JP2014077668A - 寸法計測装置および寸法計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】距離に関わらず、計測誤差を極力抑制するかまたは一定傾向となるようにして補正しやすくすることで距離計測精度を向上させる寸法計測装置および寸法計測方法を提供する。
【解決手段】対象物が含まれ得る撮像範囲Ａ１３へ広域的に光を照射する第１投光部１１と、撮像範囲Ａ１３の一部へ局所的に光を照射する第２投光部１２と、第１投光部１１または第２投光部１２から照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部１３と、第１投光部１１および第２投光部１２からの光の照射をそれぞれ制御するとともに、第１投光部１１からの光照射時の距離画像Ｇ１１と第２投光部１２からの光照射時の距離画像Ｇ１２とを合成して得られる合成距離画像Ｇｍに基づいて対象物の寸法情報を算出する演算制御部１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、寸法計測装置および寸法計測方法に関し、特に、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測において、距離に関わらず、計測誤差を極力抑制するかまたは一定傾向となるようにして補正しやすくすることで距離計測精度を向上させる寸法計測装置および寸法計測方法に関する。

従来、ベルトコンベアなどの物流機器を制御する上で、流路内を通過する被検出物を撮像して、その画像を処理することで、被検出物の寸法や姿勢、被検出物間の距離情報を取得できる物流情報読取り装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、三次元形状の大まかな大きさを簡単に計測できる三次元形状表示装置（例えば、特許文献２参照）や、対象物の濃淡画像と距離画像との少なくとも一方を用いてその対象物のエッジを抽出してその形状を推定するとともに、距離画像内での計測点に対応する部位の三次元位置から２個の計測点に対応する部位間の実寸を求めることが可能な計測装置（例えば、特許文献３参照）も提案されている。

さらに、これらの従来技術で段ボール箱などの寸法測定を精密に行う場合の課題を解決するものとして、特別な配置治具などを必要とせずに距離画像カメラを配置するだけでよく、しかもその距離画像カメラの解像度を超える寸法測定精度を実現可能な物体寸法測定方法および物体寸法測定装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２０００−１７１２１５号公報 特開２００４−１０２９７９号公報 特開２００６−１５３７７１号公報 特開２０１１−１９６８６０号公報

上述した特許文献４などに開示されているようなＴＯＦ方式の距離画像カメラでは、投光部で画面全体に配光し、画面の各部の距離値を画素数取得する。これをＸ、Ｙ、Ｚ直交座標上に配置することで立体的な距離画像として扱う。

同時に、画面全体に配光し、受光も画角の広いレンズで行うため、計測対象物と周囲やカメラ内部の構造物による多重反射、乱反射などが発生し、光線光学で計算される計測対象物位置の距離値が、周囲の反射率や距離により影響を受ける。

例えば、画面中央の距離値を計測したい時、計測対象物が板状の受光光軸に垂直な場合、周囲の板の反射光が画面中央の受光画素に入光し、距離値は実際より遠くに計測される。

この効果は、近距離であるほど強調されることになる。同じ板状の反射率の物体であっても、カメラからの距離により、実際の距離と計測距離とのずれは異なる。近距離の方が距離値のずれ量は大きくなる。

画面全体を立体的な形状認識する場合、各画素データの距離値を基に算出するため画面の場所、周囲の反射率、計測距離などのパラメータにより、計測距離のずれ量が異なると補正することができない。直交座標上では、正確なＺ値からＸ値、Ｙ値を算出するが、Ｚ値に計測誤差があると、Ｘ値、Ｙ値の誤差も大きくなる。

これらの技術の具体的な適用例としては、例えば、宅配便の受付窓口などにおける段ボール箱などの寸法計測が挙げられる。現在は、人手によって計測された縦・横・高さの寸法に基づいて輸送料金が決められている。不慣れた人が限られた短時間で寸法を計測するとかなり誤差が生じることがあり、寸法を過小に計測した場合には適正料金を請求できなくなるため、結果的に店舗の売り上げや利益に悪影響を与えるおそれがある。

