DE69632054T2

DE69632054T2 - Verfahren zur Volumenmessung eines Gegenstandes mittels eines Laserabtasters und Apparat zum Ausführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE69632054T2
Application number: DE69632054T
Authority: DE
Inventors: Moreno Bengala; Alessandro Golfarelli
Original assignee: Datalogic SpA
Current assignee: Datalogic SpA
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2017-01-01
Also published as: EP0851208B1; US5903354A; EP0851208A1; ATE263357T1; DE69632054D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Volumens eines Gegenstandes mit einem Laserscanner und eine Vorrichtung zur Implementierung des Verfahrens.
Ein in vielen Industrie- und Handelszweigen auftretendes Problem ist die Bestimmung des Volumens eines Gegenstandes. Insbesondere erfordern die Lieferung und das Verschicken von Gütern die Messung des Volumens der Verpackungen auf automatisierte Weise, um über Informationseinheiten zu verfügen, die für die Verwaltung von Räumen sowohl in Lagerhäusern als auch in Transportmitteln nützlich sind.
In Lagerhäusern und in Transportmitteln werden Gegenstände im allgemeinen entsprechend ihrem Gewicht und gemäß einer oder mehrerer ihrer linearen Abmessungen, die als die signifikantesten angesehen werden, behandelt. Diese Art der Behandlung ist jedoch nur näherungsweise und mit Sicherheit nicht vollkommen zufriedenstellend. Die optoelektronische Messung eines Volumens ist beispielsweise aus der GB-A-2189594 und US-A-5412420 bekannt.
Entsprechend betrifft ein erster Gesichtspunkt der Erfindung ein Verfahren zum Messen des Volumens eines Gegenstandes mit wenigstens einem Laserscanner, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anordnen des Gegenstands auf einer Lagerfläche;
Definieren einer Zuführrichtung für den Gegenstand auf der Lagerfläche;
Definieren einer Abtastebene, Schneiden der Ebene der Lagerfläche entlang einer Abtastgrundlinie, die quer zu Zuführrichtung verläuft, mit einem Laserstrahl von einem Scanner, der über der Lagerfläche liegt und so angeordnet ist, daß er in der Abtastebene wirksam ist;
Definieren eines festen kartesischen Referenzsystems mit einer longitudinalen Achse (y) längs der Zuführrichtung, einer transversalen Achse (x) orthogonal zur longitudinalen Achse (y) und einer vertikalen Achse (z) orthogonal zur Ebene der Lagerfläche;
Bewegen des Gegenstandes über die Lagerfläche entlang der Zuführrichtung relativ zur Abtastebene, bis die Abtastebene den Gegenstand schneidet;
Bewirken eines Abtastdurchlaufs über den Gegenstand in der Abtastebene mit dem Scanner;
Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinatendreiergruppen (x, y, z) von n Messpunkten des Gegenstandes, der durch den Laserstrahl in der Abtastebene überstrichen wird;
Bewegen des Gegenstandes relativ zur Abtastebene über eine Zuführdistanz in der Zuführrichtung, die gleich einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung (L) ist;
Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte für zumindest zwei aufeinanderfolgende Abtastvorgänge;
Einrichten eines Satzes von Standardwerten (x'') für die transversale Koordinate, die um einen Wert, der gleich einer transversalen vorbestimmten Auflösung (T) ist, getrennt sind;
Konstruieren eines Satzes von äquivalenten Dreiergruppen (x'', y'', z''), die äquivalente Punkte darstellen, für jeden Abtastdurchlauf, wobei die Werte der transversalen Koordinate (x'') gleich den Werten des Standardsatzes sind, und die Werte der longitudinalen Koordinate (y'') und der vertikalen Koordinate (z'') jeweils von den Werten der berechneten longitudinalen und vertikalen Koordinate (y, z) abhängig sind;
Berechnen des zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, eingeschlossenen Volumens.
Die Bewegung des Gegenstandes über die Lagerfläche in der Zuführrichtung im Verhältnis zur Abtastebene sollte als eine relative Bewegung verstanden werden. Somit ist entweder eine Bewegung des Gegenstandes relativ zu einer festen Abtastebene, oder eine Bewegung der Abtastebene relativ zu einem stationär gehaltenen Gegenstand oder beides umfaßt.
Dieses Verfahren gewährleistet eine ziemlich genaue Bestimmung des Volumens eines Gegenstandes. Die Messung ist wie gewöhnlich aus zwei Gründen näherungsweise.
Ein erster Grund besteht darin, daß das betrachtete Volumen nicht das exakte Volumen des Gegenstandes ist, sondern vielmehr das, das zwischen der Oberseite des Gegenstandes, die vom Laserstrahl überstrichen wird und ihrer orthogonalen Projektion auf die Lagerfläche eingeschlossen ist. In der Praxis wird die Annahme gemacht, daß die Unterseite des Gegenstandes eben ist, und daß die Seitenflächen, die vom Laserstrahl nicht überstrichen werden, zur Unterseite rechtwinklig sind. Somit werden Vertiefungen, die in derartigen Flächen vorhanden sind, als massiv angesehen. Jedoch ist diese Näherung für die praktischen Erfordernisse einer Volumenmessung ausreichend. Tatsächlich ist das geometrische Volumen des Gegenstandes von geringerer Bedeutung als seine Gesamtgröße und bevorzugterweise werden mögli che Vertiefungen gegebenenfalls vernachlässigt, da sie die Gesamtgröße nicht tatsächlich beeinflussen.
Der zweite Grund besteht darin, daß die Messung durch eine Berechnungsprozedur erhalten wird, die für einige, jedoch nicht alle Punkte auf dem Gegenstand (die Messpunkte) ausgeführt wird. Jedoch kann diese Näherung durch Erhöhen der Anzahl der Messpunkte und durch Reduzieren von L und T mit der erforderlichen Genauigkeit ausgeführt werden. Der Aufbau der äquivalenten Dreiergruppen kann auf drei verschiedene Weisen erfolgen.
