外形検出システム

【課題】搬送装置によって所定方向へ搬送される対象物の外形を検出すること。
【解決手段】対象物Ｍを所定方向Ｄへ搬送する第１搬送装置１１０と、第１搬送装置１１０の設置位置よりも所定方向Ｄへ間隔を置いて配置されて、第１搬送装置１１０によって搬送されてきた対象物Ｍが受け渡されて所定方向Ｄへ搬送する第２搬送装置１２０と、第１搬送装置１１０と第２搬送装置１２０との間において、第１搬送装置１１０及び第２搬送装置１２０の各搬送面よりも低い位置に配置されて、所定方向Ｄと直交する方向に並ぶ縞模様が上面に設けられた板体１３０と、板体１３０の上方において、第１搬送装置１１０及び第２搬送装置１２０の各搬送面よりも高い位置に配置されて、所定方向Ｄと直交する方向に延びる撮像領域を撮像する撮像装置１４０と、撮像装置１４０が撮像した画像データに基づいて、対象物Ｍの外形を検出する外形検出装置２００とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外形検出システムに関する。特に、本発明は、搬送装置によって所定方向へ搬送される対象物の外形を検出する外形検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の外形を検出する一般的な方法においては、対象物を撮像したグレースケール画像に対してソーベルフィルタ等の濃度差を利用したエッジ強調を行った後に、２値化等の画像処理によって対象物のエッジを検出する。しかしながら、このような方法は、対象物と背景の色の濃淡差がない場合、モノクロ２値画像において、対象物と背景との境界を識別することができないため有効ではない。
【０００３】
図８は、既知の技術によって撮像されたモノクロ２値画像の一例を示す。図８（ａ）に示す例の場合には、対象物と背景の色の濃淡差が大きいため、対象物と背景との境界を、画像処理によって容易に検出することができる。これに対し、図８（ｂ）、（ｃ）に示す例の場合には、対象物と背景の色の濃淡差が小さいため、対象物と背景との境界を、画像処理によって検出することが難しい。
【０００４】
このような問題を解決する方法としては、対象物の下方から光を照射することによって、対象物と背景の濃度差を作り出して対象物のエッジ検出を行う手法がある。この手法は対象物の濃度に左右されないという特徴を持つが、背後からの照明等、光学系装置を設置する必要があり、既存の装置に適用するにはそのような変更が困難な場合が多く、新規に開発する装置に適用する場合であってもコストの増加を招いていた。
【０００５】
また、物体の存否、位置、形状を光学的に検知する方法としては、物体の背景に反射率の相違する部分からなる縞状パターンを位置せしめ、光スポットを縞と交叉する方向に走査し、その反射光のレベル変化に基づき物体の存否、位置、形状を交互的に検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２７２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術によっては、皿の如き背景部材を背にした物体に光スポットを投射して走査するので、反射光レベルの変化が規則的であるか否かでその存否を検知できる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、皿をコンベア上に載置してこれを縞に平行な方向へ移動させるものとすると、その移動方向に副走査が行われることになることから、コンベアによる対象物の移動速度を下げなければ、対象物の外形を精度良く検出することはできない。したがって、特許文献１に記載の技術においては、対象物の外形を精度良く検出しようとすると、対象物の搬送効率が悪くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、搬送装置によって所定方向へ搬送される対象物の外形を検出する外形検出システムであって、対象物を所定方向へ搬送する第１搬送装置と、第１搬送装置の設置位置よりも所定方向へ間隔を置いて配置されて、第１搬送装置によって搬送されてきた対象物が受け渡されて所定方向へ搬送する第２搬送装置と、第１搬送装置と第２搬送装置との間において、第１搬送装置及び第２搬送装置の各搬送面よりも低い位置に配置されて、所定方向と直交する方向に並ぶ縞模様が上面に設けられた板体と、板体の上方において、第１搬送装置及び第２搬送装置の各搬送面よりも高い位置に配置されて、所定方向と直交する方向に延びる撮像領域を撮像する撮像装置と、撮像装置が撮像した画像データに基づいて、対象物の外形を検出する外形検出装置とを備える。
【００１０】
