货物扫描装置的制作方法

1.本发明涉及一种货物扫描装置和方法。更具体地，但非排他地，其涉及用于确定物品货物的物理特性的自主货物扫描装置。更具体地，本发明的示例涉及用于自主扫描原木货物以确定诸如长度、品质、直径、周长和/或体积的实际和/或可用物理特性的装置和方法。


背景技术：

2.确定整体原木中的总木材或可用木材的体积是林业行业的一项重要任务。可用木材的体积决定了原木货物的哪些部分可以出售和出口，从而决定了原木货物的价值和价格。
3.传统上，工作人员使用标尺或其他手持测量工具来手动确定原木的物理尺寸。然后使用手动获得的原木的物理尺寸来确定木材体积的测量结果。这种确定可用木材体积的方法缓慢、重复性强、高劳动密集型，并且可能容易出现人为错误。此外，货物内的原木直径可能会有很大差异，而且原木通常不是圆形的，因此需要多次测量。此外，手动测量原木对工作人员来说可能是一项危险的操作。
4.可能期望提供减少或消除对可能是劳动密集型的或危险的人力投入的需要的用于确定木材体积的设备。还可能期望提供提高测量货物的效率以降低木材供应商的操作成本的木材测量设备。
5.在木材工业中，根据某种体积测量和近似值来计算货物价格是很常见的。例如，日本农业标准测量等。一些木材测量方法要求在可以进行测量之前将原木从车辆中取出。这些方法费时且劳动密集，而且还存在安全问题。可能期望提供能够测量木材体积而无需将原木从装载的车辆上取出的木材测量设备。
6.在本说明书中，引用了外部信息源，包括专利说明书和其他文件，这通常是为了提供讨论本发明特征的上下文。除非另有说明，在任何司法管辖区中，对此类信息源的引用不应被解释为承认此类信息源是现有技术或构成本领域公知常识的一部分。
7.出于本说明书的目的，在按顺序描述方法步骤的情况下，该顺序并不一定意味着这些步骤将以该顺序按时间顺序排列，除非没有其他逻辑方式来解释该顺序。
8.本发明的一个目的是提供一种克服或至少部分地改善了上述缺点中的一些或至少为公众提供了有用的选择的原木扫描装置。


技术实现要素：

9.根据第一方面，本发明广泛地包括用于对具有货物长度、货物宽度和货物高度的货物尺寸的货物进行物理测量的货物扫描装置，该装置包括：
10.扫描机器人，该扫描机器人包括多个传感器，多个传感器以沿第一方向上基本上跨越所述货物尺寸中的至少一个的阵列布置，
11.其中，成阵列的传感器在扫描平面中沿第二方向一起移动，并且其中，所述多个传
感器被配置成从所述扫描平面拍摄所述货物的图像，并且被配置成捕获关于所述货物距所述扫描平面的距离的距离信息。
12.根据另一方面，货物是原木货物，原木大体上彼此平行地布置成堆。
13.根据另一方面，多个传感器沿大体平行于货物长度的纵向方向沿着货物长度一起平移。
14.根据另一方面，多个传感器在第一取向与第二取向之间旋转以面向所述货物的相反面。
15.根据另一方面，多个传感器在第一取向与第二取向之间旋转180
°
，以面向所述原木货物的相反端。
16.根据另一方面，扫描机器人由水平间隔开的平行的两个轨道支撑。
17.根据另一方面，两个轨道被抬高并被支撑离开地面。
18.根据另一方面，扫描机器人是具有驱动机构以将自身推向货物的移动扫描单元。
19.根据另一方面，移动扫描单元可以由操作员手动驱动，或者移动扫描单元的移动可以是自动化的。
20.根据另一方面，移动扫描单元可以检测货物并将自身与货物对准。
21.根据另一方面，原木扫描装置包括多个机器人单元。
22.根据另一方面，机器人单元中的一个或更多个用于执行以下任务中的一者或组合：
23.a)扫描，
24.b)标签原木(ticketing logs)，
25.c)水流冲击，或
26.d)贴标签。
27.根据另一方面，多个机器人单元沿着相同的轨道定位。
28.根据另一方面，扫描机器人位于高架台架上。
29.根据另一方面，传感器是选自以下中的一者或更多者的测距成像相机(range imaging camera)：
30.a)立体相机，
31.b)结构光相机，
32.c)飞行时间相机，或
33.d)拍摄偏移图像的单个相机。
34.根据另一方面，扫描机器人包括横构件并且多个传感器固定在横构件上。
35.根据另一方面，成阵列的传感器沿第二方向一起平移，第二方向垂直于所述第一方向。
36.根据另一方面，横构件在扫描机器人上于升高位置和降低位置之间移动以扫描所述货物。
37.根据另一方面，成阵列的传感器沿弧一起移动。
38.根据另一方面，横构件在扫描机器人上的升高位置和降低位置之间移动以扫描所述货物。
39.根据另一方面，多个传感器大致跨越货物宽度以在不沿横向方向移动扫描机器人
的情况下拍摄原木货物。
40.根据另一方面，横构件具有大约30mm至500mm之间的宽度以配合在原木货物中原木包之间的间隙中。
41.根据另一方面，多个传感器被定位成具有大致垂直于扫描平面的视线。
42.根据另一方面，多个传感器在升高位置和降低位置之间移动以从大致水平的视角拍摄图像。
43.根据另一方面，多个传感器沿纵向方向移动以拍摄俯视图像以形成沿着货物长度的图像集合。
44.根据另一方面，多个传感器以立体对布置。
45.根据另一方面，该装置包括4至10个立体对。
