JP2005538433A6 - 輸送料金測定システム及び方法 - Google Patents

Abstract

小包の輸送料金を決定するための課金システムである。課金システムは、小包に関連づけられた小包識別子を読み出すリーダを備え、リーダは、小包識別信号を生成してマイクロプロセッサに送信する。課金システムは、ｘ，ｙ及びｚ軸の各々に配置された複数の非接触光学センサを有する小包寸法測定器を備え、各光学センサは既知の位置にある。センサは、コンベヤの方向を向いており、センサ上を通り過ぎる小包が検出されて小包寸法に関連付けられた信号を生成するようになっている。マイクロプロセッサは、小包寸法と識別子信号を受けて互いに関連付けて、これに基づいて適切な輸送料金を決定する。システムは重量測定器が組み込まれてもよい。輸送料金を決定する方法も包含され、この方法は、自己診断的な初期化処理を含む。

Description

本発明は、有料の小包輸送に広く関する。特に、本発明は、小包の寸法、重量又は他のパラメータに基づいて小包輸送の料金を決定するための装置や方法に関する。

多くの宅配便会社は、顧客のために小包の収集や配達を提供している。顧客に指定された目的地に小包を配達するのと交換に、宅配便会社は料金を請求する。典型的に、料金は小包の１つ又はそれ以上の寸法、小包の重量、小包の目的地及び小包の配達の緊急度に基づいている。大規模の宅配便会社は、典型的に、中央仕分け所を有している。中央仕分け所では、顧客から集められた小包は、顧客に指定された目的地への配達のための処理が行われる。

小包の配達に対して顧客に適切な料金を決定することに関して、問題が存在する。いくつかの場合、特に、品物を夜間航空輸送で送る場合に、小包の体積が限定する制約となる。他の状況では、また、航空輸送で送る場合に、小包の重量が限定の要因となる。必要とされるのは、顧客のために適切な輸送料金を評価するために、小包を測定する方法である。

従来、そのような測定装置を開発する幾つかの試みがなされている。例えば、米国特許第５，４６９，２６２号及び６，２０１，６０４号は、光線を用いた、小包の非破壊的遠隔の体積測定を提供している。しかしながら、それに伴う検出機構が、複雑かつ高価になる。これは、そのような装置は、大規模以外の全ての宅配便会社の手が届く範囲を超えることになる。

米国特許第２，７０８，３６８号は、より安価な代案を提供しており、これは、電子的測定グリッドに小包を配置する人を必要とする。この働く人は、グリッドに対して小包を押し付け、ここで、それはトリップスイッチに接触する。スイッチは、ｘ，ｙ及びｚ軸上に配置されており、夫々の軸に沿った小包とスイッチとの間の直接接触により、いくつのスイッチがトリップされたかの結果によって、寸法測定が達成される。しかしながら、輸送される殆どの小包は、例えば厚紙のような柔軟な梱包材料によって作られているので、そのような直接接触の測定は信頼できない。そのような柔軟な梱包材料は、衝撃で柔らかくなり、あるいは、変形し、そして、小包の長さに沿った多くのスイッチは、トリップされなくて間違った（低い）読み出しを生じるかもしれない。さらに、物理的な接触のトリップスイッチは、時間と共に疲労する可動部品を伴い、それは、埃やがれきのようなものによって動きが悪くなり、そして、オンまたはオフ位置に固着し、あるいは、保守と稼働が高価である。さらに、測定のためにグリッド上の小包に人を適用させる要求には、費用がかかる。最後に、測定された体積が、いったい正確であるのかどうかを見抜きようが無い。
米国特許第５，４６９，２６２号 米国特許第６，２０１，６０４号 米国特許第２，７０８，３６８号

必要とされるのは、適切な輸送料金を決定するために、小包の「キュービング（cubing）」として一般に知られている小包の体積を測定し、小包の重量を量るための簡単で信頼性のあるシステムである。

本発明は、小包の輸送料金を決定するための課金システムを提供する。最も好ましくは、本発明は、小包の測定又はキュービングのための、光学センサに基づいた非接触読み出しシステムを提供する。本発明によれば、多数の検出軸上の多数のスイッチに対する物理的接触やトリップを必要とすることなく、小包の外のり寸法が測定される。さらに、本発明は、簡単、安価であり、一実施形態では、付添人が不要である連続的な電動のコンベヤに用いられる。さらに本発明は、測定され、また、検出された体積が道理にかなっているかを確認する方法を提供する。本発明の他の面は、各々の小包に関連づけられた固有の小包識別子を読み出すためのリーダを提供することにある。この方法では、小包の測定された寸法は、課金の目的のために、データベースにおいて小包識別子と相互に関連づけられる。

本発明は、さらに、センサの値を受け、キュービング寸法を決定し、小包識別子情報を受け、これを寸法情報に相関させて、入力された目的地及び緊急度に基づいて適切な請求料率を決定するマイクロプロセッサを包含する。

さらなる実施形態では、小包の重量を直列に測定するために関連する重量測定器が提供され、上記小包の重量の情報は、マイクロプロセッサに電子的に提供されて、マイクロプロセッサのデータベース中の固有の識別子と小包の体積とに相関付けられる。

