3D視覺(jué)體積測(cè)量方案

DWS（Dimension/Weight/Scanning：體積/稱重/掃碼）是物流行業(yè)內(nèi)的重要設(shè)備，隨著物流行業(yè)內(nèi)精細(xì)化管理運(yùn)營(yíng)水平的提升，DWS的設(shè)備應(yīng)用比率在逐年快速提高。體積數(shù)據(jù)的獲取，對(duì)于不同的物流應(yīng)用場(chǎng)景有著多重意義和價(jià)值，常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景包括：

（1） 計(jì)費(fèi)依據(jù)：在諸如快運(yùn)等多種物流細(xì)分領(lǐng)域中，體積可以成為泡貨的計(jì)費(fèi)依據(jù)；

（2） 配載優(yōu)化：因?yàn)榕葚浾紦?jù)絕大多數(shù)的貨運(yùn)比例，基于體積數(shù)據(jù)的配載優(yōu)化具備很大價(jià)值，是后續(xù)運(yùn)輸成本優(yōu)化的主要目標(biāo)；

（3） 揀貨復(fù)核及包裝優(yōu)化：電商行業(yè)中，體積數(shù)據(jù)是重要的揀貨復(fù)核依據(jù)，同時(shí)也能夠用于打包優(yōu)化的，可以節(jié)省大量包裝和后續(xù)的運(yùn)輸成本；

（4） 倉(cāng)儲(chǔ)管理：在物流、倉(cāng)儲(chǔ)甚至一般工業(yè)行業(yè)中，出入庫(kù)貨物的量方也是基礎(chǔ)管理數(shù)據(jù)之一；

（5） 分揀優(yōu)化：在很多自動(dòng)分揀系統(tǒng)中（包括交叉帶分揀系統(tǒng)、AGV等多種形態(tài)），包裹的體積信息能夠幫助系統(tǒng)進(jìn)行分類和優(yōu)化分揀，提升分揀效率和正確率。

一言以概之，條碼、重量和體積作為物流目標(biāo)物體的三大基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)，只有全部完成數(shù)字化后才能夠支撐后續(xù)系統(tǒng)的管理調(diào)度優(yōu)化。其中重量和條碼可以通過(guò)常規(guī)普通傳感器和相機(jī)實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)非常成熟，而體積數(shù)據(jù)的采集因?yàn)槿狈Ｓ脗鞲衅?，是技術(shù)難點(diǎn)。

3D相機(jī)種類

目前技術(shù)成熟的高性價(jià)比3D相機(jī)有兩類：線激光掃描相機(jī)（又稱輪廓儀）和面陣3D相機(jī)，一般3D相機(jī)所指的都是面陣3D相機(jī)。

線激光掃描相機(jī)顧名思義在給定時(shí)間里只能測(cè)量到一個(gè)截面的輪廓尺寸，如果要得到一個(gè)物體的完整長(zhǎng)寬高數(shù)據(jù)，需要將相機(jī)或者物體進(jìn)行勻速移動(dòng)進(jìn)行一次完整掃描，并且需要知道準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)速度才能獲得運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度值。這個(gè)特點(diǎn)限制了線掃相機(jī)只能應(yīng)用在傳輸過(guò)程中的測(cè)量，在靜態(tài)測(cè)量場(chǎng)景中已經(jīng)被淘汰。

而面陣拍攝的3D相機(jī)可以在一幀曝光時(shí)間內(nèi)完成一次視野空間內(nèi)的全場(chǎng)拍攝測(cè)量，跟2D相機(jī)拍照一樣，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量都適用，在動(dòng)態(tài)拍攝中，可以通過(guò)減少曝光時(shí)間來(lái)適配更高的帶速，且測(cè)量過(guò)程不需要速度值、也不要求運(yùn)動(dòng)是勻速的，適用性更好。

