JP2004519798A

JP2004519798A - 撮影装置

Info

Publication number: JP2004519798A
Application number: JP2002589171A
Authority: JP
Inventors: シュタムペーター
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2004-07-02
Also published as: US7215363B2; EP1392454A1; US20030142211A1; WO2002092246A1

Abstract

本発明は、少なくとも、移動方向で見て前側及び／又は後ろ側の、搬送面に対してほぼ垂直方向及び搬送方向に対して横断する方向の、搬送路（１）上の個別面で、相次いで少なくとも１つのカメラ（４，７）の近傍を移動する直方体状の対象物（２，３）を撮影するための装置に関する。対象物の上方又は側方に設けられている各カメラカメラ（４，７）は、光電式ラインセンサと高速ズーム調整駆動装置及びオートフォーカス付ズームレンズ（５，８）を有している。ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、撮影すべき面が各ラインでほぼ同じ結像尺度で直方体状の対象物（２，３）の位置、搬送速度及び撮影すべき面に対するカメラ光路の角度を考慮して撮影される。各走査過程の終了後、ズームレンズ（５，８）が当該ズームレンズの各々の出発位置に戻される。

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも、移動方向で見て前側及び／又は後ろ側の、搬送面に対してほぼ垂直方向の面で、均一な速度により、相次いで少なくとも１つのカメラの近傍を移動する直方体状の対象物を撮影するための装置に関する。各カメラは、光電ＣＣＤセンサと、高速ズーム調整駆動装置付ズームレンズとオートフォーカス装置とを有している。更に、少なくとも１つの、単数乃至複数のカメラの調整信号を形成するための制御ユニット及び撮影すべき直方体状の対象物の位置を搬送路の固定個所で経路に依存して検出するためのセンサ装置が設けられている。単数乃至複数のカメラは、直方体状の対象物の上側又は側方に、各々撮影すべき面上に斜めに配向されて固定して設けられている。
【０００２】
直方体状の対象物は、上面上に設けられた分配情報（受取人の住所、又は、バーコードラベル）に従って、相応の装置で自動的に分類されて分配される。その際、直方体状の対象物は、搬送路上で配向されて比較的速い速度、例えば、２ｍ／ｓｅｃで、部分的には各直方体状の対象物間の比較的小さな間隔で撮影装置の近傍を通過し、撮影装置は、撮影した画像をＯＣＲリーダー（光学的文字読取器）に供給して使用する。
【０００３】
直方体状の対象物のどの側面に分配情報があるのかについては、予め分かっていないので、自動化システムでは、手動による操作をしないで、直方体状の対象物の全ての側面を撮影しなければならない。
【０００４】
そのために、ヨーロッパ特許公告第４６２２５６号公報から、直方体状の対象物を全部で６つの側面から撮影することが公知である。特に、この撮影は、スリットを通して、ＣＣＤラインカメラを用いて、傍を搬送される間に行われる。下側面は常にカメラに対して所定の位置及び距離を有しているので、このようにしても何ら難点はない。残りの、何も障害物のない側面は、平面を撮影するカメラを用いて撮影される。直方体状の対象物は、比較的大きな平面を有しているので、相応の平面撮影カメラは、そこにある分配情報（アドレス）をうまく読み取るためには、非常に高い解像度を有している必要がある。非常に高価で、なかなか利用できない、そのようなカメラについては、ここでは読み取りプロセスが２段階で実行される。先ず、面全体が小さな解像度で撮影されて、アドレス領域が求められる。それから、第２段階で、この領域だけが高い解像度で走査されるが、そのために高いピクセル数は必要ない。
【０００５】
１９９０年９月１９日付け日本国特許要約書０１４−４３８号（Ｐ−１１０８）、及び、１９９０年７月３日付け日本国公開特許第０２１７１８８３号公報（ＮＥＣ日本電気株式会社）には、分配情報を含む対象物表面を撮影するための装置が開示されており、この装置は、撮影すべき対象物表面に対して垂直方向に配向されたカメラを有しており、このカメラは、ＣＣＤセンサと撮影用レンズを有しており、このレンズは、少なくとも１つの、対象物の高さ測定用のセンサと、測定された対象物の高さに依存してカメラ用の位置調整信号を形成するための制御装置を有している。更に、このカメラは、直方体状の対象物をカメラの近傍に連続的に搬送するための搬送手段を有しており、その際、カメラは、撮影用レンズとして、高速ズーム調整駆動装置付ズームレンズを有しており、並びに、オートフォーカス装置が装置構成されている。高速ズーム調整駆動装置は、制御装置によって制御されて、結像尺度が、分配情報を含む対象物表面の予め測定された高さに依存せずに常に同じであるようにすることができる。
