交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及物流仿真领域，具体涉及一种交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法。背景技术：2.现有的交叉带物流分拣设备实时运行状态仿真界面设计中存在数据量大、图形复杂、实时性要求高、对计算机内存影响大等问题，严重影响着物流分拣系统的发展。3.目前，还没有针对以上问题提出一种交叉带分拣机运行状态仿真参数化建模方法，而设计一种交叉带物流分拣设备参数化建模方法不仅能够帮助解决物流行业交叉带分拣设备仿真界面存在的实际问题，也能在一定程度上推动物流行业的发展。所以，提出一种交叉带分拣机运行状态仿真参数化建模方法是十分有必要的。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法，能够快速生成交叉带分拣机运行状态的仿真界面，并尽可能地模拟交叉带分拣设备布局的真实形貌。5.本发明的交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法，包括如下步骤：6.s1.采集分拣机设备的自由参数；所述分拣机设备包括分拣小车、落包口以及供包台；所述自由参数包括分拣小车个数、落包口个数以及供包台个数；7.s2.将分拣机设备抽象为特征几何体；8.s3.构建仿真界面坐标系；9.s4.基于仿真界面坐标系，以所述特征几何体以及所述自由参数作为建模参数，对分拣机设备进行参数化建模，得到分拣机运行状态的仿真结果。10.进一步，所述分拣小车个数包括水平段分拣小车个数、竖直段分拣小车个数以及转弯段分拣小车个数。11.进一步，所述落包口个数包括水平段落包口个数、竖直段落包口个数、转弯段外侧上半段落包口个数、转弯段外侧下半段落包口个数、转弯段内侧上半段落包口个数以及转弯段内侧下半段落包口个数。12.进一步，将分拣机设备抽象为特征几何体，具体包括：13.依据分拣小车的形状特征，将分拣小车抽象为规则的平面形状a；14.依据落包口的形状特征，将落包口抽象为规则的平面形状b；15.依据供包台的形状特征，将供包台抽象为规则的平面形状c。16.进一步，所述步骤s4中，对分拣机设备进行参数化建模，具体包括：17.对分拣小车进行参数化建模：18.确定初始状态下分拣小车特征几何体的坐标序列(lfc,vfc,tfc)；其中，lfc为初始状态下水平段分拣小车特征几何体的坐标，vfc为初始状态下竖直段分拣小车特征几何体的坐标，tfc为初始状态下转弯段分拣小车特征几何体的坐标；19.对初始状态下分拣小车特征几何体的坐标进行变换处理，得到运行状态下分拣小车特征几何体的坐标；20.对落包口进行参数化建模：21.确定初始状态下落包口特征几何体的坐标序列(llc,vlc,tlc)；其中，llc为初始状态下水平段落包口特征几何体的坐标，vlc为初始状态下竖直段落包口特征几何体的坐标，tlc为初始状态下转弯段落包口特征几何体的坐标；22.对初始状态下落包口特征几何体的坐标进行变换处理，得到运行状态下落包口特征几何体的坐标；23.对供包台进行参数化建模：24.确定初始状态下供包台特征几何体的坐标；25.对初始状态下供包台特征几何体的坐标进行平移变换处理，得到运行状态下供包台特征几何体的坐标。26.进一步，对初始状态下分拣小车特征几何体的坐标进行变换处理，具体包括：27.根据平移变换矩阵mx以及对称变换矩阵t0，分别对初始状态下水平段分拣小车特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；28.根据平移变换矩阵my以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下竖直段分拣小车特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；29.根据旋转变换矩阵mc、对称变换矩阵t0以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下转弯段分拣小车特征几何体的坐标进行旋转变换以及对称变换。30.进一步，所述平移变换矩阵mx：[0031][0032]其中，w为分拣小车特征几何体的长，s为相邻两个分拣小车特征几何体之间的间距；[0033]所述对称变换矩阵t0：[0034][0035]所述平移变换矩阵my：[0036][0037]其中，w为分拣小车特征几何体的长，s为相邻两个分拣小车特征几何体之间的间距；[0038]所述对称变换矩阵t1：[0039][0040]所述旋转变换矩阵mc：[0041][0042]其中，br表示旋转半径，所述br＝r-h/2.0，r为转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，h为分拣小车特征几何体的高；θ表示转角，所述θ＝π/2.0/n2，n2表示转弯段分拣小车个数。[0043]进一步，对初始状态下落包口特征几何体的坐标进行变换处理，具体包括：[0044]根据平移变换矩阵fx以及对称变换矩阵t0，分别对初始状态下水平段落包口特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；[0045]根据平移变换矩阵fy以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下竖直段落包口特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；[0046]根据旋转变换矩阵fc1、旋转变换矩阵fc2以及对称变换矩阵t2，分别对初始状态下转弯段落包口特征几何体的坐标进行旋转变换以及对称变换。