CN113196004A - 信息处理系统、信息处理方法和记录介质 - Google Patents

信息处理系统、信息处理方法和记录介质 Download PDF

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Abstract

提供了使得可以准确地获取车辆的载重平台上的负载的装载率的信息处理系统、信息处理方法和存储介质。信息处理系统包括：测距单元，其获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及装载率获取单元，其基于距离的分布来获取载重平台上的负载的装载率。

Description

信息处理系统、信息处理方法和记录介质
技术领域
本发明涉及信息处理系统、信息处理方法和记录介质。
背景技术
专利文献1公开了使用测距仪测量物体位置的方法，测距仪具有向物体发射光的发射单元、接收由物体反射的反射光的接收单元以及基于在接收单元处的接收结果来计算到反射点的距离的计算单元。在专利文献1中公开的方法中，移动测距仪以遍历放置在位于远处的拖车上的物体，并且计算单元基于来自测距仪和物体之间的光接收单元的连续输出数据来计算物体的位置、物体的重量、拖车的高度和物体的大小。
[引用列表]
[专利文献]
PTL 1：日本专利申请特开No.H7-10466
发明内容
[技术问题]
然而，在专利文献1中公开的装置中，由于仅测量物体的位置等，因此难以准确地获取拖车上的负载的装载率。
鉴于上述问题，本发明的示例目的是提供可以准确地获取车辆的载重平台上负载的装载率的信息处理系统、信息处理方法和存储介质。
[问题的解决方案]
根据本发明的一个示例方面，提供了一种信息处理系统，所述信息处理系统包括：测距单元，其获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及装载率获取单元，其基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
根据本发明的另一个示例方面，提供了一种信息处理方法，所述信息处理方法包括：获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
根据本发明的又一个示例方面，提供了一种存储使计算机进行以下操作的程序的存储介质，所述操作包括：使测距单元获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
[本发明的有益效果]
根据本发明，可以准确地获取车辆的载重平台上负载的装载率。
附图说明
[图1]
图1是例示了根据本发明的第一示例实施例的装载管理系统的配置的示意图。
[图2]
图2是例示了根据本发明的第一示例实施例的装载管理系统的配置的框图。
[图3]
图3是例示了根据本发明的第一示例实施例的装载管理系统中的测距装置的示意图。
[图4]
图4是例示了根据本发明的第一示例实施例的装载管理系统中的装载率获取系统和管理服务器的操作的流程图。
[图5]
图5是例示了根据第二示例实施例的测距装置的结构的示意性立体图。
[图6]
图6是例示了根据第二示例实施例的测距装置的结构的示意性前视图。
[图7]
图7是例示了根据第二示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图8]
图8是通过抛物线顶点设置反射表面时的光路的示图。
[图9]
图9是未通过抛物线顶点设置反射表面时的光路的示图。
[图10]
图10是未通过抛物线顶点设置反射表面时的光路的示图。
[图11]
图11是例示了根据第三示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图12]
图12是例示了根据第四示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图13]
图13是例示了根据第五示例实施例的测距装置的结构的示意性立体图。
[图14]
图14是例示了根据第五示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图15]
图15是例示了根据第五示例实施例的测距装置的对数螺旋线反射镜的截面图。
[图16]
图16是例示了形成对数螺旋线的反射表面处的光反射的示图。
[图17]
图17是例示了根据第六示例实施例的测距装置的结构的示意性前视图。
[图18]
图18是例示了根据第六示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图19]
图19是例示了根据第七示例实施例的测距装置的结构的示意性立体图。
[图20]
图20是例示了根据第七示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图21A]
图21A是例示了根据第八示例实施例的测距装置的结构的示意性顶视图。
[图21B]
图21B是例示了根据第八示例实施例的测距装置的结构的示意性侧视图。
[图22]
图22是例示了根据另一示例实施例的信息处理系统的配置的框图。
具体实施方式
以下，将参考附图来描述本发明的示例性示例实施例。在整个附图中，相同的部件或对应的部件被用相同的参考符号标记，并可以省略或简化对其的描述。
[第一示例实施例]
将参考图1至图4来描述根据本发明的第一示例实施例的装载管理系统。
首先，将参考图1至图3来描述根据本示例实施例的装载管理系统的配置。图1是例示了根据本示例实施例的装载管理系统的配置的示意图。图2是例示了根据本示例实施例的装载管理系统的配置的框图。图3是例示了根据本示例实施例的装载管理系统中的测距装置的示意图。
如图1和图2中例示的，根据本示例实施例的装载管理系统1包括装载率获取系统2和管理服务器30。装载率获取系统2被安装在诸如卡车之类的各车辆40上。装载率获取系统2包括测距装置100和控制装置200。管理服务器30连接到网络NW。网络NW由局域网(LAN)、广域网(WAN)、移动通信网等形成。例如，装载率获取系统2的控制装置200能够按诸如移动通信之类的无线方案连接到网络NW。控制装置200和管理服务器30可以经由网络NW彼此通信。注意的是，控制装置200的通信方案例如可以根据其安装地点从无线方案或有线方案中适当地选择。