Bei einer ersten geeigneten Ausführungsform wird der Satz äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastvorgang mit den folgenden Schritte aufgebaut:
Vergleichen des Satzes von Werten der transversalen Koordinaten (x) der berechneten Messpunkte bei diesem Abtastvorgang mit dem Satz von Standardwerten (x'');
falls für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz ein benachbarter Messpunkt vorhanden ist, dessen gemessener transversaler Koordinatenwert (x) viel näher an dem Wert in dem Standardsatz (x'') liegt, als die transversalen Koordinatenwerte (x) der anderen Messpunkte,
Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'' = y, z'' = z), deren transversale Koordinate gleich dem Wert (x'') in dem Standardsatz ist, der den gemessenen Werten der longitudinalen (y) und vertikalen (z) Koordinate des benachbarten Punktes zugeordnet ist;
falls kein benachbarter Messpunkt für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz vorhanden ist,
Ausfindigmachen von zwei nahegelegenen Punkten (a, b), in deren Dreiergruppen (x_a, y_a, z_a; x_b, y_b, z_b) der Wert der gemessenen transversalen Koordinate (x_a; x_b) im Verhältnis zum Wert im Standardsatz (x'') der größte der kleineren Werte und der kleinste der größeren Werte ist;
Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'', z''), deren transversale Koordinate gleich dem Wert (x'') im Standardsatz ist, deren longitudinale Koordinate (y'' = [y_a + y_b]/2) der Mittelwert zwischen den Werten der longitudinalen Koordinate (y) der zwei nahegelegenen Punkte ist, und deren vertikale Koordinate (z'' = [z_a + z_b]/2) der Mittelwert zwischen den Werten der vertikalen Koordinate (z) der zwei nahegelegenen Punkte ist.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Satz äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastvorgang durch die folgenden Schritte aufgebaut:
Ausfindigmachen von zwei nahegelegenen Punkten (a, b) für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz, in deren Dreiergruppen (x_a, y_a, z_a; x_b, y_b, z_b) der Wert der gemessenen transversalen Koordinate (x_a; x_b) näher an dem Wert in dem Standardsatz (x'') liegt als die transversalen Koordinatenwerte (x) der anderen gemessenen Punkte;
Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'', z''), deren Koordinaten erhalten werden, indem die vertikale und die longitudinale Ebene mit einer transversalen Koordinate, die gleich dem Wert (x'') in dem Standardsatz ist, mit einer Linie geschnitten werden, welche die zwei nahegelegenen Punkte verbindet.
Auf vorteilhafte Weise wird ein modifizierter Wert (y') anstelle des gemessenen Wertes der longitudinalen Koordinate (y) verwendet, der vom gemessenen Wert (y) und der Zuführdistanz (L) abhängt.
Der modifizierte Wert kann auf verschiedene Weise erhalten werden.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der modifizierte Wert der longitudinalen Koordinate gleich der Differenz zwischen dem gemessenen Wert (y) und dem Wert (y_prec), der bei dem vorhergehenden Abtastvorgang gemessen wurde und als demselben Wert (x'') im Standardsatz zugeordnet erkannt wurde, plus der Zuführdistanz (L). D. h. y' = y – [y_prec + L].
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der modifizierte Wert der longitudinalen Koordinate gleich dem gemessenen Wert (y) minus einer Anzahl von Zuführdistanzen (L), die gleich der Zahl (m) von durchgeführten Abtastvorgängen ist. D. h. y' = y – mL.
Vorzugsweise wird das Volumen, das zwischen der Lageroberfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, mit den folgenden Schritten berechnet:
Berücksichtigen des Gitters, das auf der Ebene der Lagerfläche (x-y) durch die Trapeze gebildet wird, die durch die projizierten Punkte der äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisenden Punkte definiert sind;
Berechnen der Fläche jedes Trapezes in dem Gitter;
Berechnen einer festgelegten Höhe für jedes Trapez in Abhängigkeit von den äquivalenten vertikalen Koordinatenwerten (z''), die den vier Ecken des Trapezes zugeordnet sind;
Berechnen eines Elementarvolumens durch Multiplizieren der Fläche eines Trapezes mit seiner festgelegten Höhe;
Berechnen des Volumens, das zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, als die kombinierte Summe aller Elementarvolumina.
Vorzugsweise umfaßt der Schritt eines Berechnens der Fläche jedes Trapezes die folgenden Unterschritte:
Berechnen der zwei parallelen Seiten des Trapezes als Differenzen (Δy) zwischen den äquivalenten longitudinalen Koordinaten (y'') jedes Paares von Ecken des Trapezes, die dieselbe äquivalente transversale Koordinate (x'') aufweisen;
Berechnen der Summe der parallelen Seiten jedes Trapezes;
Multiplizieren dieser Summe mit T und darauffolgend Teilen dieser Summe durch 2.
Vorzugsweise ist die festgelegte Höhe, die jedem Trapez zugeordnet ist, der arithmetische Mittelwert zwischen den vertikalen Koordinaten (z'') der äquivalenten Punkte (x'', y'', z''), welche Projektionen der Ecken des Trapezes auf die Ebene der Lagerfläche (x-y) sind.
Die räumlichen Positionen der Messpunkte können unter Verwendung der Scanner- und Verarbeitungseinheit auf verschiedene Weise ermittelt werden. Vorzugsweise werden sie durch eine erste Messung in Polarkoordinaten (zentriert am Ursprung der virtuellen Abtastquelle, d. h. am imaginären Punkt, von dem die Abtaststrahlen auszugehen scheinen, und der innerhalb oder außerhalb des Scanners liegen kann und entsprechend der verwendeten Optik fest oder bewegbar sein kann) und eine nachfolgende Umwandlung in kartesische Koordinaten x, y, z berechnet. Diese Ausführungsform wird bevorzugt, da die Messung in für das Messinstrument gut geeigneten Koordinaten erhalten wird (die Bewegung des Scanners ist polarer Art), während das Ergebnis der Verarbeitung in Koordinaten ausgedrückt wird, die in geeigneter Weise an die zu messenden Größen und die darauffolgend mit diesen durchzuführenden Rechnungen angepasst sind.
Vorzugsweise umfaßt die Neigung der Abtastebene gegenüber der Lagerfläche (x-y) einen von 90° verschiedenen Winkel. Jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren in korrekter Weise unabhängig von der Neigung der Abtastebene im Verhältnis zur Lagerebene (x-y) ablaufen. Jedoch wäre die Komplexität der Berechnung in dem Fall, in dem die Abtastebene senkrecht angeordnet ist, nicht gerechtfertigt, da in diesem Fall ein weiteres Verfahren verwendet werden kann, das weniger umständliche Berechnungen umfaßt, wie beispielsweise das vom Anmelder in der parallelen Patentanmeldung offenbarte.
