JP2020165674A - 検出装置及び検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光電センサを用いることなく、検出領域に存在する物体までの距離及び当該物体の幅を検出可能とする。【解決手段】光を検出領域に投光する投光部１０２と、投光部１０２により投光されて検出領域で反射された光を集光するレンズ１０３２と、複数の受光素子を有し、レンズ１０３２により集光された光を当該受光素子毎に受光するイメージセンサ１０３３と、イメージセンサ１０３３による受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、検出領域に存在する物体１０までの距離を、受光素子が位置する受光位置毎に算出する距離演算部１０４と、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、物体１０の幅を算出する物体幅演算部とを備えた。【選択図】図１

Description

この発明は、検出領域に存在する物体までの距離及び当該物体の幅を検出する検出装置及び検出システムに関する。

従来から、検出領域における物体の有無を検出する透過型の光電スイッチが知られている（例えば特許文献１参照）。
一方、検出領域に存在する物体までの距離及び当該物体の幅を検出する場合、図１１に示すように、光電スイッチ５０が複数取付けられた装置が用いられている。図１１では、上記装置として、物体を搬送する搬送路に設置されたゲート５１を示している。また、光電スイッチ５０は、検出対象として想定される物体の大きさ等に応じて、取付け位置及び取付け方向が適宜設定されている。これにより、監視者は、例えば、ゲート５１を通過した物体に荷崩れが生じていないか等を確認可能となる。

特開２０１５−１１５１８８号公報

しかしながら、光電スイッチが複数取付けられた装置では、光電スイッチ間で相互干渉が生じる可能性がある。この場合、例えば、相互干渉を回避するためのスリット等の部材を別途用意するといった対策が必要となる。また、光電スイッチが複数取付けられた装置では、光軸合わせ等の現場での調整が煩雑となる。

また、光電スイッチを用いた装置では、検出対象として想定される物体の大きさ等が変更されると、現場での光電スイッチの取付け位置及び取付け方向の変更或いは光電スイッチの追加等が必要となる場合がある。
すなわち、光電スイッチを複数使用する場合、各光電スイッチのオンオフの２値を組合わせて物体検知を行っている。例えば、６０ｃｍと９０ｃｍの高さに光電スイッチを設置した場合、物体の高さが６０ｃｍ以上９０ｃｍ未満であることは判定できるが、７０ｃｍと８０ｃｍの違いは判定できない。そして、７０ｃｍと８０ｃｍの違いを判定する必要がある場合には、例えば、７５ｃｍの位置に光電スイッチを追加したり、９０ｃｍの位置に設置した光電スイッチを８０ｃｍの位置に移動したりする必要がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の光電センサを用いることなく、検出領域に存在する物体までの距離及び当該物体の幅を検出可能な検出装置を提供することを目的としている。

この発明に係る検出装置は、光を検出領域に投光する投光部と、投光部により投光されて検出領域で反射された光を集光するレンズと、複数の受光素子を有し、レンズにより集光された光を当該受光素子毎に受光するイメージセンサと、イメージセンサによる受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、検出領域に存在する物体までの距離を、受光素子が位置する受光位置毎に算出する距離演算部と、距離演算部により算出された受光位置毎の距離に基づいて、物体の幅を算出する物体幅演算部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、複数の光電センサを用いることなく、検出領域に存在する物体までの距離及び当該物体の幅を検出可能となる。