さらに本発明は、測定された寸法及び／又は重量を表示するスクリーンを包含し、操作者が、明らかな入力エラーがあれば、データを検査することを可能にする。

最も好ましくは、本発明の体積検知（又は「キュービング」）手段は、非接触光学センサからなり、例えば、センサにおける光衝突の量に従って電気信号出力が変化するフォトトランジスタである。コンベヤに沿って、透光性カバーの下方又は後方にセンサを搭載することにより、本発明は、簡単かつ安価に製造でき、また、使用が簡単で信頼性のある寸法測定器を提供する。

したがって、本発明の１つの面によれば、コンベヤに沿って移動可能な小包の輸送料金を決定するための課金システムが提供され、上記課金システムは、
上記小包に関連づけられた小包識別子を読み出し、小包識別信号を生成すると共に上記信号をマイクロプロセッサに送信するリーダと、
小包の高さ及び幅を測定するため、少なくともｙ及びｚ軸に配置されて、互いに間隔が設けられた複数の非接触光学センサと、上記小包の長さを測定する手段とを有し、上記各光学センサは、既知の位置に配置されていると共に、通り過ぎる小包を検出するように上記コンベヤに対して方向付けられており、上記小包の寸法を決定する小包寸法測定器と、
課金目的のために、上記小包識別信号及び小包寸法を受けると共に相互に関連づけ、課金料金に関する予め入力された情報を含み、上記小包の輸送料金を決定するために、上記測定された小包寸法が上記予め入力された情報と比較されるマイクロプロセッサとを備える。

本発明の他の面によれば、非接触光学センサを有する課金システムを用いて小包の輸送料金を決定する方法が提供され、上記方法は下記のステップを備える。

リーダによって小包を識別し、
上記小包を、ｙ及びｚ軸に配置されたセンサのそばを通過させ、また、ｘ軸上の上記小包の長さを測定し、
上記センサの測定値と上記小包の長さから、上記小包の体積を決定し、
上記小包の重量を測定し、
データベースで、上記小包の上記測定された重量と体積を、小包識別子に関連付け、
測定された重量と体積を表示し、
上記表示された小包のパラメータを受け、上記測定された重量と体積に基づいて上記小包の料金を決定する。

本発明の好ましい実施形態を例示のみによって説明する図面が、参照される。

図１は、コンベヤ１４に沿って移動する小包１２の輸送料金を決定するための本発明による課金システム１０を示している。図示されるように、システム１０は分離した台１５に載って運ばれ、単独ユニットとして機能するようになっている。しかしながら、本発明は、分離した台１５が無くてコンベヤラインにシステム１０を形成するものをも包含する。

課金システム１０は、小包１２の小包識別子１８を読み出すためのリーダ１６を含む。小包識別子１８及びリーダ１６には多くの形態が存在することは、当業者に理解されるであろう。例えば、リーダ１６は光学スキャナであってもよく、小包の、例えば貨物運送状番号であるデジタルバーコード識別子を読み取ってもよい。あるいは、上記小包は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別装置）タグが備えられて、適切なＲＦＩＤタグリーダで読み出されてもよい。本発明には、他の形態の識別子及びリーダが包含されるが、光学スキャナとバーコードタグは安価で正確な結果を提供する。また、固定されたスキャナ１６が示されているが、携帯型スキャナが用いられてもよく、それは本発明に包含される。リーダ１６からの出力は、小包識別信号であり、マイクロプロセッサ３０に電気的に伝達される。

課金システムの次の要素は、間隔をおいて設けられた複数の光学センサ３４を有する小包寸法測定器３２である。本発明の第１の実施形態では、図示されるように、複数のセンサ３４がｘ，ｙ及びｚ軸の各々に沿って配置されている。最も好ましくは、ｘ，ｙ及びｚ軸は、コンベヤ１４に関して直角方向を向いている。この方法では、コンベヤ１４に沿って通過する小包が光学センサで検知される場合、信号を小包の寸法に校正（calibrate）するのが簡単である。しかしながら、本発明は、なお小包の寸法の読み出しを提供すれば、光学センサの軸がいかなる形態に向くものも包含する。したがって、本発明の範囲から逸脱することなく、軸は斜めであってもよく、校正されてもよい。この意味において、校正は、各センサの位置が知られており、従って、固定された点と各センサとの間の距離もまた知られていることを意味する。

図１から分かるように、光学センサ３４はｘ，ｙ及びｚ方向の軸に沿って間隔がおかれている。上記軸の交点は、原点３６と呼ばれる。このように、各光学センサは、原点３６から定義された距離にある。最も好ましくは、本発明によれば、光学センサはハネウェル社によって製造されたＳＤＰシリーズのようなシリコンフォトトランジスタの形式である。そのようなフォトトランジスタは、センサに衝突する光の量の変化を検出でき、したがって、いつ物体がセンサの上を通過したかを感じることができる。そのような変化が検出されたとき、電気信号が生成される。信号を生成するセンサの位置を知ることにより、そのように特定される位置に小包が存在することが、以下にさらに詳細に説明されるように、検知される。

