CN113255113B - 板材码垛的仿真方法、系统、终端设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材码垛的仿真方法、系统、终端设备及可读存储介质，所述方法包括：当板材在输送时，判断板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制板材进入缓存区，直至板材的位置信息与预设算法匹配时进行正序码垛；当正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制正序码垛板材在第二码垛区进行反序码垛；其中，当正序码垛或反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。本发明提供的仿真方法，无需人工现场操作，提高了算法验证的准确性和安全性，同时该方法包含正序码垛和反序码垛，能同时验证大量数据，大大提高了算法验证的效率。

Description

板材码垛的仿真方法、系统、终端设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，具体涉及一种板材码垛的仿真方法、系统、终端设备及可读存储介质。

背景技术

在家居制造行业中，板材码垛是非常重要的一个环节，其目的主要是将成品从生产线上搬运下来并有序码垛，然后运送至仓库等待配送进入下一生产流程。正确的码垛方法不仅提升了码垛速度，降低了劳动强度，同时也保证了家具生产线后续的流畅度，大大提高了整线的生产效率。其中，在验证码垛算法这一过程中，现有技术往往通过人工来进行，但是在实际验证码垛算法过程中，技术工人对板材长宽大小的判断的准确程度与码垛的熟练程度不一，这些误差都会影响算法的准确性；并且，在保护措施不全的情况下，容易出现板材倾倒受损或调试人员安全事故，这样以来不仅导致时间与人力资源的浪费，也会影响后续家具生产线的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板材码垛的仿真方法、系统、终端设备及可读存储介质，以解决现有技术中人工验证码垛算法时存在的效率低、准确性低、易出现资源浪费和安全事故的问题。

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种板材码垛的仿真方法，包括：

当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

其中，当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。

进一步地，在控制所述板材进行输送前，还包括：

建立板材码垛的流水生产线车间，所述车间包括：输送机，设在所述输送机上的板材生成器、传感器及龙门架，所述第一码垛区，所述第二码垛区，及所述缓存区。

进一步地，所述输送机包括三条输送道；所述第一码垛区、所述第二码垛区均包括三个码垛架。

进一步地，在所述建立板材码垛的流水生产线车间之后，还包括建立板材数据随机生成模块，用于生成预设数量且尺寸不同的板材数据。

进一步地，基于Demo3D物理引擎进行板材码垛的仿真。

本发明还提供了一种板材码垛的仿真系统，包括：

正序码垛单元，用于当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

反序码垛单元，用于当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

报警单元，用于当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。

进一步地，所述板材码垛的仿真系统，还包括环境配置单元，用于建立板材码垛的流水生产线车间，所述车间包括：输送机，设在所述输送机上的板材生成器、传感器及龙门架，所述第一码垛区，所述第二码垛区，及所述缓存区。

进一步地，所述板材码垛的仿真系统，还包括数据生成单元，用于建立板材数据随机生成模块，以生成预设数量且尺寸不同的板材数据。

本发明还提供了一种终端设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的板材码垛的仿真方法。

本发明还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实现如上任一项所述的板材码垛的仿真方法。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的板材码垛的仿真方法，包括：当板材在输送时，判断板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制板材进入缓存区，直至板材的位置信息与预设算法匹配时进行正序码垛；当正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制正序码垛板材在第二码垛区进行反序码垛；其中，当正序码垛或反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。本发明提供的仿真方法基于Demo3D物理引擎进行板材码垛的仿真，无需人工现场操作，提高了算法验证的准确性和安全性；通过对码垛时的稳定性进行判断，并通过报警单元在码垛异常时及时干预，保证了码垛的稳定进行；通过设置正序码垛和反序码垛，提高了码垛效率；通过建立板材数据随机生成模块，能同时验证大量数据，提高了算法验证的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的板材码垛的仿真方法的流程示意图；

图2是本发明第一实施例提供的板材码垛的仿真方法的步骤示意图；

图3是本发明某一实施例提供的板材从切割工艺至码垛的部分流水生产线的结构示意图；

图4是本发明某又一实施例提供的板材从切割工艺至码垛的部分流水生产线的结构示意图；

图5是本发明第二实施例提供的板材码垛的仿真系统的结构示意图；

图6是本发明又一实施例提供的板材码垛的仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

第一方面：

请参阅图1-2，本发明第一实施例提供了一种板材码垛的仿真方法，包括：

S10、当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；

S101、若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；

S102、若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

S20、当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

S30、其中，当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。

在本实施例中，首先需要建立板材码垛的三维虚拟仿真系统，以实现码垛过程的可视化，并对算法工程师提供的预设算法的稳定性进行验证。需要说明的是，一垛板材通常为50层，每层长度最长为2.6米，一层可以放1-5块已切割好的尺寸不同的板材，每块板材的宽度基本上相同，不影响每一层的稳定性，但是长度范围变化大，放在靠边的板材容易掉落。同时板材在输送机上出板的顺序按批次从小到大运输的，但是每一批次中有一到五块板材，这些块板材输送的顺序是随机的。因此需要算法工程师给出一个码垛算法，从而进行有序的码垛。

