JP7212110B1

JP7212110B1 - 形状プロファイル計測装置、及びシュリンク包装機

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Publication number: JP7212110B1
Application number: JP2021111402A
Authority: JP
Inventors: 辰也浴; 皇池田; 祐司大楠
Original assignee: SICK K.K.
Current assignee: SICK K.K.
Priority date: 2021-07-05
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2041-07-05
Also published as: JP2023015427A; EP4116671B1; EP4116671A1; US11906287B2; US20230003507A1

Abstract

【課題】光を透過又は吸収するような物体であってもその形状プロファイルを計測することが可能となる形状プロファイル計測装置を提供すること。【解決手段】形状プロファイル計測装置２は、対向して配置された投光器１２及び受光器１４と、計測対象物Ｏを搬送するベルトコンベア１０と、演算部２４とを備える。投光器１２は配列方向に並んだ複数の発光部１６を有し、各発光部が相互に略平行な計測光Ｌを出射する。受光器１４は複数の発光部に対向して配列方向に並んだ複数の受光部１８を有し、各受光部が対応する発光部から出射された計測光Ｌを受光する。受光部１８は、受光した計測光Ｌの光強度を示す信号を出力する。演算部２４は、計測対象物Ｏが発光部１６と受光部１８との間で異なる複数の移動方向位置にあるときに受光器１４の信号を取得し、取得した信号と複数の移動方向位置に関する情報とに基づいて、計測対象物Ｏの形状プロファイルを求める。【選択図】図２

Description

本発明は、光学的手段を利用して物体の形状プロファイルを計測する形状プロファイル計測装置、及びそのような形状プロファイル計測装置を備えるシュリンク包装機に関する。

様々な形状の物体をシュリンクフィルムによって包装するシュリンク包装機が知られている。特にインターネット通信販売での商品出荷において、商品を台紙上に載せた状態で台紙ごと商品をシュリンク包装することが行なわれている（特許文献１）。シュリンク包装される商品の大きさや形状は種々様々であり、また複数の商品をまとめてシュリンク包装することもあるが、通常は１つのシュリンク包装機でこのような異なる大きさのシュリンク包装を行うようにしている。

シュリンク包装をする際には、まず台紙や商品などの包装対象物を筒状にしたシュリンクフィルムで包囲し、次にシュリンクフィルムを加熱して収縮させる。包装対象物は、収縮したシュリンクフィルムによって包装されて保持される。

特開２０１８－７９９７１号公報

上述のように１つのシュリンク包装機で異なる大きさの物を包装する場合には、包装対象物を包装するシュリンクフィルムの大きさは、想定される最大の物を包囲できる大きさに設定する必要がある。しかしながら、大きなシュリンクフィルムで小さな物をシュリンク包装すると、シュリンクフィルムの収縮量が過度に大きくなって多くの皺が生じて見た目が悪くなったり、場合によってはフィルムの収縮量が足りずに物体を適切に保持できなかったりする虞がある。また、シュリンクフィルムを必要以上に使用することになり、材料の無駄が生じることにもなる。このような状況において、シュリンク包装される物体の大きさを事前に検知することが望まれている。また、シュリンク包装される物体には、例えば部分的に又は全体的に透明な材質で形成されたものや、光を吸収してほとんど反射しない物体なども含まれうるが、このような物であっても大きさを正確に計測できるようにすることが望まれている。

そこで本発明は、上述のような問題に鑑みて、光を透過又は吸収するような物体であってもその形状プロファイルを計測することが可能となる形状プロファイル計測装置、及びそのような形状プロファイル計測装置を備えたシュリンク包装機を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
所定の配列方向に並んだ複数の発光部を有し、各発光部が相互に略平行な計測光を出射するようにされた投光器と、
前記複数の発光部に対向して前記配列方向に並んだ複数の受光部を有し、各受光部が、前記複数の発光部のうちの対応する発光部から出射された前記計測光を受光し、受光した前記計測光の光強度を示す信号を出力するようにされた、受光器と、
計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間を通過するように、前記計測対象物を前記投光器及び前記受光器に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間での異なる複数の移動方向位置にあるときに前記受光器の前記信号を取得し、取得した前記信号と前記複数の移動方向位置に関する情報とに基づいて、前記計測対象物の形状プロファイルを求める演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記受光部が受光した前記計測光の光強度が計測前の初期強度に対して所定の閾値以下に低下したときに、前記計測光が伝搬する伝搬経路上に前記計測対象物が存在していると判断する、形状プロファイル計測装置を提供する。

