CN114313892B - 多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置，其中，该方法包括：获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；基于各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。本发明公开的多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置，能结合订单需求量针对多种类直型耐火砖直接进行码垛。

Description

多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置

技术领域

本发明是关于制砖工艺，特别是关于一种多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置。

背景技术

耐火砖的生产一般包括上料、下料、压制、干燥、码垛、烧结、卸垛、分拣以及包装等步骤，为降低生产成本并保障工人的健康安全，其生产的机械化程度普遍提高。具体地，上料、下料、压制及干燥等操作现已实现自动化，而码垛工序仍由人工完成，这不仅直接影响了后续工作的正常进行，而且大大降低了企业的生产效率。

耐火砖实际生产现场，往往是多台压机根据订单同时生产多种耐火砖，因此在干燥区存在多种耐火砖，为保证订单需求量尽可能地得到满足，需要将多种耐火砖同时码垛在窑车上，然后进入窑车进行烧制。现有耐火砖自动化码垛方法通常针对单一种类的直型耐火砖，如何进行多种类直型耐火砖自动化码垛是本领域亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置，其能够结合订单需求量针对多种类直型耐火砖直接进行码垛。

为实现上述目的，本发明提供了一种多种类直型耐火砖自动化码垛方法，包括：

获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

在本发明的一实施方式中，一种多种类直型耐火砖自动化码垛装置，其包括：

获取模块，用于获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

确定模块，用于基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

绘图模块，用于基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

控制模块，用于基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

在本发明的一实施方式中，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于智能合约的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。

在本发明的一实施方式中，一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于智能合约的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。

在本发明的一实施方式中，一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于智能合约的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。

与现有技术相比，根据本发明的多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置，能结合订单需求量针对多种类直型耐火砖直接进行码垛，并且能够满足生产管理者偏好、垛型稳定性、通风性等要求。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的流程示意图；

图2是根据本发明一实施方式的耐火砖以及工具砖的三维模型图；

图3是根据本发明一实施方式的耐火砖码垛姿态示意图；

图4是根据本发明一实施方式的窑车的示意图；

图5是根据本发明一实施方式的窑洞的示意图；

图6是根据本发明一实施方式的多种类直型耐火砖自动化码垛的结果示意图；

图7是根据本发明一实施方式的多种类直型耐火砖自动化码垛装置的结构示意图；

图8是根据本发明一实施方式的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图8所示，根据本发明优选实施方式的多种类直型耐火砖自动化码垛方法及装置可以通过以下方式实施。

图1是本申请提供的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的流程示意图。下面结合图1描述本申请实施例的多种类直型耐火砖自动化码垛方法。如图1所示，该方法包括：

步骤101、获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

步骤102、基于各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

步骤103、基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

步骤104、基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

本发明实施例的直接面向对象是直型耐火砖，且种类为多种，其常规参数包括：尺寸、密度、订单需求量等。关于工艺要求以及生产管理者偏好，相关参数包括耐火砖的码垛姿态以及耐火砖的码垛位置，具体如表1所示。另外，各种耐火砖的三维图和耐火砖码垛姿态示意图分别由图2和图3展示。

需要说明的是，以下示出的各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量的具体数值均为示例性举例，本发明实施例对上述参数的具体数值不进行限定。

表1耐火砖相关参数

在图2中，K1、K2和K3为三种直型耐火砖，K4和K5为两种工具砖。在图3中，u＝1表示立放，即耐火砖长边a平行于z轴，其余边各平行于x、y轴放置；u＝2表示侧放，即耐火砖宽边b平行于z轴，其余边各平行于x、y轴放置；u＝3表示平放，即耐火砖高边c平行于z轴，其余边各平行于x、y轴放置。注意：耐火砖码垛中，在满足码垛姿态要求的前提下，立放的优先级高于侧放，侧放的优先级高于平放。

v＝1表示在固定码垛方式下，耐火砖除沿z轴之外的具有较长长度的边平行于y轴的姿态；v＝2表示在固定码垛方式下，耐火砖除沿z轴之外的具有较长长度的边平行于x轴的姿态，因此一块直型耐火砖理论上拥有6种码垛姿态。注意，为了使耐火砖能够得到更好地烧结，在同一码垛方式下，v＝1的优先级要高于v＝2的优先级。

