CN206891382U - 便携式体积测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式体积测量装置，包括：结构光投射装置，用于向被测对象投射红外结构光；具有预定相对空间位置关系的两个红外光图像传感器，用于分别对所述被测对象进行成像以获取用于确定所述被测对象的深度信息的二维图像，其中所述深度信息足以用于求取所述被测对象的体积；控制器，所述控制器分别与所述结构光投射装置和所述两个红外光图像传感器相连接，用于控制所述结构光投射装置的投射和所述两个红外光图像传感器的成像，并且根据所述二维图像确定所述被测对象的深度信息以求取所述被测对象的体积。基于本实用新型的便携式体积测量装置，能够实现对被测对象，尤其物流包裹体积的快速方便且准确的评估。

Description

便携式体积测量装置

技术领域

本实用新型涉及物流领域，更具体而言，涉及一种能够估计对象体积的便携式体积测量装置。

背景技术

近年来，随着商业活动尤其是网络购物的兴起，物流业得到了长足的发展。为了方便运输，通常需要对商品进行包装装箱。虽然对于商品生产商而言，其需要运输的商品通常具有统一的装箱尺寸和重量，但是对于广大商品零售商和普通消费者而言，其所提供的包装箱往往大小不一，有时甚至是异形包装(例如，被泡沫纸简单包裹的自行车)。

在物流业现有的商业实践中，对于这类零散货物，由于确定体积不像称重那般便利，因此通常按照重量进行收费。而在进行集中运输时(例如，装车或是飞机运输)，则往往由工作人员根据经验来决定货物的堆放方式。由于缺乏对体积维度的快速评估方法，上述实践会导致运费收取不合理以及运力效率低下。

另外，在社会生活的其他方面，也存在需要对对象体积进行快速评估的诸多场景。

因此，需要一种能够随时随地快速估计和测量对象体积的便携式测量装置。

实用新型内容

针对背景技术中提到的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种便携式体积测量装置，该装置方便携带，能够通过对被测对象的简单照射或扫描来测量或是估计被测对象的体积，从而方便各类商业应用，尤其是快递收件和物流运输中的迫切需要。

实现上述目的，本实用新型提供了一种便携式体积测量装置，包括：结构光投射装置，用于向被测对象投射红外结构光；两个红外光图像传感器，所述两个红外光图像传感器之间具有预定相对空间位置关系，所述两个红外光图像传感器分别对所述被测对象进行成像以获取用于确定所述被测对象所占体积的至少两个面的二维图像；以及控制器，所述控制器分别与所述结构光投射装置和所述两个红外光图像传感器相连接，用于控制所述结构光投射装置的投影和所述两个红外光图像传感器的成像，并且根据所述二维图像确定所述被测对象的深度信息以求取所述被测对象的体积。通过双目结构光成像来获取被测对象至少两个面的深度信息，由此实现对体积的测量。

上述被测对象可以是物流业中最为常见的长方体，例如，包装箱。快递员例如可以通过手持该测量装置，使其在一定的距离和角度范围内照射或是扫描包装箱，由此获取包装箱两个或是三个面的深度信息，根据上述深度信息快速得出包装箱体积。

被测对象也可以是各类异形对象，即，包装箱之外的各类具有不规则形状的被测对象。对此，测量装置仍然可以通过照射或是扫描来求取对象的深度信息，并且例如可以进一步设置包装面估算装置，通过估算至少两个包装面来确定所述不规则被测对象所占体积。

在具体的实践中，所述结构光投射装置可以包括红外激光发生器，例如，激光二极管(LD)来产生激光，随后可以利用光学系统把激光调制成期望的结构光。例如，可以对激光进行调制来产生离散光束作为所述红外结构光。优选地，离散光束被调制成投射在所述被测对象上形成多个离散斑点，所述离散斑点能够通过离散斑点之间的位置关系和/或离散斑点的形状，而被从其周围预定空间范围内的其它离散斑点中识别出。

也可以将激光调制成更简单的线形光，随后可以通过手持扫描或是自带的线形光扫描装置使得所述线形光扫描通过所述被测对象，由此获取被测对象的至少两个面的深度信息并由此求得其体积。

本申请的便携式体积测量装置具有便于手持的小型化尺寸，优选具有能够被布置在手持设备内的更为紧凑和小型的尺寸。

本实用新型所提出的体积测量装置尤其适用于例如快递收件员和包裹运输人员等通过简单手持照射包裹或其他被测对象而快速计算或是估计被测对象体积的应用场景。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。

图2示出了根据本实用新型另一实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。

图3示出了使用便携式体积测量装置对包装箱进行体积测量的示意图。

图4A和4B示出了来自体积测量装置的结构光投射到长方体被测对象上的示意图。

图5示出了根据本实用新型又一实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。

图6A和6B示出了便携式体积测量装置的两个示例性实现。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。

