CN117049199A - 一种集装箱装箱方法及其相关设备 - Google Patents

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Abstract

本申请属于物流技术领域，公开了一种集装箱装箱方法及其相关设备，根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸和数量，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，并形成堆链表、层链表和个体链表，在根据堆链表、层链表和个体链表对各货物堆、货物层和货物个体进行位置规划时，基于优先填充货物堆顶部空隙的原则进行规划，能够提高集装箱的装载率，而且，该集装箱装箱方法规划装箱方案的规划方法实际上是一种启发式装箱算法，具有算法高效、稳定性好、需要的计算资源少等优点。

Description

一种集装箱装箱方法及其相关设备
技术领域
本申请涉及物流技术领域，具体而言，涉及一种集装箱装箱方法及其相关设备。
背景技术
目前，物流行业中，装卸车步骤仍然大量的使用人工，对于装载率（即对装载空间的填充率）要求高的集装箱海运更甚。现有的技术下，能满足装箱效率的自动装箱设备，往往要牺牲装载率；而满足装载率的自动装箱设备的装载效率却比人工装箱要低。
当前广泛用于海运的集装箱为20寸集装箱，只能前后开门，所以没法使用龙门式自动装箱设备进行装箱，为此，本发明的发明人提出了一种自动装箱设备，如图9所示，包括拆垛运输载车90和装箱载车91；所述拆垛运输载车90包括拆垛机械臂92和伸缩传送带93；所述装箱载车91包括物料排列平台94和装箱机械手95；装箱载车91能够前后移动，伸缩传送带93随装箱载车91前后移动而伸缩，拆垛机械臂92用于把箱状货物放入伸缩传送带93，伸缩传送带93用于把箱状货物输送至物料排列平台94，物料排列平台94用于把箱状货物排列成排；装箱机械手95具有如图10所示的夹爪组件96，所述夹爪组件96包括多个呈直线排布吸盘阵列模块97，各所述吸盘阵列模块97能够独立前后移动。
这种自动装箱设备在工作时，把装箱载车91从集装箱的后门放入集装箱中，由拆垛机械臂92把箱状货物按需要的位姿放入伸缩传送带93，由伸缩传送带93送至物料排列平台94进行排列，然后根据排列成排的箱状货物的位姿调节夹爪组件96中各吸盘阵列模块97的前后位置并由装箱机械手95带动该夹爪组件96抓取成排的箱状货物进行装箱，从而能够提高装载效率。使用这种自动装箱设备需要预先生成合理的装箱方案（即各箱状货物在集装箱内的分布方案）才能保证较高的装载率。
三维装箱是典型的NP-hard问题，很难求出精确的全局最优解。求解这类问题的算法多为智能算法（如遗传算法、蚁群算法等传统的优化算法和基于深度强化学习的人工智能算法等），智能算法的优点是通用性好，装载率更高，但是缺点是针对现实中的诸多装箱要求（如摆放方向要求、叠放规则、以及垛型平稳性要求等），需要较高数学建模能力，另外还需要较大的计算资源或较长的计算时间才可以满足使用要求，因此实用性不高。
为此，需要寻求一种集装箱装箱方法及其相关设备，能够提高集装箱的装载率，且算法高效、稳定性好、需要的计算资源少。
发明内容
本申请的目的在于提供一种集装箱装箱方法及其相关设备，能够提高集装箱的装载率，且算法高效、稳定性好、需要的计算资源少。
第一方面，本申请提供了一种集装箱装箱方法，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，包括步骤：
A1.获取装箱订单信息，所述装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的所述箱状货物的尺寸和数量；
A2.根据所述集装箱的尺寸以及各箱型的所述箱状货物的尺寸，获取各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
A3.根据所述集装箱的尺寸、各箱型的所述箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的所述箱状货物的所述最佳单层码放垛型，确定各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
A4.基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据所述堆链表、所述层链表、所述个体链表、各箱型的所述箱状货物的尺寸以及各箱型的所述最佳单层码放垛型和对应的所述层宽，确定各所述箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
A5.根据所述装箱方案进行装箱。
该集装箱装箱方法，根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸和数量，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，并形成堆链表、层链表和个体链表，在根据堆链表、层链表和个体链表对各货物堆、货物层和货物个体进行位置规划时，基于优先填充货物堆顶部空隙的原则进行规划，能够提高集装箱的装载率，而且，该集装箱装箱方法规划装箱方案的规划方法实际上是一种启发式装箱算法，具有算法高效、稳定性好、需要的计算资源少等优点。
优选地，所述最佳单层码放垛型包括两列所述箱状货物，每列所述箱状货物沿所述集装箱的宽度方向排列，两列所述箱状货物前后分布；所述层宽为所述最佳单层码放垛型在所述集装箱的长度方向的尺寸。
优选地，所述集装箱的尺寸和所述箱状货物的尺寸均包括长度、宽度和高度；
步骤A2包括：
A201.根据所述集装箱的宽度和所述箱状货物的长度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱宽度方向上的最大横向放置数量和对应的剩余宽度，记为横放数量和横向余量；
A202.根据所述集装箱的宽度和所述箱状货物的宽度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱宽度方向上的最大竖向放置数量和对应的剩余宽度，记为竖放数量和竖向余量；
A203.对比所述横向余量、所述竖向余量以及所述箱状货物的宽度和长度，确定各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型、第二预设垛型或第三预设垛型；
A204.根据各箱型的所述箱状货物的长度和宽度计算对应的所述最佳单层码放垛型的所述层宽。
优选地，所述第一预设垛型的其中一列所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物均为竖向放置，且所述第一预设垛型包含的所述箱状货物的数量为，/>为所述横放数量，/>为所述箱状货物的竖放数量；
所述第二预设垛型的两列所述箱状货物的一端的两个所述箱状货物以打星方式排布，其中一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为竖向放置，且所述第二预设垛型包含的所述箱状货物的数量为；
