TWI875121B

TWI875121B - 材積量測系統以及其方法

Info

Publication number: TWI875121B
Application number: TW112129874A
Authority: TW
Inventors: 江承祐; 李永仁; 馬大程
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2023-08-09
Filing date: 2023-08-09
Publication date: 2025-03-01
Also published as: TW202507232A; US20250052604A1

Abstract

一種材積量測方法包括：當待測物(Device Under Test， DUT)開始穿越感測門閘時，接收多個脈波信號；響應於該每一脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取多個感測數據以計算該每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值，其中該感測數據是透過該感測門閘感測該待測物以取得；當該待測物結束穿越該感測門閘時，響應於最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定多個X軸值所對應的多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值計算該待測物的材積。本發明更包括一種材積量測系統。

Description

材積量測系統以及其方法

本發明是有關於一種量測系統，且特別是有關於一種材積量測系統以及其方法。

電商平台日益發展，B2C與C2C的貨物運輸量逐年提升，對於物流倉儲業者來說，貨物的材積直接影響整體的物流儲運成本，倘若貨物的材積量測不精確，會徒增物流儲運成本。因此不論是在倉儲貨物運輸上，皆須仰賴較精準的材積量測系統掌控貨物儲運狀況。

目前市面的材積量測系統普遍運用飛時測距(Time Of Fly，TOF)技術，但在量測金屬或反光材質的貨物材積時，容易因反光而導致較大誤差出現。若採用遮避技術，則貨物承載面的材質需能夠讓對照感測器穿透，然而對於高效能自動化輸送帶卻無法導入較高精度之遮避技術。

在電商平台快速發展的現在，每日運輸的貨物量數以萬件時，自動化設備常搭配輸送帶以提高工作效率，如何同時兼顧自動化輸送的高效能又貨物材積量測的高精準度，實為亟欲解決的問題。

本發明提供一種材積量測系統，包括感測門閘、計步器以及處理器。該感測門閘用以感測待測物以取得多個感測數據。該計步器用以產生多個脈波信號。該處理器耦接該感測門閘以及該計步器，用以：當該待測物開始穿越該感測門閘時，接收該多個脈波信號；響應於該每一脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取該感測數據以計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值；當該待測物結束穿越感測門閘時，響應於多個脈波信號中的最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定多個X軸值所對應的多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值計算該待測物的材積。

本發明還提供一種材積量測方法，包括：透過感測門閘感測待測物以取得多個感測數據；當該待測物開始穿越該感測門閘時，接收計步器所產生的多個脈波信號；響應於該每一脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取該感測數據以計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值；當該待測物結束穿越該感測門閘時，響應於該多個脈波信號中的最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定多個X軸值所對應的該多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值計算該待測物的材積。

基於上述，本發明所提供的材積量測系統及其方法，透過當發生感測訊號被遮斷的狀況時可判定感測位置有物體，一方面於Z軸方向設置具有測距功能的回饋式感測器，用以感測是否有物體回饋的訊號，進而取得物體的高度值，另一方面於Y軸方向設置對照式感測器，用以感測訊息是否被物體遮避，進而取得物體的寬度值。再者，透過計步器計算出物體的最大長度值，從物體在每個位置的高度值及寬度值中搜尋出物體的最大高度值及最大寬度值，即可計算出物體的材積。因此，本發明可突破運用TOF技術的材積量測系統及方法中常見受金屬、反光物影響之問題，同時兼顧自動化輸送的高效能又貨物材積量測的高精準度。

