JP2023037107A - 荷物計測装置及び荷物計測方法 - Google Patents

荷物計測装置及び荷物計測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】薄い荷物のサイズを計測する場合にも、計測精度の向上を図ること。【解決手段】本開示に係る荷物計測装置(10)は、載置台(11)と、載置台(11)台の上面から荷物(P)を浮かせるための浮上部材(15)と、浮上部材(15)により載置台(11)の上面から浮かせた状態の荷物(P)を実質的に直上から撮影可能である位置に配置され、荷物(P)を撮影して荷物(P)との距離を検出する深度センサ(12)と、深度センサ(12)から取得したデータに基づいて荷物(P)のサイズを算出する制御部(13)と、を備える。【選択図】図9

Description

本開示は、荷物計測装置及び荷物計測方法に関する。
深度センサを用いて、荷物のサイズ(幅、奥行き、高さ)を計測する荷物計測装置が知られている。
例えば、特許文献1には、載置台に載置された直方体形状の荷物を、深度センサにより実質的に直上から撮影して荷物との距離を検出し、深度センサから取得したデータに基づいて荷物のサイズを算出する荷物計測装置が開示されている。
特開2021-081431号公報
しかし、特許文献1に記載された荷物計測装置において、一般的な封筒やクッション封筒等の薄い荷物のサイズを計測する場合には、荷物と載置台との距離の差が小さいために、荷物を識別することが困難であることから、計測精度が悪化するおそれがあるという問題がある。
そこで本開示の目的は、上述した課題を解決し、薄い荷物のサイズを計測する場合にも、計測精度の向上を図れる荷物計測装置及び荷物計測方法を提供することにある。
一態様による荷物計測装置は、
載置台と、
前記載置台の上面から荷物を浮かせるための浮上部材と、
前記浮上部材により前記載置台の上面から浮かせた状態の荷物を実質的に直上から撮影可能である位置に配置され、前記荷物を撮影して前記荷物との距離を検出する深度センサと、
前記深度センサから取得したデータに基づいて前記荷物のサイズを算出する制御部と、
を備える。
一態様による荷物計測方法は、
浮上部材により載置台の上面から荷物を浮かせるステップと、
前記浮上部材により前記載置台の上面から浮かせた状態の荷物を実質的に直上から撮影可能である位置に配置された深度センサにより、前記荷物を撮影して前記荷物との距離を検出するステップと、
前記深度センサから取得したデータに基づいて前記荷物のサイズを算出するステップと、
を含む。
上述の態様によれば、薄い荷物のサイズを計測する場合にも、計測精度の向上を図れる荷物計測装置及び荷物計測方法を提供できるという効果が得られる。
関連技術に係る荷物計測装置の構成例を示す図である。 荷物に外接する直方体の例を示す図である。 荷物の平面視における輪郭の例を示す図である。 関連技術に係る荷物計測装置の構成例を示す斜視図である。 関連技術に係る荷物計測装置の構成例を示す正面図である。 関連技術に係る荷物計測装置の課題を説明する図である。 実施の形態1に係る荷物計測装置の構成例を示す斜視図である。 実施の形態1に係る荷物計測装置の構成例を示す正面図である。 実施の形態1に係る荷物計測装置の効果を説明する図である。 実施の形態1に係る荷物計測装置における荷物のサイズを計測する場合の概略的な動作の流れの例を説明するフロー図である。 他の実施の形態に係る荷物計測装置の構成例を示す斜視図である。 他の実施の形態に係る荷物計測装置の構成例を示す正面図である。 さらに他の実施の形態に係る荷物計測装置の構成例を示す斜視図である。 さらに他の実施の形態に係る荷物計測装置の構成例を示す正面図である。 実施の形態1に係る制御部のハードウェア構成例を示す図である。
以下、図面を参照して、関連技術及び実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
<関連技術>
本開示の実施の形態を説明する前に、関連技術について説明する。
図1は、関連技術に係る荷物計測装置90の構成例を示す図である。
図1に示されるように、関連技術に係る荷物計測装置90は、載置台11と、深度センサ12と、制御部13と、を備えている。
載置台11は、荷物Pが載置される台である。なお、載置台11は、その形状に限定はないが、荷物Pが載置される上面については、少なくとも平面状であるものとする。
深度センサ12は、載置台11に載置された荷物Pを直上から撮影可能である位置に配置され、荷物Pを撮影して荷物Pとの距離を検出する。深度センサ12は、TOF(Time Of Flight)方式のセンサとすることができるが、パターン照射方式など他の計測方式であっても良い。また、計測には赤外線等を用いることができるが、これに限ったものではない。無論、直上とは実質的に直上であれば良い。
