(57)【要約】【課題】高速に任意の形状を測定し得る物体形状測定装置を提供する。【解決手段】被測定体を囲む枠体１内面に一定間隔で発光素子２と受光素子３を配置し、発光素子２をひとつずつパルス発光する。そして光を検出した受光素子３をスキャンして被測定体に対する接線上にある発光素子と受光素子の組を選択し記憶する。被測定体の全周に渉り以上の処理を繰り返した後に求めた発光素子と受光素子の組から接線の式を求め、接線の交点を演算して補間することにより被測定体の外形データを得ることが出来る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体を囲む枠体の内周面に所定の間隔で多数個配列した発光素子と、前記枠体内周面に所定の間隔で配列した受光素子を備える物体形状測定装置において前記発光素子をひとつずつパルス点灯し、パルス点灯した発光素子からの光を前記受光素子で同期検出し、光を検出した受光素子のうち枠体内周に沿って前記点灯した発光素子に近い位置にある受光素子を起点として一定の方向に走査し、光を検出しない受光素子の一つ前の受光素子と点灯発光素子の組の座標を検出結果として求め、それらの座標を結ぶ直線を被測定物体への接線とすることを繰り返して求めた接線群の交点を補間して、外形を算出することを特徴とする物体形状測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物体形状測定装置において、パルス点灯した発光素子に近い位置にある受光素子を起点として一定の方向へ走査し光を検出しない受光素子のひとつ前の受光素子と点灯発光素子の座標を第１の検出結果として求めると同時に起点とした前記受光素子と点灯発光素子を間にして反対側の点灯発光素子に近い受光素子を起点として前記方向と反対方向へ走査し、光を検出しない受光素子の一つ前の受光素子と点灯発光素子の組の座標を第２の検出結果として採用しそれら２組の座標を結ぶ直線を被測定物体への接線として求めると同時に最初の第２の検出結果の受光素子の位置を記憶装置に記憶し、パルス点灯と2組の発光素子と受光素子の組みを求めることを、点灯発光素子の位置が記憶した受光素子の位置に至るまで順次繰り返し、求めた接線群の交点を補間して被測定体の外形を算出することを特徴とする物体形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物体の外形を非接触で測定する物体形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子と受光素子を平行な2列の発光ユニット、受光ユニット上にそれぞれ等間隔で多数個配列し対抗する発光素子と受光素子を結ぶ平行光束のうち被測定により遮光された光束の本数を計数し被測定体の高さ、幅などの寸法を測定する光電式の装置は従来から知られている、さらに直方体の被測定体に対し平行な主光束を使用した測定の後で斜めの補助光束を用いて発光素子、受光素子の間隔より測定精度を高める工夫をした寸法測定装置が特公平６−７８８８７に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−７８８８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来装置においては被測定体の幅と高さしか測定できない、例えば、ベルトコンベア上を流れる段ボール箱詰めされた貨物やゴルフバッグの寸法形状を非接触で測定し容積を算出することは海運、陸運、空運などの業務上きわめて重要であるにも拘わらず、被測定体を直方体とみなし幅、奥行、高さの３方向の寸法しか求めることが出来ずゴルフバッグのような形状の被測定体においては容積を過大に測定してしまうという問題が発生している。また距離測定が出来るレーザースキャナセンサを被測定体の周囲に配置して被測定体の外形を測定する測定装置も提供されているがそれらは高価であり測定に要する時間が長いという欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、上述の従来装置の欠点を解消し被測定体断面の任意の形状を非接触で測定し、例えばコンベアを流れる貨物の容積を正確に算出するためのデータを出力することが出来る物体形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するための本発明に拘わる物体形状測定装置は、被測定体を囲む枠体に照射角の広い発光素子と受光角の広い受光素子を所定の間隔で多数個配置したセンサユニットと、一度にひとつの発光素子を全周の素子に渉って順次パルス駆動する発光素子駆動回路と、発行中の素子が入射角範囲にあるすべての受光素子で光を同期検出する光検出回路と、光を検出した受光素子と発光中の素子の組を結ぶ線分のうち被測定体に最も近い線分に対応する線分を検出結果として算出する演算装置と、検出結果に対応する発光素子と受光素子の組の座標を逐次記憶し全周に渉る発光素子駆動後、発光素子と受光素子の組の座標を結ぶ全ての線分の交点を補間して被測定体の外形を求める演算手段を有することを特徴とする。
