技术领域本发明属于物流自动化与动态称重技术领域，具体涉及一种基于图像采集的快递分拣过程重量监控方法及系统。
背景技术：
近年来随着我国经济和电子商务的快速发展，快递市场迅猛发展，特别是随着网络购物的狂潮，快递服务呈现出翻番式的增长趋势，据国家邮政局不完全统计，2015年快递业务总量预计要达到200亿件，比“十二五”初期增长8倍，快递规模持续扩大，服务水平不断提升，企业的数量也大幅增加。面对爆炸式增长的快速派送量，提高快递行业的自动化水平、提高工作效率十分迫切。在快递行业以及快递发送的工作流程中，很多环节需要加强质量监控，比如快递员上门收件或揽件过程就需要加强监督，揽件过程是由快递员上门或在指定的揽件点接收快递包裹，并对包裹的重量进行称重，按照快递公司的价格规定让顾客付费用，然后快递员通过手持终端将待寄快递重量、寄出地、目的地址、快递员代码等信息输入终端，远程网络数据库进行同步更新。但由于部分快递员的素质低下以及监管不到位等原因，造成部分快递员对快递包裹乱要价，有时候甚至在快递称上做手脚，导致称出的重量与实际重量不符，长久以来快递员可以牟取暴利，导致顾客造成损失，在顾客中造成了不良影响，进而影响了相应快递公司的声誉，快递员的违规行为必将对快递公司造成恶劣的影响，对公司造成严重后果。因而利用自动化技术对快递员的揽件过程进行监控，对快递员的不良行为进行取证，情节严重的予以警示或辞退，从而可以提高揽件过程的透明度，保护顾客的权益，净化快递员队伍，提升快递队伍的整体素质，提升快递行业的自动化、智能化水平。申请号为201310451789.8的中国发明专利申请公开了一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法及系统，该系统包括采集快件的俯视图像和侧视图像，根据快件的俯视图像和侧视图像获取快件边缘点的坐标、快件所属区域及快件在所述传送装置上的摆放姿态，利用机器人估算快件的当前位置，当快件进入分拣区后，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整机械手臂的位置，进行快件的抓取。该方法主要将机器视觉、图像处理技术应用于快递包裹的图像采集、识别与包裹定位，然后利用机械手将包裹拾取并放置到指定区域。目前还没有有关快递分拣过程的重量监控方法与系统的相关报道，针对国内主流快递公司快递分拣特点，设计能够在快递分拣过程中进行快递重量监控方法与系统，具有广阔的市场前景。
技术实现要素：
针对现有技术所存在的上述技术缺陷及不足，本发明提供了一种快递分拣过程质量实时监控方法，通过扫描快递包裹的条码信息，实现对原始录入重量信息的读取，通过实时重量检测，获得快递包裹的实际重量，将两个重量信息对比，可快速实现快递包裹称重监控，从而强化了快递取件过程的监控与监督，增强了对快递取件员的管理与震慑力，提高了快递行业的信誉度。本发明同时提供了一种快递分拣过程质量实时监控系统，通过该系统，能够快速高效的实现对快递包裹分拣过程中的动态自动称重，通过网络数据库的信息查询与比对，实现了快递包裹称重监控。一种基于图像采集的快递分拣过程重量监控方法，包括如下步骤：(1)扫描待检测快递包裹的快递条码，获得当前快递包裹的条码信息；(2)调用远程网络数据库，将获得的条码信息作为关键词，在远程网络数据库中进行信息检索，提取该快递包裹对应的原始录入重量信息；(3)称取当前快递包裹的重量信息，并将该重量信息与原始录入重量信息对比，如果两者的差值大于设定阈值，则标记该快递包裹的重量信息有误，输出重量信息有误的快递包裹的快递条码信息。