JPH0829135A - 物品形状測定装置およびそれを用いた物品認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物品の形状を適確迅速に測定する装置、およ
び物品を認識する装置の提供。 【構成】 搬送台上の物品に、互に平行な２本の平面状
光ビームを投光し、２本の光切断線を形成する手段に、
この２本の光切断線の間隔測定手段とこの測定手段から
の出力を積算する手段、又は上記２本の光切断線を比較
してその形状の差異を測定する手段を組み合わせて物品
形状測定装置を構成し、それに測定された物品形状の特
徴量を算出する手段、およびこの特徴量に基いて物品カ
テゴリーを判定する手段を組み合わせて物品認識装置を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物流の分野、工場や倉
庫のオートメーションの分野に於いて、物品を搬送する
搬送台上の物品の立体形状を測定して、物品の認識や識
別、検査、位置測定を行う為に有用な物品形状測定装置
及びこれを用いた認識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物品の立体形状を測定する方
法として、物品にスリット光を照射して、この物品によ
る光切断線を形成させ、その光切断線の形状の変化を測
定して形状算出を行う、光切断線法を用いた方法が知ら
れている。図１は光切断線法を用いた従来の物品形状測
定装置の構成図である。

【０００３】図１において、物品１０が搬送台１１の上
に乗せられて搬送されている。搬送台に向かって、スリ
ット光投光器１２から、平面状の光ビーム１３が照射さ
れ、搬送台上に光切断線１４を形成している。この光切
断線１４の形状は、撮像装置１５で斜め上方より撮影さ
れ、物品１０の通過による光切断線１４の形状の変化が
捉えられるように撮像される。この光切断線１４の形状
は、光ビーム１３が照射した搬送台１１及び物品１０の
形状を反映して変化する。

【０００４】図２（イ）は、物品１０が搬送台１１上に
存在しないときに撮像された光切断線１４ａの撮像図の
一例を示し、図２（ロ）は、搬送台１１上の物品１０が
光ビーム１３を通過するときに撮像された光切断線１４
ｂの撮像図の一例である。図１に示したように搬送台表
面が平面のときは、図２（イ）に示したような直線の光
切断線が撮像され、物品の通過時には、図２（ロ）に示
したように、光ビームが照射された部分の物品の高さ、
光ビームに沿った方向の物品の幅を反映した形状に一部
が変化した光切断線が撮像される。次に、コンピュータ
１６および画像処理装置１７を用いて光源の照射角度、
位置や撮像装置の撮像角度、位置等の情報をもとに、撮
像された光切断線の画像から、物品の光切断線方向の断
面形状を算出できる。更に物品は搬送台により搬送され
るので、光切断線の形状の変化から物品全体の断面形状
がわかり、それによって物品の形状を測定認識すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法にお
いては、光ビームが照射された部分全ての断面形状を算
出してしまうので、物品だけでなく搬送台部分を含んだ
形状が測定されてしまうという問題があり、物品と搬送
台とを区別するために、予め搬送台の形状を記憶してお
いて、測定された形状から搬送台部分を除去したり、測
定者が測定結果を判断して搬送台部分を除去したりし
て、形状測定後に物品部分だけを抜き出す手段が必要で
あった。

【０００６】本発明は、上述の技術的な課題を解決する
ためになされたもので、搬送台部分の形状は測定され
ず、物品部分だけを抜き出す手段を用いることなく物品
部分の形状のみを測定することができる物品形状測定装
置及びこれを用いた認識装置を提供しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の技術的な
課題を解決するためになされたものである。本発明にか
かる第１の物品形状測定装置は、一定の速度で物品を搬
送する搬送台上に、物品の搬送方向に交差する２本の相
互に平行な平面状の光ビームを投光し、前記物品上に２
本の光切断線（以後、光切断線組と記す。）を形成させ
る光ビーム照射手段と、前記光切断線組の少なくとも１
つの場所において、前記搬送台の搬送方向に平行な方向
の前記光切断線組の間隔の変化を、前記物品が前記搬送
台上にないとき、この搬送台表面上に形成された光切断
線組の間隔を基準にして測定する間隔測定手段と、前記
間隔測定手段からの出力の時間に対する積分演算を行う
積分演算手段と、を有することを特徴とするものであ
る。

【０００８】前記第１の物品形状測定装置において、そ
の間隔測定手段が、光切断線組の像（以下、光切断線組
像と記す）を所定位置に結像させる結像光学系と、前記
光切断線組像上の少なくとも１ケ所に配置され、結像光
学系の結像面における搬送台の搬送方向に、複数の受光
領域が一列に配置されている１次元光電変換手段と、こ
の１次元光電変換手段からの出力に基づき、前記１次元
光電変換手段毎に前記光切断線組像が入射した前記受光
領域の間隔を、前記物品が光ビームに照射されていない
ときの前記光切断線組像の各々の光切断線像が入射して
いる受光領域の間隔を基準にして測定する受光領域間隔
測定手段とを有するものであってもよい。

【０００９】前記第１の物品形状測定装置において、そ
の間隔測定手段が、光切断線組を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像された画像において、前記光切断線
組像の少なくとも１ケ所で、撮像された画像上における
前記搬送台の搬送方向と平行な方向の光切断組像の間隔
の変化を、前記物品が前記搬送台上にないとき、この搬
送台表面に形成される光切断線組像の間隔を基準にして
測定する第１の画像処理手段を有するものであってもよ
い。

【００１０】前記第１の物品形状測定装置において、そ
の間隔測定手段が、搬送台の搬送方向に平行な水平走査
方向を有し、かつ時系列の撮像信号を出力する走査型光
電変換手段と、前記撮像信号に含まれる水平同期信号間
に出現し、光切断線組像に対応して出力される２つの出
力ピークの時間間隔を、物品搬送台上にないとき、この
搬送台表面に形成される光切断線組像による出力ピーク
の時間間隔を基準にして測定する第１のピーク間隔測定
手段を有するものであってもよい。

【００１１】前記第１の物品形状測定装置において、前
記第１のピーク間隔測定手段が、走査型光電変換手段か
ら出力される撮像信号中に含まれる光切断線に対応する
出力ピークを検出する毎に第１の出力状態と第２の出力
状態とを反転出力し、走査型光電変換手段から出力され
る撮像信号中に含まれる水平同期信号を検出したときに
は、第１の出力状態に設定される第１のトリガフリップ
フロップ手段と、第１のトリガフリップフロップ手段か
ら出力されるパルスの幅を、物品が前記光ビームに照射
されていないときのパルス幅を基準にして測定する第１
のパルス幅測定手段とを有するものであることが好まし
い。

【００１２】前記第１の物品形状測定装置において、前
記間隔測定手段が、光切断線組の像を所定位置に結像さ
せる結像光学系と、この光切断線組像上の少なくとも１
ケ所に配置され、前記結像光学系の結像面における前記
搬送台の搬送方向に検出方向を有し、前記光切断線組像
を構成する２本の光切断線の像の中央で分割された検出
面を有する１次元位置検出手段の対と、前記１次元位置
検出手段からの出力に基づき、前記１次元位置検出手段
毎に前記光切断線の像の間隔を、前記物品が光ビームに
照射されていないときの光切断線組像の間隔を基準にし
て算出する間隔算出手段とを有するものであってもよ
い。

【００１３】本発明にかかる第２の物品形状測定装置に
おいて、一定の速度で物品を搬送する搬送台上に、前記
物品の搬送方向に交差する２本の相互に平行な平面状の
光ビームを投光し、２本の光切断線（以後、光切断線組
と記す）を形成させる光ビーム照射手段と、前記光切断
線組を構成する２本の光切断線を比較して形状の違う部
分を抜き出し、この抜き出した部分の形状を測定する差
異形状測定手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】前記第２の物品形状測定装置において、そ
の差異測定手段が、搬送台の搬送方向と平行な水平走査
方向を有し、時系列の撮像信号を出力する走査型光電変
換手段と、前記撮像信号を、撮像信号中に含まれる搬送
台上に物品が存在しないときの水平同期信号後の１番目
のピークと、水平同期信号後の２番目のピークとの間の
時間分だけ遅延させた時間遅延信号と、遅延させていな
い信号とを比較する信号遅延比較手段と、前記信号遅延
比較手段から出力される信号中の出力ピークの間隔を測
定する第２のピーク間隔測定手段を有するものであって
もよい。

