(57)【要約】  少なくとも１つの保管ユニット（１１２）における充填レベルを決定する方法が提案されている。該方法は、以下のステップ、ａ）  複数の照射特徴（１１８）を含む少なくとも１つの照射パターン（１１６）で保管ユニット（１１２）を照射し、保管ユニット（１１２）の少なくとも１つの反射画像を決定する、ステップ；ｂ）  反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択する、ステップ；ｃ）  第１反射特徴については、第１反射特徴による、光センサ（１２４）のマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素（１２０）の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、第２反射特徴については、第２反射特徴による、センサ要素（１２０）の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成し、光センサ（１２４）はそれぞれ感光エリアを有する、ステップ；ｄ）  ステップｃ）で生成された２つの第１センサ信号を評価し、それにより、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｃ）で生成された２つの第２センサ信号を評価し、それにより、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定する、ステップ；ｅ）  反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定する、ステップ；ｆ）  第１ベクトルと第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから保管ユニットの充填レベルを決定する、ステップ、を含む。【選択図】図１
2021523370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの保管ユニット（１１２）における充填レベルを決定する方法であって、
ａ）  複数の照射特徴（１１８）を含む少なくとも１つの照射パターン（１１６）で前記保管ユニット（１１２）を照射し、前記保管ユニット（１１２）の少なくとも１つの反射画像を決定する、ステップ；
ｂ）  前記反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択する、ステップ；
ｃ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による、光センサ（１２４）のマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素（１２０）の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による、前記センサ要素（１２０）の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成し、前記光センサ（１２４）はそれぞれ感光エリアを有する、ステップ；
ｄ）  ステップｃ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それにより、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｃ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それにより、前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定する、ステップ；
ｅ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定する、ステップ；
ｆ）  前記第１ベクトルと前記第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記保管ユニットの前記充填レベルを決定する、ステップ、
を含む方法。
【請求項２】
前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２とを評価することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１結合信号Ｑ１は、前記２つの第１センサ信号を割算すること、前記２つの第１センサ信号の倍数を割算すること、前記２つの第１センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され、
前記第２結合信号Ｑ２は、前記２つの第２センサ信号を割算すること、前記２つの第２センサ信号の倍数を割算すること、前記２つの第２センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記結合信号Ｑｉは、ｉ＝１，２として、以下の数式１によって導出され、
【数１】
2021523370.tif 000010
ここで、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２は、前記センサ要素の位置におけるそれぞれの反射特徴の少なくとも１つのビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ０）は、前記保管ユニット（１１２）の距離ｚ０で与えられる前記ビームプロファイルを表し、前記センサ信号の各々は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの第１エリアと、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの第２エリアを決定することを含み、
前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第１エリアは、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの本質的にエッジ情報を含み、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第２エリアは、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの本質的に中心情報を含み、
前記エッジ情報は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、
前記中心情報は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第２エリアにおける光子数に関する情報を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１反射特徴の前記第１センサ信号の前記評価、及び前記第２反射特徴の前記第２センサ信号の前記評価は、
−  最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサ（１２０）を決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること；
−  前記マトリックスの前記光センサ（１２０）の前記センサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること；
−  前記中心信号と前記和信号を結合することにより、少なくとも１つの結合信号を決定すること；及び
−  前記結合信号を評価することにより、縦方向領域を決定すること、
を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１結合信号Ｑ１と前記第１縦方向座標ｚ１の間の少なくとも１つの第１の所定関係が、前記第１縦方向座標を決定するために使用され、
前記第２結合信号Ｑ２と前記第２縦方向座標ｚ２の間の少なくとも１つの第２の所定関係が、前記第２縦方向座標を決定するために使用される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記方法はさらに：
−  前記選択された反射特徴のそれぞれについて、複数の参照特徴を有する少なくとも１つの参照画像における縦方向領域に対応する少なくとも１つの変位領域を決定すること、ここで、前記縦方向領域は、ステップｃ）で決定された前記それぞれの選択された参照特徴の前記縦方向座標ｚ及び誤差間隔±εによって与えられる；
−  前記それぞれの選択された反射特徴を、前記変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングさせること、
を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記マッチングされた参照特徴と前記選択された反射特徴の変位が決定され、前記マッチングされた参照特徴の少なくとも１つの縦方向情報が、縦方向座標と前記変位の間の所定の関係を用いて決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記参照画像及び前記反射画像は異なる空間位置で決定された前記保管ユニットの画像であり、エピポーラ線が前記参照画像内で決定され、前記変位領域が前記エピポーラ線に沿って延び、前記第１又は第２の反射特徴のそれぞれの前記縦方向座標ｚに対応する前記参照特徴が、前記エピポーラ線に沿って決定され、前記誤差間隔±εに対応する前記エピポーラ線に沿った前記変位領域の範囲が決定される、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記それぞれの第１及び第２の反射特徴は、前記決定された縦方向座標ｚを考慮する少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用することによって、前記変位領域内の対応する前記参照特徴とマッチングされ、前記評価アルゴリズムは線形スケーリングアルゴリズムである、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、少なくとも１つの空キャリブレーションステップを含み、前記空キャリブレーションステップでは、空の保管ユニットの寸法が決定され、前記空キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
ｉ）  前記複数の照射特徴（１１８）を有する少なくとも１つの照射パターン（１１６）によって前記空の保管ユニット（１１２）を照射し、前記空の保管ユニット（１１２）の前記少なくとも１つの反射画像を決定すること；
ｉｉ）  前記反射画像の前記少なくとも１つの第１反射特徴及び前記少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ｉｉｉ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による前記少なくとも１つのセンサ要素（１２０）の照射に応答して前記少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による前記センサ要素（１２０）の照射に応答して前記少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それにより、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｉｉｉ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それにより、前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定すること、ここで、前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの前記第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの前記第２結合信号Ｑ２を評価することを含み；
ｖ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ｖｉ）  前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルから、前記少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記空の保管ユニット（１１２）の寸法を決定すること、
を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、少なくとも１つの充填キャリブレーションステップを含み、前記充填キャリブレーションステップでは、前記保管ユニット（１１２）は、少なくとも１つの予め定義された充填レベルまで充填され、前記充填された保管ユニット（１１２）の寸法が決定され、前記充填キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
Ｉ）  前記複数の照射特徴（１１８）を有する前記少なくとも１つの照射パターン（１１６）で前記充填された保管ユニットを照射し、前記充填された保管ユニット（１１２）の前記少なくとも１つの反射画像を決定すること；
ＩＩ）  前記反射画像の前記少なくとも１つの第１反射特徴及び前記少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ＩＩＩ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による前記少なくとも１つのセンサ要素（１２０）の照射に応答して前記少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による前記センサ要素（１２０）の照射に応答して前記少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ＩＶ）  ステップＩＩＩ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それによって、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップＩＩＩ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それによって、前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定すること、ここで前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの前記第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの前記第２結合信号Ｑ２を評価することを含む；
Ｖ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ＶＩ）  前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルから、前記少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記充填された保管ユニット（１１２）の寸法を決定すること、
を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
複数の保管ユニット（１１２）に保管される物品（１２８）、特に同じ種類の物品（１２８）、特に少なくとも１つの倉庫にある物品（１２８）の量を決定する方法であって、
該方法は、先行する請求項のいずれか１項による充填レベルを決定する方法を用いて各前記保管ユニット（１１２）の充填レベルを決定することを含み、
該方法はさらに、前記保管ユニット（１１２）の決定された充填レベルから前記物品（１２８）の量を評価し、前記物品（１２８）の量を合計することを含む、方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの保管ユニット（１１２）の物品（１２８）の量の少なくとも１つの変化を決定する方法であって、以下のステップ：
−  充填レベルを決定する方法を参照する先行する請求項のいずれか１項による充填レベルを決定する方法を使用して、第１の時点における前記保管ユニット（１１２）の初期充填レベルを決定すること；
−  充填レベルを決定する方法を参照する先行する請求項のいずれか１項による充填レベルを決定する方法を使用して、第２の時点における前記保管ユニット（１１２）の実際の充填レベルを決定すること；
−  前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルとを比較することにより、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の差を決定すること、を含む方法。
【請求項１６】
前記方法は、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の前記差が予め定義された限界を超えた場合、異常的なアクセスが発生したと決定することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、異常的なアクセスが決定された場合に、異常的なアクセスに関する少なくとも１つの情報を生成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の前記差が前記予め定義された限界を超え、かつ、アクセスが許可されていない場合に、非許可アクセスを決定することを含み、
前記方法は、非許可アクセスが決定された場合に、前記非許可アクセスに関する少なくとも１つの情報を生成することを含む、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの保管ユニット（１１２）の充填レベルを決定する充填レベル決定装置（１１０）であって、前記充填レベル決定装置は、充填レベルを決定する方法を参照する、先行する請求項のいずれか１項による充填レベルを決定する方法を実行するよう構成されている、充填レベル決定装置（１１０）。
【請求項２０】
前記充填レベル決定装置（１１０）は、複数の照射特徴（１１８）を有する少なくとも１つの照射パターン（１１６）を生成するように適合された少なくとも１つの照射装置（１１４）を備え、前記充填レベル決定装置（１１０）は、前記保管ユニット（１１２）の少なくとも１つの反射画像を決定するように適合された少なくとも１つのセンサ要素（１２０）を含み、前記充填レベル決定装置は、前記反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するように適合された少なくとも１つの評価装置（１２２）を備え、前記センサ要素（１２０）は、光センサ（１２４）のマトリックスを有し、前記光センサ（１２４）は、それぞれ感光エリアを有し、各光センサ（１２４）は、反射光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計され、前記センサ要素（１２０）は、前記第１反射特徴について、前記第１反射特徴による前記センサ要素（１２０）の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴について、前記第２反射特徴による前記センサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成するように適合されており、前記評価装置（１２２）は、前記２つの第１センサ信号を評価し、それによって、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定するように、及び前記２つの第２センサ信号を評価し、それによって、前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され、前記評価装置（１２２）は、前記反射画像における前記第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定するように適合され、前記評価装置（１２２）は、前記第１ベクトルと前記第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記保管ユニット（１１２）の前記充填レベルを決定するように適合されている、請求項１９に記載の充填レベル決定装置（１１０）。
【請求項２１】
前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２とを評価することを含む、請求項１９又は２０に記載の充填レベル決定装置（１１０）。
【請求項２２】
物品（１２８）のある量を保管する保管ユニット（１１２）であって、前記保管ユニット（１１２）は、前記物品（１２８）の量を受け取り保管するように適合された少なくとも１つの容器（１２６）を備え、前記保管ユニット（１１２）は、充填レベル決定装置を参照する先行する請求項のいずれか１項による少なくとも１つの充填レベル決定装置（１１０）を備える、保管ユニット（１１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填レベル決定装置、物品の所定量を保管する保管ユニット、少なくとも１つの保管ユニットにおける充填レベルを決定する方法、少なくとも１つの保管ユニットの物品量の変化を決定する方法、及び複数の保管ユニットを有する少なくとも１つの倉庫における物品量を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
専門的な購入プロセスでは、多くの場合、製品の構築部品は「Ａ」、「Ｂ」、及び「Ｃ」部品に分類される。「Ａ」部品は、製品価値に本質的に（〜７５％）寄与すると考えられるが、少量の「Ａ」部品のみが製品に必要とされる。「Ｂ」部品は、製品価値の１０から２０％に寄与すると考えられるが、より多くの量（１０〜４０％）の「Ｂ」部品が製品に必要とされる。「Ｃ」部品は、製品価値に大きく寄与しない（５〜１０％）かもしれないが、大量の「Ｃ」部品が必要とされ得る。「Ｃ」部品は、ネジ、ナット、及び他の低価格バルク製品のようなバルク製品であってよい。しばしば「Ｃ」部品の発注作業は、材料の価値よりも高く、例えば「Ｃ」部品の物流と管理は課題となる。「Ｃ」部品の管理の最適化及び自動化は、高い価値を生み出す可能性を有している。
【０００３】
「Ｃ」部品は、完全自動の配送センターに保管されることができる。「Ｃ」部品の配布にとって、及び「Ｃ」部品の顧客にとって、倉庫が十分に充填され、同時に少量の保管量が確保されていることを確実にすることは課題である。したがって、「Ｃ」部品を保管する保管ユニットの充填レベルを、特に保管される「Ｃ」部品の材料、形状、色、及びサイズから独立して、及び保管ユニットの材料、形状、色、及びサイズから独立して決定することは、「Ｃ」部品管理の技術的課題である。具体的には、低コストの測定装置が必要とされるなどのように、充填レベルを決定するように適合された測定装置を倉庫の各保管ユニットに装備することが望ましい。さらに、単純なデータ処理と、リアルタイムでの消費量に基づく配送が望ましい。
【０００４】
充填レベルを決定する方法は一般に知られている。例えば、ＷＯ２０１２／０１９７３４Ａ１は、物体を輸送及び／又は保管するためのコンテナを記載している。このようなコンテナは、コンテナの保持状態及び／又は充填レベルに関する情報を決定するための、検出装置を有する。該検出装置は、コンテナの内壁の領域における異なる光強度を検出し、及び対応するセンサ信号を生成することができる。さらに、信号処理装置に接続するためのインターフェースが提供され、そこでは、センサ信号に基づいてコンテナの充填レベル及び／又は保持状態に関する画像情報が生成される。
【０００５】
ＵＳ２０１２／０３１４０５９Ａ１は、物体を輸送及び／又は保管するためのコンテナの充填レベルを検出することについて記載している。コンテナ底部がコンテナ内にある物体によって覆われている限り、物体によって占有されているコンテナ容積又は既に空になっているコンテナ容積の値の助けを借りて、一つ又は予め定められた数の物体の平均物体体積に基づいて、コンテナ内の物体数の推定値を決定することが記載されている。コンテナ底部の所定の部分が見える場合には、コンテナ底部の個々の物体を識別することにより、コンテナ内の物体がカウントされる。
【０００６】
ＥＰ２０２０１７４Ａ１は、農業作業機、特に刈り取って処理された作物を輸送車両に搬送するための少なくとも１つの注ぎ口を備えた飼料収穫機を記載しており、そこでは、少なくとも輸送車両に搬送する過程の間、注ぎ口の方向制御のための電気光学装置が備えられ、該電気光学装置は、注ぎ口の特徴的なパラメータ及び輸送車両及び／又は農業作業機の特徴的なパラメータを検出する。
【０００７】
例えば、充填レベルは、保管ユニットの質量を測定することによって決定されてよい。しかしながら、既知の方法は、特に連続的に変化する物品、例えば、紙及びステンレス鋼から出来ている物品の場合には、十分に正確ではない場合がある。さらに、既知の方法は、倉庫が十分に充填され、同時に少量の保管量を確保にするためには非常に重要な保管ユニットの最後の１０％の充填レベルを決定することに問題がある可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０１９７３４Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２０１２／０３１４０５９Ａ１
【特許文献３】ＥＰ２０２０１７４Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、既知の装置及び方法の上述の技術的課題に直面している装置及び方法を提供することである。具体的には、保管ユニットの充填レベルを、好ましくは技術的資源及びコストの観点から低い要求で、また好ましくは保管ユニット及び保管された物品の材料、形状、色及びサイズとは無関係に、確実に決定することができる装置及び方法を提供することが本発明の目的である。
【００１０】
この問題は、独立の特許請求項の特徴有する本発明によって解決される。個々に又は組み合わせて実現され得る本発明の有利な新事実は、従属請求項及び／又は以下の明細書並びに詳細な実施形態で示されている。
【００１１】
以下で使用されるように、「有する」、「備える」、「含む」という用語、又はそれらの任意の文法的変形は、非排他的な方法で使用される。したがって、これらの用語は、これらの用語によって導入される特徴に加え、この文脈で説明される実体にさらなる特徴が存在しない状況、及び１つ以上のさらなる特徴が存在する状況の両方を指すことができる。一例として、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」及び「ＡはＢを含む」という表現は、Ｂ以外にＡに他の要素が存在しない状況（すなわち、ＡがもっぱらＢから構成される状況）、及びＢ以外に１つ以上のさらなる要素が実体Ａに存在する状況、例えば、要素Ｃ、要素Ｃ及びＤ、又はさらなる要素が存在する状況の両方を指すことができる。
【００１２】
さらに、用語「少なくとも１つ」、「１つ以上の」、又は、特徴又は要素が１度以上存在してもよいことを示す同様の表現は、典型的には、それぞれの特徴又は要素を導入する際に１度のみ使用されることに留意されたい。以下では、ほとんどの場合、各特徴又は要素を参照する際に、「少なくとも１つ」又は「１つ以上の」という表現は、各特徴又は要素が１度以上存在していてもよいという事実にかかわらず、繰り返されない。
【００１３】
さらに、以下で使用されるように、用語「好ましくは」、「より好ましくは」、「具体的には」、「より具体的には」、「特に」、「さらに特に」又は同様の用語は、代替の可能性を制限することなく、任意の特徴と組み合わせて使用される。したがって、これらの用語によって導入される特徴は、任意の特徴であって、いかなる意味でも特許請求の範囲の範囲を制限することを意図しない。本発明は、当業者であれば認識するように、代替的特徴を使用することによっても実行され得る。同様に、「本発明の一実施形態において」又は類似の表現によって導入される特徴は、本発明の代替の実施形態に対する制限なしに、本発明の範囲に関する制限なしに、及び、そのような方式で導入される特徴を本発明の他の任意の又は非任意の特徴と組み合わせる可能性に対する制限なしに、任意の特徴であることを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様では、少なくとも１つの保管ユニットの充填レベルを決定する方法が開示されている。
【００１５】
本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの保管ユニット」という用語は、少なくとも１つの物品を保管及び／又は収容するように適合された任意の形状の装置を指す。保管ユニットは、物品を受け取り、保管するように適合された少なくとも１つの容器を備える。容器は、少なくとも１つの底面又は地面、及び、底面又は地面を少なくとも部分的に囲むように適合された少なくとも１つの側壁を備えてもよい。「部分的に囲む」という用語は、保管ユニットの側壁が少なくとも１つの側面で開放されている実施形態が可能であることを指す。しかしながら、他の実施形態が可能である。保管ユニットの底面と壁は、例えば、バレルが少なくとも１つのプラスチック箔で固定されてよいバレルを備えたパレットのように、接続されていなくてもよい。壁のない実施形態が、例えばパレットのように、実現可能である。壁のない実施形態では、最大充填高さは、例えば最大質量、重心などの追加情報又は他の情報から決定することができる。保管ユニットに含まれる品物は、取り付け装置：ファスナー、テープ、ラップ、ホイル、ベルト又は類似のものによって固定されてもよい。保管ユニットは、保管ユニットを少なくとも部分的に覆うように適合された少なくとも１つの蓋を含んでいてもよい。保管ユニットは、少なくとも１つのコンテナ；少なくとも１つの箱；少なくとも１つのバケツ、少なくとも１つの容器、少なくとも１つの樽、少なくとも１つのボトル、少なくとも１つのアンプル、少なくとも１つの帯電防止バッグ、少なくとも１つのバッグインボックス、少なくとも１つのケージ、少なくとも１つの柔軟なバッグ又はボトル、少なくとも１つのケース、少なくとも１つのカーボイ、少なくとも１つのカートン、少なくとも１つのチャブ、少なくとも１つのクラムシェル、少なくとも１つのクレート、少なくとも１つのカップ、少なくとも１つの封筒、少なくとも１つのジャー、少なくとも１つのジェリカン、少なくとも１つの小樽、少なくとも１つのマルチパック、少なくとも１つのペール缶、少なくとも１つの紙又はビニール袋、少なくとも１つの紙袋、少なくとも１つのレトルトポーチ、少なくとも１つのＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ、少なくとも１つの浴槽、少なくとも１つのチューブ、少なくとも１つのユニットロード、少なくとも１つのバイアル、少なくとも１つの木箱、少なくとも１つのプラスチック包み、少なくとも１つのコンテナ、少なくとも１つのパレット、少なくとも１つのバルクボックス、少なくとも１つのパレットボックス、少なくとも１つのビンボックス、少なくとも１つの中間バルクコンテナ、少なくとも１つのフレキシブル中間バルクコンテナ、少なくとも１つのインターモーダルコンテナ、少なくとも１つのドラム、少なくとも１つの大樽、少なくとも１つの缶、少なくとも１つのバッグ、からなる群から選択されることができる。例えば、保管ユニットは、サイロ又は倉庫であってもよい。保管ユニットは、長方形、立方体、円形、八角形、六角形、円筒形など任意の形状を有することができる。保管ユニットは、木材、プラスチック、鋼、金属、紙、シリコン、シリコーン、繊維、カートン、アルミニウム、鉄、ガラス、金属箔、プラスチックフィルム、セロファン、気泡緩衝シー���、コート紙、ファイバーボード、ニッケル、炭素、鉛、銅、タングステン、チタン、段ボール、板紙、マグネシウム、ポリマー発泡体、金属化フィルム、液状包装板、コンクリート、セメント、錫、亜鉛、ストレッチラップ、テープ、成形パルプ、布地、亜鉛、レンガ、石膏、粘土、砂などの材料から作られるか、又はそれらを含んでもよい。例えば、保管ユニットは、少なくとも１つのプラスチック容器を含み得る。他の形状や材質も可能である。保管ユニットは、所望の量の物品を保管するのに適したサイズを有することができる。
【００１６】
本明細書で使用される場合、「充填レベル」という用語は、保管ユニット内の物品のレベルを指す。ここで使用されるとき、「物品」という用語は、保管ユニットに保管される部品を指す。物品は、円形状、立方体、円形、八角形、六角形、環状、長方形などの任意の形状を有していてもよい。しかし、他の形状も可能である。また、物品は、木材、プラスチック、鋼、ゴム、紙、金属、繊維、シリコン、シリコーン、カートン、アルミニウム、鉄、ガラス、金属箔、プラスチックフィルム、セロファン、気泡緩衝シート、コート紙、ファイバーボード、ニッケル、炭素、鉛、銅、タングステン、チタン、段ボール、板紙、マグネシウム、ポリマー発泡体、金属化フィルム、液状包装板、コンクリート、セメント、錫、亜鉛、ストレッチラップ、テープ、成形パルプ、布地、亜鉛、レンガ、石膏、粘土、砂又は他の材料からなる群から選択された材料から作られ得るか、又はそれらを含み得る。物品は、任意のサイズ及び／又は断面を有していてもよい。例えば、物品のサイズは、０．００１ｍから０．５ｍであってよい。物品は、固体部品、非固体部品、液体部品、非液体部品、又は固体及び／又は液体及び／又は非固体及び／又は非液体部品の混合物であってもよい。例えば、物品は、バルク材料を含んでもよい。バルク材料は注入可能な形態の材料であってもよい。物品は：砂、土、泥炭、腐植土、砂利、セメントなどの建築材料；化学材料；ワックス、ごみ、廃棄物、石炭、木材、ペレット、油、灯油、液化ガスなどの加熱材料；ペン、鉛筆、ゴム、ネジ、ナット、ダボ、スナップリング、ボルトなどの日用品；カバー類；紙、ホイル、ラップ、気泡緩衝シート、ポリマー発泡体、ティンセル等の包装品；顔料、肥料等の粉状品；液体、分散液、塗料、ペースト等；小部品又は小物類；電池、電子部品（ＬＥＤ、抵抗器、コンデンサーなど）、プリント回路基板、手袋、ボトルなどの消耗品；流体；流動化した固体；穀物、シリアル、砂糖、塩、コーヒー、小麦粉などの粒状食品、からなる群から選択されてもよい。充填レベルは、保管ユニット内で本質的に一定であってもよく、特に流体又は液体の場合には、特に本質的に水平であってもよく、そこでは、２０％以内、好ましくは１５％以内の一定の充填レベルからの逸脱が可能である。充填レベルは、特にピースグッズの場合、一定でなくてよい。充填レベルは、複数の最小値及び／又は最大値、例えば少なくとも１つのピーク値を含み得る。充填レベルは、保管ユニット内の物品量の指標であり得る。
【００１７】
方法は以下のステップを含む
ａ）  複数の照射特徴を含む少なくとも１つの照射パターンで保管ユニットを照射し、前記保管ユニットの少なくとも１つの反射画像を決定するステップ；
ｂ）  前記反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するステップ；
ｃ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による、光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による、前記センサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成し、前記光センサはそれぞれ感光エリアを有している、ステップ；
ｄ）  ステップｃ）で生成された２つの前記第１センサ信号を評価し、それにより、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、ステップｃ）で生成された２つの前記第２センサ信号を評価し、それにより、前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定する、ステップ；
ｅ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定する、ステップ；
ｆ）  前記第１ベクトルと前記第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、前記保管ユニットの充填レベルを決定する、ステップ。
【００１８】
