JPS6317735A - ピツキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、荷積みされた物品を１個ｆつ取出すピッキン
グ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、自ａ倉庫には、パレタイＩｆ（荷積み装置）と
、デパレタイザ（荷下ろし装置）とが用いられており、
荷積みおよび荷小ろしが自動的に行なわれる。この場合
、通常は、パレタイザによって荷積みされた物品は、視
覚システムを持たないデパレタイザによって簡単に荷下
ろしすることができる。これは、パレタイザが荷積みを
行なうときに、荷積みパターンおよびその順序をコンピ
ュータに記憶させ、デパレタイザによって伺下ろしする
際には、上記記憶されたデータにより逆動作を行なえば
よいからである。

しかし、パレタイザによって整然と荷積みされても、そ
の後に荷ずれが生じたり、人手によって物品が勅かされ
たり、迫ったパターンに積まれる可能性もある。このよ
うな場合はパレタイザによる荷積みデータによって逆動
作させただけでは何下ろしを確実に行なうことが困難で
ある。このため、物品の１個ずつの荷下ろしは、人手に
よって行なわれることも多い。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように荷積みパターンが一定でないものや、荷ず
れや人手によって動かされたりして荷積み状態が不安定
なものに対しては、物品の１個ずつの荷下ろしを自動的
に行なうことかできない場合がある。

本発明の目的は、荷積みされた各物品の三次元位置を容
易に認識でき、物品の１個ずつのピッキングを可能にし
たピッキング装置を提供することにある。

（発明の構成） （問題点を解決するための手段） 本発明によるピッキング装置は、ピッキングハンド１１
およびこのピッキングハンド１１に物品１の位置を指示
する物品位置認識装置１２を具備し、この物品位置認識
装置１２は、複数の物品１による集合体２に対して所定
の方向から光を投影する投影器１３を設けると共に、こ
の投影器１３に対し一定の基線長を保ってカメラ１４を
設け、このカメラ１４によって集合体２を構成する物品
１からの反射光を撮像する。さらに、このカメラ１４か
らの画像信号を入力しこの画像の座標を基に前記集合体
２を構成する物品１の三次元位置を求める演算手段１５
を設ける。

（作用） 本発明は、複数の物品１の集合体２に対し投影器１３か
ら光を投影し、上記集合体２の物品１からの反射光をカ
メラ１４によって搬像する。演算手段１５はカメラ１４
からの映像信号を入力してその映像の鰻標を判断し、こ
の座標を基に予め設定されている投影器１３とカメラ１
４との基線長等から三角測量法に基づいて演算を行ない
、物品１の三次元位置を求める。そして、この物品１の
認識位置をピッキングハンド１１に指示して、ピッキン
グハンド１１で物品１を取出す。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、１は荷積みされた物品で、各品種ごと
に複数個ずつ段積みされて集合体２を構成している。

１０は走行台車で、この走行台車１０上に上下方向およ
び水平方向可動自在なピッキングハンド１１およびこの
ピッキングハンド１１に取出すべき物品１の位置を指示
する物品位置認識装置１２が設けられている。

この物品位置認識装置１２を第２図により説明する。第
２図において、１３は投影器で、上記集合体２を構成す
る物品１の側面に横り向のスリット光りを投影させる。

１４はカメラで、上記投影器１３に対しＺ軸方向に一定
の基線長りを保って配置されており、投影器１３によっ
て光が投影された集合体２を斜上方から船隊し、集合体
２からの反射光を搬像する。上記投影器１３とカメラ１
４どは図示しない移動ｅｌＪＩ４により航記基線艮りを
保ったままＺ軸方向に移動可能に構成される。１５は演
算手段で、カメラ１４からの画像信号を入力し、その画
像（反射光像）の座標を基に後述する演算手法により各
物品１の三次元位置を求める。

次に、上記物品位置認識装＠１２の動作原理を第３図に
より説明する。図示のようなＸ−Ｙ−Ｚ直交座標におい
て、Ｘ−Ｙ平面に格子を置さ、Ｚ軸のＨ点から０点を俯
臘した場合、０点からＨ点までの高さが既知であればＯ
−０間の距１ｆｆｉＹは次式で求められる。

Ｙ　＝　１」ｔａｎθ１　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）同様にしてＹ軸上のＡ、Ｂ角点へ
の距離もθ１を対応する角度に設定すれば上式によって
求められる。また、Ｄ、Ｅ点（Ｘ、Ｙ）座標は角度θの
ほかにＸＹ平面上の角αを知ることにより次式によって
求められる。

Ｘ　＝　Ｈｔａｎθ・　ｓｉｎα・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（２）ｙ　＝　Ｈｔａｎθ−ｃｏｓα
・・・・・・…・・・・・・・・・（３）本実施例は上
述した測定原理を用いて荷積みされた物品の各三次元位
置を求め、ピッキングするものである。