当該形状プロファイル計測装置においては、受光部が受光した計測光の光強度の大きさに基づいて計測対象物の形状プロファイルを求めるようになっている。計測対象物が光を透過しない不透明なものであれば、それに当たった計測光は遮られて対応する受光部には到達しないため、その受光部における計測光の光強度は実質的にゼロとなり、それにより計測光が伝搬する位置に計測対象物が存在していることを検知することができる。この場合、当該形状プロファイル計測装置は、計測対象物に当たった光の反射を利用していないので、計測対象物が光を吸収するようなものであったとして形状プロファイルの計測には影響しない。一方で、計測対象物が透明なものであると、それに当たった計測光は計測対象物を透過して受光部にまで到達するが、計測光は計測対象物を透過する際にある程度は反射したり散乱したりするため、受光部に到達する計測光の光強度はある程度低下する。当該形状プロファイル計測装置は、受光部が受光した計測光の光強度が所定の閾値以下に低下したことにより計測対象物の存在を検知するため、部分的に又は全体的に透明な物であっても形状プロファイルの計測を行なうことが可能となる。

具体的には、
前記移動機構により搬送される計測対象物の移動量を計測するための移動量計測手段をさらに備え、
前記複数の移動方向位置に関する情報は、前記移動量計測手段によって計測された前記計測対象物の移動量であるようにすることができる。

また、前記演算部が、前記形状プロファイルに基づいて、前記計測対象物をフィルムで包囲する際に必要となる前記フィルムの最小長さを求める演算を実行するようにすることができる。

この場合には、
前記演算部が、
前記形状プロファイルに所定の直線を近づけていったときに前記直線が最初に接触することになる前記形状プロファイル上の開始頂点を求める演算と、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第１回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に第１回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算と、
を実行するようにされ、
前記最小長さを求める演算が、前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を前記開始頂点に対して実行して第１の隣接頂点を求め、前記最小長さの一部として前記開始頂点と前記第１の隣接頂点とを結ぶ第１の線分を求めることを含むようにすることができる。

さらには、
前記演算部が、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第２回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算、
をさらに実行するようにされ、
前記最小長さを求める演算が、前記第２回転方向での隣接頂点を求める演算を前記開始頂点に対して実行して第２の隣接頂点を求め、前記最小長さの一部として前記開始頂点と前記第２の隣接頂点とを結ぶ第２の線分を求めることを含むようにすることができる。

さらには、
前記最小長さを求める演算が、
前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算で求めた隣接頂点に対して更に前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を実行し、
前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算で求めた隣接頂点が前記形状プロファイルの端点又は前記開始頂点となるまで前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を繰り返し、
前記最小長さの少なくとも一部として各隣接頂点間を順次結ぶ線分を求める、
ことを含むようにすることができる。

本発明はさらに、
上述の形状プロファイル計測装置と、
シュリンクフィルムを筒状にして前記計測対象物を前記シュリンクフィルムで包囲するようにするフィルム包囲装置と、
前記シュリンクフィルムを加熱して収縮させ、前記計測対象物を前記シュリンクフィルムで包装された状態とする加熱装置と、
を備え、
前記フィルム包囲装置により形成される筒状のシュリンクフィルムの周長が前記演算部により求められた前記最小長さに基づいて決定されるようにされた、シュリンク包装機を提供する。

以下、本発明に係る形状プロファイル計測装置及びシュリンク包装機の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態にかかるシュリンク包装機の概略図である。図１のシュリンク包装機における形状プロファイル計測装置を示す斜視図である。図２の形状プロファイル計測装置で包装対象物の形状プロファイル計測をしている状態を示す図である。形状プロファイル計測装置で計測した形状プロファイルを示す図である。図４の形状プロファイルに対してフィルム最小長さを求める方法を示す図である。コントローラ（演算部）によって隣接頂点を求める演算方法を示す図である。図２の形状プロファイル計測装置によって計測した別の包装対象物の形状プロファイルと、計測した形状プロファイルに対するフィルム最小長さを示す図である。図１のシュリンク包装機におけるフィルム包囲装置によって各包装対象物を筒状のシュリンクフィルムで包囲した状態を示す図である。本発明の別の実施形態に係る形状プロファイル計測装置を示す斜視図である。

