CN116703116B - 一种海运集装箱的3d智能配载系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海运集装箱配载技术领域，尤其涉及一种海运集装箱的3D智能配载系统，包括采集单元、建模单元、中控单元以及打印单元，本发明通过中控单元计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数对初始余量体积进行调整，通过计算标准配载体积，初步确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载，算法简便直接，较少系统算力，通过设置建模单元，生成若干组合配载模型，中控单元根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出初始配载模型，生成最优的三维集装箱配载模型图，智能化指导配载作业有效完成，打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印，指导配载作业有效实施。

Description

一种海运集装箱的3D智能配载系统

技术领域

本发明涉及海运集装箱配载技术领域，尤其涉及一种海运集装箱的3D智能配载系统。

背景技术

集装箱船舶配载是指把预定装载出口的集装箱，按船舶的运输要求和码头的作业要求而制定的具体装载计划；

码头上的集装箱船舶配载通常是由码头配载人员对集装箱船舶进行人工配载，而集装箱码头配载人员对中大型的集装箱船舶进行配载需要较长的时间，但船舶公司要求的时间通常较短，因此对码头配载人员的要求较高，特别是对于船舶集中到港的情况下，码头配载人员严重不足，给集装箱码头船舶配载带来了较大的压力；另外，人工对船舶进行配载难以对堆场机械、人力资源进行合理的安排，经常造成码头船舶作业拥堵，船舶配载作业效率低下。

中国专利公开号：CN211521361U。公开了一种海运集装箱的3D智能配载系统，通过将箱号识别装置、偏载检测装置、定位装置以及配载装置集成集装箱配载系统，从而降低了在货运过程中集装箱的偏载情况；由此可见，现有的技术中海运集装箱配载大都靠人的经验来对货物和货舱的配载，存在整体智能化水平低的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种海运集装箱的3D智能配载系统，用以克服现有技术中由于智能化水平低导致集装箱配载后存在稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种海运集装箱的3D智能配载系统，包括，

采集单元，其包括三维扫描仪以及重力检测装置，所述三维扫描仪用以对集装箱内部以及各待配载货物的表面进行扫描，生成集装箱以及各待配载货物的三维视图，所述重力检测装置用以获取各待配载货物的重量数据，所述采集单元还能够采集集装箱的容积数据、各待配载货物的体积数据；

建模单元，其与所述采集单元相连，用以根据所述采集单元采集的集装箱以及各待配载货物的三维视图分别进行三维建模，并生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型；

中控单元，其与所述采集单元和所述建模单元分别相连；所述中控单元能够获取各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数，根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数将初始余量体积调整为修正余量体积；所述中控单元能够根据修正余量体积以及集装箱容积，计算标准配载体积，根据标准配载体积以及最大配载重量分别对实时配载体积以及实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；所述中控单元在判定能够对待配载货物进行全部装载时，能够根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出若干待选择配载模型；所述中控单元还能够根据标准配载重量差值在若干待选择配载模型中选取出初始配载模型、指导配载模型以及生成三维集装箱配载模型图；

打印单元，其与所述中控单元相连，用以打印所述中控单元生成的三维集装箱配载模型图。

进一步地，所述中控单元内设置有标准货物体积以及余量修正参数，所述中控单元能够获取集装箱的容积，并根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并获取各待配载货物的平均货物体积，根据标准货物体积对平均货物体积进行判定，以确定是否对初始余量体积进行调整，

若平均货物体积小于等于标准货物体积，所述中控单元不对初始余量体积进行修正，将获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积；

若平均货物体积大于标准货物体积，所述中控单元获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积，将根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以对初始余量体积进行修正；

其中，V1=Vj-N×a，V1表示为集装箱配载的初始余量体积，Vj为集装箱的容积，N为待配载货物的个数，a为余量修正参数。

进一步地，所述中控单元内设置有标准货物曲率以及标准曲面个数Nb，所述中控单元在判定平均货物体积大于标准货物体积时，获取各待配载货物的实时货物曲率以及实时货物曲率大于标准货物曲率的待配载货物实时曲面个数Ns，并根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以选择对该集装箱初始余量体积进行调整的方法，

若实时曲面个数小于等于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V2=V1×[1-(Nb-Ns)/Ns]；