なおまた、上記のように発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から明らかなように、この発明においては、対象物の搬送過程において、縞模様が上面に設けられた板体を対象物の下方に設置して、その上方から対象物の搬送方向と直交する撮像領域を撮像するという安価な手法を採用したことによって、撮像装置によって撮像した対象物の外形を、対象物の色の濃淡に拘らず検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る外形検出システム１００の利用環境の一例を示す図である。
【図２】外形検出装置２００のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】画像生成部２１０が生成するモノクロ２値画像の一例を示す図である。
【図４】外形検出装置２００の動作フローの一例を示す図である。
【図５】外形検出装置２００の動作フローの一例を示す図である。
【図６】外形検出装置２００の動作フローの一例を示す図である。
【図７】外形検出装置２００の動作フローの一例を示す図である。
【図８】既知の技術によって撮像されたモノクロ２値画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る外形検出システム１００の利用環境の一例を示す。外形検出システム１００は、ベルトコンベアによって所定方向Ｄへ搬送される郵便物Ｍの外形を検出する。なお、ベルトコンベアは、この発明における「搬送装置」の一例であってよい。また、郵便物Ｍは、この発明における「対象物」の一例であってよい。
【００１５】
外形検出システム１００は、ベルトコンベア１１０、ベルトコンベア１２０、板体１３０、ライン撮像装置１４０、及び外形検出装置２００を備える。そして、ライン撮像装置１４０と外形検出装置２００とは、電気的に接続されている。なお、ベルトコンベア１１０は、この発明における「第１搬送装置」の一例であってよい。また、ベルトコンベア１２０は、この発明における「第２搬送装置」の一例であってよい。また、ライン撮像装置１４０は、この発明における「撮像装置」の一例であってよい。
【００１６】
ベルトコンベア１１０は、郵便物Ｍを所定方向Ｄへ搬送する。具体的には、ベルトコンベア１１０は、輪状にした幅広のベルト１１１をローラ１１２によって回転させて、ベルト１１１の上に郵便物Ｍを載せて移動させる。
【００１７】
ベルトコンベア１２０は、ベルトコンベア１１０よりも所定方向Ｄへ間隔を置いて配置される。そして、ベルトコンベア１２０は、ベルトコンベア１１０によって搬送されてきた郵便物Ｍが受け渡されて所定方向Ｄへ搬送する。具体的には、ベルトコンベア１２０は、輪状にした幅広のベルト１２１をローラ１２２によって回転させて、ベルト１２１の上に郵便物Ｍを載せて移動させる。
【００１８】
板体１３０は、ベルトコンベア１１０とベルトコンベア１２０との間において、ベルトコンベア１１０及びベルトコンベア１２０の各搬送面よりも低い位置に配置される。そして、板体１３０の上面には、所定方向Ｄと直交する方向に並ぶ縞模様が設けられている。
【００１９】
ライン撮像装置１４０は、板体１３０の上方において、ベルトコンベア１１０及びベルトコンベア１２０の各搬送面よりも高い位置に配置される。そして、ライン撮像装置１４０は、所定方向Ｄと直交する方向に延びる撮像領域を撮像する。
【００２０】
外形検出装置２００は、ライン撮像装置１４０が撮像した画像データに基づいて、郵便物Ｍの外形を検出する。
【００２１】
図２は、外形検出装置２００のブロック構成の一例を示す。外形検出装置２００は、画像生成部２１０、及び外形検出部２２０を有する。以下に、各構成要素の機能及び動作を説明する。
【００２２】
画像生成部２１０は、ライン撮像装置１４０が撮像した画像データを合成してモノクロ２値画像を生成する。具体的には、画像生成部２１０は、画像データの入力をライン撮像装置１４０から連続して受け付けると、その各画像データを合成してモノクロ２値画像を生成する。そして、画像生成部２１０は、生成したモノクロ２値画像データを外形検出部２２０へ送る。
【００２３】
外形検出部２２０は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの外形を検出する。具体的には、外形検出部２２０は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの外形を検出する。そして、外形検出部２２０は、検出した郵便物Ｍの外形を示す情報を出力する。
【００２４】
画像生成部２１０は、広域画像生成部２１１、及び２値化処理部２１２を有する。以下に、各構成要素の機能及び動作を説明する。
【００２５】
広域画像生成部２１１は、ライン撮像装置１４０が撮像した画像データを合成して、その各画像データの撮像領域よりも広い撮像領域の画像を生成する。具体的には、広域画像生成部２１１は、画像データの入力をライン撮像装置１４０から連続して受け付けると、その各画像データを合成して、その各画像データの撮像領域よりも広い撮像領域の画像を生成する。そして、広域画像生成部２１１は、生成した画像データを２値化処理部２１２へ送る。