従来技術のこのような課題に鑑み、本発明の目的は、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測において、距離に関わらず、計測誤差を極力抑制するかまたは一定傾向となるようにして補正しやすくすることで距離計測精度を向上させる寸法計測装置および寸法計測方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の寸法計測装置は、対象物が含まれ得る撮像範囲へ広域的に光を照射する第１投光部と、前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する第２投光部と、前記第１投光部または前記第２投光部から照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、前記第１投光部および前記第２投光部からの光の照射をそれぞれ制御するとともに、前記第１投光部からの光照射時の前記距離画像と前記第２投光部からの光照射時の前記距離画像とを合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部とを備えることを特徴とする。

ここで、前記第１投光部や前記第２投光部としては、例えば、赤外光を発する発光ダイオードや半導体レーザなどが挙げられるが、これらに限られない。前記撮像部としては、例えば、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の距離画像センサなどが挙げられる。前記演算制御部としては、例えば、ＣＰＵが挙げられるが、これに限られない。

このような構成の寸法計測装置によれば、距離に関わらず、計測誤差が極力抑制されるかまたは一定傾向となるので補正しやすくなり、距離計測精度を向上させることができる。

また、本発明の寸法計測装置において、前記第２投光部は、前記撮像範囲の略中心部へ光を照射してもよい。

また、本発明の寸法計測装置において、前記第２投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へ選択的に光を照射可能に構成されており、前記演算制御部は、前記第１投光部からの光照射時の前記距離画像と前記第２投光部からの選択的な光照射時それぞれの前記距離画像とを合成して前記合成距離画像を得るようにしてもよい。この場合、前記第２投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へそれぞれ光を照射する複数の投光器を有するようにしてもよい。

あるいは、本発明の寸法計測装置は、対象物が含まれ得る撮像範囲の互いに異なる部分へ選択的に光を照射する投光部と、前記投光部から照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、前記投光部からの選択的な光照射を制御するとともに、前記投光部からの選択的な光照射時それぞれの前記距離画像を合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部とを備えることを特徴としてもよい。

また、本発明の寸法計測装置において、前記投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へそれぞれ光を照射する複数の投光器を有するようにしてもよい。

また、本発明の寸法計測装置において、前記投光部は、前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する投光器と、この投光器からの光の照射方向を前記撮像範囲内で変更可能な走査機構とを有するようにしてもよい。この場合、前記投光器から照射される光としてはレーザ光が好ましい。

あるいは、本発明の寸法計測装置は、対象物が含まれ得る撮像範囲へレーザ光を照射する投光部と、この投光部からのレーザ光の照射方向を前記撮像範囲内で変更可能な走査機構と、前記投光部から照射されたレーザ光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、前記投光部からのレーザ光照射および前記走査機構を制御するとともに、前記距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部とを備え、前記撮像部で１フレームの前記距離画像が取得される間に、前記走査機構によって前記投光部から照射されるレーザ光が前記撮像範囲全体を走査することを特徴としてもよい。

あるいは、対象が存在する位置にのみレーザ光が走査されるように部を制御しても良い。ただし、その場合、あらかじめ画面全体に広域的に光を照射し、対象物体の位置を把握する必要がある。走査範囲を限定することで、走査時間が減少し、計測時間を短縮化し、照射エネルギーを削減することができる。

あるいは、上記目的を達成するため、本発明のＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法は、対象物が含まれ得る撮像範囲へ広域的に光を照射する第１投光工程と、前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する第２投光工程と、前記第１投光工程または前記第２投光工程で照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像工程と、前記第１投光工程での光照射時の前記距離画像と前記第２投光工程での光照射時の前記距離画像とを合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御工程とを含むことを特徴とする。