本発明の一実施形態にかかるシュリンク包装機１は、図１に示すように、包装対象物（計測対象物）Ｏの形状プロファイルを計測するための形状プロファイル計測装置２と、包装対象物Ｏの周囲をシュリンクフィルムで包囲するフィルム包囲装置３と、シュリンクフィルムを加熱して収縮させる加熱装置４とを備える。

図２に示すように、形状プロファイル計測装置２は、ベルトコンベア（移動機構）１０と、ベルトコンベア１０を間に挟むようにして対向して配置された投光器１２及び受光器１４とを備える。ベルトコンベア１０は、その上に載置された包装対象物Ｏを設定した速度で搬送する。なお、図示の包装対象物Ｏは、台紙Ｐとその上に載置された物品Ｑとからなっている。投光器１２は、上下方向である配列方向に並んだ複数の発光部１６を有し、各発光部１６が相互に略平行な計測光Ｌを水平方向に出射する。受光器１４は、投光器１２の複数の発光部１６に対向して同配列方向に並んだ複数の受光部１８（図２では見えない）を有する。各受光部１８は、対応する発光部１６から出射された計測光Ｌを受光し、受光した計測光Ｌの光強度を示す信号を出力する。形状プロファイル計測装置２はさらに、ベルトコンベア１０の駆動ローラ２０の回転数を計測するエンコーダ（移動量計測手段）２２と、受光器１４とに接続されたコントローラ（演算部）２４を備える。

本実施形態の形状プロファイル計測装置２においては、ベルトコンベア１０の搬送速度は０．５ｍ／ｓに設定されており、投光器１２の発光部１６及び受光器１４の受光部１８は、それぞれ５ｍｍピッチで配置されている。また、コントローラ２４は、エンコーダ２２の出力に基づいてベルトコンベア１０に載置された包装対象物Ｏの移動量を検知しつつ、受光器１４からの信号を１０ｍｓ間隔で受信して取得する。

ベルトコンベア１０によって搬送される包装対象物Ｏが投光器１２と受光器１４との間を通過する際に、その間を伝搬している計測光Ｌの一部が包装対象物Ｏによって遮られる。図示の包装対象物Ｏの物品Ｑは、不透明部分Ｒと透明部分Ｓとを有する。図３は、その透明部分Ｓが投光器１２と受光器１４との間に位置している状態を示している。一番下の発光部１６から出射された計測光Ｌは、包装対象物Ｏの台紙Ｐに当たって遮られるため、対応する受光部１８には到達しない。同様に下から２～５番目の発光部１６から出射された計測光Ｌは、包装対象物Ｏの物品Ｑの不透明部分Ｒに当たって遮られるため、対応する受光部１８に受光されない。一方で、下から６～１４番目の発光部１６から出射された各計測光Ｌは、物品Ｑの透明部分Ｓに当りその一部は反射したり散乱したりするが、ほとんどは透明部分Ｓを透過して対応する受光部１８によって受光される。１５番目以降の発光部１６から出射された計測光Ｌは、受光部１８までに遮る物が何もないため、そのままの光強度で対応する受光部１８に受光される。各受光部１８は、受光した計測光Ｌの光強度に応じた信号を出力する。

受光部１８からの信号はコントローラ２４に送信され、コントローラ２４は受信した信号に基づいて包装対象物Ｏの上下方向での大きさを判断する。具体的には、受光部１８が受光した計測光Ｌの光強度が計測前の初期強度に対して所定の閾値以下に低下したときに、その計測光Ｌが伝搬する伝搬経路上に包装対象物Ｏが存在していると判断する。所定の閾値は任意に設定可能であるが、例えば本実施形態では９５％としている。すなわち、受光部１８が受光する計測光Ｌが初期強度に対して５％以上低下した場合には、その計測光Ｌの伝搬経路上に包装対象物Ｏが存在していると判断する。