所述第三预设垛型的两列所述箱状货物的一端的两个所述箱状货物以打星方式排布，其中一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为竖向放置，且所述第二预设垛型包含的所述箱状货物的数量为。
把最佳单层码放垛型设置为该三种预设垛型之一，由于前后两列箱状货物的主要部分之间形成错位排布，在堆叠后不易翻倒，堆放稳定性好，通过打星方式对一端的箱状货物进行排布，可以减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而进一步提高堆放稳定性，还有利于提高装载率。
优选地，步骤A3包括：
A301.根据所述集装箱的高度和所述箱状货物的高度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱的高度方向上的最大堆叠数量；
A302.根据各箱型的所述箱状货物的数量、各箱型的所述箱状货物的所述最大堆叠数量以及各箱型的所述箱状货物的单层数量，计算各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆的数量和剩余货物数量，记为堆数和第一余数；所述单层数量为所述最佳单层码放垛型包含的所述箱状货物的数量；
A303.根据各箱型的所述箱状货物的所述第一余数和各箱型的所述箱状货物的所述单层数量，计算各箱型的所述箱状货物的所述第一余数能够组成的所述最佳单层码放垛型的数量和剩余货物数量，记为层数和个体数；
A304.分别用各箱型的所述箱状货物的所述堆数、所述层数和所述个体数形成所述堆链表、所述层链表和所述个体链表。
优选地，步骤A4包括：
A401.根据所述堆链表中的各箱型对应的所述堆数，沿所述集装箱的长度方向依次排布对应堆数的各箱型的所述货物堆，并获取各所述货物堆中的各所述箱状货物的装箱位姿；
A402.以各所述货物堆与所述集装箱顶部之间的空间为填充空间，遍历所述层链表中各非零层数对应的箱型，以确定能够放入所述填充空间的箱型作为填充箱型；
A403.把所述填充箱型的箱状货物填充至对应的所述填充空间，以获取所述填充箱型的各所述箱状货物的装箱位姿，并更新所述层链表；
A404.根据所述层链表中各箱型的所述层数和对应的所述最佳单层码放垛型的所述层宽，在所有所述货物堆后方的剩余空间放置各箱型的所述货物层，并获取各所述货物层中的各所述箱状货物的装箱位姿；
A405.根据所述个体链表中各箱型的所述个体数和对应的所述箱状货物的尺寸，把各所述货物个体排布在所述集装箱内的剩余空间中，并获取各所述货物个体的装箱位姿。
在规划好各货物堆的位置后，在货物堆的顶部填充可放入的箱状货物，从而能够提高装载率。
优选地，所述能够放入所述填充空间的箱型是指满足以下条件的所述箱状货物的箱型：
;
其中，为向下取整函数，/>为取余数函数，/>为所述填充空间在高度方向的尺寸，/>为所述箱状货物的高度，/>为预设的预留高度。
从而，在填充空间中放入对应的箱状货物后，最上方的箱状货物与集装箱顶部之间依然具有不小于的空间，以便装箱机械手的夹爪组件进出该填充空间。
第二方面，本申请提供了一种集装箱装箱装置，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，包括：
订单获取模块，用于获取装箱订单信息，所述装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的所述箱状货物的尺寸和数量；
第一规划模块，用于根据所述集装箱的尺寸以及各箱型的所述箱状货物的尺寸，获取各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
链表生成模块，用于根据所述集装箱的尺寸、各箱型的所述箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的所述箱状货物的所述最佳单层码放垛型，确定各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
装箱方案确定模块，用于基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据所述堆链表、所述层链表、所述个体链表、各箱型的所述箱状货物的尺寸以及各箱型的所述最佳单层码放垛型和对应的所述层宽，确定各所述箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
装箱模块，用于根据所述装箱方案进行装箱。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如前文所述的集装箱装箱方法中的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如前文所述的集装箱装箱方法中的步骤。
有益效果：本申请提供的集装箱装箱方法及其相关设备，根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸和数量，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，并形成堆链表、层链表和个体链表，在根据堆链表、层链表和个体链表对各货物堆、货物层和货物个体进行位置规划时，基于优先填充货物堆顶部空隙的原则进行规划，能够提高集装箱的装载率，而且，该集装箱装箱方法规划装箱方案的规划方法实际上是一种启发式装箱算法，具有算法高效、稳定性好、需要的计算资源少等优点。
附图说明
图1为本申请实施例提供的集装箱装箱方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的集装箱装箱装置的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图4为第一预设垛型的俯视图。
图5为第二预设垛型的俯视图。
图6为第三预设垛型的俯视图。
图7为上下两个货物层的分布图。
图8为一种示意性的三维装箱效果图。
图9为一种自动装箱设备的结构示意图。
图10为一种夹爪组件的结构示意图。
标号说明：90、拆垛运输载车；91、装箱载车；92、拆垛机械臂；93、伸缩传送带；94、物料排列平台；95、装箱机械手；96、夹爪组件；97、吸盘阵列模块；98、托板；1、订单获取模块；2、第一规划模块；3、链表生成模块；4、装箱方案确定模块；5、装箱模块；301、处理器；302、存储器；303、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1是本申请一些实施例中的一种集装箱装箱方法，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，包括步骤：
A1.获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；
A2.根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
A3.根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
A4.基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
