[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

权利要求书

1.一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，其特征在于，其应用于码垛系统，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：根据货物尺寸，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；

其中，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；

设空闲面积L的最大利用率为S_lA.area，所述最大利用率S.aUB＝S.area+S_lA.area；所述已放置矩形的利用率其中，n为矩形的数量，w为矩形的宽度，h为矩形的长度；所述空闲面积L的最大利用率S_lA.area通过背包问题计算获得；

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；

步骤C6：判断S.aList中是否存在可用角点，若是，则进入步骤C7；若否，则将该堆积状态S移除，并进入步骤C3；

步骤C7：计算当前S.aUB，若当前S.aUB小于默认最大利用率，从队列Q中移除所述堆积状态S，并更换下一个可用角点，并进入步骤C6；

若当前S.aUB大于默认最大利用率，则判断堆积状态S是否存在于队列Q或队列P；

若是，更换下一个可用角点，并进入步骤C5；若否，将堆积状态S存入队列Q中，将步骤C7得到的该S.aUB设为新的默认最大利用率，更换下一个可用角点，并进入步骤C6。

2.根据权利要求1所述的一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，其特征在于：所述步骤C5中还包括角点筛选；所述角点筛选的步骤包括：

判断角点放置矩形后，所述矩形是否超过二维笛卡尔坐标系的范围，若是，则删去角点；若否，则所述角点保留为可用角点。

4.根据权利要求1所述的一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，其特征在于：所述步骤C5中更新堆积状态S的步骤包括：

(1)添加一个新的拐点p^*到拐点集合中；

(2)从拐点集合中移除由拐点p^*所控制的拐点。

5.根据权利要求1所述的一种基于分支定界算法的单规格码垛方法，其特征在于：所述步骤C7中判断堆积状态S是否存在于队列Q或队列P后，还包括以下步骤：

创建哈希表Hash，判断所述队列Q与队列P中是否存在于当前堆积状态S可用角点相同的状态；

若是，则比较两个堆积状态S的S.area大小，将S.area小的堆积状态S从队列Q中移除，并将S.area大的堆积状态S放入哈希表Hash；

若否，将所述堆积状态S存入队列Q时，同步放入哈希表Hash。

6.一种码垛系统，其特征在于，包括：

输入模块，用于输入托盘尺寸和货物尺寸；

坐标建立模块，用于根据托盘尺寸建立二维笛卡尔坐标系；

模拟模块，用于根据货物尺寸模拟货物的垛型，并根据分支定界算法，计算货物的最佳垛型，计算货物的最佳垛型的步骤包括：

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；

设空闲面积L的最大利用率为S_lA.area，所述最大利用率S.aUB＝S.area+S_lA.area；所述已放置矩形的利用率其中，n为矩形的数量，w为矩形的宽度，h为矩形的长度；所述空闲面积L的最大利用率S_lA.area通过背包问题计算获得；

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；

步骤C6：判断S.aList中是否存在可用角点，若是，则进入步骤C7；若否，则将该堆积状态S移除，并进入步骤C3；

步骤C7：计算当前S.aUB，若当前S.aUB小于默认最大利用率，从队列Q中移除所述堆积状态S，并更换下一个可用角点，并进入步骤C6；

若当前S.aUB大于默认最大利用率，则判断堆积状态S是否存在于队列Q或队列P；

若是，更换下一个可用角点，并进入步骤C5；若否，将堆积状态S存入队列Q中，将步骤C7得到的该S.aUB设为新的默认最大利用率，更换下一个可用角点，并进入步骤C6；

输出模块，用于输出货物的最佳垛型。