CN113532339B - 一种仓库货物体积测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种仓库货物体积测量系统及方法，所述系统包括多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置。其中，精密云台上设有转向机构，可以调整体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据；数据处理装置可以在多层扫描数据中，提取每一帧扫描数据中的目标物信息，并结合体积检测雷达的角分辨率，计算目标物截面面积并最终累加计算获得目标物体积。所述系统可用于对仓库中装载货物后的车辆实施体积测量，通过雷达在多个表面进行分层扫描，可以检测出囊状结构货物体积，及时预警，确保装载货物的车辆能够顺利通过仓库门。

Description

一种仓库货物体积测量系统及方法

技术领域

本申请涉及货物检测技术领域，尤其涉及一种仓库货物体积测量系统及方法。

背景技术

厂房仓库多采用桁架结构搭建，仓库内的中间区域空旷，用于停靠运输车辆；仓库内的两边区域可存放设备和货物，用于提供装载货物的空间。通常，运输车辆在装载货物后，需要保证整车宽度和高度都要小于仓库门的宽度和高度。但如果装载的货物中有大型囊体结构，由于囊体结构呈不规则的弧面，装载囊体货物后，还需要在厂房内对囊体进行充气作业，使囊体结构膨胀。因此，在充气过程中需要对货物的整体体积进行检测，以便及时调整货物装载状态，保证车辆能够通过仓库门。

为了检测货物整体体积，可以通过人工视检的方式，目测装载货物的宽度和高度是否超过仓库门的宽度和高度。但囊体结构在膨胀后体积较大，目测范围无法覆盖整车，使目测结果不准确。并且，由于视线盲区的存在，无法准确测量出货物的高度，很容易因车辆货物超高而无法顺利驶出仓库。

针对人工视检的弊端，还可以通过视频监控代替人工视检对货物体积进行检测。即在厂房仓库中设置多个摄像头，对车辆以及装载的货物进行多角度视频拍摄，从而确定装载的货物是否在各方向上超出限定距离。然而，由于在平面成像的透视作用，使摄像头拍摄的画面中货物体积与实际体积极容易出现偏差，并且根据车辆不同的停靠位置，画面中车辆所表现的体积也容易受到影响，因此视频监控往往只能够起到保留证据的作用。但在碰撞发生后进行事后处理，碰撞已经发生容易造成损失，不能做到撞击预警。

发明内容

本申请提供了一种仓库货物体积测量系统及方法，以解决传统体积测量方法不能进行撞击预警的问题。

一方面，本申请提供一种仓库货物体积测量系统，包括：多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置；

其中，多个所述体积检测雷达通过所述精密云台设置在仓库内；所述体积检测雷达被配置为对货物的表面实施扫描；所述精密云台上设有转向机构，被配置为调整所述体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据；

所述数据处理装置分别与所述体积检测雷达和精密云台连接；所述数据处理装置被进一步配置为：

从多个所述体积检测雷达获取多层扫描数据；

提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率；所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；

