JP2012192490A

JP2012192490A - 荷姿認識装置

Info

Publication number: JP2012192490A
Application number: JP2011058173A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sunahara; 秀一砂原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】自動車の組立部品の納入等の物流工程において、パレット上に積載された箱体の種類、形状、寸法及び位置等の荷姿情報を自動的に認識する荷姿認識装置を提供する。
【解決手段】走査装置７の可動ラインカメラ８及び固定ラインカメラ１０により、パレット２上に積載された箱体３の第１面〜第４面Ｗ１、Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２について走査する。走査データから、箱体３に貼り付けられた帳票４の２次元コードを抽出し、２次元コードの位置を表す座標データを生成し、また、抽出した２次元コードに基づきデータベースから箱体３の形状、寸法及び２次元コードの表示位置を含む箱体情報を取得し、２次元コードの位置を表す座標データ及び箱体情報に基づき、パレット２上に積載された箱体３の荷姿情報として、箱体３の各部の座標データを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の組立部品の納入等の物流工程において、パレット上に積載された箱体を順次、移送、分別するために、箱体の種類、形状、寸法及び位置等の荷姿情報を自動的に認識するための荷姿認識装置に関するものである。

従来から、物流工程において、商品、部品等を梱包した段ボール箱等の箱体をパレット上に積載（パレタイズ）したり、積載された箱体を順次、移送、分別（デパレタイズ）する工程を産業用ロボットを用いて自動化することが行われている。この場合、パレット上に積載された多種類の箱体の形状、寸法及び位置等の荷姿情報を正確に認識する必要がある。

そこで、例えば特許文献１には、ステレオテレビカメラ装置及び角度調整可能な照明装置を用いて、パレット上に積載された箱体を撮像し、撮像された画像の陰影に基づき、荷姿情報として簡易かつ迅速に最上部の箱体を特定する技術が記載されている。

特開７−２９９７８２号公報

例えば自動車の組立工程においては、様々な部品等を梱包した多種多様の箱体がパレット上に積載されており、これを産業用ロボットを用いて円滑に移送、分別するためには、箱体の種類、形状、寸法及び位置等の荷姿情報を正確に認識し、その荷姿データに基づき産業用ロボットを作動させる必要がある。このため、このような物流工程においては、より正確で信頼性の高い荷姿データを生成することが望まれている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、パレット上に積載された箱体に対して、正確で信頼性の高い荷姿データを生成するようにした荷姿認識装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、パレット上に積載された箱体の荷姿を認識するための荷姿認識装置であって、
各箱体の側面部には、該箱体を識別するための２次元コードが表示され、
前記パレット上に積載された前記箱体を側面から走査する走査装置と、
前記箱体の形状、寸法及び前記２次元コードの表示位置を含む箱体情報を記憶したデータベースとを備え、
前記走査装置による前記箱体の走査データから前記２次元コードを抽出し、該２次元コードの位置を表す座標データを生成し、抽出した前記２次元コードに基づき前記データベースから前記箱体情報を取得し、前記２次元コードの位置を表す座標データ及び前記箱体情報に基づき、前記パレット上に積載された前記箱体の荷姿情報として該箱体の座標データを生成することを特徴とする。

本発明に係る荷姿認識装置によれば、パレット上に積載された箱体に対して、正確で信頼性の高い荷姿データを生成することができる。

本発明の一実施形態に係る荷姿認識装置の概略構成を示す斜視図である。パレット上に積載される箱体の一例を示す斜視図である。図１に示す荷姿認識装置の荷姿データを生成する処理装置を示すブロック図である。パレット上に積載された箱体の正面図である。２次元コードの配置を示す箱体の正面図である。パレット上に積載された箱体の配置の一例を示す正面図である。図５に示す箱体の配置の一例の側面図である。図３の処理装置のデータベースの内容の一例を示す図表である。図７に示すデータベースの内容に箱体の座標データを付加した図表である。図１に示す荷姿認識装置の荷姿データを生成するための処理フローを示すフローチャートである。図１に示す荷姿認識装置の２次元コード情報を取得するための処理フローを示すフローチャートである。図１に示す荷姿認識装置の荷姿情報を生成するための処理フローを示すフローチャートである。図１に示す荷姿認識装置の下流に配置されたデパレットステーション及び自動倉庫の一例の概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る荷姿認識装置１は、自動車の組立部品の納入等の物流工程において、パレット２上に積載された箱体３の種類、形状、寸法及び位置等の荷姿情報を認識して座標データとして生成するものである。

