一种体积、重量测量系统的制作方法

本实用新型涉物流、仓储技术领域，尤其涉及一种体积、重量测量系统。

背景技术：

随着科技水平的不断提高，网购成为人们越来越多的选择，而为了能够快速的将物品送至消费者手中，物流的发展亦变的迫在眉睫，在物流、仓储的分拣过程中，需要对物品的重量、体积和物品的物流信息进行采集，而传统的工作模式是通过人工分别对上述信息进行测量，即使用人工分别对物品的重量、体积进行测量，并对相应物品的物流信息进行采集，工作效率低，劳动强度大。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种体积、重量测量系统，能够在对物品输送过程中，自动的对物品的重量、体积进行测量，另外，还公开该体积、重量测量系统的工作方法,该方法能够使扫描待测物品的条形码、测量待测物品的重量和测量待测物品的体积同步进行，避免了分三步完成或者三个工位完成的麻烦，克服了分开处理数据容易混淆的弊端，同时减少了工作人员的人数，使该工作更加机械化。

为了实现上述目的，提供了一种体积、重量测量系统，包括条码扫描子系统、重量测量装置、体积测量装置及控制系统,所述控制系统分别与条码扫描子系统、重量测量装置和体积测量装置连接；

条码扫描子系统：用于扫描待测物品的条形码，采集待测物品的物流信息；条形码贴在待测物品上，作为每个待测物品的唯一标识ID，记录着待测物品的各种物流信息，包括货物类型、货物重量、货物目的地等；

重量测量装置：用于测量待测物品的重量；便于对待测物品按照质量进行分类，实现统一化管理。

体积测量装置：用于测量待测物品的体积；便于对待测物品按照体积进行分类，实现统一化管理。

控制系统：控制体积测量装置、重量测量装置和条码扫描子系统的同步，并接收上述子系统的信息；控制系统的主要功能是控制与接收处理信息，控制主要是控制条码扫描子系统、重量测量装置和体积测量装置的工作，使三个子系统相互配合，实现对待测物品信息的采集。接收处理信息主要是对三个子系统采集的信息进行接收并处理，然后上传数据库进行存储。

所述条码扫描子系统和体积测量装置均通过相机采集信息；采用相机，对待测物品进行扫描，能够实现连续性图像的采集，便于图像数据的处理和后期图像存档的调用。

所述条码扫描子系统采用工业相机，体积测量装置采用深度相机；采用工业相机，能够对条码进行扫描，获取货物的物流信息，而使用深度相机，则能够实现对待测物品深度数据的图像采集，实现待测物品三维数据的采集。

所述重量测量装置包括滚轮称重平台，滚轮称重平台能够在货物运输的过程中完成称重，使货物能够在运动状态下完成称重，提高了称重效率。

所述滚轮称重平台包括底板、称重装置和支撑板，所述底板与支撑板平行设置，所述底板上设有多个称重装置，所述支撑板上设有能够使称重装置露出的方孔，所述称重装置包括重力传感器、支架和滚轮，所述重力传感器的底端固定在底板上，顶端固定有支架，所述支架上设有滚轮，所述滚轮的高度高于支撑板的上表面的高度。

一种体积、重量测量系统的工作方法，利用上述任一项所述的体积、重量测量系统，包括以下步骤：

S1:所述条码扫描子系统扫描待测物品的条形码，获取待测物品的物流信息；

所述重量测量装置对待测物品的重量进行称重，获取待测物品的重量参数；

所述体积测量装置采集待测物品的深度图像，并对所述深度图像进行图像处理，获得待测物品的体积参数；

S2:所述控制系统接收待测物品的物流信息、体积参数和重量参数；

S3：所述控制系统对接收的物流信息、体积参数和重量参数进行数据整合；

S4：所述控制系统将整合的数据发送给输出设备并上传至共享数据库。

这种体积、重量测量系统的工作方法，能够使扫描待测物品的条形码、测量待测物品的重量和测量待测物品的体积同步进行，避免了分三步完成或者三个工位完成的麻烦，克服了分开处理数据容易混淆的弊端，同时减少了工作人员的人数，使该工作更加机械化，同时采用深度图像测量待测物品的体积，能够测量不规则的待测物品的体积，克服了传统测量方式只能测量规则货物的弊端，将物流信息、重量参数和体积参数进行测量后并对测量数据进行处理，形成一个完整的货物信息清单，并将信息清单输送至输出设备并上传至共享数据库，实现货物信息的共享。