装载率获取系统2是信息处理系统，并被安装在车辆40上。例如，车辆40是装载和运输负载G的诸如卡车之类的货车。装载率获取系统2可以被安装在单台车辆40或多台车辆40上。另外，车辆40的类型不受特别限制，只要它可以装载有负载G即可，而不限于卡车。
车辆40具有载货空间42，载货空间42例如是装载有负载G的箱形载重平台。测距装置100被安装在载货空间42的顶棚上。载货空间42的类型不受特别限制，可以例如是厢式车体型、翼式车体型、带帽扁平车体型、冰箱型、冷冻室型等。载货空间42可以由诸如装运容器之类的用于运输负载G的容器形成。注意的是，车辆40可以是具有没有顶部敞开的罩的扁平车体型的载重平台而非载货空间42的车辆，该载货空间42在空间内部容纳负载。在这种情况下，测距装置100被安装在其中负载G可以经由例如支撑构件等装载到载重平台上的空间上方。车辆40可以是任何具有载重平台的车辆，该载重平台可以装载有如上所述的负载G。
注意的是，装载在车辆40的载货空间42中的负载G不受特别限制，并且可以是任何类型的负载。另外，负载G的状态不受特别限制，例如可以是诸如用包装材料(诸如纸板箱)包装的状态、容纳在诸如托盘箱之类的装运容器中的状态、裸露状态等之类的任何状态。
负载G被例如在车辆泊位(诸如配送中心)处装载到车辆40的载货空间42中。装载率获取系统2获取具有装载有负载G的这样的载货空间42的车辆40的载货空间42中的负载G的装载率。注意的是，负载G被装载到载货空间42中的装载地点可以不受特别限制，并且可以是不限于车辆泊位的各种地点。
例如，控制装置200被安装在车辆40的驾驶室、底盘、载货空间42等中。注意的是，控制装置200的车辆40中的安装地点不受特别限制，可以是任何地点。另外，控制装置200不一定需要被安装在车辆40中，并可以被安装在诸如管理车辆40的基础设施之类的与车辆40分开的地点。在这种情况下，控制装置200被配置为能够以无线方案与测距装置100通信。另外，在这种情况下，控制装载200可以按有线方案连接到网络NW。
测距装置100用作获取距离分布信息的测距单元，并且例如可以是光检测和测距(LiDAR)设备。测距装置100可以通过发射预定范围内的光并检测来自对象物体的反射光来获取从测距装置100到对象物体的距离的分布。测距装置100可以更一般地被称为传感器设备。装载率获取系统2可以被配置为具有多个测距装置100。注意的是，在本说明书中，光不限于可见光，并且旨在包括诸如红外线、紫外线等之类的肉眼不能够察觉到的光。另外，测距装置100不限于LiDAR设备，并且可以是可以获取随后描述的距离分布信息的任何装置。
具体地，测距装置100跨作为沿着载货空间42的地板表面的平面的参考表面向载货空间42的地板表面发射光，并检测来自装载在载货空间42的地板表面上的负载G或载货空间42的地板表面的反射光。由此，测距装置100可以获取跨参考表面的从测距装置100到负载G或到载货空间42的地板表面的距离的二维分布。注意的是，将在第二示例实施例至第八示例实施例中描述测距装置100的特定配置示例。
例如，控制装置200是诸如计算机之类的信息处理装置。如图2中例示的，控制装置200具有接口(I/F)210、控制单元220、信号处理单元230、存储单元240和通信单元250。接口210是通过有线连接或无线连接以通信方式将控制装置200和测距装置100彼此连接的设备。由此，控制装置200和测距装置100以通信方式彼此连接。例如，接口210可以是基于诸如以太网(注册商标)之类的规范的通信设备。接口210可以包括诸如交换集线器之类的中继设备。当装载率获取系统2具有多个测距装置100时，控制装置200可以通过经由交换集线器等进行中继通信来控制多个测距装置100。
控制单元220控制测距装置100和控制装置200的操作。信号处理单元230处理从测距装置100获取的信号，以获取关于从测距装置100到载货空间42中的地板表面或负载G的距离的距离信息。例如，控制单元220和信号处理单元230的功能可以在当设置在控制装置200中的诸如中央处理单元(CPU)之类的处理器从存储设备读取程序并执行程序时实现。存储单元240是存储由测距装置100获取的数据、用于控制装置200的操作的程序和数据等的存储设备。因此，控制装置200具有控制测距装置100的功能和分析由测距装置100获取的信号的功能。
通信单元250按诸如移动通信之类的无线方案连接到网络NW，以经由网络NW向管理服务器30等发送数据以及从管理服务器30等接收数据。控制单元220可以经由通信单元250与诸如管理服务器30之类的外部装置通信。
此外，根据本示例实施例的信号处理单元230具有作为形成装载率获取单元的功能单元以便获取载货空间42中的负载G的装载率的空置空间计算单元232和装载率计算单元234。
如图3中例示的，负载G被装载在载货空间42的地板表面42a上。安装在载货空间42的顶棚上的测距装置100沿着载货空间42的地板表面42a跨参考表面向载货空间42的地板表面42a发射光L。例如，测距装置100可以在作为与地板表面42a交叉的方向的与地板表面42a正交的方向上发射光L。另外，测距装置100可以通过利用光L扫描参考表面跨参考表面发射包括彼此平行的平行光线的光L。利用光L的扫描方案不受特别限制，并且测距装置100可以通过使用光栅扫描利用光L扫描参考表面，该光栅扫描例如重复进行使光L在载货空间42的宽度方向上移动的扫描以及使光L在载货空间42的前后方向上移动的扫描。
测距装置100检测从负载G或载货空间42的地板表面42a发射到地板表面42a的光L的反射光。因此，测距装置100获取指示跨参考表面的从测距装置100到负载G或地板表面42a的距离的二维分布的距离分布信息。由于通过利用包括如上所述的彼此平行的平行光线的光L进行扫描来获取距离分布，因此可以准确地获取距离分布。
注意的是，不一定需要测距装置100用包括彼此平行的平行光线的光L进行扫描。例如，测距装置100可以是诸如相对于预定旋转轴线进行旋转扫描的测距装置之类的任何将光L发射到地板表面42a上的其上可以装载有负载G的区域的测距装置。
