FR2785382A1 - System for measuring weight and dimensions of moving objects, such as for measuring dimensions of parcels moving along a conveyor belt has device for removing oscillations from weight measurement sensor - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME ET PROCEDE DE MESURE DES CARACTERISTIQUESCHARACTERISTICS MEASUREMENT SYSTEM AND METHOD
D'UN OBJET EN MOUVEMENTOF A MOVING OBJECT
DESCRIPTIONDESCRIPTION
Domaine technique La présente invention concerne un système et un procédé de mesure des caractéristiques d'un objet en mouvement. Le domaine de l'invention est celui de la mesure rapide et précise des caractéristiques d'un objet en mouvement, par exemple un colis, et notamment Technical Field The present invention relates to a system and method for measuring the characteristics of a moving object. The field of the invention is that of rapid and precise measurement of the characteristics of a moving object, for example a package, and in particular
de la mesure des trois dimensions englobantes de celui- of the measurement of the three encompassing dimensions of it
ci. Etat de la technique antérieure Dans le domaine de l'invention ainsi défini, il existe de nombreuses publications, et notamment: * Le document référencé [1] en fin de this. STATE OF THE PRIOR ART In the field of the invention thus defined, there are numerous publications, and in particular: * The document referenced [1] at the end of
description, qui décrit un système de mesure de description, which describes a system for measuring
surfaces des caractéristiques d'un objet, comprenant: - au moins deux caméras dirigées, selon deux directions différentes, vers l'espace de positionnement de l'objet situé au-dessus du plan supérieur d'une première boite à lumière, et reliées à un organe de traitement; - deux boîtes à lumière, la première étant disposée dans un plan supérieur horizontal au-dessus du plateau d'une balance, la seconde étant disposée dans un plan vertical au-dessus et sur le côté du plan supérieur de la première; - un organe de traitement relié d'une part à un organe d'entrée d'informations et d'autre part à un organe de visualisation; surfaces of the characteristics of an object, comprising: - at least two cameras directed, in two different directions, towards the positioning space of the object located above the upper plane of a first light box, and connected to a processing organ; - two light boxes, the first being arranged in a horizontal upper plane above the platform of a scale, the second being arranged in a vertical plane above and on the side of the upper plane of the first; - a processing device connected on the one hand to an information input device and on the other hand to a display device;
- une balance munie d'un plateau de pesée. - a balance fitted with a weighing pan.
* Le document référencé [2], qui décrit un procédé optoélectronique pour mesurer les dimensions et la forme de fruits, légumes et objets divers, caractérisé par le fait qu'on fait passer le produit à classer à vitesse constante, devant un ensemble comprenant un cadre muni, sur un de ses côtés, d'une série de photodiodes situées sur des plans à différentes hauteurs définissant et déterminant une unité détectrice, le côté opposé présentant une série d'orifices positionnés de haut en bas faisant face aux photodiodes et coïncidant avec elles, alors que le faisceau de rayons d'une ou plusieurs sources lumineuses incorporées au système est projeté horizontalement et parallèlement et rencontre la batterie de photodiodes, laquelle dispose des circuits électroniques nécessaires pour transmettre les signaux * The document referenced [2], which describes an optoelectronic process for measuring the dimensions and the shape of fruits, vegetables and various objects, characterized by the fact that the product to be classified is passed at constant speed, before a set comprising a frame provided, on one of its sides, with a series of photodiodes located on planes at different heights defining and determining a detector unit, the opposite side having a series of orifices positioned from top to bottom facing the photodiodes and coinciding with them, while the beam of rays from one or more light sources incorporated into the system is projected horizontally and parallel and meets the battery of photodiodes, which has the electronic circuits necessary to transmit the signals
qu'elle détecte au circuit logique d'un micro- that it detects on the logic circuit of a micro-
ordinateur qui, par des calculs mathématiques, détermine les diamètres maximal, minimal et moyen ou toute autre variable en rapport avec les dimensions et computer which, by mathematical calculations, determines the maximum, minimum and average diameters or any other variable related to the dimensions and
la forme du produit à classer.the shape of the product to be classified.
Ce procédé de mesure utilise des rayons équidistants et une série de capteurs permettant de This measurement method uses equidistant rays and a series of sensors making it possible to
déterminer les dimensions des objets. determine the dimensions of the objects.