A5.根据装箱方案进行装箱。
该集装箱装箱方法，根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸和数量，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，并形成堆链表、层链表和个体链表，在根据堆链表、层链表和个体链表对各货物堆、货物层和货物个体进行位置规划时，基于优先填充货物堆顶部空隙的原则进行规划，能够提高集装箱的装载率，而且，该集装箱装箱方法规划装箱方案的规划方法实际上是一种启发式装箱算法，具有算法高效、稳定性好、需要的计算资源少等优点。
该集装箱装箱方法针对要求指定一面朝上放置的箱状货物进行装箱，从而在规划装箱方案的时候，只需考虑箱状货物的顶面朝上的放置位姿，计算量较小。例如，成箱的酱油、酒、饮料等货物，需要保持瓶口朝上放置，因此需要包装箱的顶面（即瓶口正对的一面，该顶面就是上述的指定一面）保持朝上。
该集装箱装箱方法优选应用于图9所示的自动装箱设备。
在实际应用中，常常会遇到要把同一销售者销售的多种产品装入同一个集装箱的要求，例如，把老抽和多种不同品质等级的生抽装入同一个集装箱，各种产品使用不同尺寸的包装箱进行包装，从而形成不同箱型的箱状货物。通过统计发现，当一个集装箱内放入4个以内箱型的箱状货物时，采用本申请的集装箱装箱方法进行装箱，装载率和装箱方案规划效率均有较佳表现。
优选地，最佳单层码放垛型包括两列箱状货物，每列箱状货物沿集装箱的宽度方向排列，两列箱状货物前后分布；层宽为最佳单层码放垛型在集装箱的长度方向的尺寸。例如图4-图6，图中的a为集装箱，b为箱状货物，图中的左右方向即为集装箱的宽度方向，图中的上下方向即集装箱的前后方向，图中垂直于纸面的方向即上下方向。
具体地，集装箱和箱状货物均为长方体状（此处的长方体状包含正方体状）；集装箱的尺寸和箱状货物的尺寸均包括长度、宽度和高度。其中，集装箱的长度为前后方向的尺寸，集装箱的宽度为集装箱的宽度方向的尺寸，集装箱的高度为集装箱的上下方向的尺寸。箱状货物的高度是包装箱的顶面朝上时的上下方向的尺寸，箱状货物的长度是包装箱的顶面朝上时的底部的长边的尺寸，箱状货物的宽度是包装箱的顶面朝上时的底部的短边的尺寸；当箱状货物的包装箱的顶面朝上时，其底部为正方形，则箱状货物的宽度和长度相同。
在一些实施方式中，步骤A2包括：
A201.根据集装箱的宽度和箱状货物的长度，计算各箱型的箱状货物在集装箱宽度方向上的最大横向放置数量和对应的剩余宽度，记为横放数量和横向余量；
A202.根据集装箱的宽度和箱状货物的宽度，计算各箱型的箱状货物在集装箱宽度方向上的最大竖向放置数量和对应的剩余宽度，记为竖放数量和竖向余量；
A203.对比横向余量、竖向余量以及箱状货物的宽度和长度，确定各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型、第二预设垛型或第三预设垛型；
A204.根据各箱型的箱状货物的长度和宽度计算对应的最佳单层码放垛型的层宽。
其中，箱状货物横向放置是指其长度方向与集装箱的宽度方向平行；箱状货物竖向放置是指其宽度方向与集装箱的宽度方向平行。一种箱型的箱状货物的横放数量是指集装箱在宽度方向上能够容纳的横向放置的该种箱型的箱状货物的最大数量，横向余量是指集装箱的宽度与该最大数量的横向放置的箱状货物的总长之差。一种箱型的箱状货物的竖放数量是指集装箱在宽度方向上能够容纳的竖向放置的该种箱型的箱状货物的最大数量，竖向余量是指集装箱的宽度与该最大数量的竖向放置的箱状货物的总宽之差。
步骤A201中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物的横放数量和横向余量：
；
；
其中，为任一箱型的箱状货物的横放数量，/>为集装箱的宽度，/>为该任一箱型的箱状货物的长度，/>为该任一箱型的箱状货物的横向余量，/>为向下取整函数，为取余数函数。每种箱型的箱状货物的横放数量和横向余量均通过上述公式计算得到。
步骤A202中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物的竖放数量和竖向余量：
；
；
其中，为任一箱型的箱状货物的竖放数量，/>为该任一箱型的箱状货物的宽度，为该任一箱型的箱状货物的竖向余量。每种箱型的箱状货物的竖放数量和竖向余量均通过上述公式计算得到。
在本实施例中，参考图4，第一预设垛型的其中一列箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物均为竖向放置，且第一预设垛型包含的箱状货物的数量为。
在本实施例中，参考图5（图中下侧的图），第二预设垛型的两列箱状货物的一端的两个箱状货物以打星方式排布，其中一列箱状货物的剩余箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物的剩余箱状货物均为竖向放置，且第二预设垛型包含的箱状货物的数量为。其中，打星方式排布是指四个箱状货物呈“回”字形排布，如图5下图中右端四个箱状货物的排布方式。
在本实施例中，参考图6（图中下侧的图），第三预设垛型的两列箱状货物的一端的两个箱状货物以打星方式排布，其中一列箱状货物的剩余箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物的剩余箱状货物均为竖向放置，且第二预设垛型包含的箱状货物的数量为。
把最佳单层码放垛型设置为该三种预设垛型之一，由于前后两列箱状货物的主要部分之间形成错位排布，在堆叠后不易翻倒，堆放稳定性好，通过打星方式对一端的箱状货物进行排布，可以减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而进一步提高堆放稳定性，还有利于提高装载率。
具体地，步骤A203包括：
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型；
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第二预设垛型；
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第三预设垛型。
当一箱型的箱状货物满足条件：时，若按照第一预设垛型进行装箱，装箱效果如图5中上侧的图所示，会在横向放置的货物列的一端与集装箱的侧壁之间形成较大的空隙，导致箱状货物容易移位而使叠置在上方的箱状货物翻倒，此时如图5中下侧的图所示，把一端的四个箱状货物按打星方式排布，可以有效减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而提高堆放稳定性。
当一箱型的箱状货物满足条件：时，若按照第一预设垛型进行装箱，装箱效果如图6中上侧的图所示，会在两个的货物列的一端与集装箱的侧壁之间均形成较大的空隙，导致箱状货物容易移位而使叠置在上方的箱状货物翻倒，此时如图6中下侧的图所示，增加一个箱状货物并与一端原有的三个箱状货物按打星方式排布，既可以有效减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而提高堆放稳定性，而且可以提高装载率。