Zweckmäßigerweise umfaßt das Verfahren des weiteren einen Schritt eines Lesens eines am Gegenstand vorgesehen optischen Codes, wobei der optische Code vorzugsweise mit Hilfe desselben Scanners gelesen wird, der zur Berechnung der räumlichen Position der Messpunkte verwendet wird. Auf diese Weise kann die Volumeninformation anderen im optischen Code enthaltenen charakteristischen Informationen, wie beispielsweise der Art des Produktes, dessen Hersteller, Preis, Lieferant, Bestimmungsort, etc. zugeordnet werden.
Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Volumens eines Gegenstandes, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Lagerfläche für den Gegenstand, wobei quer über die Lagerfläche eine Zuführrichtung für den Gegenstand definiert ist;
einen Laserscanner, der über der Lagerfläche liegt und so angeordnet ist, daß er in einer Abtastebene wirksam ist, welche die Ebene der Lagerfläche entlang einer Abtastgrundlinie schneidet, die quer zur Zuführrichtung liegt;
eine Verarbeitungseinheit, die mit dem Scanner verknüpft ist;
eine Vorrichtung zum Bewegen des Gegenstandes über die Lagerfläche relativ zur Abtastebene entlang der Zuführrichtung;
eine Vorrichtung zum Senden eines Signals an die Verarbeitungseinheit jedes mal dann, wenn der Gegenstand über eine vorgegebene Zuführdistanz, die einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung L entspricht, relativ zur Abtastebene bewegt wird; wobei
der Scanner und/oder die Verarbeitungseinheit folgende Funktionen ausführen kann:
Abtasten des Gegenstandes in der Abtastebene mit dem Scanner;
Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinatendreiergruppen (x, y, z) von n Messpunkten auf dem Gegenstand, erfasst durch den Laserstrahl in der Abtastebene;
Berechnen der Bewegung des Gegenstandes relativ zur Abtastebene über eine Zuführdistanz entlang der Zuführrichtung, die gleich einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung L ist;
Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte, bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist;
Einrichten eines Satzes von Standardwerten (x'') für die transversale Koordinate mit einem Abstand voneinander, dessen Wert gleich einer vorbestimmten transversalen Auflösung (T) ist;
Konstruieren eines Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastdurchlauf wobei die Werte der transversalen Koordinate (x'') gleich den Werten im Standardsatz sind, und die Werte der longitudinalen Koordinate (y'') und der vertikalen Koordinate (z'') jeweils von den Werten der berechneten longitudinalen und vertikalen Koordinaten (x, y) abhängig sind;
Berechnen des Volumens, das zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte mit äquivalenten Koordinaten (x'', y'', z'') definiert ist.
Mit der Vorrichtung kann das zuvor beschriebene Verfahren implementiert werden.
Vorzugsweise wird die Lagerfläche durch ein Förderband gebildet und die Vorrichtung zum Bewegen des Gegenstands über die Lagerfläche relativ zur Abtastebene umfaßt eine angetriebene Führungsrolle des Förderbandes.
Die Vorrichtung zum Senden eines Signals an die Verarbeitungseinheit jedes mal dann, wenn der Gegenstand um die vorgegebene Zuführdistanz bewegt wird, kann ein einfaches Taktsignal umfassen, sofern die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderbandes konstant ist. Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zum Senden eines Signals an die Verarbeitungseinheit jedes Mal dann, wenn der Gegenstand um eine vorgegebene Zuführdistanz relativ zur Abtastebene bewegt wird, einen Kodierer, der auf einer Führungsrolle des Förderbandes wirksam ist. Auf diese Weise kann ein korrekter Betrieb selbst dann sichergestellt werden, wenn die Geschwindigkeit des Förderbandes nicht konstant ist, da beispielsweise Gegenstände gemessen werden, die ein hohes Gewicht haben, das die Bewegung verlangsamt.
Vorzugsweise kann diese Vorrichtung auch ein in der Nähe der Abtastebene angeordnetes Mittel zum Detektieren des in eine Abtastzone der Lagerfläche eintretenden Gegenstands umfassen und/oder ein in der Nähe der Abtastebene angeordnetes Mittel zum Detektieren des aus einer Abtastzone der Lagerfläche austretenden Gegenstandes.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen derselben, die mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen angegeben sind. In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines in die Vorrichtung aus 1 integrierten Kodierers.
In 1 ist eine Vorrichtung 10 gezeigt, die eine Lagerfläche 11 für Gegenstände A umfaßt, deren Volumen vermessen werden soll. Die Lagerfläche 11 ist im wesentlichen horizontal und besteht vorzugsweise aus einem u. a. mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Förderband, das längs einer Zuführrichtung 12 angetrieben werden kann und durch Rollen 13 geführt wird, von welchen eine angetrieben ist.
Die Vorrichtung 10 umfaßt einen für Distanzmessungen geeigneten Laserscanner mit moduliertem Licht 14, wie beispielsweise einen Scanner, der dem in der US-A-5 483 051 desselben Anmelders beschriebenen ähnlich ist, wobei bei diesem ein auf die Ebene der Lagerfläche 11 einfallender Laserstrahl verwendet wird, der eine Abtastebene 15 überstreicht. Insbesondere ist der Scanner 14 über der Lagerfläche 11 angeordnet. Die Abtastebene 15 ist mit einem Winkel β gegenüber der Senkrechten auf die Lagerfläche 11 angeordnet und schneidet diese längs einer Abtastbasislinie 16. Die Abtastbasislinie 16 ist unter einem Winkel α gegenüber einer Linie 17 der Lagerfläche 11 geneigt, die senkrecht zur Zuführrichtung 12 angeordnet ist.
Der Abschnitt der Lagerfläche 11, der sich neben der Abtastbasislinie 16 befindet und als die Abtastzone 18 gekennzeichnet ist, wird durch einen Eingangsdetektor 19 und einen Ausgangsdetektor 20 begrenzt, die beide vorzugsweise aus Photozellen bestehen.
