用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置。该装置利用多个传感器在不同角度获得多路信息，通过转换得到各个特征点的空间坐标位置，实现大范围、多个物体、物体尺寸大范围变化、高适应高可靠性、较高精度的体积测量和三维定位。该装置包含多个传感器，用于地秤托盘量方场景，地秤之上物体的体积信息和三维空间位置。配合地秤得到待测物体的重量、体积等流转信息，或者为叉车或者拖车的下一步操作提供空间位置。

Volume Measurement and Three-Dimensional Positioning Device for the Scene of Measuring Square of Ground Scale and Pallet

The invention discloses a volume measurement and three-dimensional positioning device for the scene of a ground scale and a pallet measuring square. The device uses multiple sensors to obtain multi-channel information from different angles, and obtains the spatial coordinate positions of each feature point by transformation. It realizes large-scale, multi-object, large-scale change of object size, high adaptability, high reliability, high accuracy volume measurement and three-dimensional positioning. The device consists of several sensors, which can be used for measuring square scenes of the tray, volume information of objects above the scale and three-dimensional space position. The weights and volumes of the objects to be measured can be obtained with the ground scale, or the space position can be provided for the next operation of forklift or trailer.

【技术实现步骤摘要】
用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置
本专利技术涉及物流和货物转运领域，特别涉及用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置。
技术介绍
在现代物流体系中，通过计算、策划来控制原材料、制成品、产成品或信息在供、需、仓储不同部之间转运。物质资料从供给者到需求者的物理运动，是创造时间价值、场所价值和一定的加工价值的活动。物流是指物质体从供应者向需求者的物理移动，它由一系列创造时间价值和空间价值的经济活动组成，包括运输、保管、配送、包装、装卸、流通加工及处理等多项基本活动，是这些活动的统一。由于自动化程度低，传统的物流体系并没有过多的关注流转物体体积这一具有价值的指标，而是更多地关注物体的重量。随着计算机技术和自动化技术的迅速发展，越来越多的自动化量方技术涌现出来，现代物流体系中各种场景也对物体体积测量产生了越来越多的需求在地秤托盘量方场景下，为了配合地秤得到待测物体的重量、体积等流转信息，或者为叉车或者拖车的下一步操作提供空间位置，需要得到地秤之上物体的体积信息和三维空间位置。然而在地秤和托盘量方场景中，存在如下几个问题：其一，地称的范围大(典型的范围为5.2×3.5米)，普通的体积测量很难达到如此大的视野覆盖范围。其二，地秤或者托盘上的物体形尺寸范围大(范围变化从500×500mm到2500×2500mm)，并且可能是分立的几个物体。其三，地秤或者托盘上的物体状不规则，并且包装方式各异(透明胶带包装、纸板包装、裸露金属外壳等)。这些因素为地秤和托盘量方场景中体积测量和三维定位带来了极大的挑战。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置。在地秤托盘量方场景下，本专利技术的装置利用多组传感器完成大范围、多个物体、物体尺寸大范围变化、高适应高可靠性、较高精度的三维空间信息提取，经过后期处理得到地秤之上的体积信息和三维空间位置。配合地秤得到待测物体的重量、体积等流转信息，或者为叉车或者拖车的下一步操作提供空间位置。本专利技术的技术方案如下：用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，包括：N个传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器；组合支架；地秤；待测物体；用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置主体包含N个传感器和组合支架；地秤整个区域分为N个子区域；待测物体置于地秤之上，通过地秤得到待测物体的重量信息，通过N个传感器和组合支架得到待测物体的三维空间特征点坐标，经过计算机处理得到待测物体的体积信息和三维空间位置；装置的使用需要标定和测量两个过程。一次标定过程完成后，生成的数据保存在计算机中，供多次测量使用。仅当N个传感器与地秤相对位置发生变化时，或者测试精度发生异常时，重新进行标定过程。更进一步地，所述传感器的数量等于或者大于三个。更进一步地，所述传感器的数量为四个，即第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器，相应地，所述地秤的整个区域分为第一子区域、第二子区域、第三子区域、第四子区域。更进一步地，第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器为且不限为自然光、红外、激光成像传感器或者或者红外、超声、激光、声纳等具有测距功能的传感器。传感器的数量为且不限为四个，等于或者大于三个皆可满足需求。组合支架为且不限为铝合金支架，用以假设固定第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器与地秤之上，且与地秤保持适当距离。待测物体置于地秤之上，数量可以大于一个，多个待测物体之间保持适当距离。更进一步地，标定过程：通过标定过程得到系统的内部参数，包括但不限于第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器的焦距、成像原点、畸变系数、内矩阵参数、外矩阵参数；对于四个传感器形成四组内部参数数据，对于三个传感器形成三组内部参数数据；同时，通过标定过程得到传感器两两之间的校正参数，包括但不限于第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器两两之间的旋转矩阵和平移向量，从而达到消除畸变和行对准的目的，使得两两之间视图的成像原点坐标一致、光轴平行、左右成像平面共面、对极线行对齐。对于四个传感器形成六组两两校正参数数据，对于三个传感器形成三组两两校正参数数据。更进一步地，测量过程：第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器分别获取信息后将图像信息录入计算机。在两两传感器图像信息之间，分析图像信息中的特征点，根据由标定过程得到的内部参数和两两校正参数搜索匹配对应特征点，从而得到视差图并由视差数据计算出深度信息。在所有第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器两两之间完成一维特征点的搜索匹配，利用匹配到的对应点计算视差，从而得到该点在三维空间中的位置，得到丰富的特征点三维位置信息。将得到的所有物体三维特征点信息进行去除噪声和异常点等后处理，在减去之前录入的托盘尺寸高度信息之后，得到待测物体的三维形状和位置坐标，完成体积测量和三维定位。本专利技术具有以下有益效果：1、通过该装置能够完成对地秤大范围内的无/有托盘且尺寸大范围变化的物体进行体积测量和三维定位的任务。2、通过多组传感器，避免了该应用场景下多个物体之间的相互遮挡，满足了用于地秤和托盘的多个物体体积测量和三维定位应用。3、通过多组传感器，获取了更多有效匹配的特征点，大大提高了获取三维信息的数量和质量，提高了体积测量和三维定位应用的适应性和可靠性，保证了测量精度。附图说明图1是本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置立体示意图；图2是本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置俯视示意图；图3是本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置规格尺寸示意图；图4是本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置标定流程示意图；图5是本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置测试流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。本专利技术公开用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置实施例，在图1本专利技术实施例用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置立体示意图中，具有但不限于4个图像传感器(101)、(102)、(103)、(104)，通过组合支架(105)固定在地秤(106)的上方，与地秤(106)保持一定距离以容纳待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，其特征在于，包括：N个传感器；组合支架(105)；地秤(106)；待测物体(107)；所述装置包括N个传感器和组合支架(105)；地秤(106)整个区域分为N个子区域；待测物体(107)置于地秤(106)之上，通过地秤(106)得到待测物体的重量信息，通过所述N个传感器和组合支架(105)得到待测物体(107)的三维空间特征点坐标，经过计算机处理得到待测物体(107)的体积信息和三维空间位置；所述装置的使用包括标定和测量两个过程：一次标定过程完成后，生成的数据保存在计算机中，供多次测量使用；仅当所述传感器与地秤(106)相对位置发生变化时，或者测试精度发生异常时，重新进行标定过程。

