本發(fā)明涉及生產(chǎn)管理，更具體地說，本發(fā)明涉及智能包裝線生產(chǎn)管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著包裝行業(yè)的快速發(fā)展，智能包裝生產(chǎn)線在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。智能包裝線可以有效提高包裝效率，降低人工成本，保證產(chǎn)品包裝質(zhì)量的一致性。然而，現(xiàn)有的智能包裝技術(shù)仍存在一些不足之處，難以完全滿足不同產(chǎn)品、不同包裝要求的靈活性需求。

2、公開號為cn116552890a的中國專利公開了一種包裝生產(chǎn)線及包裝方法，該生產(chǎn)線包括裝袋模塊、貼標(biāo)模塊和裝箱模塊，通過輸送線和監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)各模塊的連接與控制；該發(fā)明雖然解決了作業(yè)難度大、效率低的問題，但缺乏針對不同產(chǎn)品的智能化分類與裝箱優(yōu)化機(jī)制。授權(quán)公告號為cn109573199b的中國專利公開了一種面向電商智能選箱裝包生產(chǎn)流水線的控制方法，根據(jù)商品尺寸選擇合適的紙箱并計算裝箱順序和緩沖填充量；但該方法主要針對電商領(lǐng)域，對于機(jī)器人等工業(yè)產(chǎn)品的裝箱要求未予以充分考慮，如產(chǎn)品的材質(zhì)、脆弱程度等特性。授權(quán)公告號為cn112977985b的中國專利公開了一種智能運輸包裝線，通過視覺檢測和速度反饋控制實現(xiàn)了包裝過程的自動化調(diào)整，該發(fā)明雖然提高了包裝線的智能化水平，但缺乏對不同類型待包裝工件的細(xì)粒度劃分，裝箱方案的優(yōu)化空間有限。

3、綜上所述，現(xiàn)有針對機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品的裝箱需求，亟需一種能夠全面考慮產(chǎn)品幾何和物理屬性、對不同產(chǎn)品進(jìn)行合理分類、自動構(gòu)建裝箱方案并動態(tài)優(yōu)化的智能包裝管理系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供智能包裝線生產(chǎn)管理系統(tǒng)及方法，通過獲取待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量和目標(biāo)包裝箱的箱體信息向量,將待裝箱產(chǎn)品劃分為不同類別,并在三維仿真環(huán)境中利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型得到最優(yōu)裝箱方案。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、智能包裝線生產(chǎn)管理方法，包括：

4、獲取待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1和目標(biāo)包裝箱的箱體信息向量v2；

5、根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1，將待裝箱產(chǎn)品劃分為第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3；

6、根據(jù)產(chǎn)品信息向量v1，對第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3中的各個待裝箱產(chǎn)品生成三維幾何模型；根據(jù)箱體信息向量v2，生成與目標(biāo)包裝箱內(nèi)部尺寸相適配的虛擬箱體模型；根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的三維幾何模型和虛擬箱體模型，構(gòu)建三維裝箱仿真環(huán)境；

7、在三維裝箱仿真環(huán)境中，通過預(yù)構(gòu)建的裝箱方案學(xué)習(xí)模型，得到最優(yōu)裝箱方案。

8、進(jìn)一步地，所述獲取待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1包括：

9、獲取待裝箱產(chǎn)品的第一幾何參數(shù)，所述第一幾何參數(shù)包括各個待裝箱產(chǎn)品的長度l1、寬度w1和高度h1；

10、獲取待裝箱產(chǎn)品的第一物理屬性參數(shù)，所述第一物理屬性參數(shù)包括各個待裝箱產(chǎn)品的重量m1、材質(zhì)和脆弱程度f1；

11、對獲取的待裝箱產(chǎn)品的第一幾何參數(shù)和第一物理屬性參數(shù)進(jìn)行參數(shù)關(guān)聯(lián)，生成待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1。