好ましい光学センサは、非接触センサである。そのようなセンサは、センサの上を通過する物体によって生じる光の変化に対して、十分に正確かつ敏感に応答する。状況に応じて、光学センサ３４は透光性カバー３５によって保護される。あるいは、光学センサは、小包の１つの側面が定義する平面よりも後方に、非接触位置に配置され得る。例えば、好ましい実施形態では、システム１０は、コンベヤ１４の一部としてのローラ３７を含む。ローラ３７は、通常の方法でベアリング（図示せず）に搭載されて、小包が、先ずリーダ１６を通り過ぎて、そして寸法測定器３２を通り過ぎるように、台１５に沿って容易に動かされるようになっている。この例では小包は矢印Ａの方向に動くが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、どの方向に動いてもよい。光学センサは、図示されるように、互いに隣接する１組のローラの間に、ローラの頂点の高さよりも低く配置され得る。このように、小包はセンサの上を近接して通り過ぎて、読み出しのためにセンサに実際に接触する必要はない。

寸法測定器３２の精密度は、小包１２の外縁を検出する機能になる。もし、センサ３４が、互いにさらに近接して配置されていれば、小包１２の外側寸法のさらに正確な測定結果が得られる。逆に、センサ３４の間隔がさらに離れていれば、小包１２の寸法はより低い精度で測定される。センサ３４を１／２インチの間隔で配置することにより、妥当な結果がもたらされるが、本発明は、例えば１／２ｃｍのような他の間隔のものをも包含する。さらに、小型の小包は全く測定せず、中型の小包はかなり正確に測定し、大型の小包はそれより低い精度で測定することが望まれてもよい。いくつかの場合、所定寸法以下の小包は、最低料金が適用されるので、寸法によっては課金されない。したがって、発明の１つの形態では、センサ３４は原点の近くには配置されず、非常に近接して配置された複数のセンサが続き、最後に、広い間隔で配置された複数のセンサが、ｘ，ｙ及びｚ軸の最も外側の部分に配置される。

小型の小包の測定が望まれてもよく、その場合、測定エラーを低減するために、さらに近接した間隔で配置されたセンサが用いられてもよい。したがって、本発明の好ましい形態は、原点に最も近くにおいて、例えば最初に１０ｃｍ離れるまでは１ｍｍの近接した間隔で配置されたセンサを有し、そして、原点から遠くにおいて、例えば５ｍｍ毎の、より広い間隔で配置されたセンサを有する。トリップしたスイッチの全出力の合計によって小包の寸法を測定した従来とは異なり、本発明は、各々のセンサ３４を確認することと、その位置に依存している。したがって、全ての信号を集めて、読み出し時に幾つかのエラーが複合するよりは、むしろ、本発明は、小包の寸法を定めるために、小包１２の外側縁の代用として、光の量の変化に対応する出力を生成する最外層のセンサを単純に利用する。このようにして、どのような小包も、外側縁の位置が測定される。したがって、検知エラーは、もしあっても、従来技術のように小包に接触する全てのセンサに累積することは無い。さらに、本発明は、読み出しとして、カバーされたセンサ３４の一揃えのうち、最後にカバーされたセンサ３４を用いる。したがって、何らかの理由により、１つのセンサ３４がカバーされて次のセンサ３４がカバーされていない場合、さらに、原点から遠くの幾つかのセンサ３４がカバーされて読み出しを生成した場合、本発明は、一揃えのカバーされたセンサ３４のうちの最後のもののみを、測定点として用いる。こうして、例えば操作者の手や、誤った読み出しを生じうる他のいかなるものによる、小包以外のものによる逸脱した読み出しが、小包の正確な測定を狂わせることは無い。

ここで理解されるように、全ての３つの次元ｘ，ｙ及びｚにおいて小包１２の寸法を正確に検知するには、小包１２が３つの（位置に関して）校正されたセンサ３４の上を通過することが必要である。したがって、小包１２の１つの角が、一瞬、原点３６に配置されて、ｘ，ｙ及びｚ軸に対向する位置にあることが生じるのが好ましい。こうして、小包１２は、ｙ軸が配置された垂直面３９を通り過ぎることができ、同時に、ｘ及びｚ軸上を通り過ぎることができる。このような場合、幅センサ３４の最も外側と、高さセンサ３４の頂点と、長さセンサ４３の最も外側のみが用いられる。各センサの位置は知られているので、いかなる既知のセンサからの読み出しも、「キュービング」の目的のための小包の寸法の測定を提供することができる。

読み出しを得る目的のため、コンベヤ１４上で小包１２を一時的に停止させて、小包１２を測定軸に対向して位置させるのが最も適切である。図１から４までの実施形態では、これは、小包を壁３９に沿う位置にスライドさせる労働者により、手動で行われる。正確な位置合わせを確保するために、固定された停止縁が、背面壁から延びるように設けられてもよい。図７及び８の実施形態では、ストップが、以下に説明されるような機械的手段によって自動的に動かされる。小包１２の角が原点３６に位置するように上記小包１２が配置されると、全ての３つの寸法の測定が行われる。測定は、マイクロプロセッサ３０に送られて受け取られる電子的な出力信号の形を取る。さらに、本発明は、小包が検知バーを越え、または、通り過ぎたとき、原点位置を用いないで、２つの最も外側の読み出しを得ることを包含する。