若实时曲面个数大于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V3=V1×[1+(Nb-Ns)/Ns]。

进一步地，在所述中控单元计算完初始余量体积或将初始余量体积调整为修正余量体积后，根据集装箱的容积以及初始余量体积或修正余量体积，计算标准配载体积，获取待配载货物的实时配载体积，将标准配载体积与实时配载体积进行对比，

若实时配载体积小于标准配载体积，所述中控单元将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；

若实时配载体积大于等于标准配载体积，所述中控单元判定该集装箱不能对待配载货物进行全部装载，并生成更换集装箱提示；

其中，实时配载体积表示待配载货物的体积之和；

Vp=Vj-Vi，i=1，2，3，Vp表示为标准配载体积，Vi为修正余量体积，Vj为集装箱的容积。

进一步地，在所述中控单元判定实时配载体积小于标准配载体积时，获取集装箱的最大配载重量，获取待配载货物的实时配载重量，将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，

若实时配载重量小于最大配载重量，所述中控单元将对集装箱以及各待配载货物进行三维建模；

若实时配载重量大于等于最大配载重量，所述中控单元判定待配载货物与该集装箱不匹配；

其中，实时配载重量表示待配载货物的重量之和。

进一步地，所述中控单元在判定实时配载重量小于最大配载重量时，所述建模单元获取集装箱以及各待配载货物的三维视图，对集装箱以及各待配载货物进行三维建模，生成三维集装箱以及各三维待配载模型，将各三维待配载模型在三维集装箱中进行若干次随机模拟配载，生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型，所述中控单元选取各组合配载模型未超出标准配载体积的组合配载模型作为若干待选择配载模型。

进一步地，所述中控单元内设置有标准模拟次数，在中控单元进行若干次随机模拟，且生成的组合配载模型均超出标准配载体积时，所述中控单元获取三维建模过程中完成随机模拟配载的实时模拟次数，根据标准模拟次数对实时模拟次数进行判定，

若实时模拟次数小于标准模拟次数，所述中控单元将继续控制所述建模单元进行模拟配载，直至选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，或实时模拟次数大于等于标准模拟次数时，中控单元控制所述建模单元停止模拟配载；

若实时模拟次数大于等于标准模拟次数，所述中控单元判定未选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，并生成更换集装箱提示；

进一步地，所述中控单元内设置有标准配载重量差值ΔG，所述中控单元在选取出若干待选择配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱底面的平面为界限，将该三维集装箱分为上下两部分，获取任意一待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的各上部配载重量以及若干待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的各下部配载重量，计算其对应的第一配载差值，并根据标准配载重量差值对各第一配载差值进行判定，

若第一配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元将该待选择配载模型为初始配载模型，并对下一待选择配载模型进行判定；

若第一配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元将下部配载重量与上部配载重量进行对比，若上部配载重量大于下部配载重量，所述中控单元不选择该待配载模型作为初始配载模型，若下部配载重量大于上部配载重量，选择该待选择配载模型作为初始配载模型，直至将各待选择模型判定完成，选取出若干初始配载模型，若未选取出初始配载模型时，中控单元将在各待选择模型中随机选取任一待选择模型作为初始配载模型；

其中，ΔGs=|G2-G1|，ΔGs表示为第一配载差值，G1为待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的上部配载重量，G2为待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的下部配载重量。

进一步地，所述中控单元在选取出若干待选择配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱侧面的平面为界限，将该三维集装箱分为前后两部分，获取若干待选择配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量以及若干待选择配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量，计算若干待选择配载模型对应的若干第二配载差值，获取标准配载重量差值，并根据标准配载重量差值对各第二配载差值进行判定，

若第二配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元选择该初始配载模型作为指导配载模型；

若第二配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元不选择该初始配载模型作为指导配载模型；

其中，ΔGs’=|G2’-G1’|，ΔGs’表示为第二配载差值，G1’为若干待选择配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量，G2’为若干待选择配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量。

