JP2020085669A - カップ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップが透明であるか否かを精度良く検出すること。【解決手段】供給ステージ２に配置されたカップＣを検出するカップ検出装置であって、カップＣの表面に光照射を行う第１の投光部３０と、カップＣの表面において第１の投光部３０からの光の反射領域を撮像する撮像部３１と、撮像部３１の取得した画像データにおける白飛びしている領域が予め設定した下限閾値以下の場合にカップＣが透明であると判定する判定部４２とを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、飲料ディスペンサに適用されるカップ検出装置に関するものである。

飲料ディスペンサには、供給ステージに配置されたカップに対して飲料を供給するようにしたものがある。通常、この種の飲料ディスペンサでは、供給ステージにカップが配置されているか否かを検出するカップ検出装置が設けられており、カップを検出した場合にのみ飲料の供給を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２７４７６７号公報

ところで、昨今の飲料ディスペンサでは、供給する飲料の種類に応じて使用するカップの材質を変更するものがある。例えば、ホット飲料を供給する場合には、紙製のカップを用いるようにし、コールド飲料を供給する場合には、透明樹脂製のカップを用いるようにした飲料ディスペンサがある。こうした飲料ディスペンサでは、供給ステージに配置されたカップの材質と、供給指示された飲料の種類とが適切な組み合せでない場合、エラー表示する等して、飲料の供給を実施しないように構成することが好ましい。つまり、カップ検出装置としては、供給ステージにカップが配置されているか否かを検出するばかりでなく、カップの材質を検出する機能を有していれば、誤って透明樹脂製のカップにホット飲料が供給される事態を未然に防止することができるようになる。

本発明は、上記実情に鑑みて、カップが透明であるか否かを精度良く検出することのできるカップ検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るカップ検出装置は、供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、カップの表面に光照射を行う投光部と、前記カップの表面において前記投光部からの光の反射領域を撮像する撮像部と、前記撮像部の取得した画像データにおける白飛びしている領域が予め設定した下限閾値以下の場合にカップが透明であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、上述したカップ検出装置において、前記判定部は、前記撮像部の取得した画像データにおいて白飛びしている画素数をカウントすることによって白飛びしている領域を測定することを特徴とする。

また本発明は、上述したカップ検出装置において、前記判定部は、前記撮像部の取得した画像データの平均輝度に基づいて白飛びしている領域を測定することを特徴とする。

また本発明は、上述したカップ検出装置において、前記判定部は、白飛びしている領域を測定する以前に、前記撮像部の取得した画像データに対してコントラストを上げる処理を施した後、輝度を下げる処理を施すことを特徴とする。

また本発明に係るカップ検出装置は、供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、カップに光照射を行う投光部と、前記カップの表面において前記投光部からの光の透過領域を撮像する撮像部と、前記撮像部の取得した画像データにおいて前記投光部からの透過光を検出した場合にカップが透明であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする。

また本発明に係るカップ検出装置は、供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、カップの表面に光照射を行う第１の投光部と、第１の投光部とは異なる方向からカップに対して第１の投光部とは異なる色温度の光照射を行う第２の投光部と、カップの表面において第１の投光部からの光の反射領域を撮像するとともに、第２の投光部からの光の透過領域を撮像する撮像部と、前記撮像部の取得した画像データにおける白飛びしている領域が予め設定した下限閾値を下回り、かつ前記第２の投光部からの透過光を検出した場合にカップが透明であると判定する判定部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、カップが透明である場合には投光部からの光が透過するため、撮像部の取得した画像データにおいて白飛びしている領域が透明でないカップよりも小さくなる。従って、白飛びしている領域の大小に応じてカップが透明であるか否かを精度良く判定することが可能となる。