図１に示されるように、モニタやディスプレイ４０が、マイクロプロセッサ３０と組み合わされている。これは柱４１に搭載され、以下に詳しく説明される入力ボタン４３を含む。また、測定器の正面のような、操作者に容易に見られる都合の良い位置に搭載されてもよい。モニタ４０の目的は、システム１０によって行われた読み出しの視覚的な表示を提供することである。例えば、小包１２が手動で測定軸上に配置された場合、操作者は測定量を簡単に観察して、これにより、読み出しが正しい読み出しであるかを確認できる。したがって、操作者は、小包を解放して、仕分けやそのような行き先へコンベヤに沿って進行を継続させるこができる。測定されたパラメータを表示する本発明の利点は、操作者が、実際の小包１２の寸法を視認することによって測定値を確認する機会を有する点にある。推定値は、操作者の経験や一般的知識を通じて導き出される。例えば、１フィート掛け１フィート掛け１フィートの小包が、９立方フィートであると表示された場合、操作者は、明確に測定エラーが生じたことを知って、発送顧客への請求書が作成される前に、小包１２を取り除いて再度測定することができる。

また、コンベヤ１４には、一列の重量測定器５０が組み合わされており、最も好ましくは、寸法測定システム３２の支持構造に組み込まれている。したがって、本発明は、小包１２が寸法測定器３２に移されるときや、寸法測定器３２の測定が行われている場合のいずれにおいて、小包１２の重量が特定されることを包含する。オンタリオ州ミシサーガ（Mississauga）のマトリックス・スケール・サービス社製の重量測定器が、重量の読み出し（測定値）に変換できる出力信号を提供するにあたり、適切な結果を生成することが見出された。この重量測定器は、小包１２の個々の重さを量ることができ、こうして、小包の重量と体積が測定されて、マイクロプロセッサで小包識別子に対して相関付けられる。

図５を参照すると、例えばフォトトランジスタのような光学センサの側面図が提示されている。光学センサは、検出面５２と、電気的リード５４，５６を含む。フォトトランジスタは既知の方法で動作するので、ここでは詳細は記載しない。本発明には、他の形態の非接触センサが包含されるが、フォトトランジスタが妥当な結果を提供するので好ましい。

図６を参照すると、本発明による課金システムの実行のための典型的なフローチャートが提供される。第１のステップは、システムが最初にオンされたときのテスト処置であり、マイクロプロセッサが自動的にテストを行って、全てのフォトトランジスタが動作しているかを確認し、また、センサが動作するために要求された量の光が存在するかを確認する。もし、問題が存在すれば、ディスプレイは、エラーと、点検が必要であることを表示する。手助けとなるように、ディスプレイは何が問題であるかを表示する。

そして、システムは小包の受け入れの準備が整って、スタート１００で示される。例えば光学リーダが小包識別子を検知することにより、スタートステップが開始されてもよい。次のステップ１０２では、小包が走査される。ここでは、走査は、支持台１５に組み込まれた直列の重量測定器５０によって小包の重さを量り、寸法測定器３２で小包をキュービング、すなわち、上述のような３つの光学検知又は測定軸上の予め定められた位置に配置された非接触光学センサを用いて、小包の体積を特定するという形をとる。一旦読み出しが行われると、情報が電子信号としてキュービング処理装置制御ボックスに送られ、ステップ１０４で、このボックスは電子信号をデータ信号に変換する。そして、ステップ１０６では、データが、キュービング処理装置制御ボックスから、ディスプレイ又はモニタに送られる。そして、ステップ１０８では、モニタが、小包の寸法、重量、貨物運送状番号及び他の関連する情報を表示する。このとき、もしあれば、情報が、操作者によって見られて、その明らかな正確さについて大体の確認が行われる。

次のステップ１１２では、システムのための課金コンピュータ（図示せず）に、確認されたデータを送る。課金コンピュータは、発送顧客のために適切な輸送料金を決定するために、電子データを料金基準に相関させる責任を負っている。これは、ルックアップテーブルまたは同種のもので行われることができ、ここでは、予め入力された特定の小包寸法や寸法の範囲に対する課金料金が提供される。実際に貨物運送状を作成するに先立って、それが正しいか否かについて、データが確認される。例えば、コンピュータは、貨物運送状番号が適切な桁数を有するか、測定された重量及び体積が、許容可能なパラメータの範囲内にあるかを確認する。もし情報を許容できない場合、プログラムはステップ１１４で、データが３回送られたかどうかを質問する。ステップ１１６で、データがすでに３回送られて、しかも、情報が未だ許容できない場合は、ディスプレイにエラーメッセージが送られ、この場合、小包は取り除かれて、再測定のためにコンベヤベルト中に再び入れられる。情報が予め定められた回数送られなかった場合、ステップ１１８で、データがマイクロコンピュータに再送される。

ステップ１１２においてデータが良い場合、ステップ１２０で、受け取られたデータの受領確認がディスプレイに送られ、したがって、操作者は、情報がコンピュータデータベースに記録されたことを知る。データが表示されて確認されると、ステップ１２４でプログラムが終了して、計量のために次の小包を受ける準備が整う。ステップ１２２で、何かの理由によってデータが表示されなかった場合、プログラムはエラーリセットに戻り、小包はステップ１０２に戻って再測定されなければならない。