如图1所示的便携式体积测量装置包括结构光投射装置1、第一红外光图像传感器2、第二红外光图像传感器3以及控制器4。

结构光投射装置1用于向被测对象投射红外结构光。

第一红外光图像传感器2和第二红外光图像传感器3之间具有预定相对空间位置关系。两个红外光图像传感器可以分别对被测对象进行成像以获取用于确定被测对象的深度信息的二维图像，其中，获取的深度信息需要足以用于求取被测对象的体积。

控制器4分别与结构光投射装置1以及两个红外光图像传感器2和3相连接，用于控制结构光投射装置1的投射和两个红外光图像传感器2和3的成像，并且根据所述二维图像确定所述被测对象的深度信息以求取被测对象的体积。

结构光投射装置1用于投射结构光。例如，在快递收件场景中，收件人员可以手持该便携式体积测量装置，并使其结构光投射装置1向被测对象投射结构光。结构光投射装置1所投射的结构光可以是随机散斑纹理，也可以是采用De Bruijn(德布鲁因)序列的条纹编码纹理，当然还可以是其它结构光，例如，在一个极端场景下，投射的结构光可以具有最为简单的结构，即，可以是线形光。

在具体的实践中，结构光投射装置1可以由红外光发生器和光学系统组成。例如激光二极管(LD)的红外激光发生器可被用来产生激光，光学系统可以将红外光发生器产生的红外光进行处理，将其变成带有特定结构的结构光。其中，根据实际需要，光学系统可以有多种结构。当光学系统采用不同的结构时，红外光发生器发出的红外光经过光学系统后，可以变成带有不同纹理的红外光束。例如，光学系统可以由光学分束器和光学扩散片组成，红外光发生器发出的单束红外激光经过光学分束器后，可以变成多束红外激光，然后多束红外激光入射到光学扩散片后就可以产生多个条状光束或多个离散光斑(纹理片段的具体的结构与光学扩散片的光学性质有关)。离散斑点优选能够通过离散斑点之间的位置关系和/或离散斑点的形状，而被从其周围预定空间范围内的其它离散斑点中识别出。再例如，光学系统也可以采用诸如全息式微透镜阵列、光学掩膜或者其它类型的光栅，由此，可以产生带有其它不同纹理的红外光束。

在将激光调制成更简单的线形光的情况下，可以通过人员手持扫描或是体积测量装置自带的扫描功能，来实现线形光扫描通过被测对象以获取足以求取被测对象体积的深度信息。图2示出了根据本实用新型另一实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。除了图1所示装置之外，图2所示的体积测量装置还包括线形光扫描装置5，用于使得线形光扫描通过所述被测对象。在一个实施例中，线形光扫描装置5连接至控制器4，并且可以在控制器4的控制下例如以匀速扫描通过被测对象。此时可以假设以手持或其他方式保持便携式体积测量装置不动，通过已知的扫描速度来合成求取被测对象体积所需的深度信息。在一个实施例中，结构光投射装置1可以安装在线形光扫描装置5上，以方便实现线形光扫描。

本实用新型中提出的便携式体积测量装置适于测量具有各种形状的被测对象，尤其是具有或近似具有长方体形状的包装箱。图3示出了使用便携式体积测量装置100对包装箱200进行体积测量的示意图。图中虽然使用三根光线150来表示由结构光投射装置1所投射的结构光，但应该理解的是，所投射的通常是呈一定张角的结构光，例如，呈30°圆锥体的离散光。

测量装置的使用人员，例如，快递收件员例如可以手持该体积测量装置，相隔一定距离且位于一定的有效角度内对包装箱进行照射，使得例如离散光斑的结构光150能够覆盖包装箱的至少两个面，第一红外光图像传感器2和第二红外光图像传感器3分别对来自这至少两个面的反射结构光成像，由此获取足以求取体积的信息，即，能够获取包装箱长宽高的深度信息。可以根据结构光150的照射角度、包装箱的体积等合理选择体积测量装置相对于包装箱的结构光照射距离和角度，以照射包装箱的两个和三个面，如图4A和4B中长方体的灰色面所示，由此可以通过深度信息求取包装箱的长a、宽b和高c，进而算出体积。本领域技术人员可以理解的，在本实用新型中，可以将“正方体”看做是“长方体”的一个特例，换句话说，上述对例如更为常见的长方体包装箱的描述也适用于正方体包装箱。

针对应用场景中的各类异形包裹，即，形状不规则的被测对象，也可以通过合理选择照射角度和距离，通过第一红外光图像传感器2和第二红外光图像传感器3分别对来自不规则被测对象的反射结构光成像，来获取足以求取体积的图像信息。

在一个实施例中，本申请的体积测量装置可以通过已有的图像信息估计被测对象的三维结构，进而求取对象本身的体积。在另一个实施例中，体积测量装置可以根据已有的图像信息估计被测对象的包装体积，从而大幅降低运算量并提升体积计算速度。