46.根据另一方面，该装置具有15米至50米的长度且至少跨越货物长度。
47.根据另一方面，该装置具有20米至30米的长度且至少跨越货物长度。
48.根据另一方面，多个传感器可以从升高位置降低2米至5米到降低位置以扫描原木货物中的原木堆端部。
49.根据另一方面，多个传感器可以从升高位置降低3米至4米到降低位置以扫描原木货物中的原木堆端部。
50.根据另一方面，扫描机器人包括对准传感器以确定扫描机器人何时在货物或相邻货物包之间的间隙上方。
51.根据另一方面，该装置还包括导轨，该导轨被配置成将原木运输车辆引导至货物接纳架内适合扫描的位置。
52.根据另一方面，该装置还包括传感器用以确定原木运输车辆是否处于适合扫描的位置。
53.根据另一方面，该装置还包括指示器用以向原木运输车辆的驾驶员指示驾驶、减速或停止。
54.根据另一方面，本发明广泛地包括一种用于对货物进行物理测量的系统或装置，包括：
55.提供货物扫描装置以拍摄图像集合，以及
56.用于处理图像集合的处理器。
57.根据另一方面，处理器拼接由多个传感器拍摄的图像集合以生成所述货物的3d表示。
58.根据另一方面，处理器根据图像集合生成货物的渲染的2d拼接图像或3d渲染。
59.根据另一方面，处理器校正拼接输出中的视差/透视误差。
60.根据另一方面，所述货物是原木货物，并且处理器处理由多个传感器拍摄的图像以确定单独的原木的物理特性。
61.根据另一方面，所述物理特性是以下中的一者或更多者：
62.i.原木直径，
63.ii.最小原木直径，
64.iii.最大原木直径，
65.iv.原木面积，
66.v.原木周长，
67.vi.可用原木周长，
68.vii.可用原木面积，
69.viii.原木缺陷，
70.ix.所述原木的位置，
71.x.可追溯性数据。
72.根据另一方面，货物扫描装置测量距离数据和/或原木识别数据。
73.根据另一方面，距离数据是相机位置和原木面之间的距离。
74.根据另一方面，处理器将图像中的像素的数目换算(scale)成单独的原木的物理测量结果。
75.根据另一方面，处理器处理由多个传感器拍摄的图像以确定原木货物的木材体积。
76.根据另一方面，木材体积根据从货物的渲染的2d拼接图像或3d图像、距离数据和机器人位置数据确定的物理特性来确定。
77.根据另一方面，还包括被配置成存储数据的存储器。
78.根据另一方面，本发明广泛地包括用于对货物进行物理测量的方法，包括：
79.提供货物扫描装置，
80.将货物定位在货物扫描装置的货物接纳架中，
81.使成阵列的传感器一起移动，以及
82.拍摄货物的图像集合以确定物理测量结果。
83.根据另一方面，货物是原木货物，原木大体上彼此平行地布置成堆。
84.根据另一方面，成阵列的传感器从升高位置移动到降低位置。
85.根据另一方面，成阵列的传感器沿水平方向从货物的一侧一起移动到货物的另一侧。
86.根据另一方面，成阵列的传感器从竖向取向沿弧一起移动到水平取向或从水平取向沿弧一起移动到竖向取向。
87.根据另一方面，还包括使扫描机器人沿货物的纵向方向沿着货物长度移动。
88.根据另一方面，还包括在使成阵列的传感器移动到原木包之间的间隙中之前检测原木包之间的间隙。
89.根据另一方面，图像由多个传感器在基本上垂直于原木端部的水平面上拍摄。
90.根据另一方面，还包括使多个传感器旋转成面向原木货物。
91.根据另一方面，成阵列的传感器以步进增量降低。
92.根据另一方面，在每个步进增量处，由成阵列的传感器在移动到下一步进增量之前拍摄一系列图像。
93.根据另一方面，成阵列的传感器不中止地平移。
94.根据另一方面，还包括拼接由多个传感器拍摄的图像集合以形成货物的3d表示。
95.根据另一方面，还包括根据图像集合形成货物的渲染的2d拼接图像。
96.根据另一方面，还包括处理由多个传感器拍摄的图像以确定以下中的一者或更多者：
97.i.原木直径，
98.ii.最小原木直径，
99.iii.最大原木直径，
100.iv.原木面积，
101.v.原木周长，
102.vi.可用原木周长，
103.vii.可用原木面积，
104.viii.原木缺陷，
105.ix.所述原木的位置，
106.x.可追溯性数据。
107.根据另一方面，货物扫描装置获得距离数据和/或原木识别数据。
108.根据另一方面，距离数据是相机位置和原木面之间的距离。
109.根据另一方面，还包括处理由多个传感器拍摄的图像以确定原木货物的可用木材的体积。
110.根据另一方面，木材的体积根据从货物的渲染的2d拼接图像或3d图像、距离数据和机器人位置数据确定的物理特性来确定。
111.根据另一方面，原木货物由原木运输车辆驱动到货物接纳架中，并且测量在原木货物保留在车辆上时进行。
112.根据另一方面，还包括从图像自动检测和读取原木上的qr码。
113.本发明的其他方面可以从以下仅作为示例并参考附图给出的描述中变得明显。
114.如本文所用，术语“和/或”是指“和”或“或”、或两者。
115.如本文所用，在名词之后的“(s)”是指该名词的复数和/或单数形式。
116.本说明书和权利要求中使用的术语“包括”是指“至少部分由
……
