JP2014052270A - 寸法測定装置 - Google Patents

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慎二 木村
Kazushi Fujiwara
一志 藤原
Takeo Komine
岳央 小峯
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Abstract

【課題】貨物がコーナーに当たっているかどうかを感知できる寸法測定装置を提供する。
【解決手段】直交座標系のxy平面を構成する載置平面と、載置平面に載置された直方体または立方体形状の貨物のx軸方向測定部、y軸方向測定部、z軸方向測定部を備え、貨物をコーナーに押し当てて貨物のx、y、z軸方向の寸法を測定する寸法測定装置であって、コーナー近傍でxy平面からxz平面に斜めに入射する赤外光で貨物とyz平面との隙間を検出し、xy平面からyz平面に斜めに入射する赤外光で貨物とxz平面との隙間を検出する。
【選択図】図4

Description

本発明は、直方体または立方体形状の外箱に収容された貨物の長さ、幅、高さを同時に測定する寸法測定装置に関し、外箱が寸法測定の基準位置からずれているか否かを確認できるようにしたものである。
従来から、段ボール箱に収納された直方体や立方体形状の貨物の長さ、幅、高さの寸法及び重量を同時に測定する寸法重量測定装置が知られている。この寸法重量測定装置は、海運、陸運、空運、倉庫などの物流分野で広く利用されている。
この装置は、図12に示すように、長方形の載置面を有する測定用台板11と、測定用台板11の直交する辺の一方に固定された、貨物の長さ(L)を測定する長さ測定部22と、測定用台板11の直交する辺の他方に固定された、貨物の幅(W)を測定する幅測定部23と、長さ測定部22及び幅測定部23が交わる測定用台板11の角に固定された、貨物の高さ(H)を測定する高さ測定部24と、長さ測定部22及び高さ測定部24に固定された側板25と、幅測定部23及び高さ測定部24に固定された側板26とを有する寸法測定装置を具備し、この寸法測定装置の測定用台板11が荷重検出ユニット(不図示)で支持されている。
直方体または立方体形状の貨物を寸法測定装置の長さ測定部22、幅測定部23及び高さ測定部24が交わるコーナーに押し当てると、長さ測定部22は貨物の長さ(L)を測定し、幅測定部23は貨物の幅(W)を測定し、高さ測定部24は貨物の高さ(H)を測定する。また、荷重検出ユニットは、貨物が載った寸法測定装置の重量を測定し、そこから寸法測定装置の重量が差し引かれて、貨物の重量が検出される。
測定された貨物の長さ(L)、幅(W)、高さ(H)及び重量は、表示器130に表示される。
下記特許文献1には、寸法測定装置における寸法測定方法の一例が開示されている。
この装置は、図13に示すように、測定方向に移動可能な投受光ユニット12と、投受光ユニット12に等間隔で固定された赤外線の受光素子P1〜P10と、図14(a)に示すように、受光素子P1〜P10と対を成すように投受光ユニット12に固定された赤外線発光素子L1〜L10とを有しており、発光素子L1〜L10は、発光した赤外光が溝13を通過して斜めに受光素子P1〜P10に入射するように投受光ユニット12に固定されている。
また、発光素子L1〜L10は、図14(b)に示すように、投受光ユニット12の受光素子P1〜P10が固定された面と同一の面に固定し、発光素子L1〜L10から発光された赤外光が反射鏡14で反射されて、受光素子P1〜P10に斜めに入射するように構成することもできる。
発光素子L1〜L10から発光された斜めの赤外光は、貨物Aが存在しない場合、対を成す受光素子P1〜P10で受光されるが、貨物Aが存在する場合、貨物Aの角で遮られて受光素子P1〜P10には到達しない。
貨物Aの寸法測定は、貨物Aをコーナーに押し当てて行われ、発光素子L1〜L10からの赤外光を受光しない受光素子P1〜P4が検出され、次いで、投受光ユニット12が基準位置から測定方向に、受光素子P4が赤外光を受光するまで移動され、基準位置から受光素子P4までの距離(4D)と投受光ユニット12の移動距離(Δx)とが加算されて貨物Aの寸法が算出される。
また、例えば、寸法の測定範囲が10cm〜60cmである場合、この寸法測定範囲に複数の発光素子及び受光素子の対を目量(1目盛に相当する測定量の大きさ)の間隔で均一に配置すれば、移動部材やその移動機構を必要とせずに貨物の寸法を測定することができる。
特開平7−71922号公報