* Le document référencé [3], qui décrit un procédé de contrôle dimensionnel au défilé de barres consistant à faire défiler une barre le long d'un axe de défilement X-X. Deux capteurs inclinés l'un par rapport à l'autre forment chacun une image de la barre sur une barrette de photodiodes. Des moyens électroniques d'alimentation et de traitement permettent de comparer les données électroniques émises par les photodiodes et de signaler les différences significatives. Ce procédé permet de mesurer des barres forcément rondes. Mais, il n'y a pas de pesage, pas d'identification. * Le document référencé [4], qui décrit un procédé pour la mesure de différents paramètres de pièces, dans lequel à partir d'un rayon laser élémentaire on forme par glissement parallèle un rayon laser étalé de faible épaisseur que l'on fait traverser perpendiculairement à son plan principal par une pièce à mesurer mise dans le sens de sa longueur, la largeur du rayon étalé étant supérieure au diamètre maximum de la pièce, et on détermine la position de tout point de mesure sur la longueur de la pièce à partir de l'instant o celle-ci pénètre dans le rayon laser et à partir de la vitesse prédéfinie du déplacement que l'on * The document referenced [3], which describes a dimensional control process for the parade of bars consisting of scrolling a bar along an axis of scrolling X-X. Two sensors inclined to each other form an image of the bar on a photodiode array. Electronic supply and processing means make it possible to compare the electronic data emitted by the photodiodes and to report significant differences. This method makes it possible to measure necessarily round bars. But, there is no weighing, no identification. * The document referenced [4], which describes a process for the measurement of different parameters of parts, in which starting from an elementary laser beam is formed by parallel sliding a spread laser beam of small thickness which one makes cross perpendicularly to its main plane by a piece to be measured in the direction of its length, the width of the spread radius being greater than the maximum diameter of the piece, and the position of any measuring point is determined on the length of the piece from the instant when it enters the laser beam and from the predefined speed of displacement that we
impose à cette pièce.imposes on this room.
Ce procédé sert à mesurer les diamètres de rotondité. Ces pièces sont déplacées avec une This process is used to measure roundness diameters. These pieces are moved with a
orientation précise.precise orientation.
* Le document référencé [5], qui décrit un dispositif optique de mesure à distance d'épaisseur de verre dont la précision de mesure à distance est peu affectée par les mouvements du verre. Le dispositif comprend: - un émetteur de faisceau lumineux, monté sur un plateau mobile à deux cardans, asservi pour que le faisceau lumineux reste toujours normal à la face supérieure du verre; - un récepteur, monté préférentiellement sur le même plateau mobile, destiné à mesurer l'angle sous lequel sont vues les deux tâches de diffusion créés par le faisceau lumineux sur les deux faces du verre, ainsi que l'angle d'incidence; - un système de traitement calculant * The document referenced [5], which describes an optical device for measuring glass thickness remotely, the measurement accuracy of which is little affected by the movements of the glass. The device comprises: - a light beam emitter, mounted on a mobile plate with two cardan joints, controlled so that the light beam always remains normal on the upper face of the glass; - A receiver, preferably mounted on the same mobile plate, intended to measure the angle at which the two scattering tasks created by the light beam on the two faces of the glass are seen, as well as the angle of incidence; - a processing system calculating
l'épaisseur du verre.the thickness of the glass.
Ce dispositif permet la mesure d'une épaisseur This device allows the measurement of a thickness
de verre, uniquement par transparence. of glass, only by transparency.
* Le document référencé [6], qui décrit un système qui détermine en dynamique le poids, les dimensions, le volume et la référence de colis. Ce système utilise une barrière de rayons infrarouge qui détermine par pas de 5 mm les caractéristiques dimensionnelles des colis. La précision de mesure du poids n'est que de 150g. Par le procédé imposé, la vitesse de déplacement maximale du colis est de 0.5 m/s. Ce système n'embarque pas de moyen informatique suffisant pour se connecter directement à une base de données (utilisation de lignes de communication série). Ce système ne peut être agrandi ou rétrécis en fonction de la taille des objets à mesurer. * Le document référencé [7], qui décrit un système qui détermine en dynamique le poids et les dimensions de colis. Ce système utilise une tête à balayage laser qui détermine avec une précision de * The document referenced [6], which describes a system that dynamically determines the weight, dimensions, volume and reference of packages. This system uses an infrared ray barrier which determines the dimensional characteristics of the packages in steps of 5 mm. The weight measurement accuracy is only 150g. By the imposed process, the maximum displacement speed of the package is 0.5 m / s. This system does not have sufficient IT resources to connect directly to a database (use of serial communication lines). This system cannot be enlarged or shrunk depending on the size of the objects to be measured. * The document referenced [7], which describes a system which dynamically determines the weight and dimensions of packages. This system uses a laser scanning head which determines with precision
+5 mm les caractéristiques dimensionnelles des colis. +5 mm the dimensional characteristics of the packages.
Par le procédé imposé, la vitesse de déplacement maximale du colis est de 0,3 m/s. Ce système n'embarque pas de moyen informatique suffisant pour se connecter directement à une base de données (utilisation de lignes de communication série). Ce système ne peut être agrandi ou rétréci en fonction de la taille des objets By the imposed process, the maximum displacement speed of the package is 0.3 m / s. This system does not have sufficient IT resources to connect directly to a database (use of serial communication lines). This system cannot be enlarged or shrunk depending on the size of the objects
à mesurer.to measure.