其中，最佳单层码放垛型的层宽是指最佳单层码放垛型在集装箱长度方向上的尺寸，参考图4-图6，对于第一预设垛型、第二预设垛型和第三预设垛型，其层宽均等于对应箱型的箱状货物的长度和宽度之和。因此，步骤A204中，根据以下公式计算各箱型对应的最佳单层码放垛型的层宽：
；
其中，为任一箱型的最佳单层码放垛型的层宽。每种箱型的最佳单层码放垛型的层宽根据各自对应的/>和/>，利用上式计算得到。
其中，一个单独的箱状货物为一个货物个体；箱状货物按最佳单层码放垛型放置后，形成一个货物层；沿集装箱的上下方向堆叠最大堆叠数量的货物层，形成一个货物堆，其中，/>且/>,/>为箱状货物的高度，/>为集装箱的高度。
具体地，步骤A3包括：
A301.根据集装箱的高度和箱状货物的高度，计算各箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量；
A302.根据各箱型的箱状货物的数量、各箱型的箱状货物的最大堆叠数量以及各箱型的箱状货物的单层数量，计算各箱型的箱状货物能够组成的货物堆的数量和剩余货物数量，记为堆数和第一余数；单层数量为最佳单层码放垛型包含的箱状货物的数量；
A303.根据各箱型的箱状货物的第一余数和各箱型的箱状货物的单层数量，计算各箱型的箱状货物的第一余数能够组成的最佳单层码放垛型的数量和剩余货物数量，记为层数和个体数；
A304.分别用各箱型的箱状货物的堆数、层数和个体数形成堆链表、层链表和个体链表。
其中，步骤A301中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量：
；
其中，为任一箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量，/>为预设的预留高度（该预留高度用于供装箱机械手的夹爪组件96进出，主要是供图10中的吸盘阵列模块97下侧的托板98进出，该预留高度可根据实际需要设置，但不能小于该托板98的厚度）。每种箱型对应的最大堆叠数量各自根据上述公式计算得到。
其中，若最佳单层码放垛型为第一预设垛型或第二预设垛型，则对应的单层数量为；若最佳单层码放垛型为第三预设垛型，则对应的单层数量为。
步骤A302中，按以下公式计算各箱型的堆数和第一余数：
；
；
其中，为任一箱型的堆数，/>为该任一箱型的第一余数，/>为该任一箱型的箱状货物的数量。每种箱型对应的堆数和第一余数各自根据上述公式计算得到。
步骤A303中，按以下公式计算各箱型的层数和个体数：
；
；
其中，为任一箱型的层数，/>为该任一箱型的个体数。每种箱型对应的层数和个体数各自根据上述公式计算得到。
在一些实施方式中，步骤A304中，堆链表中记录各箱型对应的堆数，层链表中记录各箱型对应的层数，个体链表中记录各箱型对应的个体数。堆链表、层链表和个体链表中的数据均按预设顺序进行排序，该预设顺序可根据实际需要设置，例如，各种箱型从仓库中出货时一般是按照一定的出货顺序出货的，从而，该预设顺序可以设置为与出货顺序相同，以便于实现按出货顺序进行装箱；或者，按照各种箱型的箱状货物的尺寸设置预设顺序，按包装箱底部面积大小进行降序排序得到该预设顺序，以便于对层链表对应的货物层和个体链表对应的货物个体进行堆叠时，使底部面积大的箱状货物位于底部面积小的箱状货物的下侧，提高货物堆叠放置的稳定性。但具体的预设顺序不限于此。
其中，优先填充货物堆顶部空隙的原则是指：当货物堆与集装箱顶部之间的空间能够放入货物层，则优先把货物层填充至货物堆与集装箱顶部之间的空间。
优选地，步骤A4包括：
A401.根据堆链表中的各箱型对应的堆数，沿集装箱的长度方向依次排布对应堆数的各箱型的货物堆，并获取各货物堆中的各箱状货物的装箱位姿；
A402.以各货物堆与集装箱顶部之间的空间为填充空间，遍历层链表中各非零层数对应的箱型，以确定能够放入填充空间的箱型作为填充箱型；
A403.把填充箱型的箱状货物填充至对应的填充空间，以获取填充箱型的各箱状货物的装箱位姿，并更新层链表；
A404.根据层链表中各箱型的层数和对应的最佳单层码放垛型的层宽，在所有货物堆后方的剩余空间放置各箱型的货物层，并获取各货物层中的各箱状货物的装箱位姿；
A405.根据个体链表中各箱型的个体数和对应的箱状货物的尺寸，把各货物个体排布在集装箱内的剩余空间中，并获取各货物个体的装箱位姿。
在规划好各货物堆的位置后，在货物堆的顶部填充可放入的箱状货物，从而能够提高装载率。
其中，步骤A401中，建立集装箱坐标系，该集装箱坐标系的原点位于集装箱底部左前角点处（图4中的O点），z坐标轴从下指向上，x坐标轴从左指向右，y坐标轴从后指向前（如图4所示），以箱状货物底部中心点在集装箱坐标系中的坐标代表对应箱状货物的位置，用方向角度表示箱状货物的放置姿态，其中，/>为0°代表横向放置，/>为90°代表竖向放置，从而箱状货物的装箱位姿/>表示为/>，/>、/>、/>为三个坐标值。
在一些实施方式中，步骤A401中，通过以下方式得到各货物堆中的各箱状货物的装箱位姿：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第一预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第二预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第三预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
其中，为当前的货物堆的序号，/>为第K个货物堆的第j层货物（货物层从下到上排序）中的第i个箱状货物的装箱位姿（在同一层货物中，箱状货物从左到右、从前到后排序），/>为第k个货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型的层宽，且/>。
上述实施方式中，同一个货物堆的各层货物的堆放方式一致，从而上下层的箱状货物之间没有形成错位，为了进一步提高堆叠稳定性，可以使同一个货物堆上下相邻两层的箱状货物之间错位放置，例如，使偶数层的货物绕该货物堆的竖向中心轴（竖向中心轴与z坐标轴平行，且与集装箱的左右侧壁等距，并与货物堆的前后侧面等距）旋转180°，并根据旋转结果调整偶数层的箱状货物的装箱位姿，如图7所示，图中具有黑色边框的箱状货物为下层货物，具有灰色边框的箱状货物为上层货物。
具体地，能够放入填充空间的箱型是指满足以下条件的箱状货物的箱型：
;
其中，为填充空间在高度方向的尺寸。
从而，在填充空间中放入对应的箱状货物后，最上方的箱状货物与集装箱顶部之间依然具有不小于的空间，以便装箱机械手的夹爪组件96进出该填充空间。
步骤A402中，从前到后依次以各货物堆与集装箱顶部之间的填充空间为目标填充空间，获取目标填充空间在高度方向的尺寸，然后遍历链表中各非零层数对应的箱型，以筛选出能够放入目标填充空间的箱型，并以筛选出的箱型中对应的填充余量s最小的箱型为目标填充空间的填充箱型，其中，/>。
