[发明专利]一种基于分支定界算法的单规格码垛方法及码垛系统

说明书

本发明公开了一种基于分支定界算法的单规格码垛方法及码垛系统，单规格码垛方法包括以下步骤：步骤A：输入托盘尺寸和货物尺寸；步骤B：根据托盘尺寸建立二维笛卡尔坐标系；步骤C：模拟货物的垛型，并根据分支定界算法，计算货物的最佳垛型；步骤D：输出货物的最佳垛型。本发明基于分支定界算法来求解单规格码垛问题，由于货物为单规格，货物高度、长度和宽度相同，故可以省去货物的高度，将其简化为二维布局问题。本发明所述的单规格码垛方法应用分支定界算法，能够在限定时间内不断迭代搜索，直至找到最优解，具有求解效率高和码垛利用率高的特点。

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种基于分支定界算法的单规格码垛方法及码垛系统。

背景技术

近年来工业机器人在物流运输和工业生产领域中运用的越来越广泛，替代了大量体力、重复性工作，而码垛机器人在其中扮演着重要角色。单规格码垛又是在工业生产中比较常见的一种情况，如在食品、饮料、医药，物流等行业。而在一些行业中，运输搬运费用占很大比列，特别是在大批量的生产中，高的码垛效率能大大的减少工作时间，从而可以带来显著的经济效益。

现有的技术多用遗传算法和模拟退火算法来求解码垛问题的最优解。虽然遗传算法在解决高维空间、高复杂及非线性问题的优化中具有全局最优、效率高及易于并行计算等优点，有很强的解决问题的能力，但有着收敛速度慢和易陷入局部最优解的缺点。而模拟退火算法是一种有可能得到优化问题的全局最优解的问题求解方法，并且已经逐步成为一种用于优化问题求解的一般、通用的方法，但是即问题求解过程极其漫长，因此，现今应用的大部分码垛算法存在求解大规模效率低下，码垛利用率不高，运用范围受限的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于分支定界算法的单规格码垛方法及码垛系统，以解决现有码垛算法中存在求解大规模效率低下，码垛利用率不高和运用范围受限的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，包括以下步骤：

步骤A：输入托盘尺寸和货物尺寸；

步骤B：根据托盘尺寸建立二维笛卡尔坐标系；

步骤C：模拟货物的垛型，并根据分支定界算法，计算货物的最佳垛型；

步骤D：输出货物的最佳垛型。

所述的基于分支定界算法的单规格码垛方法中，所述步骤B包括：以所述托盘的左下角为二维笛卡尔坐标系原点，所述托盘的两侧边分别设为x轴和y轴。

所述的基于分支定界算法的单规格码垛方法中，所述步骤C包括：

步骤C1：设B为二维笛卡尔坐标系的总面积，设R为矩形的占用面积，设L为空闲面积，所述空闲面积L＝总面积B-占用面积R；占用面积R和空闲面积L之间形成阶梯状的边界线，将所述边界线中水平线段的左端称为角点，而水平线段的右端称为拐点；放置矩形时，所述角点与矩形的一角重合；

步骤C2：设S为货物的堆积状态，所述堆积状态S表示阶梯状的边界线；创建队列Q和队列P，所述队列Q用于存放所有存在可用角点的堆积状态S；所述堆积状态S包括所有可用角点集合S.aList、最大利用率S.aUB和已放置矩形的利用率S.area；

步骤C3：判断队列Q是否为空，若是，则进入步骤D；若否，则进入步骤C4；

步骤C4：将所述队列Q中所有堆积状态S的S.aUB分别与默认最大利用率比较，将所述堆积状态S从队列Q转移至队列P；若所述堆积状态S的S.aUB小于默认最大利用率，则将所述堆积状态S移除；若所述堆积状态S的S.aUB大于默认最大利用率，则进入步骤C5；

步骤C5：放入一个矩形，使所述矩形的一角位于角点，并更新堆积状态S和队列Q；