また、本発明によれば、カップが透明でない場合、あるいは透光性に乏しいものである場合にはカップの表面において投光部からの光の透過領域に透過光が検出されることがない。従って、透過光の有無を検出することでカップが透明であるか否かを精度良く判定することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態であるカップ検出装置を適用した飲料ディスペンサを概念的に示す正面図である。 図２は、図１に示した飲料ディスペンサの断面図である。 図３は、図１に示した飲料ディスペンサの制御系を示すブロック図である。 図４は、図３に示した制御部で実施されるカップの判定手順を示すもので、（ａ）は撮像部が取得した画像データである紙製カップの概念図、（ｂ）は（ａ）の画像データに対してコントラストを上げる処理を施した後の概念図、（ｃ）は（ｂ）の画像データに対してさらに輝度を下げる処理を施した後の概念図及びその一部拡大図である。 図５は、図３に示した制御部で実施されるカップの判定手順を示すもので、（ａ）は撮像部が取得した画像データである透明樹脂製カップの概念図、（ｂ）は（ａ）の画像データに対してコントラストを上げる処理を施した後の概念図、（ｃ）は（ｂ）の画像データに対してさらに輝度を下げる処理を施した後の概念図及びその一部拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係るカップ検出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態であるカップ検出装置を概念的に示したものである。ここで例示するカップ検出装置は、飲料ディスペンサ１の供給ステージ２にコールド飲料専用の透明樹脂製カップＣｕが載置されたか、ホット飲料専用の紙製カップＣｈが載置されたかを検出するものである。透明樹脂製カップＣｕは、無色で透明であり、飲料が供給される以前の状態で予め内部に氷が入ったものである。この透明樹脂製カップＣｕは、内部の氷が融解しないように冷凍庫の内部で冷凍保管されている。紙製カップＣｈは、白色で不透明であり、透明樹脂製カップＣｕとほぼ同じ形状、ほぼ大きさに形成されている。この紙製カップＣｈは、内部が空の状態で常温保管されている。

供給ステージ２は、上述の透明樹脂製カップＣｕ及び紙製カップＣｈ（以下、総称する場合には単にカップＣという）が載置された場合に、カップＣの内部に飲料を供給するためのものである。本実施の形態では、飲料ディスペンサ１の前面に凹部を設けることによって供給ステージ２が構成してある。すなわち、供給ステージ２は、カップＣが載置される水平の載置面２１ａを有した載置板２１と、載置板２１の後面を覆う後壁２２と、載置板２１の両側面を覆う左右の側壁２３Ｌ，２３Ｒと、載置板２１の載置面２１ａを覆う天壁２４とを有して構成してある。図からも明らかなように、供給ステージ２の後壁２２は、飲料ディスペンサ１の前面と平行となるように設けられている。供給ステージ２の両側壁２３Ｌ，２３Ｒは、後壁２２の両側縁部から前方に向けて相互間隔が漸次増大するように設けられている。

この供給ステージ２には、図１において左方に位置する一方の側壁２３Ｌに第１の投光部３０及び撮像部３１が設けてある一方、図１において右方に位置するもう一方の側壁２３Ｒに第２の投光部３２が設けてある。第１の投光部３０及び第２の投光部３２は、それぞれ供給ステージ２の載置面２１ａに載置されたカップＣの表面に対して光照射を行うものである。本実施の形態の飲料ディスペンサ１は、設置場所に色温度５０００Ｋの光を照射する室内照明が設けられていることを前提とし、第１の投光部３０として、色温度５０００Ｋの光を照射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を適用し、第２の投光部３２として、色温度６５００Ｋの光を照射するＬＥＤを適用している。図２からも明らかなように、これら第１の投光部３０及び第２の投光部３２は、カップＣの上部周面に対して斜め上方から光を照射することができるように、それぞれ側壁２３Ｌ，２３Ｒの上方部に設けてある。撮像部３１は、カップＣの表面において第１の投光部３０から照射された光の反射領域であって、第２投光部から照射された光の透過領域に合致する部分を撮像するもので、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサによって構成してある。

また、飲料ディスペンサ１には、前面に飲料選択ボタン３及び表示部４が設けてある。飲料選択ボタン３は、供給する飲料がホット飲料であるかコールド飲料であるかを選択するものである。飲料選択ボタン３からの選択信号は、後述の制御部４０に与えられることになる。表示部４は、制御部４０からの制御信号に応じた表示を行うもので、例えば液晶ディスプレイによって構成してある。