【０００７】
上述の構成において全周に渉って発光素子を順次パルス駆動し、互いに有効な照射角と入射角の組合せを持つ全ての受光素子で発光素子の光を検出し、発光した素子と光を検出した素子の座標を結ぶ線分のうち受光素子被測定体に最も近い接線となる線分を算出して逐次記憶し、発光した全ての発光素子座標と算出した受光素子座標の組からなる直線の交点を順次結んで補間することにより被測定体の外形測定をおこなう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わる物体形状測定装置は発光素子と受光素子間の透過光を用いて被測定体の外形を計測する構造のため被測定体の表面性状に影響を受けることなく誤動作の可能性が少なくかつ高速に測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の側面図である。
【図２】測定の手順を示す実施形態の側面図である。
【図３】外形を求める演算手順を示す図である。
【図４】枠体内面から見た発光素子と受光素子の配置例１を示す図である。
【図５】枠体内面から見た発光素子と受光素子の配置例２を示す図である。
【図６】測定回路の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
均一で高精度な測定結果を得るために被測定体を囲む枠体に配置する発光素子と受光素子は等間隔でかつ可能な限り密に配置することが望ましい。
【００１１】
発光素子のパルス発光時間と次の発光素子のパルス発光開始までの時間は発光素子と受光素子及び増幅回路の応答性が許す限り短いことが望ましい。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例として環状の枠体１に図４に図示した如く発光素子と受光素子を枠体１の内面に一定の間隔で交互に配置したものである。また図５に図示した如くに受光素子と発光素子を並列に配置することも可能である。
【００１３】
被測定体の外形演算にあたっては発光素子と受光素子の位置が既知であれば良いため各素子の配置は必ずしも等間隔である必要はないが各素子の間隔を一定でかつ可能な限り短い距離で配置するとあらゆる形状の被測定体に対し均一で高精度で結果を求めることが出来る。図４に図示した如く発光素子と受光素子を交互に配置するより図５に図示した如く発光素子と受光素子を並列に配置する方が高い測定精度を得るためには有効である。
【００１４】
図２と図３及び図６に基づいて測定の手順について説明する、外形演算装置６−５はCPUと演算処理ソフトで構成され測定全体の制御を行う手順と被測定体を囲む接線から被測定体の外形を演算する手順を組み込んである。外形演算装置６−５には発光素子及び受光素子のアドレスに対応する座標をあらかじめ入力しておく。
【００１５】
外形演算装置６−５からの測定開始信号を受けてパルス点灯シーケンス発生回路６−１は発光素子L1から発光素子Lnを順次パルス駆動するために点灯する発光素子を指示する発光素子アドレス信号６−６と点灯タイミングを指示するパルス信号６−７を発生する。測定開始時パルス点灯シーケンス発生回路６−１から発光素子L1を指定するアドレス信号及びパルス信号を発生し、次に発光素子L2を指定するアドレス信号及びパルス信号を発生し、発光素子Pnを指定するアドレス信号及びパルス信号を発生するまで前記処理を繰り返す。
【００１６】
発光素子選択回路６−２は前記発光素子アドレス信号をデコードしパルス信号に同期して駆動回路を通じて指定された発光素子を順次パルス点灯する。
【００１７】
発光素子パルス点灯時に発光素子と受光素子の間に被測定体が存在するか否かに応じて受光素子に入射する光の量は大きく異なり受光素子P1〜Pnの信号は増幅回路を通じて受光素子選択回路６−３に送られる、受光素子選択回路６−３は前記パルス信号に同期して受光素子P1〜Pｎからの信号をサンプリングし、発光素子の近傍にある受光素子P１を始点として走査方向２−１に沿って入射光の有無をスキャンし被測定体Wの影になり入射光を検出できない受光素子の一つ手前の受光素子Pｍ+２のアドレス信号を検出結果として検出結果メモリ６−４に送る。