[0047]进一步，所述平移变换矩阵fx：[0048][0049]其中，t表示落包口特征几何体中相邻两个挡板之间的间距；[0050]所述平移变换矩阵fy：[0051][0052]其中，t表示落包口特征几何体中相邻两个挡板之间的间距；[0053]所述旋转变换矩阵fc1：[0054][0055]其中，tr表示旋转半径，所述tr＝r+h/2.0，r表示转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，h表示分拣小车特征几何体的高，β表示转角，所述β＝π/2.0/q2；q2表示转弯段外侧上半段落包口个数；[0056]所述旋转变换矩阵fc2：[0057][0058]其中，br表示旋转半径，所述br＝r-h/2.0，r表示转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，h表示分拣小车特征几何体的高，表示转角，所述表示转角，所述q3表示转弯段内侧上半段落包口个数；[0059]所述对称变换矩阵t2：[0060][0061]本发明的有益效果是：本发明公开的一种交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法，通过将交叉带物流分拣设备抽象为规则的特征几何体，再分别对分拣小车特征几何体、落包口特征几何体和供包台特征几何体进行仿射变换，得到任意数量规模的交叉带分拣机运行状态仿真界面，仿真界面清晰明了，能够清晰地表征交叉带分拣机设备布局的真实形貌。附图说明[0062]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：[0063]图1为本发明的方法流程示意图；[0064]图2为本发明的分拣小车特征几何体示意图；[0065]图3为本发明的落包口特征几何体示意图；[0066]图4为本发明的供包台特征几何体示意图；[0067]图5为本发明的水平段分拣小车建模示意图；[0068]图6为本发明的竖直段分拣小车建模示意图；[0069]图7为本发明的转弯段分拣小车建模示意图；[0070]图8为本发明的水平段落包口建模示意图；[0071]图9为本发明的竖直段落包口建模示意图；[0072]图10为本发明的转弯段落包口建模示意图；[0073]图11为本发明的交叉带分拣机构运行状态仿真建模效果示意图。具体实施方式[0074]以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：[0075]本发明的交叉带分拣机运行状态仿真的参数化建模方法，包括如下步骤：[0076]s1.采集分拣机设备的自由参数；所述分拣机设备包括分拣小车、落包口以及供包台；所述自由参数包括分拣小车个数、落包口个数以及供包台个数；[0077]s2.将分拣机设备抽象为特征几何体；[0078]s3.构建仿真界面坐标系；[0079]s4.基于仿真界面坐标系，以所述特征几何体以及所述自由参数作为建模参数，对分拣机设备进行参数化建模，得到分拣机运行状态的仿真结果。[0080]本实施例中，步骤s1中，所述分拣小车个数包括水平段分拣小车个数、竖直段分拣小车个数以及转弯段分拣小车个数。[0081]所述落包口个数包括水平段落包口个数、竖直段落包口个数、转弯段外侧上半段落包口个数、转弯段外侧下半段落包口个数、转弯段内侧上半段落包口个数以及转弯段内侧下半段落包口个数。[0082]本实施例中，步骤s2中，将分拣机设备抽象为特征几何体，具体包括：[0083]依据分拣小车的形状特征，将分拣小车抽象为规则的平面形状a；该平面形状a即为分拣小车的特征几何体，如图2所示，w表示分拣小车特征几何体的宽、h表示分拣小车特征几何体的高、s表示相邻两个分拣小车特征几何体之间的间距；[0084]依据落包口的形状特征，将落包口抽象为规则的平面形状b；该平面形状b即为落包口特征几何体，如图3所示，tw表示落包口特征几何体中挡板直角边底边长，th表示落包口特征几何体中挡板直角边的高，t表示落包口特征几何体中相邻两个挡板之间的间距，sh表示落包口特征几何体中正方形边长；[0085]依据供包台的形状特征，将供包台抽象为规则的平面形状c。该平面形状c即为供包台特征几何体，如图4所示，pw表示供包台特征几何体的宽，ph表示供包台特征几何体中每段的高。[0086]本实施例中，步骤s3中，构建仿真界面坐标系，具体包括：[0087]初始化仿真界面，以仿真界面的几何中心为坐标原点建立笛卡尔坐标系o-xy；并将所述坐标系o-xy作为交叉带物流分拣机运行状态仿真建模的全局坐标系，进而形成仿真界面坐标系。