所述深度图像通过串口获取，所述图像处理过程依次包括图像分割和图像转换。

所述图像分割根据深度图像的像素密度进行分割。所述图像分割法根据深度图像数据密度大小，将深度图像进行分割，获得待测物品的数量，并进行图像类型转换。将扫描的深度图像传递给控制系统，依据图像数据密度的大小，将图像进行分割，读取作为每个待测物品唯一标识ID的条形码，获取待测物品上的条形码信息。

所述图像转换采用图像匹配算法将分割后的图像转换为控制系统能够识别的彩色图像；将图像转换为彩色图像，便于控制系统的识别和读取。

所述重量测量装置的称重步骤如下：

S11:利用图像分割获取每个物体所占图像像素的范围及总和；

S12:利用图像匹配获取每个滚轮在摄像机坐标系的三维坐标；

S13:根据摄像机标定，将像素坐标转换为摄像机坐标；

S14：在摄像机坐标系下，求出每个待测物体所占用的滚轮数量和每个滚轮的具体位置；

S15：控制系统通过串口采集对应位置重力感应器的总和，计算各重力感应器的数值总和。

重量测量装置获取每个滚轮在摄像机坐标系的三维坐标(x,y，z)；利用图像分割算法获取每个物体所占图像像素范围及总和，根据摄像机标定，可以实现将像素坐标转换为摄像机坐标；在摄像机坐标系下，可求出每个待测物体所占用的滚轮数量和每个滚轮的具体位置，计算机通过串口采集计算对应位置重力感应器的总和，即可得到对应多个待测物体的重量。

所述体积测量装置的测量步骤如下：

S21:获取深度相机的实际的安装高度和摄像头扫描角度；

S22:使用三角形相似原理，获取深度图像中每个像素点在三维空间内的实际面积；

S23：用像素点的实际面积乘以摄像机实际的安装高度，计算出每个像素点的体积；

S24:根据每个待测物体所占像素的总和，进行累加，得到每个待测物体的实际体积。

所述体积测量装置根据深度相机的实际的安装高度和视角，利用三角形相似定理，即可获取深度图像中每个像素点所占三维空间里的实际面积，再乘以实际的安装高度，即可得知每个像素点的体积，然后根据每个物体的所占像素的总和，进行累加，即可得知每个物体的实际体积。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型示例的一种体积、重量测量系统，包括体积测量装置、条码扫描子系统和重量测量装置，能够在对待测物品输送过程中，自动的对待测物品的重量、体积进行测量，节省了人力，提高了效率。

2、本实用新型示例的一种体积、重量测量系统对待测物体的物流信息进行采集，并通过控制系统将重量数据、体积数据进行整合，即将同一个待测物品的物流信息、重量数据和体积数据进行汇总，并上传至数据库进行保存，实现数据的共享。

3、本实用新型示例的一种体积、重量测量系统采用图像采集装置进行图像采集，对图像采集装置的视角和深度数据，计算出每个物品实际的长度、宽度和高度，进而计算出每个物体的体积。

4、本实用新型示例的一种体积、重量测量系统在输送装置的传送机构上设置重量测量装置，在物品通过输送装置进行运输时，重量测量装置能够在线对输送的物品进行重量的测量，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型整体组成示意图；