作为优选，步骤(1)中，待检测快递包裹通过输送线传送至扫描工作位，触发报警传感器，提醒分拣员利用激光扫描枪对快递包裹条码进行扫描。报警传感器可采用安装在检测工位两边的对射式光纤传感器，当检测到快递包裹输送到位后，可发声光报警，提醒快递包裹的到位信息，提醒现场分拣员进行扫描。本技术方案中，采用人工扫描，可进一步提高本发明的实用性，针对快递单粘贴不标准，快递信息磨损等等特殊情况，也可实现包裹条码的快速扫描，避免无法扫描或者扫描信息不准的问题。作为优选，步骤(2)中，同时提取该快递包裹对应的揽件员信息；步骤(3)中，同时输出重量信息有误的快递包裹的揽件员信息。采用技术方案，可快速实现对对应揽件员的识别。步骤(2)中，分拣员手动扫描完包裹后，识别的条码信息传输进嵌入式工控机，计算机软件连接远程网络数据库，并提取该快递对应的目标城市、重量、快递员编号等信息。步骤(3)中，所述当前快递包裹通过输送线传送至称重工作位，并触发到位传感器，到位传感器启动称重单元，在当前快递包裹从部分进入到全部离开称重单元的称台期间，称重单元采集多个重量数据，将多个重量数据中最大值作为当前快递包裹的重量信息。当然也可由分拣员将扫描完的快递放置于称重工位上，触发相应的光电开关，开始进行动态称重。作为优选，在称重单元采集每个重量数据的同时，采集此刻快递包裹的图像信息；同时将多个重量数据中最大值对应的图像信息作为当前快递包裹的图像信息；标记完成后，同时输出重量信息有误的快递包裹的图像信息。步骤(3)中，将称得的实际重量与数据库中查询的快递重量相比较，差值若大于指定阈值，则进行声光报警，并进行拍照取证，并将采集的图片、快递条码、快递员编号等信息存入快递揽件的不良记录数据库中。若重量差在允许范围内，则快递按照正常流程进入目的地分拣流程。按照上述步骤(1)～(3)的方法实现对一个快递包裹的重量监控。一种基于图像采集的快递分拣过程重量监控系统，包括：扫描单元，用于对待检测快递包裹进行扫描，获得当前包裹的条码信息；动态称重单元，用于对待检测快递包裹进行称重；计算机，利用条码信息，对远程网络数据库进行检索，提取该快递包裹对应的原始录入重量信息；同时读取当前快递包裹的重量信息，并将该重量信息与原始录入重量信息对比，输出重量信息有误的快递包裹的快递条码信息。作为优选，所述基于图像采集的快递分拣过程重量监控系统还包括：将待检测快递包裹输送至扫描单元和称重单元的输送线；所述输送线可采用现有快递系统的分拣系统的传送线，例如包括传送带以及驱动机构等；检测待检测快递包裹到达扫描单元时的报警传感器；检测待检测快递包裹到达称重单元的到位传感器；所述称重单元在收到到位传感器的控制信号时，开始对当前快递包裹进行重量检测。作为优选，所述基于图像采集的快递分拣过程重量监控系统还包括：图像采集单元，在所述称重单元进行重量检测的同时采集当前快递包裹的图像信息；所述计算机输出重量信息有误的快递包裹的快递条码信息的同时，输出该快递包裹的图像信息。作为优选，所述称重单元包括：承重架，该承重架上设有用于输送快递包裹的传送辊以及驱动传送辊转动的驱动机构；设置在承重架底部的一个或多个重量传感器。本发明中，所述的动态称重与图像采集单元对所述的流水线上快递进行处理，并计算出检测结果，具体方法为：(i)设定重量采集频率；(ii)连续采集同一快递重量数据；(iii)采集重量数据的同时进行实时图像采集，得到重量数据矩阵以及对应图像序列。数据处理单元用于对采集的重量数据以及图像的处理，具体方法为：(i)通过对重量矩阵处理，得到待测快递的真实重量。(ii)获取对应重量的图片；(iii)根据人工扫描的条码识别结果查询网络数据库，得到网络数据库中对应的重量、目的地、快递员相关信息；(iv)若称得的快递重量与数据库中重量误差大于指定阈值，则进行报警并存取数据、图像作为证据。