另外，测距装置100不一定需要被形成为单个测距装置，并且例如可以由针对多个分割区域中的每个设置的多个测距装置形成。
空置空间计算单元232基于测距装置100获取的距离分布信息来计算载货空间42中的其中可以装载有负载G的空置空间的体积。在载货空间42中，距离分布信息中的距离是在没有装载负载G的区域中的从测距装置100到地板表面42a的距离。另一方面，在载货空间42中，距离分布信息中的距离是在装载有负载G的区域中的从测距装置100到负载G的距离。因此，在没有装载负载G的区域中，距离分布信息中的距离比装载有负载G的区域中的长。另外，距离分布信息中的距离可以根据转载的负载G的大小而改变。也就是说，所装载的负载G越大，距离分布信息中的距离越短。空置空间计算单元232可以基于由于所装载负载G的存在与否、负载G的大小等而导致的距离分布信息中的距离的差异来计算空置空间的体积。
注意的是，空置空间计算单元232还可以计算空置空间的地板表面面积，而不是计算空置空间的体积。在这种情况下，空置空间计算单元232可以基于由于所装载负载G的存在与否而导致的距离分布信息中的距离的差异来检测空置空间的地板表面，并计算空置空间的地板表面面积。
装载率计算单元234基于作为由空置空间计算单元232计算出的空置空间的相关量的空置空间的体积或地板表面面积来计算载货空间42中负载G的装载率。例如，装载率计算单元234可以通过将载货空间42的最大装载空间的体积与空置空间的体积之间的差除以最大装载空间的体积来计算负载G的装载率。最大装载空间是可以装载有负载G的载货空间42的最大空间。另外，例如，装载率计算单元234可以通过将载货空间42的最大装载空间的地板表面面积与空置空间的地板表面面积之间的差值除以最大装载空间的地板表面面积来计算负载G的装载率。
以这种方式，配置根据本示例实施例的装载率获取系统2。根据本示例实施例的装载率获取系统2可以基于如上所述的测距装置100获取的距离分布信息来获取车辆40的载货空间42中负载G的装载率。
注意的是，上述的装载率获取系统2的配置是示例，并且装载率获取系统2还可以包括以整体方式控制测距装置100和控制装置200的装置。另外，装载率获取系统2可以是在测距装置100中的其中嵌入控制装置200的功能的集成型装置。
例如，管理服务器30被安装在管理车辆40的诸如货运公司的配送中心等之类的基础设施中。管理服务器30被配置为能够管理一台或多台车辆40的载货空间42中负载G的装载率。管理服务器30具有控制单元32、存储单元34和通信单元36，如图2中例示的。
控制单元32控制管理服务器30的操作。例如，控制单元32的功能可以在设置在管理服务器30中的诸如CPU之类的处理器从存储设备读取程序并执行程序时实现。存储单元34是存储用于管理服务器30等的操作的程序和数据的存储设备。存储单元34存储管理车辆40和装载在车辆40的载货空间42中的负载G的管理数据库(DB)34a。控制单元32可以将由装载率获取系统2获取并与车辆40上的标识信息关联地发送到管理服务器30的装载率注册在管理DB 34a中，并管理装载率。
通信单元36按有线方案或无线方案连接到网络NW，以经由网络NW向发送数据和从装载率获取系统2的控制装置200接收数据。控制单元32可以经由通信单元36与诸如装载率获取系统2的控制装置200等之类的外部装置进行通信。
以这种方式，配置根据本示例实施例的管理服务器30。
根据本示例实施例的装载率获取系统2可以基于测距装置100获取的距离分布信息来获取作为车辆40的载重平台的载货空间42中负载G的装载率。因此，根据本示例实施例的装载率获取系统2可以准确地获取载货空间42中负载G的装载率。因此，根据本示例实施例，能够防止具有低装载率的车辆40在装载率仍然低的同时运输负载G，并且能够实现负载G的有效运输。
接下来，将参考图4进一步描述根据本示例实施例的装载管理系统1中的装载率获取系统2和管理服务器30的操作。图4是例示了根据本示例实施例的装载管理系统1中的装载率获取系统2和管理服务器30的操作的流程图。利用这些操作，进行根据本示例实施例的信息处理方法。
例如，在诸如配送中心之类的车辆泊位中，在具有设置在载货空间42的顶棚上的测距装置100的车辆40处，由车辆40的驾驶员、装载工人等将负载G装载到载货空间42中。将负载G装载到载货空间42中可以通过人工来进行，或者例如可以通过使用诸如叉车、提升机、起重机、绞车等之类的装备来进行。
装载率获取系统2的控制单元220确定是否输入了提供获取车辆40的载货空间42中的装载率的指令的获取指令(步骤S102)并且等待直到输入了获取指令为止(步骤S102，否)。控制单元220例如可以等待作为获取装载率的获取指令的由驾驶员、装载工人等进行的开关输入或指示载货空间42的门已经关闭的门关闭信号的输入。
如果控制单元220确定输入了获取装载率的获取指令(步骤S102，是)，则控制单元220控制测距装置100并使测距装置100获取距离分布信息(步骤S104)。测距装置100获取指示跨参考表面的从测距装置100到负载G或地板表面42a的距离的分布的距离分布信息，如以上根据控制单元220的控制描述的。
接下来，空置空间计算单元232基于测距装置100获取的距离分布信息来计算载货空间42中的其中可以装载有负载G的空置空间的体积或地板表面面积(步骤S106)。
接下来，装载率计算单元234基于作为由空置空间计算单元232计算出的空置空间的体积或地板表面面积来计算载货空间42中负载G的装载率(步骤S108)。
接下来，控制单元220将由装载率计算单元234计算出的负载G的装载率经由网络NW发送到管理服务器30(步骤S110)。
响应于从装载率获取系统2的控制装置200接收到装载率，管理服务器30的控制单元32将接收到的装载率注册到管理DB 34a中(步骤S112)。控制单元32可以以车辆40为基础将装载率与车辆40上的标识信息关联地注册到管理DB 34a中并进行管理。例如，控制单元32可以出于诸如车辆40的调度计划之类的各种目的这样的方式提供由管理DB 34a管理的装载率。