箱体３は、図２に示すように、段ボール等からなり直方体に形成されて自動車の組立部品等を梱包したものである。箱体３は、梱包する部品に応じて様々な形状及び寸法のものがあり、水平方向に面した少なくとも１面に長方形の帳票４が貼り付けられている。帳票４は、その箱体３に梱包された部品についての物流管理情報、その箱体３の識別情報を表し、例えば「かんばん」といわれるものであり、これらの情報を表示する光学的に読取り可能な矩形の２次元コード５が印刷されている。帳票４は、これに印刷された２次元コード５の箱体３に対する位置が一定になるように貼り付けられている。２次元コード５としては、例えば公知のＱＲコード（登録標標）を使用することができる。

荷姿認識装置１は、コンベア６上のパレット２に積載された箱体３の水平方向に面した第１面Ｗ１、第２面Ｗ２、第３面Ｌ１、第４面Ｌ２の４つの面について走査を行なって２次元画像データを生成する走査装置７が設けられている。走査装置７は、矢印Ａで示すコンベア６の搬送方向に直交する第１面Ｗ１及び第２面Ｗ２に対向して配置された一対の可動ラインカメラ８及び距離センサ９と、搬送方向に平行な第３面Ｌ１及び第４面Ｌ２に対向して配置された一対の固定ラインカメラ１０及び距離センサ１１とを備えている。

可動ラインカメラ８は、コンベア６を停止してパレット２上に積載された箱体３を固定した状態で、搬送方向に対して直交する方向に移動させることにより、パレット２上に積載された箱体３の第１面Ｗ１及び第２面Ｗ２について、それぞれ走査を行なって２次元画像データを生成する。このとき、距離センサ９によって箱体３との距離を検出し、ラインカメラ８に取付けられたパルスエンコーダ１２によってラインカメラ８及び距離センサ８の移動量を検出する。

固定ラインカメラ１０は、コンベア６を作動させて、パレット２上に積載された箱体３を一定速度で搬送方向に移動させることにより、パレット２上の箱体３の第３面Ｌ１及び第４面Ｌ２について、それぞれ走査を行なって２次元画像データを生成する。このとき、距離センサ１１によって箱体３との距離を検出し、コンベア６に取付けられたパルスエンコーダ（図示せず）によってパレット２上の箱体３の移動量を検出する。

図３に示すように、荷姿認識装置１は、コンベア６及び走査装置７の作動を制御し、パレット２上の箱体３の第１、第２面Ｗ１、Ｗ２及び第３、４面Ｌ１、Ｌ２の２次元画像データを生成し、これらの２次元画像データを処理することにより、パレット２上に積載された箱体３の種類、形状、寸法及び位置等の荷姿データを生成する処理装置１３を備えている。

処理装置１３は、マイクロプロセッサベースの情報処理ユニットを含み、次のようにコンベア６及び走査装置７を制御する。
処理装置１３は、パレット２に積載される箱体３のデータベースＤＢを備えている。このデータベースＤＢは、例えば図８に示すように（一例としてＮｏ．１〜１３の１３種を図示する）、梱包された部品の部品番号、箱体３の種類、形状、縦（Ｌ）、横（Ｗ）、高さ（Ｈ）の各寸法、帳票４の貼付位置すなわち２次元コード５の表示位置を含む箱体情報を記憶している。図８に示す例では、帳票４の貼付位置は、「０」又は「１」で示されている。ここで、「０」は、２次元コード５の図形の重心が箱体３の短辺側の中央下部にあり、図５において、箱体３の帳票４の貼付面に対して、２次元コード５の図形の重心がＣ＝６７（ｍｍ）、Ｄ＝Ｌ／２の位置にあることを表している。また、「１」は、２次元コード５の図形の重心が箱体３の短辺側の中央下部にあり、図５において、箱体３の帳票４の貼付面に対して、２次元コード５の図形の重心がＣ＝６７（ｍｍ）、Ｄ＝Ｗ／２の位置にあることを表している。