方法のステップは、所定の順序で実行されてもよいし、異なる順序で実行されてもよい。さらに、列挙されていない１つ以上の追加の方法ステップが存在してもよい。さらに、１つ、１つ以上、又はすべての方法ステップが繰り返し実行されてもよい。方法は、完全に自動で実行されてもよい。
【００１９】
本明細書で使用される場合、「パターン」という用語は、少なくとも１つの任意の形状の特徴を含む任意の既知の又は予め決定された配置を指す。パターンは、点又は記号などの少なくとも１つの特徴を含んでよい。パターンは、複数の特徴を含んでもよい。パターンは、周期的又は非周期的な特徴の配置を含んでもよい。本明細書で使用される場合、「照射パターン」という用語は、保管ユニットを照射するパターンを指す。照射パターンは、周囲光、例えば少なくとも１つの周囲光源によって、又は少なくとも１つの照射装置によって生成されてもよい。照射パターンは：少なくとも１つの点パターン、特に擬似ランダム点パターン；ランダム点パターン又は準ランダムパターン；少なくとも１つのソーベル（Ｓｏｂｅｌ）パターン；少なくとも１つの準周期的パターン；少なくとも１つの既知の特徴を含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの規則的パターン；少なくとも１つの三角形パターン；少なくとも１つの六角形パターン；少なくとも１つの長方形パターン；凸で均一なタイリングを含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの線を含む少なくとも１つの線パターン；平行線又は交差線などの少なくとも２つの線を含む少なくとも１つの線パターン、からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを含んでもよい。例えば、照射パターンは、少なくとも１つの照射光源を含む少なくとも１つの照射装置によって生成されてもよい。具体的には、照射光源は、少なくとも１つのレーザ及び／又はレーザ光源を含んでもよい。様々なタイプのレーザ、例えば、半導体レーザ、ダブルヘテロ構造レーザ、外部キャビティレーザ、分離封じ込めヘテロ構造レーザ、量子カスケードレーザ、分散ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射器レーザ、ポラリトンレーザ、ハイブリッドシリコンレーザ、拡張キャビティダイオードレーザ、量子ドットレーザ、ボリュームブラッググレーティングレーザ、インジウムヒ素レーザ、トランジスタレーザ、ダイオード励起レーザ、分散フィードバックレーザ、量子井戸レーザ、バンド間カスケードレーザ、ガリウムヒ素レーザ、半導体リングレーザ、拡張キャビティダイオードレーザ、又は垂直キャビティ面発光レーザなど、が採用されてもよい。追加的に又は代替的に、ＬＥＤ及び／又は電球などの非レーザ光源が使用されてもよい。例えば、照射光源は、少なくとも１つのスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を含んでもよい。照射装置は、照射パターンを生成するように適合された１つ以上の回折光学素子（ＤＯＥ）を含んでいてもよい。例えば、照射装置は、点群を生成及び／又は投影するように適合されていてもよい。照射パターンは、三角形パターン、長方形パターン、六角形パターン、又はさらに凸状タイリングを含むパターンのような規則的及び／又は一定及び／又は周期的なパターンを含んでもよい。照射パターンは、六角形パターンが好ましいように、エリアごとに最大数の特徴数を含んでもよい。照射パターンの２つの特徴間の距離及び／又は少なくとも１つの照射特徴の面積は、画像中の錯乱円及び／又は光スポットの実際の大きさに依存し得る。追加的に又は代替的に、照射パターンは、少なくとも１つの周囲光源によって生成されてもよい。
【００２０】
物体の照射は、複数の視点から及び／又は複数の視点からの非パターン化光源を用いて行われてもよい。
【００２１】
照射装置及びセンサ要素は、照射パターンが、照射光源から、特に照射光源の少なくとも１つの照射光源のハウジングの少なくとも１つの開口部から、センサ要素及び／又は照射装置の光軸に沿って、及び／又は平行に、保管ユニットに向かって伝播するように、構成されてよい。この目的のために、少なくとも１つの反射要素、好ましくは少なくとも１つのプリズムを使用して、照射パターンが光軸に沿って又は光軸に平行に伝播するように照射パターンを偏向させてもよい。
【００２２】
照射装置は、保管ユニットが最大限に照射されるように、すなわち照射パターンの特徴の適切な分布が達成されるように配置されてもよい。これにより、デッドボリューム、すなわち、照射装置及びセンサ要素のために影になる領域を減少させることができ得る。
【００２３】
照射装置は、少なくとも１つの光プロジェクタ；少なくとも１つのデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ、少なくとも１つのＬＣｏＳプロジェクタ、少なくとも１つの空間光変調器；少なくとも１つの回折光学素子；少なくとも１つの発光ダイオードのアレイ；少なくとも１つのレーザ光源のアレイ、のうちの１つ以上を含んでもよい。照射装置は、照射パターンを直接生成するように適合された少なくとも１つの光源を含んでいてもよい。例えば、照射装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含んでもよい。例えば、照射装置は、少なくとも１つのラインレーザを含んでもよい。ラインレーザは、保管ユニットにレーザ線を、例えば、水平又は垂直のレーザ線で送るように適合されていてもよい。照射装置は、複数のラインレーザを含んでもよい。例えば、照射装置は、照射パターンが少なくとも２つの平行線又は交差線を含むように配置された少なくとも２つのラインレーザを含んでもよい。照射装置は、照射パターンが複数の点パターンを含み得るように、点群を生成するように適合された少なくとも１つの光プロジェクタを含んでいてもよい。照射装置は、照射光源によって生成された少なくとも１つの光ビームから照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つのマスクを含んでいてもよい。照射装置は、スマートフォンなどのモバイル装置に取り付けられているか、又は組み込まれていてもよい。照射装置は、オートフォーカス機能のためなど、画像を決定するのに使用され得る更なる機能のために使用されてもよい。照射装置は、ＵＳＢなどのコネクタ、又はヘッドフォンジャックなどのフォンコネクタを使用して、モバイル装置に取り付けられてもよい。
【００２４】
照射装置は、具体的には、可視スペクトル範囲又は赤外スペクトル範囲の光を放出するように構成されていてもよい。しかしながら、他のスペクトル範囲が、追加的に又は代替的に実現可能であることに留意されたい。さらに、照射装置は、特に、変調された光又は変調されていない光を放出するように構成されてもよい。複数の照射光源が使用される場合、異なる照射光源は、以下後にさらに詳細に概説されるように、光ビームを区別するために使用され得る異なる変調周波数を有し得るか、又は異なるスペクトル範囲を有し得る。以下でさらに詳細に概説されるように、反射画像及びセンサ信号の評価は、少なくとも１つの評価装置を用いて実行されてもよい。評価装置は、単一の光ビーム又は複数の光ビームを評価するように構成されてよい。複数の光ビームが保管ユニットからセンサ要素に伝播する場合には、光ビームを区別するための手段が設けられていてもよい。このように、光ビームは異なるスペクトル特性を有してもよく、異なる光ビームを区別するために、１つ以上の波長選択要素を使用してもよい。次に、光ビームの各々は、独立して評価されてもよい。波長選択要素は、ＣＭＯＳセンサの一部であってもよく又はそれを含んでもよく、それはＲＧＢ波長及び／又はＩＲを分離するように適合されることができる。波長選択要素は、一例として、１つ以上のフィルタ、１つ以上のプリズム、１つ以上の格子、１つ以上のダイクロイトミラー、又はそれらの任意の組み合わせであってもよく又はそれらを含んでもよい。さらに、追加的に又は代替的に、２つ以上の光ビームを区別するために、光ビームは、特定の方法で変調されてよい。したがって、一例として、光ビームは周波数変調されてもよく、センサ信号は、それらの復調周波数に従って、異なる光ビームに由来するセンサ信号を部分的に区別するために復調されてもよい。これらの技術は、一般に、高周波エレクトロニクスの分野の当業者に知られている。一般に、評価装置は、異なる変調を有する異なる光ビームを区別するように構成されてもよい。
【００２５】
本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの照射パターンで保管ユニットを照射する」という用語は、照射パターンを保管ユニット、特に測定される物品の表面及び／又は空の保管ユニットの地面に適用することを指す。
【００２６】
本明細書で使用される場合、「反射画像」という用語は、光センサ及び／又は少なくとも１つの画像装置によって決定され、少なくとも１つの反射特徴を含む画像を指す。保管ユニット、特に保管ユニット内の物品は、照射パターンの少なくとも１つの光ビームを放出及び／又は反射することができる。本明細書で使用される場合、「反射特徴」という用語は、例えば少なくとも１つの照射特徴を有する照射に応答して保管ユニットによって生成される画像平面内の特徴を指す。反射画像は、少なくとも１つの反射特徴を含む少なくとも１つの反射パターンを含み得る。本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの反射画像を決定する」という用語は、反射画像の画像化、記録、及び生成のうちの１つ以上を指す。
【００２７】
反射画像は、複数の反射特徴を含んでよい。評価装置は、反射特徴の反射ビームプロファイルを決定するように適合されてよい。本明細書で使用される場合、「反射特徴の少なくとも１つの反射ビームプロファイルを決定する」という用語は、光センサによって提供される少なくとも１つの反射特徴を識別すること、及び／又は光センサによって提供される少なくとも１つの反射特徴を選択すること、及び該反射特徴の少なくとも１つの強度分布を評価することを指す。一例として、マトリックスの領域が、マトリックスを通る軸又は線に沿うような３次元の強度分布又は２次元の強度分布などの強度分布を決定するために、使用され及び評価されてよい。一例として、光ビームによる照射の中心が、例えば最高の照射を有する少なくとも１つのピクセルを決定することなどによって決定され、該照射の中心を通る断面軸が選択されてよい。強度分布は、照射の中心を通るこの断面軸に沿った座標の関数としての強度分布であってよい。他の評価アルゴリズムが実現可能である。評価装置は、少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するように適合されてよい。本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの反射特徴を選択する」という用語は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴の識別、決定、及び選択のうちの１つ以上を指す。評価装置は、反射特徴を識別するために、少なくとも１つの画像解析及び／又は画像処理を実行するように適合されてよい。画像解析及び／又は画像処理は、少なくとも１つの特徴検出アルゴリズムを使用してよい。画像解析及び／又は画像処理は、以下のうちの１つ以上を含み得る：フィルタリング；少なくとも１つの関心領域の選択；異なる照射時間での反射パターンによって生成された画像間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と照射なしで生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と周囲照射によって生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と少なくとも１つのさらなる画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と、別の照射光源からの反射パターンによって生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像を反転させることによる画像の反転；異なる時間に反射パターンによって生成された画像間の差分画像の形成；バックグラウンド補正；カラーチャンネルへの分解；色相と彩度と明度のチャンネルへの分解；周波数分解；特異値分解；ブロブ検出器の適用；コーナー検出器の適用；ヘッセ行列式フィルタの適用；主曲率ベースの領域検出器の適用；最大安定極値領域検出器の適用；一般化されたハフ変換の適用；稜線検出器の適用；アフィン不変特徴検出器の適用；アフィン適応の関心点演算子の適用；ハリスアフィン領域検出器の適用；ヘッセアフィン領域検出器の適用；スケール不変特徴変換の適用；スケールスペース極値検出器の適用；局所特徴検出器の適用；高速化堅牢特徴アルゴリズムの適用；勾配位置及び方向のヒストグラムアルゴリズムの適用；方向付けられた勾配記述子のヒストグラムの適用；Ｄｅｒｉｃｈｅエッジ検出器の適用；差動エッジ検出器の適用；時空関心点検出器の適用；モラベックコーナー検出器の適用；キャニーエッジ検出器の適用；ガウシアンフィルタのラプラス演算子の適用；差分ガウスフィルタの適用；ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）演算子の適用；ラプラス演算子の適用；シャール演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；キルシュ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリ画像の生成。少なくとも１つの関心領域は、ユーザによって手動で決定されてもよいし、例えば反射画像内の特徴を認識することなどによって自動的に決定されてもよい。
【００２８】
評価装置は、反射ビームプロファイルを評価するように適合されてよい。本明細書で使用される場合、「反射ビームプロファイルを評価する」という用語は、少なくとも１つの数学演算、及び／又は少なくとも１つの比較、及び／又は少なくとも１つの対称化、及び／又は少なくとも１つのフィルタリング、及び／又は少なくとも１つの正規化を含む反射プロファイルの分析を指す。例えば、反射ビームプロファイルの評価は、ヒストグラム解析ステップ、差分測定の計算、ニューラルネットワークの適用、機械学習アルゴリズムの適用のうちの少なくとも１つを含み得る。評価装置は、特に、より大きな角度での記録、エッジなどの記録からノイズ又は非対称性を除去するために、反射ビームプロファイルを対称化及び／又は正規化及び／又はフィルタリングするように適合されることができる。評価装置は、空間周波数分析及び／又は中央値フィルタリングなどによってなど、高い空間周波数を除去することによって、反射ビームプロファイルをフィルタリングすることができる。集約は、光スポットの強度の中心によって実行されてよく、中心までの同じ距離にあるすべての強度を平均化することができる。評価装置は、特に記録された距離による強度差を考慮するように、反射ビームプロファイルを最大強度に正規化するように適合されてよい。評価装置は、例えば、さらなる照射なしの画像化によって、反射ビームプロファイルから背景光の影響を除去するように適合されてもよい。
【００２９】
反射特徴は、少なくとも１つのピクセルをカバーするか、又はその上に延びていてもよい。例えば、反射特徴は、複数のピクセルをカバーするか、複数のピクセルにわたって延在してもよい。評価装置は、反射特徴、例えば光スポットに接続及び／又は属する全てのピクセルを決定及び／又は選択するように適合されていてもよい。評価装置は、強度の中心を、以下の数式１によって決定するように適合されてよい。
【００３０】
【数１】
2021523370.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｒｃｏｉは強度の中心位置、ｒｐｉｘｅｌはピクセル位置、及び
【数２】
2021523370.tif 000004
はｊが反射特徴に接続及び／又は属するピクセル数ｊ、Ｉｔｏｔａｌは総強度である。
【００３２】
物体の少なくとも１つの縦方向座標を決定するために、評価装置は、単に強度分布と縦方向座標との間の所定の関係を使用することができ、及び／又は、１つ以上の評価アルゴリズムを適用することができる。具体的には、評価装置は、強度分布を近似する少なくとも１つの強度分布関数を決定するように適合されてもよい。本明細書で使用されるとき、強度分布関数は、一般に、少なくとも１つの光センサ及び／又はその一部の実際の強度分布を近似する、例えば２次元関数ｆ（ｘ）又は３次元関数ｆ（ｘ，ｙ）のなどの数学的関数である。したがって、強度分布関数は、最小二乗適合などの回帰分析のような１つ以上の周知の適合又は近似のアルゴリズムを適用することによって導出される適合関数であってよい。これらの適合アルゴリズムは、一般に当業者に知られている。例として、１つ以上のパラメータを有する１つ以上の所定の適合関数が与えることができ、そこでは、パラメータは、強度分布への最適な適合が達成されるように選択される。
【００３３】
上で概説したように、強度分布関数は、完全な強度分布又はその一部を近似してよい。したがって、一例として、マトリックスの一領域が、３次元強度分布関数ｆ（ｘ，ｙ）などの強度分布関数を決定するために使用され、評価されてよい。追加的に又は代替的に、例えばマトリックスを通る軸又は線に沿うなど、２次元強度分布関数ｆ（ｘ）が使用され得る。一例として、光ビームによる照射の中心が、例えば最高の照射を有する少なくとも１つのピクセルを決定することなどによって、決定されてよく、該照射の中心を通る断面軸が選択されてよい。強度分布関数は、照射の中心を通るこの断面軸に沿った座標の関数であり得、それによって、２次元の強度分布関数を導出することができる。他の評価アルゴリズムも実現可能である。
【００３４】
上で概説したように、評価装置は、縦方向座標と強度分布関数の間の所定の関係を使用することによって、物体の縦方向座標を決定するように適合されている。追加的に又は代替的に、具体的には、１つ以上の強度分布関数が実際の強度分布に適合している場合、該強度分布関数から導出された少なくとも１つのパラメータを決定することができ、そして例えば少なくとも１つの適合パラメータなどの少なくとも１つのパラメータと、例えば物体と検出器との間の距離などの物体の縦方向座標の間の所定の関係を使用して、物体の縦方向座標を決定することができる。
【００３５】
さらなる実施形態は、少なくとも１つの強度分布関数の性質に関する。具体的には、強度分布関数は、以下ではビーム形状とも呼ばれる少なくとも１つの光ビームの形状を記述する関数であってもよい。このように、一般的に、強度分布関数は、光ビームのビーム形状関数であってもよいし、又はそれを含んでもよい。本明細書で使用される場合、ビーム形状関数は、一般に、電場及び／又は光ビーム強度の空間分布を記述する数学的関数を指す。一例として、ビーム形状関数は、光ビームの伝播軸に垂直な平面内での光ビームの強度を記述する関数であり得、そこでは、任意で、伝播軸に沿った位置が追加の座標であってもよい。そこでは、一般的に、電場及び／又は強度の空間分布を記述するために、任意のタイプの座標系が使用されてもよい。しかし、好ましくは、検出器の光軸に垂直な平面内の位置を含む座標系が使用される。
【００３６】
上で概説したように、強度分布関数は、光センサのピクセルの少なくとも一部に含まれる強度情報を近似する２次元又は３次元の数学的関数を含む。したがって、上記でさらに概説したように、１つ以上の適合アルゴリズムが、少なくとも１つの強度分布関数を、好ましくは、少なくとも１つの光センサに平行な少なくとも１つの平面において決定するために使用されることができる。具体的には、該２次元又は３次元の数学的関数は、ピクセルのマトリックスの少なくとも１つのピクセル座標の関数であってもよい。追加的に又は代替的に、上で概説したように、他の座標が、例えば少なくとも１つの光センサ上の光ビームの強度の最大値を通る断面線に沿うなど、例えば少なくとも１つの光センサの平面内の１つ以上の線又は軸に沿った１つ以上の座標などが、使用され得る。したがって、具体的には、該少なくとも１つの強度分布関数は、照射の中心を通る強度分布を記述する断面強度分布関数であってよい。
【００３７】
上で概説したように、強度分布関数は、一般的に、表面が例えばガウス光ビームなどの光ビームによって照射されたときに典型的発生する任意の関数であり得る。そこでは、１つ以上の適合パラメータが関数を実際の照射又は強度分布に適合させるために使用されてよい。一例として、ガウス関数の場合、幅ｗ０及び／又は縦方向座標ｚが適切なフィッティングパラメータであり得る。
【００３８】
２次元又は３次元の数学的関数は、具体的に：ベル型関数；ガウス分布関数；ベッセル関数；エルミート−ガウス関数；ラゲール−ガウス関数；ローレンツ分布関数；二項分布関数；ポアソン分布関数からなる群から選択される。これらの組み合わせ及び／又は他の強度分布関数も可能である。
【００３９】
上で概説したように、評価装置は、具体的には、ビームパラメータと縦方向座標の間の所定の関係を用いることによって物体の縦方向座標を決定するように適合されていてよい。所定の関係は、ガウス光ビームの既知の伝播特性などの分析的関係であり得るか、又はそれを含み得る。追加的に又は代替的に、例えば経験的又は半経験的な関係などの他のタイプの所定の関係が使用されることができる。この場合も、追加的に又は代替的に、所定の関係は、少なくとも１つのパラメータの関数としての少なくとも１つの縦方向座標を示すルックアップテーブルとして提供されてもよい。様々な種類の評価ルーチンが可能であり、評価装置に容易に実装することができる。
【００４０】
複数の平面における強度分布を評価するための１つの平面における強度分布の評価は、種々な方法で行うことができる。このように、上で概説したように、様々な種類の強度分布関数を用いることができる。一例として、平面上の照射の中心に関して回転対称である回転対称強度分布関数を使用してもよい。追加的に又は代替的に、より低い対称度などの他の種類の対称性を有する１つ以上の強度分布関数を使用してもよい。さらに、１つ以上の点対称及び／又は鏡面対称の強度分布関数を使用してもよい。さらに、１つ以上のガウス関数と１つ以上の多項式の組み合わせなど、２つ以上の強度分布関数の組み合わせを使用してもよい。さらに、回転対称関数の導関数及び／又はいくつかの関数の積を使用してもよい。さらに、例えば異なる指数を有する２つ以上のガウス関数の線形結合など、２つ以上の関数の線形結合である少なくとも１つの強度分布関数を使用してもよい。他の種類の強度分布関数を使用してもよい。そこでは、強度は様々な方法で評価可能である。画像とも呼ばれる強度分布を分析する効率的な方法は、強度分布内のエッジの分析であってもよい。強度分布内のエッジの分析は、ビーム形状の評価の追加又は代替として行ってもよい。それでも、エッジの分析は、構造又はコントラストがほとんど又は全くない物体の縦方向座標の推定が一般的に可能であるため、好ましい場合がある。したがって、一般に、検出器及び評価装置は、少なくとも１つの強度分布内、又は画像スタックとも呼ばれる複数の平面の複数の強度分布内のエッジを決定するように適合されていてもよい。画像スタックの画像内のエッジの展開及び／又はエッジの比較によって、物体の縦方向位置情報の一項目が導出可能になり得る。
【００４１】
ステップｂ）において、第１反射特徴及び第２反射特徴の決定は、同一の反射画像を使用することによって同時に、又は、例えば異なる時刻に記録された反射画像などの異なる反射画像を使用することによって非同時に行われてよい。例えば、第１反射特徴及び第２反射特徴のうちの一方は、空の保管ユニットの記録された反射画像から決定され、第１反射特徴及び第２反射特徴のうちの他方は、例えば充填された保管ユニットなどの後の時点で記録された反射画像から決定されてよい。
【００４２】
方法のステップｃ）において、第１反射特徴については、少なくとも２つの第１センサ信号が、光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して第１反射特徴によって生成され、第２反射特徴については、センサ要素の照射に応答して第２反射特徴によって少なくとも２つの第２センサ信号が生成される。本明細書で使用される場合、「センサ要素」という用語は、一般に、少なくとも１つのパラメータを感知するように構成された装置又は複数の装置の組み合わせを指す。本明細書では、パラメータは、具体的には光パラメータであり得、センサ要素は、具体的には光センサ要素であり得る。センサ要素は、一体の単一装置として形成されてもよいし、複数の装置との組み合わせとして形成されてもよい。本明細書でさらに使用される場合、「マトリックス」という用語は、一般的に、所定の幾何学的順序での複数の要素の配置を指す。マトリックスは、以下でさらに詳細に概説されるように、具体的には、１つ以上の行及び１つ以上の列を有する長方形のマトリックスであり得るか、又はそれを含み得る。行及び列は、具体的には、長方形状に配置されてよい。しかし、非長方形配置など、他の配置も可能であることが概説されなければならない。一例として、円形配置も可能であり、その場合、要素が中心点の周りに同心円又は楕円に配置される。例えば、マトリックスは、ピクセルの単一の行であってもよい。他の配置も可能である。
【００４３】
マトリックスの光センサは、具体的には、サイズ、感度、並びに他の光学的、電気的、及び機械的特性のうちの１つ以上において等しくてもよい。マトリックスのすべての光センサの感光エリアは、具体的には共通平面内に配置されてもよく、該共通平面は、保管ユニットからセンサ要素に伝播する光ビームが該共通平面上に光スポットを生成することができるように、保管ユニットに面しているのが好ましい。
【００４４】
本明細書で使用される場合、「光センサ」は、一般に、例えば少なくとも１つの光ビームによって生成された照射及び／又は光スポットを検出するなど、光ビームを検出するための感光装置を指す。本明細書でさらに使用される場合、「感光エリア」は、一般的に、少なくとも１つの光ビームによって外部から照射され得る光センサのエリアを指し、その照射に応答して少なくとも１つのセンサ信号が生成される。感光エリアは、具体的には、それぞれの光センサの表面に配置されてよい。しかしながら、他の実施形態も可能である。本明細書で使用される場合、「それぞれ少なくとも１つの感光エリアを有する光センサ」という用語は、それぞれが１つの感光エリアを有する複数の単一の光センサを備える構成、及び複数の感光エリアを有する１つの組み合わされた光センサを備える構成を指す。したがって、「光センサ」という用語はさらに、１つの出力信号を生成するように構成された感光装置を指すため、本明細書では、２つ以上の出力信号を生成するように構成された感光装置、例えば、少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置は、２つ以上の光センサを指す。以下でさらに詳細に概説されるように、各光センサは、照射され得る正確に１つの感光エリアを提供することなどによって、正確に１つの感光エリアがそれぞれの光センサに存在するように具体化され得、該照射に応答して光センサ全体で正確に１つの均一なセンサ信号が生成される。このように、各光センサは単一エリアの光センサであってよい。単一エリアの光センサの使用は、しかし、装置の構成を特に簡単かつ効率的にする。したがって、一例として、市販のフォトセンサ、例えば各々が正確に１つの感光エリアを有する市販のシリコンフォトダイオードが構成に使用され得る。しかしながら、他の実施形態も可能である。したがって、一例として、２つ、３つ、４つ、又は４つより多くの感光エリアを有する光学装置が使用され得るが、それは、本発明の文脈において、２つ、３つ、４つ、又は４つより多くの光センサと見なされる。上で概説したように、センサ要素は、光センサのマトリックスを含む。したがって、一例として、光センサは、ピクセル化された光学装置の一部であり得るか、又はそれを構成することができる。一例として、光センサは、ピクセルのマトリックスを有し、各ピクセルが感光エリアを形成する少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置の一部であるか、又はそれを構成してよい。
【００４５】
感光エリアは、具体的には、保管ユニットに向けて方向付けてよい。本明細書で使用される場合、「保管ユニットに向け方向付ける」という用語は、一般に、感光エリアのそれぞれの表面が保管ユニットから完全に又は部分的に見える状態を指す。好ましくは、感光エリアは、少なくとも部分的に箱の表面に面していてよい。より好ましくは、感光エリアは、部分的に後壁、部分的に表面に面していてよい。具体的には、保管ユニットの少なくとも一点とそれぞれの感光エリアの少なくとも一点の間の少なくとも１つの相互接続線は、感光エリアの表面要素との間に、例えば２０°から９０°の範囲内の角度、好ましくは８０°から９０°の範囲内の角度、例えば９０°など、０°とは異なる角度を形成してよい。したがって、保管ユニットが光軸上又は光軸の近くに配置されている場合、保管ユニットからセンサ要素に向かって伝播する光ビームは、光軸に対して本質的に平行であり得る。ここで使用される場合、「本質的に垂直」という用語は、例えば±２０°以下の許容誤差、好ましくは±１０°以下の許容誤差で垂直に方向付けられた状態を指す。同様に、「本質的に平行」という用語は、例えば±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下の許容誤差で平行に方向付けられた状態を指す。反射画像は、保管ユニットから光軸に本質的に平行にセンサ要素に向かって伝搬する光ビームによって生成された少なくとも１つの光スポットを含んでよい。反射画像の他の特徴は、特に広い視野における場合、平行方向から逸脱した伝播方向を有する光ビームによって生成され得る。
【００４６】
光センサは、具体的には、光検出器、好ましくは無機光検出器、より好ましくは無機半導体光検出器、最も好ましくはシリコン光検出器であり得るか、又はそれらを含み得る。特に、光センサは、可視スペクトル範囲又は赤外スペクトル範囲において感度を有してよい。マトリックスの全光センサ、又はマトリックスの少なくとも一群の光センサは、具体的には同一であってよい。マトリックスの同一の光センサの群は、具体的には、異なるスペクトル範囲に対して提供されてもよく、又は、すべての光センサが、スペクトル感度の点で同一であってもよい。さらに、光センサは、サイズにおいて、及び／又はそれらの電子的又は光電子的特性に関して同一であってよい。
【００４７】
具体的には、光センサは、可視スペクトル範囲又は赤外スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍから３．０マイクロメートルの範囲で感度を有する無機フォトダイオードであってもよいし、又はそれを含んでもよい。可視スペクトル範囲の光の使用は、測定ユニットを保管ユニットに向けるための容易な調整を可能にし得る。具体的には、光センサは、シリコンフォトダイオードが特に適用可能な７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の近赤外領域の部分で、感度を有してもよい。光センサに用いることができる赤外線光センサは、Ｈａｍａｍａｔｓｕ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ  ＧｍｂＨ、Ｄ−８２２１１  Ｈｅｒｒｓｃｈｉｎｇ  ａｍ  Ａｍｍｅｒｓｅｅ、Ｇｅｒｍａｎｙから市販されている赤外線光センサのような、市販の赤外線光センサでよい。さらに、Ｈｅｒｔｚｓｔｕｅｃｋｔｍ  ｂｙ  ｔｒｉｎａｍｉＸｔｍ  Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎの商品名で入手可能な光導電型のＰｂＳセンサが使用されてよい。このように、一例として、光センサは、固有の光起電型の少なくとも１つの光センサ、より好ましくは、Ｇｅフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、拡張ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、ＩｎＡｓフォトダイオード、ＩｎＳｂフォトダイオード、ＨｇＣｄＴｅフォトダイオード、からなる群から選択される少なくとも１つの半導体フォトダイオードを含み得る。追加的に又は代替的に、光センサは、外因性光起電型の少なくとも１つの光センサ、より好ましくは、Ｇｅ：Ａｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｈｇフォトダイオード、Ｇｅ：Ｃｕフォトダイオード、Ｇｅ：Ｚｎフォトダイオード、Ｓｉ：Ｇａフォトダイオード、Ｓｉ：Ａｓフォトダイオードなる群から選択される少なくとも１つの半導体フォトダイオードを含み得る。追加的に又は代替的に、光センサは、少なくとも１つのボロメータ、好ましくは、ＶＯボロメータ及びアモルファスＳｉボロメータからなる群から選択されるボロメータを含み得る。
【００４８】
マトリックスは独立した光センサから構成されてもよい。したがって、無機フォトダイオードのマトリックスが構成されることができる。しかしながら、代替的に、市販のマトリックス、例えばＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器のうちの１つ以上を使用することができる。
【００４９】
このように、一般に、光センサは、上述のマトリックスのような、センサアレイを形成してもよいし、センサアレイの一部であってもよい。したがって、一例として、センサ要素は、長方形アレイ、ｍ，ｎが独立の正の整数である、ｍ行及びｎ列を有する光センサのアレイを有することができる。好ましくは、１つ以上の列及び１つ以上の行が与えられ、すなわち、ｎ＞１、ｍ＞１である。したがって、一例として、ｎは２から１６以上であり得、ｍは２から１６以上であり得る。好ましくは、行数と列数の比は１に近い。一例として、ｎ及びｍは、例えばｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９又は同様のものなど、０．３≦ｍ／ｎ≦３となるように、選択され得る。一例として、アレイは、例えばｍ＝２，ｎ＝２又はｍ＝３，ｎ＝３又は同様のものを選択することによるなど、等しい数の行及び列を有する正方形のアレイであってもよい。
【００５０】
マトリックスは、具体的には、少なくとも１行、好ましくは複数行及び複数列を有する長方形のマトリックスであり得る。一例として、行及び列は、本質的に垂直な方向に方向付けられてよい。ここで使用される場合、「本質的に垂直」という用語は、例えば±２０°以下、好ましくは±１０°以下、より好ましくは±５°以下の許容誤差を有する垂直な方向付けの状態を指す。したがって、一例として、２０°より小さい、具体的には１０°より小さい、又は５°より小さい許容誤差でさえ許容され得る。広い視野を提供するために、マトリックスは、具体的には、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５０行、より好ましくは少なくとも１００行を有することができる。同様に、マトリックスは、少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５０列、より好ましくは少なくとも１００列を有することができる。マトリックスは、少なくとも５０個の光センサ、好ましくは少なくとも１００個の光センサ、より好ましくは少なくとも５００個の光センサを有することができる。マトリックスは、数メガピクセルの範囲のいくつかのピクセルを含み得る。しかしながら、他の実施形態も実現可能である。したがって、軸方向の回転対称性が期待される構成では、ピクセルとも呼ばれ得るマトリックスの光センサの円形配置又は同心配置が好まれ得る。
【００５１】
好ましくは、センサ要素は、光軸、例えば、照射装置及び／又は画像装置及び／又は少なくとも１つの転送装置の共通の光軸に対して本質的に垂直に方向付けられてよい。再び、「本質的に垂直」という用語に関しては、上述の定義及び許容範囲を参照することができる。光軸は、直線的な光軸であってもよいし、例えば１つ以上の偏向要素を使用することにより及び／又は１つ以上のビームスプリッタを使用することにより、曲げられ或いは分割されてさえよく、後者の場合、本質的に垂直な方向付けは、該光学構成のそれぞれの分岐又はビーム経路内の局所的な光軸を指し得る。