図３は、上述の飲料ディスペンサ１に適用されるカップ検出装置の制御系を示すものである。図３に示す制御部４０は、飲料選択ボタン３からの選択信号及び撮像部３１の取得した画像データに基づいて表示部４及び飲料供給部５の制御を行うものである。飲料供給部５は、図には明示していないが、制御部４０からの駆動信号に応じて動作し、供給ステージ２に載置されたカップＣに対してホット飲料及びコールド飲料を選択的に供給するものである。本実施の形態の制御部４０は、画像処理部４１及び判定部４２を有するように構成してある。

画像処理部４１は、撮像部３１の取得した画像データが与えられると、この画像データに対して画像処理を施すことにより、白飛びしている領域（ＲＧＢ値が２５５，２５５，２５５の領域）と、白飛びしていない領域との差を明瞭化するものである。本実施の形態の画像処理部４１では、図４及び図５に示すように、撮像部３１の取得した画像データに対してコントラストを上げる処理を施した後、輝度を下げる処理を施すようにしている。画像データに対してコントラストを上げる処理を行った場合には、画面の明るい部分がより明るく、暗い部分がより暗くなる。さらに、この画像データに対して輝度を下げる処理を行うと、白飛びしている領域に変更が加えられることなく輝度の低い部分が黒く潰れることになり、白飛びしている領域との差がより明瞭となる。

判定部４２は、画像処理部４１の処理した画像データに基づいて供給ステージ２の載置面２１ａに載置されたカップＣが無色透明の透明樹脂製カップＣｕであるか、あるいは白色の紙製カップＣｈであるかの判定を行うものである。より具体的に説明すると、判定部４２は、画像処理部４１の処理した画像データが与えられると、所定の矩形領域を切り出し、切り出した矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域の測定を行う。判定部４２が切り出す矩形領域には、カップＣの表面において第１の投光部３０の中心光が照射される部分を含むように設定してある。その後、判定部４２は、矩形画像データＳにおける白飛びしている領域の割合と予め設定した閾値との比較を行うとともに、矩形画像データＳに色温度６５００Ｋに対応した色相及び彩度を有した部分が存在するか否かの検出を行い、この検出結果と先の比較結果とに基づいてカップＣの種類を判定する。

本実施の形態では、予め２つの閾値が判定部４２に設定してある。第１の閾値は、カップＣが紙製カップＣｈであるか否かの判定基準となるもので、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域が８０％と設定してある。第２の閾値（下限閾値）は、カップＣが透明樹脂製カップＣｕであるか否かの判定基準となるもので、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域が４０％と設定してある。矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域の測定は、矩形画像データＳを構成する画素のうち、ＲＧＢ値が２５５，２５５，２５５となっている画素数をカウントすることによって算出しても良いし、矩形画像データＳの平均輝度から白飛びしている領域の割合を導出するようにしても良い。ＲＧＢ値が２５５，２５５，２５５となっている画素数をカウントする方法によれば、飲料ディスペンサ１が設置される環境等、外部環境の影響を受けることがない。従って、例えば、イタズラによってレーザーポインタからのレーザ光がカップＣに照射されているような状況下においても、白飛びしている領域をより正確に測定することが可能となる。

上述の制御部４０としては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現しても良いし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現したり、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現することも可能である。

以下、制御部４０の処理内容について説明し、併せて本願発明の特徴部分について詳述する。この飲料ディスペンサ１では、飲料選択ボタン３がオンされると、制御部４０からの駆動信号により第１の投光部３０及び第２の投光部３２から供給ステージ２に対して光の照射が開始されるとともに、撮像部３１によって供給ステージ２の撮像が行われる。さらに制御部４０は、撮像部３１の取得した画像データに基づき、判定部４２を通じてカップＣの種類（ここではカップＣ無しを含む）を判定する処理を実施する。

