一种包裹体积测量系统及方法与流程

1.本发明一般涉及体积测量技术领域，尤其涉及一种包裹体积测量系统及方法。


背景技术：

2.在物流运输行业发展迅猛的时代，有大量的包裹需要邮递。目前dws(dimension/weight/scanning：体积/称重/扫码)是物流行业运用的重要设备，随着物流行业内精细化管理运营水平的提升，dws的设备应用比率在逐年快速提高。体积数据的获取，对于不同的物流应用场景有着多重意义和价值，常见的应用场景包括：
3.(1)计费依据：在诸如快运等多种物流细分领域中，体积可以成为泡货的计费依据；
4.(2)配载优化：因为泡货占据绝大多数的货运比例，基于体积数据的配载优化具备很大价值，是后续运输成本优化的主要目标；
5.(3)拣货复核及包装优化：电商行业中，体积数据是重要的拣货复核依据，同时也能够用于打包优化的，可以节省大量包装和后续的运输成本；
6.(4)仓储管理：在物流、仓储甚至一般工业行业中，出入库货物的量方也是基础管理数据之一；
7.(5)分拣优化：在很多自动分拣系统中(包括交叉带分拣系统、agv等多种形态)，包裹的体积信息能够帮助系统进行分类和优化分拣，提升分拣效率和正确率。
8.在传统物流分拣方法中，一般的，对于包裹的体积获取是通过各个地区的快递寄取代理点实际测量或则对于不规整的包裹估算得出，而快递物流中转站想要知道包裹的信息都需要这些原始信息才能获得，一方面，信息来源不准确，实际体积和原始数字偏差太大；另外一方面，运输成本无法把控，造成很大的经济损失。


技术实现要素：

9.有鉴于此，有必要提供一种有效解决以上问题的包裹体积测量系统及方法。
10.本发明提供了一种包裹体积测量系统，与配套分拣设备搭配使用，其包括：
11.包裹传输装置，包括输送带，至少一个测量包裹在所述输送带上匀速传送；
12.体积测量装置，在所述至少一个测量包裹运动至测量区域时，所述体积测量装置用于获取所述测量包裹规整的点云图像和点云数据，根据所述规整的点云图像的点云数据
、
存储的所述输送带的高度信息h0计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、测量高度
△
h和体积v。
13.一种或多种实施例中，所述体积测量装置包括相机和包裹尺寸测量模块，所述相机用于对所述测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据，并在判断述测量包裹的点云图像为规整时将规整的点云图像的点云数据向包裹尺寸测量模块传输，所述包裹尺寸测量模块根据接收的规整的点云图像的点云数据计算所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、点云高度h。
14.一种或多种实施例中，所述相机还包括：
15.点云图像采集模块，用于对所述测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据；
16.点云图像检测模块，用于判断所述点云图像采集模块采集的所述点云图像为规整为yes或false；
17.点云图像调整模块，根据所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为yes或false的判断结果对所述点云图像进行调整；
18.点云图像输出模块，在接收到所述点云图像调整模块的判断信号为yes时，将所述点云图像采集模块实时采集的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据向所述尺寸测量模块传输。
19.一种或多种实施例中，所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为yes信号时，所述点云图像调整模块根据该判断信号不启动点云图像调整；
20.所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为false信号时，所述点云图像调整模块启动对所述点云图像自动调整，所述点云图像采集模块实时接收调整的点云图像，所述点云图像检测模块根据接收的调整的点云图像判断调整的点云图像为规整为yes或false，在判断调整的点云图像为规整为yes时，所述点云图像调整模块暂停对点云图像自动调整。
21.一种或多种实施例中，所述点云图像采集模块对所述测量包裹的上表面进行图像采集，所述测量包裹的上表面的点云图像规整时，所述点云图像检测模块的判断结果为yes信号；所述测量包裹的上表面的点云图像不规整时，所述点云图像检测模块的判断结果为false信号。