【００１５】また前記第２の物品形状測定装置におい
て、その差異測定手段が、前記光切断線組を撮像する撮
像手段と、前記撮像手段で撮像された画像において、２
本の光切断線間で演算を行い、形状の違う部分を抽出す
る第２の画像処理手段とを有するものであってもよい。

【００１６】上記第１および第２の物品形状測定装置に
おいて、２本の光ビームが、搬送台面に対し垂直の方向
から入射し、前記２本の光ビームの間隔が、データの取
得のサンプリング間隔時間における搬送台の移動距離に
等しいことが好ましい。

【００１７】本発明に係る第１の物品識別装置は、前記
第１の物品形状測定装置と、その積分演算手段から出力
された積分値から出力された差異データから、物品の
幅、高さ、長さのピークや平均値や変化量などの特徴量
を算出する特徴量算出手段と、前記特徴量算出手段で得
られた特徴量に基づいて、物品の属するカテゴリーの判
定を行う判定手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１８】本発明に係る第２の物品識別装置は、前記
第２の物品形状測定装置と、その差異測定手段から出力
された差異データから、物品の幅、高さ、長さのピーク
や平均値や変化量などの特徴量を算出する特徴量算出手
段と、前記特徴量算出手段で得られた特徴量に基づい
て、物品の属するカテゴリーの判定を行う判定手段とを
有することを特徴とするものである。

【００１９】前記第１および第２の物品認識装置の各々
において、前記判定手段が、物品毎に算出された特徴量
を入力し、物品のカテゴリーを示す出力を有するニュー
ラルネットワークであってもよい。

【００２０】前記第１および第２の物品認識装置の各々
において、前記物品形状測定装置における前記２本の光
ビームが、搬送台面に対し垂直な方向から入射し、前記
２本の光ビームの間隔が、データの取得サンプリング間
隔時間における搬送台の移動距離に等しいことが好まし
い。

【００２１】

【作用】上述のような本発明の第１の物品形状測定装置
において、その光ビーム照射手段では、一定の速度で物
品を搬送する搬送台上に、物品の搬送方向に交差する２
本の相互に平行な平面状の光ビームを投光し、２本の光
切断線（以後、光切断線組と記す）を形成させ、搬送台
上に物品が在るときは物品及び搬送台上に、また物品が
無いときは搬送台のみの上に、２本の光切断線を形成さ
せている。物品が無いときは、台上に光ビームが照射さ
れ、光ビームの照射された搬送台の形状を反映した光切
断線が形成されるが、物品が在るときは、光ビームの一
部は台上でなく、物品上に照射され、光ビームが照射さ
れた物品の各部分の高さを反映した形に光切断線が形成
されているので、物品の各部の高さを光切断線の形状に
反映させることができる。

【００２２】本発明の第１の物品形状測定装置の前記間
隔測定手段では、光切断線組の少なくとも１つの場所に
おいて、搬送台の搬送方向に平行な方向の光切断線組の
間隔の変化を、物品が光ビームに照射されていないとき
の光切断線組の間隔を基準にして測定して、搬送台の搬
送方向に沿った方向の光切断線の間隔を測定する。この
とき、２本の光切断線の間隔は光ビームが照射された部
分の高さの差を反映しているので、光ビームが照射され
た部分の高さの差を反映した測定値を得ることができ
る。このようにすれば、搬送台部分の形状は測定される
ことなく、搬送台上の物品の形状のデータを取得するこ
とができる。

【００２３】本発明の第１物品形状測定装置の前記積分
演算手段では、物品の搬送と共に変化する高さの差を反
映した前記間隔測定手段からの出力の、時間に対する積
分演算を行い、物品の搬送方向の高さの変化を算出し
て、間隔測定手段を配置した場所に対応した場所毎の物
品の搬送方向の断面形状を測定することができ、全ての
間隔測定手段の出力から得られる断面形状より、物品の
形状を特定することができる。

【００２４】本発明の第１の物品形状測定装置の一実施
態様において、結像光学系では、光切断線組の像を結像
光学系の結像面に結像させており、光切断線組像上の少
なくとも１ケ所に配置され、結像光学系の結像面におけ
る搬送台の搬送方向に、複数の受光領域が一列に配置さ
れている１次元光電変換手段では、各受光領域毎に入射
した光束の光量に応じた電気信号を出力しており、受光
領域の配列方向が搬送方向と同じで、光切断線組像と交
差しているので、１次元光電変換手段では、光切断線組
像によって２つの出力のピークが得られ、１次元光電変
換手段からの出力をもとに、１次元光電変換手段毎に光
切断線組像が入射した受光領域の間隔を、物品が光ビー
ムに照射されていないときの光切断線組像の受光領域の
間隔を基準にして測定する受光領域間隔測定手段では、
光切断線組像のそれぞれの光切断線の像の入射した２ケ
所の受光領域を特定し、特定した受光領域の間隔を測定
するが、このとき、物品が光ビームに照射されていない
ときの光切断線組像の間隔を基準にした値に変換、出力
しているものであり、光ビームが照射された部分の高さ
の差を、１次元光電変換手段が配置された場所毎に測定
している。

【００２５】本発明の第１の物品形状測定装置の他の実
施態様において、光切断線組を撮像する撮像手段では、
物品の搬送によって間隔の変化する光切断線組の像を撮
像しており、画像処理手段では、撮像装置で撮像された
画像において、光切断線組像の少なくとも１ケ所で、撮
像された画像上における搬送台の搬送方向と平行な方向
の光切断組像の間隔の変化を、物品が光ビームに照射さ
れていないときの光切断線組像の間隔を基準にして測定
しており、光ビームが照射された部分の高さの差を、画
像処理手段で測定する場所毎に測定している。

【００２６】本発明の第１の物品形状測定装置のさらに
他の実施態様において、搬送台の搬送方向と、自身の走
査方向とが平行になるように配置され、時系列の撮像信
号を出力する走査型光電変換手段では、走査型光電変換
手段の走査方向が搬送台の搬送方向と同じなので、走査
型光電変換手段の走査が光切断線組像に交差するように
行われ、撮像信号は、撮像信号に含まれる水平同期信号
間に、２本の光切断線に対応して２つの出力のピークが
現れている信号になり、この２つのピークの間隔は撮像
された光切断線組像の間隔を反映したものとなり、第１
のピーク間隔測定手段では、撮像信号に含まれる水平同
期信号間に出現し、光切断線組像に対応して出力される
２つの出力ピークの時間間隔を、物品が光ビームに照射
されていないときの光切断線組像による出力ピークの時
間間隔を基準にして測定しており、光ビームが照射され
た部分の高さの差を、走査型光電変換手段において走査
した場所毎に測定している。

【００２７】上記さらに他の実施態様において、その第
１のピーク間隔測定手段に含まれる第１のトリガフリッ
プフロップ手段は、走査型光電変換手段から出力される
撮像信号中に含まれる前記光切断線に対応する出力ピー
クを検出する毎に第１の出力状態と第２の出力状態とを
反転させ、走査型光電変換手段から出力される撮像信号
中に含まれる水平同期信号を検出したときには、第１の
出力状態に設定され、２本の光切断線の像による２つの
ピークの位置がそれぞれ立ち上がり、立ち下がりとなる
パルス信号が出力され、第１のパルス幅測定手段では、
第１のトリガフリップフロップ手段から出力されるパル
ス幅を、物品が光ビームに照射されていないときのパル
ス幅を基準にして測定し、撮像信号中の２つの出力のピ
ークの時間間隔を、物品が光ビームに照射されていない
ときのピーク間隔を基準にして測定している。