L'invention a pour objet un système de mesure des caractéristiques d'un objet en mouvement améliorant les caractéristiques des systèmes de l'art connu en permettant de mesurer le poids et le volume d'objets en mouvement de 0,1 à 1,5 m/s sur un tapis roulant, sans nécessiter l'intervention d'un opérateur pendant les mesures. Exposé de l'invention L'invention propose un système de mesure des caractéristiques d'un objet en mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend: - un tapis roulant; - au moins un ensemble de mesure constitué de: 15. une balance de pesée située sous le tapis roulant, un système d'éclairage et une caméra, une unité de signalisation lumineuse, un lecteur de codes barres, 20. un codeur incrémental fixé sur l'axe moteur du tapis roulant pour mesurer le déplacement de celui-ci; - un organe de traitement permettant de gérer The subject of the invention is a system for measuring the characteristics of a moving object improving the characteristics of the systems of the known art by making it possible to measure the weight and the volume of moving objects from 0.1 to 1.5. m / s on a treadmill, without requiring the intervention of an operator during the measurements. Disclosure of the invention The invention provides a system for measuring the characteristics of a moving object, characterized in that it comprises: - a conveyor belt; - at least one measurement unit consisting of: 15. a weighing scale located under the treadmill, a lighting system and a camera, a light signaling unit, a barcode reader, 20. an incremental encoder fixed on the motor axis of the treadmill to measure the movement thereof; - a processing unit to manage
le fonctionnement de ces différents éléments. the functioning of these different elements.
Avantageusement la caméra et le système d'éclairage sont fixés sur un portique qui encadre le Advantageously, the camera and the lighting system are fixed on a gantry which frames the
tapis roulant.conveyor belt.
La présente invention concerne également un procédé de mesure des caractéristiques d'un objet en mouvement dans un tel système, ledit procédé comportant les étapes suivantes: - on mesure en permanence le poids; - on analyse la fréquence des oscillations mécaniques; - on détermine le poids de l'objet par The present invention also relates to a method for measuring the characteristics of a moving object in such a system, said method comprising the following steps: - the weight is continuously measured; - the frequency of mechanical oscillations is analyzed; - the weight of the object is determined by
soustraction du bruit de la courbe de mesure de poids. subtraction of noise from the weight measurement curve.
Le procédé de l'invention comporte de plus les étapes suivantes: - on calibre la caméra à l'aide d'un objet étalon qui est un cube noir sur trois faces adjacentes duquel sont collés douze carrés blancs (quatre par face), en ayant les phases suivantes: on positionne le cube étalon dans la scène, on extrait et on trie les coordonnées deux dimensions des 48 points correspondant aux sommets des carrés sur le cube étalon, on calcule les paramètres de projection; The method of the invention further comprises the following steps: - the camera is calibrated using a standard object which is a black cube on three adjacent faces of which twelve white squares (four per side) are glued, having the following phases: the standard cube is positioned in the scene, the two-dimensional coordinates of the 48 points corresponding to the vertices of the squares on the standard cube are extracted and sorted, the projection parameters are calculated;
- on calcule les dimensions de l'objet. - we calculate the dimensions of the object.
On extrait les coordonnées image des 48 points en plusieurs phases après acquisition et binarisation de l'image du cube étalon, à savoir: - mesure des coordonnées images des centres de gravité des 12 carrés; - tri des centres de gravité dans l'ordre prédéfini des carrés; - extraction des points du contour de chaque carré; - recherche approximative des sommets du carré; - extraction des droites comprises entre les sommets de chaque carré; - calcul exact des coordonnées images des The image coordinates of the 48 points are extracted in several phases after acquisition and binarization of the image of the standard cube, namely: - measurement of the image coordinates of the centers of gravity of the 12 squares; - sorting the centers of gravity in the predefined order of the squares; - extraction of the points of the outline of each square; - approximate search of the vertices of the square; - extraction of the lines included between the vertices of each square; - exact calculation of the image coordinates of
sommets par intersection des droites. vertices by intersection of lines.
Le calcul des paramètres de projection s'effectue en résolvant, par la méthode des moindres carrés, un système d'équations construit à partir des coordonnées deux dimensions et trois dimensions des 48 The projection parameters are calculated by solving, by the method of least squares, a system of equations constructed from the two-dimensional and three-dimensional coordinates of the 48
points du cube étalon.points of the standard cube.
Le calcul des dimensions de l'objet se décompose en plusieurs phases: détection de l'entrée complète d'un objet dans le champ de la caméra; acquisition de deux images successives de l'objet et mesure du déplacement de l'objet entre les deux acquisitions; - mesure des coordonnées image des sommets de l'objet dans chaque image; - recherche des couples de points communs aux deux images (appariement des points); - calcul des coordonnées trois dimensions pour les points appariés; The calculation of the dimensions of the object is broken down into several phases: detection of the complete entry of an object into the field of the camera; acquisition of two successive images of the object and measurement of the displacement of the object between the two acquisitions; - measurement of the image coordinates of the vertices of the object in each image; - search for pairs of points common to the two images (pairing of points); - calculation of three-dimensional coordinates for the paired points;
- calcul des dimensions.- calculation of dimensions.
Pour calculer le volume de l'objet on acquiert deux images distinctes, la première image étant enregistrée dès la détection de l'entrée complète de l'objet, la seconde étant prise quelques instants après. A chaque acquisition on effectue une lecture de la valeur renvoyée par le codeur incrémental, cette valeur étant ensuite convertie en unité métrique, le déplacement de l'objet étant égal à la différence entre To calculate the volume of the object, two separate images are acquired, the first image being recorded as soon as the complete entry of the object is detected, the second being taken a few moments later. At each acquisition, the value returned by the incremental encoder is read, this value then being converted into metric units, the displacement of the object being equal to the difference between
ces deux valeurs.these two values.