1:材積量測系統

11:感測門閘

111、31:第一側支架

112、32:第二側支架

113、53:上支架

114、33:對照式感測器

114a、114a_1、114a_2、114a_m、33a:發射器

114b、114b_1、114b_2、114b_m、33b、33b_1~33b_3、33b_m:接收器

114c_1、114c_2、114c_m、33c_1~33c_3、33c_a、33c_m:對照式感測信號

115、115_1、115_2、115_n、55、55_1~55_7、55_n:回饋式感測器

12:計步器

12a:脈波信號

13:處理器

14:輸送平台

14a:輸送平台的水平面

15:計步輪軸

33a_1:第一發射器

33a_2、33a_3、33a_m:其餘發射器

55c:電磁信號

55d:反射信號

81:雲切面

81a:二維點雲資料

82:點雲圖

9:材積量測方法

a:被待測物遮斷的部份對照式感測器的數量

b:部份回饋式感測器的數量

DUT:待測物

E:最終位置

E ₀:初始脈波數

E _i:累計脈波數

EC:單位脈波數

EM:單位距離值

l:總脈波數

m:發射器的總數量

n:回饋式感測器的總數量

S:開始位置

S901、S902、S904、S906、S908、S910:步驟

X _i:X軸值

Y ₁:第一高度

Y _r:第一間隔距離

Y _i:Y軸值

Zbase ₁~Zbase ₇、Zbase _n:感測基準值

Zvalue ₁~Zvalue ₇、Zvalue _n:感測回饋值

Zvalue _i:Z軸值

Z _r:第二間隔距離

圖1是依照本發明一實施例的一種材積量測系統的示意圖。

圖2是依照本發明一實施例的一種材積量測系統的感測門閘的示意圖。

圖3為是根據本發明的一實施例所繪示的感測門閘的對照式感測器的示意圖。

圖4為是根據本發明的一實施例所繪示的計算每一X軸值所對應的Y軸值的示意圖。

圖5為是根據本發明的一實施例所繪示的感測門閘的回饋式感測器的示意圖。

圖6為是根據本發明的一實施例所繪示的計算每一X軸值所對應的Z軸值的示意圖。

圖7為是根據本發明的一實施例所繪示的計步輪軸與輸送平台同步運轉的示意圖。

圖8是依照本發明一實施例的一種材積量測系統中建立二維點雲資料以及點雲圖的示意圖。

圖9是依照本發明一實施例的一種材積量測方法的流程圖。

圖1是依照本發明一實施例的一種材積量測系統1的示意圖。請參照圖1，材積量測系統1包括感測門閘11、計步器12、處理器13以及輸送平台14。

圖2是依照本發明一實施例的一種材積量測系統1的感測門閘11的示意圖。請同時參照圖1、2，感測門閘11用以感測待測物以取得多個感測數據。以架構上來說，該感測門閘11包括第一側支架111、第二側支架112以及上支架113。該第一側支架111和該第二側支架112均約平行於Y軸間隔設置並且彼此互相平行，該上支架113則平行於Z軸橫跨連接設置於該第一側支架 111和該第二側支架112的頂端。該感測門閘11更包括m組對照式感測器114以及n個回饋式感測器115，m組對照式感測器114設置於該第一側支架111以及該第二側支架112，而n個回饋式感測器115則設置於該上支架113。

該m組對照式感測器114包括m個發射器114a以及m個接收器114b，詳細來說，該每一組對照式感測器114均包括相對照的該發射器114a_1~114a_m以及該接收器114b_1~114b_m。該m個發射器114a_1~114a_m排列設置於該第一側支架111，用以一一發射對照式感測信號114c_1~114c_m，其中該每一發射器114a_1~114a_m相距第一間隔距離。該m個接收器114b_1~114b_m排列設置於該第二側支架112並且依序與該每一發射器114a_1~114a_m相對照，用以接收該每一發射器114a_1~114a_m所發射的每一對照式感測信號114c_1~114c_m，其中該每一接收器114b_1~114b_m相距第一間隔距離，換言之，在沒有任何物體阻擋在每一組對照式感測器114中的發射器114a_1~114a_m及接收器114b_1~114b_m之間的狀況下，該發射器114a_1~114a_m所發射出的對照式感測信號114c_1~114c_m能夠被與其相對照的該接收器114b_1~114b_m接收。該對照式感測器114為例如對照式紅外線感測器或其他相似器件，本發明並不加以限制。

該n個回饋式感測器115排列設置於該上支架113，該每一回饋式感測器115_1~115_n用以發射電磁信號，並且接收其自身所發射出的電磁信號經物體反射的反射信號，其中該每一回饋式感測器115_1~115_n相距第二間隔距離。該回饋式感測器115為例如光電感測器或其他相似器件，本發明並不加以限制。

請再參照圖1，該計步器12用以產生多個脈波信號。該計步器12為例如脈波產生器、脈衝產生器、訊號脈波產生器、可程式脈衝產生器或其他相似器件，本發明並不加以限制。

該處理器13耦接該感測門閘11以及該計步器12。該處理器13為例如中央處理單元(central processing unit，CPU)、物理處理單元(physics processing unit，PPU)、可程式設計微處理器、嵌入式控制晶片、數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)、應用專用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)或其他相似器件。

該輸送平台14設置於該第一側支架111和該第二側支架112之間以及該上支架113下方，用以平行於X軸帶動待測物穿越該感測門閘11。該感測門閘11的該上支架113所設置的該回饋式感測器115所發射的電磁信號接觸到該輸送平台14之後，該回饋式感測器115能夠接收到反射信號，另一方面，當該輸送平台14平行於X軸帶動該待測物穿越該感測門閘11時，除了該感測門閘11的上支架113所設置的該回饋式感測器115所發射的電磁信號會經該待測物反射回該回饋式感測器115之外，該感測門閘11的第一側支架111上設置的至少一發射器114a所發射的該對照式感測信號會被該待測物遮斷，導致與其相對照的接收器114b無法接收該對照式感測信號。該輸送平台可為一輸送帶裝置。