【００１８】
検出結果メモリ６−４はパルス点灯シーケンス発生回路６−１より送られたパルス信号に同期して発光素子アドレスと受光素子選択回路６−３から送られた前記受光素子アドレスの組を記憶する。
【００１９】
パルス点灯シーケンス発生回路６−１の発生する信号に基づいて発光素子L1から発光素子Lnまで順次パルス点灯を行い、パルス点灯毎に上記の処理を繰り返して被測定体の接線を計算するための情報となる発光素子アドレスと受光素子アドレスの組を検出結果メモリに追記する。
【００２０】
発光素子L1から発光素子Lnまでのパルス点灯終了後に外形演算装置６−５は検出結果メモリ６−４に記憶された発光素子アドレスと受光素子アドレス情報を読み出す。
【００２１】
次に外形演算装置６−５はあらかじめ記入された座標テーブルと発光素子アドレスと受光素子アドレスかに基づいて各発光素子アドレスと受光素子アドレスの組を被測定体を囲む接線の式を示すパラメータに変換する。
【００２２】
図３に示す如く接線ａと接線ｂの交点となる座標Aを計算し次に接線ｂと接線ｃの交点となる座標Bを計算し同様にして交点座標Cを計算する。検出結果メモリ６−４に記憶された全ての発光素子アドレスと受光素子アドレスの組に対して同様の計算を繰り返して交点の座標を求め、求めた交点座標を補間して被測定体の外形を示す結果を得て外形データとして出力する。
【実施例２】
【００２３】
実施例１に本発明の基本原理を示す実施例について説明したが、実際の装置においては発光素子の照射角と受光素子受光角の制限が存在するため、発光素子L1最近傍の受光素子P1からスキャンを開始せず有効測定範囲をカバーしかつ発光素子Ｌ１から最も遠い位置にある受光素子Pｓから走査方向２−１に沿ってスキャンを開始することにより信号処理の量を減らすことが出来る。
【００２４】
上記では枠体１の全周に渉って発光素子を順次パルス点灯しパルス点灯に同期して発光素子と受光素子の組みからなる接線を求める手順について説明したが発光素子と受光素子を入れ替えても接線は等価であるためパルス点灯時に受光素子の信号を走査方向２−１に沿ってスキャンすると同時に逆の走査方向２−２に沿ってスキャンすることで発光素子のパルス点灯を途中で止めることができ処理の高速化が可能となる。
【００２５】
上記の説明で発光素子Ｌ１のパルス点灯時に受光素子の信号を走査方向２−１に沿ってスキャンし発光素子Ｌ１と受光素子Ｐｍ＋２の組を検出結果として記憶した。このとき同時に受光素子の信号を走査方向２−２に沿ってスキャンすることで被測定体の影になる手前の受光素子Ｐｋを検出出来る。
【００２６】
順次パルス点灯に於いて走査方向２−１に沿ってスキャンし検出した発光素子と受光素子の組を検出結果メモリ６−４に記憶すると同時に、前記に説明した如く走査方向２−２に沿って受光素子の信号をスキャンし検出した発光素子と受光素子の組を検出結果メモリに記憶することで、発光素子Ｌｋ〜発光素子Ｌｎのパルス点灯は不要となり、測定時間の短縮が可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  枠体
２  発光素子
３  受光素子
Ｗ  被測定体
２−１  走査方向を示す矢印
２−２  別の走査方向を示す矢印
２−３  有効測定範囲を示す円
Ｌ１  測定開始時に点灯する発光素子
Ｌｎ  測定終了時に点灯する発光素子
Ｐ１  測定原理に於いてスキャンの起点となる受光素子
Ｐｎ  測定原理に於いてスキャンの終点となる受光素子
Ｐｓ  最良の形態に於いてスキャンの起点となる受光素子
Ｐｋ  実施例２に於いてスキャンの終点となる受光素子
Ｐｍ  発光素子からの光を検出する受光素子
Ｐｍ＋１  発光素子からの光を検出する受光素子
Ｐｍ＋２  検出結果となる受光素子
ａ  被測定体の接線１
ｂ  被測定体の接線２
ｃ  被測定体の接線３
ｄ  被測定体の接線４
Ａ  接線１と接線2の交点
B  接線２と接線３の交点
C  接線３と接線４の交点
６−１  パルス点灯シーケンス発生回路
６−２  発光素子選択回路
６−３  受光素子選択回路
６−４  検出結果メモリ
６−５  外形演算装置
６−６  発光素子アドレス信号
６−７  パルス信号
６−８  受光素子アドレス信号
６−９  測定開始信号
６−１０  外形データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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