步骤A403中，从前到后地对筛选到填充箱型的各填充空间进行填充，把填充箱型的货物层填充到对应的填充空间中，以获取填充至对应的填充空间中各个箱状货物的装箱位姿，并更新层链表中对应箱型的层数（每把一个货物层填充到对应的填充空间，则使层链表中对应箱型的层数减一，直到该层数为零或者对应的填充空间填满，此处的填满是指填充空间的剩余空间不足以放入一个货物层）。若把填充空间看作虚拟集装箱，则把填充箱型的货物层填充到对应的填充空间以获取填充至对应的填充空间中各个箱状货物的装箱位姿的方式可参考前文的获取货物堆中各箱状货物的装箱位姿的获取过程。
步骤A404中，针对更新后的层链表进行操作，依次以层链表中各非零层数对应的箱型为待装箱箱型，判断待装箱箱型的最佳单层码放垛型的层宽是否超过位于货物堆后方的剩余空间在前后方向上的尺寸，若不超过，则把该待装箱箱型的保持最佳单层码放垛型的货物层依次叠放在货物堆后方的剩余空间中以获取各货物层中的各箱状货物的装箱位姿，并更新层链表中对应的层数（每叠放一个货物层，则对应的层数减一），若超过，则把对应的层数归零并相应地更新个体链表中对应的个体数（把被归零的层数对应的箱状货物数量添加到对应的个体数中）。
步骤A405中，根据箱状货物的尺寸选择各货物个体的放置方向（横向放置或竖向放置）以保证箱状货物不超出集装箱的范围，然后以选择的放置方向从左到右、从下到上地依次排布，并获取排布后的各货物个体的装箱位姿，直到完成所有货物个体的排布。
在一些优选实施方式中，步骤A4之后和步骤A5之前，还包括步骤：
A6.根据装箱方案、集装箱的尺寸和各箱状货物的尺寸，生成并显示三维装箱效果图。
以便于操作人员对装箱方案的合理性进行人工确认。优选地，在三维装箱效果图中，不同箱型的箱状货物的颜色不同。例如图8中显示了一种示意性的三维装箱效果图。
其中，步骤A5中，把装箱方案发送至自动装箱设备控制系统，由自动装箱设备控制系统根据各箱状货物的装箱位姿进行装箱。
由上可知，该集装箱装箱方法，获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；根据装箱方案进行装箱；从而能够提高集装箱的装载率，且算法高效、稳定性好、需要的计算资源少。
参考图2，本申请提供了一种集装箱装箱装置，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，包括：
订单获取模块1，用于获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；
第一规划模块2，用于根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
链表生成模块3，用于根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
装箱方案确定模块4，用于基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
装箱模块5，用于根据装箱方案进行装箱。
该集装箱装箱装置，根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸和数量，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，并形成堆链表、层链表和个体链表，在根据堆链表、层链表和个体链表对各货物堆、货物层和货物个体进行位置规划时，基于优先填充货物堆顶部空隙的原则进行规划，能够提高集装箱的装载率，而且，该集装箱装箱装置规划装箱方案的规划方法实际上是一种启发式装箱算法，具有算法高效、稳定性好、需要的计算资源少等优点。
该集装箱装箱方法针对要求指定一面朝上放置的箱状货物进行装箱，从而在规划装箱方案的时候，只需考虑箱状货物的顶面朝上的放置位姿，计算量较小。例如，成箱的酱油、酒、饮料等货物，需要保持瓶口朝上放置，因此需要包装箱的顶面（即瓶口正对的一面，该顶面就是上述的指定一面）保持朝上。
该集装箱装箱装置优选应用于图9所示的自动装箱设备。
在实际应用中，常常会遇到要把同一销售者销售的多种产品装入同一个集装箱的要求，例如，把老抽和多种不同品质等级的生抽装入同一个集装箱，各种产品使用不同尺寸的包装箱进行包装，从而形成不同箱型的箱状货物。通过统计发现，当一个集装箱内放入4个以内箱型的箱状货物时，采用本申请的集装箱装箱装置进行装箱，装载率和装箱方案规划效率均有较佳表现。
优选地，最佳单层码放垛型包括两列箱状货物，每列箱状货物沿集装箱的宽度方向排列，两列箱状货物前后分布；层宽为最佳单层码放垛型在集装箱的长度方向的尺寸。例如图4-图6，图中的a为集装箱，b为箱状货物，图中的左右方向即为集装箱的宽度方向，图中的上下方向即集装箱的前后方向，图中垂直于纸面的方向即上下方向。
具体地，集装箱和箱状货物均为长方体状（此处的长方体状包含正方体状）；集装箱的尺寸和箱状货物的尺寸均包括长度、宽度和高度。其中，集装箱的长度为前后方向的尺寸，集装箱的宽度为集装箱的宽度方向的尺寸，集装箱的高度为集装箱的上下方向的尺寸。箱状货物的高度是包装箱的顶面朝上时的上下方向的尺寸，箱状货物的长度是包装箱的顶面朝上时的底部的长边的尺寸，箱状货物的宽度是包装箱的顶面朝上时的底部的短边的尺寸；当箱状货物的包装箱的顶面朝上时，其底部为正方形，则箱状货物的宽度和长度相同。
在一些实施方式中，第一规划模块2在根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽的时候，执行：
A201.根据集装箱的宽度和箱状货物的长度，计算各箱型的箱状货物在集装箱宽度方向上的最大横向放置数量和对应的剩余宽度，记为横放数量和横向余量；
A202.根据集装箱的宽度和箱状货物的宽度，计算各箱型的箱状货物在集装箱宽度方向上的最大竖向放置数量和对应的剩余宽度，记为竖放数量和竖向余量；
A203.对比横向余量、竖向余量以及箱状货物的宽度和长度，确定各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型、第二预设垛型或第三预设垛型；
A204.根据各箱型的箱状货物的长度和宽度计算对应的最佳单层码放垛型的层宽。
其中，箱状货物横向放置是指其长度方向与集装箱的宽度方向平行；箱状货物竖向放置是指其宽度方向与集装箱的宽度方向平行。一种箱型的箱状货物的横放数量是指集装箱在宽度方向上能够容纳的横向放置的该种箱型的箱状货物的最大数量，横向余量是指集装箱的宽度与该最大数量的横向放置的箱状货物的总长之差。一种箱型的箱状货物的竖放数量是指集装箱在宽度方向上能够容纳的竖向放置的该种箱型的箱状货物的最大数量，竖向余量是指集装箱的宽度与该最大数量的竖向放置的箱状货物的总宽之差。
步骤A201中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物的横放数量和横向余量：
；
；
其中，为任一箱型的箱状货物的横放数量，/>为集装箱的宽度，/>为该任一箱型的箱状货物的长度，/>为该任一箱型的箱状货物的横向余量，/>为向下取整函数，为取余数函数。每种箱型的箱状货物的横放数量和横向余量均通过上述公式计算得到。
步骤A202中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物的竖放数量和竖向余量：
；
；
其中，为任一箱型的箱状货物的竖放数量，/>为该任一箱型的箱状货物的宽度，为该任一箱型的箱状货物的竖向余量。每种箱型的箱状货物的竖放数量和竖向余量均通过上述公式计算得到。