【００２８】本発明の第１の物品形状測定装置の間隔測
定手段において、結像光学系では、光切断線組の像を結
像光学系の結像面に結像させており、光切断線組像上の
少なくとも１ケ所に配置され、結像光学系の結像面にお
ける搬送台の搬送方向に検出方向を有し、光切断線組像
を構成する２本の光切断線の像の中央で分割された検出
面を有する１次元位置検出手段では、１次元位置検出手
段が配置された場所における搬送台の搬送方向の光切断
線の像の位置を各光切断線それぞれに測定し、間隔算出
手段では、１次元位置検出手段からの分割された各検出
面の出力をもとに、１次元位置検出手段毎に該光切断線
の像の間隔を、物品が光ビームに照射されていないとき
の光切断線組像の間隔を基準にして算出しており、光ビ
ームが照射された部分の高さの差を、１次元位置検出手
段が配置された場所毎に測定している。

【００２９】本発明の第２の物品形状測定装置の前記光
ビーム照射手段において一定の速度で物品を搬送する搬
送台上に、物品の搬送方向に交差する２本の相互に平行
な平面状の光ビームを投光し、２本の光切断線（以後、
光切断線組と記す）を形成させ、物品が在るときは物品
及び搬送台上に、また物品が無いときは搬送台上に、２
本の光切断線を形成させている。物品が無いときは、台
上に光ビームが照射され、光ビームの照射された搬送台
の形状を反映した光切断線が形成されるが、物品が在る
ときは、光ビームの一部は台上でなく、物品上に照射さ
れ、光ビームが照射された物品の各部分の高さを反映し
た形に光切断線が形成されているので、物品の各部の高
さを光切断線の形状に反映させることができる。

【００３０】本発明の第２の物品形状測定装置の差異測
定手段では、光ビーム照射手段によって形成された２本
の光切断線を比較して形状の違う部分を抜き出し、この
抜き出し部分の形状を測定する。物品が無いときは、光
切断線の形状は同じだが、物品が在るときは、物品の存
在により光切断線の形状が変化するので、２本の光切断
線間で形状の差異が生じる。この光切断線組の差異の部
分は、光ビームが照射された部分の物品の形状を反映し
ており、光切断線の差異の部分の形状を測定することに
より、物品の形状を測定することができる。このとき、
搬送台の形状は測定されない。

【００３１】本発明の前記第２の物品形状測定装置の一
実施態様において、その差異測定手段中に、搬送台の搬
送方向と、自身の走査方向とが平行になるように配置さ
れ、時系列の撮像信号を出力する走査型光電変換手段で
は、走査型光電変換手段の走査方向が搬送台の搬送方向
と同じなので、走査型光電変換手段の走査が光切断線組
像に交差するように行われ、撮像信号は、撮像信号に含
まれる水平同期信号間に、２本の光切断線に対応して２
つの出力のピークが現れている信号になり、この２つの
ピークの間隔は撮像された光切断線組像の間隔を反映し
たものとなる。

【００３２】また本発明の前記第２の物品形状測定装置
の前記態様における差異測定手段中の信号遅延比較手段
では、撮像信号を、撮像信号中に含まれる搬送台上に物
品が存在しないときの水平同期信号後の１番目のピーク
と、水平同期信号後の２番目のピークとの間の時間分だ
け遅延させた時間遅延信号と、遅延させていない信号と
を比較しており、物品が無いときは２つのピークが重な
っているが、物品があるときは、光切断線の形状が変化
してピークの位置が変化し、２つのピークが重ならなく
なる。この重ならなくなった２つのピークの差は、光ビ
ームが照射された部分の物品の形状を反映している。

【００３３】さらに、本発明の前記第２の物品形状測定
装置の前記実施態様における前記差異測定手段中の第２
のピーク間隔測定手段では、信号遅延比較手段から出力
される信号中の、光切断線組像に対応し、信号遅延比較
手段で重ならなかった出力のピークの時間間隔を測定し
ており、光ビームが照射された部分の高さの差を、走査
型光電変換手段において走査した場所毎に測定してい
る。

【００３４】本発明の前記第２の物品形状測定装置の他
の実施態様において、その差異測定手段中の撮像手段で
は、光切断線組の像を撮像し、第２の画像処理手段で
は、撮像手段で撮像された画像中の２本の光切断線同士
で演算を行い、形状の差異部分を抽出する。

【００３５】本発明にかかる前記第１および第２の物品
形状測定装置の各々において、２本の光ビームが、搬送
台面に対して垂直の方向から入射し、ビームの間隔が、
データの取得のサンプリング間隔時間における搬送台の
移動距離と等しくすることにより、物品の形状の測定が
より厳密に行われる。

【００３６】本発明の物品識別装置は、本発明の前記第
１又は第２の物品形状測定装置と、物品形状の特徴量を
算出する手段と、物品の属するカテゴリーを判定する手
段とを有するものであって、その特徴量算出手段では、
物品の形状の情報である積分演算手段から出力された積
分値から、或は差異測定手段から出力された差異データ
から物品の幅、高さ、長さのピークや平均値や変化量な
どの特徴量を算出する。また前記判定手段では、特徴量
算出手段で得られた特徴量に基づいて、判定したい物品
がどのカテゴリーに属するかの判定を行う。

【００３７】上記のような本発明の物品識別装置におい
て、その判定手段が、物品毎に算出された特徴量を入力
し、物品のカテゴリーを示す出力を有するニューラルネ
ットワークである場合、容易に且つ有効に物品の判定が
できる。このようなニューラルネットワークでは、学習
により、物品の判定に対する寄与度の大きい特徴の判定
基準への重み付けを大きくし、寄与度の小さい特徴の判
定基準への重み付けを小さくし、更に、特徴の類似した
複数の物品がある場合は、それらの特徴の差のある部分
を特に強調して判定するので、判定基準の作成も容易に
なる。

【００３８】本発明の物品識別装置に用いられる物品形
状測定装置において、２本の光ビームが搬送台面に対し
て垂直な方向から入射し、ビームの間隔が、データの取
得のサンプリング間隔時間における搬送台の移動距離に
等しくすることにより物品の形状の測定がより厳密にな
り、従って、物品の識別をより正確に行うことが可能に
なる。

【００３９】

【実施例】次に、本発明の物品形状測定装置及びこれを
用いた認識装置を具体的な実施例により説明するが、本
発明はそれらに限定されるものではない。実施例１ 図３は、本発明の物品形状測定装置の一実施例の構成を
示す構成図である。以下、図３について詳しく説明す
る。物品１０は、搬送台１１に乗せられて搬送されてい
る。２本の相互に平行な平面状の光ビームを照射する光
源として、スリット光投光器３２を用い、搬送台１１上
に向かって２本の相互に平行なスリット光３３ａ，３３
ｂを照射すると、搬送台１１上に２本の光切断線３４
ａ，３４ｂが形成される。このとき、搬送される物品１
０が必ずスリット光３３ａ，３３ｂを横切り、従って光
切断線３４ａ，３４ｂの形状が変化するようにスリット
光投光器３２を配置する。

【００４０】そして、結像レンズ３５により、光切断線
３４ａ，３４ｂの像が、結像レンズ３５の結像面に結像
する。結像面には、複数の１次元光電変換器３６ａ，３
６ｂ，３６ｃ…が配置されている。ここで、１次元光電
変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…は、複数の受光領域が
一列に並べられたもので、受光領域の列の方向が、搬送
台１１の結像面における搬送方向と一致するように配置
される。１次元光電変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…で
は、各受光領域毎に入射した光量に対応した電気信号を
出力し、光切断線３４ａ，３４ｂの像を撮像する。この
とき、物品１０の通過による光切断線３４ａ，３４ｂの
形状の変化が捉えられるように光学軸を設定する。

