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公開番号2024043442
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148642
出願日2022-09-16
発明の名称測定装置
出願人タカハタプレシジョン株式会社
代理人個人
主分類G01B 11/25 20060101AFI20240322BHJP(測定;試験)
要約【課題】3次元物品の外形寸法を非接触で自動計測する。
【解決手段】被測定物の載置面を撮像範囲に含み載置面及び被測定物の表面の三次元座標値の集合である点群データを取得する取得手段と、取得手段のxy軸を載置面に沿ったxy座標系に座標変換する座標系設定手段と、取得手段により取得された点群データから被測定物の点群データを抽出して被測定物の外形寸法を算出する算出手段と、を備え、算出手段は、抽出した点群データからxy軸に沿うxy平面で被測定物の凸多角形を仮想し、xy平面における凸多角形の面積が最小になるように囲う四角形の平面枠をz軸方向に引き伸ばしてz軸方向の高さで被測定物を囲う立方体枠を推定して立方体枠の3辺の寸法を被測定物の外形寸法として算出する。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
被測定物の載置面を撮像範囲に含み前記載置面及び前記被測定物の表面の三次元座標値の集合である点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段のｘｙ軸を前記載置面に沿ったｘｙ座標系に座標変換する座標系設定手段と、
前記取得手段により取得された前記点群データから前記被測定物の点群データを抽出して前記被測定物の外形寸法を算出する算出手段と、を備えた、
ことを特徴とする測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記取得手段は、複数の発光素子からなるアレイ光源から回折光学素子を介して投射され前記被測定物の表面及び前記載置面から反射する反射光を受光して前記点群データを取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記算出手段は、取得した前記点群データの任意の一点の近傍点における分散を算出することでノイズを検出し、取得された前記点群データから前記ノイズを除去して前記被測定物の点群データを抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記取得手段により取得された前記点群データから前記載置面上で前記被測定物を収容するトレイを示す点群データを除去して前記被測定物の点群データを抽出する、
ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記ｘｙ軸それぞれの方向に対して前記ｘｙ軸と直交するｚ軸方向の前記点群データの分散を算出することで前記トレイを検出し、予め記憶されたトレイの大きさから前記トレイの領域を算出し、前記載置面までの距離及び前記トレイの領域に基づいて前記被測定物が存在する領域の点群データを抽出する、
ことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記算出手段は、抽出した前記点群データから前記ｘｙ軸に沿うｘｙ平面で前記被測定物の凸多角形を仮想し、前記ｘｙ平面における前記凸多角形の面積が最小になるように囲う四角形の平面枠をz軸方向に引き伸ばしてz軸方向の高さで前記被測定物を囲う立方体枠を推定して前記立方体枠の３辺の寸法を前記被測定物の外形寸法として算出する、
ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記算出手段は、前記被測定物の外形寸法から前記被測定物の体積を算出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記取得手段は、移動する前記載置面に載置された前記被測定物を真上から撮像して前記点群データを取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記取得手段は、前記点群データに予め登録された前記取得手段から前記載置面までの距離よりも小さい点群データが含まれている場合に前記点群データを保存する、
ことを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記取得手段は、固定されている前記載置面に載置された前記被測定物を真上から撮像して前記点群データを取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
載置台に載置された直方体形状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、荷物を撮影して荷物との距離を取得する深度センサと、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制御部と、撮像装置と、を有する荷物計測装置と、情報取得装置と、精算装置と、を備え、情報取得装置が、撮像装置で取得した画像の画像認識によって、荷物の配送に関する情報を取得し、荷物計測装置が、荷物のサイズ及び荷物の配送に関する情報に基づいて荷物の配送料金を算出し、精算装置が荷物の配送料金の精算を行い、制御部は、載置物がない状態の載置台を、予め深度センサで撮影して背景深度画像データとして記憶しておき、深度センサを制御し、載置台に載置された荷物を実質的に直上から撮影して荷物の深度画像データを取得し、荷物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の深度画像データにおける荷物のデータを特定し、荷物の深度画像データにおける荷物の上面までの深度センサからの距離のデータと荷物の背景深度画像データにおける載置台の上面までの深度センサからの距離のデータとに基づいて、荷物の高さを算出し、撮像装置で取得した画像の画像認識によって、荷物の深度画像データ中で最も左側に位置する第１の頂点の位置と、荷物の深度画像データ中で最も右側に位置する第２の頂点の位置と、荷物の深度画像データ中で最も上側に位置する、もしくは最も下側に位置する第３の頂点の位置と、を特定し、深度センサの中心を原点とする空間における、第１の頂点、第２の頂点、及び第３の頂点の２次元座標を、深度センサの視野角と、それぞれ第１の頂点、第２の頂点、及び第３の頂点の深度センサからの距離のデータと、深度センサのセンサ素子の数と、それぞれ第１の頂点、第２の頂点、及び第３の頂点に対応する深度センサのセンサ素子の位置データとに基づいて求め、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の辺の長さと、第２の頂点と第３の頂点との間の第２の辺の長さと、を算出し、算出した結果を出力する、荷物受付システムが知られている（特許文献１）。
【０００３】
搬送コンベア上を移送される物品を画像処理によりその面積を測定し、その面積値より上記物品の外形寸法を算出し、その外形寸法により多段階に選別する装置において、物品の通過検出によりＣＣＤカメラでその物品の画像を撮影し、その画像を画像メモリに記憶する段階と、上記画像メモリから画素数により上記物品の面積を求める段階と、その面積を基に物品の外形寸法を算出する段階と、設定された外形寸法毎のランクに対し上記算出された外形寸法を比較してランクを判定し、多段階のランクに選別する段階とで構成した画像処理による形状測定方法も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８１４３１号公報
特開平９－１７８４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、被測定物の外形寸法を非接触で自動計測する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の測定装置は、
被測定物の載置面を撮像範囲に含み前記載置面及び前記被測定物の表面の三次元座標値の集合である点群データを取得する取得手段と、
前記取得手段のｘｙ軸を前記載置面に沿ったｘｙ座標系に座標変換する座標系設定手段と、
前記取得手段により取得された前記点群データから前記被測定物の点群データを抽出して前記被測定物の外形寸法を算出する算出手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、
前記取得手段は、複数の発光素子からなるアレイ光源から回折光学素子を介して投射され前記被測定物の表面及び前記載置面から反射する反射光を受光して前記点群データを取得する、
ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、
前記算出手段は、取得した前記点群データの任意の一点の近傍点における分散を算出することでノイズを検出し、取得された前記点群データから前記ノイズを除去して前記被測定物の点群データを抽出する、
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の測定装置において、
前記算出手段は、前記取得手段により取得された前記点群データから前記載置面上で前記被測定物を収容するトレイを示す点群データを除去して前記被測定物の点群データを抽出する、
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の測定装置において、
前記算出手段は、前記ｘｙ軸それぞれの方向に対して前記ｘｙ軸と直交するｚ軸方向の前記点群データの分散を算出することで前記トレイを検出し、予め記憶されたトレイの大きさから前記トレイの領域を算出し、前記載置面までの距離及び前記トレイの領域に基づいて前記被測定物が存在する領域の点群データを抽出する、
ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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