程度低，对装载条件要求苛刻，难以适应实际的装载环境的问题，本发明实施例提供一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质。

本公开提供一种物料自动堆垛系统，包括：

输送机构，用于将物料单元输送至堆垛机构；

堆垛机构，用于按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在所述堆垛机构的堆垛空间中；

装载机构，用于按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

控制机构，用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

本公开提供一种控制机构，应用于上述的系统中，所述控制机构用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案，其特征在于，所述控制机构包括：

确定第一堆垛方案的装置，用于根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

确定第二堆垛方案的装置，用于根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于目标算法，确定所述第二堆垛方案。

本公开提供一种物料自动堆垛方法，包括：

将物料单元输送至堆垛机构处；

按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在所述堆垛机构的堆垛空间中；

按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

其中，根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

本公开提供一种堆垛方案的确定方法，所述方法包括：

获取物料单元的参数和运载设备的运载空间的参数；

根据所述运载空间的参数确定堆垛机构的堆垛空间的设置参数，所述设置参数用于调整所述堆垛机构以形成对应于所述设置参数的堆垛空间；

根据所述物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，确定第一堆垛方案，所述第一堆垛方案用于将物料单元码放在所述堆垛空间中；

根据堆垛单元的参数和所述运载空间的参数，确定第二堆垛方案，所述堆垛单元，是根据第一堆垛方案在堆垛空间中形成的物料单元的集合，所述第二堆垛方案用于将堆垛单元码放在所述运载空间中。

本公开提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质可以存储有多条指令。所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法。

本公开提供了一种物料自动堆垛系统、方法及存储介质，相较于现有技术，本发明实施例公开的物料自动堆垛系统、方法及存储介质可以应用于各种堆垛场景，显著提升智能装载设备的适应能力，具备广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明提供一种物料自动堆垛系统的框架图；

图2是本发明提供的物料自动堆垛方法的流程图；

图3是本发明提供的堆垛单元示意图；

图4是本发明提供的确定第一堆垛方案的流程图；

图5是本发明提供的确定第二堆垛方案的流程图；

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的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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了解决现有技术中装载设备自动化程度低，并且难以根据不同的实际需求智能化得到最佳装载方案，从而导致的装载设备智能化程度低，对装载条件要求苛刻，难以适应实际的装载环境的问题，本发明实施例提供一种袋装物料堆垛项目自动生成方法。

本发明提出一种物料自动堆垛系统，如图1所示，所述系统至少包括：

输送机构101，用于将物料单元输送至堆垛机构；

堆垛机构103，用于按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在堆垛机构的堆垛空间中；

装载机构105，用于按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

控制机构107，用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

具体地，所述物料单元是指堆垛过程中，物料的存在单位，所述物料单元可以是封装形态，例如袋装物料、盒装物料、箱装物料等，所述物料单元也可以是未封装或半封装形态，例如一根原木、一捆钢材、一片砖或一块冰等。

在一个可行的实施例中，所述控制机构，还用于根据运载空间的参数确定所述堆垛空间的设置参数；所述堆垛机构，还用于伸缩以获得对应于所述设置参数的堆垛空间。

其中，所述控制机构包括至少两个控制单元，其中，

第一控制单元1071，用于根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于第一目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

第二控制单元1073，用于用于根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于第二目标算法，确定所述第二堆垛方案。

具体地，所述第一目标算法或第二目标算法可以以堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合为计算参数。

相应地，本发明提出一种物料自动堆垛方法，如图2所示，所述方法至少包括：

S101,将物料单元输送至堆垛机构处；

S103，按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在堆垛机构的堆垛空间中；

S105，按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

其中，根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

在一个实施例中，在步骤S103之前，还包括调整堆垛机构，以形成具有设置参数的堆垛空间。

所述调整堆垛机构包括：根据运载空间的参数确定所述堆垛空间的设置参数；

调整所述伸缩堆垛机构以获得对应于所述设置参数的堆垛空间。

在一个可行的实施例中，可以根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于第一目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

在另一个可行的实施例中，可以根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于第二目标算法，确定所述第二堆垛方案。

具体地，所述第一目标算法或第二目标算法可以以堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合为计算参数。

本发明还提出一种堆垛方案的确定方法，所述方法包括：

S201，获取物料单元的参数和运载设备的运载空间的参数；

具体地，所述物料单元的参数，至少包括长、宽、高、容量、重量中的一个；

所述运载空间的参数，至少包括长、宽、高、限高、容积、限重中的一个；

所述运载空间，是指运载设备中存放物料的空间，比如翻斗车的翻斗等。

S203，根据所述运载空间的参数确定堆垛机构的堆垛空间的设置参数，所述设置参数用于调整堆垛机构以形成对应于所述设置参数的堆垛空间；

本发明实施例中通过确定堆垛空间的设置参数，根据所述设置参数来调整所述堆垛机构，使得在所述堆垛机构中形成对应于所述设置参数的堆垛空间；优选地，所述设置参数，使得所述堆垛空间不超出所述运载空间。