次の段階は、小包の課金料金を決めることである。課金料金を決めるには多くの異なる方法があり、距離、緊急度及び主さ及び／又は体積のために、各種の乗数が用いられ得る。関連する課金情報がマイクロプロセッサに電子的形態で予め入力されていることは、マイクロプロセッサが、小包の体積、重量、目的地及び緊急度に適した料金を生成できることを意味する。

図７を参照すれば、本発明の自動化されたバージョンが示されている。第１の実施形態に表れる同一の部分には、同一の番号が用いられる。このバージョンでは、操作者は必要とされず、コンベヤが、駆動ローラ又は同様のものによって小包を自動的に移動させる。図示されるように、コンベヤの上方に搭載されたストップアーム８０が設けられている。ストップアーム８０は、好ましくは、矢印８４の方向に、ストップ位置と開放位置との間で作動可能である。ストップ位置では、ストップアーム８０は、原点３６で測定軸に接するように小包を抑制する。有効な信号を受けると、マイクロプロセッサは、ストップアーム８０に出力信号を与えて、矢印８４の方向に旋回することによってストップアーム８０を解除して、小包の進行を続けさせることができる。このようにして、ハンズフリーの小包測定が達成される。

多くの場合、測定器のｘ軸及びｙ軸上で良好な測定を確保するために、小包が測定器の反対側に寄せられることを確保する必要がある。したがって、９２の周りを旋回する位置決めアーム９０が設けられている。小包が横方向に押されてｘ及びｙの測定軸に触れるようにするため、予め定められたトルクが用いられるが、位置決めアーム９０は、さらに大きい小包を通過させるようにも旋回する。旋回アーム９０の明確な電気機械制御は、当業者に理解されるように変更可能である。本発明のこの実施形態に包含されるものは、適切な測定を可能とするために小包を瞬時に検出グリッド上に配置するための自動手段である。

図９は、本発明のさらなる実施形態を示している。この実施形態では、位置決めアーム９０とストップアーム８０の必要性が削除されており、小包の連続的な自動の直線状のキュービングを与えている。測定システム２００は端面図に示される。測定システム２００は、脚２０４を有するコンベヤテーブル２０２を含む。測定面２０６は、一組の垂直測定アーム２１０及び２１２と共に、一体化されてテーブル２０２を横切るように延びる幅測定バー２０８で定義される。測定面２１３を完結させるのは頂部レール２１４であり、この頂部レール２１４に、好ましくは、幅測定バー２０８に向かって下方向を向いた光源２１６が支持されている。

上記テーブル２０２は、コンベヤの形をした上面を含む。好ましい実施形態では、これは、複数のローラ２２０の形をしている。最も好ましくは、ローラに動力が取り付けられ、又は、ローラが駆動されて、ローラ上のいかなる物も、テーブルの一端から他端に向かって動かされ、その過程で、測定バー２０８及び垂直測定アーム２１０及び２１２で定義される測定面を通過する。前の実施形態のように、測定バー２０８は、好ましくは、ローラ２２０の頂点よりも低く、近接かつ非接触位置にある。

本発明の好ましい形態によれば、コンベヤテーブル２０２は、好ましくは、ローラに動力を供給するための駆動機構が組み込まれており、一般的には２２２で示される。駆動機構２２２は、電源ケーブル２２６に固定された配電盤２２４を含む。次に、入力電源に存在するであろう電力変動を制御するために働く電源制御部２２８に、配線２２７が接続されている。電源制御部２２８から、配線２２９が電動モータ２３０に接続されている。このモータ２３０は、ギヤボックス２３３に接続された出力軸２３２を含む。このギヤボックスは、プーリ２３４を駆動するための速度を得るために、所望の適切なギヤ減速を備える。他のローラは、好ましくは、例えば歯付き駆動ベルトによって、機械的に接続されており、これにより、モータ２３０によって動作可能に駆動される。

本発明の駆動機構は、駆動ローラに、あまり多い振動を与えることなく、一貫して既知の駆動スピードを与えるように形成されていることが理解される。電源調節器の使用は、この結果を得るための一つの方法であるが、同じ結果を得るために多くの他の電気機械装置が存在することが、理解されるだろう。本発明で重要なのは、ローラが定まった予測可能な速度で回転するように、駆動機構がローラのための妥当な定駆動速度を有することである。なぜならば、ローラ速度が正確で誤差が少ない程、以下に詳細が理解されるように、装置による測定が更に正確になるからである。

駆動機構が予め定められた設定速度に設定可能であると共に、本発明によれば、いかなる時において上記速度を観察する手段を備えるのが好ましい。この目的のため、測定「キュービング」計算の目的のために、モータの速度のリアルタイムの測定値を得る速度センサ２４０が設けられている。リアルタイムの速度センサ２４０を用いることは、本発明の正確さを改善できるので、最も好ましい。しかしながら、ある場合には、速度センサ２４０が必要でない程度にモータ速度を正確に設定することも可能である。速度センサ２４０は、伝動機構のいかなる位置に配置されてもよいが、図示されるのと同じようにモータ２３０に配置されるのが好都合である。速度センサ２４０は、マイクロプロセッサに電気的に伝達される出力を提供する。