【００５２】
本明細書でさらに使用される場合、「センサ信号」は、一般に、光ビームによる照射に応答して光センサによって生成される信号を指す。具体的には、センサ信号は、例えば少なくとも１つのアナログ電気信号及び／又は少なくとも１つのデジタル電気信号などの少なくとも１つの電気信号であってもよいし、又はそれを含んでもよい。より具体的には、センサ信号は、少なくとも１つの電圧信号及び／又は少なくとも１つの電流信号であってもよいし、又はそれを含んでもよい。より具体的には、センサ信号は、少なくとも１つの光電流を含み得る。さらに、生のセンサ信号が使用され、あるいは、例えばフィルタリング又は同様のものによって予処理するなど、光センサ又は任意の他の要素が適合されてセンサ信号を処理又は予処理し、それによって、センサ信号としても使用されてよい二次センサ信号を生成してもよい。
【００５３】
照射パターンによる照射に応答して生成された少なくとも１つの反射光ビームは、保管ユニットからセンサ要素及び／又は画像装置に向かって伝播し得る。反射光ビームは、照射装置、例えば直接又は間接的に保管ユニットを照射する照射装置による照射に応答して生成されることができ、ここで、照射は、特に少なくとも１つの光ビームは、保管ユニットによって、特に保管ユニット内の物品によって反射又は散乱され、それによって、反射光ビームは、少なくとも部分的にセンサ要素及び／又は画像装置に向けられる。本方法及び装置は、能動的及び／又は受動的な照射シナリオで使用することができる。例えば、少なくとも１つの照射装置は、例えば照射パターンを、該照射パターンを反射する保管ユニットに向けることによってなど、保管ユニットを照射するように適合され得る。照射装置は、少なくとも１つのマルチビーム光源であってもよいし、又はそれを含んでもよい。例えば、照射装置は、少なくとも１つのレーザ光源と、１つ以上の回折光学素子（ＤＯＥ）を有してよい。追加的に又は代替的に、本方法及び装置は、例えば少なくとも１つの周囲光源からなど、シーンに既に存在する放射を使用してもよい。
【００５４】
本明細書で使用される場合、「光線（ｒａｙ）」という用語は、一般に、エネルギーの流れの方向を指す光の波面に垂直な線を指す。本明細書で使用される場合、「ビーム」という用語は、一般に光線の集合体を指す。以下では、「光線」及び「ビーム」を同義語として使用する。本明細書でさらに使用される場合、「光ビーム」という用語は、一般に、光量、具体的には、光ビームが拡張角又は広がり角を有する可能性を含めて、本質的に同じ方向に進む光量を指す。光ビームは、空間的な広がりを有することができる。具体的には、光ビームは、非ガウスビームプロファイルを有し得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイルからなる群から選択されてよい。台形ビームプロファイルは、プラトー領域と少なくとも１つのエッジ領域とを有することができる。光ビームは、具体的には、以下でさらに詳細に概説されるように、ガウス光ビーム又はガウス光ビームの線形結合であってもよい。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。ビームプロファイル、特にビームプロファイルの形状を調整、定義、及び決定のうちの１つ以上を行うために構成された少なくとも１つの転送装置が使用されてよい。
【００５５】
光センサは、紫外、可視、又は赤外のスペクトル範囲のうちの１つ以上で感度があり得る。具体的には、光センサは、５００ｎｍから７８０ｎｍ、最も好ましくは６５０ｎｍから７５０ｎｍ、又は６９０ｎｍから７００ｎｍの可視スペクトル範囲で感度があり得る。具体的には、光センサは、近赤外領域で感度があり得る。具体的には、光センサは、シリコンフォトダイオードが特に適用可能な７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の近赤外領域の部分において感度があり得る。光センサは、具体的には、赤外スペクトル範囲、具体的には７８０ｎｍから３．０μｍの範囲で感度があり得る。例えば、光センサは、それぞれ独立して、フォトダイオード、フォトセル、光導電体（フォトコンダクター）、フォトトランジスタ、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの要素であってもよいし、又はそれを含んでもよい。例えば、光センサは、ＣＣＤセンサ要素、ＣＭＯＳセンサ要素、フォトダイオード、フォトセル、光導電体、光トランジスタ、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの要素であってもよいし、又はそれを含んでもよい。他の任意の種類の感光要素を使用してもよい。感光要素は、一般に、完全に又は部分的に無機材料から作られてもよく、及び／又は完全に又は部分的に有機材料から作られてもよい。最も一般的には、以下でさらに詳細に概説されるように、１つ以上のフォトダイオード、例えば無機半導体フォトダイオードなどの市販のフォトダイオードを使用することができる。
【００５６】
本明細書で使用される場合、「保管ユニットの表面」という用語は、充填された保管ユニットの場合には、保管ユニットに保管された材料の表面を指し、空の保管ユニットの場合には、保管ユニットのハウジングのグラウンドの表面を指す。上で概説したように、方法ステップｄ）では、ステップｃ）で生成された２つの第１センサ信号が評価される。これにより、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１が決定される。さらに、ステップｃ）で生成された２つの第２センサ信号が評価され、それにより、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２が決定される。本明細書で使用される場合、「反射特徴の縦方向座標」という用語は、センサ要素と保管ユニットの表面上の照射特徴の反射の位置の間の距離を指す。したがって、評価装置は、それぞれの反射特徴の縦方向座標を決定するように、及び／又は反射画像の第１反射特徴及び第２反射特徴を予分類するように適合され得る。これにより、規則的及び／又は一定及び／又は周期的なパターン、例えば、三角形パターン、長方形パターン、六角形パターン、又はさらなる凸状のタイリングを含むパターンなどを含む照射パターンを使用することができる。照射パターンは、六角形パターンが好ましいかもしれないが、面積当たり可能な限り多くの特徴を有することができる。
【００５７】
評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２とを評価することを含み得る。評価装置は、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、選択された反射特徴の少なくとも１つの縦方向領域を決定するように構成されてよい。評価装置は、結合信号Ｑ１及びＱ２を評価することによって、それぞれの選択された反射特徴の第１縦方向座標ｚ１及び第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され得る。評価装置は、誤差間隔±ε１内で第１縦方向座標ｚ１、及び誤差間隔±ε２内で第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され得る。誤差ε１及び誤差間隔ε２は、光センサの測定不確かさに依存する場合がある。例えば、誤差間隔は、±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±１％であり得る。
【００５８】
本明細書で使用される場合、「結合信号Ｑ」という用語は、少なくとも２つのセンサ信号を結合すること、特に、センサ信号を割算すること、センサ信号の倍数を割算すること、又はセンサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって生成される信号を指す。評価装置は、センサ信号を割算すること、センサ信号の倍数を割算すること、センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成され得る。第１結合信号Ｑ１は、２つの第１センサ信号を割算すること、２つの第１センサ信号の倍数を割算すること、２つの第１センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され得る。第２結合信号Ｑ２は、２つの第２センサ信号を割算すること、２つの第２センサ信号の倍数を割算すること、２つの第２センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され得る。評価装置は、縦方向領域を決定するために、結合信号Ｑと縦方向領域の間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成され得る。第１結合信号Ｑ１と第１縦方向座標ｚ１の間の少なくとも１つの第１の所定関係が、第１縦方向座標を決定するために使用されることができ、第２結合信号Ｑ２と第２縦方向座標ｚ２の間の少なくとも１つの第２の所定関係が、第２縦方向座標を決定するために使用されることができる。第１の所定の関係と第２の所定の関係は、同一であってもよい。評価装置は、結合信号Ｑ１及びＱ２と、それぞれの縦方向座標ｚ１及びｚ２の間の少なくとも１つの所定の関係を用いるように構成され得る。所定の関係は、経験的関係、半経験的関係、及び解析的に導出された関係のうちの１つ以上であってよい。評価装置は、例えばルックアップリスト又はルックアップテーブルなどの所定の関係を保存するための少なくとも１つのデータ記憶ユニットを備えてよい。
【００５９】
結合信号Ｑ１及びＱ２は、様々な手段を用いて決定されてよい。一例として、商信号を導出するためのソフトウェア手段、商信号を導出するためのハードウェア手段、又はその両方を用いてもよく、評価装置に実装することができる。したがって、一例として、評価装置は、少なくとも１つのデバイダを有することができ、そこでは、該デバイダは商信号を導出するように構成され得る。デバイダは、ソフトウェアデバイダ又はハードウェアデバイダの一方又は両方として完全に又は部分的に具現化されていてよい。デバイダは、完全に又は部分的にセンサ要素に組み込まれてもよく、又は完全に又は部分的にセンサ要素から独立して具現化されてよい。
【００６０】
例えば、ｉ＝１，２として結合信号Ｑｉは、以下の数式３によって導出される。
【００６１】
【数３】
2021523370.tif 000005
【００６２】
ここで、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２は、センサ要素の位置におけるそれぞれの反射特徴の少なくとも１つのビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ０）は、保管ユニットの距離ｚ０で与えられるビームプロファイルを表す。エリアＡ１とエリアＡ２は異なってもよい。特に、エリアＡ１とエリアＡ２は一致しない。したがってエリアＡ１とエリアＡ２は、形状又は内容のうちの１つ以上で異なってもよい。センサ信号の各々は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含み得る。本明細書で使用される場合、「ビームプロファイル」という用語は、特に、光ビームの伝播に対して垂直な少なくとも１つの平面における、光ビームの強度の空間的分布に関連する。ビームプロファイルは、光ビームの横方向強度プロファイルであり得る。ビームプロファイルは、光ビームの断面であり得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイル及びガウスビームプロファイルの線形結合からなる群から選択されてよい。一般的にビームプロファイルは、輝度Ｌ（ｚ０）とビーム形状Ｓ（ｘ，ｙ；ｚ０）、Ｅ（ｘ，ｙ；ｚ０）＝Ｌ・Ｓに依存する。このように、結合信号を導出することにより、輝度とは無関係に縦方向座標を決定することが可能になり得る。さらに，結合信号を使用することにより、物体の大きさとは無関係に距離ｚ０を決定することができる。このように、結合信号は、測定される物体の材料特性及び／又は反射特性及び／又は散乱特性とは無関係に、及び、例えば製造精度、熱、水分、汚れ、レンズの損傷などによる光源の変化とは無関係に、距離ｚ０を決定することを可能にする。
【００６３】
第１センサ信号の各々は、第１反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含み得る。第２センサ信号の各々は、第２反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリア少なくとも１つの情報を含み得る。本明細書で使用される場合、「ビームプロファイルのエリア」という用語は、一般に、結合信号Ｑを決定するために使用されるセンサ要素の位置におけるビームプロファイルの任意の領域を指す。感光エリアは、第１センサ信号の一方が第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアの情報を含み、及び、第１センサ信号の他方が第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されてよい。第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアと第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアは、隣接又は重複する領域のうちの一方又は両方であってよい。感光エリアは、第２センサ信号の一方が第２反射特徴のビームプロファイルの第１エリアの情報を含み、及び、第２センサ信号の他方が第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されていてよい。第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアと第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアは、隣接又は重複する領域のうちの一方又は両方であってよい。それぞれのビームプロファイルの第１エリアと、それぞれのビームプロファイルの第２エリアとは、面積が一致していなくてもよい。本方法は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１エリア、特に、第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアと、第２反射特徴のビームプロファイルの第１エリアとを決定することを含み得る。本方法は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリア、特に、第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアと、第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアとを決定することを含み得る。それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１エリアは、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの本質的にエッジ情報を含み、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリアは、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの本質的に中心情報を含み得る。エッジ情報は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、中心情報は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリアにおける光子数に関する情報を含み得る。評価装置は、それぞれのビームプロファイルの第１エリア及びそれぞれのビームプロファイルの第２エリアを決定及び／又は選択するように構成されてよい。第１反射特徴及び第２反射特徴のビームプロファイルは、中心、すなわちビームプロファイルの最大値及び／又はビームプロファイルのプラトーの中心点及び／又は光スポットの幾何学的中心、並びに、中心から延びる立下りエッジを有してよい。第２の領域は、断面の内側領域を含み得、第１の領域は、断面の外側領域を含み得る。本明細書で使用される場合、「本質的に中心情報」という用語は、一般に、中心情報の割合、すなわち中心に対応する強度分布の割合と比較して、低い割合のエッジ情報、すなわちエッジに対応する強度分布の割合を指す。好ましくは、中心情報は、１０％未満、より好ましくは５％未満のエッジ情報の割合を有し、最も好ましくは、中心情報は、エッジコンテンツを含まない。本明細書で使用される場合、「本質的にエッジ情報」という用語は、一般に、エッジ情報の割合と比較して、中心情報の割合が低いことを指す。エッジ情報は、ビームプロファイル全体の情報、特に中心領域及びエッジ領域からの情報を含み得る。エッジ情報は１０％未満、好ましくは５％未満の中心情報の割合を有することができ、より好ましくは、エッジ情報は中心コンテンツを含まない。ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアが、それが中心に近いか又はその周辺にあって本質的に中心情報を含む場合、ビームプロファイルの第２エリアとして決定及び／又は選択されてよい。ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアが、それが断面の立ち下がりエッジの少なくとも一部を含む場合、ビームプロファイルの第１エリアとして決定及び／又は選択されてよい。例えば、断面の全エリアが第１の領域として決定されてよい。ビームプロファイルの第１エリアをエリアＡ２とし、ビームプロファイルの第２エリアをエリアＡ１としてよい。
【００６４】
第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２の他の選択も実現可能であり得る。例えば、第１エリアは、ビームプロファイルの本質的に外側領域を含み、第２エリアは、ビームプロファイルの本質的に内側領域を含み得る。例えば、２次元ビームプロファイルの場合、ビームプロファイルは左部分と右部分に分割されることができ、そこでは、第１エリアはビームプロファイルの左側部分のエリアを本質的に含み、第２エリアはビームプロファイルの右側部分のエリアを本質的に含んでよい。
【００６５】
エッジ情報は、ビームプロファイルの第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、中心情報は、ビームプロファイルの第２エリアにおける光子数に関する情報を含み得る。評価装置は、ビームプロファイルの面積積分を決定するように適合されてよい。評価装置は、第１エリアの積分及び／又は加算によってエッジ情報を決定するように適合されてよい。評価装置は、第２エリアの積分及び／又は加算によって中心情報を決定するように適合されてよい。例えば、ビームプロファイルは台形ビームプロファイルであってよく、評価装置は台形の積分を決定するように適合していてよい。さらに、台形ビームプロファイルが仮定される場合、エッジ信号及び中心信号の決定は、例えばエッジの傾斜及び位置の決定、及び中心プラトーの高さの決定、並びに幾何学的考察によるエッジ信号及び中心信号の導出など、台形ビームプロファイルの特性を利用した同等評価で置き換えられてよい。
【００６６】
追加的に又は代替的に、評価装置は、光スポットの少なくとも１つのスライス又はカットから中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように適合されていてもよい。これは、例えば、該スライス又はカットに沿う線積分によって結合信号Ｑの面積積分を置き換えることによって実現することができる。精度を向上させるために、光スポットを通るいくつかのスライス又はカットを使用して平均化してもよい。楕円形のスポットプロファイルの場合、いくつかのスライス又はカットにわたって平均化することは、距離情報を改善する結果になることがある。
【００６７】
評価装置は、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報を割算すること、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報の倍数を割算すること、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報の線形結合を割算すること、のうちの１つ以上によって、結合信号Ｑ１及びＱ２を導出するように構成されてよい。したがって、本質的に、光子比を本方法の物理的な基礎として使用することができる。
【００６８】
一実施形態では、保管ユニットからセンサ要素に伝播する反射パターンは、少なくとも２つの特徴点を有する少なくとも１つのパターンでセンサ要素を照射することができる。本明細書で使用される場合、「特徴点」という用語は、パターンの少なくとも１つの、少なくとも部分的に拡張された特徴点を指す。特徴点は：少なくとも１つの点、少なくとも１つの線、少なくとも１つのエッジからなる群から選択されてよい。パターンは、保管ユニットによって、特に保管ユニット内に保管された物品によって生成されてよく、例えば少なくとも１つのパターンを含む照射パターンによる照射に応答して生成されてもよい。評価装置は、反射画像内の第１の特徴点及び第２の特徴点を識別するように適合されてよい。各特徴点について、Ａ１は、光センサ上のそれぞれの特徴点の全エリア又は完全なエリアに対応してよく、Ａ２は、光センサ上のそれぞれの特徴点の中心エリアに対応してよい。中心エリアは、一定値であり得る。中心エリアは、特徴点の完全なエリアに比べて小さくてよい。例えば、円形の特徴点の場合、中心エリアは、特徴点の全半径の０．１倍から０．９倍、好ましくは全半径０．４倍から０．６倍の半径を有し得る。
【００６９】
例えば、照射パターンは、少なくとも２本の線を含む少なくとも１つの線パターンを含み得る。保管ユニットは、線パターンを反射してよい。パターンの各線について、Ａ１は、光センサ上、特に光センサの感光エリア上の、線パターンの全線幅を有するエリアに対応し得る。光センサ上の線パターンは、光センサ上の線幅が広くなるように、照射パターンの線パターンと比較して、拡大及び／又は変位させられてもよい。特に、光センサのマトリックスの場合、光センサ上の線パターンの線幅は、ある列から別の列へと変化してもよい。Ａ２は、光センサ上の線パターンの中心エリアであってもよい。中心エリアの線幅は、一定値であり得、特に照射パターンの線幅に対応し得る。中心エリアは、全線幅に比べて小さい線幅を有していてもよい。例えば、中心エリアは、全線幅の０．１から０．９までの線幅を有してもよく、好ましくは、全線幅の０．４から０．６までの線幅を有してもよい。線パターンは、光センサ上でセグメント化されていてもよい。光センサのマトリックスの各列は、線パターンの中心エリアの強度の中心情報、及び、線パターンの中心エリアからエッジ領域にさらに外側に延びる領域の強度のエッジ情報を含み得る。
【００７０】
例えば、反射パターンは、少なくとも１つの点パターンを含み得る。点パターンは、少なくとも２つの特徴点を有し得る。Ａ１は、光センサ上の点パターンの点の全半径を有するエリアに対応し得る。Ａ２は、光センサ上の点パターンの点の中心エリアに対応し得る。中心エリアは、一定値であってもよい。中心エリアは、全半径に対してある半径を有し得る。例えば、中心エリアは、全半径の０．１倍から０．９倍、好ましくは０．４倍から０．６倍の半径を有してよい。
【００７１】
反射パターンは、点パターンと線パターンの両方を含み得る。線パターン及び点パターンに追加又は代替として他の実施形態が可能である。
【００７２】
例えば、第１反射特徴の第１センサ信号の評価及び第２反射特徴の第２センサ信号の評価は、
−  最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサを決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること；
−  マトリックスの光センサのセンサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること；
−  中心信号と和信号を結合することにより、少なくとも１つの結合信号を決定すること；及び
−  結合信号を評価することにより、縦方向領域を決定すること、
を含み得る。
【００７３】
特に、評価装置は、
−  最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサを決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること；
−  マトリックスの光センサのセンサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること；
−  中心信号と和信号を結合することにより、少なくとも１つの結合信号を決定すること；及び
−  結合信号を評価することにより、選択された特徴の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定すること、
によって、第１反射特徴の第１センサ信号及び第２反射特徴の第２センサ信号をそれぞれ評価するように構成され得る。
【００７４】
したがって、本発明によれば、「中心信号」という用語は、一般に、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの中心情報を本質的に含む少なくとも１つのセンサ信号を指す。例えば、中心信号は、マトリックス全体又はマトリックス内の関心領域の光センサによって生成された複数のセンサ信号のうち、最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサの信号であってもよく、該関心領域は、画像内、特に反射画像内で予め決められた、又は決定可能であり得る。関心領域は、反射画像内のそれぞれの反射特徴の領域であってよい。本明細書で使用される場合、「最高のセンサ信号」という用語は、関心領域における極大値又は最大値の一方又は両方を指す。中心信号は、単一の光センサから生じてもよいし、以下でさらに詳細に説明するように、一群の光センサから生じてもよく、後者の場合、一例として、中心信号を決定するために、一群の光センサのセンサ信号を加算、積分、又は平均化することができる。中心信号が発生する一群の光センサは、例えば最高のセンサ信号を有する実際の光センサから所定の距離より短い距離を有する光センサなどの一群の隣接する光センサであってもよいし、又は最高のセンサ信号から所定の範囲内にあるセンサ信号を生じる一群の光センサであってもよい。中心信号が生じる一群の光センサは、最大のダイナミックレンジを許容するために、できるだけ大きく選択されてよい。評価装置は、複数のセンサ信号、例えば、最高のセンサ信号を有する光センサの周囲の複数の光センサの積分によって中心信号を決定するように適合されてもよい。例えば、ビームプロファイルは台形ビームプロファイルとすることができ、評価装置は、台形の積分、特に台形のプラトーの積分を決定するように適合されることができる。
【００７５】
上で概説したように、中心信号は、一般に、光スポットの中心にある光センサから生じるセンサ信号のような単一のセンサ信号であってもよく、又は、光スポットの中心にある光センサから生じるセンサ信号の組み合わせのような複数センサ信号の組み合わせ、又は、前述した可能性のうちの１つ以上によって導出されるセンサ信号を処理することによって導出される２次センサ信号であってもよい。中心信号の決定は、センサ信号の比較が従来の電子機器によってかなり簡単に実装されるため、電子的に実行されてもよいし、ソフトウェアによって全部又は部分的に実行されてもよい。具体的には、中心信号は：最高のセンサ信号；最高のセンサ信号から所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の平均値；最高のセンサ信号を有する光センサを含む光センサの一群と、隣接する光センサの所定の一群からのセンサ信号の平均値；最高のセンサ信号を有する光センサを含む光センサの一群と、隣接する光センサの所定の一群からのセンサ信号の総和値；最高のセンサ信号から所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の総和値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の平均値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の総和値；最高のセンサ信号を有する光センサを含む光センサの一群と、隣接する光センサの所定の一群からのセンサ信号の積分値；最高のセンサ信号からの所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の積分値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の積分値、からなる群から選択され得る。
【００７６】
同様に、「和信号」という用語は、一般に、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの本質的にエッジ情報を含む信号を指す。例えば、和信号は、センサ信号を加算すること、センサ信号を積分すること、又はマトリックス全体又はマトリックス内の関心領域のセンサ信号を平均化することによって導出されてもよく、ここで関心領域は、マトリックスの光センサによって生成された画像内で予め決められたか決定可能であるかであってよい。センサ信号を加算、積分又は平均化する場合、センサ信号が生成される元の実際の光センサは、加算、積分又は平均化から除外されてもよく、あるいは、加算、積分又は平均化に含まれてもよい。評価装置は、マトリックス全体、又はマトリックス内の関心領域の信号を積分することによって和信号を決定するように適合されていてもよい。例えば、ビームプロファイルは台形ビームプロファイルであってもよく、評価装置は、台形全体の積分を決定するように適合されてもよい。さらに、台形ビームプロファイルが仮定される場合、エッジ及び中心信号の決定は、例えばエッジの傾斜及び位置ならびに中心プラトーの高さの決定、及び幾何学的考察によるエッジ及び中心信号の導出のような台形ビームプロファイルの特性を利用した同等の評価に置き換えることができる。
【００７７】
同様に、中心信号及びエッジ信号もまた、例えばビームプロファイルの円形セグメントのような、それぞれのビームプロファイルのセグメントを使用して決定され得る。例えば、ビームプロファイルは、ビームプロファイルの中心を通過しない分割線又は弦によって２つのセグメントに分割されることができる。したがって、一方のセグメントは本質的にエッジ情報を含み、他方のセグメントは本質的に中心情報を含むことになる。例えば、中心信号中のエッジ情報の量をさらに減らすために、エッジ信号が中心信号からさらに減算されてもよい。
【００７８】
追加的に又は代替的に、評価装置は、光スポットの少なくとも１つのスライス又はカットから、中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように適合されてもよい。これは、例えば、結合信号Ｑの面積積分をスライス又はカットに沿った線積分に置き換えることによって実現されることができる。精度を向上させるために、光スポットを通るいくつかのスライス又はカットを使用して平均化してもよい。楕円形のスポットプロファイルの場合、いくつかのスライス又はカットにわたって平均化することは、改善された距離情報を生じることができる。
【００７９】
結合信号は、中心信号と和信号を結合して生成される信号であってよい。具体的には、結合は：中心信号と和信号の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の倍数と和信号の倍数の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の線形結合と、和信号の線形結合の商、又はその逆の商を形成すること、のうちの１つ以上を含み得る。追加的に又は代替的に、結合信号は、中心信号と和信号の間の比較に関する少なくとも１つの情報項目を含む任意の信号又は信号の結合を含むことができる。
【００８０】
例えばＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１又はＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１で説明されているように、典型的には、所定の又は決定可能な関係が、例えば光スポットの直径、ビームウエスト又は等価直径などの光スポットのサイズと、そこから光ビームがセンサ要素に向かって伝播する物体の縦方向座標の間に存在する。この理論に拘束されることを望まないが、光スポットは、２つの測定変数、すなわち、中心信号とも呼ばれる、光スポットの中心又は中心に近い小さな測定パッチで測定された測定信号、及び、中心信号の有無にかかわらず、光スポットにわたって積分された積分信号又は和信号、によって特徴付けら得る。ビームが広がったり集束したりしても変化しない一定の総出力を有する光ビームの場合、和信号は、光スポットのスポットサイズとは無関係であるべきであり、したがって、少なくともそれぞれの測定範囲内の線形光センサが使用される場合は、物体とセンサ要素の間の距離とは無関係であるべきである。しかしながら、中心信号は、スポットサイズに依存する。したがって、中心信号は、典型的には、光ビームがフォーカス（集束）すると増加し、光ビームがデフォーカス（焦点ぼかし）すると減少する。中心信号と和信号を比較することにより、したがって、光ビームによって生成される光スポットのサイズ関する情報の項目、及び、したがって、反射位置の縦方向座標に関する情報の項目が生成され得る。中心信号と和信号の比較は、一例として、中心信号と和信号から結合信号Ｑを形成すること、及び、縦方向座標を導出するための、縦方向座標と商信号との間の予め定められた又は決定可能な関係を使用することによって行うことができる。
【００８１】
光センサのマトリックスの使用は、複数の利点と利益を提供する。したがって、センサ要素上、例えばセンサ要素のマトリックスの光センサの感光エリアの共通平面上における、光ビームによって生成される光スポットの中心は、反射特徴の横方向の位置によって異なり得る。光センサのマトリックスを使用することにより、本発明によるセンサ要素は、これらの条件の変化に適応することができ、したがって、評価装置は、センサ信号を単に比較することにより光スポットの中心を決定することができる。その結果、評価装置は、それ自体で、中心信号を選択し、和信号を決定し、これらの２つの信号から、反射特徴の縦方向座標に関する情報を含む結合信号を導き出すことができる。結合信号を評価することにより、反射特徴の縦方向座標は、したがって、決定されることができる。光センサのマトリックスの使用は、このように、反射特徴の位置に関して、特に反射特徴の横方向の位置に関してかなりの柔軟性を提供する。
【００８２】
第１反射特徴及び第２反射特徴は、中心信号が発生する少なくとも１つの光センサが光ビーム内に完全に配置されるように、センサ信号が発生する少なくとも１つの光センサの感光エリアよりも広い光ビームの幅を伴って、中心信号が生成される少なくとも１つの光センサを完全に照らすことができる。反対に、好ましくは、反射特徴の反射光ビームは、光スポットが完全にマトリックス内に配置されるように、具体的には、マトリックスよりも小さい光スポットを全マトリックス上に作り出すことができる。この状況は、光学分野における当業者によって、光ビームのフォース又はデフォース効果を有する１つ以上の適切なレンズ又は要素を選択することにより、例えば以下にさらに詳細に概説されるように適切な転送装置を使用することなどにより、容易に調整され得る。本明細書でさらに使用される場合、「光スポット」は、一般に、目視可能か検出可能な円形又は非円形の照射を指す。
【００８３】