Le procédé de l'invention permet de détecter l'arrivée d'un objet sur le tapis roulant, de l'identifier automatiquement s'il possède un code barres et de mesurer les cotes de longueur, largeur et hauteur, en parallèle de la mesure du poids. Il s'intègre facilement sur les systèmes de convoyage The method of the invention makes it possible to detect the arrival of an object on the treadmill, to identify it automatically if it has a bar code and to measure the dimensions of length, width and height, in parallel with the measurement. weight. It is easily integrated on conveyor systems
existants.existing.
Les domaines d'application du système de l'invention sont nombreux. Ce sont par exemple: - la prestation de services logistiques (gestion de stock, stockage, manutention, entrepôts, - la préparation de commandes; le contrôle et mesure, métrologie, calibrage. The fields of application of the system of the invention are numerous. These are for example: - the provision of logistical services (stock management, storage, handling, warehouses, - order preparation; control and measurement, metrology, calibration.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
- La figure 1 illustre le système de l'invention; - la figure 2 illustre le fonctionnement du système de l'invention; - la figure 3 illustre le principe de la mesure effectuée par le système de l'invention; - la figure 4 illustre un exemple d'objet pris en compte par le système de l'invention; - Figure 1 illustrates the system of the invention; - Figure 2 illustrates the operation of the system of the invention; - Figure 3 illustrates the principle of the measurement performed by the system of the invention; - Figure 4 illustrates an example of an object taken into account by the system of the invention;
- la figure 5 illustre un objet étalon. - Figure 5 illustrates a standard object.
Exposé détaillé de modes de réalisation Le système de l'invention, illustré sur la figure 1, comprend: - une armoire électrique 9; - au moins un tapis roulant; ici un convoyeur d'entrée des objets ou injecteur 10, un convoyeur principal 11, et un convoyeur 12 de sortie des objets; - au moins un ensemble de mesure constitué de: une balance de pesée 13, un système d'éclairage 14 et une caméra , par exemple une caméra CCD monochrome avec objectif, À une unité de signalisation lumineuse 16 (voyant rouge: défaut; voyant vert: bon), À un lecteur de codes barres 17 pour l'identification des objets, un codeur incrémental pour mesurer le déplacement du tapis (non représenté sur la figure); - un organe de traitement 20, relié à ces différents éléments et permettant de gérer le fonctionnement de ceux-ci, cet organe étant également connecté à au moins un organe d'entrée d'information et Detailed description of embodiments The system of the invention, illustrated in FIG. 1, comprises: - an electrical cabinet 9; - at least one treadmill; here an inlet conveyor for objects or injector 10, a main conveyor 11, and a conveyor 12 for outlet of objects; - at least one measurement assembly consisting of: a weighing scale 13, a lighting system 14 and a camera, for example a monochrome CCD camera with lens, To a light signaling unit 16 (red light: fault; green light : good), to a barcode reader 17 for the identification of objects, an incremental encoder to measure the movement of the mat (not shown in the figure); a processing member 20, connected to these various elements and making it possible to manage the operation of these, this member also being connected to at least one information input member, and
à au moins un organe de visualisation. at least one display member.
Cet organe comprend par exemple 10. un processeur de type Intel PENTIUM, * un disque dur et un lecteur de disquette, une carte d'affichage vidéo de type VGA, une carte d'acquisition vidéo de type MATROX METEOR à laquelle se connecte la caméra, une carte de comptage rapide de type ADDICOUNT PA 1700 reliée au codeur incrémental. La caméra 15 et le système d'éclairage sont fixés sur un portique 21 qui encadre le tapis roulant This body includes for example 10. an Intel PENTIUM type processor, * a hard disk and a floppy drive, a VGA type video display card, a MATROX METEOR type video acquisition card to which the camera is connected , an ADDICOUNT PA 1700 type fast counting card connected to the incremental encoder. The camera 15 and the lighting system are fixed on a gantry 21 which frames the treadmill
18. La balance 13 se trouve sous le tapis roulant 18. 18. The scale 13 is located under the treadmill 18.
Le codeur incrémental est fixé sur l'axe moteur du The incremental encoder is fixed on the motor axis of the
tapis roulant.conveyor belt.
L'identification, la lecture du code à barres peut être confiées à un scanner automatique de type METROLOLIG MS700. Lorsqu'un objet passe à proximité du scanner, l'étiquette d'identification est lue automatiquement et l'information est envoyée par une The identification and the reading of the bar code can be entrusted to an automatic scanner of the METROLOLIG MS700 type. When an object passes near the scanner, the identification label is read automatically and the information is sent by a
liaison de type RS232 à l'organe de traitement 20. RS232 type link to the processing unit 20.
Dans un mode de réalisation, donné à titre d'exemple, le système de l'invention présente les caractéristiques suivantes: * Configuration logicielle Elle comprend: - un système d'exploitation WINDOWS NT 4.0; une bibliothèque de fonctions MIL utilisée avec la carte MATROX METEOR; un logiciel développé en Borland C++ Builder, qui gère l'ensemble du système; il intègre, sous interface graphique, la gestion d'une base de données, la mise en oeuvre de la calibration du système, et la In one embodiment, given by way of example, the system of the invention has the following characteristics: * Software configuration It includes: - a WINDOWS NT 4.0 operating system; a library of MIL functions used with the MATROX METEOR card; software developed in Borland C ++ Builder, which manages the entire system; it integrates, under a graphical interface, the management of a database, the implementation of system calibration, and the
gestion des mesures.measurement management.