【００２６】
２値化処理部２１２は、広域画像生成部２１１が生成した画像を２値化する。具体的には、２値化処理部２１２は、画像データを広域画像生成部２１１から受け取ると、その画像を２値化する。そして、２値化処理部２１２は、２値化したモノクロ２値画像データを外形検出部２２０へ送る。
【００２７】
外形検出部２２０は、左端エッジ検出部２２１、右端エッジ検出部２２２、上端エッジ検出部２２３、下端エッジ検出部２２４、傾き角度検出部２２５、及び外形寸法検出部２２６を有する。以下に、各構成要素の機能及び動作を説明する。
【００２８】
左端エッジ検出部２２１は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの左端エッジを検出する。具体的には、左端エッジ検出部２２１は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの左端エッジを検出する。例えば、左端エッジ検出部２２１は、モノクロ２値画像の左端から右方向へ縞模様を走査することによって、画像内の郵便物Ｍの左端エッジを検出する。そして、左端エッジ検出部２２１は、検出した郵便物Ｍの左端エッジを示すデータを外形寸法算出部２２６へ送る。
【００２９】
右端エッジ検出部２２２は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの右端エッジを検出する。具体的には、右端エッジ検出部２２２は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの右端エッジを検出する。例えば、右端エッジ検出部２２１は、モノクロ２値画像の右端から左方向へ縞模様を走査することによって、画像内の郵便物Ｍの右端エッジを検出する。そして、右端エッジ検出部２２１は、検出した郵便物Ｍの右端エッジを示すデータを外形寸法算出部２２６へ送る。
【００３０】
上端エッジ検出部２２３は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの上端エッジを検出する。具体的には、上端エッジ検出部２２３は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの上端エッジを検出する。例えば、上端エッジ検出部２２３は、モノクロ２値画像の上端から下方向へ縞模様を走査することによって、画像内の郵便物Ｍの上端エッジを検出する。そして、上端エッジ検出部２２３は、検出した郵便物Ｍの上端エッジを示すデータを外形寸法算出部２２６へ送る。
【００３１】
下端エッジ検出部２２４は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの下端エッジを検出する。具体的には、下端エッジ検出部２２４は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの下端エッジを検出する。例えば、下端エッジ検出部２２４は、モノクロ２値画像の下端から上方向へ縞模様を走査することによって、画像内の郵便物Ｍの下端エッジを検出する。そして、下端エッジ検出部２２４は、検出した郵便物Ｍの下端エッジを示すデータを外形寸法算出部２２６へ送る。
【００３２】
傾き角度検出部２２５は、画像生成部２１０が生成したモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの傾き角度を検出する。具体的には、傾き角度検出部２２５は、モノクロ２値画像データを画像生成部２１０から受け取ると、そのモノクロ２値画像内の郵便物Ｍの傾き角度を検出する。そして、傾き角度検出部２２５は、検出した郵便物Ｍの傾き角度を示すデータを外形寸法算出部２２６へ送る。
【００３３】
外形寸法算出部２２６は、左端エッジ検出部２２１が検出した郵便物Ｍの左端エッジの位置と、右端エッジ検出部２２２が検出した郵便物Ｍの右端エッジの位置と、上端エッジ検出部２２３が検出した郵便物Ｍの上端エッジの位置と、下端エッジ検出部２２４が検出した郵便物Ｍの下端エッジの位置とに基づいて、郵便物Ｍの外形の寸法を算出する。具体的には、外形寸法算出部２２６は、左端エッジのを示すデータを左端エッジ検出部２２１から受け取り、右端エッジを示すデータを右端エッジ検出部２２２から受け取り、上端エッジを示すデータを上端エッジ検出部２２３から受け取り、下端エッジを示すデータを下端エッジ検出部２２４から受け取ると、これらデータによって示される左端エッジ、右端エッジ、上端エッジ、及び下端エッジの各位置に基づいて、郵便物Ｍの外形を算出する。そして、外形寸法算出部２２６は、算出した郵便物Ｍの外形を示すデータを出力する。
【００３４】