光センサのマトリックス上の光スポットの横方向の位置、例えばセンサ信号を生成する少なくとも１つの光センサの横方向位置は、追加の情報項目として使用することさえ可能であり、それからは、例えばＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１に開示されているように、反射特徴の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目が導出されることができる。追加的に又は代替的に、以下でさらに詳細に概説するように、少なくとも１つの縦方向座標に加えて、反射特徴の少なくとも１つの横方向座標を検出するための少なくとも１つの追加の横方向検出器を備え得る。
【００８４】
評価装置は、少なくとも１つの既知の、センサ信号間の決定可能な又は所定の関係を使用することによって、それぞれの反射特徴の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定するように構成されていてもよい。特に、評価装置は、センサ信号から導出された商信号と縦方向座標との間の少なくとも１つの既知の、決定可能な又は所定の関係を使用することによって、反射特徴の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定するように構成される。
【００８５】
光センサの生のセンサ信号、又は、それらから導出される二次センサ信号は、評価のために使用されてもよい。本明細書で使用される場合、「二次センサ信号」という用語は、一般に、電子信号、より好ましくは、例えばフィルタリング、平均化、復調などを行うことなどにより、１つ以上の生信号を処理することによって得られるアナログ信号及び／又はデジタル信号を指す。このように、画像処理アルゴリズムは、マトリックスのセンサ信号の全体から、又はマトリックス内の関心領域から二次センサ信号を生成するために使用されてもよい。具体的には、評価装置は、光センサのセンサ信号を変換し、それによって二次光センサ信号を生成するように構成されてもよく、ここで、評価装置は、二次光センサ信号を用いてセンサ信号を評価するように構成される。センサ信号の変換は、具体的には：フィルタリング；少なくとも１つの関心領域の選択；異なる照射時間での反射パターンによって生成された画像間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と照射なしで生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と周囲照射によって生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と少なくとも１つのさらなる画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と、別の照射光源からの反射パターンによって生成された画像との間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像を反転させることによるセンサ信号の反転；異なる時間にセンサ信号によって生成された画像間の差分画像の形成；バックグラウンド補正；カラーチャンネルへの分解；色相と彩度と明度のチャンネルへの分解；周波数分解；特異値分解；ブロブ検出器の適用；コーナー検出器の適用；ヘッセ行列式フィルタの適用；主曲率ベースの領域検出器の適用；最大安定極値領域検出器の適用；一般化されたハフ変換の適用；稜線検出器の適用；アフィン不変特徴検出器の適用；アフィン適応の関心点演算子の適用；ハリスアフィン領域検出器の適用；ヘッセアフィン領域検出器の適用；スケール不変特徴変換の適用；スケールスペース極値検出器の適用；局所特徴検出器の適用；高速化堅牢特徴アルゴリズムの適用；勾配位置及び方向のヒストグラムアルゴリズムの適用；方向付けられた勾配記述子のヒストグラムの適用；Ｄｅｒｉｃｈｅエッジ検出器の適用；差動エッジ検出器の適用；時空関心点検出器の適用；モラベックコーナー検出器の適用；キャニーエッジ検出器の適用；ガウシアンフィルタのラプラス演算子の適用；差分ガウスフィルタの適用；ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）演算子の適用；ラプラス演算子の適用；シャール演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；キルシュ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリ画像の生成、からなる群から選択される少なくとも１つの変換を含み得る。関心領域は、ユーザによって手動で決定されてもよいし、光センサによって生成された画像内の物体を認識することなどにより、自動的に決定されてもよい。縦方向座標の決定などの評価は、関心領域に対してのみ実行されてもよい。しかし、他の実施形態も可能である。
【００８６】
上で概説したように、光スポットの中心の検出、すなわち中心信号の検出及び／又は中心信号が生じる少なくとも１つの光センサの検出は、完全に又は部分的に電子的に行われてもよく、あるいは、１つ以上のソフトウェアアルゴリズムを使用することにより、完全に又は部分的に行われてもよい。具体的には、評価装置は、少なくとも１つの最高のセンサ信号を検出するため、及び／又は中心信号を形成するための少なくとも１つの中心検出器を備えてよい。中心検出器は、具体的には完全に又は部分的にソフトウェアで具体化されてもよく、及び／又は完全に又は部分的にハードウェアで具体化されてもよい。中心検出器は、少なくとも１つのセンサ要素に完全に又は部分的に組み込まれていてもよく、及び／又はセンサ要素から独立して完全に又は部分的に具体化されてもよい。
【００８７】
上で概説したように、和信号は、マトリックスの全てのセンサ信号から、関心領域内のセンサ信号から、又は中心信号に寄与する光センサから生じるセンサ信号を除くこれらの可能性のうちの１つから、導出され得る。いずれの場合においても、縦方向座標を決定するために、中心信号と確実に比較され得る信頼性の高い和信号が生成され得る。一般に、和信号は：マトリックスの全てのセンサ信号にわたる平均；マトリックスの全てのセンサ信号の和；マトリックスの全てのセンサ信号の積分；中心信号に寄与するそれらの光センサからのセンサ信号を除くマトリックスの全てのセンサ信号にわたる平均；中心信号に寄与するそれらの光センサからのセンサ信号を除くマトリックスのすべてのセンサ信号の和；中心信号に寄与するそれらの光センサからのセンサ信号を除くマトリックスのすべてのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光センサから所定の範囲内の光センサのセンサ信号の和；最高のセンサ信号を有する光センサから所定の範囲内の光センサのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光センサから所定の範囲内に位置する光センサの特定の閾値を超えるセンサ信号の和；最高のセンサ信号を有する光センサから所定の範囲内に位置する光センサの特定の閾値を超えるセンサ信号の積分、からなる群から選択されてもよい。しかしながら、他の選択肢も存在する。
【００８８】
加算は、ソフトウェアで完全に又は部分的に実行されることができ、及び／又はハードウェアで完全に又は部分的に実行されることができる。加算は一般に純粋に電子的な手段、典型的には、評価装置などに容易に実装可能な手段である。したがって、電子技術の分野において、２つ以上の電気信号、アナログ信号とデジタル信号の両方を加算するための加算装置が一般に知られている。したがって、評価装置は、和信号を形成するための少なくとも１つの加算装置を備えてよい。加算装置は、完全に又は部分的にセンサ要素に組み込まれてもよく、又は完全に又は部分的にセンサ要素とは独立して具体化されてもよい。加算装置は、ハードウェア又はソフトウェアの一方又は両方で完全に又は部分的に具現化されることができる。
【００８９】
上で概説したように、中心信号と和信号の間の比較は、具体的には、１つ以上の商信号を形成することによって実行されてよい。したがって、一般的に、結合信号は：中心信号と和信号の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の倍数と和信号の倍数の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の線形結合と和信号の線形結合の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号と、和信号と中心信号との線形結合の商、又はその逆の商を形成すること；和信号と、和信号と中心信号の線形結合の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号のべき乗と和信号のべき乗の商、又はその逆の商を形成すること、のうちの１つ以上によって導出される商信号Ｑとすることができる。しかしながら、他の選択肢も存在する。評価装置は、１つ以上の商信号を形成するように構成されてよい。評価装置はさらに、少なくとも１つの商信号を評価することによって少なくとも１つの縦方向座標を決定するように構成されてよい。
【００９０】
評価装置は具体的には、少なくとも１つの縦方向座標を決定するために、結合信号Ｑと縦方向座標の間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成されてよい。したがって、上記に開示された理由及び縦方向座標への光スポットの特性の依存性によって、結合信号Ｑは、典型的には、反射位置の縦方向座標及び／又は光スポットの直径又は等価直径などの光スポットのサイズの単調関数である。したがって、一例として、特に線形光センサが使用される場合、センサ信号ｓｃｅｎｔｅｒと和信号ｓｓｕｍの単純な商Ｑ＝ｓｃｅｎｔｅｒ／ｓｓｕｍは距離の単調減少関数であり得る。この理論に拘束されることを望まないが、これは上記の好ましい構成では、センサ要素に到達する光の量が減少するため、中心信号ｓｃｅｎｔｅｒ及び和信号ｓｓｕｍの両方が、光源までの距離が増すにつれて二乗関数として減少するという事実によると考えられる。しかしながら、そこでは、実験で使用されたような光学構成では、画像平面内の光スポットが増大し、したがってより広いエリアに広がるため、中心信号ｓｃｅｎｔｅｒは和信号ｓｓｕｍよりも急速に減少する。したがって、中心信号と和信号の商は、光ビームの直径又はマトリックスの光センサの感光エリア上の光スポットの直径が増加するにつれて連続的に減少する。さらに、商は、光ビームの総出力が中心信号と和センサ信号の両方における要因を形成するため、典型的には光ビームの総出力から独立している。その結果、結合信号Ｑは、中心信号と和信号と光ビームのサイズ又は直径との間に一意的かつ明白な関係を与える二次信号を形成することができる。その一方で、光ビームのサイズ又は直径は、光ビームがセンサ要素に向かって伝播する物体との間の距離に依存するため、一方では中心信号と和信号の間に、他方では中心信号と縦方向座標との間に一意的かつ明白な関係が存在し得る。後者については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１などの上記の先行技術文献の１つ以上を参照することができる。所定の関係は、ガウス光ビームの線形結合を仮定することによるなど解析的考察により、又は、結合信号、及び／又は中心信号と和信号又はそれらの物体の縦方向座標の関数として導出される二次信号を測定するなどの経験的測定により、又は、その両方により、決定され得る。
【００９１】
したがって、一般に、評価装置は、結合信号Ｑを評価することによって縦方向座標を決定するように構成され得る。この決定は、例えば中心信号と和信号を直接結合して縦方向座標を導き出すことによるなど、ワンステッププロセスでもよく、又は、例えば最初に中心信号と和信号から結合信号を導き出し、次に結合信号から縦方向座標を導き出すことによるなど、多段階プロセスでもよい。両方の選択肢、すなわち、別個で独立のステップである評価ステップの選択肢と、完全に又は部分的に組み合わされた評価ステップの選択肢の両方が、本発明に含まれるものとする。
【００９２】
本明細書でさらに使用される場合、「評価装置」という用語は、一般に、好ましくは少なくとも１つのデータ処理装置を使用することにより、より好ましくは、少なくとも１つのプロセッサ及び／又は少なくとも１つの特定用途向け集積回路を使用することによって、述べられた操作を実行するように適合された任意の装置を指す。したがって、一例として、該少なくとも１つの評価装置は、多数のコンピュータコマンドを含むそこに保存されたソフトウェアコードを有する少なくとも１つのデータ処理装置を備えることができる。評価装置は、１つ以上の述べられた操作を実行するための１つ以上のハードウェア要素を提供してもよいし、及び／又は、１つ以上の述べられた操作を実行するために１つ以上のプロセッサにそこで実行されるソフトウェアを提供してもよい。
【００９３】
上述の操作は、結合信号Ｑ及び反射特徴の少なくとも１つの縦方向座標を決定することを含めて、少なくとも１つの評価装置によって実行される。したがって、一例として、上述の関係の１つ以上は、１つ以上のルックアップテーブルを実装することなどによって、ソフトウェア及び／又はハードウェアで実装され得る。したがって、一例として、評価装置は、反射位置の少なくとも１つの縦方向座標を決定するために、上述の評価を実行するように構成された、１つ以上のコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つ以上のプログラム可能な装置を備えることができる。しかしながら追加的に又は代替的に、評価装置はまた、完全に又は部分的にハードウェアによって具体化されてもよい。
【００９４】
上で概説したように、センサ要素は、少なくとも１つの反射パターンを決定するように適合されてよい。本明細書で使用する場合、「反射パターン」という用語は、保管ユニットの表面での光の反射又は散乱によって生成される応答パターン、特に照射パターンによる照射に応答して保管ユニットの表面によって生成される応答パターンを指す。上で概説したように、照射パターンは、保管ユニットの表面を照射するように適合された複数の照射特徴を有する。上で概説したように、照射特徴は、周囲光によって、又は少なくとも１つの照射光源によって生成され得る。反射パターンは、照射パターンの少なくとも１つの特徴に対応する少なくとも１つの特徴を有してよい。反射パターンは、照射パターンと比較して、少なくとも１つの歪みパターンを含むことができ、ここで、歪みは、保管ユニットの表面上の照射特徴の反射位置の距離に依存する。評価装置は、上述のように、反射パターンの少なくとも１つの特徴を選択し、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、反射パターンの選択された特徴の縦方向座標を決定するように適合されてよい。
【００９５】
本方法は、反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定することを含む。反射画像は、センサ要素及び／又は少なくとも１つの追加の画像装置によって決定され得る。ここで使用される場合、「反射画像における位置」という用語は、反射画像、特に光センサのマトリックスにおける反射特徴の位置に関する情報の少なくとも１つの項目を指す。
【００９６】
上で概説したように、中心信号及び和信号を評価することにより、評価装置は、全保管ユニット又はその１つ以上の部分の縦方向座標を決定する選択肢を含めて、それぞれの参照特徴の少なくとも１つの縦方向座標を決定することを可能にされ得る。しかしながら、それに加えて、１つ以上の横方向座標及び／又は回転座標を含めて、参照特徴の他の座標が、具体的には評価装置によって決定され得る。したがって、一例として、１つ以上の横方向センサが、参照特徴の少なくとも１つの横方向座標を決定するために使用され得る。上で概説したように、中心信号が発生する少なくとも１つの光センサの位置は、反射特徴の少なくとも１つの横方向座標に関する情報を提供することができ、そこでは、一例として、簡単なレンズ方程式が、光変換及び横方向座標の導出のために使用され得る。追加的に又は代替的に、１つ以上の追加の横方向センサが使用されてよく、充填レベル決定装置によって構成されてよい。ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されている横方向センサのように、及び／又は象限ダイオード、ＣＣＤ又はＣＭＯＳチップなどの他の位置検出装置（ＰＳＤ）のように、様々な横方向センサが当技術分野において一般的に知られている。追加的に又は代替的に、一例として、本発明による少なくとも１つの充填レベル決定装置は、Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ（Ｅｄ．）：アモルファスシリコンの技術と応用，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，２０１０年  ３４６〜３４９頁に開示されている１つ以上のＰＳＤを含んでよい。他の実施形態が可能である。これらの装置も、一般に、本発明による充填レベル決定装置に実装されてよい。一例として、光ビームの一部は、少なくとも１つのビーム分割要素によって、充填レベル決定装置内で分割されてよい。一例として、分割部分は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳチップ又はカメラセンサのような横方向センサに向かって案内されてよく、分割された部分によって生成された横方向センサ上の光スポットの横方向位置が決定されてよく、それによって反射特徴の少なくとも１つの横方向座標が決定される。評価装置は、さらに、参照特徴の少なくとも１つの横方向座標ｘ，ｙを決定するように構成されてよい。評価装置は、縦方向座標と横方向座標の情報を組み合わせて、ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）を決定するように適合されてよい。
【００９７】
本方法は、三角測量及び／又は構造化光技術を使用することによって、それぞれの照射特徴のそれぞれの反射位置の少なくとも１つの距離情報を決定することをさらに含んでよい。三角測量又は構造化光技術を使用する装置のような既知の３Ｄ感知装置では、対応の問題のため、規則的、一定、又は周期的なパターンは、各測定点を参照パターンの１つに割り当てなければならないため、適していない。上で概説したように、評価装置は、誤差間隔±ε１内で第１縦方向座標ｚ１を決定し、誤差間隔±ε２内で第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合されることができる。本方法は、三角測量及び／又は構造化光技術を使用して、それぞれの照射特徴のそれぞれの反射位置の少なくとも１つの距離情報を決定することによって、決定された縦方向座標ｚ１及びｚ２を、特に精度に関し、向上させることを含むことができる。
【００９８】
本方法は、さらに：
−  選択された反射特徴のそれぞれについて、複数の参照特徴を有する少なくとも１つの参照画像における縦方向領域に対応する少なくとも１つの変位領域を決定すること、ここで、縦方向領域は、ステップｃ）で決定されたそれぞれの選択された参照特徴の縦方向座標ｚ及び誤差間隔±εによって与えられる；
−  それぞれの選択された反射特徴を、変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングさせること、
を含み得る。
【００９９】
例えば、参照画像は、照射光源の位置での画像平面における照射パターンの画像であってよい。評価装置は、反射パターンの選択された特徴の縦方向領域に対応する、参照画像における変位領域を決定するように適合されてよい。評価装置は、反射パターンの選択された特徴を、変位領域内の参照パターンの少なくとも１つの特徴とマッチングさせるように適合されてよい。照射光源とセンサ要素とは、一定の距離離れていてよい。
【０１００】
例えば、充填レベル決定装置は、それぞれが光センサのマトリックスを有する少なくとも２つのセンサ要素を含み得る。少なくとも１つの第１センサ要素及び少なくとも１つの第２センサ要素が、異なる空間的位置に配置されてよい。第１センサ要素及び第２センサ要素の間の相対的な距離は、固定されていてよい。少なくとも１つの第１センサ要素は、少なくとも１つの第１反射パターン、特に少なくとも１つの第１反射特徴を決定するように適合されてよく、少なくとも１つの第２センサ要素は、少なくとも１つの第２反射パターン、特に少なくとも１つの第２反射特徴を決定するように適合されてよい。評価装置は、第１センサ要素又は第２センサ要素によって決定された少なくとも１つの画像を反射画像として選択し、及び、第１センサ要素又は第２センサ要素の他方によって決定された少なくとも１つの画像を参照画像として選択するように適合され得る。評価装置は、反射パターンの少なくとも１つの反射特徴を選択し、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、選択した特徴の縦方向領域を決定するように適合されてよい。評価装置は、反射パターンの選択された特徴の縦方向領域に対応する参照画像における変位領域を決定するように適合されてよい。評価装置は、反射パターンの選択された特徴を、変位領域内の参照パターンの少なくとも１つの特徴とマッチングさせるように適合されてよい。参照画像及び反射画像は、異なる照射時間及び／又は異なる照射条件で決定された保管ユニットの画像であってよい。
【０１０１】
評価装置は、縦方向領域に対応する参照画像における変位領域を決定するように適合されてよい。本明細書で使用される場合、「参照画像」という用語は、反射画像とは異なる空間位置で決定される、反射画像とは異なる画像を指す。参照画像は、少なくとも１つの参照特徴を記録すること、少なくとも１つの参照特徴を画像化すること、参照画像を計算すること、のうちの１つ以上によって決定され得る。参照画像及び反射画像は、固定距離を有する異なる空間位置で決定された保管ユニットの画像であってよい。距離は、ベースラインとも呼ばれる相対距離であってよい。評価装置は、少なくとも１つの反射特徴に対応する少なくとも１つの参照画像の少なくとも１つの参照特徴を、決定するように適合されてよい。上で概説したように、評価装置は、画像解析を実行し、反射画像の特徴を識別するように適合されてよい。評価装置は、本質的に同一の縦方向座標を有する参照画面内の少なくとも１つの参照特徴を、選択された反射特徴として識別するように適合されてよい。「本質的に同一」という用語は、１０％以内、好ましくは５％以内、最も好ましくは１％以内の同一性を指す。反射特徴に対応する参照特徴は、エピポーラ幾何学を使用して決定され得る。エピポーラ幾何学の説明については、例えば、Ｘ．Ｊｉａｎｇ，Ｈ．Ｂｕｎｋｅ：“Ｄｒｅｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｓ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｅｈｅｎ”Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，１９９７年の第２章を参照されたい。エピポーラ幾何学では、参照画像及び反射画像が異なる空間位置及び／又は固定距離を有する空間方向で決定された保管ユニットの画像であり得ると仮定することができる。評価装置は、参照画像内のエピポーラ線を決定するように適合されることができる。参照画像と反射画像の相対位置は既知であり得る。例えば、参照画像と反射画像の相対位置は、評価装置の少なくとも１つの記憶ユニットに保存されてよい。評価装置は、反射画像の選択された反射特徴から延びる直線を決定するように適合されてよい。直線は、選択された特徴に対応する可能な特徴を含み得る。直線とベースラインはエピポーラ平面にかけわたっている。参照画像が反射画像とは異なる相対位置で決定されるため、対応する可能な特徴は参照画像内のエピポーラ線と呼ばれる直線上に画像化され得る。したがって、反射画像の選択された特徴に対応する参照画像の特徴は、エピポーラ線上にある。
【０１０２】
本明細書で使用される場合、「変位領域」という用語は、選択された反射特徴に対応する参照特徴が画像化され得る参照画像内の領域を指す。照射特徴の反射位置までの距離に応じて、反射特徴の画像位置に対応する参照特徴は、反射画像内の画像位置と比較して参照画像内で変位し得る。変位領域は、１つの参照特徴のみを有してよい。本明細書で使用される場合、「参照特徴」という用語は、参照画像の少なくとも１つの特徴を指す。変位領域は、エピポーラ線に沿って延びてもよい。評価装置は、縦方向座標ｚに対応するエピポーラ線に沿ったそれぞれの参照特徴を決定し、誤差間隔±εに対応するエピポーラ線に沿った変位領域の範囲を決定するように適合され得る。評価装置は、ｚ±εに対応するエピポーラ線に沿った変位領域を決定するために、結合信号Ｑから反射特徴に対するそれぞれの縦方向座標ｚと誤差間隔±εを決定するように適合されてよい。評価装置は、選択された反射特徴を、変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングさせるように適合され得る。本明細書で使用される場合、「マッチング」という用語は、対応する参照特徴及び反射特徴を決定及び／又は評価することを指す。評価装置は、決定された縦方向座標ｚを考慮する少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用することによって、反射画像の選択された特徴を、変位領域内の参照特徴とマッチングさせるように適合され得る。評価アルゴリズムは線形スケーリングアルゴリズムであり得る。
【０１０３】
好ましくは、充填レベル決定装置は、１つの参照特徴への明確な割り当てが可能なように、結合信号Ｑを用いて選択された反射特徴を予分類するように適合されてよい。特に、照射パターンの照射特徴は、参照画像の対応する参照特徴がエピポーラ線上で可能な限り大きい互いの相対的距離を有するように、配置されてよい。照射パターンの照射特徴は、少数の参照特徴のみがエピポーラ線上に位置するように配置されてよい。例えば、照射パターンは少なくとも１つの六角形パターンを含んでよい。好ましくは、照射パターンは少なくとも１つの六角形パターンを含み、該パターンはベースラインに対して回転している。好ましくは、照射パターンは少なくとも１つの変位した六角形パターンを含むことができ、該六角形パターンの個々の点は、例えばその点のエピポーラ線に直交するなど、通常の位置からランダムな距離変位する。個々の点の変位は、２本の平行なエピポーラ線間の距離の半分より小さく、好ましくは２本の平行なエピポーラ線間の距離の１／４より小さくてもよい。個々の点の変位は、２つの点が互いの上に変位しないようなものであり得る。
【０１０４】
さらに、マッチングされた参照特徴と選択された反射特徴の変位が決定されることができる。マッチングされた参照特徴の少なくとも１つの縦方向情報は、縦方向座標と変位との間の所定の関係を用いて決定されてよい。評価装置は、マッチングされた参照特徴及び選択された反射特徴の変位を決定するように適合されてよい。本明細書で使用される場合、「変位」という用語は、参照画像内の位置と反射画像内の位置の間の差を指す。評価装置は、縦方向座標と変位との間の所定の関係を使用して、マッチングされた特徴の縦方向情報を決定するように適合されることができる。本明細書で使用される場合、「縦方向情報」という用語は、縦方向座標に関する情報を指す。例えば、縦方向情報は、距離の値であり得る。評価装置は、三角測量法を使用して所定の関係を決定するように適合され得る。反射画像内の選択された反射特徴の位置とマッチングされた参照特徴の位置、及び／又は選択された反射特徴とマッチングされた参照特徴の相対的な変位が既知である場合、照射特徴の反射の対応位置の縦方向座標は三角測量によって決定され得る。したがって、評価装置は、例えば続きで及び／又は列ごとに反射特徴を選択し、参照特徴の各潜在的に可能な位置について、三角測量を用いて、対応する距離値を決定するように適合されることができる。変位及び対応する距離の値は、評価装置の少なくとも１つ記憶ユニットに保存され得る。評価装置は、一例として、例えば少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのＤＳＰ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、及び／又は少なくとも１つのＡＳＩＣなどの、少なくとも１つのデータ処理装置を備えることができる。さらに、縦方向座標ｚと変位の間の少なくとも１つの所定の又は決定可能な関係を保存するために、例えば所定の関係を保存するための１つ以上のルックアップテーブルを提供するために、少なくとも１つのデータ記憶ユニットが設けられ得る。
【０１０５】
結合センサ信号を使用することは、誤差間隔内の縦方向座標ｚのような距離を決定及び／又は推定することを可能にする。推定された縦方向座標と、対応する誤差間隔に対応する変位領域を決定することにより、エピポーラ線に沿った解の可能な数を大幅に低減することができる。可能な解の数を１まで減らすことさえできる。縦方向座標ｚ及び誤差間隔の決定は、選択された反射特徴及び参照特徴をマッチングする前の、予評価の間に実行され得る。このことは、大幅にコストを削減しモバイル装置又は屋外装置での使用を可能にすることが可能になるなど、計算要求を低減することができる。さらに、一般的に、三角測量システムでは、長い距離を検出するために、ベースラインは大きくなければならない。結合センサ信号を使用して縦方向座標ｚ及び誤差間隔を予評価することと、続く選択された反射特徴及び参照特徴をマッチングすることは、コンパクトな装置を提供できるように、短いベースラインを使用することを可能にし得る。さらに、結合センサ信号を使用して縦方向座標ｚ及び誤差間隔を予評価することと、続く選択された反射特徴及び参照特徴をマッチングすることは、従来の三角測量システムと比較して、精度を向上させ得る。さらに、照射パターンにおける照射点の数などの照射特徴の数は、目の安全規制を遵守しつつ、周囲光と競合するように、各照射点における光強度を増加させるように、減少してもよい。従来の三角測量システムでは、照射特徴の減少された数は、反射特徴と参照特徴のマッチングの困難性を増大させる可能性がある。さらに、照射パターン内の照射点の数などの照射特徴の数は、低電力及び／又は低メンテナンスアプリケーションにおいてのように、評価装置の処理能力を増加させることなく、例えば得られる深度マップの解像度を上げるなど、距離測定の解像度を上げるように増加させることができる。
【０１０６】
本方法はさらに、第１ベクトル及び第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから保管ユニット内の充填レベルを決定することを含む。本明細書で使用される場合、「高さマップ」という用語は、それぞれの参照特徴の３次元ベクトル、特に第１ベクトルと第２ベクトルを有する少なくとも１つの３次元マップを指す。そこでは、例えば、粉体又は液体などの表面は、滑らかで、平坦で、均一であると仮定することができる。したがって、表面上の単一の測定点で十分であり得る。測定誤差を低減するために、追加の又は更なる測定点を使用してもよい。
【０１０７】
本方法は、少なくとも１つのグリッドを高さマップに適用することを含み得る。本方法は、特に測定の不正確さのために、保管ユニットの外側に位置しているように見える評価マップの３次元点を特定することを含み得る。本方法は、保管ユニットの外側に位置すると決定されたこれらの３次元点のすべてを高さマップから削除することを含むことができる。本方法は、高さマップを、少なくとも１つの所定の高さマップ、特に空の保管ユニット及び／又は充填された保管ユニットの高さマップと比較することを含むことができる。本方法は、高さマップと所定の高さマップとの間の差、特に高さ差を決定して、高さ差マップを生成することを含むことができる。本方法は、保管ユニット内に位置すると決定された反射特徴のそれぞれの３次元ベクトルを、所定の高さマップの対応するベクトルと比較することを含むことができる。具体的には、第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）は、所定の高さマップのベクトル（ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆ）と比較される。特に、差分ベクトル（ｘ１，ｙ１，ｚ１）−（ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆ）が決定されることができ、そこでは、高さ、特に高さ差は、以下の数式４によって決定される。
【０１０８】
【数４】
2021523370.tif 000006
【０１０９】
差分ベクトルの絶対値は、高さマップに使用される高さ、具体的には、検出器がある角度の下で光を受ける場合の高さ、又は任意の座標系で使用される高さに対応する。そこでは、ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆは、所定の高さマップの位置（ｘ１、ｙ１）における横方向座標と縦方向座標である。高さマップ及び／又は高さ差マップは、更なるマップとの比較の前又は後に、上述又は以下で説明するような中央値フィルタによるなど、フィルタリングされてもよい。本方法は、体積、特に所定の体積に対する体積を決定することによって、高さ差ｚ１−ｚｒｅｆから実際の充填レベルを決定することを含むことができる。体積は、高さ差の囲まれたエリアの積分を決定することによって決定することができる。例えば、表面及び／又は底面又は地面に多数の測定点がある場合には、測定点間のエリアは補間され得る。エリアは、均等な三角形であってもよい。しかし、測定点は、他の均等な及び／又は連続なエリアを用いて補間されてもよい。表面と底面又は地面との間の体積を決定することにより、体積を決定することができる。例えば、単一の測定点が利用可能な場合には、表面は、例えば、平坦な及び／又は連続的な及び／又は均等な及び／又は水平な表面と仮定又は推定することができる。体積は、仮定又は推定された表面の下の体積、例えば、エッジから底面又は地面までの体積を決定することによって決定されてもよい。例えば、複数の測定点が利用可能な場合、各測定点の周囲のエリア、例えば、水平な及び／又は平坦な及び／又は連続な及び／又は均等なエリアを決定してもよい。例えば、測定点を取り囲むエリアは、ティーセン多角形、ボロノイテッセレーション、ディリクレテッセレーションのようなテッセレーション手順を用いて決定及び区分けすることができる。例えば、隣接する測定点のエリアのエッジは、測定点間の相互接続線を、例えば、測定点の中心で交差及び／又は切断することができる。テッセレーション手順によって決定されたエリアは、空の保管ユニットの表面に平行に設定されてもよいし、又は隣接する２つのエリア間で滑らかな遷移が得られるように近似されてもよい。測定点の周囲のエリアが決定されると、測定点に接続された体積は、そのエリアの下の体積積分として与えられる。
【０１１０】
所定の高さマップは、空の保管ユニット又は充填された保管ユニット、特に１００％充填された保管ユニットの高さマップであってよい。特に、決定された高さマップは、１００％充填された保管ユニットの高さマップと比較されてもよく、少なくとも１％の充填レベルを決定することができる。このように、決定された高さマップは、０％又は１００％充填された保管ユニットと比較されることができる。本方法は、特に、決定された高さマップが１００％充填された保管ユニットに対応すると決定され、及び／又は１００％充填された保管ユニットを超えると決定された場合に、過剰充填を検出し、及び／又は過剰充填の場合に警告を生成することを含み得る。
【０１１１】
本方法は、方法ステップａ）からｅ）を繰り返すことを含み、特に、第１反射特徴と第２反射特徴を有する複数の反射画像を決定することを含むことができる。これは、保管ユニットの反射、傷、又は汚れが存在する場合でさえ、それぞれの反射特徴にベクトルを割り当てることの信頼性を高めることができる。照射時間は、０．１ｍｓから１５０ｍｓ程度であり得る。照射時間は、明るく反射する表面の場合の約１ｍｓから、マットな表面や黒い物体の場合の最大１５０ｍｓまであり得る。本方法のステップａ）からｅ）を繰り返す場合、反射画像の特徴の決定されたベクトルは、アレイに保存されてよい。次のステップでは、同じ座標を持つ特徴がアレイから削除されてよい。特に、アレイの特徴のそれぞれの座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、アレイの他のすべての特徴の座標と比較されてよい。アレイ内に、±２ｍｍ、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の許容範囲内で、同じ特徴がさらに見つかった場合、このさらなる特徴はアレイから削除される。複数の特徴を削除する代わりに、複数の特徴の座標の平均値又は中央値を決定してもよい。