进一步地，所述中控单元在选取出若干指导配载模型后，能够获取若干指导配载模型的实时选取个数，并对实时选取个数进行判定，

若实时选取个数小于一，所述中控单元将在若干初始配载模型或待选择配载模型中随机选取任一初始配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数等于一，所述中控单元将该指导配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数大于一，所述中控单元将分别计算各初始配载模型的第一配载差值与标准配载重量差值的若干实时重量差值，并在若干实时重量差值中选择最小的实时重量差值对应的初始配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置采集单元，生成集装箱以及各待配载货物的三维视图，建模单元根据集装箱以及各待配载货物的三维视图进行三维建模，通过采集单元获取的集装箱容积以及各待配载货物的体积，中控单元计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数对初始余量体积进行调整，通过中控单元根据修正余量体积以及集装箱容积，计算标准配载体积，初步确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载，算法简便直接，较少系统算力，通过设置建模单元，在三维集装箱中对三维待配载模型进行随机模拟配载，生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型，中控单元根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出若干待选择配载模型，通过设置标准配载重量差值，中控单元在若干待选择配载模型中选取出初始配载模型，生成最优的三维集装箱配载模型图，计算方便，智能化指导配载作业有效完成，打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印，指导配载作业有效实施。

进一步地，标准货物体积表示设定的装配在集装箱的货物的标准体积，根据集装箱实际容积，货物的种类和数量设定；初始余量体积表示集装箱预留的空间，在集装箱中预留足够的空间，以平衡重心，从而保证集装箱的稳定性，a表示单个货物除了本身的体积所占据空间，各个货物间也会形成空隙，从而构成实际所占据空间大小，与货物种类、形状有关，a可以设定为标准货物体积的1.2倍。

通过设置有标准货物体积，中控单元选择初始余量体积的计算方法，若中控单元判定平均货物体积小于标准货物体积，表示由于单个货物体积小，各个货物之间形成的空隙受形状影响较小，初始余量体积直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算，即根据待配载货物的个数计算，若中控单元判定平均货物体积大于标准货物体积，表示由于单个货物体积较大，各个货物之间形成的空隙与形状因素有关，将根据货物形状对初始余量体积的计算进行优化。

尤其，标准货物曲率表示构成货物表面的一条曲线上的一点的弯曲程度的数值，代表了货物形状相较于长方体的复杂程度，标准曲面个数表示一定数量的货物之间形成的空隙不影响直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算初始余量体积的结果；实时货物曲率表示构成货物表面的各个平面上一点的曲率平均值。

通过设置标准货物曲率以及标准曲面个数，中控单元在判定平均货物体积大于标准货物体积时，根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，选择对该集装箱初始余量体积进行调整的方法，即根据各个货物之间形成的空隙与形状因素的关系对初始余量体积进行调整，若中控单元判定实时曲面个数小于标准曲面个数，表示由于标准曲面个数对应直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算初始余量体积的结果，因而由于实时曲面个数小于标准曲面个数，需要将初始余量体积调小，相反，若实时曲面个数大于标准曲面个数，需要将初始余量体积调大。

进一步地，通过计算标准配载体积，精准计算留有足够空间的用于配载的体积，若中控单元判定实时配载体积小于标准配载体积，表示在留有余量体积的基础上，配载体积不超过集装箱的最大容纳体积，将确定货物重量是否超过配载重量限制。

尤其，通过计算货物的实时配载重量，确保货物重量不超过集装箱的重量承载能力，保障配载计算方法有效。

进一步地，通过建模单元对集装箱以及各待配载货物进行三维建模，生成三维集装箱以及各三维待配载模型，将各三维待配载模型在三维集装箱中进行随机模拟配载，简便直接计算各种排列方式，通过中控单元选择组合配载模型未超出标准配载体积的组合配载模型作为若干待选择配载模型，确保货物体积在留有余量体积的基础上，不超过集装箱的容积，初步筛选出满足体积条件的组合配载模型。

尤其，实时模拟次数中一次模拟次数为待配载货物在三维集装箱中全部完成模拟配载或待配载货物未完成模拟配载但已超出标准配载体积时，记为一次模拟次数；通过设置标准模拟次数，避免建模单元无休止计算待配载货物的排列方式，减少算力以及保障计算有效。