このような構成の寸法計測方法によれば、距離に関わらず、計測誤差が極力抑制されるかまたは一定傾向となるので補正しやすくなり、距離計測精度を向上させることができる。

本発明の寸法計測装置および寸法計測方法によれば、距離に関わらず、計測誤差が極力抑制されるかまたは一定傾向となるので補正しやすくなり、距離計測精度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る距離画像カメラ１０の概略構成を示すブロック図である。 距離画像カメラ１０によって段ボール箱２０をほぼ真上から撮像する場合におけるこれらの位置関係の概略説明図である。 （ａ）は距離画像カメラ１０の広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１の照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す側面図であり、（ｂ）はその平面図である。（ｃ）は局所投光ユニット１２からの赤外光Ｌ１２の照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す側面図であり、（ｄ）はその平面図である。 局所投光ユニット１２からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１２における距離精度向上効果の一例を示すグラフである。 距離画像カメラ１０の演算制御ユニット１４による演算処理の概略を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る距離画像カメラ１０Ａの概略構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は距離画像カメラ１０Ａの局所投光ユニット１２Ａからの赤外光Ｌ１２ａ〜Ｌ１２ｄの各照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る距離画像カメラ１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。 図９は距離画像カメラ１０Ｂのレーザユニット１２Ｂからの赤外レーザ光Ｌ１２Ｂの照射範囲および撮像範囲Ａ１３内での走査を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る距離画像カメラ１０の概略構成を示すブロック図である。図２は距離画像カメラ１０によって段ボール箱２０をほぼ真上から撮像する場合におけるこれらの位置関係の概略説明図である。図３（ａ）は距離画像カメラ１０の広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１の照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す側面図であり、図３（ｂ）はその平面図である。図３（ｃ）は局所投光ユニット１２からの赤外光Ｌ１２の照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す側面図であり、図３（ｄ）はその平面図である。図４は局所投光ユニット１２からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１２における距離精度向上効果の一例を示すグラフである。

なお、この距離画像カメラ１０は対象物の寸法計測装置としても機能し、例えば、宅配便の受付窓口などで段ボール箱２０のような直方体の寸法を自動計測する場合に好適である。

図１に示すように、距離画像カメラ１０は、載置面３０に載置された段ボール箱２０などの対象物が含まれる撮像範囲Ａ１３の全域へほぼ均一に赤外光Ｌ１１を照射する広域投光ユニット１１と、撮像範囲Ａ１３の一部（例えば中央部）へ局所的に赤外光Ｌ１２を照射する局所投光ユニット１２と、広域投光ユニット１１または局所投光ユニット１２から照射された赤外光Ｌ１１、Ｌ１２が反射されて戻ってくるまでの時間測定値に基づいて算出される距離データを格子状に２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得することが可能な測距用イメージセンサ１３と、広域投光ユニット１１および局所投光ユニット１２からの赤外光照射（照射強度、照射時間やタイミングなど）をそれぞれ制御するとともに、広域投光ユニット１１からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１１と局所投光ユニット１２からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１２とを合成して得られる合成距離画像Ｇｍに基づいて対象物の寸法データを算出する演算を行う演算制御ユニット１４（例えば、ＣＰＵ）とを備えている。

ここで、距離画像の「合成」とは、複数の距離画像についての画素毎の単純な加算や平均化だけではなく、例えば、特定の距離画像の全部または一部の画素の画素値に基づく他の距離画像の画素値の補正なども含むものとする。

広域投光ユニット１１および局所投光ユニット１２としては、例えば、赤外光を発する発光ダイオードや半導体レーザなどが挙げられるが、これらに限られない。

測距用イメージセンサ１３としては、例えば、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の距離画像センサなどが挙げられる。

なお、図１では、距離画像カメラ１０の構成説明などの都合上、段ボール箱２０に対して距離画像カメラ１０をかなり拡大して図示しているため、広域投光ユニット１１、局所投光ユニット１２および測距用イメージセンサ１３の各光軸がかなり離れているように見えるが、実際にはこれらの各光軸は十分に近接している。例えば、距離画像カメラ１０、広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１や局所投光ユニット１２からの赤外光Ｌ１２および段ボール箱２０の位置関係については、後で説明する図３（ａ）〜図３（ｄ）がより忠実である。