另外，控制单元32将由装载率计算单元234计算出的负载G的装载率与预先设置的阈值进行比较(步骤S114)。该阈值是用于确定装载率的水平的基准，并被预先设置并存储在存储单元34等中。该阈值可以例如由管理车辆40的货运公司的管理者等适当地设定，并且可以例如根据诸如负载G的类型、车辆40的类型、负载G的所有者、运输时段等之类的各种因素来设置。
如果控制单元32确定装载率小于或等于阈值(步骤S114，是)，则控制单元32识别出载货空间42中的负载G的装载率低，并进行通知处理以发出指示装载率低的通知(步骤S116)。控制单元32可以经由网络NW向由所关注车辆40的驾驶员携带的移动信息终端(未例示)发送指示装载率低的通知，并且由此例如作为通知处理通知驾驶员。另外，控制单元32可以经由网络NW向管理关注车辆40的管理者所使用的信息终端发送指示装载率低的通知，并且由此例如作为通知处理通知管理者。因此，例如，驾驶员或管理者能够在载货空间42中负载G的装载率低的情况下取消车辆40对负载G的运输。在这种情况下，例如，驾驶员或管理者可以采取增加载货空间42中负载G的装载率的对策，诸如将另一负载G添加和装载到载货空间42中、改变将装载到载货空间42中的负载G的类型等。
注意的是，管理服务器30可以被配置为在装载率小于或等于阈值时不许可运输负载，并在装载率超过阈值时许可车辆40运输负载。在这种情况下，如果控制单元32确定装载率超过阈值(步骤S114，否)，则控制单元32可以进行许可运输负载G的许可处理。
控制单元32可以发送指示许可运输到所关注车辆40的驾驶员所携带的移动信息终端(未例示)的通知，并例如作为许可处理经由网络NW通知驾驶员。另外，控制单元32可以发送指示许可运输到管理所关注车辆40的管理者所使用的信息终端的通知，并例如作为许可处理经由网络NW通知管理者。这使得驾驶员能够例如使用车辆40进行负载G的运输。另外，管理者可以让驾驶员使用车辆40进行负载G的运输。除了以上之外，控制单元32可以通过控制车辆40将要通过的出口门的打开操作来控制是否许可车辆40离开车库，并且由此可以例如确定是否许可负载G的运输。
如上所述，根据本示例实施例，由于基于测距装置100所获取的距离分布信息来获取车辆40的载货空间42中负载G的装载率，因此可以准确地获取载货空间42中负载G的装载率。因此，根据本示例实施例，通过利用准确获取的负载G的装载率，可以实现负载G的有效运输。
[第二示例实施例]
将参考图5至图7来描述根据本发明的第二示例实施例的测距装置。图5是例示了根据第二示例实施例的测距装置100的结构的示意性立体图。图6是例示了当从前方观察时的测距装置100的结构的示意图。图7是例示了当从顶部观察时的测距装置100的结构的示意图。将通过交叉引用这些附图来描述测距装置100的结构。注意的是，在各图中例示的x轴、y轴和z轴是为了辅助描述而提供的，并不旨在限制测距装置100的安装方向。在本示例实施例中，首先，使得能够进行其中光路在y轴方向上平行移动的平行扫描的配置将被描述为根据第一示例实施例的测距装置100的基本配置。注意的是，例如，与使得能够进行光路在x轴方向上平行移动的平行扫描的配置一起，这种配置可以被用作根据第一示例实施例的测距装置100，如随后描述的。
如图5中例示的，测距装置100具有底座110、盖120、传感器单元130、抛物反射镜140、位置调整机构150、平面反射镜160和附接部170。
底座110是矩形板状构件，并用作测距装置100的壳体的部分。另外，底座110具有将传感器单元130、抛物反射镜140、平面反射镜160等固定到预定位置的功能。
盖120是覆盖底座110的封盖，并用作测距装置100的壳体的部分。抛物反射镜140、位置调整机构150和平面反射镜160布置在由底座110和盖120包围的壳体的内部空间中。
传感器单元130是二维LiDAR设备。如图6中例示的，传感器单元130可以围绕旋转轴线u进行旋转扫描。旋转轴线u也可以被称为第一旋转轴线。传感器单元130具有发射激光的激光设备以及接收被对象物体反射的反射光并将反射光转换成电信号的光电转换元件。传感器单元130布置在底座110的下部和盖120中形成的凹口中，如图5中例示的。使从传感器单元130发射的光进入抛物反射镜140的反射表面140a。
作为由传感器单元130进行的距离检测方案的示例，可以使用飞行时间(TOF)方案。TOF方案是通过测量从发射光到接收到反射光的时间来测量距离的方法。
注意的是，从传感器单元130发射的激光可以是可见光，或者可以是诸如红外线之类的不可见光。这种激光例如可以是波长为905nm的红外线。
抛物反射镜140是具有反射表面140a的反射镜。抛物反射镜140也可以被称为第一反射镜。反射表面140a形成其焦点是垂直于旋转轴线u的横截面(图6中的xy平面)上的旋转轴线u上的一点的抛物线。换句话说，传感器单元130布置在由反射表面140a形成的抛物线的焦点附近，并且旋转轴线u布置在穿过由反射表面140a形成的抛物线的焦点的位置处。旋转轴线u与图6中的z轴平行。抛物线的方程由下式(1)表示，在式(1)中，抛物线顶点的坐标被表示为P(0，0)，焦点的坐标被表示为(a，0)。
[算术式1]
y2＝4ax (1)
根据抛物线的数学性质，当从传感器单元130发射的光被反射表面140a反射时，反射光的发射方向与抛物线的轴线平行，而与发射光的角度无关。也就是说，如图6中例示的，对于源自传感器单元130的具有不同发射角度的光路L1和光路L2，由反射表面140a反射的反射光线彼此平行。以这种方式，在传感器单元130布置在反射表面140a的焦点处的情况下，这使得能够进行光路响应于发射光的旋转而在y轴方向上平行移动的平行扫描。
注意的是，抛物反射镜140的材料例如可以是其主要成分是铝的铝合金。在这种情况下，反射表面140a可以通过例如通过镜面抛光或电镀使铝合金的表面平滑来形成。注意的是，随后描述的其它抛物反射镜可以由相同的材料通过相同的处理形成。
平面反射镜160是具有至少部分形成平面的反射表面160a的反射镜。平面反射镜160也可以被称为第二反射镜。反射表面160a设置在来自反射表面140a的反射光的光路上。如图6和图7中例示的，平面反射镜160将反射表面140a反射的光的方向改变为xy平面中的不同方向。更具体地，来自平面反射镜160的反射光大体在z轴方向(也就是说，在大体平行于旋转轴线u的方向)上行进。来自平面反射镜160的反射光被发射到测距装置外。因此，来自测距装置100的发射光的方向不限于与反射表面140a的轴平行的方向。
