(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品投入口から投入された商品を転動落下させつつ順番に積み重ねて収納する商品収納ラックの商品投入口近傍に設置され直接商品の像信号を検出する商品の像信号検出手段と、該像信号検出手段の像信号により商品投入口に最も近い商品までの距離を検出する距離検出手段と、前記像信号検出手段の像信号により商品径を検出する商品径検出手段と、該商品径検出手段により検出された商品径と前記距離検出手段により検出された商品までの距離と予め定められた商品収納ラックの最下部から商品投入口までの距離とから商品の数量を算出する数量算出手段とを備えてなることを特徴とする自動販売機の商品数量検出装置。
【請求項２】
商品投入口から投入された商品を転動落下させつつ順番に積み重ねて収納する商品収納ラックの上部位置に設置された反射ミラーと、商品投入口近傍に設置され直接または前記反射ミラーを介して商品の像信号を検出する商品の像信号検出手段と、該像信号検出手段の像信号により商品投入口に最も近い商品までの距離を検出する距離検出手段と、前記像信号検出手段の像信号により商品径を検出する商品径検出手段と、該商品径検出手段により検出された商品径と前記距離検出手段により検出された商品までの距離と予め定められた商品収納ラックの最下部から商品投入口までの距離とから商品の数量を算出する数量算出手段とを備えてなることを特徴とする自動販売機の商品数量検出装置。
【請求項３】
商品の投入完了を検出する投入完了検出手段を設け、前記数量検出手段はこの投入完了検出手段からの信号に基づいて動作を開始することを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機の商品数量検出装置。
【請求項４】
前記像信号検出手段は、自動販売機の扉が閉じられた状態で商品投入口近傍に位置するよう扉に設置され、前記投入完了検出手段は扉が閉じられたことを検出することで投入完了を検出するものであることを特徴とする請求項３に記載の自動販売機の商品数量検出装置。
【請求項５】
前記像信号検出手段は、１対の結像レンズとそれぞれに対応して１列または複数列のフォトセンサアレイからなる１対の受光器と、商品を照明する照明手段とからなり、前記距離検出手段はこの照明手段により照明され前記受光器を介して得られた商品像のそれぞれの位置ずれ量から、商品までの距離を検出するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の自動販売機の商品数量検出装置。
【請求項６】
前記商品径検出手段は、前記像信号検出手段の前記１対の受光器の少なくとも一方に結像した商品の像の大きさから、商品の径を検出するものであることを特徴とする請求項５に記載の自動販売機の商品数量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、飲料やたばこなどの各種物品を販売する自動販売機に収納されている商品の在庫数を検出することが可能な、自動販売機の商品数量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の商品の在庫数を検出する方法としては、商品投入口付近に光電スイッチなどの商品検出センサを設置して投入数量を計数し、この投入数量と販売数量との差から検出する方法が良く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方法では、誤って投入した商品を取り出したり、商品の姿勢直しのために手を挿入した場合などに誤計数が発生し、正確な在庫数を検出できないという問題がある。
【０００４】
したがって、この発明の課題は、上記のような問題をなくし在庫数を正確に検出し得るようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、
請求項１の発明では、商品投入口から投入された商品を転動落下させつつ順番に積み重ねて収納する商品収納ラックの商品投入口近傍に設置され直接商品の像信号を検出する商品の像信号検出手段と、該像信号検出手段の像信号により商品投入口に最も近い商品までの距離を検出する距離検出手段と、前記像信号検出手段の像信号により商品径を検出する商品径検出手段と、該商品径検出手段により検出された商品径と前記距離検出手段により検出された商品までの距離と予め定められた商品収納ラックの最下部から商品投入口までの距離とから商品の数量を算出する数量算出手段とを備えたものである。
【０００６】
請求項２の発明では、商品投入口から投入された商品を転動落下させつつ順番に積み重ねて収納する商品収納ラックの上部位置に設置された反射ミラーと、商品投入口近傍に設置され直接または前記反射ミラーを介して商品の像信号を検出する商品の像信号検出手段と、該像信号検出手段の像信号により商品投入口に最も近い商品までの距離を検出する距離検出手段と、前記像信号検出手段の像信号により商品径を検出する商品径検出手段と、該商品径検出手段により検出された商品径と前記距離検出手段により検出された商品までの距離と予め定められた商品収納ラックの最下部から商品投入口までの距離とから商品の数量を算出する数量算出手段とを備えたものである。