図示の例では、１～５番目の発光部１６から出射された計測光Ｌは、包装対象物Ｏによって完全に遮られるため、対応する受光部１８には到達しない。よって、１～５番目の受光部１８が受光する計測光Ｌの光強度は初期強度に対して０％となり、１～５番目の受光部１８は０％にまで低下したことを示す信号を出力する。６～１４番目の発光部１６から出射された計測光Ｌは、包装対象物Ｏの透明部分Ｓを透過する際の反射や散乱などにより、僅かに光強度が低下した状態で対応する受光部１８に到達する。よって、６～１４番目の受光部１８が受光する計測光Ｌの光強度は初期強度に対して低下し、例えば９０％程度になる。この場合、計測光Ｌは受光部１８に到達しているが、受光部１８が受光した計測光Ｌの光強度は閾値である９５％以下の９０％にまで低下しているため、コントローラ２４はその計測光Ｌが伝搬する伝搬経路上に包装対象物Ｏが存在していると判断する。１５番目以降の発光部１６から出射された計測光Ｌは、包装対象物Ｏによって遮られることなく対応する受光部１８に到達するため、１５番目以降の受光部１８で受光される計測光Ｌの光強度はほぼ１００％となる。コントローラ２４は、計測光Ｌの光強度が所定の閾値（９５％）以下にまで低下していないため、それら計測光Ｌが伝搬する伝搬経路上には包装対象物Ｏが存在しないと判断する。このようにしてコントローラ２４は、図示の位置での包装対象物Ｏの高さが１５番目の発光部１６及び受光部１８と同程度のおよそ７ｃｍであると判断する。

上述のような高さ計測は、およそ０．５ｍ／sの速度で搬送されている包装対象物Ｏに対して１０ｍｓの時間間隔で連続して実行される。１０ｍｓあたりの包装対象物Ｏの移動量はおよそ５ｍｍとなり、よって包装対象物Ｏの高さ計測はおよそ５ｍｍ間隔の複数の移動方向位置で行なわれることになる。コントローラ２４は、エンコーダ２２により計測される包装対象物Ｏの移動量に基づいて受光器１４から取得した信号間の移動方向での距離を把握し、図４に示すような形状プロファイル３０を求める。このように、当該形状プロファイル計測装置２は、計測対象物Ｏが光吸収性のものであるか光透過性のものであるに関わらず、その形状プロファイル３０を計測することが可能である。なお当該実施形態では、包装対象物Ｏの移動方向に関する情報として、エンコーダ２２により計測される包装対象物Ｏの移動量を利用しているが、ベルトコンベア１０の搬送速度が一定に保たれ且つ高さ計測の時間間隔が常に一定の時間間隔で実行されるのであれば、エンコーダ２２を用いることなく、その一定の搬送速度と時間間隔とから計算される一定の移動量を移動方向に関する情報として利用することもできる。または、ベルトコンベア１０の搬送速度が一定ではない場合には、エンコーダ２２により計測される移動量が前回の高さ測定時の移動方向位置から一定の大きさ（例えば５ｍｍ）になったときに次の高さ計測を行なうようにしてもよい。