しかし、従来の寸法測定装置は、貨物がコーナーからずれた状態で寸法測定が行われ、作業者が不精確な測定結果に気付かない場合がある。
こうした“ずれ”を検知するため、コーナーに機械的センサを設置して貨物の接触の有無を検出する方法が考えられるが、この場合、貨物が繰り返し押し付けられる機械的センサの耐久性や信頼性に不安がある。
本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、貨物がコーナーに当たっているかどうかを非接触で感知できる寸法測定装置を提供することを目的としている。
本発明は、x、y、z軸から成る直交座標系のxy平面を構成する載置平面と、載置平面に載置された直方体または立方体形状の貨物のx軸方向の寸法を測定するx軸方向測定部と、貨物のy軸方向の寸法を測定するy軸方向測定部と、貨物のz軸方向の寸法を測定するz軸方向測定部と、を備え、貨物をx軸、y軸及びz軸の交点に押し当てて貨物のx軸、y軸及びz軸方向の寸法を測定する寸法測定装置であって、交点の近傍で、xy平面及びxz平面の一方から他方に斜めに入射する一または複数本の赤外光により、貨物及びyz平面間の隙間の有無を検出するx方向隙間検出手段と、交点の近傍で、xy平面及びyz平面の一方から他方に斜めに入射する一または複数本の赤外光により、貨物及びxz平面間の隙間の有無を検出するy方向隙間検出手段と、を有し、x方向隙間検出手段の少なくとも一本の赤外光は、yz平面に略平行し、且つ、yz平面との距離が最小目量よりも短くなるように設定され、y方向隙間検出手段の少なくとも一本の赤外光は、xz平面に略平行し、且つ、xz平面との距離が最小目量よりも短くなるように設定されていることを特徴とする。
この寸法測定装置では、貨物とyz平面との間に目量以上の隙間が存在すると、x方向隙間検出手段の赤外光の中に、貨物によって遮断されない赤外光が発生し、その赤外光が受光素子によって検知される。また、同様に、貨物とxz平面との間に目量以上の隙間が存在すると、y方向隙間検出手段の赤外光の中に、貨物によって遮断されない赤外光が発生し、その赤外光が受光素子によって検知される。
また、本発明の寸法測定装置では、x方向隙間検出手段の複数本の赤外光がx軸に平行な一平面内に配置され、この複数本の赤外光により、貨物及びyz平面間の隙間の属する範囲が検出され、y方向隙間検出手段の複数本の赤外光がy軸に平行な一平面内に配置され、この複数本の赤外光により、貨物及びxz平面間の隙間の属する範囲が検出される。
例えば、2本の赤外光の内、1番目の赤外光は遮断されず、2番目の赤外光が貨物により遮断された場合、隙間は、1番目の赤外光の位置より広く、2番目の赤外光の位置より狭い範囲に属することが分かる。
また、本発明の寸法測定装置では、x方向隙間検出手段及びy方向隙間検出手段の各々が複数本の赤外線を送受する発光素子と受光素子とを有しており、この受光素子の数が発光素子の数と相違している。
例えば、一つの受光素子が二つの発光素子の赤外光を受光することで、受光素子数を発光素子数より少なくできる。この場合、発光素子の発光時期を違えることで、受光素子により受光された発光素子が特定できる。
また、本発明の寸法測定装置は、さらに、x方向隙間検出手段及びy方向隙間検出手段の検出結果に基づいて設定される目量を表示する表示手段を備える。
例えば、貨物を納めた段ボール箱の角が変形し、寸法測定装置のコーナーにぴったりと押し当てることができない場合、粗い目量でしか貨物の寸法が測定できない。このとき、作業者は、表示された目量から、寸法の測定精度を判断することができる。
また、本発明の寸法測定装置では、x軸方向測定部、y軸方向測定部及びz軸方向測定部の各々が、赤外線の発光素子及び受光素子の複数個を有し、発光素子及び受光素子の一方が測定方向に最小目量の間隔で配列され、他方が測定方向に最小目量の2倍の間隔で配列されている。
発光素子と受光素子とを1対1で配置する場合に比べて、素子の数を減らすことができる。
本発明の寸法測定装置は、貨物が測定基準点のコーナーに当たっているかどうかを非接触で感知することができ、その感知手段は、高い耐久性及び信頼性を有している。また、貨物のコーナーへの当たり具合に応じて、寸法の測定精度を表す目量を表示することができる。
