一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法及其測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，包括：在沒有運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過測量平面時(shí)，通過檢測每個(gè)信號(hào)獲取測量儀器到傳送機(jī)構(gòu)的多個(gè)子數(shù)據(jù)，記為修正距離數(shù)據(jù)；在運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過測量平面時(shí)，獲得首端距離數(shù)據(jù)、尾端距離數(shù)據(jù)以及首端距離數(shù)據(jù)與尾端距離數(shù)據(jù)之間的每一行距離數(shù)據(jù)，記為原始距離數(shù)據(jù)；確定原始距離數(shù)據(jù)的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，以及位于第一端點(diǎn)與第二端點(diǎn)之間的子數(shù)據(jù)記為物體的點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)；建立一空間直角坐標(biāo)系，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的坐標(biāo)；根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算物體的體積。本發(fā)明可以在物流行業(yè)廣泛使用，尤其是安裝在物體分揀機(jī)、計(jì)包機(jī)等設(shè)備上獲取物體的體積參數(shù)。本發(fā)明還公開了一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量裝置。
【專利說明】一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法及其測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種體積測量的方法，尤其涉及一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法及其測
量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息時(shí)代的到來，信息技術(shù)日趨成熟。互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了電子商務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)交易的數(shù)量急劇增加，隨之產(chǎn)生了大量的物體需要運(yùn)輸。
[0003]物體數(shù)量的增加使得處理物體的方式也有所改變，過去人工處理物體的方式已經(jīng)不再適用。物流企業(yè)已經(jīng)采用機(jī)器分揀的方式對(duì)物體進(jìn)行處理，大大提高了物體處理的效率，而且在分揀的同時(shí)可以獲得物體的體積、重量、郵路等信息，這些信息對(duì)于物流安全和進(jìn)一步提高分揀質(zhì)量都是非常重要的。
[0004]在物流行業(yè)中，除了物體的郵路信息之外，物體的體積信息也是非常重要的，有著非常廣泛的應(yīng)用。例如在存儲(chǔ)大量物體之前，可以通過體積計(jì)算倉儲(chǔ)量；在運(yùn)輸物體之前，可以通過體積來配置運(yùn)輸量；對(duì)物體進(jìn)行收費(fèi)時(shí)，可以按照體積來制定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)；檢查物體安全時(shí)，也可以利用體積和重量之間的比例來判斷物體內(nèi)的東西是否有違法產(chǎn)品等。因此，準(zhǔn)確地測量物體的體積是一項(xiàng)非常有意義的工作。
[0005]目前，物體體積測量的方法大致分為兩大類:接觸式測量和非接觸式測量。其中，接觸式測量可以分為排開式測量和探測式測量。非接觸式測量可以分為排開式測量、探測式測量和圖像式測量。
[0006]除了排開式測量之外，探測式測量和圖像式測量都需要構(gòu)建出物體的三維模型才能夠計(jì)算出物體體積。由于排開式測量存在諸多弊端，構(gòu)建三維模型就成為了國內(nèi)外科研工作者的所研究的熱點(diǎn)。
[0007]主流的構(gòu)建三維模型的方法大致分為三大類:激光掃描法，光柵圖像法和多角度圖像法。激光掃描法是利用激光掃描設(shè)備獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建物體或場景的三維模型。光柵圖像法是將光柵打在物體上，獲取光柵圖像，然后根據(jù)光柵的彎曲情況還原物體的三維模型的一種方法。多角度圖像法是指從不同角度對(duì)同一場景或同一物體拍攝多張圖像，然后通過這些圖像合成三維模型。
[0008]以上三種方法各有其不同的優(yōu)缺點(diǎn)。光柵圖像法測量準(zhǔn)確度較高，但是要求測量環(huán)境比較暗，且算法較復(fù)雜。多角度圖像法對(duì)于測量設(shè)備要求低，操作簡單，但是測量準(zhǔn)確度不高，而且算法復(fù)雜度較高。激光掃描法測量準(zhǔn)確度與測量設(shè)備的精度相關(guān)，但是對(duì)于物體所處的環(huán)境要求不高，算法設(shè)計(jì)相對(duì)容易，且復(fù)雜度較低。在進(jìn)行大型物體的測量時(shí)，一股是用激光在物體周圍移動(dòng)，在移動(dòng)的過程中測量物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而計(jì)算物體體積。對(duì)小型物體進(jìn)行測量時(shí)，一股是將激光固定，將物體在激光掃描范圍內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中獲取物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而計(jì)算物體體積。但是上述兩種測量方法均不適合流水線作業(yè)，影響了流水線上運(yùn)動(dòng)物體體積測量的效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提出了一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法及其
測量裝置。
[0010]本發(fā)明提出了一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，所述運(yùn)動(dòng)物體由傳送機(jī)構(gòu)移動(dòng)，測量儀器在一個(gè)平面內(nèi)以不同角度發(fā)射多個(gè)信號(hào)形成測量平面，通過檢測所述運(yùn)動(dòng)物體表面經(jīng)過所述測量平面時(shí)所反射的信號(hào)獲得所述測量儀器到所述運(yùn)動(dòng)物體表面的多個(gè)子數(shù)據(jù)得到一行距離數(shù)據(jù)，包括:
[0011]步驟一:在沒有所述運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過所述測量平面時(shí)，通過檢測每個(gè)信號(hào)獲取所述測量儀器到所述傳送機(jī)構(gòu)的多個(gè)子數(shù)據(jù)，記為修正距離數(shù)據(jù)；
[0012]步驟二:在物體經(jīng)過所述測量平面時(shí)，通過判斷所述修正距離數(shù)據(jù)的變化獲得所述物體進(jìn)入所述測量平面的首端距離數(shù)據(jù)及離開所述測量平面的尾端距離數(shù)據(jù)，并且獲取所述首端距離數(shù)據(jù)與所述尾端距離數(shù)據(jù)之間的每一行距離數(shù)據(jù)，記為原始距離數(shù)據(jù)；
[0013]步驟三:逐個(gè)比較所述修正距離數(shù)據(jù)與所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)，當(dāng)所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，確定所述原始距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于所述物體邊界的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，所述第一端點(diǎn)、所述第二端點(diǎn)及位于所述第一端點(diǎn)與所述第二端點(diǎn)之間的點(diǎn)的子數(shù)據(jù)記為物體的點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)；
[0014]步驟四:建立一空間直角坐標(biāo)系，計(jì)算每個(gè)所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的坐標(biāo)；
[0015]步驟五:根據(jù)所述坐標(biāo)計(jì)算所述物體的體積。
[0016]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述步驟二中，當(dāng)所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)小于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)入所述測量平面內(nèi)，所述子數(shù)據(jù)所在的一行距離數(shù)據(jù)為所述首端距離數(shù)據(jù)，直到所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)等于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述運(yùn)動(dòng)物體離開所述測量平面，最后一行不等于所述修正距離數(shù)據(jù)的距離數(shù)據(jù)為所述尾端距離數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述步驟三中，所述第一端點(diǎn)為所述原始距離數(shù)據(jù)中首個(gè)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的子數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)；所述第二端點(diǎn)為所述原始距離數(shù)據(jù)中最后一個(gè)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的子數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述步驟四中進(jìn)一步包括對(duì)所述z軸坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，并利用調(diào)整后的z軸坐標(biāo)重新計(jì)算所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的坐標(biāo)。
[0019]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述步驟四進(jìn)一步包括對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)的去噪聲處理，所述去噪聲處理的方法包括行內(nèi)去噪和/或行間去噪。
[0020]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述步驟四進(jìn)一步包括對(duì)所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界擴(kuò)展處理。
[0021]本發(fā)明提出的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法中，所述空間直角坐標(biāo)系中X軸與所述測量平面平行，y軸與物體移動(dòng)的方向平行，z軸與物體的垂直高度平行，原點(diǎn)為測量平面內(nèi)的初始探測點(diǎn)；
[0022]其中，所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的z軸坐標(biāo)如以下公式(I)所示:
[0023]z = h_d*sin(w) (I)
[0024]公式⑴中，z表示z軸坐標(biāo)，h表示測量儀器的垂直高度，d表示點(diǎn)與測量儀器的距離，w表示信號(hào)所在的直線與測量儀器發(fā)射點(diǎn)沿測量平面一側(cè)的水平射線之間的角度值；
[0025]所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的X軸坐標(biāo)如以下公式(2)表示:
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，所述運(yùn)動(dòng)物體由傳送機(jī)構(gòu)移動(dòng)，測量儀器在一個(gè)平面內(nèi)以不同角度發(fā)射多個(gè)信號(hào)形成測量平面，通過檢測所述運(yùn)動(dòng)物體表面經(jīng)過所述測量平面時(shí)所反射的信號(hào)獲得所述測量儀器到所述運(yùn)動(dòng)物體表面的多個(gè)子數(shù)據(jù)得到一行距離數(shù)據(jù)，其特征在于，包括: 步驟一:在沒有所述運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過所述測量平面時(shí)，通過檢測每個(gè)信號(hào)獲取所述測量儀器到所述傳送機(jī)構(gòu)的多個(gè)子數(shù)據(jù)，記為修正距離數(shù)據(jù)； 