图2为本实用新型系统结构示意图；

图3为本实用新型滚轮称重平台局部侧视结构示意图；

图4为本实用新型滚轮称重平台局部后视结构示意图；

图5为本实用新型滚轮称重平台局部俯视结构示意图；

图中：1、控制系统，2、条码扫描子系统，3、重量测量装置，4、体积测量装置，5、数据库，6、供电系统，7、底板，8、重力传感器，9、支架，10、滚轮，11支撑板，12、图像采集装置。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种体积、重量测量系统，包括条码扫描子系统2、重量测量装置3、体积测量装置4及控制系统1,所述控制系统1分别与条码扫描子系统2、重量测量装置3和体积测量装置4连接，其中控制系统1与条码扫描子系统2、重量测量装置3和体积测量装置4通过网络连接，网络连接可使用有线网络连接、无线网络连接或者蓝牙连接，

条码扫描子系统2：用于扫描待测物品的条形码，采集待测物品的物流信息；条形码贴在待测物品上，作为每个待测物品的唯一标识ID，记录着待测物品的各种物流信息，本申请的物流信息包括但不仅限于货物类型、货物重量、货物体积、货物目的地等；本领域技术人员都知道，随着物流行业的发展，货物的划分越来越细，包含的所需要的信息越来越多，所以上述的物流信息，包含但不仅限于所列举的集中最基本的信息，还包括其他有利于货物分拣的其他所有信息。

重量测量装置3：用于测量待测物品的重量；便于对待测物品按照质量进行分类，实现统一化管理。

体积测量装置4：用于测量待测物品的体积；便于对待测物品按照体积进行分类，实现统一化管理。

控制系统1：控制体积测量装置4、重量测量装置3和条码扫描子系统2的同步，并接收上述子系统的信息；控制系统1的主要功能是控制与接收处理信息，控制主要是控制条码扫描子系统2、重量测量装置3和体积测量装置4的工作，使三个子系统相互配合，实现对待测物品信息的采集。接收处理信息主要是对三个子系统采集的信息进行接收并处理，然后上传数据库5进行存储。

所述条码扫描子系统2和体积测量装置4均通过相机采集信息。其中条码扫描子系统2采用工业相机，即使用工业相机采集RGB格式的彩色图像，进行条码识别；而体积测量装置4采用深度相机，即使用深度相机采集物品的深度数据(即物体的高度)，结合相机的水平视角(长度或宽度)和垂直视角(长度或宽度)进行体积测量，采用相机，对待测物品进行扫描，能够实现连续性图像的采集，便于图像数据的处理和后期图像存档的调用。条码扫描子系统2和体积测量装置4分别使用工业相机和深度相机，可将两个相机安装在同一位置，便于对相机的控制和调试。

如图3-图5所示，所述重量测量装置3为滚轮10称重平台，滚轮10称重平台能够在货物运输的过程中完成称重，使货物能够在运动状态下完成称重，提高了称重效率。

所述滚轮10称重平台包括底板7、称重装置和支撑板11，所述底板7与支撑板11平行设置，底板7与支撑板11之间采用悬空设置或者采用立柱固定连接，本申请采用立柱将底板7和支撑板11固定，其目的是保证底板7与支撑板11平行，所述底板7上设有多个称重装置，称重装置采用矩阵式分布，所述支撑板11上设有能够使称重装置露出的方孔，所述称重装置包括重力传感器8、支架9和滚轮10，所述重力传感器8的底端固定在底板7上，顶端固定有支架9，支架9采用U型支架9，所述支架9上设有滚轮10，滚轮10能够在U型支架9上转动，滚轮10穿过支撑板11上的方孔，是所述滚轮10的高度高于支撑板11的上表面的高度，保证在物品通过时，能够在滚轮10上滑动，而不与支撑板11产生摩擦。当物品通过矩阵分布的称重装置时，通过物品的底面覆盖的称重装置的数量和每个称重装置的重力传感器8的数值，则可计算出该物品的重量。

