[发明专利]一种体积测量的设备与方法

权利要求书

1.一种体积测量设备，其特征在于，所述测量设备包括中央处理器和测量台；所述测量台包括视觉摄像单元、动态称重传感器；所述视觉摄像单元主要由对准摄像区域多个角度的深度相机组成；所述深度相机均与中央处理器连接；动态称重传感器置于摄像区域下方，采集重量数据发送到中央处理器。

2.根据权利要求1所述的体积测量设备，其特征在于，所述深度相机在待测物周围360度区域内均匀分布。

3.根据权利要求1所述的体积测量设备，其特征在于，还设有摄像快门触发器，所述摄像快门触发器设置于测量台入口处边缘的位置。

4.根据权利要求1所述的体积测量设备，其特征在于，还设有分拣执行机构，所述分拣执行机构包括推料板和料斗，其中推料板设置在测量台上，与中央处理器连接；所述料斗设置在推料板推料方向的测量台侧。

5.一种使用权利要求1-4任一项所述体积测量设备的体积测量方法，其特征在于，包括：

S1、单个深度相机的标定：包括深度相机所包含的RGB摄像头和红外摄像头内参的标定以及两个摄像头之间的外参标定；

S2、多个深度相机的标定：通过步骤S1的标定方法得到单个相机的内参数矩阵和外参数矩阵，相机的外参数矩阵表征的是相机相对于某一个标定板的位姿；多个相机的标定则根据这一原理，通过获取多个相机相对于同一标定板的外参数矩阵，从而得到各个深度相机之间的坐标系变换矩阵；

S3、物体深度信息获取：不同角度的深度相机需设定时间间隔启动拍摄采图，根据各个深度相机之间的标定结果，将各个相机采集的深度信息转换到同一坐标系下，进而得到物体的全景深度信息；

S4、深度信息预处理：借助维度滤波器将背景数据提出；之后根据点云之间的分布和相对几何关系进行高斯平滑滤波将噪声数据提出；

S5、被测物体体积测量：借鉴多重积分的思想，将不规则物体按照一个维度进行切片，将不规则体积计算转化为不规则几何图形面积进行计算。

6.根据权利要求5所述的体积测量方法，其特征在于，步骤S5的具体方法为：

首先利用局部多项式拟合方法获得物体特定切片的连续轮廓：假定有N个离散轮廓点P_i(x_i，y_i)，i＝1，2，…，N，由这些轮廓点拟合出的多项式函数为：

y(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³；

其中a为多项式系数；

构造拟合的目标函数为N个离散轮廓点到上述多项式曲线的距离之和，公式如下：

其中y_i为离散轮廓点的纵坐标；

通过广义矩阵逆，可直接求出拟合的多项式函数y(x)的最优解；

然后利用积分的方法计算物体特定切片的面积，即拟合的多项式函数y(x)与x轴在[x_min，x_max]区间段包围的面积，积分求面积公式如下：

最后利用积分的方法，计算待测物的体积。待测物的体积为物体切片面积在z轴上的积分，计算公式如下：

。