実施の形態１に係る検出装置の構成例（ゲートに取付けられた状態）を示す図である。 実施の形態１に係る検出装置の構成例を示す図である。 図３Ａ、図３Ｂは、実施の形態１におけるセンサヘッドの構成例を示す図であり、図３Ａはセンサヘッドの内部構造の一例を示す図であり、図３Ｂはセンサヘッドの外観の一例を示す図である。 実施の形態１に係る検出装置の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１における投光部及び受光部の動作例を示すタイミングチャートである。 図６Ａ、図６Ｂは、実施の形態１における距離演算部及び位置演算部の動作例を説明するための図であり、図６Ａは受光位置と受光時刻との関係の一例を示す図であり、図６Ｂは受光位置と距離との関係の一例を示す図である。 図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、実施の形態１に係る検出装置の動作の具体例を示す図である。 実施の形態２に係る検出システムの構成例（ゲートに取付けられた状態）を示す図である。 実施の形態３に係る検出システムの構成例（ゲートに取付けられた状態）を示す図である。 図１０Ａ、図１０Ｂは、実施の形態４に係る検出装置による幅算出を説明するための図であり、図１０Ａは物体と受光部との位置関係の一例を示す図であり、図１０Ｂは受光位置と距離との関係の一例を示す図である。 従来の光電スイッチが複数取付けられた装置の構成例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，２は実施の形態１に係る検出装置１の構成例を示す図である。
検出装置１は、検出領域に存在する物体（被検出対象）１０までの距離及び当該物体１０の幅を検出する。実施の形態１では、検出装置１は、物体１０までの距離から当該物体１０の高さを検出し、物体１０の幅から当該物体１０の横幅（ゲート１１間方向の幅）を検出する。また、実施の形態１では、検出装置１は、検出領域に存在する物体１０の上方（光軸方向）から見た際の形状も検出する。この検出装置１は、産業用（工業用）のセンサとして用いられる。以下では、図１に示すように、検出装置１が、ゲート１１の天面における中央に１つ取付けられた場合を示す。ゲート１１は、物体１０を搬送する搬送路１２に設置されている。物体１０は、同一形状の箱１００１が３段×３列（合計９個）で並んだ状態で構成されている。また実施の形態１では、物体１０の検出対象となる面は、後述するイメージセンサ１０３３の受光面に対して平行（略平行の意味を含む）であるとする。また図１において、斜線領域が検出装置１による検出領域であり、グレー領域が影となり検出不可能な領域である。

この検出装置１は、図２に示すように、計測制御部１０１、投光部１０２、受光部１０３、距離演算部１０４、位置演算部１０５、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０６、入出力部１０７、通信部１０８、表示部１０９及び操作部１１０を備えている。また、検出装置１は、投光部１０２が投光して検出領域で反射された光を受光部１０３が受光する反射型に構成されている。

なお、投光部１０２及び受光部１０３は、計測部１１１を構成する。また図３では、計測制御部１０１、投光部１０２、受光部１０３、距離演算部１０４、位置演算部１０５及びＭＰＵ１０６が、センサヘッド１１２に搭載されている。図３に示すセンサヘッド１１２の前面には、フィルタ１１２１が設けられている。なお図３では、計測制御部１０１、距離演算部１０４及び位置演算部１０５の図示を省略している。
また、入出力部１０７、通信部１０８、表示部１０９及び操作部１１０は、インタフェース部１１３を構成する。

計測制御部１０１は、ＭＰＵ１０６を介して入力された制御情報に基づいて、制御信号を生成する。制御信号は、イメージセンサ１０３３での光の受光動作に応じて、投光部１０２での光の投光タイミングを制御する信号である。この計測制御部１０１により生成された制御信号は、投光部１０２に出力される。

投光部１０２は、計測制御部１０１からの制御信号に従い、パルス状の光を検出領域に投光する。なお、投光部１０２が投光する光のビーム形状は、予め設定されている。図３では、投光部１０２は、回路基板である投光基板（不図示）１０２１と、光を発光する発光素子１０２２と、発光素子１０２２の前面に配置された絞りであるアパーチャー１０２３と、発光素子１０２２により発光されてアパーチャー１０２３を通過した光を拡散するディヒューザー１０２４とから構成されている。また、投光部１０２により投光される光の幅及び投光周期は、想定される物体１０までの距離又は移動速度（搬送速度）等により決まる。また、投光部１０２は、投光する光を変調してもよい。

受光部１０３は、投光部１０２により投光されて検出領域で反射された光を受光する。図３では、受光部１０３は、回路基板である受光基板（不図示）１０３１と、レンズ１０３２と、イメージセンサ１０３３とから構成されている。