步驟二:在物體經(jīng)過所述測量平面時(shí)，通過判斷所述修正距離數(shù)據(jù)的變化獲得所述物體進(jìn)入所述測量平面的首端距離數(shù)據(jù)及離開所述測量平面的尾端距離數(shù)據(jù)，并且獲取所述首端距離數(shù)據(jù)與所述尾端距離數(shù)據(jù)之間的每一行距離數(shù)據(jù)，記為原始距離數(shù)據(jù)； 步驟三:逐個(gè)比較所述修正距離數(shù)據(jù)與所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)，當(dāng)所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，確定所述原始距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于所述物體邊界的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)，所述第一端點(diǎn)、所述第二端點(diǎn)及位于所述第一端點(diǎn)與所述第二端點(diǎn)之間的點(diǎn)的子數(shù)據(jù)記為物體的點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)； 步驟四:建立一空間直角坐標(biāo)系，計(jì)算每個(gè)所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的坐標(biāo)； 步驟五:根據(jù)所述坐標(biāo)計(jì)算所述物體的體積。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述步驟二中，當(dāng)所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)小于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)入所述測量平面內(nèi)，所述子數(shù)據(jù)所在的一行距離數(shù)據(jù)為所述首端距離數(shù)據(jù)，直到所述原始距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)等于所述修正距離數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述運(yùn)動(dòng)物體離開所述測量平面，最后一行不等于所述修正距離數(shù)據(jù)的距離數(shù)據(jù)為所述尾端距離數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述步驟三中，所述第一端點(diǎn)為所述原始距離數(shù)據(jù)中首個(gè)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的子數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)；所述第二端點(diǎn)為所述原始距離數(shù)據(jù)中最后一個(gè)不同于所述修正距離數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的子數(shù)據(jù)的子數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述空間直角坐標(biāo)系中X軸與所述測量平面平行，y軸與物體移動(dòng)的方向平行，z軸與物體的垂直高度平行，原點(diǎn)為測量平面內(nèi)的初始探測點(diǎn)； 其中，所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的z軸坐標(biāo)如以下公式(I)所示: z = h_d*sin(w) (I) 公式(I)中，z表示z軸坐標(biāo)，h表示測量儀器的垂直高度，d表示點(diǎn)與測量儀器的距離，w表示信號(hào)所在的直線與測量儀器發(fā)射點(diǎn)沿測量平面一側(cè)的水平射線之間的角度值；所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的X軸坐標(biāo)如以下公式(2)表示:
5.如權(quán)利要求4所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述步驟四中進(jìn)一步包括對(duì)所述z軸坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，并利用調(diào)整后的z軸坐標(biāo)重新計(jì)算所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)的坐標(biāo)。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述步驟四進(jìn)一步包括對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)的去噪聲處理，所述去噪聲處理的方法包括行內(nèi)去噪和/或行間去噪。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，所述步驟四進(jìn)一步包括對(duì)所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界擴(kuò)展處理。
8.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)計(jì)算出的所述 運(yùn)動(dòng)物體表面的面積以及所述運(yùn)動(dòng)物體的高度，計(jì)算得到所述運(yùn)動(dòng)物體的體積。
9.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)物體的體積測量方法，其特征在于，進(jìn)一步包括按照所述坐標(biāo)將所述點(diǎn)云距離數(shù)據(jù)分割成多個(gè)小塊，計(jì)算所述小塊的體積后將體積合并后得到所述運(yùn)動(dòng)物體的體積。
10.一種運(yùn)動(dòng)物體的體積測量裝置，其特征在于，包括測量儀器(I)、傳送機(jī)構(gòu)(2)和計(jì)算單元(3);所述測量儀器(I)安裝在所述傳送機(jī)構(gòu)(2)的正上方，其向所述傳送機(jī)構(gòu)(2)發(fā)送信號(hào)，接收所述信號(hào)的反饋?zhàn)鳛榫嚯x數(shù)據(jù)，所述信號(hào)的區(qū)域?yàn)闇y量平面；所述傳送機(jī)構(gòu)(2)用于使物體運(yùn)動(dòng)地穿過所述測量平面；所述計(jì)算單元(3)與所述測量儀器(I)信號(hào)連接，用于接收并處理所述距離數(shù)據(jù)，計(jì)算物體的體積。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK103983188SQ201410188529
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】呂岳, 陳金傳 申請人:華東師范大學(xué)