また、深度センサ12は、図1の例では、センサ取付部14を介して載置台11に取り付けられている。センサ取付部14は、載置台11に垂直に設置された支柱14Aと、支柱14Aの上端に設置されたセンサ取付部材14Bと、を備えている。センサ取付部材14Bは、深度センサ12の水平方向(xy方向)の位置(支柱14Aからの離間距離)を変更可能なように、深度センサ12をスライドさせる機構を備えていても良い。また、支柱14Aは、その高さ(z方向)を変更可能な機構を備えていても良く、これにより、深度センサ12の高さを変更することができるようになる。ただし、深度センサ12の設置方法は、これに限定されず、深度センサ12は、載置台11に載置された荷物Pを直上から撮影可能である位置に任意の方法で設置することができる。
制御部13は、深度センサ12と有線又は無線で通信可能に構成されており、深度センサ12から取得したデータに基づいて、載置台11に載置された荷物Pのサイズ(幅、奥行き、高さ)を算出する。
また、制御部13は、図1の例では、モバイルPC(Personal Computer)とも称されるタブレット端末で実現されている。ただし、制御部13の実現方法は、これには限定されず、制御部13は、据え置き型のPC、携帯電話機(スマートフォンと称されるものも含む)等の装置で実現されても良い。
また、制御部13は、図1の例では、支柱14Aに取り付けられている。ただし、制御部13の設置場所は、これに限定されず、制御部13は、載置台11の近傍の任意の場所に設置されていれば良い。また、制御部13は、タブレット端末や携帯電話機で実現される場合には、固定して設置する必要も無い。
次に、関連技術に係る荷物計測装置90が荷物Pのサイズを計測する計測原理について説明する。なお、制御部13は、荷物Pが載置されていない状態の載置台11を、予め深度センサ12で撮影して背景深度画像データとして保持しておくものとする。
ステップA1:
まず、制御部13は、深度センサ12を制御し、載置台11に載置された荷物Pを直上から撮影して、荷物Pの深度画像データを取得する。
ステップA2:
次に、制御部13は、荷物Pの深度画像データと背景深度画像データとの比較によって、荷物Pの平面視(xy平面)における輪郭を抽出する。
ステップA3:
ここで、荷物Pの形状が直方体であれば、荷物Pの平面視における輪郭は長方形となる。そのため、制御部13は、長方形の2辺を、荷物Pの幅、奥行きとして算出する。
一方、荷物Pの形状が直方体でなければ、荷物Pの平面視における輪郭は長方形とはならない。そこで、制御部13は、荷物Pの形状が直方体でない場合には、図2に示されるように、荷物Pに外接する直方体を荷物Pと想定し、その直方体の上面となる長方形の2辺を、荷物Pの幅、奥行きとして算出する。
以下、制御部13において、荷物Pの幅、奥行きを算出する方法について説明する。ここでは、図3に示されるように、荷物Pの形状は直方体ではなく、荷物Pの平面視における輪郭は楕円状であるものとして説明する。
図3の例では、荷物Pの形状は直方体ではなく、荷物Pの平面視における輪郭は楕円状である。そのため、制御部13は、荷物Pに外接する直方体(図中の点線)を荷物Pと想定する。
次に、制御部13は、上記で直方体と想定した荷物Pについて、次のような第1~第3の頂点の位置を特定する。第1の頂点は、上記で想定した直方体の上面における頂点のうち、最も左側に位置する頂点とする。第2の頂点は、上記で想定した直方体の上面における頂点のうち、最も右側に位置する頂点とする。第3の頂点は、上記で想定した直方体の上面における頂点のうち、最も上側又は最も下側に位置する頂点とする。なお、第3の頂点を、上側又は下側のどちらの頂点とするかは予め決めておけば良い。
制御部13は、深度センサ12の中心を原点とする空間における、第1の頂点の2次元(平面)座標を、次のように求める。即ち、制御部13は、深度センサ12の視野角と、第1の頂点の深度センサ12からの距離のデータと、深度センサ12のセンサ素子の数と、第1の頂点に対応する深度センサ12のセンサ素子の位置データとに基づいて、第1の頂点の2次元座標を求める。
同様に、制御部13は、深度センサ12の中心を原点とする空間における、第2の頂点及び第3の頂点の2次元座標を、次のように求める。即ち、制御部13は、深度センサ12の視野角と、第2の頂点の深度センサ12からの距離のデータと、深度センサ12のセンサ素子の数と、第2の頂点に対応する深度センサ12のセンサ素子の位置データとに基づいて、第2の頂点の2次元座標を求める。また、制御部13は、深度センサ12の視野角と、第3の頂点の深度センサ12からの距離のデータと、深度センサ12のセンサ素子の数と、第3の頂点に対応する深度センサ12のセンサ素子の位置データとに基づいて、第3の頂点の2次元座標を求める。