进一步地，通过设置标准配载重量差值，中控单元根据标准配载重量差值对上部配载重量与下部配载重量的第一配载差值进行判定，若中控单元判定第一配载差值小于标准配载重量差值，表示集装箱上部与下部的重量差值不大，即集装箱垂直方向重量平衡，从而具有良好的稳定性，若中控单元判定第一配载差值大于标准配载重量差值，表示集装箱上部与下部的重量差值较大，选择下部配载重量大于上部配载重量的若干待选择配载模型作为初始配载模型，即筛选出集装箱下重上轻的配载模型。

进一步地，通过中控单元根据标准配载重量差值对前部配载重量与后部配载重量的第二配载差值进行判定，若中控单元判定第二配载差值小于标准配载重量差值，表示集装箱前后重量分布平衡，从而具有良好的稳定性，若中控单元判定第二配载差值大于标准配载重量差值，表示集装箱前后重量分布不平衡，筛选出使货物能够均匀分布在集装箱的配载方式。

进一步地，随机选取表示中控单元在若干初始配载模型中随机选取任一初始配载模型；通过设置打印单元，中控单元选择最佳配载方式生成三维集装箱配载模型图，打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印，指导配载作业有效实施。

附图说明

图1为本发明一种海运集装箱的3D智能配载系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明一种海运集装箱的3D智能配载系统的示意图，本实施例公开一种海运集装箱的3D智能配载系统，包括，采集单元、建模单元、中控单元以及打印单元，其中，

采集单元，其包括三维扫描仪以及重力检测装置，所述三维扫描仪用以对集装箱内部以及各待配载货物的表面进行扫描，生成集装箱以及各待配载货物的三维视图，所述重力检测装置用以获取各待配载货物的重量数据，所述采集单元还能够采集集装箱的容积数据、各待配载货物的体积数据；

建模单元，其与所述采集单元相连，用以根据所述采集单元采集的集装箱以及各待配载货物的三维视图分别进行三维建模，并生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型；

中控单元，其与所述采集单元和所述建模单元分别相连；所述中控单元能够获取各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数，根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数将初始余量体积调整为修正余量体积；所述中控单元能够根据修正余量体积以及集装箱容积，计算标准配载体积，根据标准配载体积以及最大配载重量分别对实时配载体积以及实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；所述中控单元在判定能够对待配载货物进行全部装载时，能够根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出若干待选择配载模型；所述中控单元还能够根据标准配载重量差值在若干待选择配载模型中选取出初始配载模型、指导配载模型以及生成三维集装箱配载模型图；

打印单元，其与所述中控单元相连，用以打印所述中控单元生成的三维集装箱配载模型图。

通过设置采集单元，生成集装箱以及各待配载货物的三维视图，建模单元根据集装箱以及各待配载货物的三维视图进行三维建模，通过采集单元获取的集装箱容积以及各待配载货物的体积，中控单元计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数对初始余量体积进行调整，通过中控单元根据修正余量体积以及集装箱容积，计算标准配载体积，初步确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载，算法简便直接，较少系统算力，通过设置建模单元，在三维集装箱中对三维待配载模型进行随机模拟配载，生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型，中控单元根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出若干待选择配载模型，通过设置标准配载重量差值，中控单元在若干待选择配载模型中选取出初始配载模型，生成最优的三维集装箱配载模型图，计算方便，智能化指导配载作业有效完成，打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印，指导配载作业有效实施。

具体而言，所述中控单元内设置有标准货物体积以及余量修正参数，所述中控单元能够获取集装箱的容积，并根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并获取各待配载货物的平均货物体积，根据标准货物体积对平均货物体积进行判定，以确定是否对初始余量体积进行调整，

若平均货物体积小于等于标准货物体积，所述中控单元不对初始余量体积进行修正，将获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积；

若平均货物体积大于标准货物体积，所述中控单元获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积，将根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以对初始余量体积进行修正；

其中，V1=Vj-N×a，Vy表示为集装箱配载的初始余量体积，Vj为集装箱的容积，N为待配载货物的个数，a为余量修正参数。

标准货物体积表示设定的装配在集装箱的货物的标准体积，根据集装箱实际容积，货物的种类和数量设定；初始余量体积表示集装箱预留的空间，在集装箱中预留足够的空间，以平衡重心，从而保证集装箱的稳定性，a表示单个货物除了本身的体积所占据空间，各个货物间也会形成空隙，从而构成实际所占据空间大小，与货物种类、形状有关，a可以设定为标准货物体积的1.2倍。