形状プロファイル計測装置２のコントローラ２４は更に、計測した形状プロファイル３０を有する包装対象物Ｏをフィルム３２で包囲する際に必要となるフィルム３２の最小長さを求める機能を有する。図５に示すように、最小長さを求める際には、まず形状プロファイル３０の最も高い位置にある頂点を特定してその頂点を開始頂点Ａ０に設定する。開始頂点Ａ０は形状プロファイル３０の底面から上方に最も離れた点であり、別の言い方をすれば、水平な直線を上方から形状プロファイル３０に近づけていったときにその直線が最初に接触することになる点である。図示の例では、形状プロファイル３０の上面が水平であるため、底面から上方に最も離れた点は上面上にある複数の点となるが、このような場合には例えば前方側（図で見て左方側）の角の点を開始頂点Ａ０に設定することができる。次に、開始頂点Ａ０のみを通り開始頂点Ａ０以外では形状プロファイル３０を通らない直線Ｂ１を形状プロファイル３０の平面内で開始頂点Ａ０を中心に第１回転方向（図で見て反時計回り）に回転させていったときにこの直線Ｂ１が開始頂点Ａ０以外で形状プロファイル３０に最初に接触することになる点を特定して、この点を第１の隣接頂点Ａ１とする。同様に、第１の隣接頂点Ａ１のみを通る直線Ｂ２を第１の隣接頂点Ａ１を中心に第１回転方向に回転させたときに最初に接触することになる点を特定して、この点を第２の隣接頂点Ａ２とする。同様な演算を、求めた隣接頂点が、形状プロファイル３０の端点Ｃ、すなわちベルトコンベア１０に近接又は接触する点になるまで繰り返す。図示の例では、第２の隣接頂点Ａ２がすでに形状プロファイル３０の端点Ｃである。次に、開始頂点Ａ０のみを通る直線Ｂ３を第１回転方向とは逆向きの第２回転方向（図で見て時計回り）に回転させていったときにこの直線Ｂ３が開始頂点Ａ０以外で最初に接触することになる点を特定して、この点を第３の隣接頂点Ａ３とする。同様の演算を繰り返して第４の隣接頂点Ａ４及び第５の隣接頂点Ａ５を求める。このようにして求めた開始頂点Ａ０及び第１乃至第５の隣接頂点Ａ１～Ａ５の間を第１乃至第６の線分Ｄ１～Ｄ６で順次結んで形成される折れ線３４の長さが、形状プロファイル３０をフィルム３２で包囲する際の最小長さとなる。なお、ここでは、水平な直線を上方から近づけていったときにその直線が最初に接触することになる頂点を開始頂点Ａ０としているが、開始頂点Ａ０は別の位置の点としてもよい。例えば、下端の点を開始頂点Ａ０として、それに隣接する頂点を順次求めていくようにしてもよい。また、直線を第１回転方向に回転させる方法により隣接頂点Ａ１、Ａ２を求めた後に、さらにＡ２に対して直線を第１回転方向に回転させる方法を行なって、隣接頂点Ａ５、Ａ４、Ａ３を順次求めて、その次に求めた隣接頂点が開始頂点Ａ０と同一の点になった時点で隣接頂点を求める演算を終えるようにすることもできる。さらには、ここでは各頂点を求める方法を直線を回転させるやり方で説明しているが、このような演算を必ずしも実際に行なわなければならないわけではなく、同じ頂点を求めるために別の演算方法を用いることもできる。

例えば、開始頂点及び各隣接頂点を次のような演算によって求めることもできる。図６に示すように、移動方向をＸ、高さ方向をＹとし、形状プロファイル３０を構成するデータ点（図中で黒丸で示している）の中からＹが最も大きいデータ点を特定する。形状プロファイル３０の場合には、最も大きなＹを有するデータ点は複数あるため、その中からＸが最も小さいデータ点aを開始頂点Ａ０に設定する。次に、Ｘの値が開始頂点Ａ０と同じか又はそれよりも小さいデータ点を抽出し、開始頂点Ａ０と各データ点とを結ぶ線分の角度をそれぞれ求める。例えば、開始頂点Ａ０（Ｘ_Ａ、Ｙ_Ａ）とデータ点ｂ（Ｘ_ｂ、Ｙ_ｂ）とを結ぶ線分Ｅｂの角度θｂは次の式により求めることができる。

抽出した他の全てのデータ点に対する線分の角度θも同様に求める。代表的なデータ点ｂ、ｃ、ｄ、ｅについて角度θｂ、θｃ、θｄ、θｅを実際に求めると、それぞれ、約６７．４度、約６３．４度、約５６．３度、約５８．４度となる。抽出した全データ点の中からその角度θが最も小さくなるデータ点を求めて、そのデータ点を次の隣接頂点に設定する。図示の形状プロファイル３０の場合にはデータ点ｄとの間の線分Ｅｄの角度θｄが最も小さな値となるため、データ点ｄを第１の隣接頂点Ａ１に設定する。次に第２の隣接頂点Ａ２を求めるために、Ｘの値が第１の隣接頂点Ａ１であるデータ点ｄと同じか又はそれよりも小さいデータ点を抽出して、データ点ｄと抽出した各データ点を結ぶ線分の角度を求める。形状プロファイル３０の場合には抽出されるデータ点はデータ点ｅのみとなるため、データ点eが第２の隣接頂点Ａ２となる。続いて、開始頂点Ａ０の右側の隣接頂点を求める。Ｘの値が開始頂点Ａ０よりも大きいデータ点を抽出し、開始頂点Ａ０と各データ点とを結ぶ線分の角度を同様に求める。形状プロファイル３０においては角度θが最小の０度となるデータ点が多数あるが、そのうちの開始頂点Ａ０から最も離れたデータ点ｆを第３の隣接頂点Ａ３に設定する。次に、Ｘの値が第３の隣接頂点Ａ３と同じか又はそれよりも大きいデータ点を抽出し、第３の隣接頂点Ａ３と各データ点とを結ぶ線分の角度をそれぞれ求めて、最小の角度となるデータ点を特定する。データ点ｇとの間の線分Ｅｇに対する角度θｇが最も小さな値となるため、データ点ｇを第４の隣接頂点Ａ４に設定する。同様にして、データ点ｈを第５の隣接頂点Ａ５に設定する。なお、このようなデータ点に対する角度が最小となる点を次の隣接頂点とする演算は、上述の直線を回転させて最初に接触することになる点を次の隣接頂点とすることと実質的に同じであり、両演算の結果は原則として一致する。