そして、制御部13は、第1の頂点、第2の頂点、及び第3の頂点の2次元座標に基づいて、第1の頂点と第3の頂点との間の第1の辺の長さを算出するとともに、第2の頂点と第3の頂点との間の第2の辺の長さを算出する。ここで算出された第1の辺の長さ及び第2の辺の長さの一方が荷物Pの幅となり、他方が荷物Pの奥行きとなる。
例えば、図3の例では、直方体と想定した荷物Pについて、直方体の上面における頂点のうち、最も左側に位置する頂点は頂点Aで、最も右側に位置する頂点は頂点Bで、最も上側に位置する頂点は頂点Cである。そのため、第3の頂点が、最も上側に位置する頂点であると決められているとすると、第1の頂点、第2の頂点、及び第3の頂点は、それぞれ、頂点A、頂点B、及び頂点Cとなる。また、そうすると、第1の辺及び第2の辺は、それぞれ、辺AC及び辺BCとなる。
そのため、図3の例では、制御部13は、まず、頂点A、頂点B、及び頂点Cの2次元座標を求め、その後、頂点A、頂点B、及び頂点Cの2次元座標に基づいて、辺ACの長さ及び辺BCの長さを算出する。そして、制御部13は、辺ACの長さ及び辺BCの長さの一方を荷物Pの幅とし、他方を荷物Pの奥行きとする。
ステップA4:
その後、制御部13は、荷物Pの深度画像データにおける荷物Pの上面までの深度センサ12からの距離のデータと荷物Pの背景深度画像データにおける載置台11の上面までの深度センサ12からの距離のデータとに基づいて、荷物Pの高さを算出する。
以上のようにして、制御部13は、荷物Pのサイズ(幅、奥行き、高さ)を計測することが可能である。
しかし、荷物Pは、図4及び図5に示されるように、一般的な封筒やクッション封筒等の薄い荷物である場合がある。この場合、荷物Pと載置台11との距離の差が小さいために、制御部13は、荷物Pを識別することが困難である。その結果、制御部13は、上述したステップA2において、荷物Pの平面視における輪郭を正確に抽出できなくなるため、計測精度が悪化してしまう。以下、この課題について、図6を参照して説明する。
図6に示されるように、荷物Pが高さΔα[mm]の薄い荷物である場合、深度センサ12から載置台11の上面までの距離がX[mm]であるとすると、深度センサ12から荷物Pの上面までの距離は、X-Δα[mm]となる。
しかし、深度センサ12による距離の検出値には、ばらつきβがある。そのため、制御部13は、上述したX-Δαが、深度センサ12のばらつきβによりばらついた値(X±β)であるか否かを区別することができず、荷物Pを識別することが困難であった。
そのため、関連技術に係る荷物計測装置90は、薄い荷物Pのサイズを計測する場合には、上述したステップA2において、荷物Pの平面視における輪郭を正確に抽出することができないため、計測精度が悪化していた。
以下で説明する実施の形態は、関連技術に係る荷物計測装置90の上述した課題を解決するものである。
<実施の形態1>
図7及び図8は、本実施の形態1に係る荷物計測装置10の構成例を示す図であり、図7は斜視図、図8は正面図である。なお、図7及び図8は、載置台11及びその周辺の構成のみを抜粋して示しており、その他の構成は、図1に示される関連技術に係る荷物計測装置90と同様であるため、図示が省略されている。詳細には、図7及び図8においては、深度センサ12、制御部13、及びセンサ取付部14の図示が省略されている。
図7及び図8に示されるように、本実施の形態1に係る荷物計測装置10は、図1に示される関連技術に係る荷物計測装置90と比較して、載置台11の上面から荷物Pを浮かせるための浮上部材として、複数の突起15を追加している点が異なる。
複数の突起15は、載置台11の上面から突出した部材である。
荷物Pは、複数の突起15の全部又は一部の上に載置される。これにより、荷物Pは、載置台11の上面から浮いた状態になる。
また、複数の突起15は、載置台11の天面からの高さ(α[mm])が互いに同じである。これにより、荷物Pは、載置台11の上面から浮いた状態で、平面状に載置されることが担保される。
なお、複数の突起15は、設置本数、平面視(xy平面)におけるサイズや設置間隔等については、特に限定は無い。これらは、荷物Pのサイズや重量、深度センサ12の性能(視野角、センサ素子の数や位置等。以下、同じ)に応じて適宜決定すれば良い。また、突起15は、図7及び図8の例では、形状が四角柱であるが、形状も特に限定は無い。
ただし、荷物Pのサイズによっては、深度センサ12から見て、荷物Pで覆われていない突起15も存在する。このような突起15が深度センサ12により認識されてしまうと、制御部13は、荷物Pの輪郭を誤って抽出してしまう可能性がある。そのため、突起15は、深度センサ12により認識されないようにするのが好ましい。そのためには、突起15は、平面視におけるサイズを十分に小さくするのが良い。ただし、突起15の平面視におけるサイズであって深度センサ12により認識されないサイズは、深度センサ12の上述した性能に応じて変動するため、突起15の平面視におけるサイズは、深度センサ12の上述した性能に応じて、適宜決定すれば良い。又は、突起15は、深度センサ12により認識されないようにするために、透過率の高いガラス又はアクリル等で構成しても良い。