12、進(jìn)一步地，所述獲取目標(biāo)包裝箱的箱體信息向量v2包括：

13、獲取目標(biāo)包裝箱的第二幾何參數(shù)，所述第二幾何參數(shù)包括目標(biāo)包裝箱的內(nèi)部長度l2、內(nèi)部寬度w2和內(nèi)部高度h2；

14、獲取目標(biāo)包裝箱的第二物理屬性參數(shù)，所述第二物理屬性參數(shù)包括目標(biāo)包裝箱的最大承重量m2max和抗壓強(qiáng)度p2；

15、對獲取的目標(biāo)包裝箱的第二幾何參數(shù)和第二物理屬性參數(shù)進(jìn)行參數(shù)關(guān)聯(lián)，生成目標(biāo)包裝箱的箱體信息向量v2。

16、進(jìn)一步地，所述將待裝箱產(chǎn)品劃分為第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3包括：

17、對產(chǎn)品信息向量v1進(jìn)行特征提取，得到各個待裝箱產(chǎn)品的體積s1、重量m1和脆弱程度f1；

18、根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的體積s1和重量m1對待裝箱產(chǎn)品進(jìn)行初步分類，得到n1個初步產(chǎn)品類別，n1為大于0的整數(shù)；

19、根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的脆弱程度f1對每個初步產(chǎn)品類別進(jìn)一步劃分，得到n2個細(xì)分產(chǎn)品類別，n2≥n1；

20、將n2個細(xì)分產(chǎn)品類別劃分為第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3。

21、進(jìn)一步地，所述根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的脆弱程度f1對每個初步產(chǎn)品類別進(jìn)一步劃分包括：

22、對于每一個初步產(chǎn)品類別，根據(jù)其中產(chǎn)品的脆弱程度f1計算脆弱程度均值f1mean和脆弱程度方差f1var；

23、如果脆弱程度方差f1var大于預(yù)設(shè)的方差閾值varthr，則對該初步產(chǎn)品類別進(jìn)行細(xì)分，將其劃分為k個子類別，k≥n2；

24、合并所有初步產(chǎn)品類別細(xì)分得到的子類別，形成n2個細(xì)分產(chǎn)品類別。

25、進(jìn)一步地，所述合并所有初步產(chǎn)品類別細(xì)分得到的子類別包括：

26、將每個子類別視為一個獨立的聚類，計算任意兩個聚類之間的距離，所述任意兩個聚類之間的距離為兩個聚類的脆弱程度均值之差的絕對值；

27、在當(dāng)前所有聚類中，找出距離最近的兩個聚類cp和cq，合并為一個新的聚類cr；

28、更新合并后的聚類cr與其他現(xiàn)有聚類之間的距離；

29、重復(fù)合并操作，直至聚類數(shù)量減少到n2個。

30、進(jìn)一步地，所述將n2個細(xì)分產(chǎn)品類別劃分為第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3的方法為：

31、對于每一個細(xì)分產(chǎn)品類別，提取其脆弱程度均值f1mean和尺寸均值s1mean特征，設(shè)定脆弱程度閾值f1θ，尺寸閾值s1θ；

32、如果f1mean≥f1θ且s1mean≥s1θ，則將細(xì)分產(chǎn)品類別劃分為第一產(chǎn)品類別c1；

33、如果f1mean＜f1θ且s1mean＜s1θ，則將細(xì)分產(chǎn)品類別劃分為第二產(chǎn)品類別c2；

34、如果f1mean≥f1θ且s1mean＜s1θ，或f1mean＜f1θ且s1mean≥s1θ，則將細(xì)分產(chǎn)品類別劃分為第三產(chǎn)品類別c3。