【０００６】
この関連で、ズーム調整駆動装置がリニアモータを有するようにすることも公知である（１９９７年１月３１日付け日本国特許要約書１９９７−０１号、及び、１９９６年９月２７日付け日本国公開特許第０８２４８２９１号公報（ソニー株式会社））。
【０００７】
搬送方向に対してほぼ直角であって、僅かな間隔で順次続く直方体状の対象物の、搬送方向で見て前方及び後方面が撮影される場合、カメラは、上側斜め又は側方から直方体状対象物の方に配向される必要がある。さもないと、直方体状の隣り合った対象物が視野を遮ってしまう。
【０００８】
このために、これまでは、非常に高価な、高いピクセル数の平面撮影カメラ又はライン撮影カメラが用いられているが、画像が歪み、解像度が変化してしまう。
【０００９】
従って、本発明が基づく課題は、ほぼ直方体状の可動対象物の比較的大きな面を、斜めに設けられたライン撮影カメラを用いて歪まないように撮影することができるようにした、少なくとも、移動方向で見て前側及び／又は後ろ側の、搬送面に対してほぼ垂直方向及び搬送方向に対して横断する方向の、搬送路上の個別面で、相次いで少なくとも１つのカメラの近傍を移動する直方体状の対象物を撮影するための撮影装置を提供することである。
【００１０】
本発明によると、この課題は、各カメラは、光電センサと高速ズーム調整駆動装置及びオートフォーカス付ズームレンズを有しており、単数／複数のズームレンズ用の調整信号を形成するための少なくとも１つの制御ユニットを有しており、各々の直方体状の対象物の位置を、搬送路の固定個所で経路に依存して求めるためのセンサ装置を有しており、単数／複数のカメラは、直方体状の対象物の上方又は側方に設けられていて、且つ、各々の受光路が対象物の近傍内で撮影面上に斜めに配向されており、各カメラは、光電ラインセンサを有しており、ズームレンズの位置調整駆動装置は、撮影すべき面が各ラインでほぼ同じ結像尺度で直方体状の対象物の位置、搬送速度及び撮影すべき面に対するカメラ光路の角度を考慮して撮影されるように制御することができ、位置調整駆動装置の走査過程の終了後、ズームレンズが直後の走査過程の前に当該ズームレンズの各々の出発位置に戻されるように制御することができるようにすることにより解決される。
【００１１】
ズームレンズを、直方体状の対象物がカメラの近傍を移動するのに応じて、この移動によって変化する各ラインとカメラとの間隔を、結像尺度が各ラインで同じであるように位置調整することによって、歪のない画像が得られる。
【００１２】
本発明の有利な実施例は、従属請求項から得られる。
【００１３】
第１の有利な実施例では、有利には、直方体状の対象物の上方に設けられたカメラに光電ラインセンサが水平方向に配向されており、ズームレンズの位置調整駆動装置は、移動方向で見て前方の面が下縁から始めて撮影され、移動方向で見て後ろ側の面が上縁から始めて撮影されるように制御される。この際、有利には、ズームレンズは、付加的に、直方体状の対象物の上側が走査されるように制御される。
【００１４】
有利には、直方体状の対象物の側方に設けられたカメラに、光電ラインセンサが垂直方向に配向されており、ズームレンズの位置調整駆動装置は、移動方向で見て前側の面がカメラとは反対側の垂直方向縁から始めて撮影されるように制御される。
【００１５】
付加的に、ズームレンズは、カメラの方に配向された側面が走査されるように制御される。
【００１６】
更に有利には、ラインセンサはカメラ内にレンズ面に対して斜めに設けられていて、ラインセンサ面がカメラの選択された斜め位置で、直方体状の対象物の撮影すべき面に対してほぼ垂直方向又は平行に位置しているようにするとよい。
【００１７】
垂直方向に設けた場合、比較的大きなシャープさの深度である交差条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ：Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇｂｅｄｉｎｇｕｎｇ：Ｓｃｈｎｉｔｔｌｉｎｉｅｎｂｅｄｉｎｇｕｎｇ）が、平行に設けた場合よりも早く保持され、カメラ内にラインセンサを斜めに配設しない場合には、撮影表面ラインの境界領域が重畳しないので、前方から撮影する場合と同様の解像度を得ることができる。
【００１８】
撮影すべき面の縁に歪みが生じない状態が変動しないようにするために、有利には、位置調整駆動装置を適時にスタートさせ、乃至、面全体の撮影中、位置調整駆動装置が所定の位置調整速度を有して始めて、この位置調整駆動装置を制動するようにするとよい。
【００１９】
有利には、位置調整駆動装置は、各対象面の走査が固定の最大対象物高さに至る迄実行されるように制御される。従って、対象物の高さを測定する必要がない。
【００２０】
対象物の高さ情報が提示されている場合には、各々の対象物の高さに至る迄制御しさえすればよい。
【００２１】