计算当前帧扫描数据中目标物截面面积；

累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，生成目标物体积。

可选的，所述数据处理装置被进一步配置为：

遍历当前帧扫描数据中各扫描点，从所述目标物信息提取每个扫描点的扫描距离和扫描角度；

根据每个扫描点的目标物距离结合所述体积检测雷达的角分辨率，计算相邻两个扫描点之间的距离，获得相邻点距离；

定位计算基点；所述计算基点为当前所述体积检测雷达扫描到的第一个扫描点，或者扫描距离最远的扫描点；

根据相邻点距离和扫描角度计算单位形状面积；所述单位形状为所述基点与每两个相邻的扫描点构成的三角形；

累加计算多个所述单位形状面积，生成目标物截面面积。

可选的，所述数据处理装置被进一步配置为：

提取连续两帧扫描数据中各扫描点的扫描距离；连续两帧所述扫描数据包括所述精密云台带动所述体积检测雷达先后扫描的第一帧扫描数据和第二帧扫描数据；

获取从所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据过程中，所述转向机构的转动角度；

根据转动角度与扫描距离，计算所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据的单位距离差；

计算所述单位距离差与所述第一帧扫描数据或第二帧扫描数据的目标物截面面积的乘积，生成单位体积；

累加计算所有连续帧扫描数据对应的单位体积，生成目标物体积。

可选的，所述体积检测雷达包括多个侧面扫描雷达和顶面扫描雷达；所述侧面扫描雷达设置在仓库内的周边区域；所述顶面扫描雷达设置在仓库内的顶部区域；

所述精密云台带动所述侧面扫描雷达以平行于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述侧面扫描雷达随转动覆盖货物的整个侧面；所述精密云台带动所述顶面扫描雷达以垂直于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述顶面扫描雷达随转动覆盖货物的整个顶面。

可选的，多个所述侧面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物侧面最大宽度；多个所述顶面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物顶面最大宽度。

可选的，所述数据处理装置被进一步配置为：

获取多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的安装位置信息；

按照所述安装位置信息，对多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的扫描数据进行拼接，合成多层扫描数据。

可选的，所述测量系统还包括多个跟踪雷达和球机摄像头；所述跟踪雷达和球机摄像头分别连接所述数据处理装置；多个所述跟踪雷达的扫描面覆盖整个仓库；所述数据处理装置被进一步配置为：

接收多个所述跟踪雷达的扫描数据；

根据多个扫描数据中各扫描点的扫描距离，定位货物目标方位；

将所述货物目标方位发送至所述球机摄像头，以使所述球机摄像头转向货物目标方位进行视频拍摄。

可选的，所述测量系统还包括报警装置；所述报警装置连接所述数据处理装置，所述报警装置被配置为在接收到报警指令时发出声光信号；所述数据处理装置被进一步配置为：

对比所述目标物体积与预设体积阈值；

如果所述目标物体积大于所述预设体积阈值，向报警装置发送报警指令。

可选的，所述测量系统还包括限高雷达，所述限高雷达连接所述数据处理装置；所述限高雷达的扫描平面平行于仓库地面，扫描平面的高度等于仓库门高度；所述数据处理装置被进一步配置为：

从所述限高雷达获取扫描数据；

遍历扫描数据中的扫描点位置；

如果所述扫描点位置位于预设防区范围内，向报警装置发送报警指令。

另一方面，本申请还提供一种仓库货物体积测量方法，包括：

从多个体积检测雷达获取多层扫描数据；

提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率；所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；

计算当前帧扫描数据中目标物截面面积；

累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，生成目标物体积。

由以上技术方案可知，本申请提供一种仓库货物体积测量系统及方法，所述系统包括多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置。其中，精密云台上设有转向机构，可以调整体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据；数据处理装置可以在多层扫描数据中，提取每一帧扫描数据中的目标物信息，并结合体积检测雷达的角分辨率，计算目标物截面面积并最终累加计算获得目标物体积。所述系统可用于对仓库中装载货物后的车辆实施体积测量，通过雷达在多个表面进行分层扫描，可以检测出囊状结构货物体积，及时预警，确保装载货物的车辆能够顺利通过仓库门。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种仓库货物体积测量系统的结构示意图；

图2为本申请体积扫描雷达的结构示意图；

图3为本申请精密云台结构示意图；

图4为本申请一种仓库货物体积测量方法的流程示意图；

图5为本申请仓库货物体积测量系统场景示意图；

图6为本申请生成目标物截面面积流程示意图；

图7为本申请生成目标物体积的流程示意图；

图8为本申请合成多层扫描数据的流程示意图；

图9为本申请对车辆跟踪拍摄的流程示意图；

图10为本申请根据目标物体积报警流程示意图；

图11为本申请根据高度报警流程示意图；

图12为本申请判断预设防区流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

本申请提供的技术方案中，所述仓库可适用于厂房环境中，由桁架搭建框架，并通过铁板焊接在框架上，完成围墙建设。仓库的内部的空间容积应足够大，以便能够在仓库能不实现囊体结构的装载，并进行充气。