レンズ１０３２は、投光部１０２により投光されて検出領域で反射された光を集光する。このレンズ１０３２は、非テレセントリックレンズである。

イメージセンサ１０３３は、複数の受光素子を有し、レンズ１０３２により集光された光を当該受光素子毎に受光する。以下では、イメージセンサ１０３３はリニアタイプであり、複数の受光素子が一次元方向に配列されているものとする。リニアタイプのイメージセンサ１０３３は、産業用のセンサに求められる高速応答に対応可能である。このイメージセンサ１０３３による受光結果を示す情報は、距離演算部１０４に出力される。
なお、イメージセンサ１０３３は、上記受光結果を示す情報として、例えば、投光部１０２により光が投光された時刻（投光時刻）を基準として、各受光素子で光を受光した時刻（受光時刻）である遅れ時間を示す情報を出力してもよい。また、投光部１０２が光を変調している場合には、イメージセンサ１０３３は、上記受光結果を示す情報として、例えば、投光部１０２により投光された光と各受光素子で受光された光との位相差を示す情報を出力してもよい。

距離演算部１０４は、イメージセンサ１０３３による受光結果に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式により、イメージセンサ１０３３から物体１０までの距離を、受光素子が位置する受光位置毎に算出する。この距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離を示す情報（距離情報）は、位置演算部１０５及びＭＰＵ１０６に出力される。

位置演算部１０５は、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、イメージセンサ１０３３に結像された物体１０の像の位置を算出する。この位置演算部１０５により算出された物体１０の像の位置を示す情報（位置情報）は、ＭＰＵ１０６に出力される。

ＭＰＵ１０６は、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、物体１０の高さを算出する。このＭＰＵ１０６により算出された物体１０の高さを示す情報は、インタフェース部１１３に出力される。

また、ＭＰＵ１０６は、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離及び位置演算部１０５により算出された物体１０の像の位置に基づいて、物体１０の幅を算出する。この際、ＭＰＵ１０６は、イメージセンサ１０３３に結像された物体１０の像の幅、イメージセンサ１０３３から物体１０までの距離、及び、レンズ１０３２の焦点距離に基づいて、物体１０の幅を算出する。ＭＰＵ１０６により算出された物体１０の幅は、物体１０の横幅に相当する。このＭＰＵ１０６により算出された物体１０の幅を示す情報は、インタフェース部１１３に出力される。

また、ＭＰＵ１０６は、物体１０の移動速度、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離及び位置演算部１０５により算出された物体１０の像の位置に基づいて、物体１０の上方から見た際の形状を算出する。この際、ＭＰＵ１０６は、物体１０の移動速度、イメージセンサ１０３３に結像された物体１０の像の幅、イメージセンサ１０３３から物体１０までの距離、及び、レンズ１０３２の焦点距離に基づいて、物体１０の上方から見た際の形状を算出する。このＭＰＵ１０６により算出された物体１０の形状を示す情報は、インタフェース部１１３に出力される。

なお、ＭＰＵ１０６は、「距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、物体１０の幅を算出する物体幅演算部」及び「物体１０の移動速度及び距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、光軸方向から見た物体１０の形状を算出する物体形状演算部」を構成する。

また、計測制御部１０１、距離演算部１０４及び位置演算部１０５は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。

入出力部１０７は、検出装置１に対する各種設定の入力を行い、制御情報を生成してＭＰＵ１０６に出力する。この制御情報には、例えば、投光部１０２による光の投光を指示するトリガ信号、又は、投光部１０２でレーザ光を用いる場合にはレーザ光の停止を指示する停止信号等が含まれる。
また、入出力部１０７は、ＭＰＵ１０６から入力された情報の出力を行う。この際、入出力部１０７は、例えば、アナログ出力を行ってもよいし、閾値判定を行って閾値を超えた場合にオン出力を行ってもよい。

