【图漾】图漾科技丨3D视觉体积测量系统

DWS(尺寸/重量/扫描:体积/称重/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的设备应用率逐年快速增长。体量数据的获取对于不同的物流应用场景具有多重意义和价值。常见的应用场景包括:

(1)计费依据:在快递等很多物流细分领域，体积可以作为泡沫商品的计费依据；

(2)配载优化:由于泡沫货物占运费的绝大部分，基于体积数据的配载优化具有很大的价值，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、仓储甚至一般工业行业，货物进出仓库的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类优化分拣，提高分拣效率和准确率。

总之，条码、重量、体积作为物流目标对象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。其中重量和条形码可以通过普通的传感器和摄像头实现，已经非常成熟，但是体积数据的采集由于缺乏专用的传感器，是一个技术难点。综合各种潜在的体积测量方法，非接触视觉体积测量是一个明显的首选方案，但之前一些海外传统机器视觉厂商提供的摄像头方案。价格价格贵，几万人民币，使用维护要求高。除了一些特定的航空节点，很难大批量推广。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才逐渐流行起来。

3D相机的类型

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

顾名思义，线激光扫描相机只能在给定的时间内测量一个截面的轮廓尺寸。如果想要得到一个物体的长、宽、高的完整数据，需要匀速移动相机或者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。

[线激光摄像机示意图]

[图杨面阵相机工作示意图]

面阵拍摄的3D相机可以在一帧曝光时间内完成视场空间的全场拍摄测量。像2D相机拍摄，动态和静态测量都适用。在动态拍摄中，可以通过减少曝光时间来适应更高的带速，测量过程不需要速度值，也不需要匀速运动，适用性更好。

动态和静态体积测量

在不同的物流场景下，重量、体积、条码都有动态和静态两种模式。动态集中在分拣转运中心，静态计量方式非常广泛，网点、仓库、分拣转运中心都有需求。从数量和部署节奏来看，分拣中心动态计量的部署节奏是目前最快的，但从总需求来看，静态计量的数量会远远多于动态，但节奏会慢一些，快递、跨境、航空、快递等不同行业对量数据的需求迫切程度也有较大差异。

在上面的3D相机分类中提到，线激光扫描相机是主要的动态相机，而面相机是主要的静态相机。从技术趋势上看，面阵相机更具性价比优势，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，所有相机都有拍摄距离和视场的限制，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。大小件的界限没有统一规定。小件一般边长在0.6-0.8米以内，大件可能1米、2米甚至更大。小件的体积测量可以用一台3D相机完成，而大件则需要根据具体要求拼接多台相机才能实现。拼接相机的数量可以根据测量要求计算，常见的方案在2-8个之间。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。

[图杨-多摄像头拼接示意图]

一般来说，单相机小测量精度较高，多相机大测量精度略低。小零件精度根据性价比不同有5mm和10mm，大零件精度10-20 mm。

DWS系统集成

DWS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通过USB、以太网或串口等常用接口连接到设备的工控机，设备的工控机通过网络连接到用户系统。拓扑结构非常简单。

由于重量和条码摄像头需要的计算资源很少，DWS通常配置的工控机不需要很高的规格和很低的成本，所以一个合适的体积测量系统应该不会对计算资源有太高的要求。

途洋产品优势

途洋是目前3D视觉体积测量领域的主流解决方案提供商，服务于市场上大多数DWS设备客户，提供完整的3D摄像机和配套的体积测量软件包，并针对不同需求提供多项有针对性的产品解决方案。其中，3D摄像机硬件主要包括以下四种型号:

单相机方案可用于小测量，多相机拼接方案可用于大测量。随着技术的发展，3D视觉解决方案的成本日益优化，已经开始逼近扫地墩。价格，为行业内大规模推广应用铺平了道路。整体出货量每年增长数倍。经过3-5年的发展，预计体积和重量数据将成为物流行业的标准数据信息，为提升物流效率和成本优化提供有力支撑。

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