参见图1，为一种仓库货物体积测量系统的结构示意图。由图1可知，本申请提供的仓库货物体积测量系统，包括：多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置。其中，多个所述体积检测雷达通过所述精密云台设置在仓库内；所述体积检测雷达被配置为对货物的表面实施扫描；所述精密云台上设有转向机构，被配置为调整所述体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据。

本申请提供的技术方案中，所述体积扫描雷达是指能够对场景中物体进行扫描，并对场景中物体形状进行复现的设备。根据扫描原理的不同，可以包括多种形式，例如红外雷达、激光雷达、超声波雷达等。实际应用中，体积扫描雷达可以包括发射端和接收端，发射端向特定的扫描区域发射物理(光/波)信号，发出的信号在到达物体表面后，可被反射或阻挡，从而在接收端形成检测信号。再根据接收端形成的检测信号进行分析，以确定物体的位置，完成对场景的复现。

以激光雷达为例，激光雷达是一种采用“光速－时间”飞行原理，通过高速扫描对二维场景(平面)进行复现的设备。设备将脉冲激光发射并接收反射信号，通过时间差计算出发射位置与目标物之间的距离。激光雷达的测量过程可通过高速旋转中不断重复，从而得到一组组不同角度下目标物距离数据，实现对二维场景的复现，并不断的进行更新。当该场景内有任何物体位置、角度发生变化时，都会被雷达捕捉并定位。

如图2所示，激光雷达可以按照270度的扇形区域进行扫描，形成扫描平面；在某个角度位置，通过测算目标物光波反射回来的时间差，来准确的计算目标物距离远点的距离，从而实现精准定位。

如图3所示，所述精密云台是一种支撑设备，可以包括基座、旋转机构以及安装平台，其中，安装平台用于安装体积检测雷达，还通过旋转机构设置在基座上。基座可以将整个精密云台的位置进行固定，以设置在仓库内的地面上或者仓库内部桁架上，使体积检测雷达的扫描平面维持在预定的状态。

旋转机构可以包括铰链、轴承等连接部件，并通过电机、液压缸等驱动部件的扭力作用，使其铰链的转角发生变化，从而带动安装平台以及安装平台上的体积检测雷达发生翻转或摆动，从而改变体积检测雷达的扫描方向，即调节扫描平面的角度。

数据处理装置是指能够进行数据处理的计算机设备，例如PC、服务器等。所述数据处理装置分别与所述体积检测雷达和精密云台连接。可以接收体积检测雷达和精密云台反馈的数据，并控制体积检测雷达和精密云台的检测工作。同时，在接收到反馈数据后，数据处理装置可以针对反馈的数据进行数据分析，根据反馈数据计算出货物的体积，以便确定装载货物的车辆能够顺利通过仓库门。因此，如图4所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S1：从多个所述体积检测雷达获取多层扫描数据。

实际应用中，可以根据仓库中货物布局情况将体积检测雷达安装在不同的位置上，例如，如图5所示，可以在仓库内的地面安装4个激光雷达，4个激光雷达呈矩形形状排列，且两两分布在仓库的周边区域。安装在地面上的4个激光雷达可以形成对矩形区域内的目标进行检测，从而扫描货物的两个侧面。同样，还可以在仓库的顶部位置也装有4个激光雷达，顶部位置的4个激光雷达可以对货物的顶面进行扫描。

通过精密云台带动激光雷达进行摆动，可以对货物的表面进行逐层扫描。例如，对于任一安装在地面上的雷达，雷达的扫描面可以先与货物最低点重合，并开始扫描。随着转向机构的转动，激光雷达可以从底部至顶部方向，依次逐层扫描。可见，在扫描过程中，可以在每一层获得至少一帧扫描数据。