[0088]本实施例中，所述步骤s4中，对分拣机设备进行参数化建模，具体包括：[0089]对分拣小车进行参数化建模：[0090]确定初始状态下分拣小车特征几何体的坐标序列(lfc,vfc,tfc)；其中，lfc为初始状态下水平段分拣小车特征几何体的坐标，vfc为初始状态下竖直段分拣小车特征几何体的坐标，tfc为初始状态下转弯段分拣小车特征几何体的坐标；[0091]对初始状态下分拣小车特征几何体的坐标进行变换处理，得到运行状态下分拣小车特征几何体的坐标；[0092]对落包口进行参数化建模：[0093]确定初始状态下落包口特征几何体的坐标序列(llc,vlc,tlc)；其中，llc为初始状态下水平段落包口特征几何体的坐标，vlc为初始状态下竖直段落包口特征几何体的坐标，tlc为初始状态下转弯段落包口特征几何体的坐标；[0094]对初始状态下落包口特征几何体的坐标进行变换处理，得到运行状态下落包口特征几何体的坐标；[0095]对供包台进行参数化建模：[0096]确定初始状态下供包台特征几何体的坐标；[0097]对初始状态下供包台特征几何体的坐标进行平移变换处理，得到运行状态下供包台特征几何体的坐标。[0098]通过上述方法，可以分别计算得到分拣小车、落包口以及供包台在各自运行路径上的坐标点，并将各自的特征几何体设置到对应的坐标点上，从而实现了对分拣小车、落包口以及供包台的运行状态模拟。[0099]本实施例中，对初始状态下分拣小车特征几何体的坐标进行变换处理，具体包括：[0100]根据平移变换矩阵mx以及对称变换矩阵t0，分别对初始状态下水平段分拣小车特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；通过上述变换处理，实现了对水平段分拣小车的建模模拟，具体如图5所示。[0101]根据平移变换矩阵my以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下竖直段分拣小车特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；通过上述变换处理，实现了对竖直段分拣小车的建模模拟，具体如图6所示。[0102]根据旋转变换矩阵mc、对称变换矩阵t0以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下转弯段分拣小车特征几何体的坐标进行旋转变换以及对称变换。通过上述变换处理，实现了对转弯段分拣小车的建模模拟，具体如图7所示。[0103]本实施例中，所述平移变换矩阵mx：[0104][0105]其中，w为分拣小车特征几何体的长，s为相邻两个分拣小车特征几何体之间的间距；[0106]所述对称变换矩阵t0：[0107][0108]所述平移变换矩阵my：[0109][0110]其中，w为分拣小车特征几何体的长，s为相邻两个分拣小车特征几何体之间的间距；[0111]所述对称变换矩阵t1：[0112][0113]所述旋转变换矩阵mc：[0114][0115]其中，br表示旋转半径，所述br＝r-h/2.0，r为转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，所述r≈2.0×(n2×w+(n2-1)×s)/π，h为分拣小车特征几何体的高；θ表示转角，所述θ＝π/2.0/n2，n2表示转弯段分拣小车个数；[0116]本实施例中，对初始状态下落包口特征几何体的坐标进行变换处理，具体包括：[0117]根据平移变换矩阵fx以及对称变换矩阵t0，分别对初始状态下水平段落包口特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；通过上述变换处理，实现了对水平段落包口的建模模拟，具体如图8所示。[0118]根据平移变换矩阵fy以及对称变换矩阵t1，分别对初始状态下竖直段落包口特征几何体的坐标进行平移变换以及对称变换；通过上述变换处理，实现了对竖直段落包口的建模模拟，具体如图9所示。[0119]根据旋转变换矩阵fc1、旋转变换矩阵fc2以及对称变换矩阵t2，分别对初始状态下转弯段落包口特征几何体的坐标进行旋转变换以及对称变换。通过上述变换处理，实现了对转弯段落包口的建模模拟，具体如图10所示。[0120]本实施例中，所述平移变换矩阵fx：[0121][0122]其中，t表示落包口特征几何体中相邻两个挡板之间的间距；[0123]所述平移变换矩阵fy：[0124][0125]其中，t表示落包口特征几何体中相邻两个挡板之间的间距；[0126]所述旋转变换矩阵fc1：[0127][0128]其中，tr表示旋转半径，所述tr＝r+h/2.0，r表示转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，h表示分拣小车特征几何体的高，β表示转角，所述β＝π/2.0/q2；q2表示转弯段外侧上半段落包口个数；[0129]所述旋转变换矩阵fc2：[0130][0131]其中，br表示旋转半径，所述br＝r-h/2.0，r表示转弯段分拣小车几何中心的转弯半径，h表示分拣小车特征几何体的高，表示转角，所述表示转角，所述q3表示转弯段内侧上半段落包口个数；[0132]所述对称变换矩阵t2：[0133][0134]基于本发明的参数化建模方法，以表1所示的自由参数为基础数据，对实际工况下的交叉带分拣机的运行状态进行建模仿真，可以得到如图11所示的运行状态仿真界面。[0135]表1[0136][0137]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。









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