CN112150049B - 一种基于应用软件的石材板装箱方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石材加工的技术领域，公开了一种基于应用软件的石材板装箱方法，包括以下步骤：S1：导入条件参数，包括分装箱子参数和各个石材板参数；S2：根据限制条件计算所需要的分装箱子的数量；S3：在分装箱子上建立空间直角坐标系，进行石材板在分装箱子的分装；S4：重复步骤S3，分装每个分装箱子；S5：绘制分装箱子中石材板排列的二维投影图，本发明的装箱方法中，石材板为立着分装入分装箱子，使得石材板的受力为纵向受力，将各个石材板按照长边从大到小的顺序排序并分装，避免出现高度差距严重的石材板放置在同一个箱子，最终得到的出箱数据，进行矩阵变换、投影后，得到具有一定三维视图效果的二维多边形。

Description

一种基于应用软件的石材板装箱方法

技术领域

本发明涉及石材加工的技术领域，特别是一种基于应用软件的石材板装箱方法。

背景技术

石材作为一种高档建筑装饰材料广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设，石材加工行业日新月异，对石材加工技术和工艺流程的高效性提出了很高的要求。石材板的加工工艺主要包括排版、切割、装箱等流程，每一步都会对石材加工的效率产生影响，其中装箱过程，根据不同的排版情况，切割出来的石材板的大小、数量也不同，但是用来装石材板的箱子一般是统一固定的，这样如何将切割好的石材板平稳，紧密的装进箱子则是一个亟需解决的问题。

现有的石材板的装箱方法主要有两种，一种是人工测量装箱，这种装箱方法装箱效率低，不能够对箱子的空间进行充分利用，另一种是计算机软件应用计算装箱，现有的软件应用计算装箱方法没有考虑到箱子的立体空间问题，不能够对装箱空间进行很好的利用，最终装箱结果容易导致石材板破裂，也不能够展现分装箱子分装石材板的立体效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于应用软件的石材板装箱方法，以满足现有的石材板装箱方法效率低下，分装箱子空间利用率低等问题。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种基于应用软件的石材板装箱方法，包括了以下步骤：

S1，导入条件参数：所述的条件参数包括分装箱子参数和各个石材板参数，所述的分装箱子参数包括每个分装箱子的内部的长、宽和高，所述的石材板为矩形板，所述的石材板参数包括石材板的长边、宽边的长度、厚度及密度，所述的所有的石材板组合成有序集合，所述的有序集合的排序规则为石材板的长边从大到小，所述的分装箱子的内部的长、宽和高用于计算每个分装箱子的容积，所述的石材板的长边、宽边、高和密度的数值用于计算每个石材板的体积和重量，石材板的长宽高可以从石材板的排版步骤中导入，将各个石材板按照长边从大到小的顺序排序，为步骤S3的分装做准备；

S2，分装箱子数量的计算：根据限制条件计算所需要的分装箱子的数量，所述的限制条件为分装箱子所要分装的石材板的总重量不能超出分装箱子的承重范围且分装的石材板的总体积不能超出分装箱子的容积，石材板的总体积的限制条件是为了保证分装箱子能够将石材板全部分装起来，石材板的总重量的限制条件是为了防止分装箱子由于超载的问题而在运输或者搬运过程中发生安全事故；

S3，石材板在分装箱子的分装：在分装箱子上建立空间直角坐标系，按照分装操作将石材板分装到分装空间，初始的分装空间为分装箱子的容积，所述的分装操作为选择有序集合中能够放入当前分装空间的排序第一的石材板分装到分装空间并将该石材板从有序集合中删除，分装后的石材板将分成三个剩余空间，将剩余空间当做新的分装空间执行分装操作直到分装完成，所述的空间直角坐标系的建立是为了获取分装箱子中石材板的三维空间位置和八个顶点的三维坐标，从有序集合中按照排列顺序选取石材板分装到分装箱子中，把相近规格的石材包装在一起，能够避免出现高度差距严重的石材板放置在同一个箱子，使得石材板的分装更加的紧密，石材板的受力情况会更简单，减少石材板断裂的情况发生；