【０００７】
また、請求項３の発明では、商品の投入完了を検出する投入完了検出手段を設け、前記数量検出手段はこの投入完了検出手段からの信号に基づいて動作を開始する。
【０００８】
また、請求項４の発明では、前記像信号検出手段は、自動販売機の扉が閉じられた状態で商品投入口近傍に位置するよう扉に設置され、前記投入完了検出手段は扉が閉じられたことを検出することで投入完了を検出するものである。
【０００９】
また、請求項５の発明では、前記像信号検出手段は、１対の結像レンズとそれぞれに対応して１列または複数列のフォトセンサアレイからなる１対の受光器と、商品を照明する照明手段とからなり、前記距離検出手段はこの照明手段により照明され前記受光器を介して得られた商品像のそれぞれの位置ずれ量から、商品までの距離を検出するものである。
【００１０】
また、請求項６の発明では、前記商品径検出手段は、前記像信号検出手段の前記１対の受光器の少なくとも一方に結像した商品の像の大きさから、商品の径を検出するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７はこの発明の実施の形態を示す図であり、以下に詳細に説明する。
【００１２】
図１は自動販売機の構成を示す構成図であり、商品は自動販売機本体１に収納された商品収納ラック２の上部に設置された商品投入口３から順次転動落下され、商品収納ラック２の下側から順次積み上げて収納され、商品販売時には商品収納ラック２の下端に設けられた商品販売機構４から１つずつ商品を商品収納ラック２に落下させて搬出される。商品収納ラック２は、ここでは自動販売機の前後２行、左右３列の計６個の商品コラム５からなる例を示している。
【００１３】
また、自動販売機本体１の内扉６には商品コラム５と同数の距離センサ７が設置され、内扉６が閉じられた状態で対応する商品コラム５の商品投入口３の位置に設置される。内扉６の開閉は扉スイッチ８により検出される。制御装置９は、自動販売機全体を制御するものであり、扉スイッチ８からの開閉信号（投入完了信号）１０と、距離センサ７からの像信号３４ａ，３４ｂから、各商品コラム５内の商品数を算出するものであり、詳細は後述する。
【００１４】
図２は図１の商品収納ラックの内部構成を示す図であり、商品収納ラック２には図示のように、各商品コラム５毎に商品を搬出する商品販売機構４と、商品の通路を規制する通路規制板１４とが設けられる。また、反射ミラー１６は、最下部の商品搬出位置から所定の位置、この場合、商品収納ラック２の最上部位置に商品投入口を望むように設置され、距離センサ７は積み重なった商品のうち、最上部になる商品１７が商品収納ラック２内の垂直部分にある場合（１７ａの場合）は反射ミラー１６を介して、それ以外の場合は直接最上部の商品（１７ｂの場合）を検出する。
【００１５】
図３は距離センサ７と制御装置９との原理構成図を示すものであり、その原理自体は、オートフォーカスカメラ等において極めて良く知られた技術であるが、その概要について以下に説明する。
【００１６】
まず、距離センサ７の構成を説明すると、結像レンズ３１ａ，３１ｂは光軸間隔Ｂで配置され、光センサアレイ（フォトセンサアレイ）３２ａ，３２ｂは例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）リニアアレイセンサであり、それぞれ結像レンズ３１ａ，３１ｂに対して焦点距離ｆの位置に配置されている。光センサアレイ３２ａ，３２ｂは照明用発光ダイオード３３により照明され、結像レンズ３１ａ，３１ｂにより各々結像された商品１７の像を像信号３４ａ，３４ｂに変換し、制御装置９の信号処理部３５に出力する。
【００１７】
次に、この発明の実施の形態にかかる部分の制御装置９の構成を説明すると、信号処理部３５は増幅器３５ａ，３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３６ａ，３６ｂおよび記憶装置３７等からなり、光センサアレイ３２ａ，３２ｂからの像信号３４ａ，３４ｂは増幅器３５ａ，３５ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変換器３６ａ，３６ｂでディジタルデータに変換され、像データ３８ａ，３８ｂとして記憶装置３７に格納される。距離検出回路３９は、記憶装置３７に記憶された左右の像データ３８ａ，３８ｂを比較して商品１７までの距離を算出し、距離信号１１として出力する。商品径検出回路４０は、記憶装置３７に記憶された像データ３８ａ，３８ｂの大小から商品径を判別し、商品径信号１２として出力する。この商品径の判別に当たっては、像データ３８ａ，３８ｂの少なくとも一方が利用される。
【００１８】
図４は距離の検出原理を説明する図であり、各結像レンズ３１ａ，３１ｂの中心を原点Ｏとして縦軸Ｘ，横軸Ｙを設定し、結像位置Ｌ1 ，Ｒ1 の座標をそれぞれ（ａL1，−ｆ）、（ａR1  ，−ｆ）とする。結像レンズ３１ａの中心点ＯL の座標は（−Ｂ／２，０）、結像レンズ３１ｂの中心点ＯR の座標は（Ｂ／２，０）であり、商品１７の点Ｍの座標を（ｘ，ｙ）とすれば、点ＭからＸ軸に下ろした垂線とＸ軸との交点Ｎの座標は（ｘ，０）、点ＯL から光センサアレイ３２ａに下ろした垂線の位置Ｌ0 の座標は（−Ｂ／２，−ｆ）、点ＯR から光センサアレイ３２ｂに下ろした垂線の位置Ｒ0 の座標は（Ｂ／２，−ｆ）である。