组成”。在解释本说明书和权利要求中包含该术语的陈述时，每个陈述中以该术语开头的特征都需要存在，但也可以存在其他特征。相关术语例如“包含”和“被包含”将以相同方式解释。
附图说明
117.现在将通过仅示例并参考描绘原木扫描实施方式的附图来描述本发明，其中：
118.图1示出了原木扫描装置和原木运输车辆的透视图。
119.图2示出了原木扫描装置的透视图。
120.图3a示出了扫描装置的前视图，其中多个传感器处于升高位置。
121.图3b示出了扫描装置的前视图，其中多个传感器处于降低位置。
122.图4示出了扫描机器人的透视图。
123.图5示出了传感器视场的示意图。
124.图6a示出了原木端部的扫描和渲染图像。
125.图6b示出了可用原木面的由机器视觉系统产生的图像掩模。
126.图7a至图7d示出了原木运输车辆上原木的不同配置的侧视图。
127.图8示出了带有原木的原木运输车辆的俯视图。
128.图9示出了原木扫描装置的俯视图。
129.图10示出了扫描机器人位于带上的侧视图。
130.图11示出了具有水平平移的成阵列的传感器的扫描仪的示意图。
131.图12示出了具有旋转的成阵列的传感器的扫描仪的示意图。
132.图13示出了具有竖向平移的成阵列的传感器的扫描仪的示意图。
133.图14示出了带有驱动轮的扫描机器人的透视图。
134.图15示出了具有多个机器人单元的原木扫描装置的顶视图。
具体实施方式
135.本发明是如图1至图15所示用于对原木货物2进行物理测量的原木扫描装置1。优选地，原木扫描装置1对原木端部3进行扫描，并使用收集到的数据来计算关于货物的有用信息。
136.原木货物2可以定义为排列成大致平行捆的原木堆，其中货物中原木的纵轴基本上彼此平行，如图1所示。为了提高效率，优选地，原木货物2是装载到车辆上的。然而，应当理解，该技术将适用于从车辆卸载的情况。
137.每批原木货物2可以包括一个或更多个原木包4。原木包4可以被识别为单捆原木(图7a)或在纵向方向上通过间隙5彼此分开的原木捆(图8)。一些货物2在包4之间没有间隙5(例如，如图7a所示货物中只有一个包，其中货物被打包在一起而如图7d所示没有间隙或没有实质性间隙)。如果货物2中只有一个包4(或包之间没有实质性间隙)，则只需要扫描货物的外表面。
138.参考图1，原木货物2包括货物长度11、货物宽度12和货物高度13。对于每个包4，可以有不同的包长度(由于不同的原木长度)、包宽度、和/或包高度。
139.优选地，可用木材的体积是可以根据原木扫描装置1拍摄的图像估计的物理测量结果。整体原木中的可用木材的体积是重要的物理测量结果，因为它可以帮助确定原木货物的价值和价格。例如，jasm(日本农业标准测量)只是一种估算方法的示例，可用于稍后更详细讨论的体积/价值。
140.原木扫描装置1的关键功能可以是用于确定可用木材的尺寸和/或体积和/或价值。然而，预期原木扫描装置1可用于其他目的，例如计数原木的数目、识别原木中的缺陷、或识别例如原木的类型或种类。这可能需要将除成像相机之外的传感器安装到成阵列的传感器中。
141.优选地，原木扫描装置1提供用于确定原木物理测量结果的高效、使用简单、高度自动化、安全的解决方案。在此描述的原木扫描装置1是稳健的并且可以根据需要连续操作以确定原木的物理测量结果。
142.还预期，装置1可以用于对其他物体进行物理测量。该装置可以从货物的竖向面确定物理测量结果。除了货物的顶视图和/或侧视图之外可以获得竖向面的扫描，或者竖向面的扫描可以与货物的顶视图和/或侧视图分开。
143.应当理解，这些图示出了原木扫描装置1的一般原理，并且本发明不限于图中所示的精确机械配置。
144.如图1所示，原木扫描装置1被配置成对原木货物2进行扫描并进行物理测量。为了对原木货物2进行物理测量，例如原木运输车辆8、原木2优选地被定位在原木扫描装置1的
货物接纳架21中。
145.优选地，可以在原木保留在原木运输车辆8上时对原木货物进行物理测量。当原木2保留在车辆8上时进行原木2进行测量会是有益的，因为取出原木可能是费时且劳动密集的。减少原木2需要装载、卸载和移动的次数也可以降低工人受伤的风险。
146.在首选配置中，原木扫描装置1包括扫描机器人30。
147.在一种配置中，扫描机器人30采用跨越货物宽度12的高架台架的形式。优选地，原木扫描装置1可以在沿横向(宽度)方向不移动扫描机器人30的情况下在其整个宽度上捕获原木货物2的扫描。
148.例如，在一种配置中，扫描机器人30是高架台架机器人，其在原木货物上方沿纵向方向移动。在另一替代配置中，扫描机器人30可以在原木货物的一侧(旁边)沿纵向方向移动。优选地，在这些配置中，扫描机器人30仅需要沿一个方向移动以扫描原木端部，因为多个传感器/成阵列的传感器31被布置为基本上跨越货物宽度12(第一方向)并且允许传感器沿一个方向查看整体货物。
149.优选地，扫描机器人30包括大于货物宽度12的宽度35。优选地，扫描机器人30能够扫描2米至5米宽的货物宽度。在一些配置中，扫描机器人30可以扫描2米至4米宽的货物宽度。