通信部１０８は、イーサネット（登録商標）等のネットワークを介して外部装置と通信を行い、例えばＭＰＵ１０６から入力された情報を外部装置に送信する。
表示部１０９は、各種の動作表示を行う。また、表示部１０９は、ＭＰＵ１０６から入力された情報を表示する。例えば、表示部１０９は、物体１０の位置を表示する場合に、受光部１０３の光軸上を零点とし、物体１０が光軸からどのくらい離れた場所に位置しているかを数値で表示する。
操作部１１０は、ユーザ操作を受付け、例えば、表示部１０９の表示切替え又は検出装置１に対する各種設定等を行う。

次に、実施の形態１に係る検出装置１の動作例について、図４を参照しながら説明する。なお以下では、ＭＰＵ１０６が物体１０の高さ、幅（横幅）及び上方から見た際の形状を算出する場合を示す。
検出装置１の動作例では、図４に示すように、まず、投光部１０２は、計測制御部１０１からの制御信号に従い、パルス状の光を検出領域に投光する（ステップＳＴ１）。この投光部１０２により投光された光は、検出領域に存在する物体１０により反射され、レンズ１０３２を介してイメージセンサ１０３３に入射される。なお、投光部１０２により投光された光は搬送路１２でも反射され、レンズ１０３２を介してイメージセンサ１０３３に入射される。

次いで、イメージセンサ１０３３は、入射された光を受光素子毎に受光する（ステップＳＴ２）。図５に示すように、イメージセンサ１０３３の各受光素子（Ｐｉｘｅｌ Ｎｏ．０〜Ｎｏ．ｎ）での光（受光パルス）の受光タイミングは、投光部１０２による光（投光パルス）の投光タイミングに対し、物体１０との間の距離に応じて遅れる。なお以下では、イメージセンサ１０３３は、上記受光結果を示す情報として、各受光素子での受光時刻（遅れ時間）を示す情報を出力するものとする。このイメージセンサ１０３３により例えば図６Ａに示すような受光位置と受光時刻との関係が得られる。

次いで、距離演算部１０４は、イメージセンサ１０３３による受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、物体１０までの距離を、受光素子が位置する受光位置毎に算出する（ステップＳＴ３）。

この際、距離演算部１０４は、まず、イメージセンサ１０３３による受光結果に基づいて、下式（１）より、受光位置毎に、受光素子で受光した光が反射された位置（反射点）までの距離を算出する。式（１）において、ｄ_ｉはｉ番目の受光素子で受光した光の反射点までの距離を示し、ｃは光の速度を示し、ｔ_ｄｉはｉ番目の受光素子での受光時刻を示している。
ｄ_ｉ＝ｃ×ｔ_ｄｉ／２ （１）

ここで、式（１）により得られる受光位置から反射点までの距離は、受光部１０３の光軸に対してθ_ｉだけ傾いた方向の距離である。なお、θ_ｉは、レンズ１０３２上の光軸位置とｉ番目の受光位置とを結ぶ線分と、光軸との成す角度であり、既知である。そこで、距離演算部１０４は、受光位置毎に、θ_ｉを用いて、算出した反射点までの距離を、受光部１０３の光軸に平行（略平行の意味を含む）な距離に変換する。

そして、距離演算部１０４は、受光位置毎に、上記変換により得られた反射点までの距離から、物体１０までの距離を得る。ここで、距離演算部１０４は、上記変換により得られた反射点までの距離のうち、イメージセンサ１０３３から搬送路１２までの距離に相当するものは除外する。この距離演算部１０４により例えば図６Ｂに示すような距離情報が得られる。

次いで、位置演算部１０５は、距離演算部１０４により得られた距離情報に基づいて、イメージセンサ１０３３に結像された物体１０の像の位置を算出する（ステップＳＴ４）。この際、位置演算部１０５は、像の両エッジの位置を算出する。