注意的是，以与抛物反射镜140相同的方式，平面反射镜160的材料例如可以是其主要成分是铝的铝合金。在这种情况下，平面反射镜160的反射表面160a可以通过以与反射表面140a相同的方式进行平滑来形成，或者可以通过将具有镜面光泽的铝合金板附接到底座构件来形成。注意的是，随后描述的其它平面反射镜可以由相同的材料通过相同的处理形成。
本文中，盖120被配置为既不吸收也不反射来自平面反射镜160的反射光。具体地，例如，来自平面反射镜160的反射光经过的盖120的区域可以由透明材料形成。透明材料的示例可以是丙烯酸树脂。可替换地，可以设置窗口，使得盖120的供来自平面反射镜160的反射光穿过的区域是中空的。
附接部170是将测距装置100附接并固定到载货空间42的顶棚等的一部分。通过被附接部170固定，测距装置100可以以任何方位附接。位置调整机构150是用于在将测距装置100附接到载货空间42的顶棚等时精细调整平面反射镜160的位置的机构。注意的是，可以设置使平面反射镜160移动的驱动机构来代替位置调整机构150。
图6和图7中例示的光路L1和L2是当光从传感器单元130发射出时的光路的例示。相比之下，被对象物体反射并进入测距装置100的光在相反方向上穿过与光路L1和L2基本上相同的路径，并被传感器单元130接收。
由于抛物反射镜140的厚度、传感器单元130的布置位置的限制等，本示例实施例的测距装置100在抛物反射镜140的轴向方向上被构造得厚。相比之下，本示例实施例的测距装置100具有反射从抛物反射镜140反射的光的平面反射镜160。平面反射镜160可以将来自测距装置100的发射光的方向改变为与由抛物反射镜140形成的抛物线的轴向方向不同的方向。因此，由于本示例实施例的测距装置100可以将光发射方向引导到与抛物反射镜140的轴向方向不同的方向，因此光发射方向上的厚度可以减小。因此，本示例实施例的测距装置100可以以节省空间的方式安装在载货空间42的顶棚等上。因此，根据本示例实施例，提供了安装地点的灵活性提高的测距装置100。
另外，在根据本示例实施例的测距装置100中，抛物反射镜140的反射表面140a被设置为在抛物线顶点处不存在。将参考图8至图10描述进行这种配置的原因。
图8是当通过抛物线顶点P设置反射表面140b时光路的示图。为了简化例示，传感器单元130以简化的方式被指示为布置在反射表面140b的焦点F处的点光源。当从焦点F发射的光与抛物线轴不平行时(当光不在朝向顶点P的方向上行进时)，反射光没有穿过焦点F。然而，当从焦点F发射的光与抛物线轴平行(光在朝向顶点P的方向上行进)并且在顶点P处被反射时，反射光穿过焦点F。因此，从传感器单元130发射的光重新进入传感器单元130。在这种情况下，在传感器单元130接收到与来自对象物体的反射光不同的反射光时测得的信号上可能出现噪声。以这种方式，如果反射表面140b是被设置穿过抛物线顶点P的，则检测精度可能降低，并且可能无法确保足够的检测精度。
相比之下，在本示例实施例的测距装置100中，如图9中例示的，反射表面140a被设置为不存在于抛物线顶点P处。因此，即使当从焦点F发射的光与抛物线轴平行时，光也没有被反射。因此，由于反射光没有再进入传感器单元130，因此可以抑制检测精度的降低。如上所述，根据本示例实施例，因为抛物反射镜140的反射表面140a被设置为在抛物线顶点处不存在，所以提供了检测精度提高的测距装置100。
注意的是，虽然在图9中反射表面140a布置在抛物线轴的一侧，但如图10中例示的修改例中所指示的，可以采用其中反射表面140c布置在两侧从而不包括抛物线顶点P的配置。随后，将描述与该修改例对应的特定配置示例。
[第三示例实施例]
接下来，作为本发明的第三示例实施例，将描述可以将平面反射镜平行移动的测距装置的配置示例。将省略或简化对与上述示例实施例中的部件一样的部件的描述。在下面的第三示例实施例至第八示例实施例中，测距装置101、102、300、301、400和500将被描述为可以用作第一示例实施例的测距装置100的配置的测距装置的特定示例。
图11是例示了当从顶部观察时的本示例实施例的测距装置101的结构的示意图。本示例实施例的测距装置101具有驱动机构151而非位置调整机构150，并具有平面反射镜161而非平面反射镜160。驱动机构151将平面反射镜161平行于抛物反射镜140的轴向方向(图11中的x轴方向)驱动。驱动机构151包括诸如电机之类的驱动设备。另外，驱动机构151包括获取诸如编码器之类的平面反射镜161上的位置信息的设备。这些设备由控制装置200控制。另外，由驱动机构151获取的关于平面反射镜161的位置信息被供应到控制装置200。
当平面反射镜161由驱动机构151驱动并在x轴方向上平行移动时，来自平面反射镜161的反射光类似地在x轴方向上平行移动。这使得本示例实施例的测距装置101能够进行扫描，以使来自平面反射镜161的反射光平行地在x轴方向上移动。此外，本示例实施例的测距装置101还可以进行扫描，以按与第二示例实施例中相同的方式使来自平面反射镜161的反射光在y轴方向上平行移动。因此，本示例实施例的测距装置101用作三维传感器设备，其除了可以获得与第二示例实施例中相同的有利效果之外，还可以通过将x轴方向和y轴方向上的二维扫描与z轴方向上的距离测量相结合来获取三维位置信息。
[第四示例实施例]
接下来，作为本发明的第四示例实施例，将描述可以将平面反射镜旋转并移动的测距装置的配置示例。将省略或简化对与第二示例实施例中的部件一样的部件的描述。
图12是例示了当从顶部观察时的本示例实施例的测距装置102的结构的示意图。本示例实施例的测距装置102具有驱动机构152而非位置调整机构150，并具有平面反射镜162而非平面反射镜160。驱动机构152驱动平面反射镜162，以使平面反射镜162围绕与Y轴平行的旋转轴线v旋转。旋转轴线v的位置可以是任何位置，只要来自平面反射镜162的反射光的方向根据旋转而改变，并且例如可以在来自抛物反射镜140的反射光经过的路径上。驱动机构152包括诸如电机之类的驱动设备。另外，驱动机构152包括获取诸如编码器之类的平面反射镜162上的角度信息的设备。这些设备由控制装置200控制。另外，由驱动机构152获取的关于平面反射镜162的角度信息被供应到控制装置200。