例えば段ボール箱２０のような直方体の寸法計測を行う場合には、図２に示すように、距離画像カメラ１０は、段ボール箱２０をほぼ真上から撮像するとともに、広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１が段ボール箱２０を含む撮像範囲へほぼ均一に照射されるような位置関係で設置される。

より具体的には、距離画像カメラ１０は、広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１と段ボール箱２０とが、例えば図３（ａ）に示すような位置関係となるように配置される。このとき、平面視では図３（ｂ）のような位置関係となっており、段ボール箱２０を含む撮像範囲Ａ１３へほぼ均一に広域投光ユニット１１からの赤外光Ｌ１１が照射される。

一方、局所投光ユニット１２からの赤外光Ｌ１２は、例えば図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、段ボール箱２０の天面のほぼ中央部のみに局所的に照射される。

ここで、局所投光ユニット１２からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１２における距離精度は、図４に示すように、広域投光ユニット１１からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１１における距離精度に対してかなり向上しており、特に周囲の反射率に起因する誤差が大きく減少することがわかる。

図５は、距離画像カメラ１０の演算制御ユニット１４による演算処理の概略を示すフローチャートである。ここでは、例えば、宅配便の受付窓口などで段ボール箱２０のような直方体の寸法を自動計測する場合を想定している。

図５に示すように、まず、予め垂直下向きに設置されている距離画像カメラ１０（図２、図３（ａ）〜図３（ｄ）参照）の真下の載置面３０上の所定位置に段ボール箱２０などの計測対象物を置く（ステップＳ１）。このとき、距離画像カメラ１０の撮像範囲Ａ１３のほぼ中央に計測対象物が入るようにしておく。これにより、局所投光ユニット１２からの赤外光Ｌ１２も段ボール箱２０の天面のほぼ中央部に確実に照射されることになる。

次に、局所投光ユニット１２から撮像範囲Ａ１３の中央部へ局所的に赤外光Ｌ１２を照射し、測距用イメージセンサ１３によって距離画像Ｇ１２を取得する（ステップＳ２）。

そうして取得した距離画像Ｇ１２から画面中央部の距離値（Ｚ値）を算出する（ステップＳ３）。ここでは、単に１画素だけではなく、例えば５×５＝２５画素のように、ある程度の塊で距離値を取得するとともに、さらに、連続する１００フレームの時間平均や画素平均なども同時に行ってもよい。また、雑音の除去や、平均値を求める際の異常値の排除なども行うことが好ましい。

次に、広域投光ユニット１１から撮像範囲Ａ１３の全域へほぼ均一に赤外光Ｌ１１を照射し、測距用イメージセンサ１３によって距離画像Ｇ１１を取得する（ステップＳ４）。

この距離画像Ｇ１１から算出される各画素の距離値（Ｚ値）は、背景技術および発明が解決しようとする課題で上述したように、距離精度が必ずしも十分ではないが、ステップＳ３で距離画像Ｇ１２から算出した画面中央部の距離値（Ｚ値）との比較によって誤差を算出するとともに、その誤差を除去するような補正を行う。特に、段ボール箱２０の天面の距離値（Ｚ値）から画面の左右上下の天面のエッジを抽出して、縦横の寸法を計測する（ステップＳ５）。このとき、天面の正確な距離値（Ｚ値）からＸＹ値を補正することで、ＸＹ精度の向上も図ることができる。

最終的に、段ボール箱２０を載置した載置面３０の距離値（Ｚ値）から、段ボール箱２０天面の距離値（Ｚ値）の引き算を行ってこれを段ボール箱２０の高さとすることで、段ボール箱２０などの計測対象物のサイズを算出する（ステップＳ６）。