次いで、ＭＰＵ１０６は、距離演算部１０４により得られた距離情報に基づいて、物体１０の高さを算出する（ステップＳＴ５）。すなわち、実施の形態１では、ＭＰＵ１０６は、イメージセンサ１０３３から搬送路１２までの距離から、物体１０までの距離を差し引くことで、物体１０の高さを算出する。

次いで、ＭＰＵ１０６は、距離演算部１０４により得られた距離情報及び位置演算部１０５により得られた位置情報に基づいて、物体１０の幅を算出する（ステップＳＴ６）。

この際、ＭＰＵ１０６は、下式（２）より、物体１０の幅を算出する。式（２）において、ｗ_１は物体１０の幅を示し、ｗ_２は物体１０の像の幅を示している。物体１０の像の幅は、位置演算部１０５により算出された像の両エッジの位置から求まる。また、ｄは物体１０とイメージセンサ１０３３との間の距離を示し、ｆはレンズ１０３２とイメージセンサ１０３３との間の距離（焦点距離）を示している。なお、式（２）における｛（ｄ−ｆ）／ｆ｝は光学系の倍率である。
ｗ_１＝｛（ｄ−ｆ）／ｆ｝×ｗ_２ （２）

また、ＭＰＵ１０６は、物体１０の移動速度、距離演算部１０４により得られた距離情報及び位置演算部１０５により得られた位置情報に基づいて、物体１０の上方から見た際の形状を算出する（ステップＳＴ７）。
この際、ＭＰＵ１０６は、物体１０の移動速度に応じて、上記と同様に物体１０の幅を時系列に算出していくことで、物体１０の上方から見た際の形状を算出する。なお、搬送路１２の場合、通常、搬送速度は一定の速度であり、事前に把握可能である。

ここで、実施の形態１に係る検出装置１は、単体で、物体１０までの距離（物体１０の高さ）及び物体１０の幅（横幅）を検出可能である。そのため、実施の形態１に係る検出装置１は、従来構成に対し、相互干渉の発生を回避可能である。

また、実施の形態１に係る検出装置１は、センサ（投光部１０２及び受光部１０３）と検出領域とが対向配置された反射型に構成されている。これにより、実施の形態１に係る検出装置１は、検出領域の片側にのみセンサを設置すればよく、また、投光部１０２と受光部１０３との間での光軸合わせが不要となり、透過型を用いた場合に対して設置条件が緩くなる。

また、実施の形態１に係る検出装置１は、物体１０までの距離及び当該物体１０の幅を検出しているため、検出対象として想定される物体１０の大きさ等が変更された場合でも、対応を簡易化可能である。

次に、実施の形態１に係る検出装置１の動作の具体例について、図７を参照しながら説明する。以下では、監視者が、ゲート１１を通過した物体１０が、同一寸法の箱１００１が３段×３列（合計９個）で並べられた状態であるかを確認する場合を示す。図７において、斜線領域が検出装置１による検出領域であり、グレー領域が影となり検出不可能な領域である。
図７Ａの場合、検出装置１は、物体１０の高さとして３段分の箱１００１の高さを検出し、物体１０の横幅として３列分の箱１００１の横幅を検出する。よって、監視者は、検出装置１による検出結果から、ゲート１１を通過した物体１０は正常であると確認できる。
一方、図７Ｂの場合、検出装置１は、物体１０の高さとして、右側は３段分の箱１００１の高さを検出するが、左側は２段分の箱１００１の高さを検出する。また、検出装置１は、物体１０の横幅として４列分の箱１００１の横幅を検出する。よって、監視者は、検出装置１による検出結果から、ゲート１１を通過した物体１０において荷崩れが生じていることを確認できる。
一方、図７Ｃの場合、検出装置１は、物体１０の高さとして２段分の箱１００１の高さを検出し、物体１０の横幅として２列分の箱１００１の横幅を検出する。よって、監視者は、検出装置１による検出結果から、ゲート１１を通過した物体１０において箱１００１の個数が足りていないことを確認できる。