考虑到生产管理者的偏好以及码垛的工艺要求，有些耐火砖的码垛姿态及位置有特殊规定。例如，耐火砖K2的体积较大，为保证烧结之后的质量，不宜采取平放的姿态；为保证垛型的稳定性，不宜堆垛在砖垛的上坯层。耐火砖K3的高度较小、长度又较大，为保证稳定性，不宜将其立放；由于其体积较小，不能受压，因此不宜将它堆垛在砖垛的下坯层。另外，耐火砖在进行码垛时，应根据各耐火砖的订单需求量制定码垛方案，使烧结后的成品砖尽可能地满足订单需求。值得注意的是，K4和K5两种工具砖是经反复烧结的，默认采取平放的码垛姿态(构建火道时除外)，并且对码垛位置没有要求。

多种类直型耐火砖的自动化码垛区域为一矩形窑车，其简要(俯视)示意图如图4所示。

图4中，YW为窑车宽度，大小为2820mm；YL为窑车长度，大小为1850mm。为保证耐火砖垛型的通风性，在码垛时，砖与砖之间要留出一定的间隙，其中，G₁表示在耐火砖之间的常规间隙，具体地，G₁ ^mim＝20mm，G₁ ^max＝30mm；G₂为工具砖间隙，G₂ ^min＝0，G₂ ^max＝20mm；G₃表示中心火道，其宽度为150mm。

为了更好实现多种类直型耐火砖的自动化码垛，需要准确表示出每一块耐火砖以及工具砖在窑车上的位置，因此，可以建立以窑车(俯视)底线为x轴，中线为y轴，两轴交点为原点的直角坐标系，并以每一块砖的左下角为定位点，结合空间位置中砖的高度，表示每一块耐火砖以及工具砖的坐标。

将多种执行耐火砖码垛在窑车上之后，还需要将窑车推入窑洞中进行烧结，窑洞形状(主视)为拱形，其简要示意图如图5所示。

图5中，CW为窑洞宽度，大小为2820mm；CH为窑洞肩高，大小为1410mm；H为窑洞顶高，大小为1730mm；R为窑洞拱顶圆弧所在圆的半径，大小约为3266mm。火道由工具砖K5搭建、工具砖K4封顶，其高度G₄＝925mm。为了保证耐火砖砖垛的通风性，需要在火道两侧码垛耐火砖时留出一定间隙，具体设置为G₅＝20mm；另外，为保证垛型稳定性并同时保证通风性，需在码垛每一层砖(包括耐火砖和工具砖)前，往码垛平面上撒上一层薄薄的窑沙，其厚度设置为G₆＝1mm。

为满足耐火砖码垛的重量要求、垛型通风性要求、垛型稳定性要求、订单需求量、不同类型耐火砖的码垛姿态以及位置要求，在处理并输入上述参数的基础上，提出基于规则的多种类直型耐火砖自动化码垛策略。

步骤一：初始化

首先将码垛区域划分为三个子区域，如图4所示，分别是：A-火道左侧区域、B-火道右侧区域以及C-火道区域，每个区域均采取分层码垛方法，且相互独立进行码垛。另外，针对每一个区域，将高度区间[0,CH/2)定义为下坯层，高度区间[CH/2,CH)定义为中坯层，高度区间[CH,H)定义为上坯层。

注意：每个区域内进行码垛时，每一砖层只能码垛一种砖，并且均采用相同的码垛姿态。

步骤1.1初始化每种耐火砖的码垛数量，记为N₁＝0，N₂＝0，N₃＝0。

步骤1.2初始化未开始码垛时(i＝0)的特定区域的全局高度，记为H_i＝0＝G₆。另外，H_i是第码垛i+1层所有砖的z轴坐标值。

步骤1.3初始化区域第i层最大可码垛长度，记为L_i＝1＝YL。为保证垛型的稳定性，在码垛过程之中，需满足L_i+1≤L_i。

步骤1.4初始化区域A、B第i层最大可利用码垛宽度，记为W_i，特别地，注意，区域C第1层最大可码垛宽度为W_i＝1＝300mm。同样，为保证垛型的稳定性，在码垛过程之中，需满足W_i+1≤W_i。

