(57)【要約】【課題】反射形のレーザーラインセンサを用いて旅行鞄等の物品の３次元計測を行う場合に、照射されたレーザー光の反射光が物品自身により遮られ、あるいは円弧形の角部により反射方向が変化する等により得られた画像イメージが不鮮明になって精確な３次元計測がなされない場合があった。本発明では、大きなコストアップを招くことなく簡易な構成で鮮明な画像イメージが得られるようにすることを目的とする。【解決手段】相対移動する物品３にレーザー光を照射して３次元計測を行う計測装置であって、レーザーラインセンサ１を物品３の移動方向に沿って傾動させて物品３に対するレーザー光の照射方向をスキャン途中で変化させる。【選択図】図３
2020197443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動する物品にレーザー光を照射して該物品の３次元計測を行う計測装置であって、前記物品に対する前記レーザー光の照射方向を、前記相対移動する方向に変化させる構成とした計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の計測装置であって、
前記物品に対する前記レーザー光の照射方向を、前記物品の相対移動する方向に対して後方へ傾斜させた第１の照射方向から、前記相対移動する方向に対して直交させた第２の照射方向に変化させる構成とした計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の計測装置であって、
前記レーザー光を発光し、受光する反射形のレーザーラインセンサを前記物品の相対移動する方向に傾動させて前記レーザー光の照射方向を変化させる構成とした計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した計測装置であって、
搬送方向に移動する前記物品に対して、前記レーザー光の照射方向を前記搬送方向に変化させる構成とした計測装置。
【請求項５】
反射形のレーザーラインセンサのレーザー光の照射方向を、相対移動する物品に対して相対移動する方向に変化させて該物品の画像イメージを取得する３次元計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば搬送コンベヤ上を搬送される旅行鞄等の物品を計測するための計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空港ターミナルビルの搭乗手続きカウンターで預けられた搭乗者の手荷物は、バックヤードのメイクコンベヤに搬送され、その後コンテナに積み込まれて航空機の貨物室に搭載される。手荷物は、積み込み装置によってメイクコンベヤ上からコンテナに積み込まれる。コンテナへは多数個の手荷物が隙間なく積み込まれることで、航空機の離発着時等における振動等による荷崩れが防止される。このため、積み込み装置により積み込まれる手荷物は、メイクコンベヤ上を搬送される段階でその大きさや形状等の情報が取得される必要がある。手荷物の大きさ等の情報を認識するための手段として、画像処理手段を用いることが考えられる。
【０００３】
特許文献１には、例えばトラック荷室に積み込まれた多数の物品を１つずつ把持して荷降ろしする搬送装置が開示されている。この搬送装置では、２Ｄカメラや３Ｄカメラ等の画像処理手段により得た多数の物品の画像情報に基づいてロボットアームを動作制御することで、多数の物品をトラック荷室から荷降ろしすることができ、これによりこの種の荷降ろし作業の省力化及び迅速化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０６３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、空港ターミナルビルでの手荷物の計測手段として、例えば照射したレーザー光の反射光を受光して物品の画像イメージを取得するレーザーラインセンサを用いることができるが、この場合には解決すべき課題も存在する。搬送コンベヤ上を搬送される立体的な手荷物には複雑な起伏や円弧角部が存在し、これらの立体的な特徴は手荷物毎にバラバラである。このため、レーザー光が適切に反射されにくい部位等については、得られた画像イメージの主として輪郭等の画像情報が不明瞭になる場合があり、その結果手荷物の大きさや形状等の情報を高精度で計測できないことが想定される。
【０００６】
本発明は、係る従来の問題を解消するためになされたもので、搬送される物品の主として外形的な大きさや形状等の情報をより精確に計測できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの特徴によると、相対移動する物品にレーザー光を照射して物品の３次元計測を行う計測装置である。計測装置では、物品に対するレーザー光の照射方向を、相対移動する方向に変化させて３次元計測がなされる。
【０００８】
