JP4160419B2 - 物品の寸法測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、箱状体の物品の長さ、幅、高さ寸法を無接触で測定するための物品の寸法測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、段ボール箱詰めされた直方体状物品の長さ、幅、高さの３方向の寸法を自動的に測定することは、海運、陸運、空運、倉庫などの業務上極めて重要であるにも拘らず、多くは通常の直尺や巻尺を用いた非能率的な手動測定に依存している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
物品寸法の自動測定装置も知られているが、例えば上述の３つの寸法を光センサにより測定しようとすると、多数の素子を配列しなければならず高価となる。また、３寸法を超音波で測定しようとすると、価格的には安価となるが、物品をコーナの所定位置に置いて測定しなければならない不便さがある。
【０００４】
本発明の目的は、光センサと超音波センサの使用を使い分けて、測定物品の長さ、幅、高さ寸法を測定可能とする物品の寸法測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る寸法測定装置は、通路上に寸法測定すべき物品を載置し、前記通路の少なくとも片側に沿って配置した複数個の投光素子、受光素子による前記物品に対する光束の透過又は反射により前記物品の長さを測定する長さ測定手段と、前記通路の少なくとも片側にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の幅を測定する幅寸法測定手段と、前記通路の上方にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の高さを測定する高さ寸法測定手段とを備え、該高さ寸法測定手段は超音波により前記物品上を二次元的に円形を描くように走査して高さを求め、得られた測定値を平均して高さ寸法とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は装置の斜視図を示し、測定テーブル１上には測定すべき箱状体の物品Ａが載置され、物品Ａを移動し易いように測定テーブル１上には、多数のボール２が回転自在に埋設され、ボールコンベアによる通路が構成されている。物品Ａの搬送方向に沿った測定テーブル１の片側には、内部に受光素子群を通路に沿って配列した第１の壁部３が設けられ、他側には投光素子群を内蔵し、更に超音波測定ユニットを内部に設けた第２の壁部４が設けられている。
【０００７】
第１の壁部３は超音波による幅寸法測定の際に、物品Ａを押し付けるための基準壁の役割を果たしているが、同時に壁部３には図２に示すように水平方向にスリット５が設けられていて、第２の壁部４内に設けられた投光素子群からの光束を受光できるようにされている。
【０００８】
第１の壁部３内には、図３に示すように例えば８個の受光素子Ｔ１〜Ｔ８が等間隔Δで配設された受光ユニットが台板６に固定され、台板６はスリット５に沿って移動できるようにされ、この台板６の移動量はエンコーダなどにより精密に測定可能とされている。
【０００９】
第２の壁部４内に配列された投光ユニットの発光ダイオード等から成る投光素子Ｒ１〜Ｒ８の相互間隔は、受光素子Ｔ１〜Ｔ８の間隔Δと等しくされ、投光素子Ｒ１〜Ｒ８のそれぞれに対応して設けられた壁部４の孔部７から、光束が受光素子Ｔ１〜Ｔ８に向けて出射するようになっている。
【００１０】
第２の壁部４のほぼ中央には２つの窓部８、９が設けられており、壁部４内にはこれらの窓部８、９に対応して超音波送波器１０と受波器１１がそれぞれ配置されている。また、送波器１０から物品Ａに発信され、物品Ａで反射されて再び送波器１０に戻らないように、図３に示すように物品Ａに対して稍々傾斜して投射され、更に反射された超音波が壁部４の面で反射して再び物品Ａの方向に戻らないように、壁部４の測定テーブル１側の面は超音波を上方に逸らすために稍々上方に向けて傾斜している。
【００１１】
更に、測定テーブル１の上方には、折曲可能とすることにより高さ位置を可変する支柱１２により、高さ測定ユニット１３が取り付けられ、物品Ａの高さを超音波により測定するようにされている。この高さ測定ユニット１３は、図４に示すように超音波を送受する円筒形の送受波器１４を内蔵しており、送受波器１４は測定中にモータ１５により首振り状に回転するようにされ、発信された超音波が物品Ａ上において二次元的に円形を描くように走査するようになっている。