步骤二：A-火道左侧区域码垛

步骤2.1定义变量。

码垛开始层数：i＝1；

初始全局高：gh＝H_i＝0＝G₆；

左侧初始最大允许码垛长度：LL_i＝1＝L_i＝1；

左侧初始最大允许码垛宽度：LW_i＝1＝W_i＝1。

步骤2.2工具砖码垛。

步骤2.2.1为保证垛型稳定性、通风性以及尽可能多地码垛耐火砖，设置当此时层数i为大于等于3的奇数层时，进行工具砖的码垛。因此，根据当前层i的数值判断此时是否需要码垛工具砖。

若不需要码垛工具砖，则转至步骤2.3进行耐火砖的码垛。

若需要码垛工具砖，则针对每一种工具砖K＝k(k＝4,5)，根据表2计算并记录能够在第i层码垛所采取码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l、沿x轴砖长x_l和第i+1层所能利用的码垛面积S。

表2工具砖计算参考表

在表2中，l＝LL_i，w＝LW_i，该区域第i层可以得到2*1*2＝4种耐火砖码垛方案，每一种方案记录为[k,u,v,h,N_y,N_x,N_t,S,l,w]。

步骤2.2.2针对该层每一个供选择的工具砖码垛方案，计算全局高度gh＝h+H_i-1+G₆，如果gh>CH，则在工具砖可选择码垛方案集合中将其删除，然后更新工具砖码垛方案集合。若更新后集合为空，则转至步骤2.3进行耐火砖的码垛；若更新后集合不为空，则继续进行该层工具砖码垛方案的筛选，具体方法如下：

为保证在第i+1层能够码垛尽可能多的耐火砖，在方案集合中依次按照最大第i+1层所能利用的码垛面积S、优先级最高的码垛角度v以及c_k的约束顺序选择一种最终码垛方案。也就是说，优先选择下一层所能利用的码垛面积S最大的码垛方案，若这些方案仅包含一种工具砖，则优先选择v＝1的码垛角度，以此选择出最终码垛方案。若这些方案包含多种类型的工具砖，则优先选择c_k最小的工具砖，若这些方案有多种码垛角度，则优先选择具有v＝1码垛角度的方案，并以此作为最终码垛方案。

步骤2.2.3按照所选择的最终码垛方案进行该层(第i层)码垛，为进一步增加第i+1层所能利用的码垛面积，进行工具砖之间的间隙调整，将剩余的长度和宽度均匀地分布到各个间隙之中，具体方法如下：

如果N_y>1并且N_x>1，计算Y＝N_y*y_l+(N_y-1)*G₂ ^min，X＝N_x*x_l+(N_x-1)*G₂ ^min；计算ay＝(l-Y)/(N_y-1)，ax＝(w-X)/(N_x-1)；计算G_y＝G₂ ^min+ay，G_x＝G₂ ^min+ax，令G_y＝min(G_y,G₂ ^max)，G_x＝min(G_x,G₂ ^max)，最后根据工具砖之间的间隙计算每一块工具砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y＝1并且N_x＝1，直接计算这一块砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y＝1并且N_x>1，令G_y＝0，计算X＝N_x*x_l+(N_x-1)*G₂ ^min；计算ax＝(w-X)/(N_x-1)；计算G_x＝G₂ ^min+ax并令G_x＝min(G_x,G₂ ^max)，最后根据工具砖之间的间隙计算每一块工具砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y>1并且N_x＝1，令G_x＝0，计算Y＝N_y*y_l+(N_y-1)*G₂ ^min；计算ay＝(l-Y)/(N_y-1)；计算G_y＝G₂ ^min+ay并令G_y＝min(G_y,G₂ ^max)，最后根据工具砖之间的间隙计算每一块工具砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

步骤2.2.4计算并更新i＝i+1，H_i-1＝H_i-2+h，LL_i，LW_i。

步骤2.3耐火砖码垛。

步骤2.3.1针对每一种耐火砖K＝k(k＝1,2,3)，依据表3计算并记录能够在第i层码垛所采取码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l、沿x轴砖长x_l和第i+1层所能利用的码垛面积S。