上記構成において、カメラ１４および投影器１３を一定
の基線長りを保ったままＺ軸方向に沿って下降させるも
のとする。このときカメラ１４が撮像する画像を第４図
に示す。なお、第４図中の台形は、集合体２の平面周辺
を表わし、枠は画面の枠とする。

投影器１３が下降し、高さＰ３の位置にあり、カメラ１
４はＱ３の位置にあるとする。このとき投影器１３から
のスリット光りはまだ集合体２の側面には投影されてい
ず、背景に線Ｌ３として投影される。この場合、高さＱ
３の位置にあるカメラ１４が撮像した画像は第４図（２
）で示すとおりであり、スリット光りの画１＋１３は集
合体２から外れた位置にある。次に、投影器１３を高さ
Ｑｌまで手降さゼると、スリット光しは集合体２を構成
する物品１　（Ａ、Ｂ、Ｃ）の側面に線Ｌ２として投影
される。このとき高ざＱｌにあるカメラ１４がｌｅ像し
た画像は第４図（ハ）で示すとおりであり、スリット光
しは画像Ｌ２として撮像されている。さらに、投影器１
３を高さＱｌまで下降させると、スリット光［は集合体
２を構成する物品１　（Ｅ、Ｆ、Ｇ）の側面に線Ｌ１と
して投影される。このとき高さＱｌにあるカメラ１４が
撮像した画像は、第４図（旬で示すとおりであり、スリ
ット光りは画像Ｌ１として撮像されている。

次に、上述した画＠Ｌ１、Ｌ２　　（Ｌ３は測定範囲外
なので無視してよい）の画面上の座標を求める。例えば
、第４図の画面左上隅を原点とし、右にＸ、下にｙをと
ることにより画ＩＬ１、Ｌ２に対応する画素の位置（座
標ｘ、ｙ＞が求められる。したがって、この座標ｘ１ｙ
を用いて投影器１３から画像Ｌ１、Ｌ２を形成する物品
１までのｘ１Ｙ方向の距離が求められる。すなわち、座
標ｙにより第３図で説明した角度θが決まり、座標Ｘに
より角度αが決まる。そして、Ｈはｈとして決っている
ため、第４図のＸＹ平而面の座標Ｘ、Ｙは前述した（１
）　（２）　（３）式から求められる。

このようにして各物品１のＸ、Ｙ方向の位置が求められ
、かつＺ方向の位置は投影器１３の高さから決まるので
、各物品１の三次元位置が認識され、この位置データに
基づいてピッキングハンド１１のコントローラを制御し
、ピッキングハンド１１を物品１の位置および状態に対
応して動かすことにより、各物品１を確実にピッキング
することができる。

第５図で示す実施例は、投影器１３としてスリット光り
を上下２段に投影するものを用いている。

この場合、上段のスリット光が背景に投影され、下段の
スリット光が集合体２の最上部の物品１の側面に投影さ
れることにより投影器１３およびカメラ１４の下降を停
止するように構成しておけば、常に集合体２の最上部の
物品１の位置認識を行なうことができ、荷下ろし作業に
おける位置データとして最適である。また、投影器１３
とカメラ１４との下降停止制御に際しても下段のスリッ
ト光が物品１の上面から一定距離下降した時点で常に停
止制御されるので、下降停止位置が一定化しない甲−の
スリット光の場合に比べ、下降速度等に影響されること
なく動作が安定する。さらに、上下２段のスリット光を
用いているので、前置に対する物品の角度等も容易に判
別でき、より正確な位置認識が行なえる。

第６図は集合体２における物品１の荷積み状態が正常な
場合と、物品１の一部にずれ等を生じた場合との認識例
を示す。

同図（２）は各物品１が正しく荷積みされており、画面
上のスリット光しによる画像も物品１の外縁に従って正
常な状態を表わしている。同図に）は集合体２中の１個
の物品（右側中列のもの）が外方に向って平行にずれた
場合で、画面上のスリット光しによる画像もこのずれを
表わしている。同図りは同じく１個の物品（右側中列の
もの）が回転方向にずれた場合で、画面上のスリット光
りによる画像もこの回転方向のずれを表わしている。

このように物品１が正常な荷積み状態でなくとも、スリ
ット光しによる画像から物品１のずれ状態を含めてその
位置認識を行なうことができ、このようなずれに対応し
たピッキングが可能となる。

第７図の実施例は、投影器１３として複数のコードマス
ク１ｆ３（Ａ、Ｂ、Ｃ）を用いてコードパターンを投影
し、物品１上に投影されたコードパターンをカメラ１４
によって画像するものである。ここで各コードマスク１
６（Δ、Ｂ、Ｃ）において黒色部分は光をしヤ所し、白
色部分は光を透過するものとする。