【００１２】
物品Ａの寸法測定に際しては、物品Ａの長さ方向の縁部を第１の壁部３に押し付ける。長さＤの測定においては、投光素子Ｒ１〜Ｒ８からの光束Ｌ１〜Ｌ８は、図３に示すように受光素子Ｔ１〜Ｔ８に向けて、測定テーブル１の面に平行に出射され、物品Ａで遮光されない光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６〜Ｌ８は受光素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６〜Ｔ８で受光される。そして、受光ユニットの台板６が基準位置にあるこの最初の基準長測定の状態では、長さＤの測定値はＤ＝２・Δ＋ｙ１＋ｙ２になるはずであるが、補間長ｙ１、ｙ２は未知数のままである。
【００１３】
次に、第２段階のｙ１、ｙ２の補間長測定を行うため、台板６を図５の矢印に示すように測長方向に移動させる。投光素子Ｒ１〜Ｒ８は固定のままであるので、測定に使用される光束Ｌ１〜Ｌ８は物品Ａの縁に対し若干斜めになる。実際問題として、指向性が特に優れた発光ダイオードを投光素子として選択しても、光束が中心軸の廻りに数度の拡がりを持つことは避けられず、中心軸方向に比較して、あまり弱くない数度の斜め方向の光束を測定用に用いるということになるが、実用上の問題は殆どない。
【００１４】
この場合に、受光素子Ｔ６がオンからオフに切換わるまでの台板６の移動量はｙ１であである。更に、台板６を移動して受光素子Ｔ３がオフからオンに切り換わるまでの移動量ｙが得られ、これから補間長ｙ２＝Δ−ｙを求めることができる。先の式に代入して、Ｄ＝２・Δ＋ｙ１＋ｙ２＝２・Δ＋Δ＋ｙ１−ｙ＝３・Δ＋ｙ１−ｙにより、長さＤを求めることができる。
【００１５】
このようにして、受光ユニットの台板６の移動量を基に、物品Ａの長さＤを精密に測定できることになる。また、受光素子Ｔ１〜Ｔ８を移動する代りに、投光素子Ｒ１〜Ｒ８を移動するようにしてもよい。また、受光素子Ｔ１〜Ｔ８、投光素子Ｒ１〜Ｒ８は固定にし、物品Ａを走行させながら物品Ａの移動量が正確に検知できれば、同じ原理で測定することができる。
【００１６】
なお、受光素子同士、投光素子同士の間隔Δは一定の間隔であることが計算を行う上で好ましいが、これらの間隔がメモリ等で把握されていれば、必ずしも等間隔である必要はない。また、実施の形態では受光素子と発光素子とを対向的に配置して物品Ａに対する光束の透過により測定を行ったが、受光素子、発光素子を共に片側の壁間に配置して、光束の物品Ａによる反射を基に検知することもできる。
【００１７】
また、幅Ｗの測定においては、第２の壁部４内の超音波送波器１０から物品Ａに向けて間欠的に超音波を発射する。物品Ａで反射された反射波は受波器１１に戻り、その発射と受波の時間差を測定することにより、物品Ａまでの距離ｗを知ることができる。測定テーブル１の基準幅Ｗ０は既知であるから、幅Ｗは、Ｗ＝Ｗ０−ｗにより容易に求めることができる。
【００１８】
なお、物品Ａの長さ方向の縁部が壁部３、４と平行であることが保証されていれば、物品Ａを第２の壁部４に押し付けることなく、壁部３、４のそれぞれに超音波測定ユニットを配置して、両側からの物品Ａまでの距離を測定して幅寸法を測定することもできる。これによれば、走行中に幅寸法を測定することも可能である。
【００１９】
高さＨの測定においては、図６に示すように送受波器１４から下方の物品Ａに向けて間欠的に超音波を発し、反射波の戻り時間を基に物品Ａまでで距離ｈを測定し、測定テーブル１の面から送受波器１４の間隔である基準高Ｈ０を基に、物品Ａの高さＨは、Ｈ＝Ｈ０−ｈにより求めることができる。この高さ測定は物品Ａが高さ測定ユニット１３の下方にあればよく、特に物品Ａの向きは問題とならないので、走行中でも測定は可能である。
【００２０】
測定中に、送受波器１４を首振り回転しながら超音波を間欠的に発信すれば、物品Ａ上においては超音波は円形に走査され、物品Ａ上に多少の凹凸があっても、その平均な高さを測定することができる。
【００２１】
なお、この高さ寸法測定は５０ｋＨｚ以上の超音波を用いて、測定テーブル１の付近の位置する操作者の影響をなくすことが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る物品の寸法測定装置は、光センサと超音波センサとを組み合わせて、物品の長さ、幅、高さ寸法を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の斜視図である。