出来る限り良好に、均一に撮影領域を照射するために、有利には、対象物近傍のカメラ光路内に、照射装置を設け、その中心部に方向変換ミラーを設けるとよい。この方向変換ミラーにより、カメラの光路が、照射装置の光路内に位置していないカメラの方に方向を変えることができる。光流は、大部分妨げられずに、撮影すべき表面に達する。
【００２２】
以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００２３】
その際、
図１は、撮影装置の側面略図、
図２は、レンズ軸に対して垂直方向且つ斜め方向のＣＣＤラインセンサの表示部付きの直方体状対象物の前面を斜め方向から見た光路を示す図、
図３は、照射装置の側面略図
図１には、直方体状の対象物２，３が一定最小間隔で一定速度で左側から右側に（矢印方向）搬送される被駆動コンベアベルト１が搬送路として示されている。コンベアベルト１上には、２台のカメラ４，７が設けられており、２台のカメラ４，７は、各々、位置調整駆動装置及び光電ＣＣＤラインセンサ６，９付ズームレンズ５，８を有している。搬送方向で見て前方のカメラ４は、約４５°の角度で斜め下側の通過フロント面上を観測し、搬送方向で見て後方のカメラ７は、約４５°の角度で斜め下側の直方体状の対象物２，３の後ろ側を観測する。カメラ２，３の制御のために、直方体状の対象物２，３の正確な位置を時間に関して検知する必要がある。そのために、図示していないが、ライトバリアと回転パルス発生器とが設けられている。
【００２４】
ライトバリアは、一定位置で、直方体状の対象物の前側の側縁と後ろ側の側縁との通過を検出し、コンベアベルトの運動を検出する回転パルス発生器を用いて、直方体状の対象物２，３の前側の下縁（位置Ｂ）が前方のカメラ４の光路内に現れる時点、及び、直方体状の対象物の後ろ側の側縁の上縁（位置Ｆ）が後ろ側のカメラ７内に現れる時点が正確に検出される。
【００２５】
この時点で、各々のズームレンズ５，８の位置調整駆動装置により、所定の位置調整速度を達成する必要がある。
【００２６】
ズームの動きを０から位置調整速度に時間を加速するためには、位置調整駆動装置のスタート時点（位置Ａ，Ｅ）を上述のように求めた時点よりも前に移動する必要がある。位置調整量を出来る限り小さく保持し、即ち、各々の前側の側縁又は後ろ側の側縁の走査中に限ってズームレンズ５，８を位置調整する場合に、直方体状の各対象物２，３の高さを、公知のセンサ装置（例えば、ライトバリアライン、レーザセンサ）を用いて測定する必要がある。従って、前側の側縁の上縁が前側のカメラ４の光路を通過する正確な時点、及び、後ろ側の側縁の上縁（位置Ｆ）が後ろ側のカメラ７のビーム路内に入る正確な時点を求めることができる。従って、前側のカメラ４のズームレンズ５の位置調整装置の減速位置Ｃの時点も、後ろ側のカメラ７のズームレンズ８の位置調整装置の位置Ａに相応するスタート時点の加速時間を考慮して決められる。
【００２７】
直方体状の各対象物２，３の高さが測定されない場合、各対象に対して統一的に、少なくとも、最大の、直方体状の対象物２，３の高さに相応する高さになるようにする必要がある。
【００２８】
図２から分かるように、ラインセンサ面の通常の配向で、撮影すべき面に対してカメラが斜めに配設されているので、走査ラインの厚みは、斜めに配設されていないカメラの場合よりも大きく、その結果、縁部が重畳する。更に、アンシャープ／歪が生じる。このアンシャープ／歪を回避するために、また、撮影すべき面に対して斜めにカメラが配向されていない場合と同様の解像度を達成するために、ＣＣＤセンサ面が、図２から分かるように、撮影すべき面に対してほぼ垂直に配向されるように傾けられている。その際、走査ラインは、斜めに配設していないカメラの場合と同じ厚みを有しており、シャープさのために、ライン厚みに亘って比較的大きなシャープさの深度である交差条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ：Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇｂｅｄｉｎｇｕｎｇ：Ｓｃｈｎｉｔｔｌｉｎｉｅｎｂｅｄｉｎｇｕｎｇ）がほぼ達成される。
【００２９】
走査すべき対象面に対して平行にセンサを傾けることもできるが、但し、シャープさは、ライン厚を介して極めて小さくなる。
【００３０】
図３には、有利な照射が図示されている。走査すべき表面を常に均等に照射するために、半円溝状ミラーレフレクタ（Ｒｉｎｎｅｎｓｐｉｅｇｅｌｓｃｈｅｉｎｗｅｒｆｅｒ）１０が直方体状の対象物内のカメラの光路の近くにある。半円溝状ミラーレフレクタ１０がカメラ７によって隠されないようにするために、半円溝状ミラーレフレクタ１０の真ん中に比較的小さな方向変換ミラー１１が設けられており、この方向変換ミラー１１によって、受光路が、妨げにならない位置に設けられたカメラ７の方に迂回される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
撮影装置の側面略図
【図２】
レンズ軸に対して垂直方向且つ斜め方向のＣＣＤラインセンサの表示部付きの直方体状対象物の前面を斜め方向から見た光路を示す図
【図３】
照射装置の側面略図