S4：重复步骤S3，对每个分装箱子进行石材板的分装，并输出每个分装箱中石材板的装箱数据，所述的装箱数据包括每个分装箱子中每个石材板的位置和石材板八个顶点的三维坐标；

S5，绘制分装箱子中石材板排列的二维投影图：对装箱数据中每个石材板的八个顶点的三维坐标进行矩阵变换，并投影到二维平面形成八个投影点，顺序连接二维平面的八个投影点，得到展现三维效果的二维多边形，所述的矩阵变换用于使得八个顶点投影到二维平面时，八个投影点不相重合，通过矩阵变换的三维坐标点在二维平面投影时，投影点不相重合，顺序连接二维平面的八个坐标点能够展现石材板在分装箱的立体分装位置，在计算机应用中使用Qt图形视图框架画出石材板二维的排列视图。

进一步，所述的步骤S1，去除掉长边超出分装箱子的高和/或宽边超出分装箱子的宽的石材板，再将剩余的石材板组合成有序集合。

进一步，所述的步骤S1中，如果导入的石材板参数的长边小于宽边，将石材板的长边和宽边对换，保证长边的数值始终大于或等于宽边的数值，方便后续的排序步骤和分装步骤。

进一步，所述的步骤S1中，对石材板根据要求进行分类，然后再把同一类的石材板组合成有序集合，根据工厂的实际运用场景，最终排版切割完的石材板由于不同的条件包括尺寸或品相，根据不同的要求，预先对石材板进行分类，使得最终的相同分类的石材板分装在同一批分装箱内。

进一步，步骤S2包括以下步骤：

S21：起始时分装箱子的数量为1；

S22：判断当前分装箱子的数量是否满足限制条件，当分装箱子的数量满足限制条件时，进行步骤S23，当分装箱子的数量不满足限制条件时，分装箱子的数量增加1，循环步骤S22；

S23：输出满足分装限制条件的分装箱子的数量。

进一步，所述的步骤S3包括以下步骤：

S31：在分装箱子上建立空间直角坐标系，所述的空间直角坐标系的X轴、Y轴所组成的平面与分装箱子的底面处于同一平面；

S32：i为正整数，i的初始值为1，分装空间的初始值为分装箱子的容积；

S33：按照分装操作将石材板分装到当前的分装空间，分装的石材板将分装空间分成三个剩余空间，包括X值大于第i次分装的石材板的X值的第一空间Xi，Y值大于第i次分装的石材板的Y值的第二空间Yi，Z值大于第i次分装的石材板的Z值的第三空间Zi，第i次分装的石材板紧贴第i-1次分装的石材板分装；

S34：将剩余空间：第一空间Xi、第二空间Yi和第三空间Zi分别作为分装空间进行分装条件的判断，所述的分装条件为有序集合中有石材板能够分装入分装空间，若满足分装条件，则i加1，执行步骤S33，S34；若不满足分装条件，则结束当前分装空间的分装；

S35：当所述的剩余空间的分装均结束时，分装完成。

进一步，所述的石材板进行分装时，石材板的长边垂直于分装箱子的底面，石材板的宽边与分账箱子的宽相平行。

进一步，所述的步骤S34中，所述的能够分装入分装空间的石材板为长边不超出分装空间的高且宽边不超出分装空间的宽的石材板。

进一步，所述的步骤S5中，所述的矩阵变换包括绕Z轴旋转任意角度β和绕Y轴旋转任意角度α，所述的绕Z轴逆时针旋转角度β的变换矩阵为

所述的绕Y轴旋转任意角度α的变换矩阵为

在计算机的应用中利用Qt图形视图框架中提供的QMatrix类，实现对三维的坐标点的矩阵变换。

进一步，所述的三维坐标点投影到X轴-Y轴的二维平面，且投影后所有的投影点的Y值取相反数，去掉三维坐标点的Z值实现三维坐标点投影到X-Y二维平面。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的装箱方法中，石材板为立着分装入分装箱子，使得石材板的受力为纵向受力，将各个石材板按照长边从大到小的顺序排序，为步骤S3的分装做准备，避免出现高度差距严重的石材板放置在同一个箱子，使得石材板的分装更加的紧密。