接下來將進一步介紹透過本發明的材積量測系統1中處理器13量測待測物材積時的運作。

首先，該輸送平台14沿著平行於X軸的方向帶動該待測物穿越該感測門閘11。當該待測物開始穿越該感測門閘11時，該處理器13依序接收該計步器12所產生的多個脈波信號12a。響應於每一脈波信號12a，該處理器13記錄待測物的多個位置所對應的多個X軸值，該待測物的多個位置是指其被該輸送平台14帶動穿越該感測門閘11的過程中，該待測物在實體空間的多個位置。

該處理器13每接收到一個脈波信號的同時，便會同步記錄該待測物在實體空間的位置所對應的X軸值。同時，該感測門閘11的該對照式感測器114和該回饋式感測器115會於該待測物在每一位置時感測該待測物以取得到對應的感測數據。

當該處理器13記錄該待測物在穿越該感測門閘11時每一位置所對應的每一X軸值後，會讀取該感測門閘11感測該待測物後所取得的感測數據以計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值。每一X軸值對應該待測物所在的位置，而X軸值所對應的Y軸值為該待測物在對應X軸值的位置時被該感測門閘11感測到的高度，而X軸值所對應的Z軸值為該待測物在對應X軸值的位置時被該感測門閘11感測到的寬度。

接下來，就該處理器13計算每一X軸值所對應的Y軸值(即該待測物為於每一位置時被該感測門閘11感測到的高度)的部分進行說明。圖3為是根據本發明的一實施例所繪示的感測門閘11的對照式感測器33的示意圖。請參照圖3，該m組對照式感測器33具有該m個發射器33a，均設置於該第一側支架31。第一發射器33a_1最接近輸送平台14的水平面14a，位於該輸送平台14的水平面上方14a的第一高度Y ₁；而自該第一發射器33a_1的位置距離第一間隔距離Y _r處垂直上方開始朝向遠離該輸送平台14的水平面14a的方向依序向上垂直排列設置其餘發射器33a_2~33a_m於該第一側支架31。

該m組對照式感測器33也具有該m個接收器33b_1~33b_m，均設置於該第二側支架32。該多個接收器33b_1~33b_m的每一個分別與該多個發射器33a_1~33a_m的每一個相對照。其中該第一側支架31與該該第二側支架32位於該輸送平台兩側。

圖4為是根據本發明的一實施例所繪示的計算每一X軸值所對應的Y軸值的示意圖。請參照圖4，當該待測物DUT穿越該感測門閘11時，該感測門閘11上的一部份對照式感測器33的發射器(例如33a_1~33a_3)所發射的對照式感測信號(例如33c_1~33c_3)會被該待測物DUT遮斷，導致與其相對照的接收器(例如33b_1~33b_3)無法接收到對照式感測信號。

因此，在該待測物DUT穿越該感測門閘11的過程中，當該待測物DUT位於每一位置時，該處理器13接收不到對照式感測信號33c_1~33c_m被遮斷的部份對照式感測信號33c_1~33c_a計算對應的部份對照式感測器33的數量a，根據部份對照式感測器33的數量a計算每一X軸值所對應的Y軸值。

處理器13根據式(1)計算每一X軸值所對應的Y軸值：Y _i=Y ₁+(a-1)×Y _r ,a=1~m； (1)

其中，Y _i為待測物DUT位於第i個位置時的X軸值所對應的Y軸值，Y ₁為第一高度，a為被待測物DUT遮斷的部份對照式感測器的數量，Y _r為該第一間隔距離，m為發射器43a_1~43a_m的總數量。

舉例來說，如圖4所示，假設該待測物DUT位於第2個位置時，該發射器33a_1~33a_3所發射的對照式感測信號33c_1~33c_3被該待測物DUT遮斷，導致與其相對照的接收器33b_1~33b_3無法接收到對照式感測信號33c_1~33c_3。因此，該待測物DUT位於第2個位置時被該感測門閘11感測到的Y軸值Y ₂=Y ₁+(4-1)×Y _r=Y ₁+3Y _r，Y ₁+3Y _r即為該待測物DUT位於第2個位置時被該感測門閘11感測到的高度。

接著，針對該處理器13計算每一X軸值所對應的Z軸值(即該待測物為於每一位置時被該感測門閘11感測到的寬度)的部分進行說明。圖5為是根據本發明的一實施例所繪示的感測門閘11的回饋式感測器55的示意圖。請參照圖5，該回饋式感測器55_1~55_n均設置於該上支架53。在量測該待測物的材積之前，須先透過該每一回饋式感測器55_1~55_n量測該回饋式感測器55_1~55_n與該輸送平台14的水平面14a之間的距離，並設定此距離為感測基準值Zbase ₁~Zbase _n。