【０１１２】
高さマップの決定は、少なくとも１つの平滑化ステップを含むことができ、そこでは、外れ値は少なくとも１つの中央値フィルタを用いて平滑化されてよい。しかし、少数の照射特徴のみを含む照射パターンを用いる場合には、情報の冗長性は低い。したがって、平滑化ステップでは、３Ｄ−ε領域内で、隣接する反射特徴を考慮して、反射特徴が外れ値であるかどうかを調べる少なくとも１つのアルゴリズムを使用することができる。外れ値は、２Ｄ及び／又は３Ｄで決定されてよい。例えば、３Ｄでは、外れ値は均等な面内の穴又はピークとして識別されてもよい。例えば、２Ｄでは、外れ値は、予想される測定点が存在するかどうかを評価することによって決定されてよい。調べた反射特徴が外れ値であると決定された場合、反射特徴は、隣接する反射特徴の中央値及び／又は平均値から再構成され得る。
【０１１３】
本方法は、保管ユニットの後壁及び／又は側壁及び／又は表面及び／又は底面などの壁、及び／又は測定中に保管ユニット近傍に配置されたさらなる壁、及びこの目的のために特別に使用され得る壁に位置する照射特徴を、追加的に又はそれのみを使用して充填レベルを推定することを含むことができる。具体的には、壁は、照射パターンの反射特徴が信頼できる方式で検出可能であり、及び／又は保管ユニット内の物品から信頼できる方式で識別可能であるように、設計されることができる。特に、低反射物品、高反射物品、金属物品、低反射物品と高反射物品の混合物などのような検出困難な物品、及び照射パターンの低反射及び／又は多重反射及び／又は歪んだ反射などにつながる可能性がある物品の充填レベルを決定する場合には、保管ユニットの後壁及び／又は側壁及び／又は表面及び／又は底面などの壁、及び／又は測定中に保管ユニット近傍に配置されこの目的のために特別に使用される得る更なる壁に配置される照射特徴を使用することは、充填レベルの推定値を決定することを可能にし得る。壁に配置された照射特徴は、空キャリブレーションステップ内で較正されてもよい。充填レベル決定装置の位置と組み合わせて壁に配置された照射特徴を使用することは、物品によって占有されていない容積を決定することを可能にする。特に、充填レベル決定装置の位置を、壁にある反射特徴の位置と組み合わせて、さらに、各反射特徴の少なくとも１つの光ビームが検出器すなわち充填レベル決定装置に向かって一つの直線上を進むという事実と組み合わせ、さらに、１００％充填された保管ユニットのためのキャリブレーションと組み合わせて、さらに、加速度計などからの重力方向に関する知識と組み合わせて使用することが、壁にある反射特徴から検出器に向かって進む少なくとも１つの光ビームの上の空の容積を決定するために使用され得る。保管ユニットの空容積と１００％充填された保管ユニットのキャリブレーション差は、保管ユニットの充填レベルについての良好で信頼性の高い近似値であり得る。さらに、物品からの反射特徴の位置及び壁からの反射特徴の位置が決定され得る場合、光線上の空容積を推定するための上記考察は、部分的及び／又は局所的にのみ、例えば反射特徴の位置の決定が不可能である位置、及び／又は外れ値が決定された位置でのみ使用されてよい。代替的又は追加的に、光線の上の空容積は、同じ光線の下で決定された物品の反射特徴の位置によって補正することができる。
【０１１４】
本方法は、少なくとも１つの空キャリブレーションステップを含んでよい。空キャリブレーションステップでは、空の保管ユニットの寸法が決定される。空キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
ｉ）  複数の照射特徴を有する少なくとも１つの照射パターンで空の保管ユニットを照射し、空の保管ユニットの少なくとも１つの反射像を決定すること；
ｉｉ）  反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ｉｉｉ）  第１反射特徴については、第１反射特徴による少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、第２反射特徴については、第２反射特徴によるセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）で生成された２つの第１センサ信号を評価し、それにより、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｉｉｉ）で生成された２つの第２センサ信号を評価し、それにより、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定することであって、該評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２を評価することを含む；
ｖ）  反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ｖｉ）  第１ベクトル及び第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから空の保管ユニットの寸法を決定すること、
を含んでよい。
【０１１５】
空キャリブレーションステップで決定された高さマップは、上で概説したように、所定の高さマップとして使用できる。さらに、空の保管ユニットの寸法は、充填された保管ユニットの容積を決定するために使用できる。
【０１１６】
空キャリブレーションステップは、方法ステップａ）の前に実行されてよい。追加的に又は代替的に、高さマップ及び／又は保管ユニットの種類の寸法は、評価装置のデータ記憶部、例えば評価装置のルックアップテーブルに提供されてもよい。空キャリブレーションステップは、繰り返し実行されてもよい。例えば、空キャリブレーションステップは、充填レベルを決定するために使用される本発明による充填レベル決定装置の交換の場合に実行されてよい。例えば、空キャリブレーションステップは、充填レベル決定装置の電池交換等のメンテナンスを行う場合に実行されてもよい。
【０１１７】
好ましくは、空キャリブレーションステップにおいて、高さマップは、照射パターンの可能な限り多くの特徴のベクトルを含み得る。最も好ましくは、高さマップは、照射パターンの全ての特徴のベクトルを含み得る。これは、充填された保管ユニットの充填レベルを決定する際の不正確さを低減することができる。空キャリブレーションステップは、線形補間及び／又は外挿によって照射パターンの欠落したベクトルを追加することを含んでよい。
【０１１８】
本方法は、少なくとも１つの充填キャリブレーションステップを含むことができ、該充填キャリブレーションステップでは、保管ユニットは、１００％充填レベルとも示される少なくとも１つの予め定義された充填レベルまで充填され、そこでは、充填された保管ユニットの寸法が決定される。充填キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
Ｉ）  複数の照射特徴を有する少なくとも１つの照射パターンで充填された保管ユニットを照射し、充填された保管ユニットの少なくとも１つの反射画像を決定すること；
ＩＩ）  反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ＩＩＩ）  第１反射特徴について、第１反射特徴による少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、第２反射特徴については、第２反射特徴によるセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ＩＶ）  ステップＩＩＩ）で生成された２つの第１センサ信号を評価し、それによって、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップＩＩＩ）で生成された２つの第２センサ信号を評価し、それによって、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定すること、そこでは、評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２を評価することを含む；
Ｖ）  反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ＶＩ）  第１ベクトル及び第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから充填された保管ユニットの寸法を決定すること、
を含んでよい。
【０１１９】
予め定義された充填レベルは、任意の充填レベルであってもよく、保管ユニットに保管される物品の種類に依存してもよい。事前に定義された充填レベルは、１００％充填レベルに対応することができる。１００％充填レベルは、保管ユニットに保管される物品の種類に依存してもよい。具体的には、充填量は、物品の種類に依存してもよい。例えば、物品が小さくて平らなワッシャである場合には、保管ユニットの表面は本質的に平坦であり得る。物品が大きなネジ、例えばＭ４５×１６０のような大きなネジである場合には、ネジの間に中空の空間が存在し、これは１００％の充填レベルを定義することによって考慮する必要がある。
【０１２０】
充填キャリブレーションステップは、方法ステップａ）の前に実行されてよい。追加的に又は代替的に、充填された保管ユニットの高さマップは、評価装置のデータ記憶部、例えば評価装置のルックアップテーブルに提供されてもよい。空キャリブレーションステップは、繰り返し実行されてもよい。例えば、充填キャリブレーションステップは、保管ユニットに保管される物品の種類を交換する場合に実行され得る。
【０１２１】
本発明のさらなる態様では、複数の保管ユニットを備える少なくとも１つの倉庫内の物品量、特に同じ種類の物品量を決定する方法が開示されている。本明細書で使用される場合、「倉庫」という用語は、少なくとも２つの保管ユニットを備える空間構成を指す。倉庫は、２つ、３つ、４つ又はそれを超える保管ユニットを備えてよい。倉庫は、少なくとも１つの物流センター、少なくとも１つの流通センター、少なくとも１つの店舗、少なくとも１つの構造ラック；少なくとも１つの商業ビル；少なくとも１つのセルフ保管倉庫；少なくとも１つのパレットラック；少なくとも１つのパッキングハウス；少なくとも１つのフルフィルメントハウス；少なくとも１つの自動保管及び回収システム；少なくとも１つのストアなどであってよい。本方法は、上記に開示された実施形態による、及び／又は以下にさらに詳細に開示された実施形態のうちの１つ以上による、充填レベルを決定する方法を使用して、各保管ユニットの充填レベルを決定することを含む。
【０１２２】
本方法はさらに、決定された保管ユニットの充填レベルから物品量を評価し、物品量を合計することを含む。物品量の評価は、保管ユニットの充填レベルと保管ユニットに保管された物品量の間の少なくとも１つの所定の関係を使用することを含み得る。所定の関係は、経験的な関係、半経験的な関係、及び解析的に導き出された関係のうちの１つ以上であり得る。評価装置は、所定の関係を記憶するための少なくとも１つのデータ記憶部、例えばルックアップリスト又はルックアップテーブルを含んでもよい。所定の関係は、物品の種類に依存し得る。
【０１２３】
本方法は、保管ユニット、特に各保管ユニットの決定された充填レベル、及び／又は保管ユニット内、特に各保管ユニット内の決定された物品量を、受け取り及び／又は保管及び／又は報告された充填レベル及び／又は報告された物品量を評価するように適合され得る少なくとも１つの商品管理システムへ、報告することを含んでもよい。商品管理システムは、少なくとも１つのコンピューティング装置を備え得る。商品管理システムは、報告された充填レベル及び／又は報告された物品量及び／又は物品の合計量を表示するように適合された少なくとも１つの表示装置を備えていてよい。さらに詳細に概説されるように、各保管ユニットは、少なくとも１つの充填レベル決定装置を備えてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、決定された充填レベル及び／又は決定された物品量を、商品管理システムに報告するように適合されていてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、商品管理システムと通信するように適合されていてよい。保管ユニットは、他の装置と通信ネットワークのような少なくとも１つのネットワークに接続されていてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、ＳＡＰ（Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｐｐｐｌｅｃｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｄｅｓｓｉｎｇ  ｉｎ  Ｄａｔａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システム及び／又はエンタープライズリソースプランニング（ＥＲＰ）システムに接続されてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、自動棚卸を実行するように、特に決定された充填レベルに基づいて保管ユニット内に保管された物品の数に関する情報を、例えば通信ネットワーク及び／又は更なる装置に提供するように構成されてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、例えば、決定された充填レベルに基づいて要求を生成し通信ネットワーク及び／又はさらなる装置に提供することによって、保管ユニットの自動補充を実行するように適合されていてもよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、決定された充填レベルに基づいて請求を可能にするように構成されてよい。具体的には、決定されたアクセス又は決定された充填レベルの変更の場合、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、決定されたアクセス又は充填レベルに関する情報を通信ネットワーク及び／又は更なる装置に提供してもよく、通信ネットワーク及び／又は更なる装置の少なくとも１人の当事者は、アクセス及び／又は充填レベルに関する情報に基づいて請求書を生成してもよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、オーダーに基づいてアクセスを許可又は拒否するように構成されてもよい。通信は無線であってもよい。
【０１２４】
保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、低電力消費装置であってもよく、及び／又は電池などの電源の長寿命化を可能にしてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、低消費電力アプリケーション及び／又は仕様を含んでよい。例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、オペレーティングシステムなしで少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み得る。例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、少なくとも１つの低電力Ａｓｉｃを含み得る。例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、低メンテナンスを含み得る。例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、省電力モードで実行されてもよい。電力を節約するために、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、測定回数を減らし、特に必要な測定のみを実行することができる。特定の用途のために、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、測定時間を動的に調整するように構成されてもよい。例えば、予め規定された充填レベルに達した場合に起動され得る自動充填の場合には、保管ユニットが充填されたなら、充填レベルの決定頻度が低くなり、そこでは測定頻度は、充填レベルが減少するにつれて増加されてもよい。測定頻度は、消費パターン及び／又は充填起動の安全性に依存してよい。２つの測定の間では、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、スリープモードであってもよい。例えば、充填レベル決定装置のマイクロコントローラは、低電力モードを含むことができる。例えば、充填レベル決定装置のマイクロコントローラは、Ａｔｍｅｌ  ＳＡＭＳ７０Ｎ１９Ａとして入手可能なマイクロコントローラであってもよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、電子信号などのウェイクアップによって起動されてもよく、充填レベルを決定するために使用されてもよい。ウェイクアップは、例えば、内部低電力リアルタイムクロックによって起動されて、所定の時間範囲後に発信されてもよく、又は外部トリガによって起動されてもよい。充填レベルが決定されるアクティブ測定モードであっても、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、低エネルギーのみを必要とするように構成されてよい。例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、処理装置及び／又はコントローラを含んでもよく、オペレーティングシステムがなくてもよい。充填レベルの決定、特に充填レベルを決定するためのアルゴリズムは、アクティブ状態では可能な限り少ない時間を許容するように時間効率的であってよい。さらに、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、低エネルギーデータ通信のために構成されてよい。したがって、例えば、無線通信の場合には、標準的なＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．ＸのようなＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙが使用され得る。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、通信接続を迅速に確立するように構成されてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、エネルギー効率の良いデータ伝送のために構成されてよい。保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置は、可動部品なしで設計されていてもよく、その結果、少ないメンテナンスを要し、外乱の影響を受け��くい。
【０１２５】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの保管ユニットの物品量の少なくとも１つの変化を決定するための方法が開示されている。本方法は、上記に開示された実施形態による、及び／又は以下にさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つ以上による、充填レベルを決定するための方法を使用して、第１の時点における、保管ユニットの初期充填レベルを決定することを含む。本方法は、上記に開示された実施形態による、及び／又は以下にさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つ以上による、充填レベルを決定するための方法を使用して、第２の時点における、保管ユニットの実際の充填レベルを決定することを含む。第１の時点と第２の時点は異なっていてもよい。例えば、第１の時点は、物品が保管ユニットに充填された時点又はその直後の時点であってよい。第１の時点は、充填レベルの前決定時点であってよい。「初期充填レベル」という用語は、第１の時点での物品量を指す。第２の時点は、後の時点であってもよい。「実際の充填レベル」という用語は、第２の時点における物品量を指す。実際の充填レベルの決定は、連続的に、又は、例えば事前に定義された時間間隔で非連続的に実行されてよい。実際の充填レベルの決定は、例えば、予め定義された時間間隔で、自動的に決定されてよい。実際の充填レベルの決定は、例えばユーザによって開始されてもよい。本方法は、初期充填レベルと実際の充填レベルとを比較することにより、初期充填レベルと実際の充填レベルの間の差を決定することを含む。
【０１２６】
本方法は、初期充填レベルと実際の充填レベルの間の差が予め定義された限界を超えた場合に、異常的なアクセスが発生したと判断することを含み得る。予め定義された限界は、保管ユニットに保管された物品のオーダーによるなど、少なくとも１つの予め定義された差の限界を含み得る。予め定義された限界は、物品の種類に依存することがある。本方法は、異常的なアクセスに関する少なくとも１つの情報、例えば異常的なアクセスが決定された場合の警告の生成を含み得る。異常アクセスに関する情報は、メッセージなどの光学的表示、及び／又は少なくとも１つの音響信号を含むことができる。アクセスは、オーダーに応じて許可（ｐｅｒｍｉｔｔｅｄ）及び／又は許容（ａｌｌｏｗｅｄ）されてもよい。アクセスは、一時的に、例えば予め設定された時間範囲で許可及び／又は許容されてよい。
【０１２７】
本方法は、初期充填レベルと実際の充填レベルとの間の差が予め定義された限界を超え、かつ、アクセスが許可されていない場合に、非許可アクセスを決定することを含み得る。商品管理システムは、アクセスを許可するように適合され得る。本方法は、非許可アクセスが決定された場合に、非許可アクセスに関する少なくとも１つの情報を生成することを含んでもよい。非許可アクセスに関する情報は、メッセージなどの光学的表示、及び／又は少なくとも１つの音響信号を含むことができる。
【０１２８】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの保管ユニットの充填レベルを決定するための充填レベル決定装置が開示している。本明細書で使用される場合、「充填レベル決定装置」という用語は、充填レベルを決定するように適合された装置を指す。充填レベル決定装置は、少なくとも１つの充填レベルセンサであってもよいし、それを含んでいてもよい。
【０１２９】
充填レベル決定装置は、例えば保管ユニット及び／又は倉庫の少なくとも１つの壁に装着及び/又は取り付けられることができる。充填レベル決定装置は、保管ユニットの上方及び／又は保管ユニットの横方向に配置されてよい。充填レベル決定装置は、保管ユニットから、又はそこに保管された物品から充填レベル決定装置に向かって移動する少なくとも１つの光ビームが、充填レベル決定装置の光軸に平行に移動するように配置されてよい。他の実施形態も可能である。例えば、充填レベル決定装置は、任意の角度の下で、光ビームを受光して評価するように適合されてよい。充填レベル決定装置は、保管ユニットに組み込まれてもよく、及び／又は、取り付け装置、例えばネジ、接着剤などの留め具によって保管ユニットに取り付けられていてもよく、及び／又は、コンベヤベルトの上、又は、サイロ、又は倉庫に吊るされるなど、保管ユニットから独立して配置されてよい。
【０１３０】
充填レベル決定装置は、１つ以上のモーションセンサ、及び／又は１つ以上のモーションセンサ及び／又は：位置センサ；重量センサ；傾斜センサ；加速度センサ；重力センサ；振動センサ；ジャイスコープロセンサ、からなる群から選択される更なるセンサを含み得る。他の種類のモーションセンサが使用されてもよい。本明細書で使用される場合、モーションセンサは、一般に、充填レベル決定装置の位置、速度、加速度、傾斜又は方向付けのうちの少なくとも１つを決定するように適合されたセンサを指す。一例として、モーションセンサとの組み合わせは、光軸以外の方向の測定を可能にし得る。一例として、光軸に沿って第１の物体の第１の距離を測定すること、ジャイロスコープなどのモーションセンサによって充填レベル決定装置の回転角度を測定すること、及び、回転した光軸に沿って第２の物体の第２の距離を測定することは、三角法の標準法則を使用して第１の物体と第２の物体の間の距離を決定することを可能にすることができる。
【０１３１】
充填レベル決定装置は、先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベルを決定する方法を実行するように構成されている。充填レベル決定装置は、複数の照射特徴を含む少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つの照射装置を備えてよい。充填レベル決定装置は、保管ユニットの少なくとも１つの反射画像を決定するように適合された少なくとも１つのセンサ要素を含んでよい。充填レベル決定装置は、反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するように適合された少なくとも１つの評価装置を備えてよい。センサ要素は、光センサのマトリックスを有してよい。各光センサは、感光エリアを有してよい。各光センサは、反射光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されてよい。センサ要素は、第１反射特徴について、第１反射特徴によるセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、第２反射特徴について、第２反射特徴によるセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成するように適合されてよい。評価装置は、２つの第１センサ信号を評価し、それによって、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定するように適合されてよい。評価装置は、２つの第２センサ信号を評価し、それによって、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合されてよい。評価は、少なくとも２つの第１センサ信号から第１結合信号Ｑ１を評価することと、少なくとも２つの第２センサ信号から第２結合信号Ｑ２を評価することを含むことができる。評価装置は、反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）、及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定するように適合されてよい。評価装置は、第１ベクトルと第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから保管ユニットの充填レベルを決定するように適合されてよい。
【０１３２】
詳細、オプション、及び定義については、上述の方法を参照することができる。上で概説したように、充填レベル決定装置は、上で開示された実施形態及び／又は以下でさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つ以上による、充填レベルを決定する方法を実行するように適合されている。
【０１３３】
充填レベル決定装置は、少なくとも１つのレンズ及び／又は少なくとも１つのレンズシステムのような転送装置と、少なくとも１つの回折光学素子、からなる群から選択される少なくとも１つの光学要素を含んでよい。「転送装置」という用語は、「転送システム」とも呼ばれ、一般に、例えば光ビームのビームパラメータ、光ビームの幅、又は光ビームの方向のうちの１つ以上を修正することなどによって、光ビームを修正するように適合された１つ以上の光学要素を指し得る。転送装置は、光ビームを光センサ上に導くように適合され得る。転送装置は、具体的には：少なくとも１つのレンズであって、例えば少なくとも１つの焦点調節可能レンズ、少なくとも１つの非球面レンズ、少なくとも１つの球面レンズ、少なくとも１つのフレネルレンズ、からなる群から選択される少なくとも１つのレンズ；少なくとも１つの回折光学素子；少なくとも１つの凹面鏡；少なくとも１つのビーム偏向要素、好ましくは少なくとも１つのミラー；少なくとも１つのビーム分割要素、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーのうちの少なくとも１つ；少なくとも１つのマルチレンズシステム、のうちの１つ以上を含み得る。本明細書で使用される場合、転送装置の「焦点距離」という用語は、転送装置に衝突する可能性のある入射コリメート光線が「焦点」とも呼ばれる「フォーカス」にもちこまれる距離を指す。したがって、焦点距離は、衝突する光ビームを収束させる転送装置の能力の尺度を構成する。このように、転送装置は、収束レンズの効果を有することができる１つ又は複数の画像化要素を備えることができる。一例として、転送装置は、１つ以上のレンズ、特に１つ以上の屈折レンズ、及び／又は１つ以上の凸面鏡を有することができる。この例では、焦点距離は、薄い屈折レンズの中心から薄いレンズの主焦点までの距離として定義されることができる。収束する薄い屈折レンズ、例えば凸レンズ又は両凸の薄いレンズの場合、焦点距離は、正であると考えられ、転送装置としての該薄いレンズに衝突するコリメート光のビームが単一スポットに集束され得る距離を提供することができる。さらに、転送装置は、収束レンズの効果を有し得るレンズなどの、１つ又は複数の転送装置を含み得る。さらに、転送装置は、少なくとも１つの波長選択要素、例えば、少なくとも１つの光学フィルタを備えることができる。さらに、転送装置は、電磁放射で所定のビームプロファイルを、例えば、センサ領域の位置、特にセンサエリアの位置に印加するように設計されることができる。転送装置の上述の実施形態は、原則として、個別に又は任意の所望の組み合わせで実現することができる。
【０１３４】
転送装置は、光軸を有してよい。特に、充填レベル決定装置と転送装置は、共通の光軸を有する。本明細書で使用される場合、「転送装置の光軸」という用語は、一般に、レンズ又はレンズシステムの鏡面対称又は回転対称の軸を指す。光軸は、充填レベル決定装置の光学構成の対称性の線であり得る。充填レベル決定装置は、少なくとも１つの転送装置、好ましくは、少なくとも１つのレンズを有する少なくとも１つの転送システムを含むことができる。一例として、転送システムは、少なくとも１つのビーム経路と、ビーム経路内に光軸に対して回転対称に配置された転送システムの要素とを有することができる。それでも、ビーム経路内に配置された１つ又は複数の光学要素は、光軸に対して偏心又は傾斜してもよい。しかし、この場合、光軸は、ビーム経路内の光学要素の中心を相互接続することにより、例えばレンズの中心を相互接続することにより、順次に定義されてもよく、この関連では、光センサは光学要素としてカウントされない。光軸は、一般にビーム経路を示してよい。そこでは、充填レベル決定装置は、光ビームが保管ユニットから光センサに移動することができる単一のビーム経路を有することができ、又は複数のビーム経路を有することができる。一例として、単一のビーム経路が与えられてもよいし、ビーム経路が２つ以上の部分的なビーム経路に分割されてもよい。後者の場合、各部分ビーム経路は、それ自身の光軸を有してよい。光センサは、一つの同一のビーム経路又は部分的なビーム経路に配置されてよい。しかし、代替的に、光センサは、異なる部分ビーム経路に配置されてもよい。
【０１３５】
転送装置は、座標系を構成してもよく、そこでは、縦方向座標は光軸に沿った座標であり、ｄは光軸からの空間的オフセットである。座標系は、極座標系であってもよく、そこでは、転送装置の光軸はｚ軸を形成し、ｚ軸からの距離と極角度を追加の座標として用いることができる。ｚ軸に平行又は逆平行な方向を、縦方向とみなすことができ、ｚ軸に沿った座標は、縦方向座標とみなすことができる。ｚ軸に垂直な方向を横方向とみなすことができ、極座標及び／又は極角度は横方向座標とみなすことができる。
【０１３６】
上で概説したように、充填レベル決定装置は、さらに、１つ以上の追加の光学要素などの１つ以上の追加要素を含むことができる。さらに、充填レベル決定装置は、完全に又は部分的に、少なくとも１つのハウジングに統合されてもよい。評価装置及び充填レベル決定装置は、完全に又は部分的に単一の装置に組み込まれてもよい。したがって、一般に、評価装置は、充填レベル決定装置の一部を形成してもよい。あるいは、評価装置及び充填レベル決定装置は、完全に又は部分的に別個の装置として具現化されてもよい。充填レベル決定装置は、さらに構成要素を含んでもよい。
【０１３７】
充填レベル決定装置は、固定式装置であってもよいし、移動式装置であってもよい。さらに、充填レベル決定装置は、独立型装置であってもよいし、コンピュータ、又は任意の他の装置のような別の装置の部分を形成してもよい。
【０１３８】
本発明による装置は、倉庫、物流、流通、輸送、荷積み、包装、品質管理、製造、荷降ろし、スマート製造、インダストリー４．０などの関連で使用され得る。さらに、製造に関連しては、本発明による装置は、加工、分注、曲げ加工、包装、特に液体の材料ハンドリング、塗料、ペレット、ペースト、天然物などの関連で使用することができる。
【０１３９】
充填レベル決定装置は、少なくとも１つの電力貯蔵器、特に少なくとも１つの電池を含んでもよい。電力貯蔵器は、交換可能及び／又は充電可能であってよい。充填レベル決定装置は、商品管理システムテムなどの少なくとも１つの更なる装置にデータを転送するように適合された少なくとも１つの通信ユニットを備えることができる。通信ユニットは、商品管理システムから、データ、例えば少なくとも１つの制御信号、例えば充填レベル決定装置を制御するための少なくとも１つの制御信号、及び／又は、例えばデータ転送のための少なくとも１つの要求などを受信するように適合され得る。通信ユニットは、無線で、例えばＷＬＡＮ、電波、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬｉＦｉなどよって、商品管理システムと通信するように適合されてよい。
【０１４０】
評価装置は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、１つ以上の集積回路、及び／又は１つ以上のデータ処理装置、例えば、１つ以上のコンピュータ、好ましくは１つ以上のマイクロコンピュータ及び／又はマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルアレイ、又はデジタル信号プロセッサであってよく、又ははこれらを備えてよい。追加的な構成要素、例えば、１つ以上のＡＤ変換器及び／又は１つ以上のフィルタなど、例えば、センサ信号を受信及び／又は前処理するための１つ以上の装置など、１つ以上の前処理装置及び／又はデータ収集装置を備えてよい。さらに、評価装置は、電流及び／又は電気電圧を測定するための１つ以上の測定装置など、１つ以上の測定装置を備えてよい。さらに、評価装置は、１つ以上のデータ記憶ユニットを備えてよい。さらに、評価装置は、１つ以上のインターフェース、例えば１つ以上の無線インターフェース及び／又は１つ以上の有線インターフェースを含んでよい。
【０１４１】
少なくとも１つの評価装置は、本発明による方法における１つ以上又は全ての方法ステップを実行又は補助するように適合された少なくとも１つのコンピュータプログラムなど、少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合され得る。一例として、１つ以上のアルゴリズムは、センサ信号を入力変数として使用することにより、充填レベルを決定することができるよう実装され得る。
【０１４２】