在本实施例中，参考图4，第一预设垛型的其中一列箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物均为竖向放置，且第一预设垛型包含的箱状货物的数量为。
在本实施例中，参考图5（图中下侧的图），第二预设垛型的两列箱状货物的一端的两个箱状货物以打星方式排布，其中一列箱状货物的剩余箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物的剩余箱状货物均为竖向放置，且第二预设垛型包含的箱状货物的数量为。其中，打星方式排布是指四个箱状货物呈“回”字形排布，如图5下图中右端四个箱状货物的排布方式。
在本实施例中，参考图6（图中下侧的图），第三预设垛型的两列箱状货物的一端的两个箱状货物以打星方式排布，其中一列箱状货物的剩余箱状货物均为横向放置，另一列箱状货物的剩余箱状货物均为竖向放置，且第二预设垛型包含的箱状货物的数量为。
把最佳单层码放垛型设置为该三种预设垛型之一，由于前后两列箱状货物的主要部分之间形成错位排布，在堆叠后不易翻倒，堆放稳定性好，通过打星方式对一端的箱状货物进行排布，可以减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而进一步提高堆放稳定性，还有利于提高装载率。
具体地，步骤A203包括：
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型；
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第二预设垛型；
若一箱型的箱状货物满足条件：，则对应箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型为第三预设垛型。
当一箱型的箱状货物满足条件：时，若按照第一预设垛型进行装箱，装箱效果如图5中上侧的图所示，会在横向放置的货物列的一端与集装箱的侧壁之间形成较大的空隙，导致箱状货物容易移位而使叠置在上方的箱状货物翻倒，此时如图5中下侧的图所示，把一端的四个箱状货物按打星方式排布，可以有效减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而提高堆放稳定性。
当一箱型的箱状货物满足条件：时，若按照第一预设垛型进行装箱，装箱效果如图6中上侧的图所示，会在两个的货物列的一端与集装箱的侧壁之间均形成较大的空隙，导致箱状货物容易移位而使叠置在上方的箱状货物翻倒，此时如图6中下侧的图所示，增加一个箱状货物并与一端原有的三个箱状货物按打星方式排布，既可以有效减小箱状货物与集装箱侧壁之间的间隙从而提高堆放稳定性，而且可以提高装载率。
其中，最佳单层码放垛型的层宽是指最佳单层码放垛型在集装箱长度方向上的尺寸，参考图4-图6，对于第一预设垛型、第二预设垛型和第三预设垛型，其层宽均等于对应箱型的箱状货物的长度和宽度之和。因此，步骤A204中，根据以下公式计算各箱型对应的最佳单层码放垛型的层宽：
；
其中，为任一箱型的最佳单层码放垛型的层宽。每种箱型的最佳单层码放垛型的层宽根据各自对应的/>和/>，利用上式计算得到。
其中，一个单独的箱状货物为一个货物个体；箱状货物按最佳单层码放垛型放置后，形成一个货物层；沿集装箱的上下方向堆叠最大堆叠数量的货物层，形成一个货物堆，其中，/>且/>,/>为箱状货物的高度，/>为集装箱的高度。
具体地，链表生成模块3在根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表的时候，执行：
A301.根据集装箱的高度和箱状货物的高度，计算各箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量；
A302.根据各箱型的箱状货物的数量、各箱型的箱状货物的最大堆叠数量以及各箱型的箱状货物的单层数量，计算各箱型的箱状货物能够组成的货物堆的数量和剩余货物数量，记为堆数和第一余数；单层数量为最佳单层码放垛型包含的箱状货物的数量；
A303.根据各箱型的箱状货物的第一余数和各箱型的箱状货物的单层数量，计算各箱型的箱状货物的第一余数能够组成的最佳单层码放垛型的数量和剩余货物数量，记为层数和个体数；
A304.分别用各箱型的箱状货物的堆数、层数和个体数形成堆链表、层链表和个体链表。
其中，步骤A301中，根据以下公式计算各箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量：
；
其中，为任一箱型的箱状货物在集装箱的高度方向上的最大堆叠数量，/>为预设的预留高度（该预留高度用于供装箱机械手的夹爪组件96进出，主要是供图10中的吸盘阵列模块97下侧的托板98进出，该预留高度可根据实际需要设置，但不能小于该托板98的厚度）。每种箱型对应的最大堆叠数量各自根据上述公式计算得到。
其中，若最佳单层码放垛型为第一预设垛型或第二预设垛型，则对应的单层数量为；若最佳单层码放垛型为第三预设垛型，则对应的单层数量为。
步骤A302中，按以下公式计算各箱型的堆数和第一余数：
；
；
其中，为任一箱型的堆数，/>为该任一箱型的第一余数，/>为该任一箱型的箱状货物的数量。每种箱型对应的堆数和第一余数各自根据上述公式计算得到。
步骤A303中，按以下公式计算各箱型的层数和个体数：
；
；
其中，为任一箱型的层数，/>为该任一箱型的个体数。每种箱型对应的层数和个体数各自根据上述公式计算得到。
在一些实施方式中，步骤A304中，堆链表中记录各箱型对应的堆数，层链表中记录各箱型对应的层数，个体链表中记录各箱型对应的个体数。堆链表、层链表和个体链表中的数据均按预设顺序进行排序，该预设顺序可根据实际需要设置，例如，各种箱型从仓库中出货时一般是按照一定的出货顺序出货的，从而，该预设顺序可以设置为与出货顺序相同，以便于实现按出货顺序进行装箱；或者，按照各种箱型的箱状货物的尺寸设置预设顺序，按包装箱底部面积大小进行降序排序得到该预设顺序，以便于对层链表对应的货物层和个体链表对应的货物个体进行堆叠时，使底部面积大的箱状货物位于底部面积小的箱状货物的下侧，提高货物堆叠放置的稳定性。但具体的预设顺序不限于此。
其中，优先填充货物堆顶部空隙的原则是指：当货物堆与集装箱顶部之间的空间能够放入货物层，则优先把货物层填充至货物堆与集装箱顶部之间的空间。
优选地，装箱方案确定模块4在基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案的时候，执行：
A401.根据堆链表中的各箱型对应的堆数，沿集装箱的长度方向依次排布对应堆数的各箱型的货物堆，并获取各货物堆中的各箱状货物的装箱位姿；
A402.以各货物堆与集装箱顶部之间的空间为填充空间，遍历层链表中各非零层数对应的箱型，以确定能够放入填充空间的箱型作为填充箱型；
A403.把填充箱型的箱状货物填充至对应的填充空间，以获取填充箱型的各箱状货物的装箱位姿，并更新层链表；
A404.根据层链表中各箱型的层数和对应的最佳单层码放垛型的层宽，在所有货物堆后方的剩余空间放置各箱型的货物层，并获取各货物层中的各箱状货物的装箱位姿；