2.通过矩阵变换的三维坐标点在二维平面投影时，投影点不相重合，顺序连接二维平面的八个投影点点能够展现石材板在分装箱的立体分装位置，在计算机应用中使用Qt图形视图框架画出石材板二维的排列视图，从所绕轴正方向往坐标原点看，顺时针为旋转正方向，绕Z轴逆时针旋转的β为负值，变换矩阵为

绕Y轴旋转任意角度的变换矩阵为

在计算机的应用中利用Qt图形视图框架中提供的QMatrix类，实现对三维的坐标点的矩阵变换。

3.本发明的方法中，通过限制条件的循环计算计算出分装箱子的质量，在分装箱子上建立空间直角坐标系最终得到出箱数据，对石材板八个三维顶点坐标进行矩阵变换、投影，最终得到具有一定三维视图效果的二维多边形，方便用户直观的看出石材板在分装箱子的排列情况。

附图说明

图1为本发明方法的步骤流程图。

图2为本发明方法中步骤S2的计算流程图。

图3为本发明方法中步骤S3分装空间的分装流程。

图4为本发明方法中步骤S3的分装箱子剩余空间的截取方式。

图5为本发明方法中步骤S5的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1～5所示，本发明公开了一种基于应用软件的石材板装箱方法，包括了以下步骤：

S1，导入条件参数：条件参数包括分装箱子参数和各个石材板参数，分装箱子参数包括每个分装箱子的内部的长、宽和高，石材板为矩形板，石材板参数包括石材板的长边、宽边的长度、厚度及密度，如果导入的石材板参数的长边小于宽边，将石材板的长边和宽边对换，保证长边的数值始终大于或等于宽边的数值，去除掉长边超出分装箱子的高和/或宽边超出分装箱子的宽的石材板，对剩余的石材板根据工厂要求进行分类，然后对不同类的的石材板组合成不同的有序集合，有序集合的排序规则为石材板的长边从大到小，分装箱子的内部的长、宽和高用于计算每个分装箱子的容积，石材板的长边、宽边、高和密度的数值用于计算每个石材板的体积和重量，石材板的长宽高可以从石材板的排版步骤中导入，将各个石材板按照长边从大到小的顺序排序，为步骤S3的分装做准备；

S2，分装箱子数量的计算：根据限制条件计算所需要的分装箱子的数量，限制条件为分装箱子所要分装的石材板的总重量不能超出分装箱子的承重范围且分装的石材板的总体积不能超出分装箱子的容积，包括以下具体步骤：

S21：起始时分装箱子的数量为1；

S22：判断当前分装箱子的数量是否满足限制条件，当分装箱子的数量满足限制条件时，进行步骤S23，当分装箱子的数量不满足限制条件时，分装箱子的数量增加1，循环步骤S22；

S23：输出满足分装限制条件的分装箱子的数量；

S3，石材板在分装箱子的分装：包括以下具体步骤：

S31：在分装箱子上建立空间直角坐标系，空间直角坐标系的X轴、Y轴所组成的平面与分装箱子的底面处于同一平面；

S32：i为正整数，i的初始值为1，分装空间的初始值为分装箱子的容积；

S33：按照分装操作将石材板分装到当前的分装空间，分装操作为选择有序集合中能够放入当前分装空间的排序第一的石材板分装到分装空间并将该石材板从有序集合中删除，分装的石材板将分装空间分成三个剩余空间，包括X值大于第i次分装的石材板的X值的第一空间Xi，Y值大于第i次分装的石材板的Y值的第二空间Yi，Z值大于第i次分装的石材板的Z值的第三空间Zi，第i次分装的石材板紧贴第i-1次分装的石材板分装，石材板进行分装时，石材板的长边垂直于分装箱子的底面，石材板的宽边与分账箱子的宽相平行；

