【用于机器人控制的混箱码垛系统实现分析案例3500字】

PAGE21用于机器人控制的混箱码垛系统实现分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18637用于机器人控制的混箱码垛系统实现分析案例 1288731.1系统开发流程 1296611.2系统开发环境 2165701.3系统实现 2169711.3.1混箱码垛系统初始界面实现 314871.3.2读入订单信息接口设计实现 483341.3.3码垛可视化与保存功能实现 598861.3.4手动编辑箱型录入与输出功能实现 81.1系统开发流程用于机器人控制的混箱码垛系统依据第二章中对该系统的需求分析来制定开发流程。使用C#语言与Unity结合开发，在Unity3D平台中集成三维场景、UI可视化界面设计以及算法编码实现本系统。系统开发流程图如图5-1所示。首先需要确定系统的输入对象。结合实际混箱码垛场景需求，对待码垛的混箱码垛数据进行获取与分析。利用C#语言结合UI组件在Unity中设计Excel表格订单信息读入接口，可以在Unity中导入Excel表格形式的订单。用户在实际操作中，仅需选择Excel表格就可得到每个产品箱型的属性信息。其次利用C#语言编写混箱码垛算法。本文第三章提出的混箱码垛算法是用于机器人控制的混箱码垛系统的核心模块之一。系统中选定待处理订单通过混箱码垛算法得到混箱码垛的结果，是系统可视化展示的起点。系统还结合实际需求设计了手动编辑垛型功能，不仅可以手动调整已生成的垛型，而且可以实现新箱型码垛模型录入功能与输出功能。在Excel表格拖入后，自动生成涵盖Excel表格中的各类产品数据。出现新产品，用户也可手动录入新增产品数据，同时用户可以手动拖动箱子。录入后箱型垛型能够在托盘上可视化。最后在Unity中集成设计各个功能模块。通过在Unity中集成Excel文件的录入、混箱码垛算法嵌入、三维场景的搭建、可视化界面交互设计。实现对系统划分的基础数据管理模块、码垛方案生成模块以及可视化展示模块中的功能。最终达到用户选定待码垛订单后，能够动态展示由混箱码垛算法生成的码垛方案码垛过程的详情步骤。用户可以在可视化界面中通过选择多个角度观察码垛结果，并且将混箱码垛的供箱序列上传至数据库，便于机器人控制系统获取每个箱子的码垛位置和码垛顺序执行自动码垛。图5-1系统开发流程图1.2系统开发环境用于机器人控制的混箱码垛系统采用C/S模式，按照高内聚低耦合的编码设计原则，使用C#语言在Unity3D平台中编写控制脚本代码。采用MySQL轻量级数据库进行对待码垛箱型数据以及混箱码垛的供箱序列的数据管理。最后在Unity3D平台中三维场景、UI可视化界面设计以及算法编码完成集成工作实现本系统。用于机器人控制的混箱码垛系统的运行环境如表5-1所示。表5-1开发环境要求环境类型描述操作系统Windows10开发工具MicrosoftVisualStudio2010、Unity2018.2.14f1(64-bit)语言环境C#数据库MySQL1.3系统实现用于机器人控制的混箱码垛系统包含基础数据管理模块、垛型预览编辑模块、码垛方案生成模块以及可视化展示模块。以下将按照系统操作顺序逐一展示其对应的系统初始界面实现、读入订单信息接口设计实现、码垛可视化与保存功能实现、手动编辑箱型录入与输出功能实现。1.3.1混箱码垛系统初始界面实现如图5-2所示，Unity初始界面的最上一行主要分为两个重要的部分：订单读入模块、以及垛型预览编辑模块。其中右边手势按钮为跳转按钮，点击该按钮，即可跳转到垛型预览编辑的场景中。基础数据管理模块、垛型编辑模块、算法策略执行、混箱码垛结果的可视化模块。Unity初始界面的最左侧显示基础数据管理模块的相关内容，由上到下依次包括选中的待码垛订单的订单名称、订单中产品列表、托盘的信息。其中，订单中产品列表包括每个产品箱型的属性信息。如箱子的产品编码、产品名称、长、宽、高、重量、待码垛数量。托盘的信息包括托盘的长、宽、限高、托盘的体积限制。Unity初始界面的最右侧显示码垛方案生成模块以及可视化展示模块的相关内容。Unity初始界面右中部的混码结果部分将展示由Unity设计的2D模式下与3D模式下切换交互的混箱码垛结果的可视化展示。混码结果部分的右下角按钮为上传混码后生成的供箱序列按钮，当用户按下该按钮即可将供箱序列上传到数据库中保存。Unity初始界面右下部的产品结果信息部分详细显示混码结果的供箱序列，结果信息部分显示混箱码垛算法得到的码垛结果的评价指标。图5-2Unity初始界面1.3.2读入订单信息接口设计实现结合实际调研，了解到Excel表格形式订单作为混箱码垛的数据来源。混箱码垛系统设计了一个Excel表格提取订单信息的接口，将订单信息按照每类产品编码自动拆分。得到涵盖订单所有产品种类，每类箱型的尺寸规格以及待码垛箱子的数量。用户进入混箱码垛系统的Unity初始界面后，通过点击订单名称右侧的下拉框，下拉框中将会加载目标路径下所含的待码垛订单文件。