【００４１】図４は、結像レンズ３５によって１次元光
電変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…が配置された結像面
４０の上に結像した光切断線の結像図であって、物品１
０は、矢印Ｘ方向に移動するものとする。図４（イ）
は、スリット光３３ａ，３３ｂが照射された搬送台１１
上に物品１０が存在しない場合を示し、光切断線３４
ａ，３４ｂは、２本の平行な直線として結像する。図４
（ロ）は、物品１０が、スリット光３３ａのみを横切る
場合を示し、物品１０の存在のため、線の一部が移動し
た光切断線３４ａが結像する。図４（ハ）は、物品１０
が、スリット光３３ａ，３３ｂの両方を横切る場合を示
し、物品１０の存在のため、線の一部が移動した光切断
線３４ａ，３４ｂが結像する。図４（ニ）は、物品１０
が、スリット光３３ｂのみを横切る場合を示し、物品１
０の存在のため、線の一部が移動した光切断線３４ｂが
結像する。

【００４２】結像レンズ３５によって１次元光電変換器
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…が配置された面４０の上に結
像した光切断線の像は、スリット光３３ａ及び３３ｂが
照射された物品の部分の凹凸を反映しており、図４に示
したような光切断線の線の一部の移動量は、スリット光
が照射された部分の搬送台からの高さに対応しているの
で、物品の搬送により図４（イ）、（ロ）、（ハ）、
（ニ）のように、光切断線の形状は変化していく。

【００４３】次に、図３に示されているように１次元光
電変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…の各受光領域に入射
した光量の情報は、間隔測定装置３７に出力される。こ
の間隔測定装置３７では、各１次元光電変換器３６ａ，
３６ｂ，３６ｃ…毎に、２本の光切断線の像が入射した
受光領域の間隔を測定する。ここで、図４（ロ）におい
て、光切断線の像の間隔の測定量として、光切断線が入
射した受光領域の間の受光領域の数を数えると、１次元
光電変換器３６ａ，３６ｅでは２，１次元光電変換器３
６ｂ，３６ｃ，３６ｄで３であると測定される。

【００４４】そして、測定された２本の光切断線の像の
間隔の測定値は、スリット光束上に物品が存在しないと
きの光切断線の間隔を零とした値に変換されて出力され
る。具体的には、測定された光切断線の間隔から、スリ
ット光束上に物品が存在しないときの光切断線の間隔を
引いた値が出力され、例えば、物品の通過により光切断
線の間隔が大きくなった１次元光電変換器からは、正の
出力が、物品の通過により光切断線の間隔が小さくなっ
た１次元光電変換器からは、負の出力値が得られる。図
４（イ）において、光切断線の間隔は２なので、図４
（ロ）では、１次元光電変換器３６ａ，３６ｅで０，１
次元光電変換器３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで１となる。こ
れらの値は積分演算装置３８に出力される。

【００４５】積分演算装置３８では、物品の搬送と共に
変化する間隔測定装置３７からの出力値を、上述した各
１次元光電変換器毎に次々に加算している。この加算さ
れた値は、各１次元光電変換器に於ける光ビームが照射
された部分の搬送台からの物品の高さを反映しているの
で、物品が搬送され、光ビームの照射位置が移動してい
けば、上述の各１次元光電変換器毎の搬送台からの物品
の高さの変化を測定することができる。このようにすれ
ば、搬送台部分の形状のデータは測定されず、物品部分
のみの形状を測定することができる。

【００４６】図５は、光切断線の像が単位時間当たり
に、前述の図４に示したような変化をした場合の、１次
元光電変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃそれぞれの積分値
の変化を表した説明図である。１次元光電変換器３６ａ
では、積分値の変化がないことから物品の通過がなかっ
たことがわかる。３６ｂ，３６ｃでは、それぞれの測定
領域を通過した物品の部分の形状を反映して積分値が変
化している。更に多くの１次元光電変換器について積分
値の変化を調べれば、更に細かい物品の形状を測定する
ことができる。このとき、間隔測定装置の各１次元光電
変換器の数の積分演算装置を用意して、１次元光電変換
器毎の出力を各積分演算装置で演算して、並列に演算結
果を出力してもよいし、１台若しくは数台の積分演算装
置だけで、積分演算をする１次元光電変換器を次々と変
えて、全ての１次元光電変換器についての積分演算を行
ってもよい。

【００４７】上述のような方法により、各１次元光電変
換器毎の積分値の変化を測定し、各１次元光電変換器の
データを合わせて物品全体の形状を知ることができる。
このとき、スリット光３３ａ，３３ｂを搬送台面の垂直
方向から入射させ、スリット光３３ａ，３３ｂの間隔
を、データ取得のサンプリング間隔の時間で搬送台が移
動する距離と等しくしておけば、より厳密な形状が測定
され、好適である。

【００４８】なお、搬送台１１の物品を乗せる面は平面
であることは必要なく、例えば、断面形状がＶ字型であ
ってもよい。図６は、Ｖ字型搬送台に投光された２本の
スリット光によって形成された光切断線３４ａ，３４ｂ
の撮像図であって、屈折した形となる。

【００４９】更に、本発明の物品形状測定装置は、搬送
台の物品１０を乗せる面の種類が複数ある場合でも、そ
れぞれの台について物品が無いときの光切断線の像をメ
モリさせる必要が無いという利点を有する。

【００５０】本発明に用いられるスリット光投光器３２
は、スリット像を結像するもの、シリンダレンズを用い
てスリット状の光ビームを形成させるもの、コヒーレン
ト光を用いるもの、インコヒーレント光を用いるもの等
があるが、いずれのものも用いることができる。また、
結像レンズ３５は、複数のレンズ群としてもよい。

【００５１】更に、１次元光電変換器３６ａ，３６ｂ，
３６ｃは、市販のリニアフォトダイオードアレイ、リニ
アセンサを用いることができる。また、複数のフォトダ
イオードを平面上に配列させた２次元フォトダイオード
アレイを用いても同様の機能を実現することができ、更
にまた、一般のフォトダイオードを多数個並べて同様の
機能を実現してもよい。

【００５２】また更に、間隔測定装置３７は、１次元光
電変換器３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…からの情報をコンピ
ュータに取り込み、ソフトウェアで上述の処理を行い間
隔を測定してもよいし、電子回路によって同様の機能を
実現することもできる。また積分演算装置３８は、間隔
測定装置３７と同様に、コンピュータを用いてソフトウ
ェアで上述の処理を行ってもよいし、電子回路によって
も同様の機能を実現することができる。

【００５３】実施例２ 図７は、本発明の物品形状測定装置の他の実施例の構成
を示す構成図である。以下、図７について詳しく説明す
る。物品１０は、搬送台１１に乗せられて搬送されてい
る。２本の相互に平行な平面状の光ビームを照射する手
段として、スリット光投光器３２を用い、搬送台１１上
に向かって２本の相互に平行なスリット光３３ａ，３３
ｂを照射しており、搬送台１１上に２本の光切断線３４
ａ，３４ｂが形成されている。このとき、搬送される物
品１０が必ずスリット光３３ａ，３３ｂを横切って、光
切断線３４ａ，３４ｂの形状が変化するようにスリット
光投光器３２を配置する。

【００５４】次に、撮像装置７５によって、斜め上方よ
り、物品１０の通過による光切断線３４ａ，３４ｂの形
状の変化が捉えられるように撮像する。撮像された撮像
情報は、画像処理装置７６に送られる。

