[发明专利]起重机货物自动装载顺序的智能优化方法及系统

说明书

本发明提供了一种起重机货物自动装载顺序的智能优化方法及系统，方法包括：构建起重机三维空间坐标系，用三维空间坐标系中的位置坐标表示货物的初始位置和卸载位置以形成初始位置信息数据库和卸载位置信息数据库，结合起重机实际装卸作业特点对卸载位置信息数据库制定卸载规则优化并自动生成卸载顺序，再根据卸载顺序一一搜索有效的目标装载货物，进而优化并自动生成装载顺序。本发明通过优化并自动生成的卸载顺序数据库和装载顺序数据库为后续装卸作业路径规划提供了基础，便于自动生成起重机的控制指令，使起重机实现自动化连续作业并充分发挥起重机有效作业能力，提升作业效率和作业安全性。

技术领域

本发明涉及起重运输机械及物料搬运技术领域，具体为一种起重机货物自动装载顺序的智能优化方法。

背景技术

集装箱港口以及集装箱堆场用起重设备是实现集装箱装卸作业的关键设备，随着港口装运量及船舶大型化的快速发展，许多港口面临熟练操作司机短缺、及提升装卸作业效率方面的压力，因此，港口运营商对自动化、智能化、能24小时连续作业的自动化起重设备的需求日益凸现。在大批量集装箱装卸作业港口或堆场，起重设备需要连续完成批量集装箱从指定对象区域吊运到目的区域的装卸作业，实现大批量货物的自动化装卸作业，必须解决以下最基本问题：1、以什么样的顺序进行装卸作业效率最高；2、这些优化的装卸顺序如何自动生成起重机可执行的控制指令，使起重机能连续自动完成批量集装箱的装卸作业。批量货物装卸及搬运顺序的最适化问题类似于TSP旅行商人问题，是离散最适化问题的具体应用例。由于港口或堆场实际装卸要求及装卸过程比较复杂，完全将该问题通过纯理论的方法进行求解，是不可能得到具有实际应用价值的研究结果。目前为止针对起重机装卸顺序最适化研究的报告还未发现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种起重机货物自动装载顺序的智能优化方法，该方法将理论研究方法与实际装卸作业要求及起重机的作业特点进行有机结合，力求获得可实际应用的最优化解，实现起重机自动化控制与作业。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种起重机货物自动装载顺序的智能优化方法，包括如下步骤：

S1、建立三维坐标系，以起重机装载货物在大、小车运行和垂直下降三个运动方向的极限位置点作为所述三维空间坐标系的原点，以起重机的小车、大车和起升机构的运行方向分别作为所述三维空间坐标系的X、Y、Z方向；

S2、定义初始堆放的货物数量为m件，建立m件货物的初始位置与所述三维空间坐标系的对应关系，得到初始位置信息数据库；

S3、定义m件货物中有n件货物需要卸载，建立n件货物的卸载位置与所述三维空间坐标系的对应关系，得到卸载位置信息数据库；

S4、制定卸载顺序规则并将所述卸载位置信息数据库按照所述卸载顺序规则进行排序，得到卸载顺序数据库；

S5、建立装载顺序数据库结构：

其中，表示为m件货物中需装载的n件货物的初始位置，X_pc、Y_pc、Z_pc分别表示需装载的n件货物的初始位置K_P在X、Y、Z方向的位置坐标，分别表示需装载的第i件货物在X、Y、Z方向的初始位置的位置坐标，分别表示需装载的第n件货物在X、Y、Z方向的初始位置的位置坐标；

S6、依次选取所述卸载顺序数据库中的所述卸载位置的位置坐标，以所述卸载位置的位置坐标为起点计算所述初始位置信息数据库中所有可装载货物的初始位置至所述卸载位置的距离；

S7、选择距离最近的可装载货物作为目标装载货物，将所述目标装载货物的初始位置的位置坐标顺序输入所述装载顺序数据库结构中，同时将所述目标装载货物的初始位置的位置坐标从所述初始位置信息数据库中隐藏；

S8、重复步骤S6～S7，直至完成对所有所述卸载位置的目标装载货物的搜索。