図１０において、図９のコンベヤテーブルによる小包２４２の測定が図示されている。小包２４２はローラ２２０で矢印２４６の方向に駆動されている。電源制御部とセンサとの組み合わせにより、小包２４２が測定面２１３を通過するときのいずれの時点において、小包の速度が知られる。マイクロプロセッサは、各センサから情報を得るための、一秒あたり多数回のサンプリングレートを有する。したがって、読み出しが変わる瞬間は、サンプリングレートの限界以内に調節され得る。例えば、レートが一秒あたり１００回であれば、時間測定は１秒の１／１００以内の精度になる。これから、測定面２１３の動作が理解される。

幅バー２０８は、前の実施形態のｚ測定軸と同じであり、最も好ましくは、予め定められた間隔がおかれた複数の光検出器２５０を含む。光検出器２５０は、自然放出光の変化を検出し、したがって、小包２４２がいつ検出器上を通り過ぎたかが検出できる。架空光源２１６は、この光源が無くて通常の建築物で供給される自然放出光で提供されるよりも、信頼性のある水準の光を提供する。このように、本質的ではないものの、架空光源２１６は、校正のしやすさと更なる検知精度を確保するために好ましい。したがって、幅バー２０８の上を通り過ぎる小包は、少なくとも一つ、おそらく、一つ以上のセンサを遮る。小包２４２が幅バーのセンサの上を通り過ぎるとき、その存在が検知され、かつ、幅バー２０８の上を通過する小包２４２の幅が検知される。幅バー２０８は、いつの瞬間も、以前に遮られていない２つのセンサの間の距離を測定する。このようにして、小包２４２が幅バーのどこを通過したかは問題にならない。これは、小包を原点に接するように配置することなく、小包の幅が測定できることを意味する。

図１１に示されるように、小包の高さの測定は、コンベヤテーブル２０２の１つの側２１０に配置されて、逆側２１２に配置された光検出器２５２に衝突する光線２５３を生成するように形成された一連の光放出器２５０によって測定される。このように、各放出器には、結合された検出器が存在する。放出器は、光源のいかなる形であってもよいが、ＬＥＤ放出器で良好な結果が得られた。最も好ましくは、散乱が殆どなく又は皆無の状態で検出器に案内される狭い光線を出射する光源である。平行光線が、最も好ましい発光の形である。

本実施形態の検出の精度を改善するためには、図１１に示されるような入力及び出力光ガイド２５４，２５６を用いるのが好ましい。本質的に、光ガイドは、プラスチックのような不透明材料に形成された狭い穴である。放出器に結合された孔２５８（出力光ガイド）により、殆どの光が孔の軸に沿って案内され、光線軸から外れて散乱することを防止する。光検出器に結合された孔２６０（入力光ガイド）は、入力軸に沿う光源のみに対して光検出器を反応させ、したがって、光検出器２５２に到達する光の量について、上記入力軸から外れた光の量の変化は、影響が少ない又は皆無である。そのうえ、反射光は、入力孔の軸に平行でなく、光検出器２５２に到達することはできない。これは、誤読み出しの可能性が少ないことを意味する。

これから、小包の高さがどのようにして測定されるかが理解される。各光検出器２５２は、結合された光放出器２５０に対してのみ反応し、また、既知の予め定められた間隔で互いに離れた位置２６４に配置されている。したがって、各光検出器２５２は特定の高さに関連付けられる。放出器２５０と検出器２５２との間を通り過ぎるいかなる物体も、光検出器２５２で検出される光信号の変化に重大な変化を生じさせ、これが、小包の高さを特定するために用いられる。最後に塞がれた検出器は、測定面を通り過ぎる小包２４２のいかなる時間における全小包高さを明らかにする。これは、図１０において、１つが通過し、１つが小包２４２で遮られている光線２６６及び２６８によって説明される。手短に言えば、測定面は、この測定面を小包が通過するとき、小包２４２の幅と小包２４２の高さとの両方を検出する。高さ検知が幅検知と同じ位置であることが図示されているが、小包の高さ、長さ及び幅が特定される限り、これらの要素は異なる位置にあってもよいことが理解される。

当業者に理解されるように、小包の高さと幅を知ることは十分ではない。キュービングのためには、小包の長さも必要である。本実施形態では、測定面を通過するときの小包２４２の速度を特定するために、既知の及び／又は測定値のローラの速度を利用する。速度の測定は、幾つかの方法により小包の長さを計算するために使用される。例えば、小包が移動方向と一致して配置されており、小包が通常の形状を有する場合、小包が最初に幅バーと交差した時と、小包が幅バーとの交差を終えた時との間の時間が測定される。小包の速度と、幅バーと交差した経過時間とを知ることは、小包の長さを特定するのに十分な情報を提供する。長さは速度と経過時間とを掛け合わせたものに等しいからである。しかしながら、小包２４２を移動方向に向けて並べる人や装置が無い場合、小包が整列する見込みが無いことが理解される。殆どの場合、小包はいくらか斜めに測定面を横切る。本発明は、以下に更に十分に示されるように、センサの読み出しに基づいた種々の計算を行うことにより、確実に小包の体積を求めることができる。