150.在又一种配置中，扫描机器人30位于原木货物2的一侧，而不是上方。优选地，这样的扫描机器人30则跨越原木货物的高度13(第一方向)。优选地，在这些配置中，扫描机器人30仅需要沿一个方向(沿第二方向，横向或竖向地)移动以扫描原木端部，因为多个传感器31基本上跨越货物的垂直跨度。例如，扫描机器人30沿横向方向移动，则多个传感器31将跨越货物的高度13，类似地，如果扫描机器人30沿竖向方向移动，则多个传感器31将跨越货物的横向宽度12。
151.具有跨越原木货物的一个尺寸的多个传感器的扫描机器人30允许扫描机器人减少机器人需要移动的方向(轴)。因此，扫描整体原木面所需的时间也会减少。
152.在优选配置中，扫描机器人30包括传感器31用以从原木2捕获物理测量结果。在优选配置中，多个传感器31以阵列布置在扫描机器人30上，被配置成拍摄原木端部3的图像。优选配置的特征是传感器31能够从基本垂直的视角“查看”原木端部。
153.优选地，多个传感器31以阵列布置，其中传感器相对于彼此固定在已知位置。由于传感器相对于彼此是固定的，因此可以使用软件将图像集合组合/拼接在一起以获得原木货物的面的完整图像。
154.优选地，多个传感器31以直线阵列布置，因为这样的布置可以简化处理中使用的必要计算和坐标变换。然而，应当理解，其他成阵列的传感器配置是可实现的，并且可能是合适的。
155.优选地，多个传感器31以规则阵列布置，其中传感器31在原木货物的宽度上间隔开基本上相同的距离。在成阵列的传感器的运动是直线平移的情况下，规则阵列会是特别期望的。
156.多个传感器31可以以交错阵列或不规则阵列布置。当成阵列的传感器一起沿弧移动时，这些布置会更有利。在这样的配置中，控制器软件能够根据每个传感器的已知位置进行适当的校正。
157.在所示的优选配置中，多个传感器31至少大致跨越货物宽度12，以便能够在不沿横向方向移动扫描机器人的情况下捕获对原木货物2的扫描。
158.优选地，可以通过纵向和竖向地移动扫描机器人30而不沿横向方向移动扫描机器人30来扫描原木货物2。
159.在优选配置中，多个传感器31是除了捕获图像之外还能够测量距离信息的测距成像相机。例如，立体相机、结构光相机、飞行时间相机或者拍摄偏移图像的单个相机(类似于相机立体对(stereo pair))可以单独地或组合地并入扫描机器人30，以从原木货物2捕获必要的数据。在一些优选配置中，相机用于从多个视角捕获图像以有效地形成能够测量距离信息的立体对。在一些替代配置中，可以使用线扫描仪阵列来得出附加距离信息。
160.预期的是，可以使用本领域已知的可以捕获期望数据的其他相机或传感器来扫描原木货物2。
161.优选地，多个传感器31以阵列布置，该阵列沿第一方向基本上跨越(例如，沿着机器人的宽度35)货物尺寸中的至少一个。
162.优选地，多个传感器31在扫描平面中沿装置的第二方向一起移动。
163.优选地，在扫描平面中，第二方向垂直于第一方向。
164.在一种配置中，多个传感器31一起沿水平方向从货物的一侧平移到货物的另一侧，如图11所示。即，成阵列的传感器跨越货物高度并一起在货物宽度上移动。
165.在另一种配置中，多个传感器31一起沿竖向方向平移，如图13所示。即，成阵列的传感器跨越货物宽度并一起在货物高度上移动。成阵列的传感器可以如图13中箭头所示从降低位置移动到升高位置，或者如图3b中箭头所示从升高位置移动到降低位置。
166.平移可以被定义为意味着所有传感器31沿同一方向行进而没有旋转。
167.预期的是，成阵列的传感器31可以如图12所示从竖向取向一起旋转(一起沿弧移动)到水平取向，或者从水平取向一起旋转(一起沿弧移动)到竖向取向。
168.在某些配置中，扫描在成阵列的传感器移动到所需取向后开始。旋转成阵列的传感器会有助于从所存储的配置(例如竖向)移动到准备好扫描的配置(例如水平)。
169.在其他配置中，当传感器31一起沿弧移动时扫描货物。一旦拍摄了图像集合，就可以使用软件将这些图像拼接在一起。
170.优选地，多个传感器31在原木货物2的纵向方向上沿着货物长度11沿大致平行于货物长度的方向'b'一起平移(以例如移动到相反的原木端部以获得完整的原木图片用于木材体积计算)。
171.在原木扫描装置1的正常操作期间，一旦带有原木2的原木运输车辆8就位，装置就会扫描原木运输车辆以找到原木包之间的间隙5。为了从原木端部收集数据，扫描机器人30移动到面向原木货物2的截面。
172.扫描机器人30优选地被降低，以便从基本上垂直的位置查看货物的截面。一旦扫描机器人30已经降低，就拍摄原木堆端部3的图像集合，以确定原木货物2的物理测量结果。
173.当扫描机器人30沿原木货物2的纵向方向移动时，它可以定位在货物的不同截面的上方。能够沿货物长度11移动的扫描机器人30会是有利的，因为可以在原木运输车辆8保持静止时沿原木货物2的不同位置拍摄图像，以便获得可用于各种目的的附加信息。因此，驾驶员将不需要在正在扫描原木货物2时移动原木运输车辆8，因为扫描机器人30可以被定
位到期望的位置，如稍后所讨论的。
174.在其他配置中，原木运输车辆8可以相对于扫描机器人30移动，从而可以扫描沿原木货物2的各个位置。
175.货物长度11可以根据扫描机器人30在原木货物2上方沿纵向方向行进的距离和/或结合用于定位原木端部位置的其他传感器来确定。