Cette configuration n'est pas figée. Il est tout à fait possible de la faire évoluer pour l'adapter aux besoins de l'utilisateur (par exemple par ajout d'une fonctionnalité, par modification de l'interface This configuration is not fixed. It is entirely possible to make it evolve to adapt it to the needs of the user (for example by adding a functionality, by modifying the interface
graphique pour afficher un masque de saisie écran). to display a screen entry mask).
* Liaisons internes Ce sont les lignes de communication entre l'organe de traitement et l'ensemble de mesure, telles que: - une ligne RS232 pour la balance; - un câble vidéo alimenté pour la caméra; - une ligne RS232 pour le lecteur code barres; - un câble spécifique pour le codeur * Internal links These are the communication lines between the processing unit and the measuring system, such as: - an RS232 line for the balance; - a video cable supplied for the camera; - an RS232 line for the barcode reader; - a specific cable for the encoder
incrémental.incremental.
* Liaisons externes Ce sont des liaisons entre l'organe de traitement et tout autre système informatique. Le système de l'invention est capable de se connecter au système informatique de l'utilisateur soit par l'intermédiaire d'une liaison RS232, soit par * External links These are links between the processing unit and any other computer system. The system of the invention is capable of connecting to the user's computer system either via an RS232 link, or by
l'intermédiaire d'une liaison Ethernet. via an Ethernet link.
Le système de l'invention fonctionne de la façon suivante: Mesure du poids Le poids maximum et la précision de mesure dépendent du type de balance utilisé. Tout type de balance peut être connecté au système à la seule condition qu'il dispose d'une ligne de communication The system of the invention operates as follows: Weight measurement The maximum weight and the measurement accuracy depend on the type of balance used. Any type of scale can be connected to the system provided that it has a communication line
RS232.RS232.
Dans un mode de réalisation considéré, on utilise une balance de type METTLER TOLEDO FCC 150 (poids max. = 150 Kg; précision = 10,20 ou 50 g en fonction du poids). Le poids du convoyeur étant de In one embodiment considered, a METTLER TOLEDO FCC 150 type balance is used (maximum weight = 150 kg; precision = 10.20 or 50 g depending on the weight). The weight of the conveyor is
kg, la marge de mesure est alors de 40 kg. kg, the measurement margin is then 40 kg.
Dans la mesure du poids on analyse en permanence le poids, qu'il y ait présence ou non d'un objet sur le convoyeur. Après analyse, on calcule la fréquence des oscillations mécaniques donc de poids. Le poids exact de l'objet est déterminé par soustraction du bruit de la courbe de mesure. Pour ne pas perturber le système de pesage par le poids des cordons d'alimentation du moteur du convoyeur, chaque phase du secteur (trois fils) et la terre (un fil) sont amenées sur chacun des quatre pieds du convoyeur à l'aide de In weight measurement, the weight is continuously analyzed, whether or not there is an object on the conveyor. After analysis, the frequency of mechanical oscillations and therefore of weight is calculated. The exact weight of the object is determined by subtracting the noise from the measurement curve. To avoid disturbing the weighing system by the weight of the power cords of the conveyor motor, each phase of the sector (three wires) and the earth (one wire) are brought to each of the four feet of the conveyor using
câbles souples enroulés sous forme de ressorts. flexible cables wound in the form of springs.
* Mesure du volume Calibration de la caméra Avant de pouvoir faire des calculs, on passe par une phase de calibration de la caméra qui permet de * Volume measurement Camera calibration Before being able to make calculations, we go through a camera calibration phase which allows
définir les paramètres utiles.define useful parameters.
Le but de la calibration de la caméra est de calculer les paramètres de projection qui permettent de passer des coordonnées trois dimensions de la scène aux coordonnées deux dimensions de l'image. Ce calcul s'effectue en mesurant les coordonnées image de points de la scène dont les coordonnées trois dimensions sont parfaitement connues. On peut ainsi utiliser un objet étalon tel qu'un cube noir, de dimension par exemple 400x400x400 mm. Sur trois faces adjacentes de ce cube sont collés 12 carrés de couleur, par exemple blancs, de par exemple 17 mm de côté, comme illustré sur la The purpose of the camera calibration is to calculate the projection parameters which allow the transition from three-dimensional coordinates of the scene to two-dimensional coordinates of the image. This calculation is carried out by measuring the image coordinates of points on the scene whose three-dimensional coordinates are perfectly known. It is thus possible to use a standard object such as a black cube, of dimension for example 400x400x400 mm. On three adjacent faces of this cube are glued 12 colored squares, for example white, for example 17 mm on a side, as illustrated on the
figure 5.figure 5.