在某一个实施例中，优选采用Demo 3D物理引擎搭建仿真环境。首先，在Demo3D三维仿真软件中，建立板材从切割工艺至码垛的部分流水生产线，按照实际现场布置一个板材自动生成器、一个龙门架、三个码垛底座以及数个滚筒式输送机，对板材码垛过程进行三维可视化仿真。

进一步地，如图3所示，共有三道输送路线，区域9为板材缓存区域，作用是缓存码垛在下一层的板材，板材将以回流的方式等待重新输送。在输送机最左端放置一个板材生成器1，用于模拟生成切割机切割板材后的半成品。在控制板材生成器1生成板材时，通常按照实际订单给出的板材长宽高数据建立模型，通过读取存储板材三维数据的Excel表格进行自动建模，并为之增添如密度、摩擦因素等物理属性，将重力、摩擦力、惯性加入码垛仿真过程中，基于这些物理参数可以真实的模拟板材码垛时的运动状态及受力情况，以还原码垛过程可能出现的不稳定情况，例如板材发生移动、出现掉板、长度超过指定范围等。由于Demo3D物理引擎的三维可视化特点，这些不稳定情况在码垛过程中通过观察就可以直接进行判断，且在发生不稳定时可以及时的触发警报，有助于码垛过程稳定、安全的进行。

进一步地，在步骤S10中，板材优先在位于中间的输送道进行输送。其中，该输送机优先采用滚筒输送方式。在输送时，板材会先先经过传感器2，该传感器2用于获取板材位置信息，然后传感器3会根据预设的算法，判断当前板材是否为当前层码垛(即将码垛)，步骤S101中，即当前板材为当前层码垛，龙门架5将其抓取摆放至第一码垛区6的指定码垛位置，即有序地摆放在此层最左边位置；步骤S102中，即当前板材不是当前层码垛，则控制该板材进入缓存区9；当进入缓存区9时，传感器4会判断当前板材是否为当前层码垛(即将码垛)，若是，通过与缓存区连接的输送道输送该板材至末端，再由龙门架5将其码垛在第一码垛区6的指定码垛位置；若不是，则继续等待。当此批板材已全部离开传感器3或在缓存区，板材生成器1会生成新的一批板材，继续码垛。由此就可以构成一个缓存区与板材生成区的闭环，使得生成的板材和缓存的板材都能够按照指定的算法有序的进行码垛。

在某一个实施例中，在步骤S20中，当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；需要说明的是，由于在后续的工艺流程中还需要对板材进行加工，所以叠满一垛板材后，会将此剁板材运送至其它加工设备处对每一块板材处理，处理完成之后会将板材重新码垛，即反序码垛。如图4所示，在仿真生产线的右端再增添三个码垛位置，构成第二码垛区8，同时再增设一个龙门架，当第一码垛区6完成一垛即50层时，码垛将被运送至蓝色输送机右侧，龙门架7开始抓取板材进行反序码垛，放至第二码垛区8处。即将第50层放在新码垛位置的第1层，第49层放在第2层，以此类推。由于每一层的板材数量和长度不一定，导致每一层的总长不同，当反序码垛时，总长长的一层的最后一块板有掉落的可能性，所以同样需要验证反序码垛是否稳定，即验证板材码垛的稳定性是否符合设计要求。在不符合要求的情况下，需要算法工程师重新设计码垛算法，直至稳定性得到保证。此外，反序码垛的同时可以对新的板材进行正序码垛，大大提高了板材码垛仿真效率。

在某一个实施例中，为了验证工程师的码垛算法对大量数据处理是否达到一定效果，设计了板材数据随机生成模块，即每个Excel表格包含500条板材数据。随机生成数据的逻辑为：一块整版长为2.6米宽为1.2米，一块整版可以切成2-5块小板，其中板材的宽的范围为0.25米-1.2米，板材的长的范围为0.25米-2.6米。通过建立板材数据随机生成模块，能同时验证大量数据，提高了算法验证的效率。