通过设置有标准货物体积，中控单元选择初始余量体积的计算方法，若中控单元判定平均货物体积小于标准货物体积，表示由于单个货物体积小，各个货物之间形成的空隙受形状影响较小，初始余量体积直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算，即根据待配载货物的个数计算，若中控单元判定平均货物体积大于标准货物体积，表示由于单个货物体积较大，各个货物之间形成的空隙与形状因素有关，将根据货物形状对初始余量体积的计算进行优化。

具体而言，所述中控单元内设置有标准货物曲率以及标准曲面个数Nb，所述中控单元在判定平均货物体积大于标准货物体积时，获取各待配载货物的实时货物曲率以及实时货物曲率大于标准货物曲率的待配载货物实时曲面个数Ns，并根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以选择对该集装箱初始余量体积进行调整的方法，

若实时曲面个数小于等于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V2=V1×[1-(Nb-Ns)/Ns]；

若实时曲面个数大于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V3=V1×[1+(Nb-Ns)/Ns]。

标准货物曲率表示构成货物表面的一条曲线上的一点的弯曲程度的数值，代表了货物形状相较于长方体的复杂程度，标准曲面个数表示一定数量的货物之间形成的空隙不影响直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算初始余量体积的结果；实时货物曲率表示构成货物表面的各个平面上一点的曲率平均值。

通过设置标准货物曲率以及标准曲面个数，中控单元在判定平均货物体积大于标准货物体积时，根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，选择对该集装箱初始余量体积进行调整的方法，即根据各个货物之间形成的空隙与形状因素的关系对初始余量体积进行调整，若中控单元判定实时曲面个数小于标准曲面个数，表示由于标准曲面个数对应直接根据货物本身的体积所占的空间以及预设参数计算初始余量体积的结果，因而由于实时曲面个数小于标准曲面个数，需要将初始余量体积调小，相反，若实时曲面个数大于标准曲面个数，需要将初始余量体积调大。

具体而言，在所述中控单元计算完初始余量体积或将初始余量体积调整为修正余量体积后，根据集装箱的容积以及初始余量体积或修正余量体积，计算标准配载体积，获取待配载货物的实时配载体积，将标准配载体积与实时配载体积进行对比，

若实时配载体积小于标准配载体积，所述中控单元将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；

若实时配载体积大于等于标准配载体积，所述中控单元判定该集装箱不能对待配载货物进行全部装载，并生成更换集装箱提示；

其中，实时配载体积表示待配载货物的体积之和；

Vp=Vj-Vi，i=1，2，3，Vp表示为标准配载体积，Vi为修正余量体积，Vj为集装箱的容积。

通过计算标准配载体积，精准计算留有足够空间的用于配载的体积，若中控单元判定实时配载体积小于标准配载体积，表示在留有余量体积的基础上，配载体积不超过集装箱的最大容纳体积，将确定货物重量是否超过配载重量限制。

具体而言，在所述中控单元判定实时配载体积小于标准配载体积时，获取集装箱的最大配载重量，获取待配载货物的实时配载重量，将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，

若实时配载重量小于最大配载重量，所述中控单元将对集装箱以及各待配载货物进行三维建模；

若实时配载重量大于等于最大配载重量，所述中控单元判定待配载货物与该集装箱不匹配；

其中，实时配载重量表示待配载货物的重量之和。

通过计算货物的实时配载重量，确保货物重量不超过集装箱的重量承载能力，保障配载计算方法有效。

具体而言，所述中控单元在判定实时配载重量小于最大配载重量时，所述建模单元获取集装箱以及各待配载货物的三维视图，对集装箱以及各待配载货物进行三维建模，生成三维集装箱以及各三维待配载模型，将各三维待配载模型在三维集装箱中进行若干次随机模拟配载，生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型，所述中控单元选取各组合配载模型未超出标准配载体积的组合配载模型作为若干待选择配载模型。