Les points étalons de la scène sont les sommets des carrés, ce qui représente au total 48 points. Les coordonnées trois dimensions exactes de ces points sont stockées dans un fichier. Ils sont rangés dans un ordre croissant prédéfini, chaque carré étant numéroté de A à The standard points of the scene are the vertices of the squares, which represents a total of 48 points. The exact three-dimensional coordinates of these points are stored in a file. They are arranged in a predefined ascending order, each square being numbered from A to
L et chaque sommet d'un carré de un à quatre. L and each vertex of a square from one to four.
La calibration se décompose en plusieurs étapes: - positionnement du cube étalon dans la scène; - extraction et tri des coordonnées deux dimensions des 48 points dans l'image; The calibration is broken down into several stages: - positioning of the standard cube in the scene; - extraction and sorting of the two-dimensional coordinates of the 48 points in the image;
- calcul des paramètres de projection. - calculation of projection parameters.
On positionne le cube étalon en le plaçant We position the standard cube by placing it
correctement afin de pouvoir observer les douze carrés. correctly in order to be able to observe the twelve squares.
Il existe deux solutions: - utilisation d'une pièce de calage qui s'adapte au tapis roulant; - superposition sur l'image d'un écran de contrôle de repères graphiques correspondant à une There are two solutions: - use of a wedging piece that adapts to the treadmill; - superimposition on the image of a screen for checking graphic markers corresponding to a
image référence des trois faces munies de carrés.. reference image of the three faces provided with squares.
L'extraction des coordonnées image des 48 points étalon s'effectue en plusieurs étapes après acquisition et binarisation de l'image du cube étalon: - mesure des coordonnées images des centres de gravité des douze carrés; - tri des centres de gravité dans l'ordre prédéfini des carrés; extraction des points du contour de chaque carré; - recherche approximative des sommets de chaque carré - extraction des droites comprises entre les sommets de chaque carré; - calcul exact des coordonnées images des The image coordinates of the 48 standard points are extracted in several stages after acquisition and binarization of the image of the standard cube: - measurement of the image coordinates of the centers of gravity of the twelve squares; - sorting the centers of gravity in the predefined order of the squares; extraction of the points of the outline of each square; - approximate search of the vertices of each square - extraction of the lines between the vertices of each square; - exact calculation of the image coordinates of
sommets par intersection des droites. vertices by intersection of lines.
Le calcul des paramètres de projection s'effectue en résolvant, par la méthode des moindres carrés, un système d'équations construit à partir des coordonnées deux dimensions et trois dimensions des 48 The projection parameters are calculated by solving, by the method of least squares, a system of equations constructed from the two-dimensional and three-dimensional coordinates of the 48
points du cube étalon.points of the standard cube.
La calibration s'effectue à l'installation, ou lors d'une modification du système. Une fois calculés, les paramètres sont stockés pour être ensuite utilisés The calibration is carried out during installation, or during a modification of the system. Once calculated, the parameters are stored for later use
pendant les mesures de volume.during volume measurements.
On peut adapter le système de l'invention en déplaçant la caméra pour pouvoir mesurer soit de très petits objets (inférieurs à 10 cm de côté), soit de très volumineux objets (0,50 m à 2 m de côté) Principe de la mesure Le calcul des trois dimensions de l'objet (longueur, largeur et hauteur) est basé sur la prise en compte du mouvement de l'objet sur le tapis roulant et l'utilisation d'une caméra. Cette dernière est placée au-dessus du tapis, à l'une de ses extrémités, et orientée de manière à observer l'ensemble du déplacement de l'objet. L'acquisition de deux images successives et la connaissance du déplacement exact de l'objet entre ces deux acquisitions permettent de calculer les coordonnées trois dimensions des sommets The system of the invention can be adapted by moving the camera to be able to measure either very small objects (less than 10 cm on one side) or very large objects (0.50 m to 2 m on one side) Principle of the measurement The calculation of the three dimensions of the object (length, width and height) is based on taking into account the movement of the object on the treadmill and the use of a camera. The latter is placed above the carpet, at one of its ends, and oriented so as to observe the entire movement of the object. The acquisition of two successive images and the knowledge of the exact displacement of the object between these two acquisitions make it possible to calculate the three-dimensional coordinates of the vertices
visibles de l'objet, comme le montre la figure 3. visible from the object, as shown in Figure 3.
Si on considère les références suivantes: O: centre optique de la caméra de coordonnées trois dimensions (X0, Y0, Z0) D: déplacement de l'objet entre les deux images P: point caractéristique (sommet) de la première image P'3: point homologue de P' dans la seconde image P: projetée de P'l sur le tapis roulant P3: projetée de P'3 sur le tapis roulant P2: point construit à partir de Pl par translation d'une longueur D P'2: intersection des segments [OP2] et [P'l P'3] Hcam: hauteur de la caméra h: hauteur de l'objet Les coordonnées trois dimensions (x5, y., z$) d'un sommet considéré de l'objet sont données par les équations suivantes (le repère à trois dimensions étant solidaire du tapis roulant): Zs = h = Hcan{1 - __ Xs =m''Hca - h, If we consider the following references: O: optical center of the three-dimensional coordinate camera (X0, Y0, Z0) D: displacement of the object between the two images P: characteristic point (vertex) of the first image P'3 : homologous point of P 'in the second image P: projected from P'l onto the conveyor belt P3: projected from P'3 onto the conveyor belt P2: point constructed from Pl by translation of a length D P'2 : intersection of the segments [OP2] and [P'l P'3] Hcam: height of the camera h: height of the object The three-dimensional coordinates (x5, y., z $) of a vertex considered of the object are given by the following equations (the three-dimensional frame being integral with the treadmill): Zs = h = Hcan {1 - __ Xs = m''Hca - h,
cani -cani -
Ys =H (Y-- Yo) + Yo carn Les coordonnées trois dimensions (x, y, z) des points P1 et P3 sont calculées grâce aux paramètres de Ys = H (Y-- Yo) + Yo carn The three-dimensional coordinates (x, y, z) of the points P1 and P3 are calculated using the parameters of
projection déterminés lors de la phase de calibration. projection determined during the calibration phase.