当平面反射镜162由驱动机构152驱动并旋转和移动时，来自平面反射镜162的反射光的方向也旋转。这使得本示例实施例的测距装置102能够进行扫描，以使来自平面反射镜161的反射光的方向旋转和移动。此外，本示例实施例的测距装置102还可以进行扫描，以按与第二示例实施例中相同的方式使来自平面反射镜162的反射光在y轴方向上平行移动。因此，本示例实施例的测距装置102用作三维传感器设备，其除了可以获得与第二示例实施例中相同的有利效果之外，还可以通过将关于旋转轴线v的旋转移动、y轴方向上的平行移动和距离测量相结合来获取三维位置信息。
[第五示例实施例]
接下来，作为本发明的第五示例实施例，将描述还具有对数螺旋线反射镜的测距装置的配置示例。将省略或简化对与上述示例实施例中的部件一样的部件的描述。
图13是例示了根据第五示例实施例的测距装置300的结构的示意性立体图。图14是例示了当从顶部观察时的测距装置300的结构的示意图。将通过交叉引用图13和图14来描述测距装置300的结构。注意的是，图13和图14可以省略一些对于光路的描述而言不需要的诸如底座110、盖120、附接部170等之类的部件的描述。
测距装置300具有传感器单元130、抛物反射镜340、驱动机构351、对数螺旋线反射镜361和平面反射镜362、363、364和365。抛物反射镜340具有反射表面340a和340b。反射表面340a和340b中的每个形成其焦点是垂直于旋转轴线u的横截面(图13中的xy平面)上的旋转轴线u上的一点的抛物线。如图14中例示的，反射表面340a和反射表面340b在xz平面上处于彼此垂直的位置关系。注意的是，抛物反射镜340、平面反射镜363、对数螺旋线反射镜361和平面反射镜365也可以分别被称为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜。
从传感器单元130在负x轴方向上发射的光在z轴方向上在反射表面340a处反射，然后在正x轴方向上的反射表面340b处朝向对数螺旋线反射镜361反射。通过在反射表面340a和340b处以两次反射在z方向上进行光路的转移，在抛物反射镜340处的反射光可以不被传感器单元130阻挡。另外，由于反射光没有再进入传感器单元130，因此可以出于与参考图8至图10描述的相同的原因，提高检测精度。
对数螺旋线反射镜361具有柱状形状，并在其侧表面上具有形成对数螺旋线的反射表面361a。从传感器单元130发射的光被反射表面361a反射。对数螺旋线反射镜361可以在驱动机构351的作用下围绕旋转轴线w旋转。此时，在反射表面361a处反射的光根据对数螺旋线反射镜361的角度平行移动。注意的是，旋转轴线u也可以被称为第二旋转轴线。
将参考图15和图16更详细地描述对数螺旋线反射镜361的结构。图15是根据本示例实施例的对数螺旋线反射镜361的沿着垂直于旋转轴线w的平面截取的截面图。作为对数螺旋线反射镜361的侧表面的反射表面361a在与旋转轴线w垂直的横截面上形成四条对数螺旋线连续连接而成的闭合曲线。利用具有连续连接的对数螺旋线的这种闭合曲线，这实现了其中从传感器单元130发射的光可以进入的反射表面361a在与旋转轴线w垂直的横截面上形成对数螺旋线的配置。因此，即使当光进入对数螺旋线反射镜361的任何表面时，也可以利用反射光进行扫描。注意的是，对数螺旋线也可以称为等角螺线或伯努利螺线(Bernoulli’s spiral)。
图16是例示了形成对数螺旋线的反射表面处的光反射的示图。对数螺旋线Sp由下式(2)的极方程表示，在式(2)中，极坐标的动态半径被表示为r，极坐标中的偏转角被表示为θ，当θ为零时r的值为“a”，并且对数螺旋线的切线相对于穿过对数螺旋线中心的线的角度为b。
[算术式2]
r＝a·exp(θ·cotb) (2)
现在，考虑从对数螺旋线Sp外行进到式(2)的极方程的原点O的入射光I11和I21与对应的反射光I12和I22之间的关系。入射光I11和入射光I21在对数螺旋线Sp上的反射的点处的切线分别被表示为t1和t2，并且其法线分别被表示为S1和S2。入射光I11在对数螺旋线Sp的动态半径r1上的点处反射，并且入射光I21在对数螺旋线Sp的动态半径r2上的点处反射(注意r1≠r2)。在这种情况下，由于对数螺旋线Sp的性质，入射光I11与切线t1之间的角度和入射光I21与切线t2之间的角度二者都是b。因此，入射光I11与法线S1之间的入射角
Figure BDA0003059857270000222
和入射光I21与法线S2之间的入射角
Figure BDA0003059857270000223
是相同的。另外，反射光I12与法线S1之间的反射角
Figure BDA0003059857270000224
和反射光I22与法线S2之间的反射角
Figure BDA0003059857270000227
是相同的。当
Figure BDA0003059857270000225
和b是用弧度法表示的角度时，
Figure BDA0003059857270000226
与b之间的关系被表示为下式(3)。
[算术式3]
Figure BDA0003059857270000221
从上文中发现，从对数螺旋线Sp外向原点O行进的入射光I11在对数螺旋线Sp上的任一点反射时是以相同的反射角
Figure BDA0003059857270000228
反射的。因此，当对数螺旋线Sp围绕原点O旋转时，虽然对数螺旋线Sp的入射光I11的反射点改变，但反射光I12的反射方向不改变，并且因此反射光I12平行地移动。
为了利用这种性质，本示例实施例的对数螺旋反射镜361被形成为使得反射表面的至少部分是其旋转轴线w对应于与旋转轴线w垂直的横截面上的原点O的对数螺旋线。因此，通过围绕旋转轴线w旋转对数螺旋线反射镜361，可以进行扫描，使得被反射表面361a反射的光平行地移动。