具体的に説明すると、判定部４２は、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域が第１の閾値以上で、しかも６５００Ｋに対応した色相及び彩度部分を検出しない場合、供給ステージ２に紙製カップＣｈが載置されていると判定する。すなわち、紙製カップＣｈの場合には、図４に示すように、第１の投光部３０から照射された光がカップＣの表面において反射する割合が高いため、図４（ｃ）に示すように、矩形画像データＳの大部分が白飛びしている状態となる。さらに、紙製カップＣｈでは、第２の投光部３２から照射された色温度６５００Ｋの光が透過することがなく、撮像部３１の取得したカップＣの画像データに６５００Ｋに対応した色相及び彩度を有した部分が現れることがない。従って、上述の検出結果の場合、判定部４２は、供給ステージ２にカップＣが載置され、かつ載置されたカップＣが透明樹脂製カップＣｕではないと判定する。これにより、制御部４０は、例えば飲料選択ボタン３によって選択された飲料がホット飲料であれば、そのまま飲料の供給を開始し、一方、飲料選択ボタン３によってコールド飲料が選択されている場合には、表示部４を介して供給する飲料とカップＣとが合致していない旨のエラー表示を行うことができる。

一方、判定部４２は、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域が第２の閾値以下で、しかも６５００Ｋに対応した色相及び彩度部分を検出した場合、供給ステージ２にカップＣが載置され、かつ載置されたカップＣが透明樹脂製カップＣｕであると判定する。すなわち、透明樹脂製カップＣｕの場合には、図５に示すように、第１の投光部３０から照射された光がカップＣを透過し、表面において反射する割合が紙製カップＣｈに対して低い。このため、図５（ｃ）に示すように、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域についても、紙製カップＣｈより小さくなる。さらに、透明樹脂製カップＣｕでは、第２の投光部３２から照射された色温度６５００Ｋの光が透過するため、撮像部３１の取得したカップＣの画像データや内部の氷の画像データに６５００Ｋに対応した色相及び彩度を有した部分が現れることになる。従って、上述の検出結果の場合には、供給ステージ２に載置されたカップＣが判定部４２によって透明樹脂製カップＣｕではあると判定される。これにより、制御部４０は、例えば飲料選択ボタン３によって選択された飲料がコールド飲料であれば、そのまま飲料の供給を開始し、一方、飲料選択ボタン３によってホット飲料が選択されている場合には、表示部４を介して供給する飲料とカップＣとが合致していない旨のエラー表示を行うことができる。

因に、矩形画像データＳに白飛びしている領域がない場合、判定部４２は、カップＣが載置されていないと判定する。従って、制御部４０は、例えば表示部４を通じてカップＣがない旨のエラー表示を行うことができる。また、矩形画像データＳにおいて白飛びしている領域が第１の閾値未満、かつ第２の閾値を上回っている場合、つまり白飛びしている領域が４０％を超え、かつ８０％未満の場合には、カップＣを載置する位置の修正が必要である旨のエラー表示を行うようにしても良い。

以上説明したように、上述の飲料ディスペンサ１では、カップＣの表面に光を照射した場合の白飛びする領域が紙製カップＣｈと透明樹脂製カップＣｕとで異なる性質を利用し、さらにはカップＣに光を照射した場合の透光性が紙製カップＣｈと透明樹脂製カップＣｕとで異なる性質を利用して両者の違いを判定するようにしているため、供給ステージ２の載置面２１ａに載置されたカップＣが透明であるか否かを精度良く判定することが可能となる。これにより、例えば透明樹脂製カップＣｕにホット飲料を供給してしまう事態を招来するおそれがなくなる等の利点がある。