本実施の形態1に係る荷物計測装置10は、上述した構成とすることにより、荷物Pが薄い荷物であったとしても、荷物Pのサイズの計測精度の向上を図れるという効果が得られる。以下、この効果が得られる理由について、図9を参照して説明する。なお、図9の例では、図6の例と同様に、荷物Pの高さがΔα[mm]で、深度センサ12から載置台11の上面までの距離がX[mm]であるとする。
図9に示されるように、本実施の形態1に係る荷物計測装置10は、載置台11の上面から突出した複数の突起15を設け、複数の突起15により載置台11の上面から荷物Pを浮かせた状態とする構成である。
そのため、載置台11と荷物Pとの間には、突起15の高さα[mm]に相当する空間が形成される。これにより、深度センサ12から荷物Pの上面までの距離は、X-Δα-α[mm]となり、深度センサ12から載置台11の上面までの距離X[mm]との間に差分が生じる。よって、制御部13は、荷物Pが薄い荷物であったとしても、荷物Pを識別可能であるため、上述したステップA2において、荷物Pの平面視における輪郭を正確に抽出でき、その結果、計測精度の向上を図れる。
ただし、突起15の高さα[mm]は、上述したX-Δα-αが、深度センサ12のばらつきβ[mm]によりばらついた値(X±β)でないことを区別できるように、十分な高さとすることが好ましい。そのため、突起15の高さα及び深度センサ12のばらつきβは、α>2×βの関係にあるのが良い。
次に、図10を参照して、本実施の形態1に係る荷物計測装置10における荷物Pのサイズを計測する場合の概略的な動作の流れについて説明する。
図10に示されるように、まず、複数の突起15により載置台11の上面から荷物Pを浮かせる(ステップB1)。
次に、制御部13は、深度センサ12を制御し、複数の突起15により載置台11の上面から浮かせた状態の荷物Pを直上から撮影して、荷物Pとの距離を検出する(ステップB2)。ステップB2は、上述したステップA1に相当する。
その後、制御部13は、深度センサ12から取得したデータに基づいて、荷物Pのサイズを算出する(ステップB3)。ステップB3は、上述したステップA2~A4に相当する。そのため、ステップB3は、上述したステップA2~A4と略同様の手順で実行すれば良い。
上述したように本実施の形態1によれば、載置台11の上面から突出した複数の突起15を設け、複数の突起15により載置台11の上面から荷物Pを浮かせた状態とする構成である。
これにより、深度センサ12から荷物Pの上面までの距離と、深度センサ12から載置台11の上面までの距離X[mm]と、の間には、突起15の高さ分の差分が生じるため、制御部13は、荷物Pを識別可能となり、荷物Pの平面視における輪郭を正確に抽出でき、その結果、荷物Pのサイズの計測精度の向上を図れる。
<他の実施の形態>
[a]
上述した実施の形態1では、載置台11の上面から荷物Pを浮かせるための浮上部材として、複数の突起15を設けていたが、浮上部材は、これには限定されない。
例えば、図11及び図12に示される荷物計測装置10Aにおいては、浮上部材は、載置台11の上面に設置され、透過率の高いガラス、アクリル、又はポリカーボネート等の透過材からなる直方体形状の透過部材15Aとしている。透過部材15Aは、透過材から構成されているため、深度センサ12により認識されない。
荷物Pは、透過部材15Aの上面に載置される。
これにより、上述した実施の形態1と同様に、深度センサ12から荷物Pの上面までの距離と、深度センサ12から載置台11の上面までの距離と、の間に差分が生じるため、制御部13は、荷物Pを識別可能となる。
なお、透過部材15Aの載置台11の上面からの高さα及び深度センサ12の距離の検出値のばらつきβは、上述した実施の形態1と同様に、α>2×βの関係にあるのが良い。
また、透過部材15Aの形状は、直方体に限定されない。透過部材15Aは、上底面が平面で構成された柱状体(例えば、円柱状体、多角柱状体等)であれば良い。
[b]
また、図13及び図14に示されるに示される荷物計測装置10Bにおいては、浮上部材は、平面状の網状部材15Bと、載置台11の上面から浮いた状態にて網状部材15Bを支持する支持部材15Cと、を備える構成としている。網状部材15Bは、網部分が深度センサ12により認識されないよう粒度であることが好ましい。ただし、深度センサ12により認識されない網状部材15Bの粒度は、深度センサ12の上述した性能に応じて変動するため、深度センサ12の上述した性能に応じて、適宜決定すれば良い。また、支持部材15Cは、設置本数を4本とし、載置台11の上面の四隅にそれぞれ設置しているが、設置本数や設置方法については、特に限定は無い。また、支持部材15Cは、形状が四角柱であるが、形状も特に限定は無い。