Die Lagerfläche 11 ist mit einem Kodierer 21 versehen, d. h. mit einer Vorrichtung, die zur Ausgabe eines Signals jeweils zu einem Zeitpunkt geeignet ist, zu dem die Lagerfläche 11 exakt über eine bestimmte Zuführdistanz bewegt wurde. Der Kodierer 21 kann von jeder Bauart sein, z. B. elektrooptisch, wie schematisch in 2 gezeigt ist. Eine der Rollen 13 trägt drehend daran befestigt eine Scheibe 22, die mit Kerben 23 an im wesentlichen tangentialen Positionen im Verhältnis zur Ebene der Lagerfläche 11 markiert ist, die längs des Um fangs mit der gewünschten Zuführdistanz entsprechenden Abständen ausgebildet sind. Eine elektrooptische Erfassungsvorrichtung für die Kerben 24 ist zur „Erkennung" der sich an ihr vorbeibewegenden Kerben 23 angeordnet und gibt bei jeder vorbeikommenden Kerbe 23 ein Signal aus.
Des weiteren wird eine Verarbeitungseinheit 25 vorgesehen, die in den Scanner 14 integriert oder davon getrennt angeordnet sein kann und in geeigneter Weise damit verbunden ist.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 ist wie folgt: Gegenstände A, die bezüglich ihres Volumens vermessen werden sollen, werden auf dem Förderband 11 mit einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die kontinuierliche Bewegung des Förderbandes 11 bringt jeden Gegenstand A zum Eingangsdetektor 19 und dann zur Abtastzone 18. Bewegt sich der Gegenstand am Eingangsdetektor 19 vorbei, wird die Zuführung eines Signals zur Verarbeitungseinheit 25 ausgelöst, wodurch die Einheit das Messverfahren startet.
Der Kodierer 21 fuhrt während der Bewegung des Förderbandes 11 jeweils zu den Zeitpunkten, an welchen sich das Förderband, auf dem der Gegenstand A getragen wird, um dieselbe der vorbestimmten Zuführdistanz entsprechenden Distanz bewegt hat, ebenfalls ein Signal zur Verarbeitungseinheit 25 zu. Jedes Mal, wenn vom Kodierer 21 ein Signal empfangen wird, wird eine Abtastoperation durchgeführt. Der Scanner 14 scannt sobald er vom Sensor 19 aktiviert wurde den Gegenstand A kontinuierlich ab, wobei die Verarbeitungseinheit 25 jedoch nur die n Werte des dem Kodierersignal entsprechenden Abtastdurchlaufs speichert. Man beachte, daß die Zuführgeschwindigkeit des Förderbandes 11, obwohl sie relativ hoch ist, wesentlich geringer als die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls des Scanners 14 ist, so daß die Distanz, über die sich der Gegenstand A im Verhältnis zur Abtastebene 15 während der Zeit bewegt hat, die der Scanner für ein vollständiges Überstreichen der Abtastebene 15 benötigt, im wesentlichen vernachlässigbar ist.
Wenn der Gegenstand A die Abtastbasislinie 16 erreicht, trifft der Laserstrahl des Scanners 14 auf den Gegenstand A. Unter der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 25 berechnet der Scanner 14 die Höhe von n Messpunkten auf dem Gegenstand A, die vom Laserstrahl abgetastet werden.
Zu diesem Zweck berechnet der Scanner 14 für jeden Messpunkt sowohl dessen Entfernung vom Scanner 14 (oder vielmehr vom imaginären Punkt, von dem die Strahlen auszugehen scheinen) als auch die Winkelposition des Laserstrahls, wodurch die Werte der Position dieses Punktes in der Abtastebene 15 in Polarkoordinaten erhalten werden. Diese Werte werden dann von der Einheit 25 verarbeitet, wodurch Werte erhalten werden, die die Position des Punktes in einem kartesischen Koordinatensystem wiedergeben, dessen longitudinale y-Achse der Zuführrichtung entspricht, dessen transversale x-Achse entlang der Linie 17 gerichtet ist (so, daß die x-y-Ebene mit der der Lagerfläche 11 übereinstimmt) und dessen vertikale z-Achse nach oben gerichtet ist. Für diese Umwandlung müssen der Winkel α (d. h. die Neigung der Abtastlinie 16 im Verhältnis zur y-Achse), der Winkel β (d. h. die Neigung der Abtastebene im Verhältnis zur Senkrechten auf die Lagerfläche 11) und die Position des Scanners 14 bekannt sein. Die von dieser Umwandlung umfaßten Berechnungen werden hier nicht erläutert, da sie an sich bekannt sind und einen Bestandteil der Kenntnisse des Fachmanns darstellen. Selbstverständlich könnte jedes andere gewählte räumliche kartesische Referenzsystem auf das angegebene durch eine aus einer Drehung/Translation bestehende mathematische Operation reduziert werden und kann daher als zum angegebenen System äquivalent angesehen werden.
Bei jedem Abtastdurchlauf wird die Berechnung für eine vorbestimmte Anzahl n von Punkten auf dem Gegenstand A ausgeführt, mit welchen die gesamte Lagerfläche 11 überspannt werden sollte. Somit wird ein Satz von Koordinatendreiergruppen x, y, z erhalten, welche den Umriss eines Querschnitts durch den Gegenstand in der Abtastebene 15 darstellen.
Darauffolgend wird abgewartet, bis sich der Gegenstand A um eine vorbestimmte Zuführdistanz L bewegt hat. Dies wird durch den Kodierer 21 signalisiert, mit dem ein neuer Abtastvorgang gesteuert wird. Auf diese Weise werden aufeinanderfolgende Querschnitte des Gegenstandes A abgetastet, wobei jedes Mal ein Satz von Koordinatendreiergruppen x, y, z berechnet wird. Alle Sätze von Dreiergruppen x, y, z werden dann in der Verarbeitungseinheit 25 gespeichert.
Dies wird solange fortgesetzt, wie sich der Gegenstand A in der Abtastzone 18 befindet. An einem bestimmten Punkt signalisiert der Ausgangsdetektor 20, daß der Gegenstand A die Abtastzone 18 verlassen hat. Daraufhin wird die Messprozedur von der Bearbeitungseinheit 25 beendet.
Die berechneten Dreiergruppen x, y, z werden dann für die zweckmäßigste Volumenbestimmung verarbeitet.
Zuerst wird ein Satz von Standardwerten x'' definiert, wobei jeder von diesen vom nächsten einen Abstand mit einem Wert hat, der einer vorbestimmten transversalen Auflösung T entspricht. Der Wert von T kann beispielsweise 1 cm betragen. Dieser Wert hat sich für Volumenmessungen von zur Versendung bestimmten Packungen als zweckmäßig erwiesen, die eine Gesamtabmessung in der Größenordnung einiger weniger Dezimeter aufweisen.
