测量装置和体积测量与监视系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置和体积测量与监视系统，可用于粮仓中粮食储量计算、监测管理领域。
【背景技术】
[0002]民以食为天，国家粮库关系着国家的安危、关乎国计民生，来不得半点虚假，国家不可一日无粮。每年我国都会开展全国性的粮食库存大检查，其中涉及由国务院、发改委、粮食局等10个部门，共同组织、联合检查粮仓库存情况，而参与清查的人员达到10万人以上，耗费数十亿资金。然而仍然无法有效的抑制盗卖库粮、虚报粮食、以次充好、私自挪用以及粮库闲置等危害国家粮食库存安全的问题，所以粮食库存问题应该得到充分关注。
[0003]在全国各地都建设有大型粮仓用于存储粮食，粮食在入库前需要按照粮食的含水量、种类和重量等因素分开存储在不同的粮库中，等一定的时间后粮食中水分蒸发，还需要将粮食进行倒库工作防止底部粮食发生霉变和腐烂等问题。如果在这个过程中没有有效的监督方式，就有可能发生虚报假账、私自倒卖、以次充好的问题。而各地在粮食储量统计上仍然采用传统低效的管理记录方法，即在每次向粮仓内增加和移出粮食时，都要记录在帐，国家对粮库检查主要依照记录情况与实际情况进行稽查。然而在信息技术高速发展的今天，这种计量方法存在较大的问题，无法实现对粮仓的储量实时准确监控。
[0004]公开号为CN104296847A使用压力传感器实现储粮重量检测，其原理是在仓内底部内外两圈底面分别安装压力传感器，通过采集各处压力，再通过处理器的分析计算，得到仓内粮食储量。这种方法能够实时监测粮仓内的粮食重量的变化，但是该方法的传感器一般埋在粮仓底部，一旦发生毁坏情况维修起来并不容易。所以这种方式造价比较高，性价比低，功能单一，维修成本很高，难以被推广。
[0005]在粮堆体积测量方面，传统方法一般采用激光测距仪等长度测量工具丈量粮堆的外型尺寸，根据粮堆的几何形状计算出粮堆体积。要注意粮堆形状是否规则，并采取有效措施使粮面平整。该方法测量简单，但是在实际操作过程中粮面往往无法保证平整，仓房形状也不完全规则，测量结果会有较大误差。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供测量装置和体积测量与监视系统，能够远程测量和监视粮食储量，解决上述问题。
[0007]根据本发明的第一方面，提供一种测量装置，包括:控制器、电机、线激光器和摄像头，所述控制器分别和所述电机、所述摄像头连接，所述电机和所述线激光器连接，其中，所述控制器控制所述电机驱动所述线激光器扫描所述物体表面，以及控制所述摄像头拍摄所述线激光器的扫描图像，所述控制器根据所述扫描图像生成点云数据。
[0008]优选地，所述摄像头为分离设置的两个摄像头。
[0009]优选地，所述控制器根据所述摄像头拍摄的扫描图像计算激光匹配点，以及根据所述激光匹配点生成所述点云数据。
[0010]优选地，还包括:防尘盒，所述防尘盒包括防尘门，所述电机控制所述防尘盒打开或关闭所述防尘门。
[0011]优选地，所述测量装置用于测量表面不规则的物体。
[0012]根据本发明的第二方面，提供一种体积测量与监视系统，用于测量表面不规则物体的体积，包括:上述的测量装置，用于生成所述物体的点云数据；点云数据处理模块，和所述测量装置连接，用于控制所述测量装置，并根据所述点云数据计算所述物体的体积;显示模块，用于显示所述物体的三维结构和体积。
[0013]优选地，还包括:根据所述物体的大小、位置设置多个所述测量装置。
[0014]优选地，多个所述测量装置的扫描图像能够覆盖所述物体的表面积。
[0015]优选地，所述点云数据处理模块控制所述测量装置分时对所述物体进行测量。
[0016]优选地，所述点云数据处理模块控制所述测量装置分组分时对所述粮仓内的粮堆进行测量。
[0017]优选地，所述点云数据处理模块通过编码信号控制所述测量装置分组分时测量。