評価装置は、光センサ及び／又は評価装置によって取得された情報などの情報の表示、視化、解析、配信、通信、又はさらなる処理の１つ以上に使用され得る少なくとも１つのさらなるデータ処理装置に接続されることができ、又は、それを含むことができる。データ処理装置は、一例として、ディスプレイ、プロジェクタ、モニタ、ＬＣＤ、ＴＦＴ、ラウドスピーカ、マルチチャンネルサウンドシステム、ＬＥＤパターン、又は、さらなる可視化装置うちの少なくとも１つにさらに接続され得、又は、それを組み込まれ得る。通信装置又は通信インターフェース、コネクタ又はポートのうちの少なくとも１つにさらに接続され、又は、組み込まれ得、Ｅメール、テキストメッセージ、電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＬｉＦｉ、赤外線又はインターネットインターフェース、ポート又は接続部のうちの１つ以上を使用して、暗号化された情報又は暗号化されていない情報を送ることができる。プロセッサ、グラフィックプロセッサ、ＣＰＵ、Ｏｐｅｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＯＭＡＰＴＭ）、集積回路、Ａｐｐｌｅ  Ａシリーズ又はＳａｍｓｕｎｇ  Ｓ３Ｃ２シリーズの製品、マイクロコントローラ、又はマイクロプロセッサなどシステムオンチップ、例えば、１つ以上のメモリブロック、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリなど、タイミング供給源、例えば、発振器もしくは位相同期ループ、カウンタタイマ、リアルタイムタイマ、又はパワーオンリセットジェネレータなど、電圧調整器、電力管理回路、又はＤＭＡコントローラのうちの少なくとも１つにさらに接続され得、又は、それを組み込まれ得る。個々のユニットは、ＡＭＢＡバスなどのようなバスによって、さらに接続され得るか、モノのインターネット又はインダストリー４．０タイプのネットワークに統合されてもよい。  
【０１４３】
評価装置及び／又はデータ処理装置は、さらなる外部インターフェース又は外部ポート、例えば、シリアルインターフェースもしくはシリアルポート、又は、パラレルインターフェースもしくはパラレルポート、ＵＳＢ、Ｃｅｎｔｒｏｎｉｃｓ  Ｐｏｒｔ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）、ＨＤＭＩ（登録商標）、イーサネット（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦＩＤ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＬｉＦｉ、ＵＳＡＲＴ、もしくはＳＰＩのうちの１つ以上など、又は、アナログインターフェース又はアナログポート、例えば、ＡＤＣもしくはＤＡＣ、又は、標準化されたインターフェースもしくは標準化されたポートのうちの１つ以上によって、ＣａｍｅｒａＬｉｎｋなどのようなＲＧＢインターフェースを使用する２Ｄカメラ装置などのようなさらなる装置に接続され、又は、それらを有することが可能である。さらに、評価装置及び／又はデータ処理装置は、インタープロセッサインターフェースもしくはポート、ＦＰＧＡ−ＦＰＧＡ−インターフェース、又は、シリアルインターフェースポートもしくはパラレルインターフェースポートのうちの１つ以上によって接続され得る。さらに、評価装置及びデータ処理装置は、光学ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＷドライブ、ＤＶＤ＋ＲＷドライブ、フラッシュドライブ、メモリカード、ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートディスク、又はソリッドステートハードディスクのうちの１つ以上に接続され得る。評価装置及び／又はデータ処理装置は、１つ以上のさらなる外部コネクタ、例えば、フォンコネクタ、ＲＣＡコネクタ、ＶＧＡコネクタ、雄雌同体コネクタ、ＵＳＢコネクタ、ＨＤＭＩ（登録商標）コネクタ、８Ｐ８Ｃコネクタ、ＢＣＮコネクタ、ＩＥＣ６０３２０  Ｃ１４コネクタ、光ファイバコネクタ、Ｄサブミニチュアコネクタ、ＲＦコネクタ、同軸コネクタ、ＳＣＡＲＴコネクタ、ＸＬＲコネクタのうちの１つ以上などによって接続され得、又は、それらを有することが可能であり、及び／又は、これらのコネクタのうちの１つ以上のための少なくとも１つの適切なソケットを組み込むことが可能である。
【０１４４】
本発明のさらなる態様では、物品量を保管するための保管ユニットを開示している。保管ユニットは、物品量を受け取り保管するように適合された少なくとも１つの容器を備える。容器は、少なくとも１つの底面又は地面と、底面又は地面を少なくとも部分的に取り囲むように適合された少なくとも１つの側壁を備えてもよい。「部分的に取り囲む」という用語は、保管ユニットの側壁が少なくとも１つの側で開放されている実施形態が可能であることを指す。保管ユニットは、少なくとも部分的に保管ユニットを覆うように適合された少なくとも１つの蓋を備えてもよい。保管ユニットは：少なくとも１つのコンテナ；少なくとも１つの箱；少なくとも１つのバケツ、少なくとも１つの容器、少なくとも１つの樽、少なくとも１つのボトル、少なくとも１つのアンプル、少なくとも１つの帯電防止バッグ、少なくとも１つのバッグインボックス、少なくとも１つのケージ、少なくとも１つの柔軟なバッグ又はボトル、少なくとも１つのケース、少なくとも１人のカーボイ、少なくとも１つのカートン、少なくとも１つのチャブ、少なくとも１つのクラムシェル、少なくとも１つのクレート、少なくとも１つのカップ、少なくとも１つの封筒、少なくとも１つのジャー、少なくとも１つのジェリカン、少なくとも１つの小樽、少なくとも１つのマルチパック、少なくとも１つのペール缶、少なくとも１つの紙又はビニール袋、少なくとも１つの紙袋、少なくとも１つのレトルトポーチ、少なくとも１つのＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ、少なくとも１つの浴槽、少なくとも１つのチューブ、少なくとも１つのユニットロード、少なくとも１つのバイアル、少なくとも１つの木箱、少なくとも１つのプラスチックの包み、少なくとも１つのコンテナ、少なくとも１つのパレット、少なくとも１つのバルクボックス、少なくとも１つのパレットボックス、少なくとも１つのビンボックス、少なくとも１つの中間バルクコンテナ、少なくとも１つのフレキシブル中間バルクコンテナ、少なくとも１つのインターモーダルコンテナ、少なくとも１つのドラム、少なくとも１つの大樽、少なくとも１つの缶、少なくとも１つのバッグ：からなる群から選択することができる。保管ユニットは、長方形、円筒形、立方体形、円形、八角形、六角形などの任意の形状を有していてもよい。保管ユニットは、木材、プラスチック、鋼、金属、紙、シリコン、シリコーン、繊維、カートン、アルミニウム、鉄、ガラス、金属箔、プラスチックフィルム、セロファン、気泡緩衝シート、コート紙、ファイバーボード、ニッケル、炭素、鉛、銅、タングステン、チタン、段ボール、板紙、マグネシウム、ポリマー発泡体、金属化フィルム、液状包装板、コンクリート、セメント、錫、亜鉛、ストレッチラップ、テープ、成形パルプ、布地、亜鉛、レンガ、石膏、粘土、砂などの材料から作られるか、又はそれらを含み得る。例えば、保管ユニットは、少なくとも１つのプラスチック製の容器を含んでもよい。他の形状や材質も可能である。保管ユニットは、所望の物品量を保管するのに適したサイズを有し得る。保管ユニットは、上記に開示された実施形態による、及び／又は以下にさらに詳細に開示される実施形態のうちの１つ以上の実施形態による、少なくとも１���の充填レベル決定装置を備える。
【０１４５】
本発明のさらなる態様では、少なくとも２つの保管ユニットを備える保管管理システムを開示している。保管ユニット及び／又はそれぞれの保管ユニット内の充填レベルを決定する充填レベル決定装置は、少なくとも１つの保管ユニット内の充填レベルを監視すること；少なくとも１つの保管ユニット内及び／又は倉庫内の製品数を監視すること；補充の開始及び／又は監視をすること；オーダーに基づくアクセスを監視及び／又は許可すること、のうちの１つ以上に適合した管理システムに接続されてもよい。保管管理システムは、例えば、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置からデータを受信するように、及び／又は、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置へデータを送信するように、及び／又は、エンタープライズリソースプランニング（ＥＲＰ）システムなどの外部装置を使用して、保管ユニット及び／又は充填レベル決定装置と通信するように適合された少なくとも１つのインターフェースを備えることができる。
【０１４６】
提案された装置及び方法は、この種類の既知の検出器に対して多数の利点を提供する。したがって、充填レベル決定装置は、一般に、上記に開示された既知の先行技術のシステムの欠点を回避することができる。少なくとも１つの保管ユニットにおける充填レベルを決定する方法は、倉庫内の物品の消費に基づく配送及び保管をリアルタイムで可能にすることができる。さらに、物品の価値及び数量を随時決定することができる。方法は、物品への予期しない又は不正なアクセスが発生したかどうかを判定することを可能にする。さらに、方法及び装置は、普遍的に使用することができ、すなわち、保管された物品の表面の形状、サイズ、色又は特性に依存せずに使用することができる。
【０１４７】
全体として、本発明の文脈では、以下の実施形態が好ましいとみなされる：
【０１４８】
実施形態１：少なくとも１つの保管ユニットにおける充填レベルを決定する方法であって、
ａ）  複数の照射特徴を含む少なくとも１つの照射パターンで前記保管ユニットを照射し、前記保管ユニットの少なくとも１つの反射画像を決定する、ステップ；
ｂ）  前記反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択する、ステップ；
ｃ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による、光センサのマトリックスを有する少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による、前記センサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成し、前記光センサはそれぞれ感光エリアを有する、ステップ；
ｄ）  ステップｃ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それにより、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｃ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それにより、前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定する、ステップ；
ｅ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定する、ステップ；
ｆ）  前記第１ベクトルと前記第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記保管ユニットの前記充填レベルを決定する、ステップ、
を含む方法。
【０１４９】
実施形態２：前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２を評価することを含む、先行する実施形態による方法。
【０１５０】
実施形態３：前記第１結合信号Ｑ１は、前記２つの第１センサ信号を割算すること、前記２つの第１センサ信号の倍数を割算すること、前記２つの第１センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され、前記第２結合信号Ｑ２は、前記２つの第２センサ信号を割算すること、前記２つの第２センサ信号の倍数を割算すること、前記２つの第２センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出される、先行する実施形態による方法。
【０１５１】
実施形態４：前記結合信号Ｑｉは、ｉ＝１，２として以下の数式５によって導出され、ここで、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２は、前記センサ要素の位置におけるそれぞれの反射特徴の少なくとも１つのビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ０）は、前記保管ユニットの距離ｚ０で与えられる前記ビームプロファイルを表し、前記センサ信号の各々は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含む、先行する２つの実施形態のいずれか１つによる方法。
【０１５２】
【数５】
2021523370.tif 000007
【０１５３】
実施形態５：前記方法は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの第１エリアと、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの第２エリアを決定することを含み、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第１エリアは、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの本質的にエッジ情報を含み、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第２エリアは、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの本質的に中心情報を含み、前記エッジ情報は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、前記中心情報は、前記それぞれの反射特徴の前記ビームプロファイルの前記第２エリアにおける光子数に関する情報を含む、先行する実施形態のいずれか１つによる方法。
【０１５４】
実施形態６：前記第１反射特徴の前記第１センサ信号の前記評価、及び前記第２反射特徴の前記第２センサ信号の前記評価は、
−  最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサを決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること；
−  前記マトリックスの前記光センサの前記センサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること；
−  前記中心信号と前記和信号を結合することにより、少なくとも１つの結合信号を決定すること；及び
−  前記結合信号を評価することにより、縦方向領域を決定すること、
を含む、先行する４つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１５５】
実施形態７：前記第１結合信号Ｑ１と前記第１縦方向座標ｚ１の間の少なくとも１つの第１の所定関係が、前記第１縦方向座標を決定するために使用され、前記第２結合信号Ｑ２と前記第２縦方向座標ｚ２の間の少なくとも１つの第２の所定関係が、前記第２縦方向座標を決定するために使用される、先行する５つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１５６】
実施形態８：前記方法はさらに：
−  前記選択された反射特徴のそれぞれについて、複数の参照特徴を有する少なくとも１つの参照画像における縦方向領域に対応する少なくとも１つの変位領域を決定すること、ここで、前記縦方向領域は、ステップｃ）で決定された前記それぞれの選択された参照特徴の前記縦方向座標ｚ及び誤差間隔±εによって与えられる；
−  前記それぞれの選択された反射特徴を、前記変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングさせること、
を含む、先行する実施形態のいずれか１つによる方法。
【０１５７】
実施形態９：前記マッチングされた参照特徴と前記選択された反射特徴の変位が決定され、前記マッチングされた参照特徴の少なくとも１つの縦方向情報が、縦方向座標と前記変位の間の所定の関係を用いて決定される、先行する実施形態による方法。
【０１５８】
実施形態１０：前記参照画像及び前記反射画像は異なる空間位置で決定された前記保管ユニットの画像であり、エピポーラ線が前記参照画像内で決定され、前記変位領域が前記エピポーラ線に沿って延び、前記第１又は第２の反射特徴のそれぞれの前記縦方向座標ｚに対応する前記参照特徴が、前記エピポーラ線に沿って決定され、前記誤差間隔±εに対応する前記エピポーラ線に沿った前記変位領域の範囲が決定される、先行する２つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１５９】
実施形態１１：前記参照画像及び前記反射画像は、異なる照射時間及び／又は異なる照射条件で決定された前記保管ユニットの画像である、先行する３つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１６０】
実施形態１２：前記それぞれの第１及び第２の反射特徴は、前記決定された縦方向座標ｚを考慮する少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用することによって、前記変位領域内の対応する前記参照特徴とマッチングされ、前記評価アルゴリズムは線形スケーリングアルゴリズムである、先行する４つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１６１】
実施形態１３：  前記方法は、少なくとも１つの空キャリブレーションステップを含み、前記空キャリブレーションステップでは、空の保管ユニットの寸法が決定され、前記空キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
ｉ）  前記複数の照射特徴を有する少なくとも１つの照射パターンによって前記空の保管ユニットを照射し、前記空の保管ユニットの前記少なくとも１つの反射画像を決定すること；
ｉｉ）  前記反射画像の前記少なくとも１つの第１反射特徴及び前記少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ｉｉｉ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による前記少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して前記少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による前記センサ要素の照射に応答して前記少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それにより、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｉｉｉ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それにより、前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定すること、ここで、前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの前記第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの前記第２結合信号Ｑ２を評価することを含み；
ｖ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ｖｉ）  前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルから、前記少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記空の保管ユニットの寸法を決定すること、
を含む、先行する実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１６２】
実施形態１４：  前記方法は、前記保管ユニットの後壁及び／又は側壁及び／又は表面及び／又は底面などの壁、及び／又は測定中に前記保管ユニット近傍に配置され、この目的のために特別に使用される得る更なる壁、に配置される照射特徴を追加的に又はそれのみを使用して、充填レベルを推定することを含む、先行する実施形態による方法。
【０１６３】
実施形態１５：  前記方法は、少なくとも１つの充填キャリブレーションステップを含み、前記充填キャリブレーションステップでは、前記保管ユニットは、少なくとも１つの予め定義された充填レベルまで充填され、前記充填された保管ユニットの寸法が決定され、前記充填キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
Ｉ）  前記複数の照射特徴を有する前記少なくとも１つの照射パターンで前記充填された保管ユニットを照射し、前記充填された保管ユニットの前記少なくとも１つの反射画像を決定すること；
ＩＩ）  前記反射画像の前記少なくとも１つの第１反射特徴及び前記少なくとも１つの第２反射特徴を選択すること；
ＩＩＩ）  前記第１反射特徴については、前記第１反射特徴による前記少なくとも１つのセンサ要素の照射に応答して前記少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴については、前記第２反射特徴による前記センサ要素の照射に応答して前記少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ＩＶ）  ステップＩＩＩ）で生成された前記２つの第１センサ信号を評価し、それによって、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップＩＩＩ）で生成された前記２つの第２センサ信号を評価し、それによって、前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定すること、ここで前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの前記第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの前記第２結合信号Ｑ２を評価することを含む；
Ｖ）  前記反射画像における前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の前記少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び前記第２反射特徴の前記少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ＶＩ）  前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルから、前記少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記充填された保管ユニットの寸法を決定すること、
を含む、先行する実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１６４】
実施形態１６：前記方法は、完全に自動で実行される、先行する実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１６５】
実施形態１７：複数の保管ユニットを有する少なくとも１つの倉庫内の物品、特に同じ種類の物品量を決定する方法であって、先行する実施形態のうちのいずれか１つによる、充填レベルを決定する方法を使用して前記保管ユニットの充填レベルを決定することを含み、前記方法はさらに、前記保管ユニットの決定された充填レベルから前記物品量を評価し、前記物品量を合計することをさらに含む、方法。
【０１６６】
実施形態１８：少なくとも１つの保管ユニット内の物品量の少なくとも１つの変化を決定するための方法であって、以下のステップ：
−  充填レベルを決定する方法を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベルを決定する方法を使用して、第１の時点における前記保管ユニットの初期充填レベルを決定すること；
−  充填レベルを決定する方法を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベルを決定する方法を使用して、第２の時点における前記保管ユニットの実際の充填レベルを決定すること；
−  前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルとを比較することにより、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の差を決定すること、を含む方法。
【０１６７】
実施形態１９：前記方法は、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の前記差が予め定義された限界を超えた場合、異常的なアクセスが発生したと決定することを含む、先行する実施形態による方法。
【０１６８】
実施形態２０：前記方法は、異常的なアクセスが決定された場合に、異常的なアクセスに関する少なくとも１つの情報を生成することを含む、先行する実施形態による方法。
【０１６９】
実施形態２１：前記方法は、前記初期充填レベルと前記実際の充填レベルの間の前記差が前記予め定義された限界を超え、かつ、アクセスが許可されていない場合に、非許可アクセスを決定することを含み、前記方法は、非許可アクセスが決定された場合に、前記非許可アクセスに関する少なくとも１つの情報を生成することを含む、先行する３つの実施形態のうちのいずれか１つによる方法。
【０１７０】
実施形態２２：少なくとも１つの保管ユニットの充填レベルを決定する充填レベル決定装置であって、前記充填レベル決定装置は、充填レベルを決定する方法を参照する、先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベルを決定する方法を実行するよう構成される、充填レベル決定装置。
【０１７１】
実施形態２３：前記充填レベル決定装置は、複数の照射特徴を有する少なくとも１つの照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つの照射装置を備え、前記充填レベル決定装置は、保管ユニットの少なくとも１つの反射画像を決定するように適合された少なくとも１つのセンサ要素を含み、前記充填レベル決定装置は、前記反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するように適合された少なくとも１つの評価装置を備え、前記センサ要素は、光センサのマトリックスを有し、各光センサは、それぞれ感光エリアを有し、各光センサは、反射光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計され、前記センサ要素は、前記第１反射特徴について、前記第１反射特徴による前記センサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、前記第２反射特徴について、前記第２反射特徴による前記センサ要素の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成するように適合されており、前記評価装置は、前記２つの第１センサ信号を評価し、それによって、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定するように、及び前記２つの第２センサ信号を評価し、それによって、前記第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され、前記評価装置は、前記反射画像における前記第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び前記第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、前記第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定するように適合され、前記評価装置は、前記第１ベクトルと前記第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから前記保管ユニットの前記充填レベルを決定するように適合されている、先行する実施形態による充填レベル決定装置。
【０１７２】
実施形態２４：前記充填レベル決定装置は、少なくとも１つの電力貯蔵器、特に少なくとも１つの電池を含む、充填レベル決定装置を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベル決定装置。
【０１７３】
実施形態２５：前記評価は、前記少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、前記少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２を評価することを含む、充填レベル決定装置を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる充填レベル決定装置。
【０１７４】
実施形態２６：ある物品量を保管する保管ユニットであって、前記保管ユニットは、前記物品量を受け取り保管するように適合された少なくとも１つの容器を備え、前記保管ユニットは、充填レベル決定装置を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの充填レベル決定装置を備える、保管ユニット。
【０１７５】
実施形態２７：少なくとも２つの保管ユニットを備える保管管理システムであって、前記保管ユニットは、少なくとも１つの少なくとも１つの前記保管ユニットの充填レベルを監視すること；少なくとも１つの前記保管ユニット及び／又は倉庫の製品数を監視すること；補充の開始及び／又は監視をすること；オーダーに基づくアクセスを監視及び／又は許可すること、のうちの１つ以上に適合された管理システムに接続されている、保管管理システム。
【０１７６】
実施形態２８：前記保管管理システムが、前記保管ユニット、及び／又は充填レベル決定装置を参照する先行する実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの充填レベル決定装置、及び／又はエンタープライズリソースプランニング（ＥＲＰ）システムなどの外部装置、と通信するように適合された少なくとも１つのインターフェースを備えている、先行する実施形態による保管管理システム。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
本発明のさらなる任意の詳細及び特徴は、従属する実施形態と関連して続く好ましい例示的な実施形態の説明から明らかである。この文脈では、特定の特徴は、単独で、又は他の特徴と組み合わせて実施されてもよい。本発明は、例示的な実施形態に限定されない。例示的な実施形態は、図に概略的に示されている。個々の図中の同一の参照数字は、同一の要素又は同一の機能を有する要素、又はそれらの機能に関して互いに対応する要素を指す。
【図１】本発明による充填レベル決定装置及び保管ユニットの実施形態を示す。
【図２】本発明による充填レベル決定装置及び保管ユニットのさらなる実施形態を示す。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、照射された保管ユニットの上面図を示す。
【図４】図４Ａ〜Ｃは、照射パターンの異なる実施形態を示す。
【図５】図５Ａ〜Ｃは、決定された高さマップ（図５Ａ）、保管ユニットの外側の特徴を除去する図（図５Ｂ）、及びその結果の高さマップ（図５Ｃ）を示す。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、異なる照射時間で決定された２つの高さマップ（図６Ａ及び図６Ｂ）、及び組み合わされた高さマップを示す。
【図７】図７Ａ及びＢは、空の保管ユニットの高さマップの決定を示す。
【図８】図８Ａ及び８Ｂは、ネジで満たされた保管ユニットの決定された高さマップ（図８Ａ）及び外れ値の除去（図８Ｂ）を示す。
【図９】物品の実施形態を示す；及び
【図１０】図１０Ａ〜Ｃは、本発明による方法を用いて充填レベルを決定する実験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１７８】
図１は、少なくとも１つの保管ユニット１１２内の充填レベルを決定するための充填レベル決定装置１１０の一実施形態を非常に概略的に示している。充填レベル決定装置１１０は、複数の照射特徴１１８を有する少なくとも１つの照射パターン１１６を生成するように適合された少なくとも１つの照射装置１１４を備える。充填レベル決定装置１１０は、保管ユニット１１２の少なくとも１つの反射画像を決定するように適合された少なくとも１つのセンサ要素１２０を有する。充填レベル決定装置１１０は、反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２反射特徴を選択するように適合された少なくとも１つの評価装置１２２を備える。センサ要素１２０は、光センサ１２４のマトリックスを有する。光センサ１２４は、それぞれ感光エリアを有する。各光センサ１２４は、反射光ビームによるそれぞれの感光エリアの照射に応答して、少なくとも１つのセンサ信号を生成するように設計されている。センサ要素１２０は、第１反射特徴によるセンサ要素１２０の照射に応答して、第１反射特徴に対して少なくとも２つの第１センサ信号を生成するように適合され、第２反射特徴によるセンサ要素１２０の照射に応答して、第２反射特徴に対して少なくとも２つの第２センサ信号を生成するように適合されている。評価装置１２２は、２つの第１センサ信号を評価するように適合され、それにより、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１を決定し、２つの第２センサ信号を評価するように適合され、それにより、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２を決定する。評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２とを評価することを含む。評価装置１２２は、反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定するように適合されており、第１反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定するように適合されている。評価装置１２２は、第１ベクトル及び第２ベクトルから少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから保管ユニット１１２内の充填レベルを決定するように適合されている。
【０１７９】