在表2中，l＝LL_i，w＝LW_i，该区域第i层可以得到3*3*2＝18种耐火砖码垛方案，每一种方案记录为[k,u,v,h,N_y,N_x,N_t,S,l,w]。由于窑洞顶部是圆拱形，所以当码垛之后全局高度超过窑洞肩高时，需要重新计算所允许码垛的最大宽度w并进行调整。具体方法如下：

首先，计算全局高度gh＝h+H_i-1+G₆，如果gh≤CH，w＝W_i；如果gh>CH，计算全局高超过窑洞肩高的长度d＝gh-CH。然后，计算如果D<0，该种方案就记录为[k,u,v,0,0,0,0,0,0,0]；如果D≥0，计算当e<0时，该种方案就记录为[k,u,v,0,0,0,0,0,0,0]，当e≥0时，w＝min(W_i,e)。最后，再根据表3计算出所有的方案。

步骤2.3.2倘若所有方案中此层码垛总数量N_t全部都为0，那么就表示该区域已经码垛完毕，即可转至步骤三；否则继续进行该层码垛方案的筛选，具体方法如下：

首先，在该层所有的可码垛方案中，计算每一个方案的耐火砖码垛数量N_k＝N_k+N_t，将此层码垛总数量N_t不为0的方案，并且n_k-N_k>0的方案取出放在可选择方案集合中，如果该集合为空，则返回并转至步骤三；否则更新可选方案集合。然后，根据耐火砖码垛坯层进行进一步码垛方案筛选，倘若0≤H_i-1<CH/2，则属于下坯层，此时需要将可选方案集合中不能放在该坯层的方案删除；若CH/2≤H_i-1<CH，则属于中坯层，此时需要将可选方案集合中不能放在该坯层的方案删除；若CH≤H_i-1<H，则属于上坯层，此时需要将可选方案集合中不能放在该坯层的方案删除。再然后，根据耐火砖码垛的姿态约束进一步进行方案筛选，在更新后的码垛方案集合中将不符合码垛姿态的方案删除掉，并更新可选方案集合，若该集合为空，则返回并转至步骤三；否则进行该层最终码垛方案的选择，具体方法如下：

为了保证在第i+1层能够码垛尽可能多的耐火砖，同时也为了保证尽可能地满足订单需求量、码垛姿态等要求，在可选方案集合中依次按照最大第i+1层所能利用的码垛面积S、余量n_k-N_k最大、优先级最高的码垛方式、优先级最高的码垛角度的约束顺序选择一种最终码垛方案。具体地，优先选择下一层所能利用的码垛面积S最大的码垛方案，若这些方案包含多种类型的耐火砖，则优先选择订单余量n_k-N_k最大的耐火砖。若这些方案中该种类耐火砖存在多种码垛方式，则根据立放>侧放>平放的码垛优先级，选择具有优先级较高的码垛方式。若在该码垛方式下存在多种码垛角度，则优先选择具有v＝1码垛角度的码垛方案，并以此作为最终码垛方案。

步骤2.3.3按照最终码垛方案进行该层码垛，并进行耐火砖之间的间隙调整，将剩余的长度和宽度均匀地分布到各个间隙之中，具体方法如下：

如果N_y>1并且N_x>1，计算Y＝N_y*y_l+(N_y-1)*G₁ ^min，X＝N_x*x_l+(N_x-1)*G₁ ^min；计算ay＝(l-Y)/(N_y-1)，ax＝(w-X)/(N_x-1)；计算G_y＝G₁ ^min+ay，G_x＝G₁ ^min+ax，令G_y＝min(G_y,G₁ ^max)，G_x＝min(G_x,G₁ ^max)，最后根据耐火砖之间的间隙计算每一块耐火砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y＝1并且N_x＝1，直接计算这一块砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y＝1并且N_x>1，令G_y＝0，计算X＝N_x*x_l+(N_x-1)*G₁ ^min；计算ax＝(w-X)/(N_x-1)；计算G_x＝G₁ ^min+ax并令G_x＝min(G_x,G₁ ^max)，最后根据耐火砖之间的间隙计算每一块耐火砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

如果N_y>1并且N_x＝1，令G_x＝0，计算Y＝N_y*y_l+(N_y-1)*G₁ ^min；计算ay＝(l-Y)/(N_y-1)；计算G_y＝G₁ ^min+ay并令G_y＝min(G_y,G₁ ^max)，最后根据耐火砖之间的间隙计算每一块耐火砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