上記構成において、まず、Ａのコードマスク１６を用い
て物品１に光を投影させる。ここで、光が透過した明部
分を“１″、光がしゃ断された明部分を“Ｏ”とする。

演算手段１５はカメラ１４からの画像信号により画面を
構成する各画素毎に上記“１′′またはＯＩＩを記憶す
る。次に、Ｂのコードマスク１６を用いて同様に光を投
影させ、その時のカメラ１４からの画像信号により各画
素毎に″１パまたは“Ｏ”を記憶する。さらに、Ｃのコ
ードマスク１６を用いて光を投影させ、同じく各画Ｓｆ
ｅに“１パまたはＯ゛を記憶する。すなわち、投影器１
３は３枚のコードマスク１６（Ａ、Ｂ、Ｃ）により図中
Ｏ〜７までの各領域毎に３ビツトの２進コード（領域０
はコード０００、領ｔｉｉはコード００１、領域２はコ
ード０１１、・・・・・・）を投影する。

また、演算手段１５はカメラ１４からの画像信舅により
物品１に投影されたコードパターンを各画素毎に記憶さ
せたので、どの画素がどの」−ドをとらえたか判る。

このように投影器１３から投影される空間のコードによ
り投影の方向（角度φ）が１９られ、画像中の対応する
コードをとらえた画素（点）の座標からカメラの視線方
向（角度θ、δ）が得られる。

したがって、予め求められている基線［ｄとにより物品
１の座標Ｘ、Ｙ、Ｚは次式によって求められる。

Ｚ＝ｄ／（ｔａｎθ−ｔａｎφ） Ｘ＝Ｚｔａｎδ Ｙ＝Ｚｔａｎθ なお、コードとしては」−ドマスク１６（Ａ。

Ｂ、Ｃ）の位置ずれ等による８領域の境界での認識誤り
を防ぐため、公知のグレイコード（反転２逆符号〉を用
いている。

このようなグレイコードを用いた位置認識装置は、セメ
ントや穀物などの入ったバッグの位置認識に適している
。すなわち、このようなバックは定形でないため航述し
たスリット光による位置認識は困難であるが、グレイコ
ードを用いた位置認識装置は定形でなくとし充分にその
傭行を認識できる。例えば、このようなバッグは荷下ろ
し等の際にバキュームハンドを上面に吸着させ、これに
よって吊り上げるようにしており、荷積みされたバッグ
の上面を認識する必要がある。この場合、スリット光を
用いた位置認識は困難であるが、グレイコードを用いた
位置認識は充分に可能である。

さらに、バキュームハンドを用いる場合、バッグ上面の
滑かさを調べる必要があるが、このグレイコードを用い
た認識装置では、グレイコードの歪みによりバッグ上面
の滑らかさを容易に検出することが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、荷積みされた複数の物品の位置および
その状態を確実に認識できるので、これら物品に対する
ピッキングが確実になり、物品１１１ｉｉｌずつの荷下
ろし作業の自動化を容易（４行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるピッキング装置の一実施例を示す
斜視図、第２図は第１図の物品借賃認識装置の説明図、
第３図は第２図の測定原理の説明図、第４図は第２図に
おける画像の説明図、第５図はスリット光を２段にした
実施例を示す説明図、第６図は物品の荷積み状態が正常
な場合と胃常な場合との認識例を比較して示す説明図、
第７図はグレイコードを用いた実施例を示す説明図であ
る。 １・・物品、２・・集合体、１１・・ピッキングハンド
、１２・・物品位置認識装置、１３・・投影器、１４・
・カメラ、１５・・演算手段、１６・・グレイコードマ
スク。 ＋Ｘ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピッキングハンドおよびこのピツキングハンドに
   物品の位置を指示する物品位置認識装置を具備し、 この物品位置認識装置は、 複数の物品による集合体に対して所定の方向から光を投
   影する投影器と、 この投影器に対し一定の基線長を保って設けられ集合体
   を構成する物品からの反射光を撮像するカメラと、 このカメラからの画像信号を入力しこの画像の座標を基
   に前記集合体を構成する物品の三次元位置を求める演算
   手段と、 を備えたことを特徴するピッキング装置。
2. （２）投影器として、集合体を構成する物品の側面に横
   方向のスリット光を投影させるものを用い、かつカメラ
   は集合体を斜上方から俯瞰するように配置したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のピッキング装置。
3. （３）投影器として、集合体を構成する物品に複数のグ
   レイコードマスクによるグレイコードパターンを投影さ
   せるものを用い、かつ演算手段として、映像を構成する
   グレイコードの内容およびその座標から物品の三次元位
   置を求めるものを用いたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のピッキング装置。