Claims

少なくとも、移動方向で見て前側及び／又は後ろ側の、搬送面に対してほぼ垂直方向及び搬送方向に対して横断する方向の、搬送路（１）上の個別面で、相次いで少なくとも１つのカメラ（４，７）の近傍を移動する直方体状の対象物（２，３）を撮影するための装置において、
各カメラ（４，７）は、光電センサと高速ズーム調整駆動装置及びオートフォーカス付ズームレンズ（５，８）を有しており、単数／複数の前記ズームレンズ（４，７）用の調整信号を形成するための少なくとも１つの制御ユニットを有しており、各々の直方体状の対象物（２，３）の位置を、搬送路の固定個所で経路に依存して求めるためのセンサ装置を有しており、単数／複数の前記カメラ（４，７）は、前記直方体状の対象物（２，３）の上方又は側方に設けられていて、且つ、各々の受光路が対象物の近傍内で撮影面上に斜めに配向されており、
前記各カメラ（４，７）は、光電ラインセンサ（６，９）を有しており、ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、撮影すべき面が各ラインでほぼ同じ結像尺度で前記直方体状の対象物（２，３）の位置、搬送速度及び前記撮影すべき面に対するカメラ光路の角度を考慮して撮影されるように制御することができ、前記位置調整駆動装置の走査過程の終了後、ズームレンズ（５，８）が直後の走査過程の前に当該ズームレンズの各々の出発位置に戻されるように制御することができる
ことを特徴とする撮影装置。
直方体状の対象物の上方に設けられたカメラ（４，７）に光電ラインセンサが水平方向に配向されており、ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、移動方向で見て前方の面が下縁から始めて撮影され、前記移動方向で見て後ろ側の面が上縁から始めて撮影されるように制御される請求項１記載の撮影装置。
ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、付加的に直方体状の対象物（２，３）の上側が走査されるように制御される請求項２記載の撮影装置。
直方体状の対象物（２，３）の側方に設けられたカメラ（４，７）に、光電ラインセンサが垂直方向に配向されており、ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、移動方向で見て前側の面が前記カメラ（４，７）とは反対側の垂直方向縁から始めて撮影されるように制御される請求項１記載の撮影装置。
ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、付加的にカメラ（４，７）の方に配向された、直方体状の対象物（２，３）の側面が走査されるように制御される請求項４記載の撮影装置。
ラインセンサ面はレンズ軸に対して、センサ面の、対象物面上への投影が、垂直方向走査の場合と同じ大きさであるように傾けられている請求項１から５迄の何れか１記載の撮影装置。
ラインセンサ面は、撮影すべき面に対して交差条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ：Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇｂｅｄｉｎｇｕｎｇ：Ｓｃｈｎｉｔｔｌｉｎｉｅｎｂｅｄｉｎｇｕｎｇ）を満たす方向に傾けられている請求項６記載の撮影装置。
ズームレンズ（５，８）の位置調整駆動装置は、走査が開始される縁の撮影時に、当該位置調整駆動装置が所定終速度に達するように適時に開始される請求項１記載の撮影装置。
位置調整駆動装置は、各走査過程が固定の最大対象物高さに至る迄実行されるように制御される請求項１記載の撮影装置。
直方体状の各対象物（２，３）の高さを検出するためのセンサ装置が設けられており、位置調整駆動装置は、前記各対象物（２，３）に対して、カメラ光路内に上側の後縁が現れた場合に、測定された対象の高さに依存して、ちょうど所定の位置調整速度に達して、上側の前縁が前記カメラ光路から見えなくなった後、位置調整移動を停止するように制御される請求項１記載の撮影装置。
カメラ光路は、ミラーを用いて折り返される請求項１記載の撮影装置。
対象物近傍のカメラ光路内に照射装置（１０）が設けられており、該照射装置の真ん中に方向変換ミラー（１１）が設けられており、該方向変換ミラーは、前記カメラ光路を、照射装置（１０）の配向された光路内に位置していないカメラの方に方向を変える請求項８記載の撮影装置。