詳細來說，當該輸送平台14靜止時，該感測門閘11的每一回饋式感測器55_1~55_n發射電磁信號55c，電磁信號接觸到輸送平台14的水平面14a後形成反射的反射信號55d，n個回饋式感測器55_1~55_n均會接收反射信號55d以取得每一回饋式感測器55_1~55_n的感測基準值Zbase ₁~Zbase _n，即回饋式感測器55_1取得感測基準值Zbase ₁，回饋式感測器55_n取得感測基準值Zbase _n。取得每一回饋式感測器55_1~55_n的感測基準值Zbase ₁~Zbase _n之後，即可量測在該輸送平台14上的該待測物的高度。

圖6為是根據本發明的一實施例所繪示的計算每一X軸值所對應的Z軸值的示意圖。請參照圖6，當該輸送平台14運轉時，該n個回饋式感測器55_1~55_n接收電磁信號55c反射的反射信號55d以取得每一回饋式感測器55_1~55_n的感測回饋值Zvalue ₁~Zvalue _n，即回饋式感測器55_1取得感測回饋值Zvalue ₁，回饋式感測器55_n取得感測回饋值Zvalue _n，以此類推。

接著，該處理器13判斷每一回饋式感測器55_1~55_n的感測回饋值Zvalue ₁~Zvalue _n是否與感測基準值Zbase ₁~Zbase _n相等。當部份回饋式感測器對應的感測回饋值Zvalue _i與對應的感測基準值Zbase _i不相等時，該處理器13判定有該待測物DUT正穿越該感測門閘11。

舉例來說，如圖6所示，該回饋式感測器55_1~55_2、55_6~55_7所發射的電磁信號55c接觸到該輸送平台14的水平面14a後形成反射的反射信號55d以取得該回饋式感測器55_1~ 55_2、55_6~55_7的感測回饋值Zvalue ₁~Zvalue ₂、Zvalue ₆~Zvalue ₇。其中，該回饋式感測器55_1~55_2、55_6~55_7的感測回饋值Zvalue ₁~Zvalue ₂、Zvalue ₆~Zvalue ₇與感測基準值Zbase ₁~Zbase ₂、Zbase ₆~Zbase ₇是相等的。

而該回饋式感測器55中的回饋式感測器55_3~55_5所發射的電磁信號55c接觸到該待測物DUT後形成反射的反射信號55d以取得該回饋式感測器55_3~55a_5的感測回饋值Zvalue ₃~Zvalue ₅，其中該回饋式感測器55a_3~55a_5的感測回饋值Zvalue ₃~Zvalue ₅與感測基準值Zbase ₃~Zbase ₅是不相等的。該處理器13基於該回饋式感測器55_3~55_5的感測回饋值Zvalue ₃~Zvalue ₅與感測基準值Zbase ₃~Zbase ₅不相等，該處理器13可判定該待測物DUT正在穿越該感測門閘11。

當該處理器13判定該待測物DUT正在穿越該感測門閘11時，該處理器13根據式(2)計算每一X軸值所對應的Z軸值：Zvalue _i=b×Z _r ,b=1~n； (2)

其中，Zvalue _i為待測物DUT位於第i個位置時的X軸值所對應的Z軸值，b為部份回饋式感測器55的數量，Z _r為第二間隔距離，n為回饋式感測器55的總數量。

如圖6中所示，假設該待測物DUT位於第2個位置時，該回饋式感測器55中的回饋式感測器55_3~55_5所發射的電磁信號55c有接觸到該待測物DUT，因此，該待測物DUT位於第2個位置時被該感測門閘11感測到的Z軸值Zvalue ₂=2Z _r，2Z _r即為該待測物DUT位於第2個位置時被該感測門閘11感測到的寬度。

請再參照圖1，該材積量測系統1更包括該計步輪軸15。該計步輪軸15耦接該計步器12及該輸送平台14，並與該輸送平台14同步運轉。當該待測物置於該輸送平台14上被該輸送平台14帶動時，該計步輪軸15用以計算該輸送平台14帶動該待測物在實體空間移動的距離，該處理器13可藉以記錄該待測物的每一位置所對應的每一X軸值並計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值。

圖7為是根據本發明的一實施例所繪示的計步輪軸15與輸送平台14同步運轉的示意圖。請參照圖7，當該計步輪軸15轉動一周時，該輸送平台14帶動該待測物DUT在實體空間移動的距離為單位距離值EM，且該計步器12產生的脈波信號12a的數量為單位脈波數EC。