22.一种或多种实施例中，所述包裹尺寸测量模块包括：
23.第一接收模块，用于接收所述点云图像输出模块获得的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据；
24.第一计算模块，根据所述第一接收模块获取的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据，计算得出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b和点云高度h；
25.第二计算模块，根据所述第一计算模块计算出的点云高度h和存储的所述输送带的高度信息h0，利用公式
△
h＝h-h0计算出测量高度
△
h；
26.第三计算模块，根据公式v＝测量长度a
×
测量宽度b
×
测量高度
△
h，计算出所述测量包裹的体积。
27.本发明还提供了一种包裹体积测量方法，其包括：
28.获取所述测量包裹规整的点云图像和点云数据；
29.根据所述规整的点云图像的点云数据、存储的传输带的高度信息h0，计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、测量高度
△
h和体积v。
30.一种或多种实施例中，获取所述测量包裹规整的点云图像和点云数据的方法包括：
31.对所述测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据；
32.判断所述点云图像为规整为yes或false；
33.在所述判断结果为yes信号，或，
34.在所述判断结果为false信号时，自动调整所述测量包裹的点云图像直至所述判
断结果为yes信号，将采集的所述测量包裹规整的点云图像，转化为点云数据。优选地，判断所述点云图像为规整为yes或false的方法包括：在所述测量包裹的上表面的点云图像规整时，所述判断结果为yes信号；在所述测量包裹的上表面不规整时，所述判断结果为false信号。
35.一种或多种实施例中，根据所述规整的点云图像的点云数据、存储的传输带的高度信息h0，计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、测量高度
△
h和体积v的方法包括：
36.根据获得的所述规整的点云图像的点云数据，计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b和点云高度h；
37.根据计算出的点云高度h和存储的所述输送带的高度信息h0，利用计算公式
△
h＝h-h0，计算出所述测量包裹的测量高度
△
h；
38.根据体积计算公式v＝测量长度a
×
测量宽度b
×
测量高度
△
h，计算出所述测量包裹的体积v。
39.本发明通过设计了一种和配套分拣设备搭配灵活使用的包裹体积测量系统，通过相机中线激光3d检测算法对测量包裹的非规整的点云图像进行分析判断和自动畸变纠正，以将测量包裹的不规整的点云图像自动处理成规整的点云图像，并根据规整的点云图像的点云数据计算测量包裹的体积，实现动态的包裹体积测量、包裹定位等功能，具有精度高、检测范围大等优势。
40.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
41.图1为本发明提供的包裹体积测量系统的一具体实施例的结构框图；
42.图2为图1中的包裹体积测量系统的一具体实施例的原理框图；
43.图3为本发明提供的包裹体积测量系统及方法的一具体实施例的原理框图；
44.图4为本发明根据规整的点云图像的点云数据计算测量包裹的体积的方法的原理框图；
45.图5为在图4中的步骤s1的原理框图；
46.图6为在图5中步骤s12的原理框图；
47.图7为图4中步骤s2计算测量包裹体积的原理框图。
具体实施方式
48.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
49.发明提供了一种包裹体积测量系统，其与配套分拣设备灵活搭配使用，如图1-图3所示，该系统包括：
50.包裹传输装置，包括输送带，至少一个测量包裹在输送带上匀速传送；
51.体积测量装置，在至少一个测量包裹在输送带上运动至测量区域时，体积测量装
置用于获取测量包裹规整的点云图像和点云数据，根据规整的点云图像的点云数据和存储的输送带的高度信息h0，计算出测量包裹的测量高度
△
h、测量长度a和测量宽度b及体积v。