図７は、同様な方法によって別の包装対象物を計測したときの形状プロファイル３０’、及びその形状プロファイル３０’に対して求めた最小長さを示す折れ線３４’を示している。

形状プロファイル計測装置２による計測が完了すると、次に包装対象物Ｏはフィルム包囲装置３によってシュリンクフィルム３２で包囲される。フィルム包囲装置３は、２枚のシュリンクフィルムを溶着して筒状のシュリンクフィルム３２を形成し、その内側に包装対象物Ｏが包囲されるようにする。このときの筒状のシュリンクフィルム３２の周長は、形状プロファイル計測装置２により求められた最小長さに基づいて決定される。すなわち、筒状のシュリンクフィルム３２の周長は、熱収縮する前には包装対象物Ｏを包囲するのには十分であるが過度に大きくはなく、且つ熱収縮した際には適度な収縮量でシュリンクフィルム３２が最小長さとなる大きさに調整される。よって、図８に示すように、包装対象物Ｏに比べてより大きな包装対象物Ｏ’を包装するためのシュリンクフィルム３２’は、包装対象物Ｏのためのシュリンクフィルム３２に対してより大きくなる。このようにフィルム包囲装置３が形成する筒状のシュリンクフィルム３２の大きさは、包装対象物Ｏの大きさや形状に合せて異なるものとなる。

次に、筒状のシュリンクフィルム３２で包囲された包装対象物Ｏは、加熱装置４内を通される。加熱装置４は、周囲からシュリンクフィルム３２に熱風を当ててシュリンクフィルム３２を加熱する。これによりシュリンクフィルム３２は熱収縮し、包装対象物Ｏをたるみ無く包囲して保持した状態となり、シュリンク包装が完了する。

このように、当該シュリンク包装機１においては、形状プロファイル計測装置２により求めた最小長さに基づいてシュリンクフィルム３２の大きさを決定するようになっているため、包装対象物Ｏの大きさや形状に合わせてシュリンクフィルム３２を適切な大きさとすることが可能となる。

図９に示すように、本発明の別の実施形態に係る形状プロファイル計測装置１０２は、幅方向に対向して配置された投光器１２及び受光器１４に加えて上下に対向して配置された第２の投光器１１２及び第２の受光器１１４をさらに備える。また、移動機構が２つのベルトコンベア１１０－１、１１０－２からなっており、上下方向に伝搬する計測光Ｌは２つのベルトコンベア１０の間を通って伝搬するようになっている。上下に配置された第２の投光器１１２及び第２の受光器１１４により、包装対象物Ｏの幅方向での形状プロファイルも計測することができる。したがって、当該形状プロファイル計測装置１０２においては、高さ方向の形状プロファイルに加えて、幅方向の形状プロファイルも同時に計測することが可能となっている。