在該待測物DUT尚未開始穿越該感測門閘11之前，該處理器13將響應於每一脈波信號12a計數的累計脈波數E _i重置為初始脈波數E ₀。一旦當該待測物DUT位於開始位置S延X軸方向開始穿越該感測門閘11時，該處理器13接收脈波信號12a，並且響應於每一脈波信號12a計數累計脈波數E _i並記錄該待測物DUT的每一位置所對應的X軸值，即該處理器13接收一個脈波信號12a便同步記錄該待測物DUT在實體空間的位置所對應的X軸值。

當該待測物DUT位於最終位置E時，將累計脈波數E _i設定為總脈波數l。該待測物DUT的最終位置E，即該待測物DUT剛好完整穿越該感應門閘11時那一刻的位置。該處理器13根據式(3)計算該待測物從開始位置S到最終位置E之間每一位置時的X軸值：

其中，X _i為響應於第i個脈波信號12a所記錄的該待測物DUT的X軸值，E ₀為初始脈波數，E _i為響應於第i個脈波信號12a時計數的累計脈波數，EM為單位距離值，EC為單位脈波數，l為總脈波數。

當該待測物DUT結束穿越該感測門閘11且位於最終位置E時，響應於多個脈波信號12a中的最終脈波信號，該處理器13記錄該待測物DUT位於最終位置E所對應的最大X軸值。換句話說，該待測物DUT從開始穿越該感測門閘11到結束穿越該感測門閘11的這段過程中，該處理器13所記錄的X軸值中最大的最大X軸值，此最大X軸值即為該待測物DUT的最大長度。

接著，該處理器13從所有X軸值所對應的多個Y軸值中搜尋最大者，並設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，此最大Y軸值即為該待測物DUT的最大高度。該處理器13也會從所有X軸值所對應的多個Z軸值中搜尋最大者，並設定多個X軸值所對應的多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值，此最大Z軸值即為該待測物DUT的最大寬度。

一旦該處理器13接收到該感測門閘11所取得的感測數據中的最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值，基於最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值計算該待測物DUT的材積。

圖8是依照本發明一實施例的一種材積量測系統中建立二維點雲資料81a以及點雲圖82的示意圖。於一實施例中，在該待測物DUT穿越該感測門閘11的過程中，該處理器13除了記錄每一位置所對應的每一X軸值X _i並計算每一X軸值X _i所對應的Y軸值Y _i及Z軸值Zvalue _i，該處理器13更根據每一X軸值X _i所對應的Y軸值Y _i及Z軸值Zvalue _i建立相關於每一X軸值X _i的二維點雲資料81a。詳細來說，在該待測物DUT穿越該感測門閘11的過程中，該待測物DUT於每一位置所對應的每一X軸值X _i具有一雲切面81，雲切面81正交於X軸，因此雲切面81包含了對應於該X軸值X _i的Y軸值Y _i及Z軸值Zvalue _i，即對應該X軸值的二維點雲資料81a。

該處理器13建立了相關於每一X軸值X _i的二維點雲資料81a之後，該處理器13更可根據所有X軸值X _i所對應的多個二維點雲資料81a建立相關於該待測物DUT的點雲圖82，換言之，點雲圖82包含了對應於所有X軸值X _i中每一者的Y軸值Y _i及Z軸值Zvalue _i。

圖9是依照本發明一實施例的一種材積量測方法9的流程圖。請同時參照圖1、圖4、圖6、圖7以及圖9，圖9的材積量測方法9的流程可參考圖1的材積量測系統1，在材積量測系統1中的感測門閘11感測待測物並取得感測數據的同時，處理器13 透過材積量測方法9的流程量測待測物的材積。材積量測方法9的流程包括步驟S901、S902、S904、S906、S908以及S910。

於步驟S902中，當待測物DUT開始穿越感測門閘11時，接收計步器12所產生的多個脈波信號12a。

於步驟S904中，響應於每一脈波信號12a，記錄待測物DUT的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取感測數據以計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值，其中感測數據是透過感測門閘11感測待測物DUT以取得。關於記錄待測物DUT的每一位置所對應的X軸值並且讀取感測數據以計算每一X軸值所對應的Y軸值及Z軸值的相關細節，已於前面段落闡述，此處不再贅述。

於步驟S906中，當待測物DUT結束穿越感測門閘11時，響應於多個脈波信號12a中的最終脈波信號記錄待測物DUT的最終位置所對應的最大X軸值，此最大X軸值即為待測物DUT的最大長度。關於響應於多個脈波信號12a中的最終脈波信號記錄待測物DUT的最終位置E所對應的最大X軸值的相關細節，已於前面段落闡述，此處不再贅述。