【００５５】図８は、画像処理装置７６において処理さ
れる光切断線３４ａ，３４ｂを示した説明図である。画
像処理装置７６においては、始めに、撮像された２本の
光切断線の間隔を測る複数の測定線８０ａ，８０ｂ，８
０ｃ…を設定する。このとき、測定線の方向は、画像処
理装置７６上における搬送台１１の搬送方向Ｘと平行な
方向に設定されている。次に、測定線を光切断線と交差
している部分までの線分とし、各測定線の線分の長さを
測定することにより、この線分に沿った方向の光切断線
の間隔を測定することができる。測定された値は、スリ
ット光束上に物品が存在しないときに測定された光切断
線の間隔の値を零とした値に変換されて出力される。

【００５６】具体的には、測定された光切断線の間隔の
値から、スリット光束上に物品が存在しないときの光切
断線の間隔を引いた値が出力され、例えば、物品の通過
により光切断線の間隔を大きくなった測定線では、正の
出力値が、物品の通過により光切断線の間隔が小さくな
った測定線では、負の出力値が得られる。このような方
法によれば、搬送台を基準にして物品の高さを測定で
き、搬送台の形状は測定されないので、物品の形状のみ
を測定することができる。このような画像処理装置７６
には、デジタルコンピュータと組み合わせて用いられる
デジタル画像処理装置を用いることができる。このと
き、処理の手順などはコンピュータのソフトウェアで制
御するので、測定線の数や位置の変更などがソフトウェ
アの変更で簡単に行えるので好適である。画像処理装置
７６で測定された測定線毎の光切断線の間隔の測定値
は、それぞれ積分演算装置３８に入力されるが、以後の
処理は実施例１と同様に行うことができる。

【００５７】図７の装置において、スリット光投光器３
２としては、スリット像を結像するもの、シリンダレン
ズを用いてスリット状の光ビームを形成させるもの、コ
ヒーレント光を用いるもの、インコヒーレント光を用い
るもの等があるが、いずれのものも用いることができ
る。また、撮像装置７５は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を
用いたものや、撮像管などを用いることができる。

【００５８】実施例３ 図９は、本発明の物品形状測定装置の更に他の実施例の
構成を示す構成図である。以下、図９について詳しく説
明する。物品１０は、搬送台１１に乗せられて搬送され
ている。２本の相互に平行な線状の光ビームを照射する
手段として、スリット光投光器３２を用い、搬送台１１
上に向かって２本の相互に平行なスリット光３３ａ，３
３ｂを照射しており、搬送台１１上に２本の光切断線３
４ａ，３４ｂが形成されている。このとき、搬送される
物品１０が必ずスリット光３３ａ，３３ｂを横切って、
光切断線３４ａ，３４ｂの形状が変化するようにスリッ
ト光投光器３２を配置する。

【００５９】次に、ＣＣＤやＭＯＳ、撮像管などの走査
型の撮像デバイスを用いたビデオカメラ９５によって、
斜め上方より物品１０の通過による光切断線３４ａ，３
４ｂの形状の変化が捉えられるように撮像する。またこ
のとき、搬送台１１の搬送方向と撮像デバイスの走査方
向とが一致するように撮像する。ビデオカメラ９５から
は、撮像された像の情報を含んで時系列の撮像信号であ
るビデオ信号が出力されて、ピーク間隔測定装置９６に
送られる。

【００６０】図１０は、ビデオカメラ９５から出力され
るビデオ信号の波形図である。ビデオカメラ９５内の撮
像デバイス上では搬送台の搬送方向Ｘと走査方向が平行
であり、光切断線３４ａ，３４ｂと交差するように走査
しているので、ビデオ信号には、２本の光切断線３４
ａ，３４ｂに対応する２つの出力のピーク１０４ａ，１
０４ｂがあり、出力のピークが次々と現れる信号にな
る。ピークの位置は光切断線の位置に対応している。

【００６１】よって、スリット光３３ａ，３３ｂの照射
範囲に物品１０が存在しない場合、即ち、光切断線の像
が図４（イ）或いは、図６に示すものである場合、ビデ
オ信号上の２つのピーク１０４ａ，１０４ｂの間隔は一
定である。しかし、搬送台１１上に物品１０があり、物
品１０が、スリット光３３ａ，３３ｂを通過する場合に
は、光切断線の像の間隔が変化する部分があるため、ビ
デオ信号上の２つのピーク１０４ａ，１０４ｂの間隔も
変化し、その変化量は、ビデオカメラ９５内の撮像デバ
イスで走査した部分の光切断線の像の間隔を反映した量
になっている。

【００６２】よって、物品がスリット光の照射範囲に存
在しないときのビデオ信号のピークの間隔を基準にし
て、物品がスリット光を通過するときのピークの間隔を
測定し、出力する装置を用いれば、物品がスリット光の
照射範囲に存在しないときの光切断線の間隔を基準にし
た、撮像デバイスで走査した部分毎の光切断線の間隔の
変化を測定することができる。このように上述のような
ビデオカメラ９５を用いた方法によれば、２本の光切断
線３４ａ，３４ｂの間隔の変化を、ビデオ信号上の２つ
のピーク１０４ａ，１０４ｂの間隔の変化として検出す
ることが可能となり、以後の信号処理が簡単となる利点
がある。

【００６３】ここで、上述のピーク間隔測定装置９６の
一例として、トリガフリップフロップ回路と、積分回路
を応用したパルス幅測定回路とを組み合わせた回路につ
いて以下に説明する。トリガフリップフロップ回路は、
デジタル回路の一種で、信号が入力されると、出力電圧
が“Ｌ”レベルから、“Ｈ”レベルへ或いは“Ｈ”レベ
ルから“Ｌ”レベルへ反転する回路である。この回路に
よれば、ビデオ信号中のピーク１０４ａを検出する前
は、“Ｌ”レベルであった出力が、ピーク１０４ａを検
出すると、“Ｈ”レベルに反転し、２番目のピーク１０
４ｂを検出したときに“Ｌ”レベルに戻る。

【００６４】図１１はトリガフリップフロップ回路の波
形図であって、２つのピーク１０４ａ，１０４ｂを有す
る入力信号が印可されると、２つのピーク１０４ａ，１
０４ｂに対応した幅のパルス１１１が出力される。この
とき、ビデオ信号中の水平同期信号１０９ａ及び１０９
ｂをトリガフリップフロップ回路のクリア信号として用
いて、水平同期信号１０９ａ，１０９ｂが入力される度
にトリガフリップフロップ回路の出力を強制的に“Ｌ”
レベルに戻すことが有利である。

【００６５】この構成によれば、搬送台の汚れやビデオ
カメラの撮像範囲の死角にスリット光が入ったことなど
により、ピークが１つになるような状態が生じても、パ
ルスの反転を防止でき、２本の光切断線の間隔の幅のパ
ルスを出力することができる。また、トリガフリップフ
ロップ回路の出力の反転を引き起こす入力信号レベルを
高めに設定しておけば、ノイズや光量の変動などの影響
を低減することができる。なお、トリガフリップフロッ
プ回路は市販されているＴＴＬ−ＩＣ等を利用して簡単
に作成することが可能である。

【００６６】そして、トリガフリップフロップ回路の出
力であるパルス１１１を、演算増幅器等で簡単に構成す
ることができる積分回路のスイッチ信号として用いるこ
とにより、積分回路よりパルス１１１のパルス幅に比例
した出力電圧を得ることができ、この出力電圧を物品
が、スリット光の照射範囲に存在しないときの光切断線
の間隔のときの積分回路からの出力電圧を基準とした値
に交換したものが、ピーク間隔測定装置９６の出力信号
になる。

【００６７】上述のようにして、物品がスリット光の照
射範囲に存在しないときのビデオ信号のピークの間隔を
基準にして、物品がスリット光を通過するときのピーク
の間隔を測定し、出力する装置を用いれば、物品がスリ
ット光の照射範囲に存在しないときの光切断線の間隔を
基準にした、撮像デバイスで走査した部分毎の光切断線
の間隔の変化を測定することができる。このような方法
によれば、搬送台を基準にして物品の高さを測定でき、
搬送台の形状は測定されないので、物品の形状のみを測
定することができる。

