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Online-3D-BPP-PCT

基于配置树的在线3D装箱算法 支持连续空间与复杂约束

该项目开发了基于装箱配置树的在线3D装箱算法。通过深度强化学习实现连续空间装箱、稳定性约束和复杂约束处理。算法可适应任意尺寸容器和物品,提供近似稳定性算法。项目还包含渲染、形状处理和模拟工具,为3D装箱技术研究提供解决方案。相比传统方法,具有更好性能和适应性。

简介

我们致力于持续推动3D装箱技术的发展。

以下是我们开发的功能:

  • 在线装箱求解器 [1, 2, 3]。
  • 具有前瞻性的在线装箱 [1]。
  • 装箱稳定性解决方案 [2]。
  • 连续域装箱 [2]。
  • 自定义约束装箱 [2]。
  • 带缓冲区的在线装箱 [3]。
  • 不规则形状装箱 [3]。
  • 考虑物理约束的装箱 [3]。
  • 用于渲染、装箱形状处理和模拟场景的基本工具 [4]。

如果你对3D装箱感兴趣,我强烈建议你看看。欢迎提出各种问题和潜在的合作!

基于装箱配置树学习高效在线3D装箱

我们提出通过在分层装箱配置树上学习来增强在线3D装箱问题(BPP)的实际应用性,这使得深度强化学习(DRL)模型易于处理实际约束,即使在连续解空间中也能表现良好。 与我们之前的工作相比,本仓库的优势包括:

  • 容器(箱子)尺寸和物品尺寸可以任意设置。
  • 允许连续在线3D-BPP,并提供了连续环境。
  • 提供了近似稳定性的算法(参见我们的其他工作)。
  • 性能更好,能够考虑更复杂的约束。
  • 为领域开发提供更充分的启发式基准。
  • 训练更加稳定。

观看视频演示请访问以下链接:YouTube哔哩哔哩

如果您感兴趣,请为这个仓库点星!

PCT

论文

更多详细信息,请参阅我们的论文《基于装箱配置树学习高效在线3D装箱》,该论文已被ICLR 2022接收。如果这段代码对您的工作有用,请引用我们的论文:

@inproceedings{
zhao2022learning,
title={Learning Efficient Online 3D Bin Packing on Packing Configuration Trees},
author={Hang Zhao and Yang Yu and Kai Xu},
booktitle={国际学习表示会议},
year={2022},
url={https://openreview.net/forum?id=bfuGjlCwAq}
}

依赖项

  • NumPy
  • gym
  • Python>=3.7
  • PyTorch >=1.7
  • 建议配置:Python == 3.7, gym==0.13.0, torch == 1.10, 操作系统:Ubuntu 16.04

快速开始

使用我们的PCT方法和默认参数在设置2(在我们的论文中提到)上训练在线3D-BPP:

python main.py 

训练日志(tensorboard)保存在'./logs/runs'中。相关文件备份保存在'./logs/experiment'中。

使用说明

数据描述

在'givenData.py'中描述你的3D容器尺寸和3D物品尺寸

container_size: 一个长度为3的向量,描述容器在x、y、z维度的尺寸。
item_size_set: 一个列表,记录每个物品的尺寸。每个物品的尺寸也用一个长度为3的向量描述。

数据集

你可以从这里下载准备好的数据集。 数据集包含3000个随机生成的轨迹,每个轨迹有150个物品。物品是一个长度为3或4的向量,物品的前三个数字代表物品的尺寸,第四个数字(如果有)代表物品的密度。

模型

我们提供了预训练模型,这些模型是在离散环境中使用EMS方案训练的,其中箱子尺寸为(10,10,10),物品尺寸范围为1到5。

训练

在设置1(80个内部节点和50个叶节点)上训练在线3D BPP实例:

python main.py --setting 1 --internal-node-holder 80 --leaf-node-holder 50

如果你想训练一个在连续域上工作的模型,添加'--continuous',并且不要忘记在'givenData.py'中更改你的问题设置:

python main.py --continuous --sample-from-distribution --setting 1 --internal-node-holder 80 --leaf-node-holder 50

热启动

你可以使用预训练模型初始化运行:

python main.py --load-model --model-path 你的模型路径

评估

要评估一个模型,你可以在evaluation.py中添加--evaluate标志:

python evaluation.py --evaluate --load-model --model-path 你的模型路径 --load-dataset --dataset-path 你的数据集路径

启发式方法

运行heuristic.py来测试启发式基准,启发式算法的来源已在代码中标明:

在设置1(离散)上使用LASH方法运行启发式算法:

python heuristic.py --setting 1 --heuristic LSAH --load-dataset  --dataset-path setting123_discrete.pt

在设置2(连续)上使用OnlineBPH方法运行启发式算法:

python heuristic.py --continuous --setting 2 --heuristic OnlineBPH --load-dataset  --dataset-path setting2_continuous.pt

帮助

python main.py -h
python evaluation.py -h
python heuristic.py -h

许可证

本源代码仅供学术使用。未经作者授权,请勿用于商业目的。
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