52.本发明提供的体积测量装置包括相机和包裹尺寸测量模块，参考图1和图2，相机通过采集测量包裹的深度信息以对测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据(点云坐标信息)，相机还可判断测量包裹的点云图像是否规整，并在测量包裹的点云图像为规整为yes时将规整的点云图像的点云数据向包裹尺寸测量模块传输，包裹尺寸测量模块根据接收的规整的点云图像的点云数据计算测量包裹的测量长度a、测量宽度b、点云高度
△
h。
53.其中，相机采集的所述测量包裹的深度信息为通过激光扫描仪测量与所述测量包裹表面若干点坐标数据及对应的激光发射率。该具体实施例中，相机为线激光3d相机，线激光3d相机通过激光器中雷射二级体向进入测量区域的测量包裹发出一束激光光带，该激光光带照射到被测的测量包裹上并在被测包裹上移动时，测量包裹表面由于激光照射点的位置高度不同，所接受的散射或反射光线的角度就不同，据此再利用cdd(charge-coupled device，电荷耦合元件，即图像传感器)采集出被测物体-测量包裹表面的图像位置信息，该位置信息为以激光扫描仪为原点建立的球面坐标系，通过测量与被测物体间的距离r、激光光束与x轴的夹角α、激光光束与z轴的夹角β以获得被测物体的三维空间信息(r,α,β)，再通过调整激光角度，获得不同的被测物体-测量包裹表面点信息，根据大量测量包裹的表面数据组以及对应的激光反射率，最终形成测量包裹表面的点云数据(点云坐标信息)。该相机还可根据采集的测量包裹的上表面的点云图像是否规整(判断结果为yes或false)进行实时判断，并在点云图像为规整时输出对应的点云数据，以保证对测量包裹体积的实时计算和输出，能够迅速、高效、准确地测量一个或多个测量包裹的体积，且测量精度高、检测范围大。对于识别获取测量包裹的点云图像和点云数据的更为详细的技术内容具体参考现有技术，在此不再赘述。
54.本发明提供的一实施例中，相机主要包括(参考图2)：
55.点云图像采集模块，用于对所述测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据；
56.点云图像检测模块，用于判断所述点云图像采集模块采集的所述点云图像为规整为yes或false；
57.点云图像调整模块，根据所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为yes或false的判断结果对所述点云图像进行调整；
58.点云图像输出模块，在接收到所述点云图像调整模块的判断信号为yes时，将所述点云图像采集模块实时采集的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据向所述尺寸测量模块传输。详细地，如图2和图6所示，所述点云图像采集模块对所述测量包裹的上表面进行图像采集，所述测量包裹的上表面的点云图像规整时，所述点云图像检测模块的判断结果为yes信号；所述测量包裹的上表面的点云图像不规整时，所述点云图像检测模块的判断结果为false信号。
59.进一步，所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为yes信号时，所述点云图像调整模块根据该判断信号不启动点云图像调整；
60.所述点云图像检测模块判断所述点云图像为规整为false信号时，所述点云图像调整模块启动对所述点云图像自动调整，所述点云图像采集模块实时接收调整的点云图像，所述点云图像检测模块根据接收的调整的点云图像判断调整的点云图像为规整为yes
或false，直至在判断调整的点云图像为规整为yes时，所述点云图像调整模块暂停对点云图像自动调整，即停止对已经将测量包裹的非规整点云图像自动调整为规整的点云图像的自动调整。
61.再次参考图1，本发明提供的包裹体积测量系统中，所述包裹尺寸测量模块包括：
62.第一接收模块，用于接收所述点云图像输出模块获得的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据；
63.第一计算模块，根据所述第一接收模块获取的所述测量包裹的规整点云图像的点云数据，计算得出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b和点云高度h；优选地测量包裹的点云高度值h为在测量包裹的上表面任意选取一点的高度。
64.第二计算模块，根据所述第一计算模块计算出的点云高度h和存储的所述输送带的高度信息h0，利用公式
△
h＝h-h0计算出测量高度
△