S2：提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率。

所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；每一帧扫描数据中，可以包括扫描到的所有目标点与雷达之间的距离，即扫描距离；以及扫描点相对于雷达所在的方向，即扫描角度。所述角分辨率是指体积检测雷达两侧发射激光的最小间隔角度，例如，激光雷达的角分辨为0.5度，则激光雷达发射激光的最小间隔角度为0.5度。

S3：计算当前帧扫描数据中目标物截面面积。

在提取出每一帧扫描数据中的目标物信息和角分辨率后，可以通过目标物信息中的扫描距离和扫描角度以及结合角分辨率可以计算出当前扫描数据中目标物截面面积。由于一帧扫描数据代表一个层级上的扫描结果，因此从一帧扫描数据中，可以获得货物在这个层级上的表面轮廓。对于被扫描的货物表面，激光雷达每发射一次激光，则在货物表面扫描到一个目标点。显然角分辨率越精确，则在货物表面扫描到的目标点越多。

为了计算当前帧扫描数据中目标物截面面积，在本申请的部分实施例中，如图6所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S301：遍历当前帧扫描数据中各扫描点，从所述目标物信息提取每个扫描点的扫描距离和扫描角度；

S302：根据每个扫描点的目标物距离结合所述体积检测雷达的角分辨率，计算相邻两个扫描点之间的距离，获得相邻点距离；

S303：定位计算基点；

S304：根据相邻点距离和扫描角度计算单位形状面积；

S305：累加计算多个所述单位形状面积，生成目标物截面面积。

其中，所述计算基点为当前所述体积检测雷达扫描到的第一个扫描点，或者扫描距离最远的扫描点；所述单位形状为所述基点与每两个相邻的扫描点构成的三角形。为了计算方便，在实际应用中还可以通过将雷达扫描到的第一个扫描点，或者扫描距离最远的扫描点作为计算基点，从而在计算单位形状面积。

本实施例中，在获取扫描数据后，可以通过遍历当前帧扫描数据中的各扫描点，从目标物信息提取每个扫描点的扫描距离和扫描角度。再根据每个扫描点的目标物距离结合体积检测雷达的角分辨率，计算相邻两个扫描点之间的距离，以便根据相邻点距离和扫描角度计算单位形状面积，最后累加计算多个所述单位形状面积，生成目标物截面面积。

例如，激光雷达的角分辨率为0.5度，根据雷达的角分辨率和物体的距离a＝2πr/720(r为雷达扫描到球体的距离)，依次求出1、2点之间的距离，2、3点之间的距离，3、4点之间的距离……从而求出多边形所有边长的值。

以点1为计算基点，通过多个点与基点的连线，将多边形分割成多个三角形，并通过已知边长求出所有三角形边长，然后用海伦公式求出各三角形的面积，再将求得的三角形面积累加起来就得到整个多边形面积。由于激光雷达的扫描分辨率较高，即相邻两个扫描点之间的距离较近，因此多边形的面积可近似等于货物囊体结果的截面面积。其中，海伦公式为：

S²＝p(p-a)(p-b)(p-c)；

式中，p＝(a+b+c)/2，a，b，c为三角形三边边长，S为三角形面积。

S4：累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，生成目标物体积。

在获取到每个目标物截面面积之后，可以对目标物截面面积进行累加计算，即累加计算出多层结果，得到货物整体的体积。可见，本申请中，可以利用雷达对货物表面进行多层扫描，确定货物表面凹凸形状，并通过逐层累加计算的方式，获得货物体积。因此，能够实现在多个角度上的无接触测量，缓解视线盲区对货物体积检测造成的影响。

在本申请的部分实施例中，为了实现对多层扫描数据的累加计算，如图7所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S401：提取连续两帧扫描数据中各扫描点的扫描距离；

S402：获取从所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据过程中，所述转向机构的转动角度；

S403：根据转动角度与扫描距离，计算所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据的单位距离差；