Als nächstes werden die Dreiergruppen x, y, z auf den x''-Satz normalisiert.
Bei einer ersten Ausführungsform werden für jeden berechneten und während eines Abtastvorgangs gespeicherten Satz von Dreiergruppen die x-Werte mit den x''-Werten verglichen, um zu prüfen, ob für jeden x''-Wert eine als die benachbarte Dreiergruppe bezeichnete Dreiergruppe existiert, deren x-Wert viel näher am x''-Wert liegt als die x-Werte der anderen Dreiergruppen. Ein erster Wert x_a wird als ein deutlich näher bei einem Wert x''₁ liegender Wert als ein zweiter Wert x_b betrachtet, falls die Entfernung des zweiten Wertes zumindest zweimal so groß ist, wie die des ersten; d. h. falls x_b – x''₁ > 2(x_a – x''₁).
Im positiven Fall, d. h. falls eine benachbarte Dreiergruppe existiert, wird aus dieser Dreiergruppe x, y, z eine äquivalente Dreiergruppe x'', y'' = y, z'' = z (die einen äquivalenten Punkt darstellt) konstruiert, die aus der benachbarten Dreiergruppe durch Substituieren des berechneten x-Wertes durch den normalisierten x''-Wert erhalten wird.
Im negativen Fall werden zwei Punkte betrachtet, die hier als nahegelegene Punkte bezeichnet werden, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die Werte x_a und x_b unmittelbar unter und über x'' aufweisen, wobei es sich um den größten der Werte handelt, die kleiner (oder gleich) x'' sind, und um den kleinsten der Werte, die größer (oder gleich) x'' sind. Dann werden die beiden arithmetischen Mittelwerte zwischen y_a und y_b und zwischen z_a und z_b ermittelt. Schließlich wird die äquivalente Dreiergruppe x'', y'', z'' konstruiert, wobei es sich bei y'' und z'' um die beiden arithmetischen Mittelwerte handelt.
Alternativ können die äquivalenten Punkte und ihre äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'' wie folgt erhalten werden. Anstelle einer Suche nach einem benachbarten Punkt werden wieder zwei nahegelegene Punkte herangezogen, die entweder wie oben angegeben vom Strahl abgetastet sein können, d. h. Punkte, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die Werte x_a und x_b unmittelbar unter und über dem speziellen x''-Wert aufweisen, oder Punkte, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die zu x'' nächstgelegenen Werte x_a und x_b haben. Man beachte, daß diese beiden Bestimmungsprozesse nicht notwendigerweise übereinstimmend sind, insbesondere in dem Fall, in dem die Anzahl der berechneten Punkte, x, y, z viel größer ist als die Anzahl der Standardwerte x''. Bei dem zweiten Prozeß kann es tatsächlich vorkommen, daß beide nahegelegenen Punkte eine transversale x-Koordinate aufweisen, die größer oder kleiner ist als der x''-Wert.
Sobald die beiden nahegelegenen Punkte auf eine der Arten bestimmt sind, wird der äquivalente Punkt durch eine Interpolation als der Schnittpunkt einer Linie, die die beiden nahegelegenen Punkte verbindet, und der vertikalen Ebene mit einer transversalen Koordinate, die gleich dem speziellen x''-Wert ist, bestimmt. Mit anderen Worten werden die longitudinalen und vertikalen Koordinaten des Gegenstandes an den vertikalen Ebenen rekonstruiert, deren transversale x''-Koordinaten gleich den Werten des Standardsatzes sind, wobei die bei unterschiedlichen transversalen x-Koordinaten gemessenen longitudinalen und vertikalen Koordinaten verwendet werden.
Diese zweite Ausführungsform erscheint genauer als die erste, da den verwendeten Daten bei der Bestimmung der Koordinaten der äquivalenten Punkte automatisch unterschiedliche Gewichtungen gemäß der Entfernung der tatsächlich gemessenen Punkte im Verhältnis zu den äquivalenten Punkten verliehen werden.
Das Vorstehende wird entsprechend der ausgewählten der obigen Ausführungsformen für jede Dreiergruppe jedes Abtastvorgangs wiederholt, wodurch bei jedem Abtastvorgang ein Satz äquivalenter Dreiergruppen x'', y'', z'' erhalten wird.
Die so erhaltenen Dreiergruppen x'', y'', z'' können noch nicht zur direkten Messung des Volumens des Gegenstandes A verwendet werden, da die Neigung β und die Form des Gegenstandes A möglicherweise nicht definiert sind. Beispielsweise können insbesondere bei großen und kleinen Gegenständen durch Multiplizieren der Fläche jedes abgetasteten Quer schnitts (der mit dem bekannten Satz von Dreiergruppen dieses Abtastdurchlaufs berechnet werden soll) mit der Zuführdistanz und durch Addieren aller so enthaltenen Elementarvolumina beträchtliche Fehler hervorgerufen werden. Tatsächlich würde mit mehreren aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen eine vertikale Vorderfläche bei unterschiedlichen Höhen abgetastet werden, so daß eine Anzahl von Querschnitten mit zunehmenden Höhen anstelle eines Querschnitts mit der richtigen Höhe erzeugt wird. In der Praxis würde ein Fehler dadurch hervorgerufen werden, daß die Bewegung der gescannten Punkte längs der y-Achse nicht in Betracht gezogen wird.
Dementsprechend wird anstelle der jeweiligen y-Koordinate eine modifizierte y'-Koordinate verwendet, die durch Berücksichtigung der Zuführbewegung des Gegenstands A erhalten wird.
Gemäß einer ersten Möglichkeit wird die modifizierte y'-Koordinate als die Differenz zwischen der y-Koordinate eines Abtastpunktes und der y-Koordinate des entsprechenden Punktes (d. h. des Punktes, der als demselben x''-Wert zugeordnet ermittelt wurde) aus dem vorherigen Abtastvorgang plus der Zuführdistanz L erhalten. D. h. y' = y – [y_prec + L].
Gemäß einer weiteren Möglichkeit wird die modifizierte y'-Koordinate als der gemessene Wert y minus einer Anzahl von Zuführdistanzen L erhalten, die gleich der Anzahl m der Abtastvorgänge ist, die bis zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wurden. D. h. y' = y – mL.