A405.根据个体链表中各箱型的个体数和对应的箱状货物的尺寸，把各货物个体排布在集装箱内的剩余空间中，并获取各货物个体的装箱位姿。
在规划好各货物堆的位置后，在货物堆的顶部填充可放入的箱状货物，从而能够提高装载率。
其中，步骤A401中，建立集装箱坐标系，该集装箱坐标系的原点位于集装箱底部左前角点处（图4中的O点），z坐标轴从下指向上，x坐标轴从左指向右，y坐标轴从后指向前（如图4所示），以箱状货物底部中心点在集装箱坐标系中的坐标代表对应箱状货物的位置，用方向角度表示箱状货物的放置姿态，其中，/>为0°代表横向放置，/>为90°代表竖向放置，从而箱状货物的装箱位姿/>表示为/>，/>、/>、/>为三个坐标值。
在一些实施方式中，步骤A401中，通过以下方式得到各货物堆中的各箱状货物的装箱位姿：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第一预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第二预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
若当前的货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型为第三预设垛型，则当前的货物堆中的各箱状货物的装箱位姿为：
其中，为当前的货物堆的序号，/>为第K个货物堆的第j层货物（货物层从下到上排序）中的第i个箱状货物的装箱位姿（在同一层货物中，箱状货物从左到右、从前到后排序），/>为第k个货物堆对应的箱型的最佳单层码放垛型的层宽，且/>。
上述实施方式中，同一个货物堆的各层货物的堆放方式一致，从而上下层的箱状货物之间没有形成错位，为了进一步提高堆叠稳定性，可以使同一个货物堆上下相邻两层的箱状货物之间错位放置，例如，使偶数层的货物绕该货物堆的竖向中心轴（竖向中心轴与z坐标轴平行，且与集装箱的左右侧壁等距，并与货物堆的前后侧面等距）旋转180°，并根据旋转结果调整偶数层的箱状货物的装箱位姿，如图7所示，图中具有黑色边框的箱状货物为下层货物，具有灰色边框的箱状货物为上层货物。
具体地，能够放入填充空间的箱型是指满足以下条件的箱状货物的箱型：
;/>
其中，为填充空间在高度方向的尺寸。
从而，在填充空间中放入对应的箱状货物后，最上方的箱状货物与集装箱顶部之间依然具有不小于的空间，以便装箱机械手的夹爪组件96进出该填充空间。
步骤A402中，从前到后依次以各货物堆与集装箱顶部之间的填充空间为目标填充空间，获取目标填充空间在高度方向的尺寸，然后遍历链表中各非零层数对应的箱型，以筛选出能够放入目标填充空间的箱型，并以筛选出的箱型中对应的填充余量s最小的箱型为目标填充空间的填充箱型，其中，/>。
步骤A403中，从前到后地对筛选到填充箱型的各填充空间进行填充，把填充箱型的货物层填充到对应的填充空间中，以获取填充至对应的填充空间中各个箱状货物的装箱位姿，并更新层链表中对应箱型的层数（每把一个货物层填充到对应的填充空间，则使层链表中对应箱型的层数减一，直到该层数为零或者对应的填充空间填满，此处的填满是指填充空间的剩余空间不足以放入一个货物层）。若把填充空间看作虚拟集装箱，则把填充箱型的货物层填充到对应的填充空间以获取填充至对应的填充空间中各个箱状货物的装箱位姿的方式可参考前文的获取货物堆中各箱状货物的装箱位姿的获取过程。
步骤A404中，针对更新后的层链表进行操作，依次以层链表中各非零层数对应的箱型为待装箱箱型，判断待装箱箱型的最佳单层码放垛型的层宽是否超过位于货物堆后方的剩余空间在前后方向上的尺寸，若不超过，则把该待装箱箱型的保持最佳单层码放垛型的货物层依次叠放在货物堆后方的剩余空间中以获取各货物层中的各箱状货物的装箱位姿，并更新层链表中对应的层数（每叠放一个货物层，则对应的层数减一），若超过，则把对应的层数归零并相应地更新个体链表中对应的个体数（把被归零的层数对应的箱状货物数量添加到对应的个体数中）。
步骤A405中，根据箱状货物的尺寸选择各货物个体的放置方向（横向放置或竖向放置）以保证箱状货物不超出集装箱的范围，然后以选择的放置方向从左到右、从下到上地依次排布，并获取排布后的各货物个体的装箱位姿，直到完成所有货物个体的排布。
在一些优选实施方式中，该集装箱装箱装置还包括：
显示模块，用于根据装箱方案、集装箱的尺寸和各箱状货物的尺寸，生成并显示三维装箱效果图。
以便于操作人员对装箱方案的合理性进行人工确认。优选地，在三维装箱效果图中，不同箱型的箱状货物的颜色不同。例如图8中显示了一种示意性的三维装箱效果图。
其中，装箱模块5在根据装箱方案进行装箱的时候，把装箱方案发送至自动装箱设备控制系统，由自动装箱设备控制系统根据各箱状货物的装箱位姿进行装箱。
由上可知，该集装箱装箱装置，获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；根据装箱方案进行装箱；从而能够提高集装箱的装载率，且算法高效、稳定性好、需要的计算资源少。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，本申请提供一种电子设备，包括：处理器301和存储器302，处理器301和存储器302通过通信总线303和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器302存储有处理器301可执行的计算机程序，当电子设备运行时，处理器301执行该计算机程序，以执行上述实施例的任一可选的实现方式中的集装箱装箱方法，以实现以下功能：获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；根据装箱方案进行装箱。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的集装箱装箱方法，以实现以下功能：获取装箱订单信息，装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的箱状货物的尺寸和数量；根据集装箱的尺寸以及各箱型的箱状货物的尺寸，获取各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；根据集装箱的尺寸、各箱型的箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的箱状货物的最佳单层码放垛型，确定各箱型的箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据堆链表、层链表、个体链表、各箱型的箱状货物的尺寸以及各箱型的最佳单层码放垛型和对应的层宽，确定各箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；根据装箱方案进行装箱。其中，计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集装箱装箱方法，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，其特征在于，包括步骤：