ここで、計測対象物のサイズ算出には、例えば、上述した特許文献４に記載された技術が適用できる。

以上で説明した第１実施形態の構成によれば、撮像範囲Ａ１３の全域へほぼ均一に赤外光Ｌ１１を照射する広域投光ユニット１１と撮像範囲Ａ１３の中央部へ局所的に赤外光Ｌ１２を照射する局所投光ユニット１２の切り替えや、局所投光ユニット１２からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１２の距離値に基づいた広域投光ユニット１１からの赤外光照射時の距離画像Ｇ１１の距離値の補正を自動的に行うことにより、段ボール箱２０などの縦横高さの精度の高い寸法を取得することができる。

宅配便の受付窓口などにおける段ボール箱などの寸法計測に適用した場合、担当者の熟練度などに依存することなく短時間で正確な寸法計測が実現でき、常に適正料金を請求できるので、店舗の売り上げや利益に悪影響を与えることが回避される。

＜第２実施形態＞
例えば、物流の現場では、直方体や異形の荷物をベルトコンベヤーで流し、まとめてコンテナに詰めてから発送する。ベルトコンベヤーの上方に第１実施形態の距離画像カメラ１０を垂直下向きに設置した場合、流れてくる荷物の位置は距離画像カメラ１０の画面中央になるとは限らない。また、直方体ではない異形の荷物では、各部の距離値がその荷物の天面に対応するとして１つの平面では近似することができない。

そこで、第１実施形態の距離画像カメラ１０から広域投光ユニット１１を省くとともに、局所投光ユニット１２を画面内の複数箇所へ局所的に赤外光を照射するものに改めるなどしたものを第２実施形態として次に説明する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る距離画像カメラ１０Ａの概略構成を示すブロック図である。図７（ａ）〜図７（ｄ）は距離画像カメラ１０Ａの局所投光ユニット１２Ａからの赤外光Ｌ１２ａ〜Ｌ１２ｄの各照射範囲と段ボール箱２０との位置関係を示す平面図である。なお、第１実施形態と同一の構成要素などには同一の参照符号を割り当てるものとし、以下では専ら第１実施形態との相違点について説明する。

図６に示すように、距離画像カメラ１０Ａは、載置面３０に載置された段ボール箱２０などの対象物が含まれる撮像範囲Ａ１３の互いに異なる４箇所へそれぞれ赤外光Ｌ１２ａ〜Ｌ１２ｄを照射する４つの投光器を有する局所投光ユニット１２Ａと、局所投光ユニット１２Ａから照射された赤外光Ｌ１２ａ〜Ｌ１２ｄが反射されて戻ってくるまでの時間測定値に基づいて算出される距離データを格子状に２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得することが可能な測距用イメージセンサ１３と、局所投光ユニット１２Ａが有する各投光器からの赤外光照射をそれぞれ制御するとともに、各投光器からの赤外光照射時それぞれの距離画像Ｇ１２Ａａ〜Ｇ１２Ａｄを合成して得られる合成距離画像ＧｍＡに基づいて対象物の寸法データを算出する演算を行う演算制御ユニット１４Ａとを備えている。

局所投光ユニット１２Ａが有する各投光器としては、第１実施形態の局所投光ユニット１２と同様に、例えば、赤外光を発する発光ダイオードや半導体レーザなどが挙げられるが、これらに限られない。各投光器の数は４つに限られないし、各投光器から照射される赤外光Ｌ１２ａ〜Ｌ１２ｄの各照射範囲としては、例えば、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、段ボール箱２０の天面の四隅付近などが挙げられるが、このような位置に限られない。例えば、段ボール箱２０の天面の中央に赤外光を照射する投光器をさらに増やして、全部で５つとしてもよい。

以上で説明した第２実施形態の構成によれば、距離画像カメラ１０Ａで撮像された距離画像でたとえ計測対象物である荷物などが中央から外れた位置にあっても、局所投光ユニット１２Ａのいずれかの投光器からの赤外光が照射されている可能性があり、これにより、各部の精度のよい距離値（Ｚ値）を得ることができる。

＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態では、局所投光ユニット１２Ａが有する複数の投光器から撮像範囲Ａ１３の互いに異なる部分へそれぞれ赤外光が照射されるが、計測対象物である荷物の位置によってはいずれの投光器からの赤外線も照射されないこともあり得る。また、いずれかの投光器からの赤外線が荷物に照射されたとしても、どの投光器からの赤外線が荷物に照射されたからは演算制御ユニット１４Ａ自体では認識できない。

そこで、第１実施形態の距離画像カメラ１０が備えていた広域投光ユニット１１を改めて備えるようにするとともに、この広域投光ユニット１１からの赤外光照射時に取得される距離画像Ｇ１１に基づいて荷物の位置を認識するように、その後の距離画像の合成や距離値の補正などに必要に応じて反映させるようにしてもよい。

さらに、局所投光ユニット１２Ａが有する投光器を１つにするとともに、その投光器からの赤外光の照射方向を撮像範囲Ａ１３内で変更可能な走査メカニズムと組み合わせて、広域投光ユニット１１からの赤外光照射時に取得される距離画像Ｇ１１に基づいて認識した荷物の位置に対応するように局所投光ユニット１２Ａの投光器から赤外光を照射してもよい。

このような構成によれば、より精度の高い距離値（Ｚ値）を得ることができる。

＜第３実施形態＞
第２実施形態の変形例では、局所投光ユニット１２Ａが有する投光器と走査メカニズムとを組み合わせたが、局所投光ユニット１２Ａの代わりに赤外レーザ光を照射するユニットを用いてもよい。そして、撮像範囲Ａ１３内の全体を常にこの赤外レーザ光によって走査すれば、荷物の位置を認識するための広域投光ユニット１１は不要である。そこで、そのように構成したものを第３実施形態として次に説明する。

図８は、本発明の第３実施形態に係る距離画像カメラ１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。図９は距離画像カメラ１０Ｂのレーザユニット１２Ｂからの赤外レーザ光Ｌ１２Ｂの照射範囲および撮像範囲Ａ１３内での走査を示す平面図である。なお、第１実施形態や第２実施形態と同一の構成要素などには同一の参照符号を割り当てるものとし、以下では専ら第１実施形態や第２実施形態およびその変形例との相違点について説明する。

図８に示すように、距離画像カメラ１０Ｂは、載置面３０に載置された段ボール箱２０などの対象物が含まれる撮像範囲Ａ１３へ赤外レーザ光Ｌ１２Ｂを照射するレーザユニット１２Ｂと、このレーザユニット１２Ｂからの赤外レーザ光Ｌ１２Ｂの照射方向を撮像範囲Ａ１３内で変更可能な走査メカニズム１５と、レーザユニット１２Ｂから照射された赤外レーザ光Ｌ１２Ｂが反射されて戻ってくるまでの時間測定値に基づいて算出される距離データを格子状に２次元配置された画素毎に有する距離画像Ｇ１２Ｂを取得することが可能な測距用イメージセンサ１３と、レーザユニット１２Ｂからの赤外レーザ光照射および走査メカニズム１５を制御するとともに、距離画像Ｇ１２Ｂに基づいて対象物の寸法データを算出する演算を行う演算制御ユニット１４Ｂとを備えている。

ここで、測距用イメージセンサ１３によって１フレームの距離画像Ｇ１２Ｂが取得される間に、走査メカニズム１５によってレーザユニット１２Ｂから照射される赤外レーザ光Ｌ１２Ｂが撮像範囲Ａ１３全体を走査するようにしておく。

ところで、極めて高い距離精度を有するレーザースキャンセンサでは、距離精度を維持するために高い受光感度が必要であり、そのために比較的大きなミラーや大きな受光レンズなどが必要である。よって、全体として大型化するため慣性重量が増加し、走査速度を向上させることがなかなか困難であった。

以上で説明した第３実施形態の構成によれば、走査させる必要があるのはレーザユニット１２Ｂだけなので大きな受光レンズなどは不要であり、小型化して慣性重量を小さくできるので、走査速度を向上させることが可能である。これにより、撮影時間（シャッター時間）も短くなって、ベルトコンベヤーの速度を上げることができ、物流の効率を上げることが可能となる。