176.在优选配置中，可以确定单独的原木长度。例如，通过获知传感器在查看单独的原木的每一端时的相对位置以及从相机到原木的每个相应端的距离来确定单独的原木的长度。
177.在优选配置中，多个传感器31以两个自由度一起移动。例如，多个传感器31沿原木货物2的长度11和货物高度13两者一起平移。
178.在优选的配置中，相机也可以旋转，使得传感器31可以指向包4任一端的原木面。这样的配置允许相同的成阵列的传感器扫描相反定向的货物面。
179.传感器31也可以旋转成它们指向下方以扫描货物2的顶部，如上所述。可选地扫描货物的纵向长度可以提供其他有用/期望的信息。
180.优选地，在如图3a所示的升高位置，扫描机器人30基本上升高在原木货物2的最高点上方。
181.优选地，扫描机器人30可以沿着原木货物2的长度11并在其上方移动。
182.能够沿着原木货物2的长度11移动的扫描机器人30会是有利的，因为仅需要一个单元来测量原木的两端。在一些配置中，原木扫描装置1包括单个扫描机器人30用以捕获原木货物2的物理测量结果。
183.扫描机器人30优选地沿原木货物的纵向方向沿着货物长度11移动。在一些配置中，扫描机器人30可以从货物接纳架21的一端移动到另一端。在其他配置中，单个扫描机器人30沿着货物接纳架21移动设定的距离。
184.在一些配置中，两个或更多个可移动扫描机器人30可以用于捕获原木货物2的物理测量结果。当在原木扫描装置中使用多个台架时，可移动扫描机器人30仍然是有益的，因为在车辆8保持静止时该单元可以竖向移动以拍摄整堆原木2和/或沿货物纵向移动到准确位置进行扫描。
185.在一些配置中，多个传感器31具有三个自由度。
186.优选地，扫描机器人30上的多个传感器31可以在第一取向和第二取向之间旋转以面向相邻包的原木货物。例如，如图7b所示，相邻的包可以分别装载在卡车和拖车单元上，因此多个传感器优选地在第一取向(其中传感器面向卡车货物的后方)和第二取向(其中传感器面向拖车货物的前方)之间旋转。
187.优选地，多个传感器31在平行于纵向方向的第一取向和第二取向之间旋转180
°
。
188.在最优选的配置中，扫描机器人30包括横构件32。优选地，多个传感器31固定在横构件32上。
189.优选地，横构件32在扫描机器人30上在如图3a所示的升高位置和如图3b所示的降低位置之间移动，以扫描原木货物2的原木堆端部3。由于多个传感器31位于横构件32上，多个传感器可以如图4所示沿竖向方向'a'在升高位置和降低位置之间一起移动。
190.一起移动多个相机31可以显著增加扫描速度的倍数。
191.在一些配置中，扫描机器人30以已知的步进增量(step increment)平移(例如，降低)。扫描机器人30以步进增量平移允许多个传感器31以已知间隔拍摄表示原木货物2的端面的一系列图像，这些图像将稍后被处理。在一些配置中，在移动到下一步进增量之前，成阵列的传感器在每个步进增量处拍摄一系列图像。
192.在其他配置中，成阵列的传感器不中止地平移(并捕获图像)。当相机移动时，扫描机器人30可以拍摄一系列图像。
193.扫描机器人30上的集成在横构件32上的多个传感器31会是有益的，因为它简化了传感器相对于正被扫描的原木2的运动。当多个传感器31一起移动时，传感器之间的相对位置保持恒定，使得对原木端部3的扫描一致准确且噪声降低，并允许基本上垂直于端面的视图，这使得精度提高。
194.可选地，扫描机器人30包括横构件引导件36。优选地，横构件32在横构件引导件36上在升高位置和降低位置之间滑动，用于移动成阵列的传感器31。
195.优选地，如图3a所示的升高位置为多个传感器远离地面的最高点的位置。优选地，在升高位置，多个传感器31位于原木2的顶侧上方，使得原木运输车辆8可以从原木扫描装置1下方通过。
196.在一种配置中，多个传感器另外能够沿纵向方向移动以拍摄原木货物2的顶视图像，以形成沿货物长度11的图像集合，以便识别间隙和/或识别每批货物的起始和末端。
197.替代地，在优选配置中，2d lidar扫描原木货物2的顶侧以确定尺寸并定位原木包4之间的间隙5，足以将成阵列的传感器移动到基本垂直的扫描位置。
198.如图4所示，在优选配置中，扫描机器人30包括大约3m至5m之间的单位长度35。
199.优选地，扫描机器人30包括大约30mm至500mm之间的单元宽度34(图4中所示)。
200.优选地，扫描机器人30包括对准传感器以确定扫描机器人何时在原木2或原木包4之间的间隙5上方。
201.在优选的配置中，装置1具有15米至50米的长度，且至少跨越货物长度11。
202.在一些配置中，原木扫描装置1具有20米至30米的长度，且至少跨越货物长度11。
203.在一些配置中，原木扫描装置1包括多个机器人单元，如图15所示。
204.在一些配置中，所有机器人单元都是扫描机器人30，用于对货物2进行扫描并进行物理测量。可以使用多个扫描机器人30来提高扫描效率。因为每个扫描机器人30可以扫描包4之间的不同间隙5、或货物的外侧面，所以可以提高扫描效率。每个扫描机器人30可以沿着货物2的长度行进较短的距离来扫描货物，从而提高扫描效率。