图5示出了根据本实用新型又一实施例的便携式体积测量装置的示意性方框图。除了图1所示装置之外，图5所示的体积测量装置还包括包装面估算装置6，用于根据第一红外光图像传感器2和第二红外光图像传感器3拍摄的二维图像确定不规则被测对象的深度信息来估算对象的至少两个包装面。

控制器4则根据所述至少两个包装面求取该不规则被测对象的体积。在一个实施例中，包装面估算装置6可以根据获取的深度信息直接估算被测对象的长方体包装箱体积。在此，“不规则被测对象”可以指代长方体以外的其他对象。例如，球体的被测对象虽然具有“规则形状”，但在物流运输领域仍属异形，可以划入本实用新型所指代的“不规则被测对象”。这时，包装面估算装置6可以根据两个红外光图像传感器针对球体拍摄的图像获取其深度信息，并直接求取该球体的假想正方体包装作为其包装体积。

虽然图5中将包装面估算装置6示出为控制器4的一部分，但在其他实施例中，包装面估算装置6也可以是独立于控制器4且与其相连的装置。

便携式体积测量装置在获取了来自两个红外光图像传感器的图像之后，就能够根据两个红外光图像传感器之间的预定相对空间位置关系、基于结构光中同一片段(例如，离散光斑中的某一特定光斑)在两个红外纹理图像中相对应地形成的片段图像的位置差异，能够确定该片段相对于所述两个红外光图像传感器的深度数据，从而确定红外纹理图像中每一个片段的深度数据，即被测对象的深度数据。

另外，本实用新型公开的便携式体积测量装置具有便于手持的尺寸。在一个优选实施例中，可以具有更为紧凑的尺寸以便被布置在手持设备内。图6A和6B示出了便携式体积测量装置的两个示例性实现。图6A示出了单独的体积测量模块的例子，其包括位于中间的结构光投射装置1，以及位于两侧的两个红外图像传感器(2和3)，诸如控制器等的计算和控制部分可以布置的上述光学装置背侧(例如，控制器等计算和控制部分集成为图中所示的外壳7内)。图6B示出了更为常见的集成到手持设备内的例子。图6B所示的手持设备8例如可以是物流公司为其工作人员配备的具有收件、订单生成等功能的终端，本实用新型公开的便携式体积测量装置例如可以位于手持设备的一侧，例如设备上部以便于进行手持照射和成像。

上文中已经参考附图详细描述了根据本实用新型的便携式体积测量装置。使用该装置，能够方便快速地实现对各类被测对象，尤其是各类包装箱体积的快速测定，以方便物流链路上的各类操作。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种便携式体积测量装置，其特征在于，包括：

结构光投射装置，用于向被测对象投射红外结构光；

两个红外光图像传感器，所述两个红外光图像传感器之间具有预定相对空间位置关系，所述两个红外光图像传感器分别对所述被测对象进行成像以获取用于确定所述被测对象的深度信息的二维图像，其中所述深度信息足以用于求取所述被测对象的体积；

控制器，所述控制器分别与所述结构光投射装置和所述两个红外光图像传感器相连接，用于控制所述结构光投射装置的投射和所述两个红外光图像传感器的成像，并且根据所述二维图像确定所述被测对象的深度信息以求取所述被测对象的体积。

2.如权利要求1所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述结构光光投射装置向被测长方体投射红外结构光，并且所述两个红外光图像传感器分别对所述被测长方体进行成像以获取用于确定所述被测长方体的至少两个面的深度信息的二维图像。

3.如权利要求1所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述结构光光投射装置向不规则被测对象投射红外结构光，并且所述两个红外光图像传感器分别对所述不规则被测对象进行成像以获取用于确定所述不规则被测对象的深度信息的二维图像。

4.如权利要求3所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述便携式体积测量装置或其控制器还包括：

包装面估算装置，用于根据所述二维图像确定所述不规则被测对象的深度信息来估算所述不规则被测对象的至少两个包装面，

所述控制器根据所述至少两个包装面求取所述不规则被测对象的体积。

5.如权利要求1所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述结构光投射装置包括：

红外激光发生器，用于产生激光；以及

光学系统，用于对所述激光进行处理来产生离散光束作为所述红外结构光。

6.如权利要求5所述的便携式体积测量装置，其特征在于，其中所述离散光束被处理成投射在所述被测对象上形成多个离散斑点，所述离散斑点能够通过离散斑点之间的位置关系和/或离散斑点的形状，而被从其周围预定空间范围内的其它离散斑点中识别出。

7.如权利要求1所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述结构光投射装置包括：

红外激光发生器，用于产生激光；以及

光学系统，用于对所述激光进行处理来产生线形光作为所述红外结构光。

8.如权利要求7所述的便携式体积测量装置，其特征在于，还包括：

线形光扫描装置，用于使得所述线形光扫描通过所述被测对象。

9.如权利要求1所述的便携式体积测量装置，其特征在于，所述便携式体积测量装置具有便于手持的尺寸和/或被布置在手持设备内。