步骤2.3.4计算并更新i＝i+1，N_k＝N_k+N_t，H_i-1＝H_i-2+h，LL_i，LW_i；重复步骤2.2-2.3。

步骤三：B-火道右侧区域码垛(理论方法同步骤二)

步骤四：C-火道区域码垛

步骤4.1定义变量。

码垛层数：i＝1；

初始全局高：gh＝H_i＝0＝G₆；

火道区域初始最大允许码垛长度：LL_i＝1＝L_i＝1；

中间区域初始最大允许码垛宽度：LW_i＝1＝W_i＝1＝300mm。

步骤4.2构建火道。根据火道的高度以及宽度要求，火道的构建采用K5工具砖，码垛方式采取立放u＝1，码垛角度采取v＝1，在火道两侧码垛两层。

步骤4.2.1针对工具砖K＝k(k＝5)，依据表4计算并记录能够在第i层码垛码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l。

表4 K5计算参考表

在表4中，l＝LL_i，火道区域第1和第2层只有一种码垛方案，记录为[k,u,v,h,N_y,N_x,N_t,y_l]。

步骤4.2.2按照该码垛方案进行该层码垛，并进行工具砖之间的间隙调整，将剩余长度均匀地分布到各个间隙之中，具体方法如下：

计算Y＝N_y*y_l+(N_y-1)*G₂ ^min；计算ay＝(l-Y)/(N_y-1)；计算G_y＝G₂ ^min+ay并令G_y＝min(G_y,G₂ ^max)，最后根据工具砖之间的间隙计算每一块耐火砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,x_l,y_l,h]。

步骤4.2.3计算并更新i＝i+1，H_i-1＝H_i-2+h，LL_i；重复步骤4.2.2。

步骤4.3工具砖码垛。

步骤4.3.1为保证垛型稳定性、通风性以及尽可能多地码垛耐火砖，设置当层数i＝3时或者层数i为大于等于6的偶数层时，进行工具砖的码垛。因此，需要根据当前层i判断是否应该码垛工具砖。

如果不应该码垛工具砖，则转至步骤4.4进行耐火砖的码垛。

如果应该码垛工具砖，则只针对工具砖K＝k(k＝4)，依据表5计算并记录在第i层采取的码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l。

表5 K4计算参考表

在表5中，l＝LLi，火道区域工具砖只有一种码垛方案，记录为[k,u,v,h,Ny,Nx,Nt,yl]。

步骤4.3.2针对该层的工具砖码垛方案，计算全局高度gh＝h+Hi-1+G6，倘若gh>CH，则转至步骤4.4进行耐火砖的码垛，否则按照该码垛方案进行该层码垛，并进行工具砖之间的间隙调整，将剩余长度均匀地分布到各个间隙之中，具体方法如下：

计算Y＝Ny*yl+(Ny-1)*G2min；计算ay＝(l-Y)/(Ny-1)；计算Gy＝G2min+ay并令Gy＝min(Gy,G2max)，最后根据工具砖之间的间隙计算每一块耐火砖的坐标并记录[i,k,u,v,x,y,z,xl,yl,h]。

步骤4.3.3计算并更新i＝i+1，Hi-1＝Hi-2+h，LLi。

步骤4.4耐火砖码垛。

步骤4.4.1针对每一种耐火砖K＝k(k＝1,2,3)，依据表3计算并记录能够在第i层码垛所采取码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量Ny、沿x轴码垛数量Nx、此层码垛总数量Nt、沿y轴砖长yl、沿x轴砖长xl和第i+1层所能利用的码垛面积S。

根据表2，l＝LLi，w＝LWi＝300mm，该区域第i层可得到3*3*2＝18种耐火砖码垛方案，每一种方案记录为[k,u,v,h,Ny,Nx,Nt,S,l,w]。由于窑洞顶部是圆拱形，所以当码垛之后全局高度超过窑洞肩高时，需重新计算所允许码垛的最大宽度w并进行调整。具体方法如下：

首先，计算全局高度gh＝h+Hi-1+G6，如果gh≤CH，w＝Wi；如果gh>CH，计算全局高超过窑洞肩高的长度d＝gh-CH。然后，计算如果D<0，该种方案就记录为[k,u,v,0,0,0,0,0,0,0]；如果D≥0，计算当e<0时，该种方案就记录为[k,u,v,0,0,0,0,0,0,0]，当e≥0时，w＝min(Wi,e)。最后，再根据表3计算出所有的方案。