205.在其他配置中，一个或更多个机器人单元是用于执行除扫描之外的任务(例如标签原木、水流冲击、贴标签等)的机器人。
206.每个机器人单元可以沿着原木货物2的纵轴(z)移动以扫描或检修原木。在优选配置中，多个机器人单元沿着相同的轨道18定位。
207.在其他配置中，多个机器人单元沿着独立的轨道(未示出)定位。每个扫描机器人可以扫描或检修原木货物的限定段。例如，一个机器人单元可以朝向原木运输车辆的前端操作，而另一个机器人单元可以朝向车辆的后端操作。
208.在优选配置中，原木扫描装置1可以在将扫描机器人30移动到原木包之间的间隙中之前检测原木包4之间的间隙5。将扫描机器人30移动到原木包4之间的间隙中会是有利
的，从而可以扫描不面向货物端部的原木端部3。通常在原木运输车辆上运输多个原木包4。
209.图7a、图7b、图7c和图7d示出了原木2的许多不同装载配置。
210.图7a示出了具有单个包4的原木货物2。可以扫描原木货物的每一端处的原木端部3。
211.图7b示出了具有两个原木包4的原木货物2。箭头示出了间隙5，扫描机器人30可以降低到间隙5中，以扫描每个包4的原木端部3。
212.图7c示出了具有三个原木包4的原木货物2。再次箭头示出了间隙5，扫描机器人30可以降低到间隙中，以扫描每个包4的原木端部3。
213.图7d示出了具有(通常被称为“邻接堆叠的”)的两个原木包4的原木货物2。原木包4之间没有间隙5。
214.在一些配置中，原木2的两个包4共享原木货物2中的同一间隙5。当扫描机器人30移动到两个包4之间的间隙5中时，在多个传感器31面向第一取向/方向的情况下，多个传感器31扫描第一原木包4。当扫描机器人30在原木之间移动时，原木端部3被扫描。多个传感器31然后可以旋转到第二取向并且面向相邻的第二原木包4。优选地，随着扫描机器人30从原木之间移出，相邻的原木端部3被扫描。
215.在其他配置中，扫描机器人30进行多次竖向扫描以扫描不同的原木包4。
216.在替代配置中，扫描机器人30上的两组传感器31可以设置为一组以第一取向固定，而另一组以第二取向固定。面向不同取向的传感器31会是有益的，例如当扫描位于包4之间的间隙中的原木端部3时，单次通过将足以同时扫描相邻包4中的原木面。
217.在优选配置中，扫描机器人30的一个或多个部件定尺寸并被配置成配合到原木包4之间的狭窄间隙5。
218.在优选配置中，多个传感器31可以从升高位置降低2米至5米至降低位置以扫描原木货物2中的原木堆端部3。
219.在一种配置中，如图4所示，多个传感器31位于横构件32上，横构件32可以沿着原木面移动以扫描原木货物。一种配置中的横构件32被降低以扫描原木面。在另一种配置中，横构件32横向移动越过原木面以扫描货物。
220.优选地，横构件32相对窄以配合到原木包4之间的间隙5中，如图8所示。例如，横构件32可以是跨大约100mm至200mm，并附有相对紧凑的传感器31，从而允许在低至约500mm的货物之间的间隙5中进行有效扫描。
221.在最优选配置中，多个传感器31可以从升高位置降低3米至4米至降低位置以扫描原木货物2中的原木堆端部3。优选地，传感器(例如lidar或其他合适的技术)用于检测间隙5，以确定将横构件32降低多远以避免碰撞。还可以优选地包括辅助传感器(例如光束/帘幕等)，感测横构件32的移动路径中的障碍物以确保横构件32不会发生碰撞。
222.在一些配置中，多个传感器31沿横向方向越过原木面从一侧移动到相反侧。
223.优选地，升高位置和降低位置之间的距离大于货物高度13，使得通过原木扫描装置1沿方向a移动可以扫描原木货物2的整个面。
224.在一些替代配置中，多个传感器31可以独立地依存于扫描机器人(未集成到单个横构件中)，然而，随着相关联的致动器将传感器沿竖向方向移动相同距离，该配置中的多个传感器31仍然沿竖向方向'a'从升高位置一起移动到降低位置。在一些配置中，一个致动
器控制传感器31沿竖向方向的所有移动。在其他配置中，多个致动器控制传感器31沿竖向方向的移动。
225.在优选配置中，多个传感器31被定位成具有大致平行于原木货物2的纵轴并且因此大致垂直于原木货物2的端面的视线。
226.在最优选配置中，图像是从水平视角拍摄的，并且基本上垂直于原木端部3。优选地，多个传感器31在升高位置和降低位置之间移动以在基本上垂直于原木端部3的水平面上拍摄一系列图像。
227.由多个传感器31拍摄的图像优选地形成全部货物的原木端部3的图像集合。
228.将多个传感器31降低到基本垂直于原木端部3的水平面，允许传感器面向原木端部瞄准。与将传感器以相对于原木端部的面成一定角度的方式瞄准相比，更优选的是将传感器31基本上垂直于原木端部3的面瞄准，将传感器以相对于原木端部的面成一定角度的方式瞄准会引入明显的视差，和/或导致部分货物被完全遮挡。
229.由于多个传感器31被降低到适当的竖向高度，因此能够垂直地捕获原木端部3的图像，确保可以准确地扫描凹进(即相对于其他原木退后)的原木。在任何给定的原木货物2中，一些原木可能突出，而一些原木可能凹入2'，如图5的示意图所示。突出的原木2可能会遮挡传感器31的扫描区域33。将多个传感器31移动到每个原木端部3的水平高度可以帮助确保捕获原木端部3的完整、准确的图像。