作为一种改进，控制系统1还与数据库5连接，数据库5适时录入并保存控制系统1采集的体积、重量和条形码的信息；实现数据共享，以便后续工作的查询使用。

一种体积、重量测量系统的工作方法，利用上述任一项所述的体积、重量测量系统，包括以下步骤：

S1:所述条码扫描子系统2扫描待测物品的条形码，获取待测物品的物流信息；

所述重量测量装置3对待测物品的重量进行称重，获取待测物品的重量参数；

所述体积测量装置4采集待测物品的深度图像，并对所述深度图像进行图像处理，获得待测物品的体积参数；

S2:所述控制系统1接收待测物品的物流信息、体积参数和重量参数；

S3：所述控制系统1对接收的物流信息、体积参数和重量参数进行数据整合；

S4：所述控制系统1将整合的数据发送给输出设备并上传至共享数据库5。

这种体积、重量测量系统的工作方法，能够使扫描待测物品的条形码、测量待测物品的重量和测量待测物品的体积同步进行，避免了分三步完成或者三个工位完成的麻烦，克服了分开处理数据容易混淆的弊端，同时减少了工作人员的人数，使该工作更加机械化，同时采用深度图像测量待测物品的体积，能够测量不规则的待测物品的体积，克服了传统测量方式只能测量规则货物的弊端，将物流信息、重量参数和体积参数进行测量后并对测量数据进行处理，形成一个完整的货物信息清单，并将信息清单输送至输出设备并上传至共享数据库5，实现货物信息的共享。

所述深度图像通过串口获取，所述图像处理过程依次包括图像分割和图像转换。

所述图像分割根据深度图像的像素密度进行分割。所述图像分割法根据深度图像数据密度大小，将深度图像进行分割，获得待测物品的数量，并进行图像类型转换。将扫描的深度图像传递给控制系统1，依据图像数据密度的大小，将图像进行分割，读取作为每个待测物品唯一标识ID的条形码，获取待测物品上的条形码信息。采用图像分割法对深度相机采集的图像进行处理分析，然后采用图像匹配算法将分割后的图像转换为控制系统1能够识别的彩色图像，即彩色图像，其原因是因为深度相机只能采集具有深度数据的单通道图像，而控制系统1通过单通道图像无法进行条码的识别，所以，必须将深度相机采集的具有深度数据的单通道图像进行分割，并进行图像类型的转换，使深度相机采集的单通道图像转化为与工业相机采集的图像相同的彩色图像，

所述图像转换是将深度图像转换为彩色图像。将深度图像转换为彩色图像，便于控制系统1的识别和读取。对图像进行处理分析时采用Zbar算法，采用Zbar算法的代码为开源代码，识别条码的算法种类多，能够提高条码识别速度。

所述重量测量装置3的称重步骤如下：

S11:利用图像分割获取每个物体所占图像像素的范围及总和；

S12:利用图像匹配获取每个滚轮10在摄像机坐标系的三维坐标；

S13:根据摄像机标定，将像素坐标转换为摄像机坐标；

S14：在摄像机坐标系下，求出每个待测物体所占用的滚轮10数量和每个滚轮10的具体位置；

S15：控制系统1通过串口采集对应位置重力感应器的总和，计算各重力感应器的数值总和。

所述重量测量装置3利用图像匹配方法，图像匹配方法是通过检测特征点，即棋盘图像的角点(黑白交界处)进行匹配。可以获取每个滚轮10在摄像机坐标系的三维坐标(x,y，z)；也就是说，重量测量装置3中的每个滚轮10都对应深度相机视角内的一个三维坐标，当滚轮10被物品遮盖时，通过特征点的检测方法判断出被遮盖的滚轮10的数量，通过被遮盖的滚轮10的数量和每个跟轮对应重力传感器8的数值，即可算出该物品的重量。换句话说，即深度相机在对物品进行扫描时，深度相机的水平视角可测量物品的长度(假定X轴代表物品的长度，Y轴代表物品的宽度，Z轴代表物品的高度)，垂直视角可测量物品的宽度，而深度相机采集的深度数据则测量物品的高度，这样便能够测量出每个物品的X、Y、Z的坐标，利用图像分割算法获取每个物体所占图像像素范围及总和，根据摄像机标定，可以实现将像素坐标转换为摄像机坐标；在摄像机坐标系下，可求出每个待测物体所占用的滚轮10数量和每个滚轮10的具体位置，计算机通过串口采集计算对应位置重力传感器8的总和，即可得到对应多个待测物体的重量。