於步驟S908中，設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定多個X軸值所對應的該多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值。此最大Y軸值即為待測物DUT的最大高度，而此最大Z軸值即為待測物DUT的最大寬度。關於設定多個X軸值所對應的多個Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定多個X軸值所對應的該多個Z軸值中之最大者為最大Z軸值的相關細節，已於前面段落闡述，此處不再贅述。

於步驟S910中，基於最大X軸值、最大Y軸值以及最大Z軸值計算待測物DUT的材積。

在量測待測物DUT的材積之前，透過感測門閘11的對照式感測器53a_1~53a_n量測對照式感測器53a_1~53a_n與輸送平台14之間的距離，並設定此距離為感測基準值Zbase ₁~Zbase _n，以感測基準值Zbase ₁~Zbase _n來判定是否有待測物DUT正穿越感測門閘11。因此，在材積量測方法9的步驟S902之前，還包括步驟S901。

在步驟S902之前的步驟S901中，當輸送平台14靜止時，藉由感測門閘11的回饋式感測器53a_1~53a_n發射電磁信號並接收電磁信號55c經輸送平台14反射的反射信號55d以取得回饋式感測器53a_1~53a_n的感測基準值Zbase ₁~Zbase _n。

一旦取得回饋式感測器53a_1~53a_n的感測基準值Zbase ₁~Zbase _n之後，於步驟S902中，更可藉由感測基準值Zbase ₁~Zbase _n以判定待測物DUT正在穿越感測門閘11。

綜上所述，於本發明所提供的材積量測系統及材積量測方法中，透過當發生感測訊號被遮斷的狀況時可判定感測位置有物體的概念，一方面於Z軸方向設置具有測距功能的回饋式感測器，用以感測是否有物體回饋的訊號，進而取得物體的高度值，另一方面於Y軸方向設置對照式感測器，用以感測訊息是否被物體遮避，進而取得物體的寬度值。再者，透過計步器計算出物體的最大長度值，從物體在每個位置的高度值及寬度值中搜尋出物體的最大高度值及最大寬度值，即可計算出物體的材積。因此，本發明所提供的材積量測系統及材積量測方法可突破運用TOF技術的材積量測系統及方法中常見受金屬、反光物影響之問題，同時兼顧自動化輸送的高效能又貨物材積量測的高精準度。