所述调整，可以是伸缩，可以是自动或手动。

根据本发明的方案，堆垛机构可以根据具体的运载空间的尺寸进行调整，从而使得在堆垛空间中码放物料单元得到的堆垛单元可以与所述运载空间相适配，相较于现有技术中只能够对固定运输车进行堆垛相比较，增强了对运载设备的适应能力，可以应用于各种堆垛场景和各种复杂多变的实际装载环境。

S205，根据所述物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，确定第一堆垛方案，所述第一堆垛方案用于将物料单元码放在所述堆垛空间中；

在一个实施例中，所述根据所述物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，确定第一堆垛方案，包括：

S2051.根据物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，计算至少一个空间维度上的至少一个码放阈值；

在一个优选的实施例中，所述码放阈值包括：

第一码放阈值，指物料单元在第一维度上以第一姿态进行码放的最大值；

第二码放阈值，指物料单元在第一维度上以第二姿态进行码放的最大值；

所述第一姿态与第二姿态成垂直关系；

在一个优选的实施例中，所述第一维度为堆垛空间的长边方向，所述第一姿态下所述物料单元的长边垂直于所述第一维度，所述第二姿态下所述物料单元的长边平行于所述第一维度。可替代地，上述第一姿态和第二姿态可以互换，所述第一维度也可以是堆垛空间的短边方向。

如图3所示，所述第一维度是堆垛空间的长边方向，第一姿态下所述物料单元的长边垂直于第一维度，以第一姿态码放的物料单元1在第一维度上的值是3，以第二姿态码放的物料单元2在第一维度上的值是1。

S2053，根据所述物料单元的参数、堆垛空间的参数和所述码放阈值，确定第一堆垛方案。

进一步，利用第一目标算法来确定所述第一堆垛方案，如图4所示，具体地包括：

S20531，根据所述物料单元的参数、堆垛空间的参数和所述码放阈值，遍历所述物料单元码放时不超出所述码放阈值的取值，获得相应堆垛方案的集合；

S20533，计算所述堆垛方案集合中每个方案对应的堆垛值，所述堆垛值，是堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合。

S20535，取所述堆垛值最优的方案确定为第一堆垛方案，所述最优，可以是最大值，预设值，最近似值，或其他考量方式下的最优。

如图3所示，阴影部分的面积即为某个堆垛方案对应的堆垛单元的堆垛面积，空白部分3和空白部分4为无效面积，堆垛面积越大，堆垛空间利用率越高。

S207，根据堆垛单元的参数和所述运载空间的参数，确定第二堆垛方案，所述堆垛单元，是根据第一堆垛方案在堆垛空间中形成的物料单元的集合，所述第二堆垛方案用于将堆垛单元码放在所述运载空间中。

进一步，利用第二目标算法来确定所述第一堆垛方案，如图5所示，具体地包括：

S2071，根据所述运载空间的参数和所述堆垛空间的参数得到在运载空间中堆垛方案集合；

S2073，计算所述堆垛方案集合中每个方案对应的堆垛值，所述堆垛值，是堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合。

S2075，取所述堆垛值最优的方案确定为第二堆垛方案，所述最优，可以是最大值，预设值，最近似值，或其他考量方式下的最优。

在一个优选的实施例中，所述第一堆垛方案和所述第二堆垛方案还在竖直方向上限定堆垛方式；所述限定例如可以是，在运载设备前进的方向上，堆垛高度从低到高。

相较于现有技术，本发明实施例可以应用于各种堆垛场景，显著提升物料自动堆垛系统的适应能力，具备广阔的应用前景。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可以存储有多条指令。所述指令可以适于由处理器加载并执行本发明所述的一种物料自动堆垛方法或一种堆垛方案确定方法。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种物料自动堆垛系统，其特征在于，所述系统包括：

输送机构，用于将物料单元输送至堆垛机构；

堆垛机构，用于按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在所述堆垛机构的堆垛空间中；

装载机构，用于按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

控制机构，用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述控制机构，还用于根据运载空间的参数确定所述堆垛空间的设置参数；

所述堆垛机构，还用于伸缩以获得对应于所述设置参数的堆垛空间。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于；

所述控制机构包括第一控制单元，所述第一控制单元用于根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于第一目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