所述体积测量装置4的测量步骤如下：

S21:获取深度相机的实际的安装高度和摄像头扫描角度；

S22:使用三角形相似原理，获取深度图像中每个像素点在三维空间内的实际面积；

S23：用像素点的实际面积乘以摄像机实际的安装高度，计算出每个像素点的体积；

S24:根据每个待测物体所占像素的总和，进行累加，得到每个待测物体的实际体积。

所述体积测量装置4通过串口获取视角范围内的图像，采用图像分割法对图像进行处理分析，获取每个待测物品的体积。即深度相机在对物品进行扫描时，深度相机的水平视角可测量物品的长度(假定X轴代表物品的长度，Y轴代表物品的宽度，Z轴代表物品的高度)，垂直视角可测量物品的宽度，而深度相机采集的深度数据则测量物品的高度，利用所采集的长度、宽度和高度即可算出物品的体积。

所述图像分割法根据深度相机的实际的安装高度和视角，利用三角形相似定理，即可获取深度图像中每个像素点所占三维空间里的实际面积，再乘以实际的安装高度，即可得知每个像素点的体积，然后根据每个物体的所占像素的总和，进行累加，即可得知每个物体的实际体积。

一种体积、重量测量系统的具体工作过程如下：

当多个待测物品在传送机构上输送，传送机构可使用传送带，待测物品经过条码扫描子系统2、重量测量装置3和体积测量装置4时，图像采集装置12对待测物品进行图像采集，本实施例中图像采集装置12采用深度相机，深度相机对输送机构上的待测物品进行扫描，利用图像匹配方法可以获取每个滚轮10在摄像机坐标系的三维坐标(x,y，z)；利用图像分割算法获取每个物体所占图像像素范围及总和，根据摄像机标定，可以实现将像素坐标转换为摄像机坐标；在摄像机坐标系下，可求出每个待测物体所占用的滚轮10数量和每个滚轮10的具体位置，计算机通过串口采集计算对应位置重力感应器的总和，即可得到对应多个待测物体的重量。根据深度图像的数据密度大小，进行图像分割，在分割完成的深度图像内，根据深度相机的实际的安装高度和视角(包括垂直和水平)利用三角形相似定理，即可获取深度图像中每个像素点所占三维空间里的实际面积，再乘以实际的高度(深度数据)，即可得知每个像素点(即对应物体的一部分)的体积，然后根据每个物体的所占像素的总和，进行累加，即可得知每个物体的实际体积，通过对图像中条形码信息的提取，获得待测物品的物流信息，将待测物品的重量、体积和物流信息传递至控制系统1进行处理，使每一个待测物品的物流信息与重量、体积信息相对应，并上传至数据库55进行保存，共后期工作的查询。

另外上述系统还配有供电系统6，所述供电系统6分别与条码扫描子系统2、重量测量装置3、体积测量装置4和控制系统1连接并为其供电；供电系统6通过电线或者电缆分别与控制系统1、条码扫描子系统2、重量测量装置3和体积测量装置4连接，为其提供电力动力。供电系统6：给上述子系统、控制系统1供电。供电系统6为整个系统提供电能，保证系统的正常运行。供电系统6是设备的动力来源，此处仅在于说明供电系统6的功能，其接线方式、供电方式已是本领域的熟知技术，再次不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。