【００６８】ピーク間隔測定装置９６からの出力信号
は、積分演算装置３８に入力されるが、後の処理は実施
例１と同様にして行うことができる。図９の装置におい
て、ビデオ信号をトリガフリップフロップ回路に入力す
る前に、シュミットトリガ回路などを用いて波形整形し
てビデオ信号中のピークをデジタル化すれば、ノイズや
光量変動の影響を受けにくくなるという利点がある。

【００６９】実施例４ 本実施例では、搬送台上に２本のスリット光を照射し、
スリット光により形成された光切断線を結像レンズで、
結像させるところまでは、実施例１と同様なのでそれ以
後について詳しく説明する。本実施例では、結像レンズ
の結像面に複数の１次元位置検出素子を配置するところ
に特徴がある。１次元位置検出素子を用いることによ
り、アナログ的に光切断線の間隔を測定でき、位置分解
能を上げることができ、また、素子自体で光切断線の位
置情報を算出するので、装置が簡単になり、また測定時
間も短くなるなどの利点が生じ、好適である。

【００７０】図１２は、結像レンズの結像面に配置され
た複数の１次元位置検出素子１２１ａ，１２１ａ′，１
２１ｂ，１２１ｂ′，１２１ｃ，１２１ｃ′…の配列を
示す説明図である。これらの１次元位置検出素子は、そ
の位置検出方向が、結像面上における搬送台の搬送方向
と同じになるように配列される。また、１次元位置検出
素子はその位置検出面に入射した１つの光束の位置を検
出する素子なので、１つの１次元位置検出素子には、１
つの光切断線の像の光束しか入射しないようにする。更
に、図１２に示すように１次元位置検出素子１２１ａと
１２１ａ′，１２１ｂと１２１ｂ′，１２１ｃと１２１
ｃ′…が、結像面上における搬送台の搬送方向Ｘに平行
に隣り合うように配置する。上述のように配置された各
１次元位置検出素子は、入射した光切断線の像の光束の
位置に対応した電気信号を出力し、間隔算出装置に入力
される。

【００７１】間隔算出装置では、１次元位置検出素子か
らの信号をもとに、光切断線組像の各部分の間隔を、物
品がスリット光束上に存在しないときの光切断線の間隔
を基準にして算出し、結果を出力する。間隔の測定は、
前段の１次元位置検出素子１２１ａ，１２１ａ′，１２
１ｂ，１２１ｂ′，１２１ｃ，１２１ｃ′…の、搬送台
の搬送方向に沿って隣り合った素子、１２１ａと１２１
ａ′，１２１ｂと１２１ｂ′，１２１ｃと１２１ｃ′，
…毎に、各素子から出力された位置の情報を統合するこ
とで求めることができる。

【００７２】そして、測定された２本の光切断線の像の
間隔は、スリット光束上に物品が存在しないときの光切
断線の間隔を零とした値に変換されて出力される。具体
的には、測定された光切断線の間隔から、スリット光束
上に物品が存在しないときの光切断線の間隔を引いた値
が出力され、例えば、物品の通過により光切断線の間隔
を大きくなったときは、正の出力が、物品の通過により
光切断線の間隔が小さくなったときは、負の出力値が得
られる。このような方法によれば、搬送台を基準にして
物品の高さを測定でき、搬送台の形状は測定されないの
で、物品の形状のみを測定することができる。

【００７３】間隔算出装置からの出力信号は、積分演算
装置３８に入力されるが、後の処理は実施例１と同様な
ので省略する。ここで、１次元位置検出素子１２１ａ，
１２１ａ′，１２１ｂ，１２１ｂ′，１２１ｃ，１２１
ｃ′…は、いろいろな形状、機能のものが市販されてお
り、これらを利用することができる。また、本実施例で
は、２つの１次元位置検出素子が搬送方向に隣り合うよ
うに配置したが、始めから位置検出面が２つに分割され
ているものを用いれば、好適である。また、間隔算出装
置は、コンピュータを用いてソフトウェアで実現するこ
ともできるし、同様の機能を電子回路などでハードウェ
アで実現することもできる。

【００７４】実施例５ 本実施例では、搬送台上に２本のスリット光を照射し、
スリット光により形成された光切断線を、ＣＣＤやＭＯ
Ｓ、撮像管などの走査型の撮像デバイスを用いたビデオ
カメラによって撮像するところまでは、実施例３と同様
なのでそれ以後の装置について詳しく説明する。実施例
３で述べたようにビデオカメラからは、図１０で示した
ような２本の光切断線像によるピーク１０４ａ及び１０
４ｂを含むビデオ信号が出力されている。このビデオ信
号は、図１３に示すような差異形状測定装置に入力され
る。

【００７５】図１３は、本実施例で使用される差異形状
測定装置の構成を示す構成図である。ビデオ信号は、入
力端子１３０に入力された後２つに分岐され、一方のビ
デオ信号は遅延回路１３１により遅延された後、差算回
路１３２の一方の端子に供給される。他の一方のビデオ
信号は差算回路１３２の他の一方の端子に直接入力され
て、遅延回路１３１を通過した信号と通過していない信
号との間で差算演算が行われる。遅延回路１３１の遅延
時間は、物品１０が存在しないときに、２つの光切断線
３４ａ及び３４ｂに対応する２つのピーク１０４ａ及び
１０４ｂの１番目のピーク１０４ａと２番目のピーク１
０４ｂが重なるような時間に設定する。図１４は、遅延
回路１３１及び差算回路１３２により処理される信号波
形図であって、遅延回路１３１を通らず、非遅延出力ピ
ーク１０４ａ，１０４ｂを有する非遅延信号１４０及び
遅延回路１３１を通り、遅延出力ピーク１０４ａｄ，１
０４ｂｄを有する遅延信号１４１を示す。

【００７６】このようにしておけば、物品が無いとき
は、遅延しなかった信号１４０の２つめのピーク１０４
ｂが差算によりなくなることになる。しかし、物品が通
過して光切断線の形状が変化すると、ピークの位置もず
れるので、差算により消えていた２つのピークが現れて
くる。

【００７７】図１５は差算回路から出力される信号を示
す説明図である。物品が無いときは、出力信号１５０の
ような信号が出力され、物品の存在により形状が変化し
た光切断線の部分では、出力信号１５１のような信号が
出力される。出力信号１５１の中央の２本のピーク１５
２ａ及び１５２ｂの間隔は、物品の搬送台からの高さを
反映している。これらの信号はピーク間隔測定装置１３
３に入力され、ピーク１５２ａと１５２ｂの間隔が測定
されて、物品の形状を測定することができる。またこの
とき、搬送台部分の形状を示す信号は遅延回路１３１及
び差算回路１３２により消えているので、物品の形状だ
けを簡単に測定できる。

【００７８】図１３の装置において、遅延回路１３１及
び差算回路１３２は、ディレイラインやコンパレータ、
オペアンプなどの電子デバイスを用いれば簡単に実現で
きる。また、ピーク間隔測定装置１３３には、実施例３
で述べたようなトリガフリップフロップ回路と、積分回
路を応用したパルス幅測定回路を組み合わせたものを用
いることができる。

【００７９】実施例６ 本実施例では、搬送台上に２本のスリット光を照射し、
スリット光により形成された光切断線を、撮像装置によ
って撮像するところまでは、実施例２と同様なのでそれ
以後の装置について詳しく説明する。実施例２で述べた
ように撮像装置によって、光切断線の像が撮像される。
撮像された画像情報は、画像処理装置に入力される。