【技术特征摘要】
1.用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，其特征在于，包括：N个传感器；组合支架(105)；地秤(106)；待测物体(107)；所述装置包括N个传感器和组合支架(105)；地秤(106)整个区域分为N个子区域；待测物体(107)置于地秤(106)之上，通过地秤(106)得到待测物体的重量信息，通过所述N个传感器和组合支架(105)得到待测物体(107)的三维空间特征点坐标，经过计算机处理得到待测物体(107)的体积信息和三维空间位置；所述装置的使用包括标定和测量两个过程：一次标定过程完成后，生成的数据保存在计算机中，供多次测量使用；仅当所述传感器与地秤(106)相对位置发生变化时，或者测试精度发生异常时，重新进行标定过程。2.根据权利要求1所述的用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，其特征在于：所述传感器的数量等于或者大于三个。3.根据权利要求2所述的用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，其特征在于：所述传感器的数量为四个，即第一传感器(101)、第二传感器(102)、第三传感器(103)、第四传感器(104)，相应地，所述地秤(106)的整个区域分为第一子区域(201)、第二子区域(202)、第三子区域(203)、第四子区域(204)。4.根据权利要求1所述的用于地秤和托盘量方场景的体积测量和三维定位装置，其特征在于：所述传感器为具有测距功能的传感器。5.根据权利要求1所述的用于地...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜一波，毕卉，徐志豪，江情男，施程，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32