230.在原木端部的视野可能被相邻的原木包4遮挡的情况下，将多个传感器31降低到期望的竖向高度以垂直地捕获原木端部3的图像会是有利的。原木包4被定义为同一原木运输车辆3上的原木组，如图7b和图7c中最佳所示，这些原木组可以沿着车辆的长度分开。如图5所示，具有多个传感器31可以减少由于交错原木的存在而造成的遮挡区域。由于原木长度不同或堆叠位置不同，原木可能会交错。
231.为了确定jasm(日本农业标准测量)系统，需要根据捕获的数据确定每根原木的垂直直径。应当理解，其他测量系统也是合适的，但预期所有替代系统将可能使用至少一个原木面直径、面积的测量结果或其他物理测量结果，并因此受益于本系统。原木货物2的木材体积是根据单独的原木的直径和长度估算/确定的。
232.替选地，本系统还可用于(从货物的顶部)扫描颗粒状材料货物、例如木浆，而不是原木包。在这样的系统中，成阵列的传感器31和控制器产生货物表面的等高线图。使用测量的货物等高高度(contour level)的信息以及关于货物容器形状的已知信息，可以得到货物体积的有效估算/测量结果。
233.例如，为了确定长度小于6米的原木2的体积，可以使用以下(jasm)公式：其中v＝体积(以m3为单位)，d＝最短直径，并且l＝长度。
234.为了确定长度大于6米的原木2的体积，可以使用以下(jasm)公式：其中v＝体积(以m3为单位)，d＝最短直径，l＝长度，并且l'＝长度四舍五入到最接近的整数(以米为单位)。
235.预期可以从扫描图像确定其他数据，例如原木端部的面积、原木形状的一致性以及原木的废料区域、直径和周长等。还可以从扫描图像确定用于确定原木历史的可追溯性
数据。例如，通过分析原木面上的可见环，可以从原木获得原木的“指纹”。
236.可以使用除所提及的jasm系统以外的标准来确认原木货物2的木材体积或其他物理测量结果。
237.物理测量结果，例如原木的面积、直径或体积，可以从根据图像集合的原木的渲染的2d拼接图像或3d图像确定。木材的体积可以根据原木包两端的渲染2d拼接图像、距离数据和机器人位置数据确定。物理测量结果也可以根据3d数据确定。
238.距离数据、原木标识和机器人位置数据可以用于确定图像中是哪个原木以及原木的长度。
239.优选地，每根原木2的肉用于确定原木2的直径。优选地，原木2的肉被限定为不包括树皮的区域。
240.在优选配置中，多个传感器以立体对布置，如图3a和图3b中最佳所示。以立体对布置的相机可用于测量原木货物2的物理尺寸，并且能够根据图像集合捕获货物的3d表示。
241.优选地，处理器根据图像集合生成货物的渲染2d拼接图像或3d渲染。
242.优选地，原木扫描装置测量距离数据。距离数据可以是相机位置和原木面之间的距离。预期可以测量其他距离数据，例如从相机位置到被扫描物体上的点的距离。
243.优选地，原木扫描装置测量识别数据用以识别图像中是哪个原木。该数据可用于关联来自原木两个相反端的数据，或简单地识别属于每个原木的物理特征。
244.使用立体相机会是有利的，因为它们能够提供快速的结果。然而，预期可以使用任何相机或传感器(例如飞行时间相机和投影相机)来确定原木的物理尺寸和距离信息。
245.在优选配置中，原木扫描装置1包括4至10个立体对。在一种配置中，原木扫描装置1包括8个立体对，如图3a和图3b所示。
246.原木相反端的图像可以使用软件识别方法进行匹配。例如，3d表示在空间中相对于车辆8进行定位。相对位置可以确定正在处理哪个原木数据。
247.可以在原木的端部喷涂或附加识别标记，用以确定正在查看哪个原木。这对于匹配原木端部图像会有用，尤其是例如在原木在货物内交叉的情况下。
248.在优选配置中，系统中包括处理器用以处理从多个传感器31获得的图像集合。
249.处理器优选地将图像集合组合/拼接在一起以获得如图6a所示的原木货物2的面的完整图像。此外，将图像集合拼接在一起会是有利的，因为它可以显著减少单独图像中可能存在的噪声。此外，优选的是处理器软件校正视差失真，并集成距离测量，以构建3d图像。
250.这也是有利的，因为它允许完整地看到货物。例如，可能在一个图像中只扫描一部分原木的数据，因此需要另一个图像，以测量整个原木。
251.通过将多个图像组合在一起，将图像拼接在一起。传感器/相机31的3d位置可以被校准，例如以允许精确计算比例和/或将测量结果转换为单个全局坐标系。这允许所有相机使用单个坐标空间，这是优选的。每个相机的3d点则从一个相机映射到阵列中的任何其他相机。
252.优选地，处理器还使用组合图像来确定货物的所需特征，例如单独的原木的位置、单独的原木的数量、单独的原木的直径、周长、面积、最大直径、最小直径和/或识别每个单独的原木中的缺陷等。货物扫描装置还可以扫描并识别货物的轮廓或特定轮廓。例如，轮廓信息可用于确定车辆上物品的填充水平或体积。
253.在一些配置中，处理器将由多个传感器31拍摄的集合图像拼接在一起以形成原木货物的3d模型。优选地，从多个传感器31收集一系列图像以形成原木货物的完整图像或模型，如图6a所示。可以根据完整图像或模型创建渲染，如图6b所示。为了创建渲染，可以根据视角去除失真(例如透视失真)。