【図２】壁部の正面図である。
【図３】受光素子、投光素子の配列の説明図である。
【図４】高さ測定ユニットの送受波器の斜視図である。
【図５】長さ測定原理の説明図である。
【図６】高さ測定原理の説明図である。
【符号の説明】
１ 測定テーブル
２ ボール
３、４ 壁部
５ スリット
６ 台板
７ 孔部
８、９ 窓部
１０ 超音波送波器
１１ 超音波受波器
１２ 支柱
１３ 高さ測定ユニット
１４ 超音波送波器
１５ モータ
Ａ 物品
Ｒ１〜Ｒ８ 投光手段
Ｔ１〜Ｔ８ 投光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、箱状体の物品の長さ、幅、高さ寸法を無接触で測定するための物品の寸法測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、段ボール箱詰めされた直方体状物品の長さ、幅、高さの３方向の寸法を自動的に測定することは、海運、陸運、空運、倉庫などの業務上極めて重要であるにも拘らず、多くは通常の直尺や巻尺を用いた非能率的な手動測定に依存している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
物品寸法の自動測定装置も知られているが、例えば上述の３つの寸法を光センサにより測定しようとすると、多数の素子を配列しなければならず高価となる。また、３寸法を超音波で測定しようとすると、価格的には安価となるが、物品をコーナの所定位置に置いて測定しなければならない不便さがある。
【０００４】
本発明の目的は、光センサと超音波センサの使用を使い分けて、測定物品の長さ、幅、高さ寸法を測定可能とする物品の寸法測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る寸法測定装置は、通路上に寸法測定すべき物品を載置し、前記通路の少なくとも片側に沿って配置した複数個の投光素子、受光素子による前記物品に対する光束の透過又は反射により前記物品の長さを測定する長さ測定手段と、前記通路の少なくとも片側にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の幅を測定する幅寸法測定手段と、前記通路の上方にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の高さを測定する高さ寸法測定手段とを備え、該高さ寸法測定手段は超音波により前記物品上を二次元的に円形を描くように走査して高さを求め、得られた測定値を平均して高さ寸法とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は装置の斜視図を示し、測定テーブル１上には測定すべき箱状体の物品Ａが載置され、物品Ａを移動し易いように測定テーブル１上には、多数のボール２が回転自在に埋設され、ボールコンベアによる通路が構成されている。物品Ａの搬送方向に沿った測定テーブル１の片側には、内部に受光素子群を通路に沿って配列した第１の壁部３が設けられ、他側には投光素子群を内蔵し、更に超音波測定ユニットを内部に設けた第２の壁部４が設けられている。
【０００７】
第１の壁部３は超音波による幅寸法測定の際に、物品Ａを押し付けるための基準壁の役割を果たしているが、同時に壁部３には図２に示すように水平方向にスリット５が設けられていて、第２の壁部４内に設けられた投光素子群からの光束を受光できるようにされている。
【０００８】
第１の壁部３内には、図３に示すように例えば８個の受光素子Ｔ１〜Ｔ８が等間隔Δで配設された受光ユニットが台板６に固定され、台板６はスリット５に沿って移動できるようにされ、この台板６の移動量はエンコーダなどにより精密に測定可能とされている。
【０００９】
第２の壁部４内に配列された投光ユニットの発光ダイオード等から成る投光素子Ｒ１〜Ｒ８の相互間隔は、受光素子Ｔ１〜Ｔ８の間隔Δと等しくされ、投光素子Ｒ１〜Ｒ８のそれぞれに対応して設けられた壁部４の孔部７から、光束が受光素子Ｔ１〜Ｔ８に向けて出射するようになっている。
【００１０】