Man beachte, daß durch die mit den y'-Werten in der oben beschriebenen Weise modifizierten Dreiergruppen x, y', z eine zuverlässige Darstellung des wahren Umrisses des Gegenstands gewährleistet ist, da die Bewegungen längs der y-Achse berücksichtigt werden, und diese ohne auf die äquivalenten Dreiergruppen zurückzugreifen zur direkten Berechnung des Volumens verwendet werden könnten. Jedoch wäre eine direkte Berechnung des Volumens auf der Grundlage in derartiger Weise modifizierter Dreiergruppen sehr kompliziert und würde teuere Rechenmittel mit sehr hoher Kapazität erfordern, die für allgemeine Anwendungen wenig zweckmäßig sind. Somit wird in der angegebenen Weise auf eine näherungsweise Berechnung zurückgegriffen.
Die äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'' definieren (mit einer Punktnäherung) eine die Lagerfläche x-y überlagernde Oberfläche. Das zwischen dieser Oberfläche und der Lagerflä che x-y enthaltene Volumen ergibt einen in vernünftiger Weise angenäherten Wert des Volumens des Gegenstands A.
Dieses Volumen kann auf eine beliebige Weise, die ebenfalls mehr oder weniger näherungsweise ist und somit durch eine mehr oder weniger komplexe Berechnung erfolgt, berechnet werden. Nachfolgend wird ein Berechnungsverfahren beschrieben, das besonders zweckmäßig ist, da es mit ziemlich einfachen Rechnungen eine akzeptable Näherung ergibt.
Ausgehend von den äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'', die als Punkte auf der zuvor genannten Oberfläche anzusehen sind, werden die Projektionen dieser Punkte auf die Lagerfläche x-y betrachtet. In der Praxis werden die Punkte betrachtet, deren Koordinaten x'', y'', z'' = 0 sind. Diese Punkte definieren in der Ebene x-y der Lagerfläche ein Netz, das aus Trapezen gebildet ist, deren parallele Seitenpaare alle parallel zueinander liegen (wie erwähnt sind die Werte x'' die Standardwerte und sind für alle Sätze von Dreiergruppen, die aus nachfolgenden Abtastdurchläufen abgeleitet werden, dieselben). Somit kann die Fläche jedes Trapezes berechnet und mit einer festgelegten Höhe des Trapezes multipliziert werden, um ein Elementarvolumen zu erhalten. Das Gesamtvolumen ist somit die kombinierte Summe der Elementarvolumina.
Die Fläche jedes Trapezes wird auf einfache Weise als das Produkt aus der Summe der beiden parallelen Seiten und der sie trennenden Höhe, geteilt durch zwei, erhalten. Die beiden parallelen Seiten können als die Differenz Δy der y''-Koordinaten derjenigen Punkte erhalten werden, die dieselbe x''-Koordinate aufweisen, wobei die Höhe zwischen den parallelen Seiten die transversale Auflösung T ist.
Die festgelegte Höhe des Elementarvolumens wird vorzugsweise als der Mittelwert zwischen den vier Werten z'' erhalten, die in den äquivalenten Dreiergruppen den Werten x'', y'' der Ecken des Trapezes zugeordnet sind. Um die Berechnung zu vereinfachen, kann einer der vier Werte z'' direkt als die Höhe des Elementarvolumens verwendet werden.
Der Anfang und das Ende des beschriebenen Verfahrens zur Messung des Volumens eines Gegenstandes werden durch das Vorbeilaufen des Gegenstandes am Eingangsdetektor 19 und am Ausgangsdetektor 20 gesteuert. Alternativ können einer oder beide Detektoren weggelassen werden. Ihre Funktionen würden dann von der Verarbeitungseinheit 25 übernommen, wobei eine geeignete Software zum Starten der Messung, wenn eine einem Abtastdurchlauf entsprechende Höhe z, die ungleich Null ist, auftritt und zum Anhalten derselben, wenn eine vorbestimmte aufeinanderfolgende Zahl von Abtastdurchläufen mit einer Höhe von Null auftritt, verwendet wird. Diese Zahl kann ein Wert von 1 sein oder ist zumindest eine kleine Zahl.
Wenn das Messverfahren von einer Software gestartet wird, muß der Scanner 14 die ganze Zeit am Laufen gehalten werden, um die Ankunft eines Gegenstandes auch in dem Fall, in dem kein Messprozeß abläuft, zu erfassen. Auf der anderen Seite erlaubt die Bereitstellung eines Eingangsdetektors 19 eine Deaktivierung des Scanners, wenn dort keine zu messenden Gegenstände vorkommen. Dementsprechend wird dies trotz der zusätzlichen damit verbundenen Komplexität des Aufbaus der Vorrichtung bevorzugt, wenn ein deutlich diskontinuierlicher Eingang von Gegenständen zur Messung erwartet wird. Im Gegensatz dazu würde das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Ausgangsdetektors 20 die Möglichkeit eines Abschaltens des Scanners 14 am Ende des Messverfahrens nicht behindern. Daher wird gewöhnlich die Ausführungsform bevorzugt, bei der das Ende des Messverfahrens durch ein Softwaremittel erfasst wird.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung 10 des weiteren ein Mittel zum Lesen eines optischen Codes K (wie beispielsweise eine Strichcodes, eines zweidimensionalen Codes, eines Farbcodes oder dergleichen), der dem Gegenstand A zugeordnet ist. Dafür könnte ein spezieller Scanner vorgesehen werden oder es könnte zu diesem Zweck auch der Scanner 14 selbst verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform, bei der die Vorrichtung 10 mit einem unter einem Winkel β gegenüber der vertikalen auf die Lagerfläche 11 montierten Scanner 14 verwendet wird. Diese Neigung entspricht nämlich der bevorzugten Arbeitsposition eines Scanners zum Lesen optischer Codes.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung werden die durch das Scannen für einen Gegenstand A erhaltenen Informationen, d. h. die Messung seines Volumens und Informationen, die durch Lesen des optischen Codes K erhalten werden, vorzugsweise in einer in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Datei aufgezeichnet, so daß die Datei letztlich Informationen enthält, die alle Objekte abdecken, die über die Lagerfläche bewegt wurden. Diese Informationen können später verschiedenen Zwecken dienen, z. B. der Verwaltung von Lagerräumen oder der Beladung von Transportmitteln, dem Drucken von Etiketten zur Befestigung an den Gegenständen oder anderem.