本発明の実施形態に係る寸法測定装置を備える寸法重量測定装置を示す図 図1の寸法測定装置の隙間検出手段を示す図 図2の隙間検出手段を上から見た図 直交座標系で示した図1の寸法測定装置を示す図 図4の寸法測定装置のx方向隙間検出手段を示す図 図4の寸法測定装置のy方向隙間検出手段を示す図 x方向隙間検出手段及びy方向隙間検出手段の発光素子及び受光素子の配置を示す図 図1の表示装置の構成を示す図 隙間検出手段の赤外光の遮断/非遮断状態と目量との関係を説明する図 表示装置における他の表示形態を示す図 図1の寸法測定装置の長さ・幅・高さ測定部における発光素子及び受光素子の配置を示す図 従来の寸法重量測定装置を示す図 寸法測定方法の一例を示す図 寸法測定装置の発光・受光素子を示す図
図1は、本発明の実施形態に係る寸法測定装置を備える寸法重量測定装置を示している。この寸法測定装置は、測定用台板11、長さ測定部22、幅測定部23、高さ測定部24の他に、貨物がコーナーに押し当てられているか否かを検出する隙間検出手段40を有している。
長さ測定部22、幅測定部23及び高さ測定部24は、それぞれ、寸法測定範囲に、図11に示すように、測定方向に最小目量の5mm間隔で等間隔に配列された赤外線の発光素子と、最小目量の2倍の10mm間隔で等間隔に配列された受光素子とを有しており、1つの受光素子に、隣接する二つの発光素子の赤外光が入射する。
寸法測定範囲の発光素子は、端から順に、1個当たり数msの時間差を設けて発光され、二つの発光素子の赤外光が入射する受光素子は、その時間差に基づいて、どちらの発光素子の赤外光であるかを識別する。
こうした受光素子の配置は、発光素子と受光素子とを1対1で配置する場合に比べて、受光素子数を半分に減らすことができる。
この発光素子及び受光素子は、図14(a)または図14(b)と同様に、発光素子の赤外光が溝を通過して斜めに受光素子に入射するように設置される。
図2は、隙間検出手段40の部分を拡大して示している。この隙間検出手段40は、貨物の長さ(L)方向の隙間を検出する3本の赤外光411、412、413と、貨物の幅(W)方向の隙間を検出する3本の赤外光421、422、423とを有している。図3は、上から見た隙間検出手段40の赤外光を示している。
隙間検出手段40は、これらの赤外光を発光する発光素子と、受光する受光素子とを備えている。
発光素子及び受光素子は、図1、図2、図3では隠れているが、コーナー近傍において溝から溝に斜めに入射する赤外光を得るために、図14(a)と同様に、直交する面のそれぞれに発光素子と受光素子とが配置され、また、反射鏡を利用する場合は、図14(b)と同様に、同一面に発光素子と受光素子とが配置される。なお、発光素子及び受光素子の測定方向における配置位置については後述する。
この寸法測定装置は、図4に示すように、x、y、z軸から成る直交座標系として表すことができる。x軸は、図1の装置の長さ(L)方向に対応し、y軸は幅(W)方向に対応し、z軸は高さ(H)方向に対応する。xy平面は、測定用台板11と長さ測定部22及び幅測定部23の一部とで構成される貨物の載置平面に対応する。また、長さ測定部22は、載置平面に載置された直方体または立方体形状の貨物のx軸方向の寸法を測定するx軸方向測定部であり、幅測定部23は、この貨物のy軸方向の寸法を測定するy軸方向測定部であり、高さ測定部24は、貨物のz軸方向の寸法を測定するz軸方向測定部である。
隙間検出手段40は、載置平面に載置された点線で示す貨物とyz平面との隙間を検出するx方向隙間検出手段41と、貨物とxz平面との隙間を検出するy方向隙間検出手段42とを有している。
図5は、貨物とyz平面との隙間dxを検出するx方向隙間検出手段41を示している。x方向隙間検出手段41は、x、y、z軸の交点の近傍で、xy平面からxz平面に斜めに入射する3本の赤外光411、412、413(図2、図3)を有しており、この3本の赤外光は≡軸に平行な平面上に配置されている。
この3本の赤外光は、図7に示すように、yz平面から2.5mm、5mm及び10mmの位置に配置された3個の発光素子L1、L2、L3で発光され、yz平面から2.5mm及び7.5mmの位置に配置された2個の受光素子P1、P2で受光される。2個の発光素子L1、L2の赤外光を受光する受光素子P1において、どちらの光が受光されたかを識別できるように、2個の発光素子L1、L2は、時間差を設けて発光させる。
yz平面に一番近い赤外光411は、yz平面に平行し、且つ、yz平面までの距離が最小目量(5mm)よりも短くなるように設定されている。一方、赤外光412、413は、図7のように発光素子及び受光素子を配置した場合、yz平面に平行しないが、平行位置からのずれは僅かであるため、図2、図3では、yz平面に略平行するように記載している。