35、進(jìn)一步地，所述通過預(yù)構(gòu)建的裝箱方案學(xué)習(xí)模型得到最優(yōu)裝箱方案包括：

36、在三維裝箱仿真環(huán)境中，通過預(yù)構(gòu)建的裝箱方案學(xué)習(xí)模型，得到第一裝箱方案；

37、獲取裝箱過程的第一約束條件，將第一約束條件引入裝箱方案學(xué)習(xí)模型中，得到滿足第一約束條件的第二裝箱方案；

38、根據(jù)第二裝箱方案，計算裝箱后的綜合物理屬性參數(shù)，將裝箱后的綜合物理屬性參數(shù)與目標(biāo)包裝箱的第二物理屬性參數(shù)進(jìn)行比較，判斷第二裝箱方案是否滿足裝箱安全性要求；若不滿足則將裝箱安全性要求作為第二約束條件，將第二約束條件引入裝箱方案學(xué)習(xí)模型，得到第三裝箱方案；將第三裝箱方案作為最優(yōu)裝箱方案。

39、進(jìn)一步地，所述第一約束條件包括重量平衡閾值ωb、擺放間隙閾值dg、堆疊層數(shù)上限ns和總約束成本ctotal；總約束成本ctotal基于重量平衡閾值ωb、擺放間隙閾值dg和堆疊層數(shù)上限ns計算而得；

40、所述綜合物理屬性參數(shù)包括裝箱貨物的總重量mc和最下層貨物的受壓應(yīng)力pb；

41、所述裝箱安全性要求為：mc≤m2max且pb≤p2。

42、智能包裝線生產(chǎn)管理系統(tǒng)，其用于實現(xiàn)上述的智能包裝線生產(chǎn)管理方法，所述系統(tǒng)包括：

43、向量提取模塊：用于獲取待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1和目標(biāo)包裝箱的箱體信息向量v2；

44、產(chǎn)品分類模塊：用于根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的產(chǎn)品信息向量v1，將待裝箱產(chǎn)品劃分為第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3；

45、三維裝箱仿真環(huán)境構(gòu)建模塊：用于根據(jù)產(chǎn)品信息向量v1，對第一產(chǎn)品類別c1、第二產(chǎn)品類別c2和第三產(chǎn)品類別c3中的各個待裝箱產(chǎn)品生成三維幾何模型；根據(jù)箱體信息向量v2，生成與目標(biāo)包裝箱內(nèi)部尺寸相適配的虛擬箱體模型；根據(jù)待裝箱產(chǎn)品的三維幾何模型和虛擬箱體模型，構(gòu)建三維裝箱仿真環(huán)境；

46、裝箱方案生成模塊：用于在三維裝箱仿真環(huán)境中，通過預(yù)構(gòu)建的裝箱方案學(xué)習(xí)模型，得到最優(yōu)裝箱方案。

47、一種電子設(shè)備，包括存儲器、中央處理器以及存儲在存儲器上并可在中央處理器上運行的計算機(jī)程序，所述中央處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)上述的智能包裝線生產(chǎn)管理方法。

48、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被執(zhí)行時實現(xiàn)上述的智能包裝線生產(chǎn)管理方法。

49、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

50、本發(fā)明通過精確的產(chǎn)品信息提取和分類，實現(xiàn)自動化裝箱方案生成，顯著提高包裝效率并減少人工干預(yù)，采用三維仿真環(huán)境和學(xué)習(xí)模型快速獲得最優(yōu)裝箱方案，減少試錯時間；精細(xì)化的產(chǎn)品分類和細(xì)分策略增強(qiáng)了產(chǎn)品安全性，尤其對高脆弱產(chǎn)品提供了更好的保護(hù)，裝箱方案中引入物理屬性約束確保了穩(wěn)定性和安全性；智能分類和優(yōu)化算法的應(yīng)用合理安排產(chǎn)品位置，最大化利用包裝箱空間，降低包裝材料和物流成本，從而提高包裝質(zhì)量；精確的三維建模和仿真確保每件產(chǎn)品在包裝過程中保持最佳狀態(tài)，減少破損率。