S34：将剩余空间：第一空间Xi、第二空间Yi和第三空间Zi分别作为分装空间进行分装条件的判断，分装条件为有序集合中有石材板能够分装入分装空间，若满足分装条件，则i加1，执行步骤S33，S34；若不满足分装条件，则结束当前分装空间的分装；

S35：当剩余空间的分装均结束时，分装完成；

S4：重复步骤S3，对每个分装箱子进行石材板的分装，并输出每个分装箱中石材板的装箱数据，装箱数据包括每个分装箱子中每个石材板的位置和石材板八个顶点的三维坐标，能够分装入分装空间的石材板为长边不超出分装空间的高且宽边不超出分装空间的宽的石材板；

S5，绘制分装箱子中石材板排列的二维投影图：对装箱数据中每个石材板的八个顶点的三维坐标进行矩阵变换，去掉三维坐标点的Z值实现三维坐标点投影到X-Y二维平面，投影后所有的投影点的Y值取相反数，顺序连接二维平面的八个投影点，得到展现三维效果的二维多边形，矩阵变换用于使得八个顶点投影到二维平面时，八个投影点不相重合，矩阵变换包括绕Z轴逆时针旋转45°，和绕Y轴顺时针旋转45°，从所绕轴正方向往坐标原点看，顺时针为旋转正方向，绕Z轴逆时针旋转角度β的变换矩阵为

β为-45°，绕Y轴旋转角度α的变换矩阵为

α为45°，在计算机的应用中利用Qt图形视图框架中提供的QMatrix类，实现对三维的坐标点的矩阵变换。

在步骤S1中，预先过滤掉不能装入装箱子的宽的石材板，再将剩余的石材板组合成有序集合，保证长边的数值始终大于或等于宽边的数值，方便后续的排序步骤和分装步骤，组合成有序集合前，根据工厂的实际运用场景，最终排版切割完的石材板由于不同的条件包括尺寸或品相，根据不同的要求，预先对石材板进行分类，使得最终的相同分类的石材板分装在同一批分装箱内。

在步骤S2中，石材板的总体积的限制条件是为了保证分装箱子能够将石材板全部分装起来，石材板的总重量的限制条件是为了防止分装箱子由于超载的问题而在运输或者搬运过程中发生安全事故。

在步骤S3中，空间直角坐标系的建立是为了获取分装箱子中石材板的三维空间位置和八个顶点的三维坐标，从有序集合中按照排列顺序选取石材板分装到分装箱子中，把相近规格的石材包装在一起，能够避免出现高度差距严重的石材板放置在同一个箱子，使得石材板的分装更加的紧密，石材板的受力情况会更简单，减少石材板断裂的情况发生。

在步骤S5中，通过矩阵变换的三维坐标点在二维平面投影时，投影点不相重合，顺序连接二维平面的八个坐标点能够展现石材板在分装箱的立体分装位置，在计算机应用中使用Qt图形视图框架画出石材板二维的排列视图。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于，包括了以下步骤：

S1，导入条件参数：所述的条件参数包括分装箱子参数和各个石材板参数，所述的分装箱子参数包括每个分装箱子的内部的长、宽和高，所述的石材板为矩形板，所述的石材板参数包括石材板的长边、宽边的长度、厚度及密度，所有的石材板组合成有序集合，所述的有序集合的排序规则为石材板的长边从大到小；