通过建模单元对集装箱以及各待配载货物进行三维建模，生成三维集装箱以及各三维待配载模型，将各三维待配载模型在三维集装箱中进行随机模拟配载，简便直接计算各种排列方式，通过中控单元选择组合配载模型未超出标准配载体积的组合配载模型作为若干待选择配载模型，确保货物体积在留有余量体积的基础上，不超过集装箱的容积，初步筛选出满足体积条件的组合配载模型。

具体而言，所述中控单元内设置有标准模拟次数，在中控单元进行若干次随机模拟，且生成的组合配载模型均超出标准配载体积时，所述中控单元获取三维建模过程中完成随机模拟配载的实时模拟次数，根据标准模拟次数对实时模拟次数进行判定，

若实时模拟次数小于标准模拟次数，所述中控单元将继续控制所述建模单元进行模拟配载，直至选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，或实时模拟次数大于等于标准模拟次数时，中控单元控制所述建模单元停止模拟配载；

若实时模拟次数大于等于标准模拟次数，所述中控单元判定未选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，并生成更换集装箱提示；

实时模拟次数中一次模拟次数为待配载货物在三维集装箱中全部完成模拟配载或待配载货物未完成模拟配载但已超出标准配载体积时，记为一次模拟次数；

通过设置标准模拟次数，避免建模单元无休止计算待配载货物的排列方式，减少算力以及保障计算有效。

具体而言，所述中控单元内设置有标准配载重量差值ΔG，所述中控单元在选取出若干待选择配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱底面的平面为界限，将该三维集装箱分为上下两部分，获取任意一待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的各上部配载重量以及若干待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的各下部配载重量，计算其对应的第一配载差值，并根据标准配载重量差值对各第一配载差值进行判定，

若第一配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元将该待选择配载模型为初始配载模型，并对下一待选择配载模型进行判定；

若第一配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元将下部配载重量与上部配载重量进行对比，若上部配载重量大于下部配载重量，所述中控单元不选择该待配载模型作为初始配载模型，若下部配载重量大于上部配载重量，选择该待选择配载模型作为初始配载模型，直至将各待选择模型判定完成，选取出若干初始配载模型，若未选取出初始配载模型时，中控单元将在各待选择模型中随机选取任一待选择模型作为初始配载模型；

其中，ΔGs=|G2-G1|，ΔGs表示为第一配载差值，G1为待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的上部配载重量，G2为待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的下部配载重量。

通过设置标准配载重量差值，中控单元根据标准配载重量差值对上部配载重量与下部配载重量的第一配载差值进行判定，若中控单元判定第一配载差值小于标准配载重量差值，表示集装箱上部与下部的重量差值不大，即集装箱垂直方向重量平衡，从而具有良好的稳定性，若中控单元判定第一配载差值大于标准配载重量差值，表示集装箱上部与下部的重量差值较大，选择下部配载重量大于上部配载重量的若干待选择配载模型作为初始配载模型，即筛选出集装箱下重上轻的配载模型。

具体而言，所述中控单元在选取出若干待选择配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱侧面的平面为界限，将该三维集装箱分为前后两部分，获取若干待选择配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量以及若干待选择配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量，计算若干待选择配载模型对应的若干第二配载差值，获取标准配载重量差值，并根据标准配载重量差值对各第二配载差值进行判定，

若第二配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元选择该初始配载模型作为指导配载模型；

若第二配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元不选择该初始配载模型作为指导配载模型；

其中，ΔGs’=|G2’-G1’|，ΔGs’表示为第二配载差值，G1’为若干待选择配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量，G2’为若干待选择配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量。

通过中控单元根据标准配载重量差值对前部配载重量与后部配载重量的第二配载差值进行判定，若中控单元判定第二配载差值小于标准配载重量差值，表示集装箱前后重量分布平衡，从而具有良好的稳定性，若中控单元判定第二配载差值大于标准配载重量差值，表示集装箱前后重量分布不平衡，筛选出使货物能够均匀分布在集装箱的配载方式。

具体而言，所述中控单元在选取出若干指导配载模型后，能够获取若干指导配载模型的实时选取个数，并对实时选取个数进行判定，

若实时选取个数小于一，所述中控单元将在若干初始配载模型或待选择配载模型中随机选取任一初始配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数等于一，所述中控单元将该指导配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数大于一，所述中控单元将分别计算各初始配载模型的第一配载差值与标准配载重量差值的若干实时重量差值，并在若干实时重量差值中选择最小的实时重量差值对应的初始配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印。