以上のように、この実施の形態１によれば、検出装置１は、光を検出領域に投光する投光部１０２と、投光部１０２により投光されて検出領域で反射された光を集光するレンズ１０３２と、複数の受光素子を有し、レンズ１０３２により集光された光を当該受光素子毎に受光するイメージセンサ１０３３と、イメージセンサ１０３３による受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、検出領域に存在する物体１０までの距離を、受光素子が位置する受光位置毎に算出する距離演算部１０４と、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づいて、物体１０の幅を算出する物体幅演算部とを備えた。これにより、実施の形態１に係る検出装置１は、複数の光電センサを用いることなく、検出領域に存在する物体１０までの距離及び当該物体１０の幅を検出可能となる。

また、従来のエリアセンサ（測域センサ）は、レーザ光を反射するミラーを回転させるメカニカルな回転機構を有している。これに対し、実施の形態１に係る検出装置１は、上記のような回転機構は用いていない。そのため、実施の形態１に係る検出装置１は、小型化が可能であり、また、振動及び衝撃に対する耐性が高くなる。また、実施の形態１に係る検出装置１は、イメージセンサ１０３３と物体１０との間の距離が算出できるため、非テレセントリックレンズを用いても物体１０の位置及び幅を算出でき、従来のエリアセンサに対して低コスト化が実現できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、検出装置１がゲート１１の天面における中央に１つ取付けられた場合を示した。しかしながら、この場合、検出不可能な領域が広くなる可能性がある。そこで、この検出不可能な領域を減らすように、ゲート１１の天面に複数の検出装置１を取付けてもよい。図８は実施の形態２に係る検出システムの構成例を示す図である。

検出システムは、複数の検出装置１、及び演算装置２を備えている。
検出装置１は、実施の形態１で示した検出装置１と同様である。図８では、検出装置１は、ゲート１１の天面における両端に１つずつ取付けられている。

演算装置２は、複数の検出装置１による検出結果に基づいて、検出領域に存在する物体１０の高さ及び横幅のうちの少なくとも一方を検出する。また、演算装置２は、複数の検出装置１による検出結果に基づいて、検出領域に存在する物体１０の上方（光軸方向）から見た際の形状も検出してもよい。演算装置２は、図８に示すように、同期部２０１ａを備えている。
同期部２０１ａは、検出装置１を同期させ、検出装置１における投光タイミングを互いに異なるタイミングとさせる。これにより、検出装置１間での相互干渉の発生を回避する。

なお図８では、演算装置２は、同期部２０１ａを備えた場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算装置２は、同期部２０１ａを備えていなくてもよい。すなわち、複数の検出装置１は、非同期であっても異周波等により検出装置１間での相互干渉の発生を回避するように構成されていればよい。

また、演算装置２は、複数の検出装置１の外部に設けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算装置２は、複数の検出装置１のうちの１つ以上の内部に設けられていてもよい。

例えば、複数の検出装置１のうちの１台をマスタとし、残りをスレーブとし、マスタである検出装置１にのみ演算装置２が設けられていてもよい。
また、複数の検出装置１にそれぞれ演算装置２が設けられていてもよい。その後、当該複数の検出装置１のうちの１台をマスタに設定し、残りをスレーブに設定して、マスタである検出装置１に設けられた演算装置２のみを使用してもよい。この場合、スレーブである検出装置１に設けられた演算装置２は使用しない。
また、複数の検出装置１にそれぞれ演算装置２が設けられていてもよい。そして、当該複数の検出装置１に設けられた演算装置２を分散的に用いてもよい。例えば、各検出装置１でプリ演算を行ってもよい。
また、複数の検出装置１にそれぞれ演算装置２が設けられていてもよい。そして、当該複数の検出装置１に設けられた演算装置２をそれぞれ使用してもよい。すなわち、この場合にはシステムの冗長設計となる。

実施の形態３．
実施の形態１では、検出装置１がゲート１１の天面に取付けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、例えば図９に示すように、検出装置１をゲート１１の側面に取付けてもよい。図９は実施の形態３に係る検出システムの構成例を示す図である。