荷物Pは、網状部材15Bの上面に載置される。
これにより、上述した実施の形態1と同様に、深度センサ12から荷物Pの上面までの距離と、深度センサ12から載置台11の上面までの距離と、の間に差分が生じるため、制御部13は、荷物Pを識別可能となる。
なお、網状部材15Bの載置台11の上面からの高さα及び深度センサ12の距離の検出値のばらつきβは、上述した実施の形態1と同様に、α>2×βの関係にあるのが良い。
[c]
上述した実施の形態1に係る制御部13は、次のようなハードウェア構成を有していても良い。図15は、上述した実施の形態1に係る制御部13のハードウェア構成例を示す図である。
図15に示される制御部13は、プロセッサ131、メモリ132、及び、深度センサ12等との接続のための入出力インタフェース133を備えている。プロセッサ131は、例えば、CPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)等の演算処理装置である。メモリ132は、例えば、RAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)等のメモリである。メモリ132は、上述した実施の形態1で説明した制御部13の全部又は一部の機能を実現するプログラムを記憶している。プロセッサ131は、このプログラムを読み出し、実行することで、制御部13の全部又は一部の機能を実現する。また、メモリ132は、制御部13が保持する情報やデータを記憶する役割も果たす。
また、上述したプログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されても良い。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、RAM、ROM、フラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive)、又はその他のメモリ技術、CD-ROM(Compact Disc-ROM)、DVD(Digital Versatile Disc)、Blu-ray(登録商標)ディスク、又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されても良い。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。
以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述した実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
10,10A,10B 荷物計測装置
11 載置台
12 深度センサ
13 制御部
131 プロセッサ
132 メモリ
133 入出力インタフェース
14 センサ取付部
14A 支柱
14B センサ取付部材
15 突起
15A 透過部材
15B 網状部材
15C 支持部材

Claims (6)

  1. 載置台と、
    前記載置台の上面から荷物を浮かせるための浮上部材と、
    前記浮上部材により前記載置台の上面から浮かせた状態の荷物を実質的に直上から撮影可能である位置に配置され、前記荷物を撮影して前記荷物との距離を検出する深度センサと、
    前記深度センサから取得したデータに基づいて前記荷物のサイズを算出する制御部と、
    を備える、荷物計測装置。
  2. 前記浮上部材は、前記載置台の上面から突出した複数の突起である、
    請求項1に記載の荷物計測装置。
  3. 前記浮上部材は、前記載置台の上面に設置され、透過材からなる、上底面が平面で構成された柱状体である、
    請求項1に記載の荷物計測装置。
  4. 前記浮上部材は、
    平面状の網状部材と、
    前記載置台の上面から浮いた状態にて前記網状部材を支持する支持部材と、を備える、
    請求項1に記載の荷物計測装置。
  5. 前記浮上部材の前記載置台の上面からの高さをα、前記深度センサの距離の検出値のばらつきをβとしたとき、前記α及び前記βは、α>2×βの関係にある、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の荷物計測装置。
  6. 浮上部材により載置台の上面から荷物を浮かせるステップと、
    前記浮上部材により前記載置台の上面から浮かせた状態の荷物を実質的に直上から撮影可能である位置に配置された深度センサにより、前記荷物を撮影して前記荷物との距離を検出するステップと、
    前記深度センサから取得したデータに基づいて前記荷物のサイズを算出するステップと、
    を含む、荷物計測方法。
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