また、外形寸法算出部２２６は、傾き角度検出部２２５が検出した郵便物Ｍの傾き角度に更に基づいて、郵便物Ｍの外形の寸法を算出する。具体的には、外形寸法算出部２２６は、郵便物Ｍの傾き角度を示すデータを傾き角度検出部２２５から受け取ると、その郵便物Ｍの傾き角度に更に基づいて、郵便物Ｍの外形の寸法を算出する。
【００３５】
図３は、画像生成部２１０が生成するモノクロ２値画像の一例を示す。図３（ａ）は、郵便物Ｍの濃淡がベルト１１１、１２１の濃淡と異なる場合を示す。図３（ｂ）は、郵便物Ｍの濃淡がベルト１１１、１２１の濃淡と同じ場合を示す。図３（ｃ）は、郵便物Ｍの一部の濃淡がベルト１１１、１２１の濃淡と同じ場合を示す。
【００３６】
図４から図７は、外形検出装置２００の動作フローの一例を示す。まず、外形検出装置２００の広域画像生成部２１１は、ライン撮像装置１４０が撮像した画像データを合成して、その各画像データの撮像領域よりも広い撮像領域の画像を生成する（Ｓ１０１）。そして、外形検出装置２００の２値化処理部２１２は、広域画像生成部２１１が生成した画像を２値化して、モノクロ２値画像を生成する（Ｓ１０２）。
【００３７】
そして、外形検出装置２００の左端エッジ検出部２２１は、２値化処理部２１２が生成したモノクロ２値画像の左端から白ストライプを右方向に走査する（Ｓ１０３）。白ストライプの追跡方式は、たとえば境界線追従等の一般的な画像処理手法を用いて行う。追跡の結果、画像中央にいたるまでにストライプの終端点が見つかったなら（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、左端エッジ検出部２２１は、見つかった終端点の座標を郵便物Ｍの左端座標として外形寸法算出部２２６へ送る（Ｓ１０７）。画像中央にいたるまでに白ストライプの終端点が見つからなかったら（Ｓ１０４：Ｎｏ）、左端エッジ検出部２２１は、黒ストライプで同様に終端点を探す（Ｓ１０５）。見つかったら（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、左端エッジ検出部２２１は、見つかった終端点の座標を郵便物Ｍの左端座標として外形寸法算出部２２６へ送る（Ｓ１０７）。見つからなかったら（Ｓ１０６：Ｎｏ）、左端エッジ検出部２２１は、郵便物Ｍはないと判断し（Ｓ１０８）、処理を終了する。
【００３８】
図５に示す処理は、図４に示すＳ１０３からＳ１０８の処理を画像の右端に対して適用したフロー図であり、図４に示すＳ１０３からＳ１０８の処理と同様の処理であるため、説明を省略する。
【００３９】
次に上端のエッジを求めるプロセスを図６のフロー図で説明する。郵便物Ｍは画像背景であるストライプ模様より小さいため、画像上端にも背景としてストライプが存在する。上端エッジ検出部２２３は、画像上端から白・黒ストライプを検出しカウントする（Ｓ１１５）。ストライプ幅は既知かつ画像全体に対して水平平行線であるので、この特徴を利用してストライプを検出することは画像処理上容易である。上端から下方に向かってストライプの検出を行って、ストライプとはみなされない物体が検出された場合（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、上端エッジ検出部２２３は、上端エッジが検出されたと判断する（Ｓ１１７）。もし画像中方に達するまでにストライプのみが検出され続けたら（Ｓ１１６：Ｎｏ）、上端エッジ検出部２２３は、郵便物Ｍはないと判断する（Ｓ１１８）。上端エッジ検出と判断されたら（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、上端エッジ検出部２２３は、上端エッジ座標を“検出ストライプ数×ストライプ幅“の計算で求めて（Ｓ１１９）、外形寸法算出部２２６へ送る（Ｓ１２０）。画像の下端からも同様の処理を行って郵便物Ｍの下端座標を求めるが、図６と同様な処理の繰り返しであるので省略する。
【００４０】
以上の処理により郵便物Ｍの外形の上下左右端点が測定できる。なお、郵便物Ｍに傾きがあった場合は、前述のプロセスに対して、複数のストライプの終端点を検出する処理を加え、傾き角度検出部２２５が終端点の並びから郵便物Ｍの角度を検出することができる（Ｓ１２７）。そして、外形寸法算出部２２６は、左端エッジ検出部２２１が検出した郵便物Ｍの左端エッジの位置と、右端エッジ検出部２２２が検出した郵便物Ｍの右端エッジの位置と、上端エッジ検出部２２３が検出した郵便物Ｍの上端エッジの位置と、下端エッジ検出部２２４が検出した郵便物Ｍの下端エッジの位置とに基づいて、郵便物Ｍの外形の寸法を算出する（Ｓ１２８）。また、傾き角度検出部２２５が郵便物Ｍの傾き角度を検出した場合、外形寸法算出部２２６は、傾き角度検出部２２５が検出した郵便物Ｍの傾き角度に更に基づいて、郵便物Ｍの外形の寸法を算出する。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１００外形検出システム