この3本の赤外光は、交点に貨物が押し当てられたとき、貨物の角部によって遮断される。3本の赤外光411、412、413の全てが遮断された場合、貨物とyz平面との隙間dxは、dx<2.5mmの関係にあり、赤外光411が遮断されずに、赤外光412、413が遮断された場合、2.5mm≦dx<5mmの関係にあり、赤外光411、412が遮断されずに、赤外光413が遮断された場合、5mm≦dx<10mmの関係にあり、また、3本の赤外光411、412、413の全てが遮断されない場合、10mm≦dxの関係にあることが分かる。
また、図6は、貨物とxz平面との隙間dyを検出するy方向隙間検出手段42を示している。y方向隙間検出手段42は、x、y、z軸の交点の近傍で、xy平面からyz平面に斜めに入射する3本の赤外光421、422、423(図2、図3)を有しており、この3本の赤外光はy軸に平行な平面上に配置されている。
赤外光421、422、423は、x方向隙間検出手段41と同様に(図7)、xz平面から2.5mm、5mm及び10mmの位置に配置された3個の発光素子L1、L2、L3で発光され、xz平面から2.5mm及び7.5mmの位置に配置された2個の受光素子P1、P2で受光される。
また、赤外光421、422、423の遮断と隙間dyとの関係についてもx方向隙間検出手段41と同様である。
このように、この寸法測定装置は、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42を備えているため、貨物とyz平面及びxz平面との隙間を非接触で検出することができる。
図8は、寸法測定装置の検出結果を表示する表示装置30の構成を示している。この表示装置30は、表示を制御する制御部302と、表示を実行する表示部301とを備えている。
制御部302には、長さ測定部22から長さ検出データ(Lp)が入力し、同様に、幅測定部23から幅検出データ(Wp)が、また、高さ測定部24から高さ検出データ(Hp)が入力する。
また、制御部302には、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42から、遮断された赤外光と遮断されなかった赤外光の情報が入力する。
制御部302は、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42から入力する赤外光の遮断/非遮断の情報から寸法測定装置の目量を設定する。
このとき、目量の設定は次のように行う。
図9に示すように、赤外光411、421、412、422、413、423のいずれもが遮断の場合(aの遮断状態)、目量(d)をd=5mmに設定する。また、赤外光411、421の少なくとも一方が非遮断で、赤外光412、422、413、423が遮断の場合(bの遮断状態)、d=10mmに設定する。また、赤外光412、422の少なくとも一方が非遮断で、赤外光413、423が遮断の場合(cの遮断状態)、d=20mmに設定する。赤外光413、423のいずれかが非遮断の場合は、ずれの範囲の最大値が確定できないため、目量(d)は設定されない。
制御部302は、設定した目量に応じて、Lp、Wp及びHpの値を丸め、表示部301の目量に相当するランプを点灯し、丸めた数値をL、W、Hの欄に表示する。
作業者は、表示部301の目量の表示が、この装置の最小目量(d=5mm)より大きい場合に、d=5mmの目量が表示されるように、貨物をコーナーに押し当てる。この操作でd=5mmの目量ランプが点灯すれば、最小目量による高精度の寸法測定結果を得ることができる。
また、貨物を納めた段ボール箱の角が変形し、寸法測定装置のコーナーにぴったりと押し当てることができない場合、粗い目量での測定結果と、その目量とが表示部301に表示され、作業者は、表示された目量から、寸法の測定精度を判断することができる。
なお、図10に示すように、赤外光411、421、412、422、413、423に対応するランプを表示部301に設け、非遮断の赤外光に対応するランプを点灯させるようにしても良い。作業者は、このランプの点灯状況から、貨物をどの方向にどの程度押し当てればよいかを知ることができる。
なお、ここで示した構成は、一例であって、本発明は、その構成だけに限定されるものではない。
ここでは、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42の赤外光の数をそれぞれ3本としたが、1本でも良いし、2本あるいは4本以上でもよい。
また、x方向隙間検出手段41の赤外光がxy平面からyz平面に入射し、y方向隙間検出手段42の赤外光がxy平面からxz平面に入射する場合について示したが、赤外光の入射方向は逆であっても良い。