【００８０】図１６は、画像処理装置で処理される光切
断線３４ａ及び３４ｂを示した説明図である。画像処理
装置では、図１６で示したような画像がフレームメモリ
に記憶される。次に、光切断線３４ａ，３４ｂを別々に
するために撮像された画像を２つの画像に分けて２つの
フレームメモリに記憶する。このとき、搬送方向に搬送
台上に物品が存在しないときの光切断線の間隔分だけず
らして記憶する。その後に２つのフレームメモリ間で差
算演算をして、光切断線３４ａ，３４ｂの形状の差異部
分が抽出される。

【００８１】図１７は、光切断線の差異部分を示した説
明図である。図１７に示したような差異部分の形状は、
２本のスリット光が照射された部分の形状の違いを反映
している。光切断線３４ａは、物品及び搬送台の形状、
光切断線３４ｂは、搬送台の形状を反映しており、光切
断線３４ａ，３４ｂの差異部分の形状は、光切断線３４
ａ上にある物品の形状を表している。物品の搬送に伴っ
て、光切断線の差異部分の形状を次々に測定、フレーム
メモリに記憶し、記憶された光切断線の差異形状を画像
処理装置内で３次元的に積み重ねることにより、物品全
体の形状を測定することができる。測定された形状は、
搬送台部分の形状を含んでおらず、簡単に物品の形状だ
けを測定することができる。このような画像処理装置に
は、デジタルコンピュータと組み合わせて使用されるデ
ジタル画像処理装置を用いることができる。

【００８２】実施例７ 本実施例では、物品形状測定装置を用いた認識装置につ
いての例を示す。物品形状測定装置の構成については、
実施例１で述べたものと同様なので省略し、測定された
形状の情報から物品の認識を行う認識装置について説明
する。認識装置は、図１８に示されているように、物品
形状測定装置と、特徴量算出手段と判定手段とから構成
される。

【００８３】物品形状測定装置の積分演算装置３８から
出力されたデータは、特徴量算出手段に入力される。特
徴量算出手段では、積分演算装置からの出力をもとに装
置上で物品の外形状を形成させて、形成された形状から
物品の特徴を反映する特徴量を取得する。特徴量として
は、物品の最大高、最大幅、最大長や、高さ、幅、長さ
の平均値などがある。具体的には、スリット光束上に物
品が存在しないときの光切断線の間隔を基準にした１次
元光電変換器毎の光切断線の間隔の積分値の変化が、１
次元光電変換器の位置に対応した物品の搬送方向の断面
形状を反映しているので、全ての１次元光電変換器から
の出力により取得された断面形状を搬送方向と直交する
方向に重ねれば物品全体の形状を反映したデータを取得
することができる。このような特徴量算出手段は、コン
ピュータを用いてソフトウェアにより上述の機能を実現
させることもできるし、同様の機能を電子回路を用いて
ハードウェアにより実現することもできる。

【００８４】次に、特徴量算出手段から出力された特徴
量は、判定手段に入力される。判定手段における物品の
判定は、認識したい各物品の特徴量が、どのような範囲
の値を示すかを予め調べておき、認識したい物品を含む
カテゴリーを予め作成することにより実現される。この
とき複数のカテゴリー間で全ての特徴量について重なり
がない限りは、認識したい物品の特徴量が予め調べた範
囲に入るか否かの二値論理の組み合わせで行うことがで
きる。また、統計的に、認識した物品の特徴量を成分と
するベクトル（特徴ベクトルと呼ぶ）の各カテゴリーか
らの距離を評価する方法としてマハラノビス距離や市街
地距離等が提案されており、これらの距離を利用して判
定することもできる。

【００８５】更に、複数のカテゴリーにおいて、その全
ての特徴量の取り得る範囲が確率的に重なりを持つ場合
は、単層乃至は多層のパーセプトロンに代表される階層
型のニューラルネットワークを用いて判定を行うことが
有効である。このような階層型のニューラルネットワー
クにおいては各カテゴリーに属する物品の特徴量を入力
層の各ノードに入力し、そのときのカテゴリーを示す所
望の出力の提示を複数回、全ての物品について行うこと
により、そのニューラルネットワークが、入力された物
品の特徴量に相応しいカテゴリーを出力するように、ニ
ューラルネットワーク内の結線が組織化されるので、二
値論理の組み合わせのみでは完全に分離できないような
カテゴリーも判定可能になる。入力層の各ノードには、
認識したい物品の特徴量が入力され、出力層のノードの
出力の状態により、未知の物品の認識が行われる。

【００８６】上記ニューラルネットワークの学習アルゴ
リズムは特に限定する必要はなく、例えば３層以上の多
層パーセプトロン構造の場合には、よく知られた一般化
デルタルールに基づく誤差逆伝搬法等を用いることがで
きる。更に、ニューラルネットワークにはこの他にも例
えば特徴量を成分とする特徴ペクトル空間において、カ
テゴリーを超球で作成するようなネットワークや、基準
となるデータポイントからの距離の重み付けをするよう
なネットワークであるラジアルベイシスファンクション
等があり、これを用いてもよい。

【００８７】このような判定手段は、コンピュータを用
いてソフトウェアにより認識の機能を実現してもよい
し、同様の機能を電子回路を用いてハードウェアにより
実現することもできる。また、実施例１以外の物品形状
測定装置からのデータをもとにしても同様な方法で物品
の認識を行うことができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明にかかる第１、および第２の物品
形状測定装置及びそれを用いた認識装置によれば、２本
の光切断線の間隔の測定により、物品の高さを搬送台と
の相対距離で測定できるので、搬送台部分は形状測定さ
れず、物品部分の形状のみを測定することができる。ま
た、上記発明の一態様において、光切断線の間隔の測定
位置や数などの変更をソフトウェアの変更により簡単に
行えることができる装置を提供することができる。更
に、上記発明の他の実施態様において、光切断線の間隔
の測定を、撮像信号上の出力のピークの間隔の測定で行
うことができ、信号処理が簡単に行える装置を提供する
ことができる。更にまた、上記発明のさらに他の実施態
様によれば、１次元位置検出手段の使用により、光切断
線の間隔の測定を簡単に行える装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の物品形状測定装置の構成を示す
構成図。

【図２】図２は、従来の物品形状測定装置に係わる光切
断線の一例の撮像図。

【図３】図３は、本発明の物品形状測定装置の一実施例
の構成を示す構成図。

【図４】図４は、本発明に係る光切断線の一例の結像
図。

【図５】図５は、本発明に係る積分値の変化を示した説
明図。

【図６】図６は、本発明に係る光切断線の一例の撮像
図。

【図７】図７は、本発明の物品形状測定装置の他の実施
例の構成を示す構成図。

【図８】図８は、本発明に係る画像処理装置内で処理さ
れる光切断線を示した説明図。

【図９】図９は、本発明の物品形状測定装置の更に他の
実施例の構成を示す構成図。

【図１０】図１０は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様におけるビデオ信号の波形図。

【図１１】図１１は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様におけるトリガフリップフロップ回路の波形図。

【図１２】図１２は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における１次元位置検出素子の配列を示す説明
図。

【図１３】図１３は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における差異形状測定装置の構成を示す構成図。

【図１４】図１４は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における遅延回路及び差算回路で処理される信号
の波形図。

【図１５】図１５は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における差算回路より出力された信号を示す説明
図。

【図１６】図１６は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における画像処理装置で処理される光切断線を示
した説明図。