随机选取表示中控单元在若干初始配载模型中随机选取任一初始配载模型；

通过设置打印单元，中控单元选择最佳配载方式生成三维集装箱配载模型图，打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印，指导配载作业有效实施。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 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 (8)

1.一种海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，包括，

采集单元，其包括三维扫描仪以及重力检测装置，所述三维扫描仪用以对集装箱内部以及各待配载货物的表面进行扫描，生成集装箱以及各待配载货物的三维视图，所述重力检测装置用以获取各待配载货物的重量数据，所述采集单元还能够采集集装箱的容积数据、各待配载货物的体积数据；

建模单元，其与所述采集单元相连，用以根据所述采集单元采集的集装箱以及各待配载货物的三维视图分别进行三维建模，并生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型；

中控单元，其与所述采集单元和所述建模单元分别相连；所述中控单元能够获取各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数，根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并根据各待配载货物的平均货物体积以及实时曲面个数将初始余量体积调整为修正余量体积；所述中控单元能够根据修正余量体积以及集装箱容积，计算标准配载体积，根据标准配载体积以及最大配载重量分别对实时配载体积以及实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；所述中控单元在判定能够对待配载货物进行全部装载时，能够根据标准配载体积以及标准模拟次数在组合配载模型中选取出若干待选择配载模型；所述中控单元还能够根据标准配载重量差值在若干待选择配载模型中选取出初始配载模型、指导配载模型以及生成三维集装箱配载模型图；

打印单元，其与所述中控单元相连，用以打印所述中控单元生成的三维集装箱配载模型图；

所述中控单元内设置有标准货物体积以及余量修正参数，所述中控单元能够获取集装箱的容积，并根据集装箱的容积以及余量修正参数计算集装箱配载的初始余量体积，并获取各待配载货物的平均货物体积，根据标准货物体积对平均货物体积进行判定，以确定是否对初始余量体积进行调整，

若平均货物体积小于等于标准货物体积，所述中控单元不对初始余量体积进行修正，将获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积；

若平均货物体积大于标准货物体积，所述中控单元获取待配载货物的个数，计算集装箱配载的初始余量体积，将根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以对初始余量体积进行修正；

其中，V1=Vj-N×a，V1表示为集装箱配载的初始余量体积，Vj为集装箱的容积，N为待配载货物的个数，a为余量修正参数；

所述中控单元内设置有标准货物曲率以及标准曲面个数Nb，所述中控单元在判定平均货物体积大于标准货物体积时，获取各待配载货物的实时货物曲率以及实时货物曲率大于标准货物曲率的待配载货物实时曲面个数Ns，并根据标准曲面个数对实时曲面个数进行判定，以选择对该集装箱初始余量体积进行调整的方法，

若实时曲面个数小于等于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V2=V1×[1-(Nb-Ns)/Ns]；

若实时曲面个数大于标准曲面个数，所述中控单元将初始余量体积调整为修正余量体积V3=V1×[1+(Nb-Ns)/Ns]；

其中，实时货物曲率表示货物表面的曲线的曲率平均值。

2.根据权利要求1所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，在所述中控单元计算完初始余量体积或将初始余量体积调整为修正余量体积后，根据集装箱的容积以及初始余量体积或修正余量体积，计算标准配载体积，获取待配载货物的实时配载体积，将标准配载体积与实时配载体积进行对比，

若实时配载体积小于标准配载体积，所述中控单元将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，以确定该集装箱是否能够对待配载货物进行全部装载；

若实时配载体积大于等于标准配载体积，所述中控单元判定该集装箱不能对待配载货物进行全部装载，并生成更换集装箱提示；

其中，实时配载体积表示待配载货物的体积之和；

Vp=Vj-Vi，i=1，2，3，Vp表示为标准配载体积，Vi为修正余量体积或初始余量体积，Vj为集装箱的容积。

3.根据权利要求2所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，在所述中控单元判定实时配载体积小于标准配载体积时，获取集装箱的最大配载重量，获取待配载货物的实时配载重量，将根据标准配载体积对实时配载重量进行判定，