保管ユニット１１２は、物品１２８を受け取り、保管するように適合された少なくとも１つの容器１２６を備える、例えば図２を参照のこと。容器１２６は、少なくとも１つの底面１３０を備えてもよい。容器１２６は、底面１３０を少なくとも部分的に取り囲むように適合された少なくとも１つの側壁１３２を含んでもよい。保管ユニット１１２は、少なくとも部分的に保管ユニット１１２を覆うように適合された少なくとも１つの蓋を備えてもよい。保管ユニット１１２は：少なくとも１つのコンテナ；少なくとも１つの箱；少なくとも１つのバケツ、少なくとも１つの容器、少なくとも１つの樽、少なくとも１つのボトル、少なくとも１つのアンプル、少なくとも１つの帯電防止バッグ、少なくとも１つのバッグインボックス、少なくとも１つのケージ、少なくとも１つの柔軟なバッグ又はボトル、少なくとも１つのケース、少なくとも１つのカーボイ、少なくとも１つのカートン、少なくとも１つのチャブ、少なくとも１つのクラムシェル、少なくとも１つのクレート、少なくとも１つのカップ、少なくとも１つの封筒、少なくとも１つのジャー、少なくとも１つのジェリカン、少なくとも１つの小樽、少なくとも１つのマルチパック、少なくとも１つのペール缶、少なくとも１つの紙又はビニール袋、少なくとも１つの紙袋、少なくとも１つのレトルトポーチ、少なくとも１つのＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ、少なくとも１つの浴槽、少なくとも１つのチューブ、少なくとも１つのユニットロード、少なくとも１つのバイアル、少なくとも１つの木箱、少なくとも１つのプラスチックの包み、少なくとも１つのコンテナ、少なくとも１つのパレット、少なくとも１つのバルクボックス、少なくとも１つのパレットボックス、少なくとも１つのビンボックス、少なくとも１つの中間バルクコンテナ、少なくとも１つのフレキシブル中間バルクコンテナ、少なくとも１つのインターモーダルコンテナ、少なくとも１つのドラム、少なくとも１つの大樽、少なくとも１つの缶、少なくとも１つのバッグ：からなる群から選択することができる。保管ユニット１１２は、長方形、立方体、円形、八角形、六角形、円筒形など任意の形状を有することができる。保管ユニット１１２は、木材、プラスチック、鋼、金属、紙、シリコン、シリコーン、繊維、カートン、アルミニウム、鉄、ガラス、金属箔、プラスチックフィルム、セロファン、気泡緩衝シート、コート紙、ファイバーボード、ニッケル、炭素、鉛、銅、タングステン、チタン、段ボール、板紙、マグネシウム、ポリマー発泡体、金属化フィルム、液状包装板、コンクリート、セメント、錫、亜鉛、ストレッチラップ、テープ、成形パルプ、布地、亜鉛、レンガ、石膏、粘土、砂などの材料から作られるか、又はそれらを含んでもよい。例えば、保管ユニットは、少なくとも１つのプラスチック容器を含んでもよい。他の形状や材質も可能である。保管ユニット１１２は、所望の量の物品を保管するのに適したサイズを有していてもよい。
【０１８０】
照射装置１１４は、保管ユニット１１２が最大限に照射されるように、すなわち照射パターン１１６の特徴の適切な分布が達成されるように配置されてよい。これにより、デッドボリューム１３４、すなわち、照射装置１１４及びセンサ要素１２０のために影になっている領域を低減することを可能にし得る。
【０１８１】
センサ要素１２０は、単一の装置として、又は複数の装置の組み合わせとして形成されてもよい。マトリックスは、具体的には、１つ以上の行及び１つ以上の列を有する長方形のマトリックスであり得るか、又はそれを含み得る。行及び列は、具体的には、長方形状に配置されていてもよい。しかし、長方形以外の配置など、他の配置も可能である。一例として、円形配置も可能であり、その場合、要素が中心点の周りに同心円又は楕円に配置される。例えば、マトリックスは、ピクセルの単一の行であってもよい。他の配置も可能である。
【０１８２】
マトリックスの光センサ１２４は、具体的には、サイズ、感度、並びに他の光学的特性、電気的特性、及び機械的特性のうちの１つ以上において等しくてよい。マトリックスのすべての光センサ１２４の感光エリアは、特に共通平面内に配置されてもよく、保管ユニット１１２から充填レベル決定装置１１０に伝播する光ビームが共通平面上に光スポットを生成することができるように、共通平面は保管ユニット１１２に面しているのが好ましい。感光エリアは、具体的には、それぞれの光センサ１２４の表面上に位置してもよい。しかしながら、他の実施形態が可能である。光センサ１２４は、例えば、少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置を備えてよい。一例として、光センサ１２４は、ピクセル化された光学装置の一部であり得るか、又はそれを構成することができる。一例として、光センサは、ピクセルのマトリックスを有する少なくとも１つのＣＣＤ及び／又はＣＭＯＳ装置の一部であり得るか、又はそれを構成することができ、各ピクセルは、感光エリアを形成する。
【０１８３】
光センサ１２４は、具体的には、光検出器、好ましくは無機光検出器、より好ましくは有機半導体光検出器、最も好ましくはシリコン光検出器であり得るか、又はそれらを含み得る。特に、光センサ１２４は、可視スペクトル範囲又は赤外スペクトル範囲において感度を有してもよい。マトリックスの全光センサ１２４、又はマトリックスの少なくとも一群の光センサ１２４は具体的には同一であってよい。マトリックスの同一の光センサ１２４の群は、具体的には、異なるスペクトル範囲に対して提供されてもよく、又はすべての光センサが、スペクトル感度の点で同一であってもよい。さらに、光センサ１２４は、サイズにおいて、及び／又はそれらの電子的又は光電子的特性に関して同一であってよい。マトリックスは独立した光センサ１２４から構成されてもよい。したがって、無機フォトダイオードのマトリックスが構成されることができる。しかしながら、代替的に、市販のマトリックス、例えばＣＣＤ検出器チップなどのＣＣＤ検出器、及び／又はＣＭＯＳ検出器チップなどのＣＭＯＳ検出器のうちの１つ以を使用することができる。
【０１８４】
このように、一般に、光センサ１２４は、上述のマトリックスのような、センサアレイを形成してもよいし、センサアレイの一部であってもよい。したがって、一例として、センサ要素１２０は、長方形アレイ、ｍ，ｎが独立の正の整数である、ｍ行及びｎ列を有する光センサ１２４のアレイを有することができる。好ましくは、１つ以上の列及び１つ以上の行が与えられ、すなわち、ｎ＞１、ｍ＞１である。したがって、一例として、ｎは２から１６以上であり得、ｍは２から１６以上であり得る。好ましくは、行数と列数の比は１に近い。一例として、ｎ及びｍは、ｍ／ｎ＝１：１、４：３、１６：９又は同様のものなど、０．３≦ｍ／ｎ≦３となるように、選択され得る。一例として、アレイは、例えばｍ＝２，ｎ＝２又はｍ＝３，ｎ＝３又は同様のものを選択することによるなど、等しい数の行及び列を有する正方形のアレイであってもよい。
【０１８５】
マトリックスは、具体的には、少なくとも１行、好ましくは複数行及び複数列を有する長方形のマトリックスであり得る。一例として、行及び列は、本質的に垂直な方向に方向づけられてよい。広い視野を提供するために、マトリックスは、具体的には、少なくとも１０行、好ましくは少なくとも５００行、より好ましくは少なくとも１０００行を有することができる。同様に、マトリックスは、少なくとも１０列、好ましくは少なくとも５００列、より好ましくは少なくとも１０００列を有することができる。マトリックスは、少なくとも５００個の光センサ１２４、好ましくは少なくとも１００００個の光センサ１２４、より好ましくは少なくとも５０００００個の光センサ１２４を有することができる。マトリックスは、数メガピクセル範囲内のいくつかのピクセルを含み得る。しかしながら、他の実施形態が実現可能である。
【０１８６】
図１に示す実施形態では、照射パターン１１６は、少なくとも１つの照射装置１１４によって生成されてもよい。照射パターン１１６は：少なくとも１つの点パターン、特に擬似ランダム点パターン；ランダム点パターン又は準ランダムパターン；少なくとも１つのソーベル（Ｓｏｂｅｌ）パターン；少なくとも１つの準周期的パターン；少なくとも１つの既知の特徴を含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの規則的パターン；少なくとも１つの三角形パターン；少なくとも１つの六角形パターン；少なくとも１つの長方形パターン；凸状の均一なタイリングを含む少なくとも１つのパターン；少なくとも１つの線を含む少なくとも１つの線パターン；平行線又は交差線などの少なくとも２つの線を含む少なくとも１つの線パターン、からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを含んでもよい。また、照射装置１１４は、少なくとも１つの照射光源１３６を含んでいてもよい。具体的には、照射光源１３６は、少なくとも１つのレーザ及び／又はレーザ光源を含んでもよい。様々なタイプのレーザ、例えば、半導体レーザ、ダブルヘテロ構造レーザ、外部キャビティレーザ、分離封じ込めヘテロ構造レーザ、量子カスケードレーザ、分布ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）反射器レーザ、ポラリトンレーザ、ハイブリッドシリコンレーザ、拡張キャビティダイオードレーザ、量子ドットレーザ、ボリュームブラッググレーティングレーザ、インジウムヒ素レーザ、トランジスタレーザ、ダイオード励起レーザ、分散フィードバックレーザ、量子井戸レーザ、バンド間カスケードレーザ、ガリウムヒ素レーザ、半導体リングレーザ、拡張キャビティダイオードレーザ、又は垂直キャビティ面発光レーザなど、が採用されてもよい。追加的に又は代替的に、ＬＥＤ及び／又は電球などの非レーザ光源が使用されてもよい。照射装置１１４は、照射パターン１１６を生成するように適合された１つ以上の回折光学素子（ＤＯＥ）を含んでいてもよい。例えば、照射装置は、点群を生成及び／又は投影するように適合されていてもよい。照射パターンは、三角形パターン、長方形パターン、六角形パターン、又はさらに凸状のタイリングを含むパターンのような規則的及び／又は一定及び／又は周期的なパターンを含んでもよい。また、照射パターン１１６は、エリアごとに最大数の特徴を含んでもよい。照射パターンの２つの特徴間の距離及び／又は少なくとも１つの照射特徴の面積は、画像中の錯乱円に依存し得る。
【０１８７】
照射装置１１４は、少なくとも１つの光プロジェクタ；少なくとも１つのデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタ、少なくとも１つのＬＣｏＳプロジェクタ、少なくとも１つの空間光変調器；少なくとも１つの回折光学素子；少なくとも１つの発光ダイオードのアレイ；少なくとも１つのレーザ光源のアレイ、のうちの１つ以上を含んでもよい。照射装置１１４は、照射パターンを直接生成するように適合された少なくとも１つの光源を含んでいてもよい。例えば、照射装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含んでもよい。例えば、照射装置１１４は、少なくとも１つのラインレーザを含んでもよい。ラインレーザは、保管ユニットにレーザ線を、例えば、水平又は垂直のレーザ線で送るように適合されていてもよい。照射装置１１４は、複数のラインレーザを含んでもよい。例えば、照射装置は、照射パターンが少なくとも２つの平行線又は交差線を含むように配置された少なくとも２本のラインレーザを含んでもよい。照射装置１１４は、照射パターンが複数の点パターンを含み得るように、点群を生成するように適合された少なくとも１つの光プロジェクタを含んでいてもよい。照射装置１１４は、照射光源によって生成された少なくとも１つの光ビームから照射パターンを生成するように適合された少なくとも１つのマスクを含んでいてもよい。
【０１８８】
照射装置１１４は、具体的には、可視スペクトル範囲又は赤外スペクトル範囲の光を放出するように構成されていてもよい。しかしながら、他のスペクトル範囲が、追加的に又は代替的に、実現可能であることに留意されたい。さらに、照射装置１１４は、特に、変調された光又は変調されていない光を放出するように構成されてもよい。複数の照射光源が使用される場合、異なる照射光源は、以下後にさらに詳細に概説されるように、光ビームを区別するために使用され得る異なる変調周波数を有していてもよい。反射画像及びセンサ信号の評価は、評価装置１２２を用いて実行されてもよい。評価装置１２２は、単一の光ビームを評価するように構成されてもよいし、複数の光ビームを評価するように構成されてもよい。複数の光ビームが保管ユニットからセンサ要素に伝播する場合には、光ビームを区別するための手段が設けられてもよい。このように、光ビームは異なるスペクトル特性を有してもよく、異なる光ビームを区別するために、１つ以上の波長選択要素を使用してもよい。次に、光ビームの各々は、独立して評価されてもよい。波長選択要素は、一例として、１つ以上のフィルタ、１つ以上のプリズム、１つ以上の格子、１つ以上のダイクロイトミラー、又はそれらの任意の組み合わせであってもよく又はそれらを備えてもよい。さらに、追加的に又は代替的に、２つ以上の光ビームを区別するために、光ビームは、特定の方法で変調されてもよい。したがって、一例として、光ビームは周波数変調されてもよく、センサ信号は、それらの復調周波数に従って、異なる光ビームに由来するセンサ信号を部分的に区別するために復調されてもよい。これらの技術は、一般に、高周波エレクトロニクスの分野の当業者に知られている。一般に、評価装置１２２は、異なる変調を有する異なる光ビームを区別するように構成されてもよい。
【０１８９】
照射パターン１１６は、幾何学的形状及び開口角などの少なくとも１つのＤＯＥの設計に依存してもよい。図４Ａは、点状パターンを含む照射パターン１１６の実施形態を示す。図４Ａでは、さらに、幾何学的形状ａ、ｂ、ｃ、ｄ、開口角α、β、γ、δ、及びＤＯＥの距離に対する照射パターンの依存性が矢印で示されている。例えば、図４Ａに示す照射パターン１１６は、３０ｍＷの出力で円形のビームプロファイルを有し、連続波モードで実行される６３５ｎｍの波長を有する少なくとも１つのレーザ光源と、ポリカーボネート（ＰＣ）キャリア材料を有し、直径８ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ、１００ｍｍの距離での幾何学的形状と開口角：ａ＝７１ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍ、α＝３９°、β＝２８°、γ＝２．８°及びδ＝２８°であるモデルＤＥ−Ｒ２５８の下で利用可能な少なくとも１つのＤＯＥによって生成され得る。照射パターン１１６は、約４ｍｍの直径を有する１２１の点を含み得る。点の直径は、レーザ光源のスポットサイズに依存する。ＤＥ−Ｒ２５８のＤＯＥでは、３ｍｍの最小スポットサイズを使用できる。ＤＯＥは、照射特徴１１８が識別可能であるように構成され得る。ＤＯＥの開口角と同一の照射特徴の数又は直径を拡張する場合、個々の特徴の間の距離は、空間内の測定範囲が減少するように減少する。しかしながら、照射特徴１１８の数又は直径を拡張することは、より小さい物品が照射特徴１１８と接し、測定可能であることを確実にすることができる。図４Ｃは、照射装置１１４からの距離の増加に伴う照射パターン１１６の展開を視覚化している。照射装置１１４は、複数のＤＯＥを含んでもよい。これにより、高い走査速度を向上させることができ得る。ＤＯＥは、千鳥状に配置されてもよく、及び／又は連続して配置されてもよい。照射装置１１４は、異なる色を有する照射特徴１１８を有する照射パターン１１６を生成するように適合されてもよい。図４Ｂは、４つのＤＯＥによって生成された、異なる色を有する照射特徴１１８を有する照射パターン１１６の例を示している。異なる色を使用することは、測定に必要な最小距離を増やすことなく、走査速度を向上させることができる。
【０１９０】
図２に示すように、充填レベル決定装置１１０は：少なくとも１つのレンズであって、例えば少なくとも１つの焦点調節可能レンズ、少なくとも１つの非球面レンズ、少なくとも１つの球面レンズ、少なくとも１つのフレネルレンズ、からなる群から選択される、少なくとも１つのレンズ；少なくとも１つの回折光学素子；少なくとも１つの凹面鏡；少なくとも１つのビーム偏向要素、好ましくは少なくとも１つのミラー；少なくとも１つのビーム分割要素、好ましくはビーム分割キューブ又はビーム分割ミラーのうちの少なくとも１つ；少なくとも１つのマルチレンズシステム、のうちの１つ以上を含む転送装置１３８を備えることができる。特に、転送装置１３８は、少なくとも１つのコリメートレンズを含むことができる。
【０１９１】
図２に示す実施形態では、センサ要素１２０、照射装置１１４、及び評価装置１２２は、充填レベル決定装置１１０のハウジング１４０内に配置されてもよい。充填レベル決定装置１１０は、少なくとも１つの電力貯蔵ユニット、特に少なくとも１つの電池を含んでもよい。電力貯蔵ユニットは、交換可能及び／又は充電可能であってもよい。充填レベル決定装置１１０は、商品管理システムなどの少なくとも１つの更なる装置にデータを転送するように適合された少なくとも１つの通信ユニット１４２を含んでもよい。通信ユニット１４２は、例えば充填レベル決定装置１１０を制御するための少なくとも１つの制御信号、及び／又はデータ転送のための少なくとも１つの要求など、さらなる装置からデータを受信するように適合されていてもよい。通信ユニット１４２は、例えばＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＬｉＦｉによって、更なる装置と無線で通信するように適合されていてもよい。
【０１９２】
評価装置１２２は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、１つ以上の集積回路、及び／又は１つ以上のデータ処理装置、例えば、１つ以上のコンピュータ、好ましくは１つ以上のマイクロコンピュータ及び／又はマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルアレイ、又はデジタル信号プロセッサであってもよく、又はこれらを備えてもよい。付加的な構成要素、例えば、１つ以上のＡＤ変換器及び／又は１つ以上のフィルタなど、例えば、センサ信号を受信及び／又は前処理するための１つ以上の装置など、１つ以上の前処理装置及び／又はデータ収集装置を備えてもよい。さらに、評価装置１２２は、電流及び／又は電気電圧を測定するための１つ以上の測定装置など、１つ以上の測定装置を備えてもよい。さらに、評価装置１２２は、１つ以上のデータ記憶ユニットを備えてもよい。さらに、評価装置１２２は、１つ以上のインターフェース、例えば１つ以上の無線インターフェース及び／又は１つ以上の有線インターフェースを含んでもよい。
【０１９３】
図２に示すように、いくつかの照射特徴１１８は、保管ユニット１１２の右壁のみに衝突する。評価装置１２２は、保管ユニットの後壁及び／又は側壁及び／又は表面及び／又は底面などの壁、及び／又は測定中に保管ユニット近傍に配置され、この目的のために特別に使用され得る更なる壁に配置される照射特徴を追加的に又はそれのみを使用して充填レベルを推定するように適合され得る。具体的には、照射パターンの反射特徴が信頼性の高い方法で検出可能であり、及び／又は保管ユニット内の物品を信頼性の高い方法で識別可能であるように、壁を設計することができる。特に、照射パターン１１６の低反射及び／又は多重反射及び／又は歪んだ反射などにつながる可能性がある、低反射物品、高反射物品、金属物品、低反射物品と高反射物品の混合物などの検出が困難な物品の充填レベルを決定する場合には、保管ユニットの後壁及び／又は側壁及び／又は表面及び／又は底面などの壁、及び／又は測定中に保管ユニット１１２近傍に配置され、この目的のために特別に使用される得る更なる壁に配置される照射特徴１１８を使用することで、充填レベルの推定値を決定することができる場合がある。壁に配置された照射特徴１１８は、空キャリブレーションステップ内で較正されてもよい。充填レベル決定装置の位置と組み合わせて壁に配置された照射特徴１１８を使用することで、物品によって占有されていない容積を決定することができる。特に、充填レベル決定装置の位置を、壁にある反射特徴の位置と組み合わせ、さらに各反射特徴の少なくとも１つの光ビームは検出器に向かって１つの直線上を進むという事実と組み合わせ、さらに１００％充填された保管ユニットキャリブレーションと組み合わせ、さらに加速度計などからの重力方向に関する知識と組み合わせて使用することは、壁にある反射特徴から検出器に向かって進む少なくとも１つの光ビームの上の空容積を決定するために使用することができる。１００％充填された保管ユニットと保管ユニットの空容積のキャリブレーション差は、保管ユニットの充填レベルについての良好で信頼性の高い近似値になり得る。さらに、物品からの反射特徴の位置及び壁からの反射特徴の位置が決定され得る場合、光線上の空容積を推定するための上記の考察は、例えば反射特徴の位置の決定が不可能であった位置、及び／又は外れ値が決定された位置などでのみ、部分的及び／又は局所的にのみ使用されてよい。代替的又は追加的に、光線の上の空容積は、同じ光線の下で決定された物品の反射特徴の位置によって補正することができる。
【０１９４】
図３Ａ及び３Ｂは、少なくとも１つの照射パターン１１６で照射された保管ユニット１１２の上面図を示す。図３Ａは、空の保管ユニット１１２を示し、図３Ｂは、ネジで満たされた同じ保管ユニット１１２を示す。評価装置１２２は、反射画像の少なくとも１つの反射特徴を選択するように適合されている。評価装置１２２は、反射特徴を識別するために、少なくとも１つの画像解析及び／又は画像処理を実行するように適合されてもよい。画像解析及び／又は画像処理は、少なくとも１つの特徴検出アルゴリズムを使用することができる。画像解析及び／又は画像処理は、以下のうちの１つ以上を含み得る：フィルタリング；少なくとも１つの関心領域の選択；異なる照射時間での反射パターンによって生成された画像間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と照射なしで生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と周囲照射によって生成された画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と少なくとも１つのさらなる画像との間の差分画像の形成；反射パターンによって生成された画像と、別の照射源からの反射パターンによって生成された画像との間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像と少なくとも１つのオフセットとの間の差分画像の形成；センサ信号によって生成された画像を反転させることによるセンサ信号の反転；異なる時間にセンサ信号によって生成された画像間の差分画像の形成；バックグラウンド補正；カラーチャンネルへの分解；色相と彩度と明度のチャンネルへの分解；周波数分解；特異値分解；ブロブ検出器の適用；コーナー検出器の適用；ヘッセ行列式フィルタの適用；主曲率ベースの領域検出器の適用；最大安定極値領域検出器の適用；一般化されたハフ変換の適用；稜線検出器の適用；アフィン不変特徴検出器の適用；アフィン適応の関心点演算子の適用；ハリスアフィン領域検出器の適用；ヘッセアフィン領域検出器の適用；スケール不変特徴変換の適用；スケールスペース極値検出器の適用；局所特徴検出器の適用；高速化堅牢特徴アルゴリズムの適用；勾配位置及び方向のヒストグラムアルゴリズムの適用；方向付けられた勾配記述子のヒストグラムの適用；Ｄｅｒｉｃｈｅエッジ検出器の適用；差動エッジ検出器の適用；時空関心点検出器の適用；モラベックコーナー検出器の適用；キャニーエッジ検出器の適用；ガウシアンフィルタのラプラス演算子の適用；差分ガウスフィルタの適用；ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）演算子の適用；ラプラス演算子の適用；シャール演算子の適用；プレウィット演算子の適用；ロバーツ演算子の適用；キルシュ演算子の適用；ハイパスフィルタの適用；ブロブ解析の適用；エッジフィルタの適用；ローパスフィルタの適用；フーリエ変換の適用；ラドン変換の適用；ハフ変換の適用；ウェーブレット変換の適用；閾値処理；バイナリ画像の生成。少なくとも１つの関心領域は、ユーザによって手動で決定されてもよいし、又は光センサ１２４によって生成された画像内の特徴を認識するなどして自動的に決定されてもよい。
【０１９５】
保管ユニット１１２、特に物品１２８は、照射パターン１１６の少なくとも１つの光ビームを放出及び／又は反射し得る。センサ要素１２０及び／又は少なくとも１つの追加の画像装置は、反射画像を決定し得る。反射画像は、少なくとも１つの反射特徴を有する少なくとも１つの反射パターンを含み得る。
【０１９６】
上で概説したように、評価装置１２２は、２つの第１センサ信号を評価するように適合されており、それにより、第１反射特徴の少なくとも１つの第１縦方向座標ｚ１が決定される。さらに、評価装置１２２は、２つの第２センサ信号を評価するように適合され、それによって、第２反射特徴の少なくとも１つの第２縦方向座標ｚ２が決定される。したがって、評価装置１２２は、それぞれの反射特徴の縦方向座標を決定するように、及び／又は反射画像の第１反射特徴及び第２反射特徴を予分類するように適合され得る。
【０１９７】
評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２とを評価することを含み得る。評価装置１１２は、センサ信号からの結合信号Ｑを評価することにより、選択された反射特徴の少なくとも１つの縦方向領域を決定するように構成されていてもよい。評価装置１１２は、結合信号Ｑ１及びＱ２を評価することによって、それぞれの選択された反射特徴の第１縦方向座標ｚ１及び第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され得る。評価装置１１２は、誤差間隔±ε１内の第１縦方向座標ｚ１及び誤差間隔±ε２内の第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され得る。誤差ε１及びε２は、光センサの測定不確かさに依存する場合がある。例えば、誤差間隔は、±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±１％であり得る。
【０１９８】
評価装置１１２は、センサ信号を割算すること、センサ信号の倍数を割算すること、センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって、結合信号Ｑを導出するように構成され得る。第１結合信号Ｑ１は、２つの第１センサ信号を割算すること、２つの第１センサ信号の倍数を割算すること、２つの第１センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され得る。第２結合信号Ｑ２は、２つの第２センサ信号を割算すること、２つの第２センサ信号の倍数を割算すること、２つの第２センサ信号の線形結合を割算することのうちの１つ以上によって導出され得る。評価装置１１２は、縦方向領域を決定するために、結合信号Ｑと縦方向領域との間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成され得る。第１結合信号Ｑ１と第１縦方向座標ｚ１との間の少なくとも１つの第１の所定関係を、第１縦方向座標を決定するために使用することができ、第２結合信号Ｑ２と第２縦方向座標ｚ２との間の少なくとも１つの第２の所定関係を、第２縦方向座標を決定するために使用することができる。第１の所定の関係と第２の所定の関係とは、同一であってもよい。評価装置１１２は、結合信号Ｑ１及びＱ２と、それぞれの縦方向座標ｚ１及びｚ２との間の少なくとも１つの所定関係を用いるように構成され得る。所定の関係は、経験的関係、半経験的関係、及び解析的に導出された関係のうちの１つ以上であってもよい。評価装置は、例えばルックアップリスト又はルックアップテーブルなどの所定の関係を保存するための少なくとも１つのデータ記憶ユニットを備えてもよい。
【０１９９】
結合信号Ｑ１及びＱ２は、様々な手段を用いて決定され得る。一例として、商信号を導出するためのソフトウェア手段、商信号を導出するためのハードウェア手段、又はその両方を用いてもよく、評価装置に実装することができる。したがって、一例として、評価装置１２２は、少なくとも１つのデバイダで構成されてもよく、デバイダは商信号を導出するように構成され得る。デバイダは、ソフトウェアデバイダ又はハードウェアデバイダの一方又は両方として完全に又は部分的に具現化されていてもよい。デバイダは、完全に又は部分的にセンサ要素１２０に組み込まれ得るか、並びに完全に又は部分的にセンサ要素１２０から独立して具現化されていてもよい。
【０２００】
例えば、ｉ＝１，２を有する結合信号Ｑｉは、以下の数式６によって導出される。
【０２０１】
【数６】
2021523370.tif 000008
【０２０２】
ここで、ｘ及びｙは横方向座標であり、Ａ１及びＡ２は、センサ要素１２０の位置におけるそれぞれの反射特徴の少なくとも１つのビームプロファイルの異なるエリアであり、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ０）は、保管ユニット１１２の距離ｚ０で与えられるビームプロファイルを表す。エリアＡ１とエリアＡ２は異なる場合がある。特に、エリアＡ１とエリアＡ２は一致しない。したがってエリアＡ１とエリアＡ２は、形状又は内容のうちの１つ以上が異なる場合がある。センサ信号の各々は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含み得る。ビームプロファイルは、光ビームの横方向強度プロファイルであり得る。ビームプロファイルは、光ビームの断面であり得る。ビームプロファイルは、台形ビームプロファイル；三角形ビームプロファイル；円錐形ビームプロファイル及びガウスビームプロファイルの線形結合からなる群から選択されてもよい。一般的にビームプロファイルは輝度Ｌ（ｚ０）とビーム形状Ｓ（ｘ，ｙ；ｚ０）、Ｅ（ｘ，ｙ；ｚ０）＝Ｌ・Ｓに依存する。このように、結合信号を導出することにより、輝度とは無関係に縦方向座標を決定することが可能になり得る。さらに，結合信号を使用することで，物体の大きさとは無関係に距離ｚ０を決定することができる。このように、結合信号は、物体の材料特性及び／又は反射特性及び／又は散乱特性とは無関係に、例えば、製造精度、熱、水、汚れ、レンズの損傷などによる光源の変化とは無関係に、距離ｚ０を決定することを可能にする。
【０２０３】
第１センサ信号の各々は、第１反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリアの少なくとも１つの情報を含み得る。第２センサ信号の各々は、第２反射特徴のビームプロファイルの少なくとも１つのエリア少なくとも１つの情報を含み得る。感光エリアは、第１センサ信号の一方が第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアの情報を含むように、第１センサ信号の他方が第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されていてもよい。第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアと第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアとは、隣接又は重複する領域のうちの一方又は両方であってもよい。感光エリアは、第２センサ信号の一方が第２反射特徴のビームプロファイルの第１エリアの情報を含むように、第２センサ信号の他方が第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアの情報を含むように配置されていてもよい。第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアと第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアとは、隣接又は重複する領域のうちの一方又は両方であってもよい。それぞれのビームプロファイルの第１エリアと、それぞれのビームプロファイルの第２エリアとは、面積が一致していなくてもよい。評価装置１２２は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１のエリア、特に、第１反射特徴のビームプロファイルの第１エリアと、第２反射特徴のビームプロファイルの第１エリアとを決定することを含み得る。評価装置１２２は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリア、特に、第１反射特徴のビームプロファイルの第２エリアと、第２反射特徴のビームプロファイルの第２エリアとを決定することを含み得る。それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１エリアは、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの本質的にエッジ情報を含み、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリアは、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの本質的に中心情報を含み得る。エッジ情報は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、中心情報は、それぞれの反射特徴のビームプロファイルの第２エリアにおける光子数に関する情報を含み得る。評価装置１２２は、それぞれのビームプロファイルの第１エリア及びそれぞれのビームプロファイルの第２エリアを決定及び／又は選択するように構成されていてもよい。第１反射特徴及び第２反射特徴のビームプロファイルは、中心、すなわちビームプロファイルの最大値及び／又はビームプロファイルのプラトーの中心点及び／又は光スポットの幾何学的中心、並びに中心から延びる立下りエッジを有してもよい。第２領域は、断面の内側領域を含み、第１領域は、断面の外側領域を含み得る。好ましくは、中心情報は、１０％未満のエッジ情報の割合、より好ましくは５％未満のエッジ情報の割合を有し、最も好ましくは、中心情報は、エッジコンテンツを含まない。エッジ情報は、特に中心領域及びエッジ領域からのビームプロファイル全体の情報を含み得る。エッジ情報は１０％未満、好ましくは５％未満の中心情報の割合を有することができ、より好ましくは、エッジ情報は中心コンテンツを含まない。ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアは、それが中心に近いか又はその周辺にあり、本質的に中心情報を含む場合、ビームプロファイルの第２エリアとして決定及び／又は選択されてもよい。ビームプロファイルの少なくとも１つのエリアは、それが断面の立ち下がりエッジの少なくとも一部を含む場合、ビームプロファイルの第１エリアとして決定及び／又は選択されてもよい。例えば、断面の全エリアが第１領域として決定されてもよい。ビームプロファイルの第１エリアをエリアＡ２とし、ビームプロファイルの第２エリアをエリアＡ１としてもよい。
【０２０４】
第１エリアＡ１及び第２エリアＡ２の他の選択も、可能であり得る。例えば、第１エリアは、ビームプロファイルの本質的に外側の領域を含み、第２エリアは、ビームプロファイルの本質的に内側の領域を含み得る。例えば、２次元のビームプロファイルの場合、ビームプロファイルは左部分と右部分に分割され、第１エリアがビームプロファイルの左側部分のエリアを本質的に含み、第２エリアがビームプロファイルの右側部分のエリアを本質的に含んでもよい。
【０２０５】
エッジ情報は、ビームプロファイルの第１エリアにおける光子数に関する情報を含み、中心情報は、ビームプロファイルの第２エリアにおける光子数に関する情報を含み得る。評価装置１２２は、ビームプロファイルの面積積分を決定するように適合されていてもよい。評価装置１２２は、第１エリアの積分及び／又は加算によってエッジ情報を決定するように適合されていてもよい。評価装置１２２は、第２エリアの積分及び／又は加算によって中心情報を決定するように適合されていてもよい。例えば、ビームプロファイルは台形ビームプロファイルであってもよく、評価装置１２２は台形の積分を決定するように適合していてもよい。さらに、台形ビームプロファイルが仮定される場合、エッジ及び中心信号の決定は、エッジの傾斜及び位置の決定、並びに中心プラトーの高さの決定、及び幾何学的考察によるエッジ及び中心信号の導出など、台形ビームプロファイルの特性を利用した同等の評価に置き換えられてもよい。
【０２０６】
追加的に又は代替的に、評価装置１２２は、光スポットの少なくとも１つのスライス又はカットから中心情報又はエッジ情報の一方又は両方を決定するように適合されていてもよい。これは、例えば、結合信号Ｑの面積積分をスライス又はカットに沿った線形積分に置き換えることによって実現することができる。精度を向上させるために、光スポットを通るいくつかのスライス又はカットを使用して平均化してもよい。楕円形のスポットプロファイルの場合には、いくつかのスライス又はカットにわたって平均化すると、距離情報が改善されることがある。
【０２０７】