4.根据权利要求1-3之一所述的系统，其特征在于：

所述控制机构还包括第二控制单元，所述第二控制单元用于根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于第二目标算法，确定所述第二堆垛方案。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于：

所述第一目标算法或第二目标算法以堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合为计算参数。

6.一种控制机构，应用于权利要求1所述的系统中，所述控制机构用于根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案，其特征在于，所述控制机构包括：

确定第一堆垛方案的装置，用于根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于第一目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

确定第二堆垛方案的装置，用于根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于第二目标算法，确定所述第二堆垛方案。

7.根据权利要求6所述的控制机构，其特征在于，所述第一目标算法或第二目标算法是基于堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合，选择最优的方案。

8.一种物料自动堆垛方法，其特征在于，所述方法包括：

将物料单元输送至堆垛机构处；

按照第一堆垛方案将所述物料单元码放在所述堆垛机构的堆垛空间中；

按照第二堆垛方案将堆垛单元码放在运载机构的运载空间中，所述堆垛单元是指码放在所述堆垛空间中的物料单元的集合；

其中，根据物料单元和运载空间的参数，确定第一堆垛方案和第二堆垛方案。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于还包括：

根据运载空间的参数确定所述堆垛空间的设置参数；

调整所述伸缩堆垛机构以获得对应于所述设置参数的堆垛空间。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

根据物料单元和堆垛空间的参数，计算至少一个维度上的码放阈值，所述码放阈值是指在该维度上物料单元码放在堆垛空间中的数量的最大值；基于第一目标算法，确定各维度上在所述堆垛空间中码放物料单元的数量不超过码放阈值所对应的各个码放方案中的最优方案为第一堆垛方案。

11.根据权利要求8-10之一所述的方法，其特征在于：

根据所述堆垛单元和运载空间的参数，基于第二目标算法，确定所述第二堆垛方案。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于：

所述第一目标算法或第二目标算法是基于堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合，选择最优的方案。

13.一种堆垛方案的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取物料单元的参数和运载设备的运载空间的参数；

根据所述运载空间的参数确定堆垛机构的堆垛空间的设置参数，所述设置参数用于调整所述堆垛机构以形成对应于所述设置参数的堆垛空间；

根据所述物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，确定第一堆垛方案，所述第一堆垛方案用于将物料单元码放在所述堆垛空间中；

根据堆垛单元的参数和所述运载空间的参数，确定第二堆垛方案，所述堆垛单元，是根据第一堆垛方案在堆垛空间中形成的物料单元的集合，所述第二堆垛方案用于将堆垛单元码放在所述运载空间中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述物料单元的参数，至少包括长、宽、高、容量、重量中的一个；所述运载空间的参数，至少包括长、宽、高、限高、容积、限重中的一个；

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述运载空间的参数确定堆垛机构的堆垛空间的设置参数，使得所述堆垛空间不超出所述运载空间。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，确定第一堆垛方案具体包括：

根据物料单元的参数和所述堆垛空间的参数，计算至少一个空间维度上的至少一个码放阈值；

根据所述物料单元的参数、堆垛空间的参数和所述码放阈值，确定第一堆垛方案。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，

根据所述物料单元的参数、堆垛空间的参数和所述码放阈值，遍历所述物料单元码放时不超出所述码放阈值的取值，获得相应堆垛方案的集合；

计算所述堆垛方案集合中所有方案中的最优方案为第一堆垛方案。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述最优方案是指基于堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合，选择最优的方案；所述最优，是取最大值，预设值或最近似值。

19.根据权利要求16-18之一所述的方法，其特征在于，所述码放阈值包括：

第一码放阈值，指物料单元在第一维度上以第一姿态在堆垛空间中码放的最大值；

第二码放阈值，指物料单元在第一维度上以第二姿态在堆垛空间中码放的最大值；

所述第一姿态与第二姿态成垂直关系。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，

根据所述运载空间的参数和所述堆垛空间的参数得到在运载空间中堆垛方案集合；

计算所述在运载空间中堆垛方案集合中所有方案中的最优方案为第二堆垛方案。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述最优方案是基于堆垛物料数量，堆垛面积，堆垛体积，堆垛重量中的一个、多个或加权组合，选择最优的方案；所述最优，是取最大值，预设值或最近似值。

22.根据权利要求13-21所述的方法，其特征在于，所述第一堆垛方案和所述第二堆垛方案还在竖直维度上限定堆垛方式。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述堆垛方式在于沿运载设备前进的方向上，堆垛高度从低到高。

24.一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质可以存储有多条指令。所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求13-23之一所述的方法。

25.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制机构，用于根据权利要求13-23之一所述的方法，来确定所述第一堆垛方案和所述第二堆垛方案。

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