A1.获取装箱订单信息，所述装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的所述箱状货物的尺寸和数量；
A2.根据所述集装箱的尺寸以及各箱型的所述箱状货物的尺寸，获取各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
A3.根据所述集装箱的尺寸、各箱型的所述箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的所述箱状货物的所述最佳单层码放垛型，确定各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
A4.基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据所述堆链表、所述层链表、所述个体链表、各箱型的所述箱状货物的尺寸以及各箱型的所述最佳单层码放垛型和对应的所述层宽，确定各所述箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
A5.根据所述装箱方案进行装箱。
2.根据权利要求1所述的集装箱装箱方法，其特征在于，所述最佳单层码放垛型包括两列所述箱状货物，每列所述箱状货物沿所述集装箱的宽度方向排列，两列所述箱状货物前后分布；所述层宽为所述最佳单层码放垛型在所述集装箱的长度方向的尺寸。
3.根据权利要求2所述的集装箱装箱方法，其特征在于，所述集装箱的尺寸和所述箱状货物的尺寸均包括长度、宽度和高度；
步骤A2包括：
A201.根据所述集装箱的宽度和所述箱状货物的长度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱宽度方向上的最大横向放置数量和对应的剩余宽度，记为横放数量和横向余量；
A202.根据所述集装箱的宽度和所述箱状货物的宽度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱宽度方向上的最大竖向放置数量和对应的剩余宽度，记为竖放数量和竖向余量；
A203.对比所述横向余量、所述竖向余量以及所述箱状货物的宽度和长度，确定各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型为第一预设垛型、第二预设垛型或第三预设垛型；
A204.根据各箱型的所述箱状货物的长度和宽度计算对应的所述最佳单层码放垛型的所述层宽。
4.根据权利要求3所述的集装箱装箱方法，其特征在于，所述第一预设垛型的其中一列所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物均为竖向放置，且所述第一预设垛型包含的所述箱状货物的数量为，/>为所述横放数量，/>为所述箱状货物的竖放数量；
所述第二预设垛型的两列所述箱状货物的一端的两个所述箱状货物以打星方式排布，其中一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为竖向放置，且所述第二预设垛型包含的所述箱状货物的数量为；
所述第三预设垛型的两列所述箱状货物的一端的两个所述箱状货物以打星方式排布，其中一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为横向放置，另一列所述箱状货物的剩余所述箱状货物均为竖向放置，且所述第二预设垛型包含的所述箱状货物的数量为。
5.根据权利要求3所述的集装箱装箱方法，其特征在于，步骤A3包括：
A301.根据所述集装箱的高度和所述箱状货物的高度，计算各箱型的所述箱状货物在所述集装箱的高度方向上的最大堆叠数量；
A302.根据各箱型的所述箱状货物的数量、各箱型的所述箱状货物的所述最大堆叠数量以及各箱型的所述箱状货物的单层数量，计算各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆的数量和剩余货物数量，记为堆数和第一余数；所述单层数量为所述最佳单层码放垛型包含的所述箱状货物的数量；
A303.根据各箱型的所述箱状货物的所述第一余数和各箱型的所述箱状货物的所述单层数量，计算各箱型的所述箱状货物的所述第一余数能够组成的所述最佳单层码放垛型的数量和剩余货物数量，记为层数和个体数；
A304.分别用各箱型的所述箱状货物的所述堆数、所述层数和所述个体数形成所述堆链表、所述层链表和所述个体链表。
6.根据权利要求5所述的集装箱装箱方法，其特征在于，步骤A4包括：
A401.根据所述堆链表中的各箱型对应的所述堆数，沿所述集装箱的长度方向依次排布对应堆数的各箱型的所述货物堆，并获取各所述货物堆中的各所述箱状货物的装箱位姿；
A402.以各所述货物堆与所述集装箱顶部之间的空间为填充空间，遍历所述层链表中各非零层数对应的箱型，以确定能够放入所述填充空间的箱型作为填充箱型；
A403.把所述填充箱型的箱状货物填充至对应的所述填充空间，以获取所述填充箱型的各所述箱状货物的装箱位姿，并更新所述层链表；
A404.根据所述层链表中各箱型的所述层数和对应的所述最佳单层码放垛型的所述层宽，在所有所述货物堆后方的剩余空间放置各箱型的所述货物层，并获取各所述货物层中的各所述箱状货物的装箱位姿；
A405.根据所述个体链表中各箱型的所述个体数和对应的所述箱状货物的尺寸，把各所述货物个体排布在所述集装箱内的剩余空间中，并获取各所述货物个体的装箱位姿。
7.根据权利要求6所述的集装箱装箱方法，其特征在于，所述能够放入所述填充空间的箱型是指满足以下条件的所述箱状货物的箱型：
;
其中，为向下取整函数，/>为取余数函数，/>为所述填充空间在高度方向的尺寸，/>为所述箱状货物的高度，/>为预设的预留高度。
8.一种集装箱装箱装置，用于把要求指定一面朝上放置的箱状货物装入后侧开门的集装箱，其特征在于，包括：
订单获取模块，用于获取装箱订单信息，所述装箱订单信息包括集装箱的尺寸以及待装箱的箱状货物的箱型、每个箱型的所述箱状货物的尺寸和数量；
第一规划模块，用于根据所述集装箱的尺寸以及各箱型的所述箱状货物的尺寸，获取各箱型的所述箱状货物的最佳单层码放垛型和对应的层宽；
链表生成模块，用于根据所述集装箱的尺寸、各箱型的所述箱状货物的尺寸和数量以及各箱型的所述箱状货物的所述最佳单层码放垛型，确定各箱型的所述箱状货物能够组成的货物堆、货物层和货物个体的数量，分别记为堆数、层数和个体数，并形成堆链表、层链表和个体链表；
装箱方案确定模块，用于基于优先填充货物堆顶部空隙的原则，根据所述堆链表、所述层链表、所述个体链表、各箱型的所述箱状货物的尺寸以及各箱型的所述最佳单层码放垛型和对应的所述层宽，确定各所述箱状货物的装箱位姿，得到装箱方案；
装箱模块，用于根据所述装箱方案进行装箱。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如权利要求1-7任一项所述的集装箱装箱方法中的步骤。
10.一种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运行如权利要求1-7任一项所述的集装箱装箱方法中的步骤。
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