一种运动物体的体积测量方法及其测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种运动物体的体积测量方法，包括：在没有运动物体经过测量平面时，通过检测每个信号获取测量仪器到传送机构的多个子数据，记为修正距离数据；在运动物体经过测量平面时，获得首端距离数据、尾端距离数据以及首端距离数据与尾端距离数据之间的每一行距离数据，记为原始距离数据；确定原始距离数据的第一端点和第二端点，以及位于第一端点与第二端点之间的子数据记为物体的点云距离数据；建立一空间直角坐标系，计算每个点云距离数据的坐标；根据坐标计算物体的体积。本发明可以在物流行业广泛使用，尤其是安装在物体分拣机、计包机等设备上获取物体的体积参数。本发明还公开了一种运动物体的体积测量装置。
【专利说明】一种运动物体的体积测量方法及其测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种体积测量的方法，尤其涉及一种运动物体的体积测量方法及其测
量装置。
【背景技术】
[0002]随着信息时代的到来，信息技术日趋成熟。互联网行业也随之蓬勃发展，同时也带动了电子商务的发展，网络交易的数量急剧增加，随之产生了大量的物体需要运输。
[0003]物体数量的增加使得处理物体的方式也有所改变，过去人工处理物体的方式已经不再适用。物流企业已经采用机器分拣的方式对物体进行处理，大大提高了物体处理的效率，而且在分拣的同时可以获得物体的体积、重量、邮路等信息，这些信息对于物流安全和进一步提高分拣质量都是非常重要的。
[0004]在物流行业中，除了物体的邮路信息之外，物体的体积信息也是非常重要的，有着非常广泛的应用。例如在存储大量物体之前，可以通过体积计算仓储量；在运输物体之前，可以通过体积来配置运输量；对物体进行收费时，可以按照体积来制定收费标准；检查物体安全时，也可以利用体积和重量之间的比例来判断物体内的东西是否有违法产品等。因此，准确地测量物体的体积是一项非常有意义的工作。
[0005]目前，物体体积测量的方法大致分为两大类:接触式测量和非接触式测量。其中，接触式测量可以分为排开式测量和探测式测量。非接触式测量可以分为排开式测量、探测式测量和图像式测量。
[0006]除了排开式测量之外，探测式测量和图像式测量都需要构建出物体的三维模型才能够计算出物体体积。由于排开式测量存在诸多弊端，构建三维模型就成为了国内外科研工作者的所研究的热点。
[0007]主流的构建三维模型的方法大致分为三大类:激光扫描法，光栅图像法和多角度图像法。激光扫描法是利用激光扫描设备获得点云数据，然后根据点云数据构建物体或场景的三维模型。光栅图像法是将光栅打在物体上，获取光栅图像，然后根据光栅的弯曲情况还原物体的三维模型的一种方法。多角度图像法是指从不同角度对同一场景或同一物体拍摄多张图像，然后通过这些图像合成三维模型。
[0008]以上三种方法各有其不同的优缺点。光栅图像法测量准确度较高，但是要求测量环境比较暗，且算法较复杂。多角度图像法对于测量设备要求低，操作简单，但是测量准确度不高，而且算法复杂度较高。激光扫描法测量准确度与测量设备的精度相关，但是对于物体所处的环境要求不高，算法设计相对容易，且复杂度较低。在进行大型物体的测量时，一股是用激光在物体周围移动，在移动的过程中测量物体表面的点云数据，从而计算物体体积。对小型物体进行测量时，一股是将激光固定，将物体在激光扫描范围内进行旋转，在旋转的过程中获取物体表面的点云数据，从而计算物体体积。但是上述两种测量方法均不适合流水线作业，影响了流水线上运动物体体积测量的效率。
【发明内容】
[0009]本发明克服了现有技术中的上述缺陷，提出了一种运动物体的体积测量方法及其
测量装置。
[0010]本发明提出了一种运动物体的体积测量方法，所述运动物体由传送机构移动，测量仪器在一个平面内以不同角度发射多个信号形成测量平面，通过检测所述运动物体表面经过所述测量平面时所反射的信号获得所述测量仪器到所述运动物体表面的多个子数据得到一行距离数据，包括:
[0011]步骤一:在没有所述运动物体经过所述测量平面时，通过检测每个信号获取所述测量仪器到所述传送机构的多个子数据，记为修正距离数据；
[0012]步骤二:在物体经过所述测量平面时，通过判断所述修正距离数据的变化获得所述物体进入所述测量平面的首端距离数据及离开所述测量平面的尾端距离数据，并且获取所述首端距离数据与所述尾端距离数据之间的每一行距离数据，记为原始距离数据；
[0013]步骤三:逐个比较所述修正距离数据与所述原始距离数据的子数据，当所述原始距离数据的子数据不同于所述修正距离数据的子数据时，确定所述原始距离数据中对应于所述物体边界的第一端点和第二端点，所述第一端点、所述第二端点及位于所述第一端点与所述第二端点之间的点的子数据记为物体的点云距离数据；
[0014]步骤四:建立一空间直角坐标系，计算每个所述点云距离数据的坐标；
[0015]步骤五:根据所述坐标计算所述物体的体积。
[0016]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述步骤二中，当所述原始距离数据的子数据小于所述修正距离数据的子数据时，则判断所述运动物体进入所述测量平面内，所述子数据所在的一行距离数据为所述首端距离数据，直到所述原始距离数据的子数据等于所述修正距离数据的子数据时，则判断所述运动物体离开所述测量平面，最后一行不等于所述修正距离数据的距离数据为所述尾端距离数据。
[0017]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述步骤三中，所述第一端点为所述原始距离数据中首个不同于所述修正距离数据中对应的子数据的子数据；所述第二端点为所述原始距离数据中最后一个不同于所述修正距离数据中对应的子数据的子数据。