S404：计算所述单位距离差与所述第一帧扫描数据或第二帧扫描数据的目标物截面面积的乘积，生成单位体积；

S405：累加计算所有连续帧扫描数据对应的单位体积，生成目标物体积。

本实施例中，可以通过提取连续两帧扫描数据中各扫描点对应与激光雷达之间的距离，以及同时转向机构的转动角度，可以计算出单位距离差。其中，连续两帧所述扫描数据包括所述精密云台带动所述体积检测雷达先后扫描的第一帧扫描数据和第二帧扫描数据。再通过计算单位距离差与第一帧扫描数据或第二帧扫描数据的目标物截面面积的乘积，生成单位体积，从而累加计算得到目标物体积。

以扫描货物侧面的激光雷达为例，如图在实际应用中，激光雷达可以从货物底部向顶部方向逐层进行扫描。在对第一层扫描后获得第一帧扫描数据，在对第二层扫描后获得第二帧扫描数据，则可以针对两帧扫描数据中任一在同一个竖直线上两点的扫描距离，以及激光雷达扫描平面的变化角度进行计算，从而确定两点在竖直方向上的距离，即两帧扫描数据对应的高度差。由于激光雷达两次扫描的间隔时间很短，在连续两帧扫描数据对应的高度变化量也较小，因此在这两帧扫描数据中，货物表面的高度方向形状变化较小，可近似为两个顶面形状相同的扁柱体结构。这个扁柱体的体积等于底面面积与高度的乘积，生成单位体积。再根据祖暅原理，即可以得出货物整体的体积。

在本申请的部分实施例中，为了减少激光雷达型号以及有效扫描量程对检测结果的影响，可以在仓库内设置多个用于体积检测的雷达，即所述体积检测雷达包括多个侧面扫描雷达和顶面扫描雷达。所述侧面扫描雷达设置在仓库内的周边区域。所述顶面扫描雷达设置在仓库内的顶部区域。

所述精密云台带动所述侧面扫描雷达以平行于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述侧面扫描雷达随转动覆盖货物的整个侧面。所述精密云台带动所述顶面扫描雷达以垂直于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述顶面扫描雷达随转动覆盖货物的整个顶面。

为了能够准确覆盖货物的扫描区域，实现全方位检测，多个所述侧面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物侧面最大宽度，同时，多个所述顶面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物顶面最大宽度。对于多个激光雷达的检测过程，如图8所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S101：获取多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的安装位置信息；

S102：按照所述安装位置信息，对多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的扫描数据进行拼接，合成多层扫描数据。

本实施例中，在开始检测时，可以根据多个激光雷达的实际布置位置，确定每个激光雷达所负责扫描的区域，同时根据激光雷达扫描平面相互重叠的状况，设置相应的扫描数据拼接规则。从而按照安装位置信息，对多个侧面扫描雷达和顶面扫描雷达的扫描数据进行拼接，合成多层扫描数据。通过多个激光雷达可以提高扫描覆盖面积，以便对大型货物进行体积检测。还可以根据实际货物体积，选择激光雷达的开启扫描数量和扫描数据拼接方式，从而适应不同规格的货物。

需要说明的是，为了计算方便，在本实施例中多个激光雷达可以保持同步转动，即可以通过设置同步控制程序或者同步联动机构，驱使精密云台的转向机构可以同时实现转动动作。

实际应用中，厂房仓库可以对进入仓库的车辆及装载的货物进行视频影像保存，然而厂房仓库的整体较大，常规镜头只能在部分区域进行拍摄，随着车辆的行进，需要调用大量视频资料。因此，为了方便后续取证，在本申请的部分实施例中，所述测量系统还包括多个跟踪雷达和球机摄像头；所述跟踪雷达和球机摄像头分别连接所述数据处理装置；多个所述跟踪雷达的扫描面覆盖整个仓库；如图9所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S501：接收多个所述跟踪雷达的扫描数据；