本发明中，可根据需要设置显示单元，用于显示动态重量与采集的图像效果。同时，可将重量信息有误的快递包裹的快递条码信息、收揽员编号等信息输出显示。本发明中，远程网络数据库可直接采用现有的网络数据库，其中存储有快递条码信息、快递投递的目标城市、快递的原始录入重量、收揽员或快递员编号等信息等。本发明针对国内主流快递公司快递分拣特点，设计了快递分拣过程的重量监控方法与系统，基于动态称重、网络数据库查询与图像采集方法实现重量监控与取证。本包含条码扫描、动态称重、数据库检索、动态图像采集、自动控制方面的技术。发明通过人工扫描快递条码信息，通过远程网络数据库查询，获取被测快递重量、目的地、经手快递员等基本信息；通过动态秤获取被测快递重量并采集相关图像，如果测取的重量与数据库中重量不符则保存重量数据及图像存证，从而实现快递揽件过程中的重量监控。本方法快递条码识别精度高，并可以将快递基本信息与图像信息存储取证，提高了快递分拣过程的自动化、智能化程度。附图说明图1为本发明的快递分拣过程重量监控方法的步骤流程示意图。图2为本发明的快递分拣过程重量监控系统的结构示意图。具体实施方式为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。如图1所示，一种快递分拣过程重量监控方法，包括如下步骤：(1)待分拣快递包裹沿输送线传送到第一个工位，即分拣员扫描工作位，安装在检测工位两侧底部的对射式光纤传感器触发声光报警，提醒分拣员利用激光扫描枪对快递包裹条码进行扫描。(2)分拣员根据贴在快递上的条码位置与方向手动扫描包裹，激光条码扫描枪内嵌的条码识别功自动识别出条码序列，并通过USB接口输入工业控制计算机，编写的软件将条码读入内存。(3)软件连接对应快递公司授权的网络数据库，对条码字段进行查询，并提取该条码对应的重量Tx、目的地、揽件员等基本信息，其中重量Tx即为该包裹对应的原始录入重量信息。(4)分拣员将扫描完的快递放置于第二个工位，即称重工作位上，软件通过串口RS232协议设定好采样频率f，触发光电开关，开始进行动态称重。(5)从被测快递触发光电开关，从部分进入到全部离开称台期间采集重量数据，采用RS232通信协议标准采集重量值，每读取一次重量值，同时利用软件控制继电器吸合光源并触发工业相机采集图像，其中图像内容包含快递与称的重量显示屏两部分内容。设定被测快递的重量读取向量为：T1,T2,…,Ti,…,Tn，则对应采集的图像序列为：M1,M2,…,Mi,…,Mn，图像与重量数据一一对应。(6)对同一快递采集的重量数据进行处理，根据动态称重特点，将最大值作为该快递对应重量T。T＝TB＝max(T1,T2,…,Ti,…,Tn)(1)若∣T-Tx∣≥λ(2)其中λ为重量阈值，则认为该快递包裹揽件时的重量存在问题，属于重量问题包裹，则将该快递对应的条码、两次重量、目的地、揽件员等基本信息连同图像MB一同存入问题包裹数据库，同时驱动声光报警器进行报警。之后进入目的地分拣环节。若∣T-Tx∣<λ(3)则说明该快递包裹重量正常，无需记录信息，释放对应的图像序列对应缓存，直接进入目的地分拣环节。(7)单个快递条码称重监控处理完毕后，软件与扫描枪、动态秤、相机、光源工作复位，等待下一待检快递包裹。按照步骤(1)～(7)的方法实现对一个快递包裹的快速识别与分类。本实施方式的方法可以实现快递分拣过程中的重量监控，人工扫描快递条码后，利用动态秤量取快递重量并采集图像，若测量的重量与网络数据库中的重量不符，则报警并将相关包裹信息与对应图像保存、取证，从而可以实现快递揽件的重量监控。