CN112945100A - 一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，包括：截面积测量模块，用于通过距离传感器测量被测车厢的宽度和高度信息，获得车厢的截面积；规则深度测量模块，用于通过安装在伸缩式皮带机上的编码器计算伸缩式皮带机进入车型内的长度，以此长度作为规则深度数据；不规则测量模块，利用截面积测量模块测量的截面积信息和多点深度信息，将当前不规则容积划分成多个规则长方体容积的求和；树莓派，用于根据距离传感器、编码器以及双目相机的数据，将多个数据融合计算出车厢内部的容积；反馈显示模块，用于根据树莓派的计算结果显示车厢内部的剩余容积信息。本发明通过使用视觉与传感器测量结合的方式，实现了车厢容积的自动测量。
Description
技术领域
本发明涉及智能物流技术，尤其涉及一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统。
背景技术
随着“智慧物流”时代的到来，智能装车技术越来越引起重视，实际上，一个高效率、智能化的装车作业流水线对于物流企业的服务水平有着重要意义。在装车作业流程中，最重要的是及时准确地获取货车车厢的剩余容积，然而不同车辆的空车容积不一致，可装载空间本身具有较大差异；另外快递货物往往形状不规则、类型不统一，因而测量参数多，操作复杂。现有的测量方式又以人工为主，智能化水平偏低，在测量精度、测量成本上存在很大的局限性。所以快递物流企业迫切需要一种智能检测系统，从而实现对货车车厢剩余容积准确、智能、高效的检测，以提升企业的整体物流服务水平。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，包括：
截面积测量模块，用于通过距离传感器测量被测车厢的宽度和高度信息，获得车厢的截面积；
规则深度测量模块，用于通过安装在伸缩式皮带机上的编码器计算伸缩式皮带机进入车型内的长度，以此长度作为规则深度数据；
不规则测量模块，包括用于不规则距离测量的双目摄像头和激光阵列，所述激光阵列覆盖未测量的不规则区域，双目摄像头根据激光阵列的引导测量多个区域的深度信息，利用截面积测量模块测量的截面积信息和多点深度信息，将当前不规则容积划分成多个规则长方体容积的求和；
树莓派，用于根据距离传感器、编码器以及双目相机的数据，将多个数据融合计算出车厢内部的容积；
所述激光测距传感器共有四个，四个传感器按照四个垂直方向固定安装在封装箱上且传感器中心线处在同一平面上；
所述编码器固定安装在伸缩式皮带机电机处；
反馈显示模块，用于根据树莓派的计算结果显示车厢内部的剩余容积信息。
按上述方案，所述双目摄像头固定安装在封装箱中，前端摄像头裸露在端面，保证摄像不受遮挡，后部硬件固定在封装箱内；所述激光阵列固定安装在封装箱上并与双目摄像头处于同一平面。
本发明装置的具体作业流程如下：首先伸缩式皮带机搭载封装箱进入车厢，距离传感器开始工作，多次测量行进中的车厢的左右和上下方向的距离数据，并将四个距离数据及时传输到树莓派开发板上，树莓派根据多次数据取平均值以及补偿传感器自身的之间的距离值获得车厢的宽度和高度数据；当皮带机在停止前伸后，驱动双目摄像头开始工作，同时阵列激光发出，引导双目摄像头多次采集图片，视觉图片在树莓派的处理下获得多点的距离信息，此时的距离是双目摄像头与前方堆垛快递之间的距离，树莓派按照激光阵列的光束量将车厢截面等分成若干小矩形，以此获得每个小矩形的长、宽数据，将小矩形数据与双目视觉数据结合即可计算出不规则部分的车厢容积；最终将所有容积求和即可获得车厢内部的剩余容积信息。将计算所得容积数据返回到装卸工人和中控室中，使所有相关人员及时获得容积信息，以便及时的规划快递件的装卸。
本发明产生的有益效果是：
1、基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，利用激光阵列指引双目视觉的测量位置，保障车厢截面的多个点可以被检测到，利用二重积分原理将不规则的车厢容积分解成为多个长方体的体积的集合，理论上只要激光阵列的数量足够多可以十分精确的测量车厢的剩余容积。
2、基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，通过使用视觉测量与传感器测量结合的方式，结合嵌入式的树莓派开发板的精准处理，在不需要人工参与的情况下实现了车厢容积的测量，在快递分拣中心的装车场景下十分适用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于双目视觉的货车车箱容积测量系统，包括截面积测量模块、规则深度测量模块、不规则距离测量模块、反馈显示模块和处理模块；
截面积测量模块，用于测量车型的截面积，使用的硬件包括四个加强型激光测距传感器，工作原理是将多次测量的多组车厢内部距离信息传输给处理模块，本实施例中处理模块为树莓派，经过树莓派处理计算出车箱的截面信息；