h；
65.第三计算模块，根据公式v＝测量长度a
×
测量宽度b
×
测量高度
△
h，计算出所述测量包裹的体积。
66.如图3所示，在一具体实施例中，取采集到的测量包裹的上表面后，把整个上表面转化为点云图像，当测量包裹是正方体、长方体的规整表面图像时，经过匀速传送测量包裹的传送带经相机扫描后，相机会获得并输出一规整的长(正)方形点云，包裹尺寸测量模块根据接收相机传输的长(正)方形点云数据计算出测量包裹的测量长度a、测量宽度b和点云高度h。
67.当测量包裹为不规整的包裹时，该测量包裹会通过相机(不限于线激光3d相机)中的点云图像畸变纠正技术对不规整的测量包裹的点云图像进行调整，最终也会形成能够框下该测量包裹的规整的长(正)方形点云，最后包裹尺寸测量模块会根据调整并接收的规整的点云图像的点云数据经过计算，并根据存储的输送带的高度信息h0，以获取该测量包裹的测量长度a、测量宽度b、点云高度h、测量高度
△
h和体积v。
68.具体地，取采集到的测量包裹的上、下方向两个相距最远的两个点以及左、右方向两个相距最远的两个点，然后根据采集的该上下左右这四个点模拟出能够覆盖住整个包裹的最大长方形或则正方形，包裹尺寸测量模块按照此长方形点云图计算出测量长度a和测量宽度b；点云高度h值为在测量包裹的上表面上任意选取一点的高度值(或上表面多个点的平均高度值)，并根据存储的传输带的高度h0及计算公式
△
h＝h-h0，计算出测量包裹到输送带表面的垂直距离
△
h，再通过算法公式v＝测量长度a
×
测量宽度b
×
测量高度
△
h最终计算获得测量包裹的体积v，依此循环。该优选具体实施例中，获取测量包裹的最上层点云的好处是可以通过最上层点云选取最高点，然后通过计算该点距离下方输送带表面的距离，从而得到包裹的最大测量高度
△
h。
69.如图3所示，本发明提供的相机中包括点云图像调整模块以对测量包裹的非规整的点云图像进行畸变纠正。详细地，对于不规整的包裹，通过对点云图像的自动畸变纠正，可以把这些不规整的点云图像自动处理成正方形或者是长方形等规整的点云图像，扩大测量包裹的检测范围和测量精度。
70.参考图4，本发明还提供了一种包裹体积测量方法，其包括：
71.s1:获取所述测量包裹规整的点云图像和点云数据；
72.s2:根据所述规整的点云图像的点云数据、存储的传输带的高度信息h0，计算出所
述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、测量高度
△
h和体积v。
73.参考图5，具体获取所述测量包裹规整的点云图像和点云数据的方法还包括：
74.s11:对所述测量包裹进行点云图像采集，并转化为点云数据；
75.s12:判断所述点云图像为规整为yes或false；
76.s13:在所述判断结果为yes信号，或，
77.在所述判断结果为false信号时，自动调整所述测量包裹的点云图像直至所述判断结果为yes信号，将采集的所述测量包裹规整的点云图像，转化为点云数据，以便于继续计算测量包裹的体积。
78.更详细地，如图6所示，判断所述点云图像为规整为yes或false的方法还进一步包括：
79.s12a:在所述测量包裹的上表面的点云图像规整时，所述判断结果为yes信号；
80.s12b:在所述测量包裹的上表面不规整时，所述判断结果为false信号。
81.如图7所示，根据所述规整的点云图像的点云数据、存储的传输带的高度信息h0，计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b、测量高度
△
h和体积v的方法包括：
82.s21:根据获得的所述规整的点云图像的点云数据，计算出所述测量包裹的测量长度a、测量宽度b和点云高度h；
83.s22:根据计算出的点云高度h和存储的所述输送带的高度信息h0，利用计算公式
△
h＝h-h0，计算出所述测量包裹的测量高度
△
h；
84.s23:根据体积计算公式v＝测量长度a
×
测量宽度b
×
测量高度
△
h，计算出所述测量包裹的体积v。
85.综上，本发明通过设计了一种包裹体积测量系统，通过和配套分拣设备搭配灵活使用，利用相机中线激光3d检测算法对测量包裹的非规整的点云图像进行分析判断和自动畸变纠正，以将测量包裹的不规整的点云图像自动处理成规整的点云图像，并根据规整的点云图像的点云数据计算测量包裹的体积，实现动态的包裹体积测量、包裹定位等功能，具有精度高、检测范围大等优势。
86.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。