【図１７】図１７は、本発明の物品形状測定装置の一実
施態様における光切断線の差異部分を示す説明図。

【図１８】図１８は、本発明の物品認識装置の構成を示
すブロック図。

【符号の説明】

１０…物品 １１…物品搬送台 １２，３２…スリット光投光器 １３…光ビーム １４，１４ａ，１４ｂ，３４，３４ａ，３４ｂ…光切断
線 １５，７５…撮像装置 １６…コンピュータ １７，７６…画像処理装置 ３３ａ，３３ｂ…光ビーム（スリット光） ３５…結像レンズ ３６，３６ａ〜３６ｅ…１次元光電変換器 ３７…受光間隔測定手段 ３８…積分演算装置 ４０…結像面 ８０ａ〜８０ｄ…測定線 ９５…ビデオカメラ ９６…ピーク間隔測定装置 １０４ａ，１０４ｂ，１５２ａ，１５２ｂ…出力ピーク １０４ａｄ，１０４ｂｄ…遅延出力ピーク １０９ａ，１０９ｂ…水平同期信号 １１１…パルス １２１ａ〜１２１ｅ，１２１ａ′〜１２１ｅ′…１次元
位置検出素子 １３０…入力端子 １３１…遅延回路 １３２…差算回路 １３３…ピーク間隔測定装置 １４０…非遅延信号 １４１…遅延信号 １５０…物品不存在時の出力信号 １５１…物品存在時の出力信号

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/60 9061−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０ Ｍ (72)発明者 冨田 信郎 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社中央研究所内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の速度で物品を搬送する搬送台上
   に、物品の搬送方向に交差する２本の相互に平行な平面
   状の光ビームを投光し、前記物品上に２本の光切断線
   （以後、光切断線組と記す）を形成させる光ビーム照射
   手段と、 前記光切断線組の少なくとも１つの場所において、前記
   搬送台の搬送方向に平行な方向の前記光切断線組の間隔
   の変化を、前記物品が前記搬送台上にないとき、この搬
   送台表面上に形成された光切断線組の間隔を基準にして
   測定する間隔測定手段と、 前記間隔測定手段からの出力の、時間に対する積分演算
   を行う積分演算手段と、を有することを特徴とする物品
   形状測定装置。
2. 【請求項２】 前記間隔測定手段が、 前記光切断線組の像（以下、光切断線組像と記す）を所
   定位置に結像させる結像光学系と、 前記光切断線組像上の少なくとも１ケ所に配置され、前
   記結像光学系の結像面における前記搬送台の搬送方向
   に、複数の受光領域が一列に配置されている１次元光電
   変換手段と、 前記１次元光電変換手段からの出力に基づき、前記１次
   元光電変換手段毎に前記光切断線組像が入射した前記受
   光領域の間隔を、前記物品が前記光ビームに照射されて
   いないときの前記光切断線組像の各々の光切断線像が入
   射している受光領域の間隔を基準にして測定する受光領
   域間隔測定手段と、を有する請求項１に記載の物品形状
   測定装置。
3. 【請求項３】 前記間隔測定手段が、 前記光切断線組を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像された画像において、前記光切断線
   組像の少なくとも１ケ所で、撮像された画像上における
   前記搬送台の搬送方向と平行な方向の前記光切断組像の
   間隔の変化を、前記物品が前記搬送台上にないとき、こ
   の搬送台表面に形成される前記光切断線組像の間隔を基
   準にして測定する第１の画像処理手段と、を有する請求
   項１に記載の物品形状測定装置。
4. 【請求項４】 前記間隔測定手段が、 前記搬送台の搬送方向に平行な水平走査方向を有し、か
   つ時系列の撮像信号を出力する走査型光電変換手段と、 前記撮像信号に含まれる水平同期信号間に出現し、前記
   光切断線組像に対応して出力される２つの出力ピークの
   時間間隔を、前記物品が前記搬送台上にないとき、この
   搬送台表面に形成される光切断線組像による出力ピーク
   の時間間隔を基準にして測定する第１のピーク間隔測定
   手段とを有する請求項１に記載の物品形状測定装置。
5. 【請求項５】 前記第１のピーク間隔測定手段が、 前記走査型光電変換手段から出力される撮像信号中に含
   まれる前記光切断線に対応する出力ピークを検出する毎
   に第１の出力状態と第２の出力状態とを反転出力し、前
   記走査型光電変換手段から出力される撮像信号中に含ま
   れる水平同期信号を検出したときには、第１の出力状態
   に設定される第１のトリガフリップフロップ手段と、 前記第１のトリガフリップフロップ手段から出力される
   パルスの幅を、前記物品が前記光ビームに照射されてい
   ないときのパルス幅を基準にして測定する第１のパルス
   幅測定手段と、を有する請求項４に記載の物品形状測定
   装置。
6. 【請求項６】 前記間隔測定手段が、 前記光切断線組の像を所定位置に結像させる結像光学系
   と、 前記光切断線組像上の少なくとも１ケ所に配置され、前
   記結像光学系の結像面における前記搬送台の搬送方向に
   検出方向を有し、前記光切断線組像を構成する２本の光
   切断線の像の中央で分割された検出面を有する１次元位
   置検出手段の対と、 前記１次元位置検出手段からの出力に基づき、前記１次
   元位置検出手段毎に前記光切断線の像の間隔を、前記物
   品が光ビームに照射されていないときの前記光切断線組
   像の間隔を基準にして算出する間隔算出手段と、を有す
   る請求項１に記載の物品形状測定装置。
7. 【請求項７】 一定の速度で物品を搬送する搬送台上
   に、物品の搬送方向に交差する２本の相互に平行な平面
   状の光ビームを投光し、２本の光切断線（以後、光切断
   線組と記す）を形成させる光ビーム照射手段と、 前記光切断線組を構成する２本の光切断線を比較して形
   状の違う部分を抜き出し、この抜き出した部分の形状を
   測定する差異形状測定手段と、を有することを特徴とす
   る物品形状測定装置。
8. 【請求項８】 前記差異測定手段が、 前記搬送台の搬送方向と平行な水平走査方向を有し、か
   つ時系列の撮像信号を出力する走査型光電変換手段と、 前記撮像信号を、前記撮像信号中に含まれる搬送台上に
   物品が存在しないときの水平同期信号後の１番目のピー
   クと、水平同期信号後の２番目のピークとの間の時間分
   だけ遅延させた時間遅延信号と、遅延させていない信号
   とを比較する信号遅延比較手段と、 前記信号遅延比較手段から出力される信号中の出力ピー
   クの間隔を測定する第２のピーク間隔測定手段とを有す
   る請求項７に記載の物品形状測定装置。
9. 【請求項９】 前記差異測定手段が、、 前記光切断線組を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像された画像において、２本の光切断
   線間で演算を行い、形状の違う部分を抽出する第２の画
   像処理手段と、を有する請求項７に記載の物品形状測定
   装置。
10. 【請求項１０】 前記２本の光ビームが、搬送台面に対
    し垂直な方向から入射し、前記２本の光ビームの間隔
    が、データの取得のサンプリング間隔時間における搬送
    台の移動距離に等しい、請求項１〜９のいづれか１項に
    記載の物品形状測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜６のいづれか１項に記載の
    物品形状測定装置と、前記積分演算手段から出力された
    積分値から、物品の幅、高さ、長さのピークや平均値や
    変化量などの特徴量を算出する特徴量算出手段と、 前記特徴量算出手段で得られた特徴量に基づいて、物品
    の属するカテゴリーの判定を行う判定手段とを有するこ
    とを特徴とする物品認識装置。
12. 【請求項１２】 請求項７〜９のいずれか１項に記載の
    物品形状測定装置と、その差異測定手段から出力された
    差異データから、物品の幅、高さ、長さのピークや平均
    値や変化量などの特徴量を算出する特徴量算出手段と、 前記特徴量算出手段で得られた特徴量に基づいて、物品
    の属するカテゴリーの判定を行う判定手段とを有するこ
    とを特徴とする物品認識装置。
13. 【請求項１３】 前記判定手段が、 前記物品毎に算出された前記特徴量を入力し、前記物品
    のカテゴリーを示す出力を有するニューラルネットワー
    クである、請求項１１又は１２に記載の物品認識装置。
14. 【請求項１４】 前記物品形状測定装置における前記２
    本の光ビームが、搬送台面に対し垂直な方向から入射
    し、前記２本の光ビームの間隔が、データの取得のサン
    プリング間隔時間における搬送台の移動距離に等しい、
    請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の物品認識装
    置。