S502：根据多个扫描数据中各扫描点的扫描距离，定位货物目标方位；

S503：将所述货物目标方位发送至所述球机摄像头，以使所述球机摄像头转向货物目标方位进行视频拍摄。

本实施例中，可以将激光雷达与摄像头相互配合使用，实现对装载货物车辆施行一定区域的跟踪拍摄。具体地，数据处理装置在接收多个跟踪雷达的扫描数据后，可以根据多个扫描数据中各扫描点的扫描距离，定位货物目标方位，从而将货物目标方位发送至球机摄像头，以使球机摄像头转向货物目标方位进行视频拍摄。

例如，为了实现对车辆的定位和跟踪，可以根据车辆的高度，在厂房内安装五台60米的激光雷达，覆盖厂房内的车辆行进区域。当车辆进入厂房车辆行进区域时，激光雷达实时定位车辆位置，并驱动球机摄像头跟踪车辆，监控中心实时监控车辆的位置和状态，并控制车辆前进后退，以达到预期的定位位置。

当运输车辆移动时，通过不断接收多个跟踪雷达的扫描数据，可以实时更新货物目标的方位，从而可以通过球机摄像头对车辆进行跟踪拍摄。可见，本实施例中，不仅可以对运输车辆及货物进行视频监控，而且可以通过布置较少的摄像头，达到对大部分货物运输情况的视频资料获取，节约布置成本，减轻后续视频调用时的数据处理压力。

在本申请的部分实施例中，所述测量系统还包括报警装置；所述报警装置连接所述数据处理装置，所述报警装置被配置为在接收到报警指令时发出声光信号；如图10所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S601：对比所述目标物体积与预设体积阈值；

S602：如果所述目标物体积大于所述预设体积阈值，向报警装置发送报警指令。

实际应用中，可以对检测后计算获得的目标物体积与预设体积阈值进行比较，当目标物体积大于预设体积阈值时，向报警装置发送报警指令，以控制报警装置发出声光提示信号，通知运维人员及时进行处理。

显然，在实际应用中，可以将目标物体积与预设体积阈值进行对比，判断是否发出报警，还可以根据车辆两侧和顶部的激光雷达分别检测的扫描距离进行判断，确定车辆以及货物的最大宽度和最大高度，并分别判断最大宽度和最大高度是否超出仓库门的宽度和高度，确定是否发出报警信号。

进一步地，所述测量系统还包括限高雷达，所述限高雷达连接所述数据处理装置；所述限高雷达的扫描平面平行于仓库地面，扫描平面的高度等于仓库门高度；如图11所示，所述数据处理装置被进一步配置为：

S611：从所述限高雷达获取扫描数据；

S612：遍历扫描数据中的扫描点位置；

S613：如果所述扫描点位置位于预设防区范围内，向报警装置发送报警指令。

例如，可以采用1台200米的激光雷达，安装在仓库的最里侧，与大门正对的80米高度位置上，使雷达的扫描面按水平方向进行扫描，监测区域为厂房内的限定区域，目标物超限就会触发报警。

为了对激光雷达扫描平面内的目标进行告警检测，可以先在扫描平面中预设防区，再通过判断目标物是否在预设防区内，确定是否进行告警。激光雷达的安装高度为H，则激光雷达在距地面为H的高度上进行二维扫描，形成一个平行与地面的防护面。用户预设防区也在该扫描面上(用户预设防区不能超过雷达扫描面)。例如，如图12所示，用户预设防区为凸多边形，有4个点构成，A(x1，y1)，B(x2，y2)，C(x3，y3)和D(x4，y4)，监测目标为P(x，y)。

