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探究3d视觉体积测量方案教案(探究3D视觉体积测量方案)

探究3d视觉体积测量方案教案(探究3D视觉体积测量方案)

DWS(尺寸/重量/扫描)是物流行业的重要设备。随着物流行业精细化管理和运营水平的提高,DWS的设备使用率逐年快速增长。对于不同的物流应用场景,数据的获取具有多重意义和价值。常见的应用场景包括:

(1)计费依据:在快递等各种物流细分领域,体积可以作为泡沫商品的计费依据;

(2)配载优化:由于泡沫货物占货运的绝大部分,基于体积数据的配载优化具有重要价值,是后续运输成本优化的主要目标;

(3)拣货审核和包装优化:在电商行业,货量数据是拣货审核的重要依据,也可以用于包装优化,可以节省大量包装和后续运输成本;

(4)仓库管理:在物流、仓储乃至一般工业行业中,货物进出仓库的数量和数量也是基础管理数据之一;

(5)分拣优化:在很多自动分拣系统(包括跨带分拣系统、AGV等形式)中,包裹体积信息可以帮助系统进行分拣和优化分拣,提高分拣效率和准确率。

总之,条码、重量、体积作为物流目标物的三大基础属性数据,只有全部数字化后,才能支撑后续系统的管理和调度优化。重量和条形码可以通过常规的传感器和摄像头来实现,已经很成熟了。然而,由于缺乏特殊的传感器,体积数据的收集是一个技术难题。

考虑到各种潜在的体积测量方法,非接触式视觉体积测量是一种显而易见的首选方案。但海外传统机器视觉厂商提供的一些摄像头方案价格昂贵,动辄上万元人民币,对使用和维护要求较高。除了一些特定的航空节点,很难大规模推广。直到最近两年,3D视觉逐渐成熟,基于3D相机的视觉体积测量开始逐渐普及。

3D相机的类型

目前技术成熟的高性价比3D相机有两种:线激光扫描相机(也叫轮廓仪)和面阵3D相机。一般3D相机是指面阵3D相机。

顾名思义,线扫描相机在给定时间内只能测量一个截面的轮廓尺寸。如果要得到物体的长、宽、高的完整数据,需要匀速移动相机或物体进行一次完整的扫描,需要知道准确的移动速度才能得到移动方向的长度值。这一特性限制了线扫描相机只能用于传输过程中的测量,在静态测量场景中已经被淘汰。

面阵拍摄的3D相机可以在一帧曝光时间内完成视场内的全视场拍摄测量。就像2D相机拍摄一样,动态和静态测量都适用。在动态拍摄中,可以减少曝光时间以适应更高的带速,测量过程不需要速度值或匀速运动,因此适用性更好。

以及动态和静态体积测量。

在不同的物流场景下,重量、体积、条码有动态和静态的方式。如果把动态计量集中在分拣运输中心,静态计量方式会被广泛使用,网点、仓库、分拣运输中心都有需求。从数量和部署节奏来看,目前分拣中心的动态计量部署节奏最快,但从总需求来看,静态计量的数量会远远多于动态计量,但节奏会慢一些,快递、跨境、航空、快递等不同行业的量数据的迫切程度也有较大差异。

如上面3D相机的分类所述,动态相机主要是线激光扫描相机,而静态相机主要是面相机。从技术趋势来看,面阵相机性价比更高,可以替代线阵相机,而线阵相机无法替代面阵相机。

小型和大型零件的体积测量

无论2D还是3D,线阵还是面阵,所有的相机都受到拍摄距离和视角的限制,也就是有一个测量范围。因此,根据不同体积测量范围的要求,视觉系统也可以分为小部件和大部件。一件的大小没有统一的规定。一般小件的边长在0.6-0.8米以内,大件的边长可能是1米、2米甚至更大。小件可以用一台3D相机测量,大件需要根据具体要求用多台相机拼接。可以根据测量要求计算拼接相机的数量。常见的方案有2-8个。当然,多摄像头拼接对技术要求更高,市面上成熟的方案很少。

一般来说,单摄像头对小零件的测量精度较高,多摄像头对大零件的测量精度略低。根据性价比不同,小零件的测量精度有5mm和10mm,大零件的测量精度有10-20mm。

数据仓库系统集成

DW设备是一个完整的计算机系统。重量、体积、条形码三个计量单位作为外设,通过USB、以太网或串口等常用接口连接到设备的工控机上,设备的工控机通过网络连接。

家用系统,拓扑结构非常简单。

由于重量和条形码摄像机需要的计算资源很少,通常由DWS配置的工业控制计算机不需要高规格和低成本。因此,合适的体积测量系统应该不需要太多的计算资源。

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标签:体积相机测量


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