検出システムは、複数の検出装置１、及び演算装置２を備えている。
検出装置１は、実施の形態１で示した検出装置１と同様である。但し、実施の形態３に係る検出装置１は、距離演算部１０４により算出された受光位置毎の距離に基づく物体１０の高さの算出処理は行わない。一方で、実施の形態３に係る検出装置１では、ＭＰＵ１０６により算出された物体１０の幅が、物体１０の高さに相当する。図９では、検出装置１は、ゲート１１の両側面に１つずつ取付けられている。

演算装置２は、複数の検出装置１による検出結果に基づいて、検出領域に存在する物体１０の高さ及び横幅のうちの少なくとも一方を検出する。また、演算装置２は、複数の検出装置１による検出結果に基づいて、検出領域に存在する物体１０の横（光軸方向）から見た際の形状も検出してもよい。演算装置２は、図９に示すように、同期部２０１ｂ及び横幅演算部２０２ｂを備えている。

同期部２０１ｂは、検出装置１を同期させ、検出装置１における投光タイミングを互いに異なるタイミングとさせる。これにより、検出装置１間での相互干渉の発生を回避する。

横幅演算部２０２ｂは、検出装置１により検出された物体１０までの距離に基づいて、物体１０の横幅を算出する。この際、横幅演算部２０２ｂは、各検出装置１が取付けられたゲート１１間の幅から、各検出装置１により検出された物体１０までの距離の総和を差し引くことで、物体１０の横幅を算出する。

なお図９では、演算装置２は、同期部２０１ｂを備えた場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算装置２は、同期部２０１ｂを備えていなくてもよい。すなわち、複数の検出装置１は、非同期であっても異周波等により検出装置１間での相互干渉の発生を回避するように構成されていればよい。

また、演算装置２は、複数の検出装置１の外部に設けられた場合を示した。しかしながら、これに限らず、演算装置２は、複数の検出装置１のうちの１つの内部に設けられていてもよい。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、物体１０の検出対象となる面がイメージセンサ１０３３の受光面に対して平行である場合を示した。それに対し、実施の形態４では、物体１０の検出対象となる面がイメージセンサ１０３３の受光面に対して斜めであっても、物体１０の幅を算出可能とする構成を示す。
なお、実施の形態４に係る検出装置１の構成例は、図２に示す実施の形態１に係る検出装置１の構成例と同様である。

なお、距離演算部１０４は、θ_ｉを用いた光軸に平行な距離への変換処理は実施しない。
また、ＭＰＵ１０６は、イメージセンサ１０３３に結像された物体１０の像の一端から光軸位置までの幅及び当該像の他端から光軸位置までの幅、当該一端から物体１０の一端である反射点までの距離及び当該他端から物体１０の他端である反射点までの距離、及び、当該一端からレンズ１０３２上の光軸位置までの距離及び当該他端からレンズ１０３２上の光軸位置までの距離に基づいて、物体１０の幅を算出する。
また、レンズ１０３２は広角レンズであることが望ましい。