[0018]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述步骤四中进一步包括对所述z轴坐标进行调整，并利用调整后的z轴坐标重新计算所述点云距离数据的坐标。
[0019]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述步骤四进一步包括对所述点云数据的坐标的去噪声处理，所述去噪声处理的方法包括行内去噪和/或行间去噪。
[0020]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述步骤四进一步包括对所述点云距离数据进行边界扩展处理。
[0021]本发明提出的运动物体的体积测量方法中，所述空间直角坐标系中X轴与所述测量平面平行，y轴与物体移动的方向平行，z轴与物体的垂直高度平行，原点为测量平面内的初始探测点；
[0022]其中，所述点云距离数据的z轴坐标如以下公式(I)所示:
[0023]z = h_d*sin(w) (I)
[0024]公式⑴中，z表示z轴坐标，h表示测量仪器的垂直高度，d表示点与测量仪器的距离，w表示信号所在的直线与测量仪器发射点沿测量平面一侧的水平射线之间的角度值；
[0025]所述点云距离数据的X轴坐标如以下公式(2)表示:
【权利要求】
1.一种运动物体的体积测量方法，所述运动物体由传送机构移动，测量仪器在一个平面内以不同角度发射多个信号形成测量平面，通过检测所述运动物体表面经过所述测量平面时所反射的信号获得所述测量仪器到所述运动物体表面的多个子数据得到一行距离数据，其特征在于，包括: 步骤一:在没有所述运动物体经过所述测量平面时，通过检测每个信号获取所述测量仪器到所述传送机构的多个子数据，记为修正距离数据； 步骤二:在物体经过所述测量平面时，通过判断所述修正距离数据的变化获得所述物体进入所述测量平面的首端距离数据及离开所述测量平面的尾端距离数据，并且获取所述首端距离数据与所述尾端距离数据之间的每一行距离数据，记为原始距离数据； 步骤三:逐个比较所述修正距离数据与所述原始距离数据的子数据，当所述原始距离数据的子数据不同于所述修正距离数据的子数据时，确定所述原始距离数据中对应于所述物体边界的第一端点和第二端点，所述第一端点、所述第二端点及位于所述第一端点与所述第二端点之间的点的子数据记为物体的点云距离数据； 步骤四:建立一空间直角坐标系，计算每个所述点云距离数据的坐标； 步骤五:根据所述坐标计算所述物体的体积。
2.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述步骤二中，当所述原始距离数据的子数据小于所述修正距离数据的子数据时，则判断所述运动物体进入所述测量平面内，所述子数据所在的一行距离数据为所述首端距离数据，直到所述原始距离数据的子数据等于所述修正距离数据的子数据时，则判断所述运动物体离开所述测量平面，最后一行不等于所述修正距离数据的距离数据为所述尾端距离数据。
3.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述步骤三中，所述第一端点为所述原始距离数据中首个不同于所述修正距离数据中对应的子数据的子数据；所述第二端点为所述原始距离数据中最后一个不同于所述修正距离数据中对应的子数据的子数据。
4.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述空间直角坐标系中X轴与所述测量平面平行，y轴与物体移动的方向平行，z轴与物体的垂直高度平行，原点为测量平面内的初始探测点； 其中，所述点云距离数据的z轴坐标如以下公式(I)所示: z = h_d*sin(w) (I) 公式(I)中，z表示z轴坐标，h表示测量仪器的垂直高度，d表示点与测量仪器的距离，w表示信号所在的直线与测量仪器发射点沿测量平面一侧的水平射线之间的角度值；所述点云距离数据的X轴坐标如以下公式(2)表示:
5.如权利要求4所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述步骤四中进一步包括对所述z轴坐标进行调整，并利用调整后的z轴坐标重新计算所述点云距离数据的坐标。
6.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述步骤四进一步包括对所述点云数据的坐标的去噪声处理，所述去噪声处理的方法包括行内去噪和/或行间去噪。
7.如权利要求6所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，所述步骤四进一步包括对所述点云距离数据进行边界扩展处理。
8.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，根据所述点云数据的坐标计算出的所述 运动物体表面的面积以及所述运动物体的高度，计算得到所述运动物体的体积。
9.如权利要求1所述的运动物体的体积测量方法，其特征在于，进一步包括按照所述坐标将所述点云距离数据分割成多个小块，计算所述小块的体积后将体积合并后得到所述运动物体的体积。
10.一种运动物体的体积测量装置，其特征在于，包括测量仪器(I)、传送机构(2)和计算单元(3);所述测量仪器(I)安装在所述传送机构(2)的正上方，其向所述传送机构(2)发送信号，接收所述信号的反馈作为距离数据，所述信号的区域为测量平面；所述传送机构(2)用于使物体运动地穿过所述测量平面；所述计算单元(3)与所述测量仪器(I)信号连接，用于接收并处理所述距离数据，计算物体的体积。
【文档编号】G01B11/00GK103983188SQ201410188529
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】吕岳, 陈金传 申请人:华东师范大学