[0018]优选地，还包括:存储模块，用于存储所述点云数据和所述不规则物体的体积。
[0019]优选地，所述物体为粮仓内的粮堆。
[0020]本发明提供一种测量装置，包括:控制器、电机、线激光器和摄像头，所述控制器分别和所述电机、所述摄像头连接，所述电机和所述线激光器连接，其中，所述控制器控制所述电机驱动所述线激光器扫描所述物体表面，以及控制所述摄像头拍摄所述线激光器的扫描图像，所述控制器根据所述扫描图像生成点云数据。同时提供一种体积测量与监视系统，包括上述的测量装置、点云数据处理模块和显示模块。相对于传统粗略的测量方法，本发明的测量装置测量速度快、计算精度高。根据该测量装置组成的体积测量和监视系统，适用于不规则粮面和微起伏粮面的准确测量，可远程控制粮堆的测量和储量计算，减少了人力物力的浪费。
【附图说明】
[0021]通过参照以下附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0022]图1是本发明实施例的测量装置的结构示意图；
[0023]图2是本发明实施例的体积测量和监视系统的结构示意图；
[0024]图3是本发明实施例的体积测量和监视系统的部署图；
[0025]图4是本发明实施例的测量装置在粮仓内分布示意图。
[0026]附图标记说明如下:
[0027]1-客户端，2-互联网，3-监控服务器，4-总线，5-仓库，6_测量装置，7_防尘盒，8_左摄像头，9-右摄像头，10-线激光器，11-电机，12-控制器，13-粮仓，14-投影激光线，15?26-测量装置27-点云数据处理模块28显示模块
【具体实施方式】
[0028]以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
[0029]附图中的流程图、框图图示了本发明实施例的系统、方法、装置的可能的体系框架、功能和操作，流程图和框图上的方框可以代表一个模块、程序段或仅仅是一段代码，所述模块、程序段和代码都是用来实现规定逻辑功能的可执行指令。也应当注意，所述实现规定逻辑功能的可执行指令可以重新组合，从而生成新的模块和程序段。因此附图的方框以及方框顺序只是用来更好的图示实施例的过程和步骤，而不应以此作为对发明本身的限制。
[0030]图1是测量装置的结构示意图。该测量装置主要包括:左摄像头8、右摄像头9、线激光器1、电机11和控制器12。控制器12和左摄像头8、右摄像头9以及电机11连接，电机11和线激光器10连接。
[0031]测量装置工作时，控制器12控制电机11驱动线激光器10以一定的角度和速度扫描物体特定区域，同时左右摄像头8、9拍摄图像，控制器12获取到激光扫描的图片，通过对图像进行处理，提取出匹配激光特征点，根据双目立体视觉测距数学模型和已知两个摄像头的参数，计算出每一个激光特征点在测量装置坐标中的三维数据作为点云数据。点云数据是激光特征点的三维坐标(XYZ)。
[0032]上述实施例的测量装置可用于表面不规则的物体测量，能够获取不规则物体表面的点云数据，根据该点云数据创建三维立体图像。在一个优选的实施例中，控制器根据上述的点云数据，可以计算一个形状不规则物体的体积。
[0033]本领域的普通技术人员可以理解到，本实施例中的测量装置包括两个摄像头是一个优选的实施方式。双目摄像头不需要知道目标点间的几何约束，即可求解目标点的坐标。单目摄像头则需要在待测量物体上布置一些已知位置坐标的标定点来帮助求解目标点的坐标。
[0034]在一个优选的实施例中，上述的测量装置还包括一个防尘盒7，将上述测量装置的组件都设置在防尘盒内部。防尘盒7还包括防尘门，在测量装置不工作时，防尘门关闭，在测量装置工作时，控制器12控制电机11打开防尘盒。在防尘盒关闭时同时将激光器10复位。防尘盒用于保护测量装置里的组件，防止灰尘影响电机和线激光器的正常工作。
[0035]本测量装置适用于