従って、レーザー光の照射方向が物品の照射部位によりスキャン途中で変化されることから、例えば単一の照射方向ではレーザー光では受光部で適切に受光されない物品の角部を含めて物品の全体について精確な３次元計測がなされる。
【０００９】
物品の全体をスキャンする途中で照射方向を変化させる構成とする他、照射方向を変化させて全体のスキャンを繰り返す構成とすることができる。何れの構成によっても、複数の照射方向により得られる画像イメージを合成することで、物品全体についての正確な３次元計測がなされる。
【００１０】
本開示の他の特徴によると、物品に対するレーザー光の照射方向が、物品の相対移動する方向に沿って後方へ傾斜させた第１の照射方向から、相対移動する方向に対して直交させた第２の照射方向に変化される。
【００１１】
従って、例えば物品の前面や角部に対して第１の照射方向からレーザー光が照射されて受光部で反射光が適切に受光され、その後物品の上面に対して第２の照射方向からレーザー光が照射されて反射光が受光される。前面、角部及び上面を含む全体について反射光が適切に受光されて物品全体の３次元計測が精確になされる。
【００１２】
本開示の他の特徴によると、レーザー光を発光し、受光する反射形のレーザーラインセンサを物品の相対移動する方向に傾動させてレーザー光の照射方向が変化される。
【００１３】
従って、レーザー光の発光部と受光部を備える一つの反射形レーザーラインセンサを傾動可能に設けることで、レーザー光の反射光が受光部で適切に受光されて３次元計測が精確になされる。
【００１４】
本開示の他の特徴によると、搬送方向に移動する物品に対して、レーザー光の照射方向を搬送方向に変化させて３次元計測がなされる。
【００１５】
従って、例えば搬送コンベヤ上を搬送方向に移動する物品に対してレーザー光を照射して３次元計測がなされる。このように物品側を相対移動させる構成に代えて、固定されて移動しない物品に対して、レーザーセンサ側を移動させつつ傾動させて３次元計測を行うことができる。
【００１６】
本開示の他の特徴によると、反射形のレーザーラインセンサのレーザー光の照射方向を、相対移動する物品に対して相対移動する方向に変化させて物品の画像イメージを取得する３次元計測を行うことができる。
【００１７】
上記の計測方法によっても、レーザー光の照射方向を変化させることで物品の全体について精確な３次元計測がなされる。例えば、上記したように単一の照射方向ではレーザー光が適切に受光されない物品の前面や角部について、照射方向をスキャン途中で変化させることでレーザー光が受光部で適切に受光されて物品全体の精確な３次元計測がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る計測装置により物品をスキャンする様子を示す側面図である。本図では、レーザーラインセンサが第１の位置に傾動されてレーザー光が物品の前面に照射される段階を示している。
【図２】本実施形態に係る計測装置により物品をスキャンする様子を示す側面図である。本図では、レーザーラインセンサが第１の位置に傾動されてレーザー光の照射部位が物品の角部を通過した段階を示している。
【図３】本実施形態に係る計測装置により物品をスキャンする様子を示す側面図である。本図では、レーザーラインセンサが第１の位置から第２の位置に戻された段階を示している。
【図４】本実施形態に係る計測装置により物品をスキャンする様子を示す側面図である。本図では、レーザー光が物品の上面に照射されている段階を示している。
【図５】本実施形態に係る計測装置により物品をスキャンする様子を示す側面図である。本図では、レーザー光が物品の後側角部に照射されている段階を示している。
【図６】レーザー光を搬送方向に直交する方向に照射させた場合に、反射光が物品の角部に邪魔されて受光部で受光されない状態を示す側面図である。
【図７】レーザー光を搬送方向に直交する方向に照射させた場合に、反射光が物品の角部に照射されて受光部で受光されない状態を示す側面図である。
【図８】レーザー光の照射方向を搬送方向後側に傾斜させた第１の位置に固定してスキャンした場合の物品の画像イメージを示す図である。
【図９】レーザー光の照射方向を搬送方向に直交させた第２の位置に固定してスキャンした場合の物品の画像イメージを示す図である。
【図１０】本実施形態に係るレーザーラインセンサを第１の位置から第２の位置に傾動させてレーザー光の照射方向を変化させた場合の物品の画像イメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示すように本実施形態では、搬送コンベヤ２上を搬送される物品３にレーザー光を照射してその３次元計測を行う計測装置を例示する。本実施形態では、計測装置としてレーザーラインセンサ１を例示する。レーザーラインセンサ１は、一定幅のラインプロファイルのレーザー光を照射する発光部１ａと、反射光を受光する受光部１ｂを備えている。
【００２０】
本実施形態では、搬送コンベヤ２により搬送方向に移動する物品３に対してレーザー光が照射される。このため、物品３に対するレーザー光のスキャン方向は相対的に搬送方向とは逆方向になっている。以下、部材や構成等の前後左右方向については、物品３の搬送方向を前側とし、その反対方向（スキャン方向）を後側とし、前方に向かった場合の左右方向とする。