步骤4.4.2-4.4.3同步骤2.3.2-2.3.3。

步骤4.4.4计算并更新i＝i+1，Nk＝Nk+Nt，Hi-1＝Hi-2+h，LLi，LWi；重复步骤4.3-4.4。

步骤五：输出码垛方案并统计绘图。

输出最终耐火砖码垛方案中所有每一块砖所在层数i、每一块砖的类型k、每一块砖的码垛方式u、每一块砖的码垛角度v、每一块砖的横轴坐标x、每一块砖的纵轴坐标y及每一块砖的竖轴坐标z，并记为[i,k,u,v,x,y,z]。统计K1、K2以及K3的各自的数量[N1,N2,N3]以及所码垛耐火砖的总重量，然后画出最终耐火砖码垛方案中每一层砖的码垛三维模型图以及最终耐火砖码垛方案总装三维模型图。

综上，多种类直型耐火砖自动化码垛的总体流程可以包括：

步骤一：处理耐火砖和工具砖(a,b,c,ρ,)、窑车和窑洞(YW,YL,CW,CH,H,R)、火道和间隙(G₁,G₂,G₃,G₄,G₅,G₆)以及生产管理者偏好(u,v,p)等相关参数；初始化区域A，B，C中最大可码垛长度(L_i)、最大可码垛宽度(W_i)以及全局高(H_i)。

步骤二：根据规则判断是否需要码垛工具砖。若此时需要码垛工具砖，则根据表2(区域A和B)、表4(火道构建)以及表5(区域C)进行工具砖码垛方案选择，并根据间隙调整规则进行微调，计算并记录码垛方案；若此时不需要码垛工具砖，则转至步骤三进行耐火砖的码垛。

步骤三：根据表3以及拱顶处最大宽度计算规则进行耐火砖码垛方案的设计，然后依据耐火砖码垛方案筛选规则进行方案的选择，最后针对所选择的最终方案根据间隙调整规则进行耐火砖间隙之间的微调，计算并记录码垛方案。

步骤四：若码垛完毕，则输出并记录最终码垛方案，统计K1、K2以及K3的各自的码垛数量[N₁,N₂,N₃]以及所码垛耐火砖的总重量，然后画出每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；否则，更新相关参数i＝i+1，N_k＝N_k+N_t，H_i-1＝H_i-2+h，LL_i，LW_i并重复步骤二-三。

下面通过一个实例说明多种类直型耐火砖自动化码垛方法的实施结果。

该实例涉及三种耐火砖(K1，K2，K3)，其订单需求量分别是n₁＝80，n₂＝50，n₃＝90，生产管理者关于它们的偏好信息都在表1中列出。根据本申提案设计的基于规则的多种类直型耐火砖码垛策略，可以得到最终码垛方案，如图6所示。

在图6中，耐火砖K1的码垛数量为84块，K2的码垛数量为48块，K3的数量为95块，与订单需求量基本一致，码垛总重量为6598.8kg。观察图5可以发现，根据本申请提案设计的基于规则的多种类直型耐火砖码垛策略得到的耐火砖码垛垛型具有一定的稳定性，关于耐火砖间隙的考虑也保证了垛型具有一定的通风性。另外，每一种耐火砖的码垛都可以完全满足生产管理者对它们的期望。

下面对本发明提供的多种类直型耐火砖自动化码垛装置进行描述，下文描述的多种类直型耐火砖自动化码垛装置与上文描述的多种类直型耐火砖自动化码垛方法可相互对应参照。

图7是本发明提供的多种类直型耐火砖自动化码垛装置的结构示意图。基于上述任一实施例的内容，如图7所示，该装置包括获取模块701、确定模块702、绘图模块703和控制模块704，其中：

获取模块701，用于获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

确定模块702，用于基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

绘图模块703，用于基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

控制模块704，用于基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

具体地，获取模块701、确定模块702、绘图模块703和控制模块704顺次电连接。

本发明实施例提供的多种类直型耐火砖自动化码垛装置，用于执行本发明上述多种类直型耐火砖自动化码垛方法，其实施方式与本发明提供的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