回到图14，将描述利用使用对数螺旋线反射镜361反射的光进行的平行扫描。由对数螺旋线反射镜361反射的光根据对数螺旋反射镜361的角度进入平面反射镜362或平面反射镜364并被平面反射镜362或平面反射镜364反射。被平面反射镜362反射的光被平面反射镜363反射并发射到测距装置300外。此时，发射方向为正z轴方向。被平面反射镜364反射的光被平面反射镜365反射并发射到测距装置300外。此时，发射方向为负z轴方向。
当对数螺旋反射镜361如图14中图示地顺时针旋转时，从测距装置300发出的光平行地从光路L5移动到光路L6。当使对数螺旋线反射镜361在发射光在光路L6上的情况下进一步旋转时，发射光从光路L6不连续地改变到光路L7。然后，发射光从光路L7平行地移动到光路L8，并从光路L8不连续地改变到光路L5。以这种方式，本示例实施例的测距装置300可以交替地扫描z轴的正方向和负方向的不同方向。注意的是，对于装载率获取系统2中的测距装置100，可以使用的是用指向z轴的正方向和负方向的不同方向中的任一个的光进行扫描。
因此，本示例实施例的测距装置300可以进行扫描，以使发射光在x轴方向上平行移动。另外，本示例实施例的测距装置300还可以进行扫描，以按与第二示例实施例中相同的方式使发射光在y轴方向上平行移动。因此，本示例实施例的测距装置300用作三维传感器设备，其除了可以获得与第二示例实施例中相同的有利效果之外，还可以通过将x轴方向和y轴方向上的二维扫描与z轴方向上的距离测量相结合来获取三维位置信息。此外，由于本示例实施例的测距装置300可以交替地扫描z轴的正方向和负方向，因此可以通过使用单个测距装置300来进行彼此不同的两个方向的测距。
[第六示例实施例]
接下来，作为本发明的第六示例实施例，将描述具有两个光学系统的测距装置的配置示例。将省略或简化对与上述示例实施例中的部件一样的部件的描述。
图17是例示了当从前部观察时的根据第六示例实施例的测距装置400的结构的示意图。图18是例示了当从顶部观察时的测距装置400的结构的示意图。将通过交叉引用这些附图来描述测距装置400的结构。
测距装置400具有第一光学系统401和第二光学系统402。第一光学系统401具有传感器单元130、抛物反射镜140和平面反射镜160。由于第一光学系统401与第二示例实施例的测距装置100的光学系统相同，因此将省略对其的描述。注意的是，第一光学系统401的顶视图与图7相同。
第二光学系统402具有抛物反射镜440和平面反射镜460。抛物反射镜440具有反射表面440a。反射表面440a形成其焦点是垂直于旋转轴线u的横截面(图17中的xy平面)上的旋转轴线u上的一点的抛物线。抛物反射镜440具有相对于抛物反射镜140的线对称结构。另外，平面反射镜460具有相对于平面反射镜160的线对称结构。抛物反射镜140和抛物反射镜440布置在与抛物线轴对称的位置处。另外，平面反射镜160和平面反射镜460布置在与抛物线轴对称的位置处。注意的是，容纳第二光学系统402的这些部件的壳体的结构例如可以是当第二示例实施例的图5中例示的壳体在y方向上颠倒时得到的结构。
当从传感器单元130在图17中的左下方方向上发射时，光进入反射表面440a。由反射表面440a反射的光平行于抛物线轴，如光路L9和L10所例示的。由反射表面440a反射的光发射到第二光学系统402外，如图18中例示的。
本文中，抛物反射镜140的反射表面140a和抛物反射镜440的反射表面440a被设置成在抛物线顶点处不存在。该配置对应于图10中例示的光路的示图。因此，如图8至图10的例示中描述的，由于抛物线顶点处的反射光没有再进入传感器单元130，因此可以抑制检测精度的降低。因此，另外在本示例实施例中，可以以与第二示例实施例中相同的方式设置检测精度提高的测距装置400。此外，在本示例实施例中，可以通过使用两个光学系统来拓宽发射光的扫描范围。
[第七示例实施例]
接下来，作为本发明的第七示例实施例，将描述具有对数螺旋线反射镜和两个抛物反射镜的测距装置的配置示例。将省略或简化对与上述示例实施例中的部件一样的部件的描述。
图19是例示了根据第七示例实施例的测距装置301的结构的示意性立体图。图20是例示了当从顶部观察时的测距装置301的结构的示意图。本示例实施例的测距装置301是其中在第五示例实施例中的测距装置300中用第六示例实施例的抛物反射镜140和抛物反射镜440替换抛物反射镜340的测距装置。在本示例实施例中也获得了与第五示例实施例中的有利效果相同的有利效果。另外，在本示例实施例中，与第五示例实施例的情况相比，抛物反射镜的结构被简化。
[第八示例实施例]
接下来，作为本发明的第八示例实施例，将描述具有各自由微机电系统(MEMS)形成的多个LiDAR设备的测距装置的配置示例。将省略或简化对与上述示例实施例中的部件一样的部件的描述。
图21A是例示了当从顶部观察时的根据第八示例实施例的测距装置500的结构的示意图。图21B是例示了当从侧面观察时的根据第八示例实施例的测距装置500的结构的示意图。根据本示例实施例的测距装置500被安装在载货空间42的顶棚上。测距装置500具有多个LiDAR设备510，多个LiDAR设备510各自由包括诸如MEMS镜之类的MEMS结构的MEMS形成。LiDAR设备510被配置为例如能够用通过使用MEMS镜发射的光进行扫描。
多个LiDAR设备510沿着与载货空间42的地板表面42a平行的平面布置成矩阵，例如，如图21A和图21B中例示的。多个LiDAR设备10中的每个获取关于从测距装置500到装载在载货空间42的地板表面42a或载货空间42的地板表面42a上的负载G的在预定范围内的距离的距离信息。因此，本示例实施例的测距装置100可以获取指示跨参考表面的从测距装置100到载货空间42中的地板表面42a或负载G的距离的二维分布的距离分布信息。
[另一示例实施例]
作为以上示例实施例中描述的信息处理系统的装载率获取系统可以根据又一示例实施例如在图22中例示地配置。图22是例示了根据另一示例实施例的信息处理系统的配置的框图。
如图22中例示的，根据另一示例实施例的信息处理系统1000具有：测距单元1002，其获取与装载在车辆的载重平台上或载重平台的地板表面的距离的分布；以及装载率获取单元1004，其基于距离的分布来获取载重平台上的负载的装载率。