なお、本発明は、その主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１０ 距離画像カメラ
１０Ａ 距離画像カメラ
１０Ｂ 距離画像カメラ
１１ 広域投光ユニット
１２ 局所投光ユニット
１２Ａ 局所投光ユニット
１２Ｂ レーザユニット
１３ 測距用イメージセンサ
１４ 演算制御ユニット
１４Ａ 演算制御ユニット
１４Ｂ 演算制御ユニット
１５ 走査メカニズム
２０ 段ボール箱
３０ 載置面

Claims (10)

1. 対象物が含まれ得る撮像範囲へ広域的に光を照射する第１投光部と、
   前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する第２投光部と、
   前記第１投光部または前記第２投光部から照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、
   前記第１投光部および前記第２投光部からの光の照射をそれぞれ制御するとともに、前記第１投光部からの光照射時の前記距離画像と前記第２投光部からの光照射時の前記距離画像とを合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部と
   を備えることを特徴とする寸法計測装置。
2. 請求項１に記載の寸法計測装置において、
   前記第２投光部は、前記撮像範囲の略中心部へ光を照射することを特徴とする寸法計測装置。
3. 請求項１に記載の寸法計測装置において、
   前記第２投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へ選択的に光を照射可能に構成されており、
   前記演算制御部は、前記第１投光部からの光照射時の前記距離画像と前記第２投光部からの選択的な光照射時それぞれの前記距離画像とを合成して前記合成距離画像を得ることを特徴とする寸法計測装置。
4. 請求項３に記載の寸法計測装置において、
   前記第２投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へそれぞれ光を照射する複数の投光器を有することを特徴とする寸法計測装置。
5. 対象物が含まれ得る撮像範囲の互いに異なる部分へ選択的に光を照射する投光部と、
   前記投光部から照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、
   前記投光部からの選択的な光照射を制御するとともに、前記投光部からの選択的な光照射時それぞれの前記距離画像を合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部と
   を備えることを特徴とする寸法計測装置。
6. 請求項５に記載の寸法計測装置において、
   前記投光部は、前記撮像範囲の互いに異なる部分へそれぞれ光を照射する複数の投光器を有することを特徴とする寸法計測装置。
7. 請求項５に記載の寸法計測装置において、
   前記投光部は、
   前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する投光器と、
   この投光器からの光の照射方向を前記撮像範囲内で変更可能な走査機構と
   を有することを特徴とする寸法計測装置。
8. 請求項７に記載の寸法計測装置において、
   前記投光器から照射される光はレーザ光であることを特徴とする寸法計測装置。
9. 対象物が含まれ得る撮像範囲へレーザ光を照射する投光部と、
   この投光部からのレーザ光の照射方向を前記撮像範囲内で変更可能な走査機構と、
   前記投光部から照射されたレーザ光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像部と、
   前記投光部からのレーザ光照射および前記走査機構を制御するとともに、前記距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御部と
   を備え、
   前記撮像部で１フレームの前記距離画像が取得される間に、前記走査機構によって前記投光部から照射されるレーザ光が前記撮像範囲全体を走査することを特徴とする寸法計測装置。
10. ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法であって、
    対象物が含まれ得る撮像範囲へ広域的に光を照射する第１投光工程と、
    前記撮像範囲の一部へ局所的に光を照射する第２投光工程と、
    前記第１投光工程または前記第２投光工程で照射された光の反射光が戻ってくるまでの時間測定値から算出される距離情報を２次元配置された画素毎に有する距離画像を取得する撮像工程と、
    前記第１投光工程での光照射時の前記距離画像と前記第２投光工程での光照射時の前記距離画像とを合成して得られる合成距離画像に基づいて前記対象物の寸法情報を算出する演算制御工程と
    を含むことを特徴とする、ＴＯＦ方式の距離画像カメラを用いた寸法計測方法。

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