また、表示部301上で寸法測定装置の目量を選択できるようにし、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42によって検出された隙間が、選択された目量を満たさないとき、警報等を表示するようにしても良い。
また、ここでは、素子数の低減を図るため、x方向隙間検出手段41及びy方向隙間検出手段42の受光素子の数を発光素子の数より少なくしているが、発光素子の数を受光素子の数より少なくしても良い。また、受光素子及び発光素子が同数でも良い。
また、ここでは、長さ測定部22、幅測定部23及び高さ測定部24が、最小目量の間隔で配列された発光素子と、最小目量の2倍の間隔で配列された受光素子とを備える場合について示したが、発光素子を最小目量の2倍の間隔で配列し、受光素子を最小目量の間隔で配列しても良い。この場合、発光素子数は、発光素子・受光素子を1対1の対で配置する場合に比べて、半分に減らすことができる。
また、本発明の隙間検出手段の構成は、長さ測定部22、幅測定部23及び高さ測定部24が、出射した超音波の反射波から距離を測定する反射センサや、レーザー寸法測定器等を用いて寸法測定を行う装置にも適用できる。
本発明の寸法測定装置は、貨物が測定基準点のコーナーからずれていることを作業者に気付かせることができ、多くの貨物の寸法測定作業を必要とする物流分野などで広く利用することができる。
11 測定用台板
12 投受光ユニット
14 反射鏡
22 長さ測定部
23 幅測定部
24 高さ測定部
25 側板
26 側板
30 表示装置
40 隙間検出手段
41 x方向隙間検出手段
42 y方向隙間検出手段
130 表示装置
301 表示部
302 制御部
411、412 赤外光
421、422 赤外光
1〜L10 赤外線発光素子
1〜P10 赤外線受光素子

Claims (5)

  1. x、y、z軸から成る直交座標系のxy平面を構成する載置平面と、前記載置平面に載置された直方体または立方体形状の貨物のx軸方向の寸法を測定するx軸方向測定部と、前記貨物のy軸方向の寸法を測定するy軸方向測定部と、前記貨物のz軸方向の寸法を測定するz軸方向測定部と、を備え、前記貨物をx軸、y軸及びz軸の交点に押し当てて前記貨物のx軸、y軸及びz軸方向の寸法を測定する寸法測定装置であって、
    前記交点の近傍で、xy平面及びxz平面の一方から他方に斜めに入射する一または複数本の赤外光により、前記貨物及びyz平面間の隙間の有無を検出するx方向隙間検出手段と、
    前記交点の近傍で、xy平面及びyz平面の一方から他方に斜めに入射する一または複数本の赤外光により、前記貨物及びxz平面間の隙間の有無を検出するy方向隙間検出手段と、
    を有し、前記x方向隙間検出手段の少なくとも一本の赤外光は、yz平面に略平行し、且つ、yz平面との距離が最小目量よりも短くなるように設定され、前記y方向隙間検出手段の少なくとも一本の赤外光は、xz平面に略平行し、且つ、xz平面との距離が最小目量よりも短くなるように設定されていることを特徴とする寸法測定装置。
  2. 請求項1に記載の寸法測定装置であって、前記x方向隙間検出手段の複数本の前記赤外光がx軸に平行な一平面内に配置され、前記複数本の赤外光により、前記貨物及びyz平面間の隙間の属する範囲が検出され、
    前記y方向隙間検出手段の複数本の前記赤外光がy軸に平行な一平面内に配置され、前記複数本の赤外光により、前記貨物及びxz平面間の隙間の属する範囲が検出されることを特徴とする寸法測定装置。
  3. 請求項2に記載の寸法測定装置であって、前記x方向隙間検出手段及びy方向隙間検出手段の各々は、前記複数本の赤外線を送受する発光素子と受光素子とを有し、前記受光素子の数が前記発光素子の数と相違していることを特徴とする寸法測定装置。
  4. 請求項2または3に記載の寸法測定装置であって、さらに、前記x方向隙間検出手段及びy方向隙間検出手段の検出結果に基づいて設定される目量を表示する表示手段を備えることを特徴とする寸法測定装置。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の寸法測定装置であって、前記x軸方向測定部、y軸方向測定部及びz軸方向測定部の各々が、赤外線の発光素子及び受光素子の複数個を有し、前記発光素子及び受光素子の一方が測定方向に最小目量の間隔で配列され、他方が測定方向に最小目量の2倍の間隔で配列されていることを特徴とする寸法測定装置。
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