In bestimmten Fällen kann ein höherer Genauigkeitsgrad bei der Berechnung des Volumens von Gegenständen erforderlich sein, die eine deutlich unregelmäßige Form aufweisen, d. h. bei Gegenständen, die unebene Abschnitte aufweisen, die nicht vernachlässigt werden können. In derartigen Fällen können zusätzliche Scanner auf einer oder auf beiden Seiten des Förderbandes 11 angeordnet sein. Damit kann eine genauere Bestimmung des Volumens durch Messen der Abstände von Punkten auf den Seitenoberflächen erhalten werden. Auch könnte das Förderband 11 für Laserlicht durchlässig ausgeführt sein und ein weiterer Laser unter dem Band angeordnet sein. Die Abstände zwischen den Punkten auf der Unterseite der Gegenstände würden dann mit dem unterseitigen Laser gemessen werden, um damit eine Messung des wahren Volumens zu erhalten.

Claims

Verfahren zum Messen des Volumens eines Gegenstandes mit wenigstens einem Laserscanner, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anordnen des Gegenstandes auf einer Lagerfläche; Definieren einer Zuführrichtung für den Gegenstand auf der Lagerfläche; Definieren einer Abtastebene, Schneiden der Ebene der Lagerfläche entlang einer Abtastgrundlinie, die quer zur Zuführrichtung verläuft, mit einem Laserstrahl von einem Scanner, der über der Lagerfläche liegt und so angeordnet ist, dass er in der Abtastebene wirksam ist; Definieren eines festen kartesischen Referenzsystems mit einer longitudinalen Achse (y) längs der Zuführrichtung, einer transversalen Achse (x) orthogonal zur longitudinalen Achse (y) und einer vertikalen Achse (z) orthogonal zur Ebene der Lagerfläche; Bewegen des Gegenstandes über die Lagerfläche entlang der Zuführrichtung relativ zur Abtastebene, bis die Abtastebene den Gegenstand schneidet; Bewirken eines Abtastdurchlaufs über den Gegenstand in der Abtastebene mit dem Scanner; Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinatendreiergruppen (x, y, z) von n Meßpunkten des Gegenstandes, der durch den Laserstrahl in der Abtastebene überstrichen wird; Bewegen des Gegenstandes relativ zur Abtastebene über eine Zuführdistanz in der Zuführrichtung, die gleich einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung (L) ist; Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte für zumindest zwei aufeinander folgende Abtastvorgänge; Einrichten eines Satzes von Standardwerten (x'') für die transversale Koordinate, die um einen Wert, der gleich einer vorbestimmten transversalen Auflösung (T) ist, getrennt sind; Konstruieren eines Satzes von äquivalenten Dreiergruppen (x'', y'', z''), die äquivalente Punkte darstellen, für jeden Abtastdurchlauf wobei die Werte der transversalen Koordinate (x'') gleich den Werten des Standardsatzes sind, und die Werte der longitudina len Koordinate (y'') und der vertikalen Koordinate (z'') jeweils von den Werten der berechneten longitudinalen und vertikalen Koordinate (y, z) abhängig sind; Berechnen des zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, eingeschlossenen Volumens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Konstruierens des Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastvorgang die Unterschritte aufweist: – Vergleichen des Satzes von Werten der transversalen Koordinaten (x) der berechneten Meßpunkte bei diesem Abtastvorgang mit dem Satz von Standardwerten (x''). falls für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz ein benachbarter Meßpunkt vorhanden ist, dessen gemessener transversaler Koordinatenwert (x) viel näher an dem Wert in dem Standardsatz (x'') liegt, als die transversalen Koordinatenwerte (x) der anderen Meßpunkte, Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'' = y, z'' = z), deren transversale Koordinate gleich dem Wert (x'') in dem Standardsatz ist, der den gemessenen Werten der longitudinalen (y) und vertikalen (z) Koordinate des benachbarten Punktes zugeordnet ist; falls kein benachbarter Meßpunkt für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz vorhanden ist, Ausfindig machen von zwei nahegelegenen Punkten (a, b), in deren Dreiergruppen (x_a, y_a, z_a; x_b, y_b, z_b) der Wert der gemessenen transversalen Koordinate (x_a; x_b) im Verhältnis zum Wert im Standardsatz (x'') der größte der kleineren Werte und der kleinste der größeren Werte ist, Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'', z''), deren transversale Koordinate gleich dem Wert (x'') im Standardsatz ist, deren longitudinale Koordinate (y'' = [y_a + y_b]/2) der Mittelwert zwischen den Werten der longitudinalen Koordinate (y) der zwei nahegelegenen Punkte ist, und deren vertikale Koordinate (z'' = [z_a + z_b]/2) der Mittelwert zwischen den Werten der vertikalen Koordinate (z) der zwei nahegelegenen Punkte ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Konstruierens des Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastvorgang die Unterschritte umfaßt: Ausfindig machen von zwei nahegelegenen Punkten (a, b) für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz, in deren Dreiergruppen (x_a, y_a, z_a; x_b, y_b, z_b) der Wert der gemessenen transversalen Koordinate (x_a; x_b) im Verhältnis zu dem Wert des Standardsatzes (x'') der größte der kleineren Werte und der kleinste der größeren Werte ist; Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'', z''), deren Koordinaten erhalten werden, indem die vertikale und die longitudinale Ebene mit einer transversalen Koordinate, die gleich dem Wert (x'') in dem Standardsatz ist, mit einer Linie geschnitten werden, welche die zwei nahegelegenen Punkte verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Konstruierens des Satzes von äquivalenten Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastvorgang die Unterschritte umfaßt: Ausfindig machen von zwei nahegelegenen Punkten (a, b) für einen gegebenen Wert (x'') in dem Standardsatz, in deren Dreiergruppen (x_a, y_a, z_a; x_b, y_b, z_b) der Wert der gemessenen transversalen Koordinate (x_a; x_b) näher an dem Wert in dem Standardsatz (x'') liegt, als die transversalen Koordinatenwerte (x) der anderen gemessenen Punkte; Konstruieren der äquivalenten Dreiergruppe (x'', y'', z''), deren Koordinaten erhalten werden, indem die vertikale und die longitudinale Ebene mit einer transversalen Koordinate, die gleich dem Wert (x'') in dem Standardsatz ist, mit einer Linie geschnitten werden, welche die zwei nahegelegenen Punkte verbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, wobei ein modifizierter Wert (y'), der von dem gemessenen Wert (y) und der Zuführdistanz (L) abhängig ist, anstelle des gemessenen Wertes der