評価装置１２２は、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報を分割すること、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報の倍数を分割すること、それぞれのエッジ情報とそれぞれの中心情報の線形結合を分割すること、のうちの１つ以上によって、結合信号Ｑ１及びＱ２を導出するように構成されていてもよい。したがって、本質的に、光子比を方法の物理的な基礎として使用することができる。例えば、反射パターンは、少なくとも１つの点パターンを含み得る。点パターンは、少なくとも２つの特徴点を有し得る。Ａ１は、光センサ上の点パターンの点の全半径を有するエリアに対応し得る。Ａ２は、光センサ上の点パターンの点の中心エリアに対応し得る。中心エリアは、一定値であってもよい。中心エリアは、全半径に対して半径を有している場合がある。例えば、中心エリアは、全半径の０．１倍から０．９倍、好ましくは０．４倍から０．６倍の半径を有してもよい。
【０２０８】
例えば、評価装置１２２は、第１センサ信号及び第２センサ信号をそれぞれ、
ａ）最高のセンサ信号を有する少なくとも１つの光センサ１２４を決定し、少なくとも１つの中心信号を形成すること；
ｂ）マトリックスの光センサ１２４のセンサ信号を評価し、少なくとも１つの和信号を形成すること；
ｃ）中心信号と和信号とを組み合わせることにより、少なくとも１つの結合信号を決定すること；及び
ｄ）結合信号を評価することにより、選択された特徴の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定すること、
によって、評価するように構成され得る。
【０２０９】
中心信号の決定は、センサ信号の比較が従来の電子機器によってかなり単純に実装されるため、電子的に実行されてもよいし、ソフトウェアによって全部又は部分的に実行されてもよい。光スポットの中心の検出、すなわち中心信号及び／又は中心信号が生じる少なくとも１つの光センサの検出は、完全に又は部分的に電子的に実行されてもよいし、１つ以上のソフトウェアアルゴリズムによって完全に又は部分的に実行されてもよい。具体的には、評価装置１２２は、少なくとも１つの最高のセンサ信号を検出するため、及び／又は中心信号を形成するための少なくとも１つの中心検出器を備えてもよい。中心検出器は、具体的には完全に又は部分的にソフトウェアで具体化されてもよく、及び／又は完全に又は部分的にハードウェアで具体化されてもよい。中心検出器は、少なくとも１つのセンサ要素に完全に又は部分的に組み込まれていてもよく、及び／又はセンサ要素から独立して完全に又は部分的に具体化されてもよい。
【０２１０】
具体的には、中心信号は：最高のセンサ信号；最高のセンサ信号から所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の平均値；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４を含む光センサ１２４の一群と、隣接する光センサ１２４の所定の一群からのセンサ信号の平均値；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４を含む光センサ１２４の一群と、隣接する光センサ１２４の所定の一群からのセンサ信号の総和値；最高のセンサ信号から所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の総和値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の平均値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の総和値；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４を含む光センサ１２４の一群と、隣接する光センサの所定の一群からのセンサ信号の積分値；最高のセンサ信号からの所定の許容誤差範囲内にあるセンサ信号の一群の積分値；所定の閾値を超えるセンサ信号の一群の積分値、からなる群から選択され得る。
【０２１１】
例えば、和信号は、センサ信号を加算すること、センサ信号を積分すること、又はマトリックス全体又はマトリックス内の関心領域のセンサ信号を平均化することによって導出されてもよく、関心領域は、マトリックスの光センサ１２４によって生成された画像内で予め決められているか又は決定可能であり得る。センサ信号を加算、積分又は平均化する場合、センサ信号が生成される元の実際の光センサ１２４は、加算、積分又は平均化から除外されてもよく、あるいは、加算、積分又は平均化に含めることができる。評価装置１２２は、マトリックス全体、又はマトリックス内の関心領域の信号を積分することによって和信号を決定するように適合されていてもよい。さらに、台形ビームプロファイルが仮定される場合、エッジ及び中心信号の決定は、エッジの傾斜及び位置の決定、並びに中心プラトーの高さの決定、及び幾何学的考察によるエッジ及び中心信号の導出など、台形ビームプロファイルの特性を利用した同等の評価に置き換えられてもよい。
【０２１２】
和信号は、マトリックスの全てのセンサ信号から、関心領域内のセンサ信号から、又は中心信号に寄与する光センサ１２４から生じるセンサ信号を除くこれらの可能性のうちの１つから導出され得る。いずれの場合において、縦方向座標を決定するために、中心信号と確実に比較され得る信頼性の高い和信号が生成され得る。一般に、和信号は：マトリックスの全てのセンサ信号にわたる平均；マトリックスの全てのセンサ信号の和；マトリックスの全てのセンサ信号の積分；中心信号に寄与するそれらの光センサ１２４からのセンサ信号を除くマトリックスの全てのセンサ信号にわたる平均；中心信号に寄与するそれらの光センサ１２４からのセンサ信号を除くマトリックスのすべてのセンサ信号の和；中心信号に寄与するそれらの光センサ１２４からのセンサ信号を除くマトリックスのすべてのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光センサから所定の範囲内の光センサ１２４のセンサ信号の和；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４から所定の範囲内の光センサのセンサ信号の積分；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４から所定の範囲内に位置する光センサ１２４の特定の閾値を超えるセンサ信号の和；最高のセンサ信号を有する光センサ１２４から所定の範囲内に位置する光センサ１２４の特定の閾値を超えるセンサ信号の積分、からなる群から選択されてもよい。しかしながら、他の選択肢も存在する。加算は、ソフトウェアで完全に又は部分的に実行され得、及び／又はハードウェアで完全に又は部分的に実行され得る。加算は一般に純粋に電子的な手段、典型的には、充填レベル決定装置に容易に実装可能な手段である。したがって、電子技術の分野において、２つ以上の電気信号、アナログ信号とデジタル信号の両方を加算するための加算装置が一般に知られている。したがって、評価装置１２２は、和信号を形成するための少なくとも１つの加算装置を備えてもよい。加算装置は、完全に又は部分的にセンサ要素に組み込まれてもよく、又は完全に又は部分的にセンサ要素とは独立して具体化されてもよい。加算装置は、ハードウェア又はソフトウェアの一方又は両方で完全に又は部分的に具現化することができる。
【０２１３】
結合信号は、中心信号と和信号を組み合わせて生成される信号であってもよい。具体的には、組み合わせは：中心信号と和信号の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の倍数と和信号の倍数の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の線形結合と、和信号の線形結合の商、又はその逆の商を形成すること、のうちの１つ以上を含み得る。追加的に又は代替的に、結合信号は、中心信号と和信号との間の比較に関する少なくとも１つの情報項目を含む任意の信号又は信号の組み合わせを含むことができる。
【０２１４】
中心信号と和信号との間の比較は、具体的には、１つ以上の商信号を形成することによって実行されてもよい。したがって、一般的に、結合信号は：中心信号と和信号の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の倍数と和信号の倍数の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号の線形結合と和信号の線形結合の商、又はその逆の商を形成すること；中心信号と、和信号と中心信号との線形結合の商、又はその逆の商を形成すること；和信号と、和信号と中心信号の線形結合の商、又はその逆すること；中心信号のべき乗と和信号のべき乗の商、又はその逆の商を形成すること、のうちの１つ以上によって導出される商信号Ｑとすることができる。しかしながら、他の選択肢も存在する。評価装置１２２は、１つ以上の商信号を形成するように構成されてもよい。評価装置１２２はさらに、少なくとも１つの商信号を評価することによって少なくとも１つの縦方向座標を決定するように構成されてもよい。
【０２１５】
評価装置１２２は具体的には、少なくとも１つの縦方向座標を決定するために、結合信号Ｑと縦方向座標との間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成されてもよい。したがって、上記に開示された理由及び縦方向座標への光スポットの特性の依存性によって、結合信号Ｑは、典型的には、反射位置の縦方向座標及び／又は光スポットの直径又は等価直径などの光スポットのサイズの単調関数である。したがって、一例として、特に線形光センサが使用される場合、中心信号ｓｃｅｎｔｅｒと和信号ｓｓｕｍの単純な商Ｑ＝ｓｃｅｎｔｅｒ／ｓｓｕｍは距離の単調減少関数であり得る。この理論に拘束されることを望まないが、これは上記の好ましい構成では、センサ要素に到達する光の量が減少するので、中心信号ｓｃｅｎｔｅｒ及び和信号ｓｓｕｍの両方は、光源までの距離が増すにつれて二乗関数として減少するという事実によると考えられる。しかしながら、そこでは、実験で使用されたような光学構成では、画像平面内の光スポットが増大し、したがってより広いエリアにわたって広がるため、中心信号ｓｃｅｎｔｅｒは和信号ｓｓｕｍよりも急速に減少する。したがって、中心信号と和信号との商は、光ビームの直径又はマトリックスの光センサの感光エリア上の光スポットの直径が増加するにつれて連続的に減少する。さらに、商は、光ビームの総出力が中心信号と和センサ信号の両方における要因を形成するので、典型的には光ビームの総出力から独立している。その結果、結合信号Ｑは、中心信号と和信号と光ビームのサイズ又は直径との間に一意的かつ明白な関係を与える二次信号を形成することができる。その一方で、光ビームのサイズ又は直径は、光ビームがセンサ要素に向かって伝播する保管ユニットと検出器自体との間の距離に依存するので、一方では中心信号と和信号の間に他方では中心信号と縦方向座標との間に一意的かつ明白な関係が存在し得る。後者については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１などの上記の先行技術文書の１つ以上を参照することができる。所定の関係は、ガウス光ビームの線形結合を仮定するなどによる解析的考察によって、結合信号及び／又は中心信号及び和信号もしくはそれらから導出された二次信号を測定する測定などの経験的測定によって、又はその両方によって決定され得る。
【０２１６】
評価装置１２２は、結合信号Ｑと縦方向座標との間の少なくとも１つの所定の関係を使用するように構成されてもよい。所定の関係は、経験的関係、半経験的関係、及び解析的に導出された関係のうちの１つ以上であってもよい。評価装置１２２は、例えばルックアップリスト又はルックアップテーブルなどの所定の関係を保存するための少なくとも１つのデータ記憶ユニットを備えてもよい。
【０２１７】
評価装置１２２は、三角測量及び／又は構造化光技術を使用することによって、それぞれの照射特徴のそれぞれの反射位置の少なくとも１つの距離情報を決定することをさらに含んでよい。三角測量又は構造化光技術を使用する装置のような既知の３Ｄ感知装置では、対応問題のため、規則的、一定、又は周期的なパターンは、各測定点を参照パターンの１つに割り当てなければならないため、適していない。上で概説したように、評価装置１２２は、誤差間隔±ε１内で第１縦方向座標ｚ１を決定し、誤差間隔±ε２内で第２縦方向座標ｚ２を決定するように適合され得る。三角測量及び／又は構造化された光技術は、三角測量及び／又は構造化光技術を使用して、それぞれの照射特徴のそれぞれの反射位置の少なくとも１つの距離情報を決定することによって、決定された縦方向座標ｚ１及びｚ２、特に精度を向上させることを可能にし得る。
【０２１８】
評価装置１２２は、選択された反射特徴のそれぞれについて、複数の参照特徴を有する少なくとも１つの参照画像の縦方向領域に対応する少なくとも１つの変位領域を決定するように適合されていてもよい。縦方向領域は、それぞれの選択された参照特徴の縦方向座標ｚと誤差間隔±εとによって与えられる。評価装置は、それぞれの選択された反射特徴を、変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングするように適合されてもよい。例えば、参照画像は、照射源の位置における画像平面における照射パターンの画像であってよい。例えば、参照画像は、少なくとも１つの参照特徴を記録すること、少なくとも１つの参照特徴を画像化すること、参照画像を計算すること、のうちの１つ以上によって決定され得る。参照画像及び反射画像は、固定距離を有する異なる空間位置で決定された保管ユニット１１２の画像であり得る。距離は、ベースラインとも呼ばれる相対距離であってもよい。評価装置１２２は、少なくとも１つの反射特徴に対応する少なくとも１つの参照画像内の少なくとも１つの参照特徴を決定するように適合され得る。上で概説したように、評価装置は１２２、画像解析を実行し、反射画像の特徴を識別するように適合されてよい。評価装置１２２は、選択された反射特徴として本質的に同一の縦方向座標を有する参照画面内の少なくとも１つの参照特徴を識別するように適合されてもよい。エピポーラ幾何学の説明については、例えば、Ｘ．Ｊｉａｎｇ，Ｈ．Ｂｕｎｋｅ：“Ｄｒｅｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｓ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｅｈｅｎ”Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，１９９７年の第２章を参照されたい。エピポーラ幾何学では、参照画像及び反射画像が異なる空間位置及び／又は固定距離を有する空間方位で決定された保管ユニットの画像であり得ると仮定し得る。評価装置１２２は、参照画像内のエピポーラ線を決定するように適合されてもよい。参照画像と反射画像の相対位置は既知である場合がある。例えば、参照画像と反射画像の相対位置は、評価装置の少なくとも１つの記憶ユニット内に保存されてよい。評価装置１２２は、反射画像の選択された反射特徴から延びる直線を決定するように適合されてもよい。直線は、選択された特徴に対応する可能な特徴を有してもよい。直線とベースラインはエピポーラ平面に広がっている。参照画像は反射画像とは異なる相対配置で決定されるため、対応する可能な特徴は参照画像内のエピポーラ線と呼ばれる直線上に画像化されてもよい。したがって、反射画像の選択された特徴に対応する参照画像の特徴は、エピポーラ線上にある。
【０２１９】
照射特徴の反射の位置までの距離に応じて、反射特徴の画像位置に対応する参照特徴は、反射画像内の画像位置と比較して参照画像内で変位する場合がある。変位領域は、１つの参照特徴のみを有してもよい。変位領域は、エピポーラ線に沿って延びてもよい。評価装置１２２は、縦方向座標ｚに対応するエピポーラ線に沿ったそれぞれの参照特徴を決定し、誤差間隔±εに対応してエピポーラ線に沿った変位領域の範囲を決定するように適合され得る。評価装置１２２は、ｚ±εに対応するエピポーラ線に沿った変位領域を決定するために、結合信号Ｑから反射特徴と誤差間隔±εに対するそれぞれの縦方向座標ｚを決定するように適合されてもよい。評価装置１２２は、選択された反射特徴を、変位領域内の少なくとも１つの参照特徴とマッチングさせるように適合させることができる。評価装置１２２は、決定された縦方向座標ｚを考慮して少なくとも１つの評価アルゴリズムを使用することによって、反射画像の選択された特徴を変位領域内の参照特徴とマッチングさせるように適合させることができる。評価アルゴリズムは線形スケーリングアルゴリズムであり得る。好ましくは、評価装置１２２は、１つの参照特徴への明確な割り当てが可能であるように、結合信号Ｑを用いて選択された反射特徴を予分類するように適合されてもよい。特に、照射パターン１１６の照射特徴１１８は、参照画像の対応する参照特徴がエピポーラ線上で可能な限り大きい互いの相対的距離を有するように配置されてもよい。照射パターン１１６の照射特徴１１８は、少数の参照特徴のみがエピポーラ線上に位置するように配置されてもよい。
【０２２０】
さらに、マッチングした参照特徴と選択された反射特徴の変位を決定することができる。マッチングした参照特徴の少なくとも１つの縦方向情報は、縦方向座標と変位との間の所定の関係を用いて決定されてもよい。評価装置１２２は、マッチングした参照特徴及び選択された反射特徴の変位を決定するように適合されてもよい。評価装置１２２は、縦方向座標と変位との間の所定の関係を使用して、マッチングした特徴の縦方向情報を決定するように適合させることができる。評価装置１２２は、三角測量法を使用して所定の関係を決定するように適合されてもよい。反射画像内の選択された反射特徴の位置、マッチングした参照特徴の位置、及び／又は選択された反射特徴とマッチングした参照特徴の相対的な変位が既知である場合、照射特徴の反射の対応する位置の縦方向座標は三角測量によって決定され得る。したがって、評価装置１２２は、例えば後続及び／又は列ごとに反射特徴を選択し、三角測量を用いて参照特徴の各潜在的位置について対応する距離値を決定するように適合させることができる。変位及び対応する距離値は、評価装置の少なくとも１つ記憶ユニットに保存することができる。評価装置１２２は、一例として、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つのＤＳＰ、少なくとも１つのＦＰＧＡ及び／又は少なくとも１つのＡＳＩＣなどの少なくとも１つのデータ処理装置を備えることができる。さらに、縦方向座標ｚと変位との間の少なくとも１つの所定の又は決定可能な関係を保存するために、所定の関係を保存するための１つ以上のルックアップテーブルを提供するためなど、少なくとも１つのデータ記憶ユニットが設けられ得る。
【０２２１】
結合センサ信号を使用することにより、誤差間隔内の縦方向座標ｚなどの距離を決定及び／又は推定することができる。推定された縦方向座標と対応する誤差間隔に対応する変位領域を決定することにより、エピポーラ線に沿った解の可能な数を大幅に低減できる。可能な解の数を１まで減らすことさえできる。縦方向座標ｚ及び誤差間隔の決定は、選択された反射特徴及び参照特徴をマッチングさせる前の、事前評価の間に実行され得る。これにより、計算要求を低減することができ、大幅にコストを削減しモバイル装置又は屋外装置での使用を可能にする。さらに、一般に、三角測量システムでは、長い距離を検出するために、ベースラインは大きくなければならない。結合センサ信号を使用して縦方向座標ｚ及び誤差間隔を事前に評価し、選択された反射特徴及び参照特徴のその後のマッチングは、コンパクトな装置を提供することが可能であるように、短いベースラインを使用することを可能にし得る。さらに、結合センサ信号を使用する縦方向座標ｚ及び誤差間隔の事前評価、ならびに選択された反射特徴及び参照特徴のその後のマッチングは、従来の三角測量システムと比較して、精度を向上させる可能性がある。さらに、照射パターンにおける照射点の数のような照射特徴の数は、目の安全規制を遵守しながら周囲光と競合するように、各照射点における光強度を増加させるために減少してもよい。従来の三角測量システムでは照射特徴の数を減少させると、反射特徴及び参照特徴をマッチングさせることの困難性を増大させる可能性がある。さらに、照射パターン内の照射点の数のような照射特徴の数は、距離測定の解像度を上げるように増加させることができ、その結果、モバイルアプリケーションのような評価装置の処理能力を増加させることなく、取得した深度マップの解像度を上げることができる。
【０２２２】
評価装置１２２は、反射画像における第１の反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２の反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定するように適合されている。評価装置１２２は、第１の反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２の反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定するように適合されている。反射画像は、センサ要素及び／又は少なくとも１つの追加の画像装置によって決定され得る。横方向座標ｘ及びｙは、光センサ１２０のマトリックスのそれぞれの光スポット、特に中心信号の位置から決定され得る。評価装置１２２は、第１ベクトル及び第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから保管ユニット内の充填レベルを決定するように適合されている。図５Ａは、決定された例示的な高さマップを示す。評価装置１２２は、少なくとも１つのグリッド１４４を高さマップに適用するように適合され得る。評価装置１２２は、特に測定の不正確さのために、保管ユニット１１２の外側に位置しているように見える評価マップにおける３次元点を特定するように適合され得る。図５Ｂは、保管ユニット１１２内にあると見なされる領域を囲む限界１４６を示している。評価装置１２２は、保管ユニット１１２の外側に位置していると決定されたこれらの３次元点のすべてを高さマップから削除するように適合され得る。結果として得られる高さマップを、図５Ｃに示す。
【０２２３】
評価装置１２２は、測定間隔中に、保管ユニット１１２の複数の反射画像及びそれぞれの高さマップを決定するように適合され得る。測定間隔は、複数の照射時間を含んでもよい。これにより、保管ユニットの反射、傷、又は汚れが存在する場合でさえも、それぞれの反射特徴にベクトルを割り当てる信頼性を高めることができる。照射時間は、０．１ｍｓから１５０ｍｓ程度であり得る。照射時間は、明るく反射する表面の場合は約０．１ｍｓ、マットな表面や黒い物体の場合は最大１５０ｍｓである。高さマップの決定を繰り返す場合、反射画像の特徴の決定されたベクトルは、アレイに保存されていてもよい。次のステップでは、同じ座標を持つ特徴をアレイから削除できるように適合させることができる。特に、アレイの特徴のそれぞれの座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、アレイの他のすべての特徴の座標と比較されてもよい。アレイ内に、±２ｍｍの許容範囲内で、同じ特徴がさらに見つかった場合、（ｘ，ｙ，ｚ）座標はこのさらなる特徴をアレイから削除する。複数の特徴を削除する代わりに、複数の特徴の座標の平均値又は中央値を決定してもよい。図６Ａ及び６Ｂは、図６Ａでは５ｍｓの照射時間で、図６Ｂでは１００ｍｓの照射時間で決定された、包装材料、特に紙で満たされた保管ユニットの高さマップを示す。図６Ｃは、図６Ａ及びＢの高さマップを組み合わされた高さマップを示しており、ここでは、組み合わせのために、高さマップのハイライト部分が使用されている。
【０２２４】
評価装置１２２は、高さマップを、少なくとも１つの所定の高さマップ、特に空の保管ユニット１１２又は満杯の保管ユニット１１２の高さマップと比較するように適合されることができる。空の保管ユニット１１２の高さマップは、少なくとも１つの空キャリブレーションステップを使用して決定されることができる。空キャリブレーションステップでは、空の保管ユニット１１２の寸法が決定される。空キャリブレーションステップは、以下のサブステップ：
ｉ）  複数の照射特徴１１６を有する少なくとも１つの照射パターン１１６で空の保管ユニット１１２を照射し、空の保管ユニット１１２の少なくとも１つの反射像を決定すること；
ｉｉ）  反射画像の少なくとも１つの第１反射特徴及び少なくとも１つの第２の反射特徴を選択すること；
ｉｉｉ）  第１反射特徴については、第１反射特徴による少なくとも１つのセンサ要素１２０の照射に応答して少なくとも２つの第１センサ信号を生成し、第２反射特徴については、第２反射特徴によるセンサ要素１２０の照射に応答して少なくとも２つの第２センサ信号を生成すること；
ｉｖ）  ステップｉｉｉ）で生成された２つの第１のセンサ信号を評価して、それにより、第１の反射特徴の少なくとも１つの第１の縦方向座標ｚ１を決定し、及び、ステップｉｉｉ）で生成された２つの第２のセンサ信号を評価し、それにより、第２反射特徴の少なくとも１つの第２の縦方向座標ｚ２を決定することであって、ここで評価は、少なくとも２つの第１センサ信号からの第１結合信号Ｑ１と、少なくとも２つの第２センサ信号からの第２結合信号Ｑ２を評価することを含み；
ｖ）  反射画像における第１反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ１、ｙ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの位置（ｘ２、ｙ２）を決定し、第１の反射特徴の少なくとも１つの第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）及び第２反射特徴の少なくとも１つの第２ベクトル（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を決定すること；
ｖｉ）  第１ベクトル及び第２ベクトルから、少なくとも１つの高さマップを決定し、そこから空の保管ユニット１１２の寸法を決定すること、
を含んでよい。
【０２２５】
空キャリブレーションステップで決定された高さマップは、上で概説したように、所定の高さマップとして使用できる。さらに、空の保管ユニット１１２の寸法は、充填された保管ユニット１１２の容積を決定するために使用できる。
【０２２６】
空キャリブレーションステップは、充填測定の前に実行されてもよい。追加的に又は代替的に、高さマップ及び／又は保管ユニット１１２の種類の寸法を、評価装置１２２のデータ記憶部、例えば評価装置のルックアップテーブルなどに提供してもよい。空キャリブレーションステップは、繰り返し実行されてもよい。例えば、空キャリブレーションステップは、充填レベル決定装置１１０の交換の場合に実行されてもよい。例えば、空キャリブレーションステップは、充填レベル決定装置１１０の電池交換等のメンテナンスを行う場合に実行されてもよい。
【０２２７】
好ましくは、空キャリブレーションステップにおいて、高さマップは、照射パターン１１６の可能な限り多くの特徴のベクトルを含み得る。最も好ましくは、高さマップは、照射パターン１１６の全ての特徴のベクトルを含み得る。これにより、充填された保管ユニット１１２の充填レベルを決定する際の不正確さを低減することができる。空キャリブレーションステップは、線形補間及び／又は外挿によって照射パターン１１６の欠落したベクトルを追加することを含んでもよい。図７Ａは、空の保管ユニット１１２の決定された例示的な高さマップを示す。図７Ａでは、欠落したベクトルがハイライトされている。図７Ｂは、欠落したベクトルが線形補間及び／又は外挿によって追加された高さマップを示す。
【０２２８】
評価装置１２２は、高さマップを平滑化させるように適合され得る。評価装置１２２は、少なくとも１つの中央値フィルタを用いて外れ値を平滑化するように適合されることができる。しかし、少数の照射特徴のみを含む照射パターンを用いる場合には、情報の冗長性が低い。したがって、平滑化ステップでは、３Ｄ−ε領域内の隣接する反射特徴を考慮して、反射特徴が外れ値であるかどうかを調べる少なくとも１つのアルゴリズムを使用することができる。調べた反射特徴が外れ値であると決定された場合、反射特徴は、隣接する反射特徴の中央値及び／又は平均値から再構成され得る。図８Ａは、１００ｍｓの照射時間で決定された、亜鉛メッキ六角ネジＭ１０で充填された保管ユニット１１２の決定された高さマップを示す。１つの外れ値が、Ｘ＝１０．５３、Ｙ＝１８．１５、Ｚ＝−２６．９５で特定された。図８Ｂは、平滑化された高さマップを示す。
【０２２９】
図９は、保管ユニット１１２に保管され得る例示的な物品を示す。例えば、左から右に、木製ペン、Ｏリング（ゴム）、黒色プラスチックホルダー、長さＭ８の皿ネジ、梱包材（紙）、Ｏリング（鋼）、カバーフラップ黒、ダボ、油性サークリップ、ホルダー白である。
【０２３０】
評価装置１２２は、高さマップと所定の高さマップとの間の差、特に高さ差を決定するように適合されることができる。評価装置１２２は、保管ユニット１１２内に位置すると決定された反射特徴のそれぞれの３次元ベクトルを、所定の高さマップの対応するベクトルと比較するように適合されることができる。特に、第１ベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、所定の高さマップのベクトル（ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆ）とを比較する。特に、差分ベクトル（ｘ１，ｙ１，ｚ１）−（ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆ）が決定され、ここで、高さ、特に高さ差は、以下の数式７によって決定される。
【０２３１】
【数７】
2021523370.tif 000009
【０２３２】
差分ベクトルの絶対値は、高さマップに使用される高さ、具体的には、検出器が角度の下で、又は任意の座標系で光を受ける場合に対応する。そこで、ｘｒｅｆ、ｙｒｅｆ、ｚｒｅｆは横方向座標であり、所定の高さマップの位置（ｘ１、ｙ１）における縦方向座標である。高さマップ及び／又は高さ差マップは、上述又は下で説明したような中央値フィルタを使用するなど、更なるマップとの比較の前又は後にフィルタリングされてもよい。方法は、体積、特に所定の体積に対する相対的な体積を決定することによって、高さ差ｚ１−ｚｒｅｆから実際の充填レベルを決定することを含み得る。体積は、高さ差の囲まれた領域の積分を決定することによって決定することができる。例えば、表面及び／又は底面又は地面に多数の測定点がある場合には、測定点間の面積を補間してもよい。面積は、均等な三角形であってもよい。しかし、測定点は、他の均等な及び／又は連続したエリアを用いて補間されてもよい。表面と底面又は地面との間の体積を決定することにより、体積を決定してもよい。例えば、単一の測定点が利用可能な場合には、表面、例えば、平坦及び／又は連続的な及び／又は均等な及び／又は水平な表面を仮定又は推定できる。体積は、仮定又は推定された表面の下の体積、例えば、エッジから底面又は地面までの体積を決定することによって決定されてもよい。例えば、複数の測定点が利用可能な場合、各測定点の周囲のエリア、例えば、水平及び／又は平坦及び／又は連続及び／又は均等なエリアを決定してもよい。例えば、測定点を取り囲むエリアは、ティーセン多角形、ボロノイテッセレーション、ディリクレテッセレーション等のテッセレーション手順を用いて決定及び割算することができる。例えば、隣接する測定点のエリアのエッジは、測定点間の相互接続線、例えば、測定点の中心で交差及び／又は切断することができる。テッセレーション手順によって決定されたエリアは、空の保管ユニットの表面に平行に設定されてもよいし、又は隣接する２つのエリア間の滑らかな遷移が得られるように近似されてもよい。測定点の周囲の面積が決定されると、測定点に接続された体積は、その面積以下の体積積分として与えられる。
【０２３３】
所定の高さマップは、空の保管ユニット又は満杯の保管ユニット、特に１００％充填された保管ユニットの高さマップであってもよい。特に、決定された高さマップは、１００％充填された保管ユニットの高さマップと比較されてもよく、少なくとも１％の充填レベルを決定することができる。このように、決定された高さマップは、０％又は１００％充填された保管ユニットと比較されてもよい。
【０２３４】
図１０Ａ〜Ｄは、本発明による充填レベル決定装置１１０及び充填レベルを決定する方法を用いた充填レベルの決定の例示的な結果を示す。実験装置として、解像度１３メガピクセルの解像度、約１５ｍｍ２のセンササイズ、２．０のＦ値及び２８ｍｍの焦点距離を有するカメラを備えたセンサ要素が使用された。さらに、３０ｍＷの連続波出力で６３５ｎｍの波長を有し、例えば１２１点を有するパターンの場合、１点の平均出力が０．２５ｍＷ、円形のビームプロファイルで、連続波モードで運転されるレーザ光源、及び、ポリカーボネート（ＰＣ）キャリア材料、直径８ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ、１００ｍｍの距離での形状と開口角：ａ＝７１ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝５ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍ、α＝３９°、β＝２８°、γ＝２．８°、及びδ＝２８°を有するモデルＤＥ−Ｒ２５８で入手可能な少なくとも１つのＤＯＥが使用された。
【０２３５】
図１０Ａは、照射時間１ｍｓの木製ペン（実線）、照射時間５ｍｓの赤いダボ（破線）、黒のカバーフラップ（点線）、及び白のホルダー（一点鎖線）について、計量によって決定された実際の充填レベルｆｌｒｅａｌ（％）の関数として決定された充填レベルｆｌｅｘｐ（％）で示している。図１０Ｂは、油性のサークリップ（実線）、特に鋼のＯリング（破線）、及び特に紙の梱包材料（点線）について、計量によって決定された実際の充填レベルｆｌｒｅａｌ（％）の関数として決定された充填レベルｆｌｅｘｐ（％）を示している。図１０Ｃは、特にゴム製のＯリング（実線）、黒いプラスチック製ホルダー（破線）、及びＭ８長の皿ネジ（点線）について、計量によって決定された実際の充填レベルｆｌｒｅａｌ（％）の関数として決定された充填レベルｆｌｅｘｐ（％）を示している。
【符号の説明】
【０２３６】
１１０  充填レベル決定装置
１１２  保管ユニット
１１４  照射装置
１１６  照射パターン
１１８  照射特徴
１２０  センサ要素
１２２  評価装置
１２４  光センサ
１２６  容器
１２８  物品
１３０  底面
１３２  側壁
１３４  デッドボリューム
１３６  照射光源
１３８  転送装置
１４０  ハウジング
１４２  通信ユニット
１４４  グリッド
【０２３７】
引用文献
ＷＯ２０１２／０１９７３４
ＵＳ２０１２／０３１４０５９Ａ１
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１
ＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１
Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ（Ｅｄ．）：アモルファスシリコンの技術と応用，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，２０１０年  ３４６〜３４９頁
Ｘ．Ｊｉａｎｇ，Ｈ．Ｂｕｎｋｅ：“Ｄｒｅｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｓ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｅｈｅｎ”Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，１９９７年の第２章
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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