動(dòng)態(tài)和靜態(tài)體積測(cè)量

在不同的物流場(chǎng)景中，重量體積和條碼都有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式。動(dòng)態(tài)集中在分揀轉(zhuǎn)運(yùn)中場(chǎng)，靜態(tài)測(cè)量方式的面就很廣泛了，網(wǎng)點(diǎn)、倉(cāng)庫(kù)和分揀轉(zhuǎn)運(yùn)中場(chǎng)都有需求。從數(shù)量和部署節(jié)奏來(lái)看，目前在分揀中場(chǎng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量部署節(jié)奏快，但是在需求總量來(lái)看，靜態(tài)測(cè)量的數(shù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于動(dòng)態(tài)，但是節(jié)奏會(huì)比較慢，且快運(yùn)、跨境、快遞等不同行業(yè)對(duì)體積數(shù)據(jù)的需求急迫程度也相差很多。

如上述3D相機(jī)分類中介紹的，動(dòng)態(tài)目前以線激光掃面相機(jī)為主，靜態(tài)則以面陣相機(jī)為主，從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，面陣相機(jī)更具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)且可替代線陣相機(jī)，而線陣相機(jī)則無(wú)法替換面陣相機(jī)。

小件和大件體積測(cè)量

無(wú)論2D還是3D、也不管是線陣還是面陣，所有的相機(jī)都有拍攝距離和視場(chǎng)角限制，也就是存在測(cè)量范圍。因此針對(duì)不同的體積測(cè)量范圍要求，視覺(jué)系統(tǒng)也可分為小件和大件系統(tǒng)。大小件的界限并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，一般小件的邊長(zhǎng)在0.6-0.8米以內(nèi)，而大件可能有1米、2米甚至更大。小件的體積測(cè)量可以使用1臺(tái)3D相機(jī)完成，而大件則需要根據(jù)具體需求，采用多臺(tái)相機(jī)拼接的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，拼接的相機(jī)數(shù)量可以根據(jù)測(cè)量需求來(lái)進(jìn)行計(jì)算，常見(jiàn)的方案有2-8臺(tái)之間，當(dāng)然多相機(jī)拼接對(duì)于技術(shù)的要求更高，市場(chǎng)上成熟的方案少。

一般而言，單相機(jī)小件測(cè)量的精度更高，多相機(jī)大件測(cè)量的精度稍低。小件方案的精度根據(jù)不同的性價(jià)比，常見(jiàn)的測(cè)量精度有5mm和10mm，而大件精度則在10-20mm。

DWS系統(tǒng)集成

DWS設(shè)備是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，重量、體積和條碼三個(gè)測(cè)量單元作為外設(shè)通過(guò)USB、以太網(wǎng)或者串口等普通接口接入設(shè)備的工控機(jī)，設(shè)備工控機(jī)再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入用

戶系統(tǒng)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。

因?yàn)橹亓亢蜅l碼相機(jī)所需的計(jì)算資源很少，所以DWS通常配置的工控機(jī)規(guī)格不需要高、成本很低，因此一套合適的體積測(cè)量系統(tǒng)對(duì)算力資源的要求不能太高。

沃港的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

沃港是目前3D視覺(jué)體積測(cè)量中的主流方案商，服務(wù)了市場(chǎng)中大部分的DWS設(shè)備客戶，提供了完整的3D相機(jī)和配套體積測(cè)量軟件包，針對(duì)不同需求提供了多個(gè)針對(duì)性的產(chǎn)品方案。其中3D相機(jī)硬件主要有以下4款：

單相機(jī)方案可以用作小件測(cè)量，多相機(jī)拼接方案可以用作大件測(cè)量。隨著技術(shù)進(jìn)步，3D視覺(jué)方案成本的日漸優(yōu)化、已經(jīng)開始接近掃碼頭的價(jià)錢，為行業(yè)中大規(guī)模普及化應(yīng)用掃平了障礙，整體出貨量每年以數(shù)倍的速度再成長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)3-5年的發(fā)展，預(yù)計(jì)體積和重量數(shù)據(jù)將成為物流行業(yè)中的標(biāo)配數(shù)據(jù)信息，為物流效率提升和成本優(yōu)化提供強(qiáng)大的支持。