longitudinalen Koordinate (y) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der modifizierte Wert der longitudinalen Koordinate (y' = y – [y_prec + L]) gleich der Differenz zwischen dem gemessenen Wert (y) und dem Wert (y_prec), der bei dem vorhergehenden Abtastvorgang gemessen wurde und als demselben Wert (x'') in dem Standardsatz zugeordnet erkannt wurde, plus der Zuführdistanz (L) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der modifizierte Wert der longitudinalen Koordinate (y' = y – mL) gleich dem gemessenen Wert (y) minus einer Anzahl von Zuführdistanzen (L) ist, die gleich der Zahl (m) von durchgeführten Abtastvorgängen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Berechnens des Volumens, das zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, die folgenden Schritte umfaßt: Berücksichtigen des Netzes, das auf der Ebene der Lagerfläche (x-y) durch die Trapeze gebildet wird, die durch die projizierten Punkte der Punkte definiert sind, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen; Berechnen der Fläche jedes Trapezes in dem Netz; Berechnen einer festgelegten Höhe für jedes Trapez in Abhängigkeit von den äquivalenten vertikalen Koordinatenwerten (z''), die den vier Ecken des Trapezes zugeordnet sind; Berechnen eines Elementarvolumens durch Multiplizieren der Fläche eines Trapezes mit seiner festgesetzten Höhe; Berechnen des Volumens, das zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte definiert ist, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, als die kombinierte Summe aller Elementarvolumina.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt eines Berechnens der Fläche jedes Trapezes die folgenden Unterschritte umfaßt: Berechnen der zwei parallelen Seiten des Trapezes als Differenzen (Δy) zwischen den äquivalenten longitudinalen Koordinaten (y'') jedes Paares von Ecken des Trapezes, die dieselbe äquivalente transversale Koordinate (x'') aufweisen; Berechnen der Summe der parallelen Seiten jedes Trapezes; Multiplizieren dieser Summe mit T und darauffolgend Teilen dieser Summe durch 2.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die festgesetzte Höhe, die jedem Trapez zugeordnet ist, der arithmetische Mittelwert zwischen den vertikalen Koordinaten (z'') der äquivalenten Punkte (x'', y'', z'') ist, welche die Projektionen der Ecken des Trapezes auf die Ebene der Lagerfläche (x-y) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das die folgenden Schritte umfaßt: Messen der räumlichen Position jedes Meßpunktes in einem Polarkoordinatenreferenzsystem, das um den Ursprung der Scannerstrahlen zentriert ist, mit dem Scanner; Bearbeiten der Polarkoordinatenwerte der Position jedes Meßpunktes, um die Dreiergruppen in kartesischen Koordinaten (x, y, z) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abtastebene unter einem anderen Winkel als einem 90° Winkel zur Ebene der Lagerfläche (x-y) orientiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt eines Lesens eines optischen Codes umfaßt, der auf dem Gegenstand vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der optische Code mit demselben Scanner gelesen wird, der für das Berechnen der räumlichen Positionen der Meßpunkte verwendet wird.
Vorrichtung zum Messen des Volumens eines Gegenstandes, wobei die Vorrichtung umfaßt: eine Lagerfläche für den Gegenstand, wobei quer über die Lagerfläche eine Zuführrichtung für den Gegenstand definiert ist; einen Laserscanner, der über der Lagerfläche liegt und so angeordnet ist, daß er in einer Abtastebene wirksam ist, welche die Ebene der Lagerfläche entlang einer Abtastgrundlinie, die quer zur Zuführrichtung liegt, schneidet; eine Verarbeitungseinheit, die mit dem Scanner verknüpft ist; eine Vorrichtung zum Bewegen des Gegenstandes über die Lagerfläche relativ zur Abtastebene entlang der Zuführrichtung; eine Vorrichtung zum Senden eines Signals an die Verarbeitungseinheit jedes mal dann, wenn der Gegenstand über eine vorgegebene Zuführdistanz in Bezug auf die Abtastebene bewegt wird, die einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung (L) entspricht; wobei der Scanner und/oder die Verarbeitungseinheit folgende Funktionen ausführen kann: Abtasten des Gegenstands in der Abtastebene mit dem Scanner; Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinatendreiergruppen (x, y, z) von n Meßpunkten auf dem Gegenstand, der durch den Laserstrahl auf der Abtastebene abgetastet wird; Berechnen der Bewegung des Gegenstands relativ zur Abtastebene über eine Zuführdistanz entlang der Zuführrichtung, die gleich einer vorbestimmten longitudinalen Auflösung (L) ist; Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte, bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist; Einrichten eines Satzes von Standardwerten (x'') für die transversale Koordinate mit einem Abstand voneinander, dessen Wert gleich einer vorbestimmten transversalen Auflösung (T) ist; Konstruieren eines Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z'') bei jedem Abtastdurchlauf, wobei die Werte der transversalen Koordinate (x'') gleich den Werten im Standardsatz sind, und die Werte der longitudinalen Koordinate (y'') und der vertikalen Koordinate (z'') jeweils von den Werten der berechneten longitudinalen und vertikalen Koordinate (y, z) abhängig sind; Berechnen des Volumens, das zwischen der Lagerfläche (x-y) und der Oberfläche enthalten ist, die durch die Punkte mit äquivalenten Koordinaten (x'', y'', z'') definiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Lagerfläche durch ein Förderband gebildet wird und die Vorrichtung zum Bewegen des Gegenstandes über die Lagerfläche relativ zur Abtastebene eine angetriebene Führungsrolle des Förderbandes umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung zum Senden eines Signals an die Verarbeitungseinheit jedes mal dann, wenn der Gegenstand um eine vorgegebene Zuführdistanz relativ zur Abtastebene bewegt wird, einen Codierer umfaßt, der auf einer Führungsrolle des Förderbandes wirksam ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die des weiteren neben der Abtastebene eine Vorrichtung zum Detektieren des in eine Abtastzone der Lagerfläche eintretenden Gegenstandes umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die des weiteren neben der Abtastebene eine Vorrichtung zum Detektieren des aus einer Abtastzone der Lagerfläche austretenden Gegenstandes umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Abtastebene des Laserscanners im Verhältnis zur Ebene der Lagerfläche mit einem Winkel eingestellt ist, der ein anderer als ein 90° Winkel ist.