9:材積量測方法

S901、S902、S904、S906、S908、S910:步驟

Claims

一種材積量測系統，包括：一感測門閘，用以感測一待測物以取得多個感測數據；一計步器，用以產生多個脈波信號；以及一處理器，耦接該感測門閘以及該計步器，用以：當該待測物開始穿越該感測門閘時，接收該些脈波信號；響應於每一該些脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取該些感測數據以計算每一該些X軸值所對應的Y軸值及Z軸值；當該待測物結束穿越該感測門閘時，響應於該些脈波信號中的最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定該些X軸值所對應的該些Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定該些X軸值所對應的該些Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於該最大X軸值、該最大Y軸值以及該最大Z軸值計算該待測物的材積。
如請求項1所述的材積量測系統，其中該感測門閘包括：第一側支架和第二側支架，平行於Z軸間隔設置並且彼此互相平行；一上支架，平行於Y軸橫跨設置於該第一側支架和該第二側支架的頂端；多組對照式感測器，包括：多個發射器，排列設置於該第一側支架，用以發射多個對照式感測信號，其中每一該些發射器相距一第一間隔距離；以及多個接收器，排列設置於該第二側支架並且依序與每一該些發射器相對照，用以接收每一該些發射器所發射的每一該些對照式感測信號，其中每一該些接收器相距該第一間隔距離；以及多個回饋式感測器，排列設置於該上支架，用以發射多個電磁信號並接收每一該些電磁信號反射的反射信號，其中每一該些回饋式感測器相距一第二間隔距離。
如請求項2所述的材積量測系統，更包括：一輸送平台，設置於該第一側支架和該第二側支架之間，用以平行於X軸帶動該待測物穿越該感測門閘。
如請求項3所述的材積量測系統，其中當該待測物穿越該感測門閘時，部份該些對照式感測信號被該待測物遮斷，該處理器更用以：當該待測物位於每一該些位置時，確定部份該些對照式感測信號計算對應的部份該些對照式感測器的數量；以及根據部份該些對照式感測器的該數量計算該待測物位於每一該些位置時的該Y軸值。
如請求項4所述的材積量測系統，其中該些發射器包括：第一發射器，設置於該第一側支架並且位於該輸送平台的水平面上方的第一高度；以及其餘發射器，自該第一發射器垂直上方距離第一間隔距離處朝向遠離該輸送平台的該水平面的方向依序向上垂直排列設置於該第一側支架；其中當該待測物穿越該感測門閘並且位於每一該些位置時，該處理器計算每一該些X軸值所對應的該Y軸值：Y _i=Y ₁+(a-1)×Y _r ,a=1~m；其中，Y _i為該待測物位於第i個位置時的該X軸值所對應的該Y軸值，Y ₁為該第一高度，a為被該待測物遮斷的部份該些對照式感測器的數量，Y _r為該第一間隔距離，m為該些發射器的總數量。
如請求項3所述的材積量測系統，其中當該輸送平台靜止時，該感測門閘的該些回饋式感測器更用以發射該些電磁信號並接收該些電磁信號經該輸送平台反射的該些反射信號以取得每一該些回饋式感測器的一感測基準值。
如請求項6所述的材積量測系統，其中當該輸送平台運轉時，該些回饋式感測器接收該些電磁信號反射的該些反射信號以取得每一該些回饋式感測器的感測回饋值。
如請求項7所述的材積量測系統，其中該處理器更用以：當該輸送平台運轉時，判斷每一該些回饋式感測器的該感測回饋值是否與該感測基準值相等；當部份該些回饋式感測器對應的該感測回饋值與對應的該感測基準值不相等時，判定該待測物正在穿越該感測門閘；以及根據部份該些回饋式感測器的數量計算該待測物位於每一該些位置時的該Z軸值。
如請求項8所述的材積量測系統，其中當該處理器判定該待測物正在穿越該感測門閘時，該處理器計算每一該些X軸值所對應的該Z軸值為：Zvalue _i=b×Z _r ,b=1~n；其中，Zvalue _i為該待測物位於第i個位置時的該X軸值所對應的該Z軸值，b為部份該些回饋式感測器的數量，Z _r為該第二間隔距離，n為該些回饋式感測器的總數量。
如請求項3所述的材積量測系統，更包括：一計步輪軸，耦接該計步器及該輸送平台，用以與該輸送平台同步運轉，當該計步輪軸轉動一周時，該輸送平台帶動的距離為單位距離值，且該計步器產生的該些脈波信號的數量為單位脈波數；其中該處理器更用以：將響應於每一該些脈波信號計數的一累計脈波數重置為一初始脈波數；當該待測物穿越該感測門閘時，接收該些脈波信號，響應於每一該些脈波信號計數該累計脈波數並記錄該待測物的每一該些位置所對應的該X軸值；以及當該待測物位於該最終位置時，將該累計脈波數設定為總脈波數；其中該待測物位於每一該些位置時的該X軸值為：
其中，X _i為響應於第i個脈波信號所記錄的該待測物的該X軸值，E ₀為該初始脈波數，E _i為響應於第i個脈波信號時計數的該累計脈波數，EM為該單位距離值，EC為該單位脈波數，l為該總脈波數。
如請求項1所述的材積量測系統，其中該處理器更用以根據每一該些X軸值所對應的該Y軸值及該Z軸值建立相關於每一該些X軸值的二維點雲資料，並且根據該些X軸值所對應的多個該二維點雲資料建立相關於該待測物的點雲圖。