【００１９】
ここで、三角形△ＭＯL Ｎと△ＯL Ｌ1 Ｌ0 、△ＭＯR Ｎと△ＯR Ｒ1 Ｒ0 はそれぞれ相似であるから、次の（２），（３）式が成立する。
【００２０】
（Ｘ＋Ｂ／２）ｆ＝（−ａL1−Ｂ／２）ｙ                      …（２）
（Ｘ−Ｂ／２）ｆ＝（−ａR1＋Ｂ／２）ｙ                      …（３）
よって、（２），（３）式から、次の（４）式が成立する。
【００２１】
ｙ＝Ｂ・ｆ／（−ａL1＋ａR1−Ｂ）                            …（４）
すなわち、結像位置Ｌ1 ，Ｒ1 のＸ座標ａL1，ａR1が分かれば、商品１７までの距離が算出できることになる。
【００２２】
図５は距離検出回路の動作説明図であり、図３に示した距離検出回路３９は、図５に実線で示すようなフォトセンサアレイ３２ａ，３２ｂの像信号３４ａ，３４ｂを、別途設定した測距範囲部分について比較して、像が一致しなければ同図に破線で示すように、例えばフォトセンサアレイ３２ａの像信号３４ａを右に、フォトセンサアレイ３２ｂの像信号３４ｂを左に順次シフトさせて比較していき、像信号３４ａ，３４ｂが一致したときのシフト量を検出する。そして、結像位置Ｌ1 ，Ｒ1 のＸ座標ａL1，ａR1はこのシフト量に一致するので、距離検出回路３９はシフト量ａL1，ａR1から対象物までの距離ｙを（４）式により求めることができる。
【００２３】
すなわち、三角測量法の原理を利用したものである。
【００２４】
図６は商品径の検出原理説明図であり、図６（ａ）は商品の径が異なる場合の商品の像データの差異を示し、図６（ｂ）はその拡大説明図である。
【００２５】
すなわち、商品径の大小により商品の曲率が異なるため、フォトセンサアレイ３２に結像する商品の反射光の像の大きさに、像信号４２ａ，４２ｂのような差が生じる。商品径検出回路４０はこの像信号４２ａ，４２ｂについて２次曲線４３ａ，４３ｂを求め、例えば近似式の２次項の係数の大小により、商品径を判別する。
【００２６】
この構成において、図７のフローチャートを用い、動作説明を行なう。
【００２７】
まず、ステップＳ１で扉の開閉状態を判断し、扉が閉じられたと判断すると、ステップＳ２に移る。ステップＳ２では、１つの商品コラム５に対応した距離センサ７を駆動し、商品径信号１２により商品の径Ｄを判別する。次のステップＳ３では距離センサ７を駆動し、距離信号１１により最上部の商品（１７ａまたは１７ｂ）までの距離Ｌを認識する。
【００２８】
次いでステップＳ４では、得られた商品の径Ｄと、最上部の商品までの距離Ｌと、制御装置９に予め格納されている距離センサ７と商品収納ラック２の最下部までの距離ＬB とから、次式に基づき商品数Ｎを算出する。
【００２９】
Ｎ＝（ＬB −Ｌ）／Ｄ                                        …（１）
ステップＳ５では、ステップＳ２〜Ｓ４の手順をすべての商品コラム５について行なわれたどうかを判断し、全てが行なわれた場合にステップＳ６に移る。ステップＳ６では待機時間を設定し、ステップＳ７で一定時間待機し、待機終了後にテップＳ１に戻り、以降このような動作を繰り返すことにより、常時商品の在庫数を認識することが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、商品の投入完了を扉スイッチにより検出した後に、距離センサおよび制御装置により商品径を検出するとともに、最上部の商品までの距離を測定し、予め設定されている商品収納ラックの最下部までの距離を用いて商品の在庫数を算出するようにしたので、誤って投入した商品を取り出す場合や、商品の姿勢直しのために手を挿入した場合などに発生する誤計数を防止することができ、正確に在庫数を検出し得る利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す自動販売機の構成図である。
【図２】図１の商品収納ラックの内部構造説明図である。
【図３】距離センサと制御装置との原理構成図である。
【図４】距離の検出原理説明図である。
【図５】距離検出回路の動作説明図である。
【図６】商品径の検出原理説明図である。
【図７】この発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…自動販売機本体、２…商品収納ラック、３…商品投入口、４…商品販売機構、５…商品コラム、６…内扉、７…距離センサ、８…扉スイッチ、９…制御装置、１４…通路規制板、１６…反射ミラー、１７…商品、３１ａ，３１ｂ…結像レンズ、３２，３２ａ，３２ｂ…光センサアレイ（フォトセンサアレイ）、３３…照明用発光ダイオード、３４ａ，３４ｂ…像信号、３５…信号処理部、３５ａ，３５ｂ…増幅器、３６ａ，３６ｂ…Ａ／Ｄ変換器、３７…記憶装置、３９…距離検出回路、４０…商品径検出回路。
【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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