Ce calcul se décompose pour chaque point en plusieurs étapes: détermination des deux équations caractérisant la droite de projection dans l'espace trois dimensions, à partir des coordonnées images du point et des paramètres de projection; - calcul des coordonnées trois dimensions du point en fixant z=0 dans les deux équations de la droite de projection, condition qui correspond à This calculation is broken down for each point into several stages: determination of the two equations characterizing the projection line in three-dimensional space, from the image coordinates of the point and the projection parameters; - calculation of the three-dimensional coordinates of the point by setting z = 0 in the two equations of the projection line, condition which corresponds to
l'intersection de cette droite avec le tapis roulant. the intersection of this straight line with the treadmill.
La distance P1P3 est calculée à partir des coordonnées trois dimensions des points P1(xp, YP1, Zp1) et P3 (Xp3, YP3, Zp3) et d'après la formule suivante (sachant que zp = zp3 = O): PP3 = (Xp3 - Xp)+ (Yp3 - YP Le calcul des coordonnées trois dimensions pour chacun des sommets visibles de l'objet permet de retrouver sa longueur et sa largeur, comme illustré sur The distance P1P3 is calculated from the three-dimensional coordinates of the points P1 (xp, YP1, Zp1) and P3 (Xp3, YP3, Zp3) and according to the following formula (knowing that zp = zp3 = O): PP3 = ( Xp3 - Xp) + (Yp3 - YP The calculation of the three-dimensional coordinates for each of the visible vertices of the object allows to find its length and its width, as illustrated on
la figure 4.Figure 4.
Par exemple, la longueur de l'objet est obtenue For example, the length of the object is obtained
par différence entre S1 et S2.by difference between S1 and S2.
Calcul des dimensions de l'objet Le calcul des dimensions de l'objet se décompose en plusieurs phases: - détection de l'entrée complète d'un objet dans le champ de la caméra; - acquisition de deux images successives de l'objet et mesure du déplacement de l'objet entre les deux acquisitions; mesure des coordonnées image des sommets de l'objet dans chaque image; recherche des couples de points communs aux deux images (appariement des points); - calcul des coordonnées trois dimensions pour les points appariés; Calculation of the dimensions of the object The calculation of the dimensions of the object breaks down into several phases: - detection of the complete entry of an object in the field of the camera; - acquisition of two successive images of the object and measurement of the displacement of the object between the two acquisitions; measurement of the image coordinates of the vertices of the object in each image; search for pairs of points common to the two images (pairing of points); - calculation of three-dimensional coordinates for the paired points;
- calcul des dimensions.- calculation of dimensions.
Pour détecter l'arrivée d'un objet sur le tapis roulant et son entrée complète dans le champ de la caméra, on effectue des acquisitions en continu et on scrute la première colonne de chaque image. Une fois l'entrée détectée, le système attend le passage entier To detect the arrival of an object on the conveyor belt and its complete entry into the camera field, continuous acquisitions are made and the first column of each image is scanned. Once the entry is detected, the system waits for the entire passage
de l'objet dans la zone d'acquisition. of the object in the acquisition area.
Pour calculer le volume de l'objet on acquiert deux images distinctes. La première image est enregistrée dès la détection de l'entrée complète de To calculate the volume of the object, two separate images are acquired. The first image is recorded upon detection of the complete entry of
l'objet. La seconde est prise quelques instants après. the object. The second is taken a few moments later.
Le temps entre ces deux acquisitions est fonction de la vitesse du tapis. A chaque acquisition, le système effectue une lecture de la valeur renvoyée par le codeur incrémental. Cette valeur est ensuite convertie en unité métrique. Le déplacement de l'objet est égal à la différence entre les deux valeurs mesurées successivement. Pour mesurer les coordonnées image des sommets, on utilise une méthode similaire à celle employée pour la calibration qui s'applique aux deux images: - binarisation de l'image; - extraction des points du contour de l'objet; - recherche approximative des sommets; - extraction des droites comprises entre les sommets; calcul exact des coordonnées images des The time between these two acquisitions is a function of the speed of the mat. At each acquisition, the system reads the value returned by the incremental encoder. This value is then converted to a metric unit. The displacement of the object is equal to the difference between the two values measured successively. To measure the image coordinates of the vertices, we use a method similar to that used for the calibration which applies to the two images: - binarization of the image; - extraction of the points of the contour of the object; - approximate search for summits; - extraction of the lines included between the vertices; exact calculation of the image coordinates of
sommets par intersection des droites. vertices by intersection of lines.