该多种类直型耐火砖自动化码垛装置用于前述各实施例的多种类直型耐火砖自动化码垛方法。因此，在前述各实施例中的多种类直型耐火砖自动化码垛方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。

本发明实施例能结合订单需求量针对多种类直型耐火砖直接进行码垛，并且能够满足生产管理者偏好、垛型稳定性、通风性等要求。

图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行多种类直型耐火砖自动化码垛方法，该方法包括：获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；基于各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请实施例提供的电子设备中的处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，其实施方式与本申请提供的多种类直型耐火砖自动化码垛方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的多种类直型耐火砖自动化码垛方法，该方法包括：获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；基于各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

本申请实施例提供的计算机程序产品被执行时，实现上述多种类直型耐火砖自动化码垛方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的多种类直型耐火砖自动化码垛方法，该方法包括：获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；基于各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛。

本申请实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述多种类直型耐火砖自动化码垛方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种多种类直型耐火砖自动化码垛方法，其特征在于，包括：

获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛；

所述基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，包括：

根据规则判断是否需要码垛工具砖；若此时需要码垛工具砖，则根据表2、表4以及表5进行工具砖码垛方案选择，并根据间隙调整规则进行微调，计算并记录码垛方案；若此时不需要码垛工具砖，则进行耐火砖的码垛；

所述进行耐火砖的码垛，包括：根据表3以及拱顶处最大宽度计算规则进行耐火砖码垛方案的设计，然后依据耐火砖码垛方案筛选规则进行方案的选择，最后针对所选择的最终方案根据间隙调整规则进行耐火砖间隙之间的微调，计算并记录码垛方案；

表2

在表2中，l＝LL_i，w＝LW_i；LL_i为左侧初始最大允许码垛长度；LW_i为左侧初始最大允许码垛宽度；i为码垛层数；码垛方案包括码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l、沿x轴砖长x_l和第i+1层所能利用的码垛面积S；G₁表示在耐火砖之间的常规间隙；G₂为工具砖间隙；a、b、c分别为工具砖的长宽高；

表3

在表3中，l＝LL_i，w＝LW_i；

表4

在表4中，l＝LL_i；

表5

在表5中，l＝LL_i。

2.一种多种类直型耐火砖自动化码垛装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量；

确定模块，用于基于所述各种类耐火砖和工具砖的几何尺寸和候选码垛姿态、窑洞的形状和几何尺寸、码垛间隙和各种类耐火砖的待码放数量，确定每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量；

绘图模块，用于基于每一层码垛的耐火砖的种类、码垛姿态和数量，生成每一层砖的三维模型图及总装三维模型图；

控制模块，用于基于每一层砖的三维模型图及总装三维模型图，控制码垛机器人进行码垛；

所述确定模块，具体用于根据规则判断是否需要码垛工具砖；若此时需要码垛工具砖，则根据表2、表4以及表5进行工具砖码垛方案选择，并根据间隙调整规则进行微调，计算并记录码垛方案；若此时不需要码垛工具砖，则进行耐火砖的码垛；

所述进行耐火砖的码垛，包括：根据表3以及拱顶处最大宽度计算规则进行耐火砖码垛方案的设计，然后依据耐火砖码垛方案筛选规则进行方案的选择，最后针对所选择的最终方案根据间隙调整规则进行耐火砖间隙之间的微调，计算并记录码垛方案；

表2

在表2中，l＝LL_i，w＝LW_i；LL_i为左侧初始最大允许码垛长度；LW_i为左侧初始最大允许码垛宽度；i为码垛层数；码垛方案包括码垛方式u、码垛姿态v、层高h、沿y轴码垛数量N_y、沿x轴码垛数量N_x、此层码垛总数量N_t、沿y轴砖长y_l、沿x轴砖长x_l和第i+1层所能利用的码垛面积S；G₁表示在耐火砖之间的常规间隙；G₂为工具砖间隙；a、b、c分别为工具砖的长宽高；

表3

在表3中，l＝LL_i，w＝LW_i；

表4

在表4中，l＝LL_i；

表5

在表5中，l＝LL_i。

3.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。

4.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1项所述多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。

5.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述多种类直型耐火砖自动化码垛方法的步骤。