一種材積量測方法，包括：當一待測物開始穿越一感測門閘時，接收一計步器所產生的多個脈波信號；響應於每一該些脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取多個感測數據以計算每一該些X軸值所對應的Y軸值及Z軸值，其中該些感測數據是透過該感測門閘感測該待測物以取得；當該待測物結束穿越該感測門閘時，響應於該些脈波信號中的最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定該些X軸值所對應的該些Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定該些X軸值所對應的該些Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於該最大X軸值、該最大Y軸值以及該最大Z軸值計算該待測物的材積。
如請求項12所述的材積量測方法，其中該感測門閘包括多組對照式感測器以及多個回饋式感測器，該材積量測方法更包括：藉由該些對照式感測器的多個發射器平行於Y軸發射多個對照式感測信號，並且藉由該些對照式感測器的多個接收器接收每一該些發射器所發射的每一該些對照式感測信號，其中每一該些發射器與每一該些接收器相對照；以及藉由該些回饋式感測器平行於Z軸發射多個電磁信號並接收每一該些電磁信號反射的反射信號。
如請求項13所述的材積量測方法，更包括：藉由一輸送平台平行於X軸帶動該待測物穿越該感測門閘。
如請求項14所述的材積量測方法，其中當該待測物穿越該感測門閘時，部份該些對照式感測信號被該待測物遮斷，該材積量測方法更包括：當該待測物位於每一該些位置時，確定部份該些對照式感測信號計算對應的部份該些對照式感測器的數量；以及根據部份該些對照式感測器的該數量計算該待測物位於每一該些位置時的該Y軸值。
如請求項15所述的材積量測方法，更包括：當該待測物穿越該感測門閘並且位於每一該些位置時，計算每一該些X軸值所對應的該Y軸值：Y _i=Y ₁+(a-1)×Y _r,a=1~m；其中，Y _i為該待測物位於第i個位置時的該X軸值所對應的該Y軸值，Y ₁為一第一高度，a為被該待測物遮斷的部份該些對照式感測器的數量，Y _r為該第一間隔距離，m為該些發射器的總數量；其中該第一高度為該些發射器中距離該輸送平台的水平面的最小高度。
如請求項14所述的材積量測方法，更包括：當該輸送平台靜止時，藉由該感測門閘的該些回饋式感測器發射該些電磁信號並接收該些電磁信號經該輸送平台反射的該些反射信號以取得每一該些回饋式感測器的該感測基準值。
如請求項17所述的材積量測方法，更包括：當該輸送平台運轉時，藉由該感測門閘的該些回饋式感測器接收該些電磁信號反射的該些反射信號以取得每一該些回饋式感測器的一感測回饋值。
如請求項18所述的材積量測方法，更包括：當該輸送平台運轉時，判斷每一該些回饋式感測器的該感測回饋值是否與該感測基準值相等；當部份該些回饋式感測器對應的該感測回饋值與對應的該感測基準值不相等時，判定該待測物正在穿越該感測門閘；以及根據部份該些回饋式感測器的數量計算該待測物位於每一該些位置時的該Z軸值。
如請求項19所述的材積量測方法，更包括：當判定該待測物正在穿越該感測門閘時，計算每一該些X軸值所對應的該Z軸值為：Zvalue _i=b×Z _r ,b=1~n；其中，Zvalue _i為該待測物位於第i個位置時的該X軸值所對應的該Z軸值，b為部份該些回饋式感測器的數量，Z _r為該些回饋式感測器之中每一者的距離，n為該些回饋式感測器的總數量。
如請求項14所述的材積量測方法，其中該輸送平台與一計步輪軸同步運轉，當該計步輪軸轉動一周時，該輸送平台帶動的距離為單位距離值，且該計步器產生的該些脈波信號的數量為單位脈波數，該材積量測方法更包括：將響應於每一該些脈波信號計數的一累計脈波數重置為一初始脈波數；當該待測物穿越該感測門閘時，接收該些脈波信號，響應於每一該些脈波信號計數該累計脈波數並記錄該待測物的每一該些位置所對應的該X軸值；以及當該待測物位於該最終位置時，將該累計脈波數設定為總脈波數；其中該待測物位於每一該些位置時的該X軸值為：
其中，X _i為該待測物位於第i個位置時的該X軸值，E ₀為該初始脈波數，E _i為響應於第i個脈波信號時計數的該累計脈波數，EM為該單位距離值，EC為該單位脈波數，l為該總脈波數。
如請求項12所述的材積量測方法，更包括：根據每一該些X軸值所對應的該Y軸值及該Z軸值建立相關於每一該些X軸值的二維點雲資料；以及根據該些X軸值所對應的多個該二維點雲資料建立相關於該待測物的點雲圖。
一種材積量測系統，包括：一感測門閘，用以感測一待測物以取得多個感測數據，其中該感測門閘包括：第一側支架和第二側支架，平行於Z軸間隔設置並且彼此互相平行；上支架，平行於Y軸橫跨連接設置於該第一側支架和該第二側支架的頂端；多組對照式感測器，包括：多個發射器，排列設置於該第一側支架，用以發射多個對照式感測信號，其中每一該些發射器相距一第一間隔距離；以及多個接收器，排列設置於該第二側支架並且依序與每一該些發射器相對照，用以接收每一該些發射器所發射的每一該些對照式感測信號，其中每一該些接收器相距該第一間隔距離；以及多個回饋式感測器，排列設置於該上支架，用以發射多個電磁信號並接收每一該些電磁信號反射的反射信號，其中每一該些回饋式感測器相距一第二間隔距離；一計步器，用以產生多個脈波信號；以及一處理器，耦接該感測門閘以及該計步器，用以當該待測物開始穿越該感測門閘時，接收該些脈波信號。
如請求項23所述的材積量測系統，其中該感測門閘以及該計步器響應於每一該些脈波信號記錄該待測物的多個位置所對應的多個X軸值，並且讀取該些感測數據以計算每一該些X軸值所對應的Y軸值及Z軸值；當該待測物結束穿越該感測門閘時，響應於該些脈波信號中的最終脈波信號記錄該待測物的最終位置所對應的最大X軸值；設定該些X軸值所對應的該些Y軸值中之最大者為最大Y軸值，並設定該些X軸值所對應的該些Z軸值中之最大者為最大Z軸值；以及基於該最大X軸值、該最大Y軸值以及該最大Z軸值計算該待測物的材積。