[发明专利]一种改进的TP+LCM全贴合系统及控制方法

权利要求书

1.一种改进的TP+LCM全贴合系统，其特征在于，包括：匀速运动的传送带(2)、若干个加工站点，所述匀速运动的传送带(2)上随机分布有贴合后尺寸相同的TLCM(1)，每个所述站点包括位于传送带(2)一侧的加工中心(3)、容量为M的缓存库(4)、导轨(5)、抓手(6)、前视传感器(7)和投料点；

所述加工中心(3)与传送带(2)之间设置有导轨(5)，所述抓手(6)位于所述导轨(5)上并沿着导轨(5)在所述加工中心(3)和所述传送带(2)之间移动，用于转移物料；所述导轨(5)的下方设置所述缓存库(4)，用于暂存加工后待投的所述TLCM(1)；所述前视传感器(7)处于所述加工中心(3)的上游，用于获取本站点上游传送带(2)上固定一段的L个观测区间的产品分布信息；所述传送带(2)上正对着所述导轨(5)一端的位置为所述投料点。

2.一种基于权利要求1所述的一种改进的TP+LCM全贴合系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对系统物理参数及变量进行定义：

定义所述TLCM(1)的长度为W；定义所述传送带(2)速度为V_con，抓手(6)在导轨(5)上匀速运动，速度为V_robot；定义所述缓存库(4)与所述加工中心(3)相距R₁，与所述传送带(2)的投料点相距R₂；定义所述前视传感器(7)的前视点位于投料点上游T_look-ahead的位置，所述前视传感器(7)的观测范围为从前视点起的上游L个工件长度；定义一个产品的总加工时间为C个系统节拍时间；

定义所述缓存库(4)的空余量为X_R，定义观测区间内的产品分布信息为X_P，定义所述加工中心(3)对当前产品的已加工时间为X_W，系统状态是以X_R，X_P，X_W作为联合状态，记为X＝(X_R,X_P,X_W)；

定义在决策时刻，系统在联合状态X＝(X_R,X_P,X_W)下采取的行动v(X)为抓手执行的操作，v(X)∈D，D＝{0,1,2}；当v(X)＝0时，表示所述抓手(6)采取投料操作，当v(X)＝1时，表示所述抓手(6)采取等待操作，当v(X)＝2时，表示所述抓手(6)采取卸载操作；

定义所述全贴合系统的决策物理位置是所述抓手(6)在所述缓存库(4)上方；所述投料操作是所述抓手(6)从所述缓存库(4)中抓取一个所述TLCM(1)转移至所述传送带(2)的投料点，等待第一个空位到达后，投料在空位上后返回所述缓存库(4)，其中假设第y个观测区间为空位；所述卸载操作是所述抓手(6)将所述加工中心(3)已加工完成的TLCM(1)抓取转移至所述缓存库(4)中；所述等待操作是所述抓手(6)在缓存库不动，等待L个节拍时间；定义所述抓手(6)完成抓取或者放置产品的动作均需用时T_act；所述抓手(6) 将TLCM(1)从加工中心(3)抓取后，加工中心(3)即刻准备下一个产品，定义准备也需用时T_act；完成卸载操作时在所述导轨(5)上移动的时间为T_track-load，完成投料操作时在所述导轨(5)上移动的时间为T_track-feed，所述抓手(6)完成卸载操作共用时T_load，完成投料操作共用时T_feed，完成等待操作共用时T_wait；其中，通过对R₁、R₂、V_robot和T_act的参数设定使得T_load、T_feed均为系统节拍时间T_s的整数倍；

步骤二：系统的具体工作机制包括以下步骤：

步骤1、所述系统开始运行，传送带上产品随机到达；设定传送带速度、抓手速度、产品到达率、产品加工时间；定义变量n，并初始化n＝1；

步骤2、获取第n次决策时的缓存库(4)空余量X_R(n)、前视区间内的工件分布信息X_P(n)和加工中心(3)对当前产品的已加工时间X_W(n)，所述抓手(6)根据最优控制策略v^*选择第n次行动v(X(n))；所述最优控制策略v^*通过对所述系统建立DTMDP模型，并通过策略迭代算法进行优化求解获得；

步骤3、判断所述第n次的最优行动v(X(n))；

若v(X(n))＝0，则所述抓手(6)采取投料操作，从所述缓存库(4)中取出一个TLCM(1)转移至传送带(2)上的投料点后，等待第一个空位到达后将其放下，抓手(6)再返回缓存库(4)处，然后将n+1赋值给n，并返回步骤2执行；

若v(X(n))＝2，则所述抓手(6)采取卸载操作，前往所述加工中心(3)处等待产品加工完成后将所述TLCM(1)取走放至缓存库(4)中，然后将n+1赋值给n，并返回步骤2执行；

若v(X(n))＝1，则所述抓手(6)采取等待操作，在缓存库(4)处保持不动，等待L个节拍时间，然后将n+1赋值给n，并返回步骤2执行。

3.根据权利要求2所述的一种改进的TP+LCM全贴合系统的控制方法，特征在于：

所述全贴合系统是以所述缓存库(4)的空余量X_R、前视区间内的产品分布信息X_P和加工中心(3)对当前产品的已加工时间X_W作为状态来控制所述抓手(6)的操作方式；

当空余量X_R较小时，则所述抓手(6)趋向于投料操作；

当空余量X_R较大时，则所述抓手(6)趋向于卸载操作；

当前视区间内有空位且空位靠近投料点分布时，则所述抓手(6)趋向于投料操作；

当前视区间内有空位且空位远离投料点分布时，则所述抓手(6)趋向于卸载操作；

当前视区间内无空位且缓存库(4)全满时，则所述抓手(6)只能进行等待操作；

当已加工时间X_W较小时，则所述抓手(6)趋向于投料操作；

当已加工时间X_W较大时，则所述抓手(6)趋向于卸载操作。