【００２１】
レーザーラインセンサ１は、搬送コンベヤ２の上方に配置されている。レーザーラインセンサ１は、受光部１ｂ側を中心にして上下に一定角度の範囲で傾動可能に支持されている。上下傾動のための駆動源として、電動モータが用いられている。レーザーラインセンサ１は、発光部１ａ側を下方へ変位させた第１の位置（前傾位置）と、発光部１ａ側と受光部１ｂ側が水平に位置する基準位置としての第２の位置（水平位置）との間で傾動する。本実施形態では、第１の位置は、第２の位置に対して約２０°程度前傾させた位置に設定されている。
【００２２】
図１及び図２は、レーザーラインセンサ１が第１の位置に位置する状態を示している。図３〜図５は、レーザーラインセンサ１が第２の位置に戻された状態を示している。レーザーラインセンサ１が第１の位置に位置されると、レーザー光は、発光部１ａから搬送コンベヤ２の搬送方向に対して後方へ傾斜した方向に照射される。これに対してレーザーラインセンサ１が第２の位置に戻されると、レーザー光は、発光部１ａから搬送コンベヤ２の搬送方向に対して直交する方向に照射される。
【００２３】
本実施形態では、計測対象物である物品３として矩形箱形をなす大形のキャスタ付き旅行鞄を例示する。物品３は、下側の本体部３ａと蓋部３ｂを有している。図では、本体部３ａに対して蓋部３ｂが閉じられた状態となっている。物品３の搬送方向前面には、閉じ状態をロックする錠３ｃが設けられている。また、物品３の図示手前側（搬送方向に対して左側）の側部には、持ち運び用のハンドル３ｄが設けられている。物品３の搬送方向の右側部には、４つのキャスタ３ｅが備え付けられている。キャスタ３ｅは、図８〜図１０のみに示されている。
【００２４】
レーザーラインセンサ１による物品３の計測が次の手順でなされる。先ず、図１に示すようにレーザーラインセンサ１が基準位置である第２の位置から第１の位置に傾動される。このため、レーザー光の照射方向が搬送面に対して直交する方向に対して搬送方向後方へ傾斜した方向（第１の照射方向）となっている。レーザーラインセンサ１を第１の位置に位置させた状態で、物品３が第１の照射方向のレーザー光でスキャンされる。
【００２５】
レーザーラインセンサ１が第１の位置に位置する状態では、レーザー光が前方斜め上方から照射されるため、受光部１ｂで受光される反射光の反射方向がほぼ垂直方向となる。このため、物品３の前面に遮られることなく、反射光が受光部１ｂで確実に受光される。
【００２６】
図２に示すようにレーザーラインセンサ１を第１の位置に位置させた状態で、物品３に対するその前面を含めた一定距離に対してレーザー光のスキャンがなされる。その後、図３に示すようにレーザーラインセンサ１が第１の位置から第２の位置に戻される。
【００２７】
レーザーラインセンサ１が基準位置である第２の位置に戻されると、レーザー光の照射方向が搬送コンベヤ２の搬送面に対してほぼ直交する方向に戻される。このため、図３に示すようにレーザー光の照射位置が物品３の前方に戻される。この状態で、レーザー光による物品３のスキャンが再開される。
【００２８】
物品３の前面のスキャンがなされた後、図４に示すようにレーザー光が物品３の上面に対してスキャンされる。物品３の移動により上面に対するスキャンがなされた後、図５に示すように物品３の後面に対するスキャンがなされる。後面に対するスキャンでは、反射光は遮られることなく受光部１ｂで確実に受光される。
【００２９】
このように、物品３の前面に対してレーザーラインセンサ１を第１の位置に傾斜させて前方斜め上方からレーザー光を照射することで、反射光が受光部１ｂで確実に受光されて、少なくとも物品３の前面周辺について精確な計測がなされる。これに対して、例えば図６に示すようにレーザーラインセンサ１を基準位置である第２の位置に位置させてレーザー光の照射方向を搬送面に直交させたまま、物品３の前面をスキャンすると、物品３自身により反射光が遮られて受光部１ｂで受光されず、従って物品３の主として前面の精確な計測が困難になる。
【００３０】
また、図７に示すようにレーザー光の照射方向を搬送面に直交させたまま、物品３の前側角部をスキャンすると、反射方向が前方へ変化して受光部１ｂでの受光が不十分になり、この場合も物品３の前面角部付近の計測が曖昧になる。
【００３１】
図８には、レーザーラインセンサ１を仮に第１の位置（前傾位置）に固定した状態で、物品３の全体をスキャンした場合の画像イメージが示されている。図８に示す画像イメージでは、図８中実線で囲んで示すよう物品３の前面付近が鮮明に計測されている。第１の位置に固定されたレーザーラインセンサ１からは、物品３の前面付近に対して前方斜め上方からレーザー光が照射される結果、反射光が物品３自身で遮られることなく、かつ図７に示すように円弧形の前側角部により反射方向が前側へ変化することがなく、受光部１ｂで十分な反射光が受光される。これに対して物品３の後面付近については、前方斜め上方から照射されたレーザー光が後面に対して十分に照射されず、従って十分な反射光が受光されない結果、図８中破線で囲んで示すように後面付近の画像イメージが曖昧で正確な計測がなされていない。