１１０ベルトコンベア
１１１ベルト
１１２ローラ
１２０ベルトコンベア
１２１ベルト
１２２ローラ
１３０板体
１４０ライン撮像装置
２００外形検出装置
２１０画像生成部
２１１広域画像生成部
２１２２値化処理部
２２０外形検出部
２２１左端エッジ検出部
２２２右端エッジ検出部
２２３上端エッジ検出部
２２４下端エッジ検出部
２２５傾き角度検出部
２２６外形寸法算出部
Ｄ搬送方向
Ｍ郵便物

【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置によって所定方向へ搬送される対象物の外形を検出する外形検出システムであって、
前記対象物を所定方向へ搬送する第１搬送装置と、
前記第１搬送装置の設置位置よりも前記所定方向へ間隔を置いて配置されて、前記第１搬送装置によって搬送されてきた前記対象物が受け渡されて前記所定方向へ搬送する第２搬送装置と、
前記第１搬送装置と前記第２搬送装置との間において、前記第１搬送装置及び前記第２搬送装置の各搬送面よりも低い位置に配置されて、前記所定方向と直交する方向に並ぶ縞模様が上面に設けられた板体と、
前記板体の上方において、前記第１搬送装置及び前記第２搬送装置の各搬送面よりも高い位置に配置されて、前記所定方向と直交する方向に延びる撮像領域を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した画像データに基づいて、前記対象物の外形を検出する外形検出装置と
を備える外形検出システム。
【請求項２】
前記外形検知装置は、
前記撮像装置が撮像した画像データを合成してモノクロ２値画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の外形を検出する外形検出部と
を有する請求項１に記載の外形検出システム。
【請求項３】
前記画像生成部は、
前記撮像装置が撮像した画像データを合成して、当該各画像データの撮像領域よりも広い撮像領域の画像を生成する広域画像生成部と、
前記広域画像生成部が生成した画像を２値化する２値化処理部と
を有する請求項２に記載の外形検出システム。
【請求項４】
前記外形検出部は、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の左端エッジを検出する左端エッジ検出部と、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の右端エッジを検出する右端エッジ検出部と、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の上端エッジを検出する上端エッジ検出部と、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の下端エッジを検出する下端エッジ検出部と
を有する請求項２又は３に記載の外形検出システム。
【請求項５】
前記外形検出部は、
前記左端エッジ検出部が検出した前記対象物の左端エッジの位置と、前記右端エッジ検出部が検出した前記対象物の右端エッジの位置と、前記上端エッジ検出部が検出した前記対象物の上端エッジの位置と、前記下端エッジ検出部が検出した前記対象物の下端エッジの位置とに基づいて、前記対象物の外形の寸法を算出する外形寸法算出部
を更に有する請求項４に記載の外形検出システム。
【請求項６】
前記外形検出部は、
前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像内の前記対象物の傾き角度を検出する傾き角度検出部
を更に有する請求項４又は５に記載の外形検出システム。
【請求項７】
前記外形寸法算出部は、前記傾き角度検出部が検出した前記対象物の傾き角度に更に基づいて、前記対象物の外形の寸法を算出する
請求項６に記載の外形検出システム。
【請求項８】
前記左端エッジ検出部は、前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像の左端から右方向へ前記縞模様を走査することによって、当該画像内の前記対象物の左端エッジを検出する
請求項４から７のいずれか一項に記載の外形検出システム。
【請求項９】
前記右端エッジ検出部は、前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像の右端から左方向へ前記縞模様を走査することによって、当該画像内の前記対象物の右端エッジを検出する
請求項４から８のいずれか一項に記載の外形検出システム。
【請求項１０】
前記上端エッジ検出部は、前記画像生成部が生成したモノクロ２値画像の上端から下方向へ前記縞模様を走査することによって、当該画像内の前記対象物の上端エッジを検出する
請求項４から９のいずれか一項に記載の外形検出システム。

【図１】