如图2所示，一种快递分拣过程重量监控系统，包括：条码扫描单元：激光条码扫描枪1、待测快递2与扫描工作台3组成；动态称重与图像采集单元：工业控制计算机4、重量显示屏5、带摄像头的工业相机6与光源、相机支架7、动态秤8；数据处理单元：工业控制计算机4。其中，工业控制计算机、弱电控制电路、驱动器、继电器等放置在自行设计的控制柜内。条码扫描单元，用于实时扫描快递条码信息，激光条码扫描枪可采用USB接口型号，可以进行SDK软件编程，通过软件实现扫描仪的控制与实时数据读取。动态称重与图像采集单元用于实现称重过程中数据自动获取及图像采集。动态秤包括承重架以及重量传感器。承重架上设有传送辊以及驱动传送辊的驱动电机，快递接触到传送辊以后，会在传送辊的带动下移动。承重架上同时设有重量显示屏5。四个质量检测端子同时与重量显示屏5相连。动态秤选用RS232串口通信功能的串口称，将四个质量检测端子(重量传感器)放置于检测台的四个角上，并保证它们在一个平面上。工业相机可选用大恒MER-125-30UM黑白1/3CCD摄像机，逐行全帧扫描方式，分辨率为1292×964(125万像素)，帧率可达30帧/秒，输出接口为USB2.0格式，镜头卡口为C/CS口，体积小巧，易于安装，能满足实时检测要求；镜头选用Computar的16mm百万像素定焦无畸变镜头。光源选用监控夜视补光LED红外光源，控制器选用直流12伏光源控制器，发光角度可调，光源配有专门光控开光，环境照度低于10LUX时自动开启，反之自动关闭，灵敏度高，节能效率高。环形光源安装在工业相机的下方，二者均安装在检测台体的相机支架上。工作时，通过软件触发工业相机工作，在光源配合下采集快递图像。数据处理单元，可以采用计算机，通过简单的编程实现，用于对快递重量序列进行处理，并计算出对应重量值；根据条码识别结果查询网络数据库，获取数据库中存储的重量信息，并与测得的重量值进行比较，若差值大于指定阈值，则判断为有问题快递，保存相关信息并报警。数据处理单元可采用工业控制计算机，报警单元可采用安装在计算机内的报警软件。工业控制计算机内安装有激光条码识别软件、数据处理软件、图像采集软件、报警软件和人机界面软件。人机界面软件用于实时显示快递数据以及处理过程图像数据，并接收用户的操作指令对所述的数据采集与数据处理模块对应的各软件过程中参数进行设定，实际过程中通过显示屏显示。工业控制计算机通过USB数据线连接工业相机与激光条码扫描仪，通过串口数据线连接动态秤。工业控制计算机采用研华工业控制计算机，该机采用奔腾双核处理器，主频2.8G、2G内存、256G硬盘与19寸液晶显示器，满足快递分拣过程重量监控的现场实际需求。检测结果显示与报警单元，实际上可选择与工业控制计算机相连的显示屏，用于显示数据处理单元检测结果。当系统自检或者运行过程中存在电机故障或者工业相机成像异常时，通过计算机向声光报警装置发送信号，进行异常报警；当系统运行过程中无法正确识别条码时进行报警。本实施方式中，还包含弱电控制部分，用于传感器数据采集、信号调理、数字量控制信号输出。本实施方式按以下步骤进行：(1)快递自动分拣线上的包裹运动到扫描工作台3时，由光纤传感器触发声光报警，提醒人工利用激光扫描枪1进行快递条码扫描。(2)由人工完成条码扫描后，计算机获取条码信息，并通过远程网络数据库进行信息检索，提取该快递对应的重量等基本信息。(3)利用动态秤获取被测快递重量，并驱动相机6、光源工作采集对应图像，当测得的重量与数据库中重量差与设定阈值不符时，驱动报警，并将相关重量信息与图像保存(4)单个快递包裹重量监控环节完毕后，软件与相机、动态秤、扫描枪等硬件装置复位，等待下一待测快递。