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、包装対象物（計測対象物）を搬送する移動機構として、ベルトコンベアではなく、ローラーコンベアやチェーンコンベアなどの他の形態のコンベアとすることもできるし、又は包装対象物を移動させる他の既知の移動機構とすることもできる。また、移動機構は、包装対象物を移動させるのではなく、包装対象物を静止させた状態で投光器及び受光器を包装対象物に対して移動させるようにしたものとすることもできる。さらには、移動機構が一定の速度で包装対象物を投光器及び受光器に対して相対的に移動させるのではなく、所定の距離を移動したら一時的に停止して停止している間にその位置での形状プロファイルの計測をするようにすることもできる。形状プロファイル計測装置の用途は、シュリンク包装される包装対象物の形状プロファイル計測に限られず、他の物品の形状プロファイル計測において使用することもできる。なお、上記実施形態の説明における具体的な数値は、単に例示として示したものであり、想定される用途や要求される性能などに合せて適宜変更することができる。

１シュリンク包装機
２形状プロファイル計測装置
３フィルム包囲装置
４加熱装置
１０ベルトコンベア（移動機構）
１２投光器
１４受光器
１６発光部
１８受光部
２０駆動ローラ
２２エンコーダ（移動量計測手段）
２４コントローラ（演算部）
３０、３０’ 形状プロファイル
３２、３２’ シュリンクフィルム
３４、３４’ 折れ線
１０２形状プロファイル計測装置
１１０－１ベルトコンベア
１１０－２ベルトコンベア
１１２第２の投光器
１１４第２の受光器
Ａ０開始頂点
Ａ１～Ａ５第１乃至第５の隣接頂点
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３直線
Ｃ端点
Ｄ１～Ｄ６第１乃至第６の線分
Ｅｂ、Ｅｄ、Ｅｇ線分
Ｌ計測光
Ｏ、Ｏ’ 包装対象物（計測対象物）
Ｐ台紙
Ｑ物品
Ｒ不透明部分
Ｓ透明部分
ａ～ｈデータ点
θa～θｇ角度