根据另一示例实施例的信息处理系统1000，可以准确地获取车辆的载重平台上的负载的装载率。
[变型例实施例]
注意的是，所有以上示例实施例仅仅是实现本发明的所实施示例的例示，并且本发明的技术范围将不由这些示例实施例以限制性的意义来解释。也就是说，本发明可以在不脱离其技术构思或主要特征的情况下以各种形式实现。例如，应该理解，其中任何示例实施例的配置的部分被添加到另一示例实施例的示例实施例或其中任何示例实施例的配置的部分被替换为另一示例实施例的配置的部分的示例实施例也是本发明适用的示例实施例中的一个。
例如，虽然在以上示例实施例中作为示例已描述了车辆40是诸如卡车之类的货车的情况，但该情况不限于此。例如，车辆40可以是诸如货运列车之类的铁路车辆，而不是货车。
另外，各示例实施例的范围还包括处理方法，该处理方法将使各示例实施例的配置操作以实现上述各示例实施例的功能的程序存储在存储介质中，读取作为代码的存储在存储介质中的程序，并在计算机中执行该程序。也就是说，各示例实施例的范围还包括计算机可读存储介质。控制装置200和管理服务器30可以各自用作这样的计算机。另外，各示例实施例不仅包括其中存储有上述计算机程序的存储介质，而且还包括计算机程序本身。
作为存储介质，例如，可以使用软盘(注册商标)盘、硬盘、光盘、磁光盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁带、非易失性存储卡或ROM。另外，各示例实施例的范围包括在操作系统(OS)上操作以与另一软件或插件板的功能协作地进行处理的示例，而不限于通过存储在存储介质中的个体程序进行处理的示例。
以上公开的示例实施例的整体或部分可被描述为(但不限于)以下的附记。
(附记1)
一种信息处理系统，包括：
测距单元，其获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及
装载率获取单元，其基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
(附记2)
根据附记1所述的信息处理系统，其中，测距单元获取距离的二维分布。
(附记3)
根据附记1或2所述的信息处理系统，其中，测距单元向负载或地板表面发射光，并基于来自负载或地板表面的反射光来获取距离的分布。
(附记4)
根据附记3所述的信息处理系统，其中，测距单元利用发射到负载或地板表面的光来进行扫描。
(附记5)
根据附记4所述的信息处理系统，其中，测距单元利用平行光线作为光来进行扫描。
(附记6)
根据附记1至5中的任一项所述的信息处理系统，
其中，载重平台是箱形载货空间，并且
其中，测距单元被安装在载货空间的顶棚上。
(附记7)
根据附记1至6中的任一项所述的信息处理系统，其中，装载率获取单元基于距离的分布来计算载重平台上方的空置空间的体积或地板表面面积。
(附记8)
根据附记7所述的信息处理系统，其中，装载率获取单元基于空置空间的体积或地板表面面积来计算装载率。
(附记9)
一种信息处理方法，包括：
获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及
基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
(附记10)
一种存储使计算机进行以下操作的程序的存储介质，所述操作包括：
使测距单元获取到装载在车辆的载重平台上的负载或到载重平台的地板表面的距离的分布；以及
基于距离的分布来获取载重平台上负载的装载率。
如上所述，虽然已经参照示例实施例描述了本发明，但本发明不限于上述的示例实施例。可以对本发明的配置和细节进行本领域的技术人员在本发明的范围内可以理解的各种修改形式。
本申请是基于2018年11月14日提交的日本专利申请No.2018-213592并且要求其优先权权益，该日本专利申请的公开的全部内容以引用方式并入本文中。
[参考符号列表]
1 装载管理系统
2 装载率获取系统
30 管理服务器
40 车辆
100、101、102、300、301、400、500 测距装置
200 控制装置

Claims (10)

1.一种信息处理系统，其包括：
测距单元，所述测距单元获取到被装载在车辆的载重平台上的负载或到所述载重平台的地板表面的距离的分布；以及
装载率获取单元，所述装载率获取单元基于所述距离的所述分布来获取所述载重平台上所述负载的装载率。
2.根据权利要求1所述的信息处理系统，其中，
所述测距单元获取所述距离的二维分布。
3.根据权利要求1或2所述的信息处理系统，其中，
所述测距单元向所述负载或所述地板表面发射光，并且基于来自所述负载或所述地板表面的反射光来获取所述距离的所述分布。
4.根据权利要求3所述的信息处理系统，其中，
所述测距单元利用被发射到所述负载或所述地板表面的所述光来进行扫描。
5.根据权利要求4所述的信息处理系统，其中，
所述测距单元利用作为所述光的平行光线来进行扫描。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的信息处理系统，
其中，所述载重平台是箱形载货空间，并且
其中，所述测距单元被安装在所述载货空间的顶棚上。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的信息处理系统，其中，
所述装载率获取单元基于所述距离的所述分布来计算所述载重平台上方的空置空间的体积或地板表面面积。
8.根据权利要求7所述的信息处理系统，其中，
所述装载率获取单元基于所述空置空间的所述体积或所述地板表面面积来计算所述装载率。
9.一种信息处理方法，其包括：
获取到被装载在车辆的载重平台上的负载或到所述载重平台的地板表面的距离的分布；并且
基于所述距离的所述分布来获取所述载重平台上所述负载的装载率。
10.一种存储有使计算机进行以下操作的程序的存储介质，所述操作包括：
使测距单元获取到被装载在车辆的载重平台上的负载或到所述载重平台的地板表面的距离的分布；并且
基于所述距离的所述分布来获取所述载重平台上所述负载的装载率。
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