若实时配载重量小于最大配载重量，所述中控单元将对集装箱以及各待配载货物进行三维建模；

若实时配载重量大于等于最大配载重量，所述中控单元判定待配载货物与该集装箱不匹配；

其中，实时配载重量表示待配载货物的重量之和。

4.根据权利要求3所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，所述中控单元在判定实时配载重量小于最大配载重量时，所述建模单元获取集装箱以及各待配载货物的三维视图，对集装箱以及各待配载货物进行三维建模，生成三维集装箱以及各三维待配载模型，将各三维待配载模型在三维集装箱中进行若干次随机模拟配载，生成若干三维待配载模型在三维集装箱中的组合配载模型，所述中控单元选取各组合配载模型未超出标准配载体积的组合配载模型作为若干待选择配载模型。

5.根据权利要求4所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，所述中控单元内设置有标准模拟次数，在中控单元进行若干次随机模拟，且生成的组合配载模型均超出标准配载体积时，所述中控单元获取三维建模过程中完成随机模拟配载的实时模拟次数，根据标准模拟次数对实时模拟次数进行判定，

若实时模拟次数小于标准模拟次数，所述中控单元将继续控制所述建模单元进行模拟配载，直至选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，或实时模拟次数大于等于标准模拟次数时，中控单元控制所述建模单元停止模拟配载；

若实时模拟次数大于等于标准模拟次数，所述中控单元判定未选取出未超出标准配载体积的若干待选择配载模型，并生成更换集装箱提示。

6.根据权利要求4所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，所述中控单元内设置有标准配载重量差值ΔG，所述中控单元在选取出若干待选择配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱底面的平面为界限，将该三维集装箱分为上下两部分，获取任意一待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的各上部配载重量以及若干待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的各下部配载重量，计算其对应的第一配载差值，并根据标准配载重量差值对各第一配载差值进行判定，

若第一配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元将该待选择配载模型为初始配载模型，并对下一待选择配载模型进行判定；

若第一配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元将下部配载重量与上部配载重量进行对比，若上部配载重量大于下部配载重量，所述中控单元不选择该待选择配载模型作为初始配载模型，若下部配载重量大于上部配载重量，选择该待选择配载模型作为初始配载模型，直至将待选择配载模型判定完成，选取出若干初始配载模型，若未选取出初始配载模型时，中控单元将在各待选择配载模型中随机选取任一待选择配载模型作为初始配载模型；

其中，ΔGs=|G2-G1|，ΔGs表示为第一配载差值，G1为待选择配载模型中属于该三维集装箱上半部分对应的上部配载重量，G2为待选择配载模型中属于该三维集装箱下半部分对应的下部配载重量。

7.根据权利要求6所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，所述中控单元在选取出若干初始配载模型时，以穿过该三维集装箱中心且平行于该三维集装箱侧面的平面为界限，将该三维集装箱分为前后两部分，获取若干初始配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量以及若干初始配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量，计算若干初始配载模型对应的若干第二配载差值，获取标准配载重量差值，并根据标准配载重量差值对各第二配载差值进行判定，

若第二配载差值小于标准配载重量差值，所述中控单元选择该初始配载模型作为指导配载模型；

若第二配载差值大于标准配载重量差值，所述中控单元不选择该初始配载模型作为指导配载模型；

其中，ΔGs’=|G2’-G1’|，ΔGs’表示为第二配载差值，G1’为若干初始配载模型中属于该三维集装箱前部对应的各前部配载重量，G2’为若干初始配载模型中属于该三维集装箱后部对应的各后部配载重量。

8.根据权利要求7所述的海运集装箱的3D智能配载系统，其特征在于，所述中控单元在选取出若干指导配载模型后，获取若干指导配载模型的实时选取个数，并对实时选取个数进行判定，

若实时选取个数小于一，所述中控单元将在若干初始配载模型或待选择配载模型中随机选取任一模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数等于一，所述中控单元将该指导配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印；

若实时选取个数大于一，所述中控单元将分别计算各指导配载模型的第一配载差值与标准配载重量差值的若干实时重量差值，并在若干实时重量差值中选择最小的实时重量差值对应的指导配载模型作为三维集装箱配载模型图，并控制所述打印单元将三维集装箱配载模型图进行打印。