【００３２】
図９には、レーザーラインセンサ１を仮に第２の位置に固定した状態で、物品３の全体をスキャンした場合の画像イメージが示されている。図９に示す画像イメージでは、図９中実線で囲んで示すように物品３の後面付近が鮮明に計測され、図９中破線で囲んで示すように前面付近については画像が曖昧になっており、図８に示す画像イメージとは前後逆になっている。物品３の前面付近の計測が曖昧になっていることは、図６で説明したように反射光が物品３自身に遮られることが原因であり、また、図７で説明したように物品３の前側角部が円弧形状であるために反射光が受光部１ｂで十分に受光されていないことが原因となっている。
【００３３】
図１０には、図中実線で囲んで示すように物品３の前面付近と後面付近の双方について鮮明に計測された画像イメージが示されている。図１０に示す画像イメージは、図８に示す画像イメージと図９に示す画像イメージを合成した画像に相当する。図１０に示す画像イメージは、図１，２に示すようにレーザーラインセンサ１を第１の位置に傾動させて物品３の前面付近をスキャンした後、図３〜５に示すようにレーザーラインセンサ１を第２の位置に戻してスキャンすることにより得られる。
【００３４】
以上説明した本実施形態のレーザーラインセンサ１によれば、搬送方向に移動する物品３に対してレーザー光の照射方向がスキャン途中で変化することで、物品３の全体について精確な３次元計測がなされる。
【００３５】
従って、例えば物品の前面や角部に対して第１の照射方向からレーザー光が照射されて受光部で反射光が適切に受光され、その後物品の上面や後面に対して第２の照射方向からレーザー光が照射されて反射光が受光される。搬送方向の前面から後面に至る全体について反射光が適切に受光されて物品全体の３次元計測が精確になされる。
【００３６】
また、例示した実施形態によれば、レーザー光の発光部１ａと受光部１ｂを備える一つの反射形のレーザーラインセンサ１を上下に傾動可能に設けた簡易な構成で、レーザー光の照射方向を搬送方向に変化させて３次元計測がなされる。
【００３７】
以上説明した実施形態には、種々変更を加えることができる。例えば、レーザー光の照射方向を直交方向から搬送方向後方に２０°程度傾斜させた位置を第１の位置とし、直交方向に戻した位置を第２の位置とした構成を例示したが、第１の位置と第２の位置でのレーザー光の照射角度は適宜変更することができる。また、レーザー光の照射角度は、第１の位置と第２の位置との２方向に限定されるものではなく、より多くの角度から照射する構成としてもよい。従って、物品のスキャン中に、レーザー光の照射角度が連続的に変化する構成としてもよい。
【００３８】
また、搬送コンベヤ２上を搬送方向に移動する物品３に対してレーザー光を照射して３次元計測がなされる構成を例示したが、固定されて移動しない物品に対して、レーザーセンサ側を相対移動させつつ傾動させて３次元計測を行う構成としてもよい。
【００３９】
また、レーザーラインセンサ１の発光部１ａ側が上下に変位する方向に傾動させる構成を例示したが、傾動中心は受光部１ｂ側とする他、発光部１ａ側あるいは発光部１ａと受光部１ｂ側との中間位置を傾動中心とすることができる。
【００４０】
さらに、レーザーラインセンサ１を上下に傾動させて発光部１ａからの照射方向を第１の照射方向と第２の照射方向との間で変化させる構成を例示したが、レーザーラインセンサを水平方向に前後反転させて受光方向を変化させることで物品自身により反射光が遮られることを回避することができ、これによっても精確な３次元計測を実現することができる。
【００４１】
また、スキャン途中でレーザーラインセンサ１を変位させる構成を例示したが、これに代えたあるいは加えて、レーザー光の照射方向あるいは受光方向を変化させて複数回のスキャンを実施し、得られた画像イメージを合成することによっても精確な３次元計測を実現することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…レーザーラインセンサ（反射形）
１ａ…発光部、１ｂ…受光部
２…搬送コンベヤ
３…物品
３ａ…本体部、３ｂ…蓋部、３ｃ…錠、３ｄ…ハンドル、３ｅ…キャスタ
【図１】
2020197443.tif 000003
【図２】
2020197443.tif 000004
【図３】
2020197443.tif 000005
【図４】
2020197443.tif 000006
【図５】
2020197443.tif 000007
【図６】
2020197443.tif 000008
【図７】
2020197443.tif 000009
【図８】
2020197443.tif 000010
【図９】
2020197443.tif 000011
【図１０】
2020197443.tif 000012