254.例如，处理器可以识别单独的原木的周界并对周界内的像素数量进行计数以计算面积。
255.在优选配置中，处理器处理由多个传感器31拍摄的图像以确定单独的原木的体积和/或原木货物2的可用木材量(例如jasm)。
256.优选地，该系统包括被配置为存储数据的存储器。例如，单独的原木货物的数据可用于跟踪和可追溯性，并可传递给稍后在供应链中原木可能经受的其他过程的操作员。
257.在一种配置中，原木扫描装置1包括如图2所示的两个水平间隔开的平行轨道10。优选地，两个轨道18由支柱20支撑。
258.在一些配置中，两个轨道18被抬高并被支撑离开地面。在其他配置中，两个轨道18位于地面上，并且扫描机器人30包括腿以将其升高到原木货物2上方。
259.在另一种配置中，原木扫描装置1包括位于原木运输车辆8一侧的一个轨道。扫描机器人30可以从一侧将多个传感器31降低。
260.如图10所示，扫描机器人30可选地沿着带行进。在一种配置中，扫描机器人30沿齿形带拉动自身以沿轨道平移。预期可以结合其他机构以便扫描机器人沿轨道移动。
261.在一些配置中，扫描机器人30由升降机支撑。
262.在另一种配置中，扫描机器人30由机械臂支撑。优选地，机械臂沿着原木运输车辆8的长度移动。机械臂沿着原木面移动多个传感器31并扫描原木面。
263.在一些配置中，扫描机器人30是移动扫描单元，其具有驱动机构以将自身推向货物2。移动扫描机器人30可以移动到不同的位置(即扫描机器人30没有固定的扫描位置)。例如，移动扫描单元可以驱动或被驱动到车辆(例如火车或卡车)上的货物。移动扫描单元还可以扫描不在车辆上的原木，例如，地面上的原木堆。应当理解，在这些配置中，被扫描的货物不需要被运输到位于特定扫描位置的货物扫描装置，而是移动扫描单元可以移动到货物。
264.优选地，驱动机构是驱动轮80，如图14所示，以沿着地面推进自身。预期可以使用本领域技术人员已知的自推进移动扫描单元的其他机构。
265.在这些配置中，移动扫描单元30有效地沿着“虚拟轨道”移动，其中扫描单元的移动不受物理轨道或导轨的限制。移动扫描单元30可以沿着未定义的路径移动或被驱动(因为它不受轨道/导轨的限制)。
266.移动扫描单元30可以由操作员手动驱动到货物2(可以是远程控制的)，或者移动扫描单元的移动可以是自动化的。例如，移动扫描单元30可以检测货物并将自身与货物对准。
267.移动扫描机器人30也可以沿着车辆8的长度(沿着z方向)自行推进自身。
268.与上述配置类似，移动扫描单元30可以朝向地面定位、抬升至地面以上或支撑在一侧。
269.可选地，原木扫描装置1包括车辆引导件22，其配置成将原木运输车辆8引导到货
物接纳架21内适合于扫描的位置。在一些配置中，车辆引导件22是一对导轨，被配置成将原木运输车辆8引导到扫描区域内，如图1和图2所示。此外，车辆引导件22可以帮助减少驾驶员驾驶得太靠近原木扫描装置1的侧部件并造成损坏的可能性。
270.在其他配置中，车辆引导件22是地面上的标记以显示驾驶员应该驾驶到哪个区域内以便扫描。预期将原木运输车辆8引导到期望的扫描区域的其他装置可以与原木扫描装置结合。
271.在优选配置中，原木扫描装置1还包括位置传感器24以确定原木运输车辆是否处于适合扫描的位置，如图9所示。
272.优选地，原木扫描装置1包括多个安全特征以在装置操作时防止人们进入货物接纳架21。可选地，原木扫描装置1包括沿着原木扫描装置1的长度的侧挡板23。侧挡板23在图1和图2中最佳地示出。优选地，为了安全，侧挡板23防止工人进入原木扫描装置内的货物接纳架21。侧挡板23可以是包括条、线、网等的挡板。替选地，可以使用光幕代替侧挡板来检测是否有人进入工作区。如果有人进入工作区，机器会自动关闭以防止进一步移动和/或发出警报声。
273.可选地，原木扫描装置1包括安全特征，以在操作期间检测到人靠近时停止装置操作。例如，原木扫描装置1可以包括如图9所示的安全光幕26。安全光幕可以包括在货物接纳架21的入口和/或出口处。当装置1在操作中时，光幕发射光束。如果人穿过光幕，光束被中断并且装置1被禁用。
274.安全特征对于原木扫描装置1很重要，因为它涉及大的移动部件和组件。
275.可选地，扫描装置1还包括指示器25用以向原木运输车辆8的驾驶员指示行驶、减速或停止。可选地，原木扫描装置1从如图6a所示的图像中自动检测并读取识别码，例如原木2上的qr码。qr码可用于确定哪些原木是处理过的货物的一部分，并将测量的物理测量结果与单独的原木相关联。
276.对于本发明相关领域的技术人员而言，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，本发明的许多构造变化和广泛不同的实施方式和应用将是明显的。
277.本发明也可以广义地说包括在本技术的说明书中提及或指示的部分、元件和特征，单独地或共同地，以及所述部分、元件或特征中的任何两个或更多个的任何或所有组合，以及在本文中提及在本发明涉及的领域中具有已知等效物的特定整数的情况下，此类已知等效物被视为被并入本文，如同单独阐述一样。