なお、上述した実施の形態では、撮像部３１の取得した画像データに含まれる白飛びしている領域の大小に基づく判定と、第２の投光部３２からの透過光の有無に基づく判定とによってカップＣが透明であるか否かを判定するようにしているため、より精度の高い判定を行うことができる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、撮像部３１の取得した画像データに含まれる白飛びしている領域の大小だけからカップＣの種類を判定しても良いし、第２の投光部３２からの透過光の有無だけからカップＣが透明であるか否かを判定するようにしても良い。白飛びしている領域の大小だけからカップＣの種類を判定する場合には、第１の投光部３０と第２の投光部３２とで色温度を一致させても構わない。また、第１の投光部３０と第２の投光部３２とで色温度が異なるように設定する場合に上述した実施の形態では、第２の投光部３２の色温度を第１の投光部３０よりも高く設定しているが、逆の態様で色温度が異なるように設定しても良い。さらに、白飛びしている領域の大小に基づいてカップＣの種類を判定する場合に予めコントラスト及び輝度を変更する画像処理を行っているため、判定精度の点で有利となるが、必ずしも画像処理を行う必要はない。

また、上述した実施の形態では、下限閾値である第２の閾値の他に第１の閾値を設定し、白飛びしている領域がこの第１の閾値以上の場合に紙製カップであると判定するようにしているが、必ずしも第１の閾値は設ける必要はなく、第２の閾値を超えた場合に透明カップでないと判定しても良い。

さらに、上述した実施の形態では、検出対象となるカップＣを供給ステージ２の載置面２１ａに載置させるようにしているが、本発明はこれに限定されず、ハンドに挟持された状態のカップＣを検出対象とすることも可能である。なお、第１の投光部３０、第２の投光部３２及び撮像部３１が設けられる側壁２３Ｌ，２３Ｒについては、供給ステージ２に載置されたカップＣの両側において互いに平行となるように配設してあっても良い。さらに、透明樹脂製カップＣｕとの判定対象となる不透明のカップとして白色の紙製カップＣｈを例示しているが、必ずしも白色である必要はなく、また不透明であれば必ずしも紙製である必要もない。また、制御部４０によるカップの判定結果に基づいて表示部４及び飲料供給部５の制御を行うようにしているが、必ずしもこれに限定されない。

１ 飲料ディスペンサ
２ 供給ステージ
３ 飲料選択ボタン
４ 表示部
５ 飲料供給部
２１ 載置板
２１ａ 載置面
２２ 後壁
２３Ｌ，２３Ｒ 側壁
２４ 天壁
３０ 第１の投光部
３１ 撮像部
３２ 第２の投光部
４０ 制御部
４１ 画像処理部
４２ 判定部
Ｃｕ 透明樹脂製カップ
Ｃｈ 紙製カップ
Ｓ 矩形画像データ

Claims (6)

1. 供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、
   カップの表面に光照射を行う投光部と、
   前記カップの表面において前記投光部からの光の反射領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の取得した画像データにおける白飛びしている領域が予め設定した下限閾値以下の場合にカップが透明であると判定する判定部と
   を備えたことを特徴とするカップ検出装置。
2. 前記判定部は、前記撮像部の取得した画像データにおいて白飛びしている画素数をカウントすることによって白飛びしている領域を測定することを特徴とする請求項１に記載のカップ検出装置。
3. 前記判定部は、前記撮像部の取得した画像データの平均輝度に基づいて白飛びしている領域を測定することを特徴とする請求項１に記載のカップ検出装置。
4. 前記判定部は、白飛びしている領域を測定する以前に、前記撮像部の取得した画像データに対してコントラストを上げる処理を施した後、輝度を下げる処理を施すことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のカップ検出装置。
5. 供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、
   カップに光照射を行う投光部と、
   前記カップの表面において前記投光部からの光の透過領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の取得した画像データにおいて前記投光部からの透過光を検出した場合にカップが透明であると判定する判定部と
   を備えたことを特徴とするカップ検出装置。
6. 供給ステージに配置されたカップを検出するカップ検出装置であって、
   カップの表面に光照射を行う第１の投光部と、
   第１の投光部とは異なる方向からカップに対して第１の投光部とは異なる色温度の光照射を行う第２の投光部と、
   カップの表面において第１の投光部からの光の反射領域を撮像するとともに、第２の投光部からの光の透過領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像部の取得した画像データにおける白飛びしている領域が予め設定した下限閾値を下回り、かつ前記第２の投光部からの透過光を検出した場合にカップが透明であると判定する判定部と
   を備えたことを特徴とするカップ検出装置。