Claims

所定の配列方向に並んだ複数の発光部を有し、各発光部が相互に略平行な計測光を出射するようにされた投光器と、
前記複数の発光部に対向して前記配列方向に並んだ複数の受光部を有し、各受光部が、前記複数の発光部のうちの対応する発光部から出射された前記計測光を受光し、受光した前記計測光の光強度を示す信号を出力するようにされた、受光器と、
計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間を通過するように、前記計測対象物を前記投光器及び前記受光器に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間での異なる複数の移動方向位置にあるときに前記受光器の前記信号を取得し、取得した前記信号と前記複数の移動方向位置に関する情報とに基づいて、前記計測対象物の形状プロファイルを求める演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記受光部が受光した前記計測光の光強度が計測前の初期強度に対して所定の閾値以下に低下したときに、前記計測光が伝搬する伝搬経路上に前記計測対象物が存在していると判断するようにされ、また前記形状プロファイルに基づいて、前記計測対象物をフィルムで包囲する際に必要となる前記フィルムの最小長さを求める演算を実行するようにされており、
前記演算部が、
前記形状プロファイルに所定の直線を近づけていったときに前記直線が最初に接触することになる前記形状プロファイル上の開始頂点を求める演算と、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第１回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に第１回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算と、
を実行するようにされ、
前記最小長さを求める演算が、
前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を前記開始頂点に対して実行して隣接頂点を求め、求めた隣接頂点に対して前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を実行して次の隣接頂点を求め、求めた隣接頂点が前記開始頂点と同一の点になるまで前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を順次実行し、
前記開始頂点及び求めた各隣接頂点の間を順次結んで形成される折れ線の長さを前記最小長さとする、
ことを含む、形状プロファイル計測装置。
所定の配列方向に並んだ複数の発光部を有し、各発光部が相互に略平行な計測光を出射するようにされた投光器と、
前記複数の発光部に対向して前記配列方向に並んだ複数の受光部を有し、各受光部が、前記複数の発光部のうちの対応する発光部から出射された前記計測光を受光し、受光した前記計測光の光強度を示す信号を出力するようにされた、受光器と、
計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間を通過するように、前記計測対象物を前記投光器及び前記受光器に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間での異なる複数の移動方向位置にあるときに前記受光器の前記信号を取得し、取得した前記信号と前記複数の移動方向位置に関する情報とに基づいて、前記計測対象物の形状プロファイルを求める演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記受光部が受光した前記計測光の光強度が計測前の初期強度に対して所定の閾値以下に低下したときに、前記計測光が伝搬する伝搬経路上に前記計測対象物が存在していると判断するようにされ、また前記形状プロファイルに基づいて、前記計測対象物をフィルムで包囲する際に必要となる前記フィルムの最小長さを求める演算を実行するようにされており、
前記演算部が、
前記形状プロファイルに所定の直線を近づけていったときに前記直線が最初に接触することになる前記形状プロファイル上の開始頂点を求める演算と、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第１回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に第１回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算と、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第２回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算と、
を実行するようにされ、
前記最小長さを求める演算が、
前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を前記開始頂点に対して実行して第１回転方向側の隣接頂点を求め、求めた前記第１回転方向側の隣接頂点が前記形状プロファイルの一方の端点でない場合には前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を、求めた前記隣接頂点に対して実行して第１回転方向側の次の隣接頂点を求め、求めた隣接頂点が前記一方の端点となるまで前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を順次実行し、
前記第２回転方向での隣接頂点を求める演算を前記開始頂点に対して実行して第２回転方向側の隣接頂点を求め、求めた前記第２回転方向側の隣接頂点が前記形状プロファイルの他方の端点でない場合には前記第２回転方向での隣接頂点を求める演算を、求めた前記隣接頂点に対して実行して第２回転方向側の次の隣接頂点を求め、求めた隣接頂点が前記他方の端点となるまで前記第２回転方向での隣接頂点を求める演算を順次実行し、
前記開始頂点及び求めた各隣接頂点の間を順次結んで形成される折れ線の長さを前記最小長さとする、
ことを含む、形状プロファイル計測装置。
所定の配列方向に並んだ複数の発光部を有し、各発光部が相互に略平行な計測光を出射するようにされた投光器と、
前記複数の発光部に対向して前記配列方向に並んだ複数の受光部を有し、各受光部が、前記複数の発光部のうちの対応する発光部から出射された前記計測光を受光し、受光した前記計測光の光強度を示す信号を出力するようにされた、受光器と、
計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間を通過するように、前記計測対象物を前記投光器及び前記受光器に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記計測対象物が前記複数の発光部と前記複数の受光部との間での異なる複数の移動方向位置にあるときに前記受光器の前記信号を取得し、取得した前記信号と前記複数の移動方向位置に関する情報とに基づいて、前記計測対象物の形状プロファイルを求める演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記受光部が受光した前記計測光の光強度が計測前の初期強度に対して所定の閾値以下に低下したときに、前記計測光が伝搬する伝搬経路上に前記計測対象物が存在していると判断するようにされ、また前記形状プロファイルに基づいて、前記計測対象物をフィルムで包囲する際に必要となる前記フィルムの最小長さを求める演算を実行するようにされており、
前記演算部が、
前記形状プロファイルの一方の端点を求める演算と、
前記形状プロファイル上の任意頂点に対して第１回転方向での隣接頂点を求める演算であって、前記任意頂点を通る直線を前記形状プロファイルの平面内で前記任意頂点を中心に第１回転方向に回転させていったときに前記直線が前記任意頂点以外で前記形状プロファイルに最初に接触することになる隣接頂点を求める演算と、
を実行するようにされ、
前記最小長さを求める演算が、
前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を前記一方の端点に対して実行して隣接頂点を求め、求めた前記隣接頂点に対して前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を実行して次の隣接頂点を求め、求めた隣接頂点が前記形状プロファイルの他方の端点と同一の点になるまで前記第１回転方向での隣接頂点を求める演算を順次実行し、
前記一方の端点及び求めた各隣接頂点の間を順次結んで形成される折れ線の長さを前記最小長さとする、
ことを含む、形状プロファイル計測装置。
前記移動機構により搬送される計測対象物の移動量を計測するための移動量計測手段をさらに備え、
前記複数の移動方向位置に関する情報は、前記移動量計測手段によって計測された前記計測対象物の移動量である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の形状プロファイル計測装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の形状プロファイル計測装置と、
シュリンクフィルムを筒状にして前記計測対象物を前記シュリンクフィルムで包囲するようにするフィルム包囲装置と、
前記シュリンクフィルムを加熱して収縮させ、前記計測対象物を前記シュリンクフィルムで包装された状態とする加熱装置と、
を備え、
前記フィルム包囲装置により形成される筒状のシュリンクフィルムの周長が前記演算部により求められた前記最小長さに基づいて決定されるようにされた、シュリンク包装機。