第２の壁部４のほぼ中央には２つの窓部８、９が設けられており、壁部４内にはこれらの窓部８、９に対応して超音波送波器１０と受波器１１がそれぞれ配置されている。また、送波器１０から物品Ａに発信され、物品Ａで反射されて再び送波器１０に戻らないように、図３に示すように物品Ａに対して稍々傾斜して投射され、更に反射された超音波が壁部４の面で反射して再び物品Ａの方向に戻らないように、壁部４の測定テーブル１側の面は超音波を上方に逸らすために稍々上方に向けて傾斜している。
【００１１】
更に、測定テーブル１の上方には、折曲可能とすることにより高さ位置を可変する支柱１２により、高さ測定ユニット１３が取り付けられ、物品Ａの高さを超音波により測定するようにされている。この高さ測定ユニット１３は、図４に示すように超音波を送受する円筒形の送受波器１４を内蔵しており、送受波器１４は測定中にモータ１５により首振り状に回転するようにされ、発信された超音波が物品Ａ上において二次元的に円形を描くように走査するようになっている。
【００１２】
物品Ａの寸法測定に際しては、物品Ａの長さ方向の縁部を第１の壁部３に押し付ける。長さＤの測定においては、投光素子Ｒ１〜Ｒ８からの光束Ｌ１〜Ｌ８は、図３に示すように受光素子Ｔ１〜Ｔ８に向けて、測定テーブル１の面に平行に出射され、物品Ａで遮光されない光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６〜Ｌ８は受光素子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６〜Ｔ８で受光される。そして、受光ユニットの台板６が基準位置にあるこの最初の基準長測定の状態では、長さＤの測定値はＤ＝２・Δ＋ｙ１＋ｙ２になるはずであるが、補間長ｙ１、ｙ２は未知数のままである。
【００１３】
次に、第２段階のｙ１、ｙ２の補間長測定を行うため、台板６を図５の矢印に示すように測長方向に移動させる。投光素子Ｒ１〜Ｒ８は固定のままであるので、測定に使用される光束Ｌ１〜Ｌ８は物品Ａの縁に対し若干斜めになる。実際問題として、指向性が特に優れた発光ダイオードを投光素子として選択しても、光束が中心軸の廻りに数度の拡がりを持つことは避けられず、中心軸方向に比較して、あまり弱くない数度の斜め方向の光束を測定用に用いるということになるが、実用上の問題は殆どない。
【００１４】
この場合に、受光素子Ｔ６がオンからオフに切換わるまでの台板６の移動量はｙ１であである。更に、台板６を移動して受光素子Ｔ３がオフからオンに切り換わるまでの移動量ｙが得られ、これから補間長ｙ２＝Δ−ｙを求めることができる。先の式に代入して、Ｄ＝２・Δ＋ｙ１＋ｙ２＝２・Δ＋Δ＋ｙ１−ｙ＝３・Δ＋ｙ１−ｙにより、長さＤを求めることができる。
【００１５】
このようにして、受光ユニットの台板６の移動量を基に、物品Ａの長さＤを精密に測定できることになる。また、受光素子Ｔ１〜Ｔ８を移動する代りに、投光素子Ｒ１〜Ｒ８を移動するようにしてもよい。また、受光素子Ｔ１〜Ｔ８、投光素子Ｒ１〜Ｒ８は固定にし、物品Ａを走行させながら物品Ａの移動量が正確に検知できれば、同じ原理で測定することができる。
【００１６】
なお、受光素子同士、投光素子同士の間隔Δは一定の間隔であることが計算を行う上で好ましいが、これらの間隔がメモリ等で把握されていれば、必ずしも等間隔である必要はない。また、実施の形態では受光素子と発光素子とを対向的に配置して物品Ａに対する光束の透過により測定を行ったが、受光素子、発光素子を共に片側の壁間に配置して、光束の物品Ａによる反射を基に検知することもできる。
【００１７】
また、幅Ｗの測定においては、第２の壁部４内の超音波送波器１０から物品Ａに向けて間欠的に超音波を発射する。物品Ａで反射された反射波は受波器１１に戻り、その発射と受波の時間差を測定することにより、物品Ａまでの距離ｗを知ることができる。測定テーブル１の基準幅Ｗ０は既知であるから、幅Ｗは、Ｗ＝Ｗ０−ｗにより容易に求めることができる。
【００１８】
なお、物品Ａの長さ方向の縁部が壁部３、４と平行であることが保証されていれば、物品Ａを第２の壁部４に押し付けることなく、壁部３、４のそれぞれに超音波測定ユニットを配置して、両側からの物品Ａまでの距離を測定して幅寸法を測定することもできる。これによれば、走行中に幅寸法を測定することも可能である。
【００１９】
高さＨの測定においては、図６に示すように送受波器１４から下方の物品Ａに向けて間欠的に超音波を発し、反射波の戻り時間を基に物品Ａまでで距離ｈを測定し、測定テーブル１の面から送受波器１４の間隔である基準高Ｈ０を基に、物品Ａの高さＨは、Ｈ＝Ｈ０−ｈにより求めることができる。この高さ測定は物品Ａが高さ測定ユニット１３の下方にあればよく、特に物品Ａの向きは問題とならないので、走行中でも測定は可能である。