図１２を参照すれば、移動方向に揃っていない小包が幅バーの上を通過している様子の図解が示されている。これは、上方から見た概略図である。小包が、測定バー２０８を移動方向２４６に対するある角度で横切るとき、幅バーを最初に通過する点が記録され、それは図において「ａ」で示される。小包２４２が幅バー２０８の上を通過し続けるとき、「ａ」から最も遠い２つの点が記録され、これと共に、これらの点に到達するのにかかった時間が記録される。これらの点は点「ｂ」，「ｃ」として示され、経過時間が、長さＡ及びＢを夫々計算するのに用いられる。幅バーと交差する小包の最後の点が記録された（点「ｄ」）ときに、最終的に小包は幅バーを通過する。点「ｄ」が記録された時間に基づいて、全体の対角線の長さＣが計算される。これにより、ＣからＡとＢを夫々差し引くことにより、長さＤ及びＥの計算が可能になる。

幅バーの上を通過する小包は、「ａ」と「ｂ」との間と、「ａ」と「ｃ」との間との水平方向距離を直接測定することが可能である。これは、Ｓ１として示されている。図示されるように、幅バーの小包の通過により、４つの直角三角形１，２，３及び４が作られる。各々において、Ｓ１は測定値であり、他の辺（Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）は導き出される値である。三角形１，２，３及び４は直角三角形であるので、各三角形の斜辺Ｈが計算される。これは、小包の各辺（長さ及び幅）に対して、２つのＨの値が求められるので、２つの測定値が導かれることを意味している。これにより、測定の精度を向上するために、２つの結果を平均することができる。

小包の体積を求めて全体の小包の輸送寸法を特定するために、長さと幅の計算が、高さの計算に組み合わされてもよいことが理解される。非標準の小包では、平均高さではなくて、最も高い高さが用いられることは、当業者に理解される。しかしながら、例えば空輸において荷物スペースを決定する際、これは適切な測定法である。なぜなら、これが、貨物の梱包の計算を実行する方法だからである。言い換えれば、本発明は、現代の梱包技術において用いられる梱包方法で要求される正確な小包寸法を測定する。したがって、本実施形態は、課金及び輸送目的のため、機械的に簡単で効果的な小包寸法を計算する方法を提供する。本実施形態は、関連づけられたＩＤリーダや、マイクロプロセッサ重量測定器や、課金システムのアルゴリズムのような先に教示された発明の特徴をも含むことが理解される。

本実施形態は、計量テーブルの一部として重量測定器を組み込むことができ、また、小包が移動していることによって起こる不正確さを除去するために、平均の方法や他の統計的方法を用いることができる。しかしながら、上流側又は下流側の計量ステーションを用いるものも、本発明に包含される。あるケースでは、一度に１つの小包のみが計量され、かつ、計量中に小包が一瞬の間停止できるように、２つの重量測定器を平行にして用いるのが好ましい。本発明は、仕分け工程の他の部分において小包の重量が特定され、重量情報が単純に電子的にマイクロプロセッサに伝達されて、課金記録の小包ＩＤに関連づけられるものをも包含する。

本発明の形態は、本発明の好ましい実施形態が参照されつつ、添付された請求の範囲から逸脱しない範囲での変更が可能であることが当業者に理解される。これらの変更の幾つかは上で議論され、他のものは当業者に明らかである。例えば、測定された小包に、固有の小包識別子を関連づけるために、種々の形態のリーダを用いることができる。

図１は、本発明によるシステムの側面図である。 図２は、図１のシステムの平面図である。 図３は、図１のシステムの正面図及び本発明による光学センサである。 図４は、図１の背面図であり、本発明によるパネルディスプレイを示している。 図５は、本発明による光学センサの詳細図である。 図６は、課金目的のために測定されたパラメータを受けて互いに相関づけるマイクロプロセッサのためのアルゴリズムを示す図である。 図７は、本発明のさらなる実施形態を示す図である。 図８は、図７の実施形態を上方から示す図である。 図９は、自動キュービングシステムのさらなる実施形態を示す図である。 図１０は、図９の自動キュービングシステムであり、側面から小包が測定されている。 図１１は、小包の高さ測定要素を模式的に示す図である。 図１２は、小包の面積を測定する原理を示している。

Claims (24)