其中P的雷达扫描坐标为极坐标(ρ，θ)，转换为直接坐标公式为：

x＝ρcos(θ)；

y＝ρsin(θ)；

判定P是否在用户防区的计算公式为：

利用海伦公式计算三角形S_ABC和三角形S_ACD面积，其中四边形ABCD的面积为S₁：

S₁＝S_ABC+S_ACD；

再利用海伦公式计算三角形S_ABP、三角形S_BCP、三角形S_CDP和三角形S_ADP的面积，对这四个三角形面积求和S₂。

S₂＝S_ABP+S_BCP+S_CDP+S_ADP；

如果S₁与S₂相等，说明P点在用户预设防区内，属于报警目标；如果S₁不等于S₂，说明P点不在用户预设防区内，不属于报警目标。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种仓库货物体积测量系统具有以下技术特点：效率高，本申请可完全不依赖人工干预运行，节约人员，提高工作效率；主动监测，本申请可以自动对监测区域的目标进行监测，发现目标，立即主动上报上位系统，反应及时，变被动监测为主动监测；非接触运行，本系统与被监测区域的无物理接触和连接，能够快速部署和便捷维护；全天候工作，本系统各个季节24小时不间断工作，尤其在夜间的工作可靠性保持了一个极高的水平，实现完备的监测体系。

基于上述仓库货物体积测量系统，本申请还提供一种仓库货物体积测量方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

S1：从多个体积检测雷达获取多层扫描数据；

S2：提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率；所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；

S3：计算当前帧扫描数据中目标物截面面积；

S4：累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，生成目标物体积。

由以上技术方案可知，本申请提供一种仓库货物体积测量系统及方法，所述系统包括多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置。其中，精密云台上设有转向机构，可以调整体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据；数据处理装置可以在多层扫描数据中，提取每一帧扫描数据中的目标物信息，并结合体积检测雷达的角分辨率，计算目标物截面面积并最终累加计算获得目标物体积。所述系统可用于对仓库中装载货物后的车辆实施体积测量，通过雷达在多个表面进行分层扫描，可以检测出囊状结构货物体积，及时预警，确保装载货物的车辆能够顺利通过仓库门。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种仓库货物体积测量系统，其特征在于，包括：多个体积检测雷达、精密云台以及数据处理装置；

其中，多个所述体积检测雷达通过所述精密云台设置在仓库内；所述体积检测雷达被配置为对货物的表面实施扫描；所述精密云台上设有转向机构，被配置为调整所述体积检测雷达的扫描面角度，以对货物的表面分层扫描，生成多层扫描数据；

所述数据处理装置分别与所述体积检测雷达和精密云台连接；所述数据处理装置被进一步配置为：

从多个所述体积检测雷达获取多层扫描数据；

提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率；所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；

遍历当前帧扫描数据中各扫描点，从所述目标物信息提取每个扫描点的扫描距离和扫描角度；

根据每个扫描点的目标物距离结合所述体积检测雷达的角分辨率，计算相邻两个扫描点之间的距离，获得相邻点距离；

定位计算基点；所述计算基点为当前所述体积检测雷达扫描到的第一个扫描点，或者扫描距离最远的扫描点；

根据相邻点距离和扫描角度计算单位形状面积；所述单位形状为所述基点与每两个相邻的扫描点构成的三角形；

累加计算多个所述单位形状面积，生成目标物截面面积；

累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，结合所述体积检测雷达在仓库的空间位置，得到目标物在仓库立体空间中的局部单位体积；

其中，所述数据处理装置被进一步配置为：

提取连续两帧扫描数据中各扫描点的扫描距离；连续两帧所述扫描数据包括所述精密云台带动所述体积检测雷达先后扫描的第一帧扫描数据和第二帧扫描数据；

获取从所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据过程中，所述转向机构的转动角度；

根据转动角度与扫描距离，计算所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据的单位距离差；

计算所述单位距离差与所述第一帧扫描数据或第二帧扫描数据的目标物截面面积的乘积，结合所述体积检测雷达在仓库的空间位置，得到目标物在仓库立体空间中的局部单位体积；

汇总所有扫描数据点，得到与目标物尺寸、位置1:1还原的三维点云数据，同时累加计算所有连续帧扫描数据对应的单位体积，生成目标物整体体积。

2.根据权利要求1所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，所述体积检测雷达包括多个侧面扫描雷达和顶面扫描雷达；所述侧面扫描雷达设置在仓库内的周边区域；所述顶面扫描雷达设置在仓库内的顶部区域；