実施の形態４におけるＭＰＵ１０６は、下式（３）〜（５）より、物体１０の幅を算出する。図１０に示すように、式（３）〜（５）において、ｗ_０は物体１０の幅を示す。また、Ｌ_１は、イメージセンサ１０３３に結合された物体１０の像の一端（第１の受光位置に相当）から光軸位置までの幅を示し、Ｌ_２は、当該像の他端（第２の受光位置に相当）から光軸位置までの幅を示している。また、ｄ_１ｍは、第１の受光位置から物体１０の一端である反射点（第１のエッジ）までの距離を示し、ｄ_２ｍは、第２の受光位置から物体１０の他端である反射点（第２のエッジ）までの距離を示している。また、ｄ_１は、第１のエッジとレンズ１０３２上の光軸位置との間の距離を示し、ｄ_２は、第２のエッジとレンズ１０３２上の光軸位置との間の距離を示している。また、ｄ_１ｆは、レンズ１０３２上の光軸位置と第１の受光位置との間の距離を示し、ｄ_２ｆは、レンズ１０３２上の光軸位置と第２の受光位置との間の距離を示している。なお、ｄ_１ｆ及びｄ_２ｆは既知である。これにより、ＭＰＵ１０６は、物体１０が、イメージセンサ１０３３の受光面に対して斜めであっても、物体１０の幅を算出可能である。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 検出装置
２ 演算装置
１０ 物体
１１ ゲート
１２ 搬送路
１０１ 計測制御部
１０２ 投光部
１０３ 受光部
１０４ 距離演算部
１０５ 位置演算部
１０６ ＭＰＵ
１０７ 入出力部
１０８ 通信部
１０９ 表示部
１１０ 操作部
１１１ 計測部
１１２ センサヘッド
１１３ インタフェース部
２０１ａ，２０１ｂ 同期部
２０２ｂ 横幅演算部
１００１ 箱
１０２１ 投光基板
１０２２ 発光素子
１０２３ アパーチャー
１０２４ ディヒューザー
１０３１ 受光基板
１０３２ レンズ
１０３３ イメージセンサ
１１２１ フィルタ

Claims (8)

1. 光を検出領域に投光する投光部と、
   前記投光部により投光されて前記検出領域で反射された光を集光するレンズと、
   複数の受光素子を有し、前記レンズにより集光された光を当該受光素子毎に受光するイメージセンサと、
   前記イメージセンサによる受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、前記検出領域に存在する物体までの距離を、前記受光素子が位置する受光位置毎に算出する距離演算部と、
   前記距離演算部により算出された受光位置毎の距離に基づいて、前記物体の幅を算出する物体幅演算部と
   を備えた検出装置。
2. 前記物体幅演算部は、前記イメージセンサに結像された前記物体の像の幅、当該イメージセンサから当該物体までの距離、及び、前記レンズの焦点距離に基づいて、当該物体の幅を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の検出装置。
3. 前記物体幅演算部は、前記イメージセンサに結像された前記物体の像の一端から光軸位置までの幅及び当該像の他端から光軸位置までの幅、当該一端から当該物体の一端である反射点までの距離及び当該他端から当該物体の他端である反射点までの距離、及び、当該一端から前記レンズ上の光軸位置までの距離及び当該他端から当該レンズ上の光軸位置までの距離に基づいて、当該物体の幅を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の検出装置。
4. 前記物体の移動速度及び前記距離演算部により算出された受光位置毎の距離に基づいて、光軸方向から見た当該物体の形状を算出する物体形状演算部を備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか１項記載の検出装置。
5. 前記物体形状演算部は、前記物体の移動速度、前記イメージセンサに結像された前記物体の像の幅、当該イメージセンサから当該物体までの距離、及び、前記レンズの焦点距離に基づいて、光軸方向から見た当該物体の形状を算出する
   ことを特徴とする請求項４記載の検出装置。
6. 前記受光素子は、一次元方向に配列された
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか１項記載の検出装置。
7. 前記レンズは、非テレセントリックレンズである
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの何れか１項記載の検出装置。
8. 複数の検出装置と、
   前記検出装置による検出結果に基づいて物体の高さ及び横幅のうちの少なくとも一方を検出する演算装置とを備え、
   前記検出装置は、
   光を検出領域に投光する投光部と、
   前記投光部により投光されて前記検出領域で反射された光を集光するレンズと、
   複数の受光素子を有し、前記レンズにより集光された光を当該受光素子毎に受光するイメージセンサと、
   前記イメージセンサによる受光結果に基づいて、ＴＯＦ方式により、前記検出領域に存在する前記物体までの距離を、前記受光素子が位置する受光位置毎に算出する距離演算部と、
   前記距離演算部により算出された受光位置毎の距離に基づいて、前記物体の幅を算出する物体幅演算部とを備えた
   ことを特徴とする検出システム。

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