1. コンベヤに沿って移動可能な小包の輸送料金を決定するための課金システムであって、
   上記小包に関連づけられた小包識別子を読み出し、小包識別信号を生成し、この信号をマイクロプロセッサに送信するリーダと、
   小包の高さと幅を測定するため、少なくともｙ及びｚ軸上に配置されて、互いに間隔がおかれた複数の非接触光学センサと、上記小包の長さを測定する手段とを有し、上記各光学センサは、既知の位置に配置されていると共に、通り過ぎる小包を検出するように上記コンベヤに対して方向付けられており、上記小包の寸法を決定する小包寸法測定器と、
   課金目的のために、上記小包識別信号及び小包寸法を受けると共に相互に関連づけ、課金料金に関する予め入力された情報を含み、上記小包の輸送料金を決定するために、上記測定された小包寸法が上記予め入力された情報と比較されるマイクロプロセッサと
   を備えることを特徴とする課金システム。
2. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
   上記小包の長さを測定する手段は、上記小包の長さを測定するためにｘ軸に沿って配置された複数の光学センサを含むことを特徴とする課金システム。
3. 請求項１又は２に記載の課金システムにおいて、
   上記寸法測定器に結合された重量測定器を備え、この重量測定器は上記寸法測定器上の各々の小包の重量を検知して重量信号を生成し、上記マイクロプロセッサは、上記重量信号を受け、この重量信号を課金目的のために上記小包識別信号と小包寸法信号とに関連づけることを特徴とする課金システム。
4. 請求項２に記載の課金システムにおいて、
   正確な寸法測定のために上記小包を上記光学センサに相対的に配置させるストップを備えることを特徴とする課金システム。
5. 請求項４に記載の課金システムにおいて、
   上記ストップは、小包体積検知位置と小包通過位置との間を移動可能であることを特徴とする課金システム。
6. 請求項２に記載の課金システムにおいて、
   上記マイクロプロセッサは、１つ又はそれ以上の小包パラメータを表示するディスプレイを含むことを特徴とする課金システム。
7. 請求項６に記載の課金システムにおいて、
   上記マイクロプロセッサは、少なくとも測定された小包体積と測定された小包重量とを表示するディスプレイを含むことを特徴とする課金システム。
8. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
   上記光学センサは、物体が上方を通過したか否かを検知する光検知フォトトランジスタを含むことを特徴とする課金システム。
9. 請求項８に記載の課金システムにおいて、
   上記光検知ダイオードは透光性シールドの後ろに配置されており、寸法測定される上記小包は、遠隔で測定されることを特徴とする課金システム。
10. 請求項１又は２に記載の課金システムにおいて、
    上記小包の寸法は、上記小包の存在を検知する２つの最も離れたダイオードの間の距離を特定することによって測定されることを特徴とする課金システム。
11. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
    上記小包の長さを測定する手段は、上記小包の速度と上記小包が上記光学センサの上を通り過ぎるのにかかる時間とを測定する手段を含み、上記マイクロプロセッサは、上記速度と時間の測定値に基づいて上記小包の長さを計算する手段を含むことを特徴とする課金システム。
12. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
    上記ｙ及びｚ軸センサは、測定される上記小包が通過する測定面を定義することを特徴とする課金システム。
13. 請求項１２に記載の課金システムにおいて、
    上記測定器は、ｙ軸に沿って上記光学センサに方向付けられた光信号源を含むことを特徴とする課金システム。
14. 請求項１３に記載の課金システムにおいて、
    迷光源から上記光学センサを保護する光学入力ガイドを備えることを特徴とする課金システム。
15. 請求項１３に記載の課金システムにおいて、
    上記光学信号源からの光学出力を上記光学センサに向かって方向付ける光学信号ガイドを備えることを特徴とする課金システム。
16. 請求項１１に記載の課金システムにおいて、
    上記小包に上記センサを通過させる上記コンベヤを駆動するモータを備えることを特徴とする課金システム。
17. 請求項１６に記載の課金システムにおいて、
    上記センサを通過するときの上記小包の実際の速度を測定するための速度センサを備えることを特徴とする課金システム。
18. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
    上記小包が上記センサを通り過ぎるのにかかる時間を測定することを特徴とする課金システム。
19. 請求項１に記載の課金システムにおいて、
    上記ｚ軸センサの上方に配置された光源を備えることを特徴とする課金システム。
20. 非接触光学センサを有する課金システムを用いて小包の輸送料金を決定する方法であって、
    リーダによって小包を識別し、
    上記小包を、ｙ及びｚ軸に配置されたセンサのそばを通過させ、また、ｘ軸上の上記小包の長さを測定し、
    上記センサの測定値と上記小包の長さから、上記小包の体積を決定し、
    上記小包の重量を測定し、
    データベースで、上記小包の上記測定された重量と体積を、小包識別子に関連付け、
    測定された重量と体積を表示し、
    上記表示された小包のパラメータを受け、上記測定された重量と体積に基づいて上記小包の料金を決定するステップを備えることを特徴とする小包の輸送料金を決定する方法。
21. 請求項２０に記載の小包の輸送料金を決定する方法において、
    システムの動作の視覚的な検査を行わせるために、全ての非接触光学センサが一時的に活性化される初期化ステップを備えることを特徴とする小包の輸送料金を決定する方法。
22. 請求項２１に記載の小包の輸送料金を決定する方法において、
    起動時に各光学センサを検査し、各光学センサの不良を検出するステップを備えることを特徴とする小包の輸送料金を決定する方法。
23. 請求項２２に記載の小包の輸送料金を決定する方法において、
    上記光学センサの不良が検出されたとき、エラーメッセージを表示するステップを備えることを特徴とする小包の輸送料金を決定する方法。
24. 請求項２３に記載の小包の輸送料金を決定する方法において、
    上記検知された不良の所在位置を特定し、その位置を表示するステップを備えることを特徴とする小包の輸送料金を決定する方法。
    

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