本发明第一实施例提供的仿真方法基于Demo3D物理引擎，无需人工现场操作，提高了算法验证的准确性和安全性；通过对码垛时的稳定性进行判断，并通过报警单元在码垛异常时及时干预，保证了码垛的稳定进行；通过设置正序码垛和反序码垛，提高了码垛效率。

第二方面：

请参阅图5，本发明第二实施例还提供了一种板材码垛的仿真系统100，该系统包括：

正序码垛单元01，用于当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

反序码垛单元02，用于当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

报警单元03，用于当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛。

本发明第二实施例提供的仿真系统基于Demo3D物理引擎，无需人工现场操作，提高了算法验证的准确性和安全性；通过对码垛时的稳定性进行判断，并通过报警单元在码垛异常时及时干预，保证了码垛的稳定进行；通过设置正序码垛和反序码垛，提高了码垛效率。

在某一个实施例中，还提供了一种板材码垛的仿真系统200，除了包括板材码垛的仿真系统100所有的功能单元之外，还包括环境配置单元04和数据生成单元05，如图6所示。该环境配置单元04用于建立板材码垛的流水生产线车间，所述车间包括：输送机，设在所述输送机上的板材生成器、传感器及龙门架，所述第一码垛区，所述第二码垛区，及所述缓存区。该数据生成单元05用于建立板材数据随机生成模块，以生成预设数量且尺寸不同的板材数据。

第三方面：

本发明第三实施例还提供了一种终端设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的板材码垛的仿真方法。

处理器用于控制该终端设备的整体操作，以完成上述的板材码垛的仿真方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器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，例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 Read-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。

终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(ApplicationSpecific1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行如上述任一项实施例所述的板材码垛的仿真方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

本发明第四实施例还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的板材码垛的仿真方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由终端设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的板材码垛的仿真方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种板材码垛的仿真方法，其特征在于，包括：

当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

其中，当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛；

其中，在控制所述板材进行输送前，还包括：

建立板材码垛的流水生产线车间，所述车间包括：输送机，设在所述输送机上的板材生成器、传感器及龙门架，所述第一码垛区，所述第二码垛区，及所述缓存区；所述输送机包括三条输送道；所述第一码垛区、所述第二码垛区均包括三个码垛架；所述板材生成器按照实际订单给出的板材长宽高数据建立模型，通过读取存储板材三维数据的Excel表格进行自动建模，并增添物理属性，将重力、摩擦力、惯性加入码垛仿真过程；所述物理属性包括密度和摩擦因素；所述输送机采用滚筒输送方式在位于中间的输送道进行输送，在输送时，板材会先经过传感器2获取板材位置信息以及由传感器3根据预设算法判断是否为当前层码垛，若为当前层码垛，则通过龙门架抓取摆放至第一码垛区的指定码垛位置，有序地摆放在此层最左边位置，反之，则控制板材进入缓存区；当进入缓存区时，传感器4会判断当前板材是否为当前层码垛，若是，通过与缓存区连接的输送道输送当前板材至末端，再由龙门架码垛在第一码垛区的指定码垛位置，反之，则继续等待；当一个批次的板材已全部离开传感器3或在缓存区，则由板材生成器会生成新的一批板材，继续码垛；

在所述建立板材码垛的流水生产线车间之后，还包括建立板材数据随机生成模块，用于生成预设数量且尺寸不同的板材数据。

2.根据权利要求1所述的板材码垛的仿真方法，其特征在于，基于Demo3D物理引擎进行板材码垛的仿真。

3.一种板材码垛的仿真系统，其特征在于，能够执行如权利要求1所述的板材码垛的仿真方法，包括：

正序码垛单元，用于当板材在输送时，判断所述板材的当前位置信息与预设算法是否匹配；若是，控制所述板材在第一码垛区进行正序码垛；若否，控制所述板材进入缓存区，直至所述板材的位置信息与所述预设算法匹配时进行正序码垛；

反序码垛单元，用于当所述正序码垛的板材数量达到预设值时，控制新生成板材在第二码垛区进行正序码垛，或控制所述正序码垛板材在所述第二码垛区进行反序码垛；

报警单元，用于当所述正序码垛或所述反序码垛中出现移动或掉板时，触发异常警报并停止码垛；

还包括环境配置单元，用于建立板材码垛的流水生产线车间，所述车间包括：输送机，设在所述输送机上的板材生成器、传感器及龙门架，所述第一码垛区，所述第二码垛区，及所述缓存区；

还包括数据生成单元，用于建立板材数据随机生成模块，以生成预设数量且尺寸不同的板材数据。

4.一种终端设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至2任一项所述的板材码垛的仿真方法。

5.一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实现如权利要求1至2任一项所述的板材码垛的仿真方法。

Images