【００２０】
測定中に、送受波器１４を首振り回転しながら超音波を間欠的に発信すれば、物品Ａ上においては超音波は円形に走査され、物品Ａ上に多少の凹凸があっても、その平均な高さを測定することができる。
【００２１】
なお、この高さ寸法測定は５０ｋＨｚ以上の超音波を用いて、測定テーブル１の付近の位置する操作者の影響をなくすことが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る物品の寸法測定装置は、光センサと超音波センサとを組み合わせて、物品の長さ、幅、高さ寸法を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の斜視図である。
【図２】壁部の正面図である。
【図３】受光素子、投光素子の配列の説明図である。
【図４】高さ測定ユニットの送受波器の斜視図である。
【図５】長さ測定原理の説明図である。
【図６】高さ測定原理の説明図である。
【符号の説明】
１ 測定テーブル
２ ボール
３、４ 壁部
５ スリット
６ 台板
７ 孔部
８、９ 窓部
１０ 超音波送波器
１１ 超音波受波器
１２ 支柱
１３ 高さ測定ユニット
１４ 超音波送波器
１５ モータ
Ａ 物品
Ｒ１〜Ｒ８ 投光手段
Ｔ１〜Ｔ８ 投光素子
Claims (2)
- 通路上に寸法測定すべき物品を載置し、前記通路の少なくとも片側に沿って配置した複数個の投光素子、受光素子による前記物品に対する光束の透過又は反射により前記物品の長さを測定する長さ測定手段と、前記通路の少なくとも片側にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の幅を測定する幅寸法測定手段と、前記通路の上方にあって発信した超音波の前記物品への反射戻り時間を測定して前記物品までの距離を測定することにより前記物品の高さを測定する高さ寸法測定手段とを備え、該高さ寸法測定手段は超音波により前記物品上を二次元的に円形を描くように走査して高さを求め、得られた測定値を平均して高さ寸法とすることを特徴とする物品の寸法測定装置。
- 前記幅寸法測定手段の超音波送波器、受波器を収容した壁部の前記物体側の面は、前記超音波送波器から出射し前記物体側の面で反射した超音波が再度前記物体側に向けて反射しないように、超音波出射方向に対して傾斜して設けた請求項１に記載の物品の寸法測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003050774A JP4160419B2 (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 物品の寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003050774A JP4160419B2 (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 物品の寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004257939A JP2004257939A (ja) | 2004-09-16 |
| JP4160419B2 true JP4160419B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=33116099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003050774A Expired - Fee Related JP4160419B2 (ja) | 2003-02-27 | 2003-02-27 | 物品の寸法測定装置 |
Country Status (1)
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-
2003
- 2003-02-27 JP JP2003050774A patent/JP4160419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2004257939A (ja) | 2004-09-16 |
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