所述精密云台带动所述侧面扫描雷达以平行于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述侧面扫描雷达随转动覆盖货物的整个侧面；所述精密云台带动所述顶面扫描雷达以垂直于车辆前进方向的水平基线为轴进行转动，以使所述顶面扫描雷达随转动覆盖货物的整个顶面。

3.根据权利要求2所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，多个所述侧面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物侧面最大宽度；多个所述顶面扫描雷达的累加扫描宽度大于货物顶面最大宽度。

4.根据权利要求3所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，所述数据处理装置被进一步配置为：

获取多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的安装位置信息；

按照所述安装位置信息，对多个所述侧面扫描雷达和所述顶面扫描雷达的扫描数据进行拼接，合成多层扫描数据。

5.根据权利要求1所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括多个跟踪雷达和球机摄像头；所述跟踪雷达和球机摄像头分别连接所述数据处理装置；多个所述跟踪雷达的扫描面覆盖整个仓库；所述数据处理装置被进一步配置为：

接收多个所述跟踪雷达的扫描数据；

根据多个扫描数据中各扫描点的扫描距离，定位货物目标方位；

将所述货物目标方位发送至所述球机摄像头，以使所述球机摄像头转向货物目标方位进行视频拍摄。

6.根据权利要求1所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括报警装置；所述报警装置连接所述数据处理装置，所述报警装置被配置为在接收到报警指令时发出声光信号；所述数据处理装置被进一步配置为：

对比所述目标物体积与预设体积阈值；

如果所述目标物体积大于所述预设体积阈值，向报警装置发送报警指令。

7.根据权利要求6所述的仓库货物体积测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括限高雷达，所述限高雷达连接所述数据处理装置；所述限高雷达的扫描平面平行于仓库地面，扫描平面的高度等于仓库门高度；所述数据处理装置被进一步配置为：

从所述限高雷达获取扫描数据；

遍历扫描数据中的扫描点位置；

如果所述扫描点位置位于预设防区范围内，向报警装置发送报警指令。

8.一种仓库货物体积测量方法，其特征在于，包括：

从多个体积检测雷达获取多层扫描数据；

提取每一帧扫描数据中的目标物信息，以及所述体积检测雷达的角分辨率；所述目标物信息包括扫描距离和扫描角度；

遍历当前帧扫描数据中各扫描点，从所述目标物信息提取每个扫描点的扫描距离和扫描角度；

根据每个扫描点的目标物距离结合所述体积检测雷达的角分辨率，计算相邻两个扫描点之间的距离，获得相邻点距离；

定位计算基点；所述计算基点为当前所述体积检测雷达扫描到的第一个扫描点，或者扫描距离最远的扫描点；

根据相邻点距离和扫描角度计算单位形状面积；所述单位形状为所述基点与每两个相邻的扫描点构成的三角形；

累加计算多个所述单位形状面积，生成目标物截面面积；

累加计算多层扫描数据对应的所述目标物截面面积，生成目标物体积；

其中，所述方法进一步还包括：

提取连续两帧扫描数据中各扫描点的扫描距离；连续两帧所述扫描数据包括精密云台带动所述体积检测雷达先后扫描的第一帧扫描数据和第二帧扫描数据；

获取从所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据过程中，转向机构的转动角度；

根据转动角度与扫描距离，计算所述第一帧扫描数据至第二帧扫描数据的单位距离差；

计算所述单位距离差与所述第一帧扫描数据或第二帧扫描数据的目标物截面面积的乘积，结合所述体积检测雷达在仓库的空间位置，得到目标物在仓库立体空间中的局部单位体积；

汇总所有扫描数据点，得到与目标物尺寸、位置1:1还原的三维点云数据，同时累加计算所有连续帧扫描数据对应的单位体积，生成目标物整体体积。

Images