Dans une étape d'appariement des points, on recherche les couples de points, formés d'un point de In a point matching step, we look for pairs of points, formed by a point of
chaque image correspondant à un même sommet de l'objet. each image corresponding to the same vertex of the object.
Pour le calcul des coordonnées trois dimensions des sommets, pour chaque sommet de l'objet possédant un couple de points appariés, on effectue un: - calcul des projetées des sommets sur le tapis roulant; - calcul du déplacement relatif entre les projetées; - calcul des coordonnées trois dimensions en For the calculation of the three-dimensional coordinates of the vertices, for each vertex of the object having a pair of paired points, one performs: - calculation of the projected vertices on the conveyor belt; - calculation of the relative displacement between the projected; - calculation of three-dimensional coordinates in
utilisant les équations définies précédemment. using the equations defined above.
REFERENCESREFERENCES
[1] FR-A-2 756 042[1] FR-A-2 756 042
[2] FR-A-2 582 801[2] FR-A-2 582 801
[3] FR-A-2 588 654[3] FR-A-2 588 654
[4] FR-A-2 591 737[4] FR-A-2 591 737
[5] FR-A-2 751 068[5] FR-A-2 751 068
[6] " Securicor Omega Express " (document commercial de la Société Caljan) [7] " Cargo Scanning " (document commercial de la Société Mettler Toledo) [6] "Securicor Omega Express" (commercial document from the Caljan Company) [7] "Cargo Scanning" (commercial document from the Mettler Toledo Company)
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103226005A (en) * | 2013-03-22 | 2013-07-31 | 中国计量学院 | System and method for measuring weight of stacked objects by mesh-surface structure light |
| CN105277120A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-27 | 财团法人工业技术研究院 | Object measuring system and method |
| DE102014111656A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH | Apparatus and method for camera-based contour control |
| CN107328364A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-07 | 顺丰科技有限公司 | A kind of volume, weight measuring system and its method of work |
| CN109000560A (en) * | 2018-06-11 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | Method, apparatus and equipment based on three-dimensional camera detection package dimensions |
| EP3644011A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Package management system and method thereof |
| US12024370B2 (en) | 2018-05-16 | 2024-07-02 | Bel Usa, Llc | Automated shipping processor line and method for automatically shipping packages |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4778018A (en) * | 1987-07-13 | 1988-10-18 | Pitney Bowes Inc. | Apparatus and method of determining the mass of an article by measuring the shift in the period of harmonic motion |
| US5220536A (en) * | 1989-09-01 | 1993-06-15 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| EP0582964A2 (en) * | 1992-08-12 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for data acquisition from objects carried on conveyors, particularly from packages |
| US5331118A (en) * | 1992-11-27 | 1994-07-19 | Soren Jensen | Package dimensional volume and weight determination system for conveyors |
| US5770864A (en) * | 1996-12-31 | 1998-06-23 | Pitney Bowes Inc. | Apparatus and method for dimensional weighing utilizing a laser scanner or sensor |
-
1998
- 1998-11-03 FR FR9813804A patent/FR2785382B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4778018A (en) * | 1987-07-13 | 1988-10-18 | Pitney Bowes Inc. | Apparatus and method of determining the mass of an article by measuring the shift in the period of harmonic motion |
| US5220536A (en) * | 1989-09-01 | 1993-06-15 | Quantronix, Inc. | Measuring method and apparatus |
| EP0582964A2 (en) * | 1992-08-12 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for data acquisition from objects carried on conveyors, particularly from packages |
| US5331118A (en) * | 1992-11-27 | 1994-07-19 | Soren Jensen | Package dimensional volume and weight determination system for conveyors |
| US5770864A (en) * | 1996-12-31 | 1998-06-23 | Pitney Bowes Inc. | Apparatus and method for dimensional weighing utilizing a laser scanner or sensor |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103226005A (en) * | 2013-03-22 | 2013-07-31 | 中国计量学院 | System and method for measuring weight of stacked objects by mesh-surface structure light |
| CN103226005B (en) * | 2013-03-22 | 2015-06-10 | 中国计量学院 | System and method for measuring weight of stacked objects by mesh-surface structure light |
| CN105277120A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-27 | 财团法人工业技术研究院 | Object measuring system and method |
| DE102014111656A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH | Apparatus and method for camera-based contour control |
| CN107328364A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-07 | 顺丰科技有限公司 | A kind of volume, weight measuring system and its method of work |
| US12024370B2 (en) | 2018-05-16 | 2024-07-02 | Bel Usa, Llc | Automated shipping processor line and method for automatically shipping packages |
| CN109000560A (en) * | 2018-06-11 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | Method, apparatus and equipment based on three-dimensional camera detection package dimensions |
| CN109000560B (en) * | 2018-06-11 | 2021-07-06 | 广东工业大学 | Method, device and equipment for detecting package size based on three-dimensional camera |
| EP3644011A1 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-29 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Package management system and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2785382B1 (en) | 2001-01-12 |
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