S2，分装箱子数量的计算：根据限制条件计算所需要的分装箱子的数量，所述的限制条件为分装箱子所要分装的石材板的总重量不能超出分装箱子的承重范围且分装的石材板的总体积不能超出分装箱子的容积；

S3，石材板在分装箱子的分装：在分装箱子上建立空间直角坐标系，按照分装操作将石材板分装到分装空间，初始的分装空间为分装箱子的容积，所述的分装操作为选择有序集合中能够放入当前分装空间的排序第一的石材板分装到分装空间并将该石材板从有序集合中删除，分装后的石材板将分成三个剩余空间，将剩余空间当做新的分装空间执行分装操作直到分装完成；

S4，分装每个分装箱子：重复步骤S3，对每个分装箱子进行石材板的分装，并输出每个分装箱中石材板的装箱数据，所述的装箱数据包括每个分装箱子中每个石材板的位置和石材板八个顶点的三维坐标；

S5，绘制分装箱子中石材板排列的二维投影图：对装箱数据中每个石材板的八个顶点的三维坐标进行矩阵变换，并投影到二维平面形成八个投影点，顺序连接二维平面的八个投影点，得到展现三维效果的二维多边形，所述的矩阵变换用于使得八个顶点投影到二维平面时，八个投影点不相重合；

其中，所述的步骤S5中，所述的矩阵变换包括绕Z轴旋转任意角度β和绕Y轴旋转任意角度α，绕Z轴逆时针旋转角度β的变换矩阵为：

所述的绕Y轴旋转任意角度α的变换矩阵为：

其中，所述的三维坐标点投影到X轴-Y轴的二维平面，且投影后所有的投影点的Y值取相反数。

2.如权利要求1所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S1，去除掉长边超出分装箱子的高和/或宽边超出分装箱子的宽的石材板，再将剩余的石材板组合成有序集合。

3.如权利要求2所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S1中，如果导入的石材板参数的长边小于宽边，将石材板的长边和宽边对换，保证长边的数值始终大于或等于宽边的数值。

4.如权利要求1所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S1中，对石材板根据要求进行分类，然后再把同一类的石材板组合成有序集合。

5.如权利要求1所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S2包括以下步骤：

S21：起始时分装箱子的数量为1；

S22：判断当前分装箱子的数量是否满足限制条件，当分装箱子的数量满足限制条件时，进行步骤S23，当分装箱子的数量不满足限制条件时，分装箱子的数量增加1，循环步骤S22；

S23：输出满足分装限制条件的分装箱子的数量。

6.如权利要求1所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S3包括以下步骤：

S31：在分装箱子上建立空间直角坐标系，所述的空间直角坐标系的X轴、Y轴所组成的平面与分装箱子的底面处于同一平面；

S32：i为正整数，i的初始值为1，分装空间的初始值为分装箱子的容积；

S33：按照分装操作将石材板分装到当前的分装空间，分装的石材板将分装空间分成三个剩余空间，包括X值大于第i次分装的石材板的X值的第一空间Xi，Y值大于第i次分装的石材板的Y值的第二空间Yi，Z值大于第i次分装的石材板的Z值的第三空间Zi，第i次分装的石材板紧贴第i-1次分装的石材板分装；

S34：将剩余空间：第一空间Xi、第二空间Yi和第三空间Zi分别作为分装空间进行分装条件的判断，所述的分装条件为有序集合中有石材板能够分装入分装空间，若满足分装条件，则i加1，执行步骤S33，S34；若不满足分装条件，则结束当前分装空间的分装；

S35：当所述的剩余空间的分装均结束时，分装完成。

7.如权利要求6所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的石材板进行分装时，石材板的长边垂直于分装箱子的底面，石材板的宽边与分装 箱子的宽相平行。

8.如权利要求7所述的一种基于应用软件的石材板装箱方法，其特征在于：所述的步骤S34中，所述的能够分装入分装空间的石材板为长边不超出分装空间的高且宽边不超出分装空间的宽的石材板。

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