规则深度测量模块，使用的硬件设备包括编码器，工作原理是将编码器安装在伸缩式皮带机上，采集编码器数据，然后通过树莓派处理电信号将角位移转变为线位移，计算伸缩式皮带机进入车型内的长度，以此长度作为规则深度数据；
不规则测量模块，硬件设备包括一个双目摄像头和一个激光阵列，其工作原理是将激光阵列覆盖未测量的规则区域，双目摄像头根据激光阵列的引导测量多个区域的深度信息，利用截面积测量模块测量的截面积信息和多点深度信息，将当前不规则容积划分成多个规则长方体容积的求和。
容积测量的具体步骤如下：
参数设置如下：
Lu、Ld、Ll、Lr：四个距离传感器测量的数据；
LC、WC：测量装置本身的长度和宽度；
N：激光阵列的光源总数量；
a、b：激光阵列在水平和垂直方向上的光源数量(N＝a*b)。
(Xn，Yn，Zn)；被测点n的空间坐标(n∈N)。
LG：通过编码器和树莓派测量的规则部分的深度数据。
Oxyz：当前双目摄像头左摄像机的空间坐标系，与世界坐标系重合且无旋转。
其他参数如左右摄像头焦距、两摄像头坐标系之间的旋转矩阵、以及原点之间的平移变换矩阵矢量均为已知量。
通过四个距离传感器测量的数据以及测量装置本身的长度和宽度即可计算出当前被测车箱的长度L＝Ll+Lr+LC，宽度W＝Lu+Ld+WC。
根据测量的规则深度数据以及长度、宽度数据可以计算出当前规则部分的容积:VG＝LG*L*W；
对于不规则部分的容积测量，首先根据激光阵列光源数量，将当前被测车厢截面分割成多个大小相同的矩形，每个矩形的面积是：
然后通过激光阵列引导，利用双目立体视觉三维坐标计算可以获得N个被测点的坐标数据(Xn，Yn，Zn)；接着利用树莓派计算当前测量点与世界坐标系中x-y平面的距离：ln＝Zn+Δ(Δ为双目视觉测量系统误差补偿)，最后利用所有的被测点距离数据以及分割小矩形的面积，计算当前不规则部分的容积：
式中参数均为测量获得，即不规部分的容积即可通过上述参数测量计算得出。获得不规则部分的剩余容积之后，整个被测车厢的剩余容积即可获得：
反馈显示模块是将当前所有模块测量和处理的信息显示出来，保证管理人员和操作人员及时获得当前车厢容积信息。
如图2所示，搭载在伸缩式皮带机上的测量系统在工作时将车厢剩余容积分解成规则部分和不规则两部分，前者由截面积测量模块和规则深度测量模块共同完成测量。后者由截面积测量模块和不规则深度测量模块共同完成测量。两个部分的和即是车厢的整体剩余容积。
一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，作业流程如下：
首先伸缩式皮带机进入车厢开始传感器开始工作，多次测量行进中的距离数据，并将四个距离数据及时传输到树莓派开发板上，树莓派根据多次数据取平均值以及补偿传感器自身的之间的距离值获得车厢的宽度和高度数据；
其次皮带机在停止前伸后，驱动双目摄像头开始工作，同时阵列激光发出，引导双目摄像头多次采集图片，视觉图片在树莓派的处理下获得多点的距离信息，此时的距离是双目摄像头与前方堆垛快递之间的距离。树莓派按照激光阵列的光束量将车厢截面等分成若干小矩形，以此获得每个小矩形的长、宽数据，将小矩形数据与双目视觉数据结合即可计算出不规则部分的车厢容积；
最终将所有容积求和即可获得车厢内部的剩余容积信息。将计算所得容积数据返回到装卸工人和中控室中，使所有相关人员及时获得容积信息，以便及时的规划快递件的装卸。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，其特征在于，包括：
截面积测量模块，用于通过距离传感器测量被测车厢的宽度和高度信息，获得车厢的截面积；
规则深度测量模块，用于通过安装在伸缩式皮带机上的编码器计算伸缩式皮带机进入车型内的长度，以此长度作为规则深度数据；
不规则测量模块，包括用于不规则距离测量的双目摄像头和激光阵列，所述激光阵列覆盖未测量的不规则区域，双目摄像头根据激光阵列的引导测量多个区域的深度信息，利用截面积测量模块测量的截面积信息和多点深度信息，将当前不规则容积划分成多个规则长方体容积的求和；
树莓派，用于根据距离传感器、编码器以及双目相机的数据，将多个数据融合计算出车厢内部的容积；
所述激光测距传感器共有四个，四个传感器按照四个垂直方向固定安装在封装箱上且传感器中心线处在同一平面上；
所述编码器固定安装在伸缩式皮带机电机处；
反馈显示模块，用于根据树莓派的计算结果显示车厢内部的剩余容积信息。
2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的货车车厢容积测量系统，其特征在于，所述双目摄像头固定安装在封装箱中，前端摄像头裸露在端面，保证摄像不受遮挡，后部硬件固定在封装箱内；所述激光阵列固定安装在封装箱上并与双目摄像头处于同一平面。
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