用户选择需要待码垛的订单后，在汇总信息栏中，输入待码垛容器的长、宽、高以及冗余数值，完成对装载容器的设置。最后点击在初始界面最上一行的读入订单数据按钮，从选中的订单信息包含的箱子数据信息，提取每种产品的箱型属性信息（箱子的产品编码、产品名称、长、宽、高、重量、待码垛数量），进行产品箱型数据标准化。例如用户通过在Unity读取10种箱型559个待码垛箱子的某订单，并生成产品箱型数据表的实现结果如表5-2所示。表5-2Unity读取Excel并生成产品箱型数据表的实现结果pro_idpro_namebox_length(CM)box_width(CM)box_height(CM)box_weight(KG)box_sum1300080430蒜蓉辣椒醬30.430.423.013.90491300L10047秘制紅燒汁342527.216.6141300N20002發財添丁甜醋33.321.730.911.53461300N20003發財添丁甜醋27.220.227.111.07731300L10048秘制紅燒汁27.320.726.910.276813008Y0072熱乾麵調味汁27.220.534.416.151013008Y0073大廚來上色調味汁34.518.036.913.093213008Y0076拌麵調味汁27.220.534.416.293013008Y0077美味鮮香調味汁27.220.534.416.20413008Y0090麻辣調味汁39.420.327.921.0852点击在初始界面最上一行的读入订单数据按钮后，混箱码垛系统处理选中的订单信息，将订单中包含的所有的箱子数据信息以每行按照箱子的产品编码、产品名称、长、宽、高、重量、待码垛数量显示在界面中的订单产品列表栏部分。实现读入订单数据功能的结果图如图5-3所示。图5-3导入订单UI界面1.3.3码垛可视化与保存功能实现读入待码垛订单信息后，进入执行混箱码垛算法的环节。点击主界面右下角的执行策略按钮。等待算法执行时间后，点击右下角结果信息栏中的生成箱子按钮，如图5-4所示，在混码结果栏中动态演示由混箱码垛算法生成码垛方案的码垛详情步骤。并且用户可以在产品结果信息栏中观察每个垛型的具体数据。图5-42D界面中动态演示码垛过程图当前订单的混箱码垛结果需要划分成多个垛型，如图5-5用户可在混码结果栏的右上角的下拉框选择多个托盘垛型的任意一个进行查看。用户可通过滑动鼠标的滚轮进行视角的缩放与拉近，以便更细致观察垛型。图5-5切换垛型界面在切换多个托盘的下拉框上方是进行2D与3D场景切换的选择框。取消2D前的选择框，如图5-6用户进入观察垛型的3D场景中。图5-62D与3D场景切换界面如图5-7在3D场景中，用户可点击右上角的最后一个下拉框，可以对当前垛型进行俯视、正视、后视、右侧正视、左侧正视、右侧斜视、左侧斜视七个视角切换。用户可通过滑动鼠标滚轮调整视角距离。图5-7多视角切换界面最后点击界面中的上传按钮，将该订单的供箱序列上传至数据库。上传服务器中数据库的结果如图5-8所示。开始上传界面编辑器数据上传界面c)数据库初始界面d)数据库刷新上传结果界面图5-8上传供箱序列的过程界面1.3.4手动编辑箱型录入与输出功能实现本文所研究的混箱码垛，是指在实际场景下，依据用户提交的订单，合理规划订单中的待码垛箱子，将其在托盘上码放成稳定垛型来出库。对于订单中的待码垛箱子数据，以上章节已展示对箱子的种类为大于一时的解决方案。当订单中的箱子种类数量为一，或者当工厂出现新产品，用户也可手动录入新增产品数据。如图5-9首先点击界面右上角的跳转按钮转到箱型录入场景。进入箱型录入场景后，如图5-9中的b图所示，点击需要录入的产品或手动输入产品箱型的长宽高数值，选择码放该箱子的数量。点击右侧的生成按钮。混箱码垛系统将在界面左侧中的托盘旁生成相应的箱型预制体。图5-9进入箱型录入界面如图5-10所示，用户可以通过左键手动拖动托盘旁已经生成箱型预制体，该箱子被选中后会随机改变颜色。用户通过点击鼠标右键来改变选中箱子的摆放方向，通过拖动选中箱子在托盘上摆放好位置，点击放置按钮，将箱子的绝对空间位置转变为箱子位于托盘上的相对位置。通过提交按钮将当前码垛方案传入数据库。其中在数据库中码垛方案以表5-3的格式保存。图5-10Unity实现箱型码垛模型录入功能结果设计其码放方案结构如下表5-3所示。图5-11Unity实现箱型码垛模型录入功能结果在点击清除按钮后，通过在下拉框中选择待预览垛型的产品名称，点击下方的显示按钮即可查看待预览的录入箱型，该箱型垛型能够在箱子模型展示栏中的托盘上完成可视化。Unity实现箱型码垛模型输出功能结果如图5-11所示。表5-3产品箱型数据表NO.字段字段类型是否可为空属性注释1pro_idVarchar(15)否主键产品编码2pro_nameVarchar(20)是—产品名称3box_lengthNumber是—长4box_widthNumber是—宽5box_heightNumber是—高6box_weight