そして、処置装置１３は、コンベア６及び走査装置７の作動を制御して、パレット２上に積載された箱体３の第１、第２面Ｗ１、Ｗ２及び第３及び第４面Ｌ１、Ｌ２について走査を行って各面について２次元画像データを生成し、これらの２次元画像データから各箱体３の２次元コード５を抽出し、それぞれの図形の重心位置を演算する。このとき、図４に示すように、第１〜４面Ｗ１、Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２について、パレット２に対して座標を設定し、各箱体３の位置情報を座標データとして生成する。

また、抽出した２次元コード５の箱体３の識別情報をデータベースＤＢと照合することにより、各箱体３の箱体情報を得る。そして、２次元コード５の図形の重心位置の座標データから（データベースＤＢの内容に座標データを付加したものを図９に示す）、図６及び図７に示すように、各部の位置を表す座標データを生成する。このようにして、第１面Ｗ１について、Ｎｏ．１〜１３の箱体について、各部の位置を表す座標データを生成する。そして、同様に、第２面Ｗ２、第３年Ｌ１、第４面Ｌ２について、各箱体３の各部の位置を表す座標データを生成する。これにより、パレット２上に積載された箱体３の形状、寸法及び位置含む荷姿情報を座標データとして生成することができる。

一例として、図６及び図７に示すパレット２上に積載された箱体３について、（４）の箱体３の荷姿情報として、対角上にある頂点Ｅ、Ｆの座標データを生成する場合について説明する。
抽出した２次元コード５に基づき、図８に示す箱体データベースから、（４）の箱体の寸法として縦（Ｌ）＝６７０（ｍｍ）、横（Ｗ）＝３３５（ｍｍ）、高さ（Ｈ）＝２４１（ｍｍ）、２次元コード５の位置情報「１」、すなわち、「長辺中央下部」、したがって、Ｃ＝６７（ｍｍ）、Ｄ＝Ｌ／２＝３３５（ｍｍ）を得る。また、走査装置７によって得た２次元画像データから（４）の箱体３の２次元コード５の図形の重心のＸ座標＝Ｘｑ及びＺ座標＝Ｚｑを演算し、この２次元コード５の図形の重心の座標に基づき、頂点ＥのＸ座標Ｘｅは、
Ｘｅ＝Ｘｑ−Ｌ／２＝Ｘｑ−３３５
となり、Ｚ座標Ｚｅは、
Ｚｅ＝Ｚｑ＋（Ｈ−Ｃ）＝Ｚｑ＋（２４１−６７）＝Ｚｑ＋１７４
となる。

また、頂点ＦのＸ座標Ｘｆは、
Ｘｆ＝Ｘｑ＋Ｌ／２＝Ｘｑ＋３３５
となり、Ｚ座標Ｚｆは、
Ｚｆ＝Ｚｑ−Ｃ＝Ｚｑ−６７
となる。

さらに、頂点Ｅ及びＦのＹ座標Ｙｅ、Ｙｆは、パレット２の前端の位置を原点とし、距離センサ１１によって検出したパレット２の前端位置までの距離Ｙｏ及び距離センサ１１によって検出した（４）の箱体３の２次元コード５までの距離Ｙｑに基づき、
Ｙｅ＝Ｙｆ＝Ｙｑ−Ｙｏ
として求めることができる。
同様に、（２）〜（１３）の箱体３の荷姿情報となる頂点の座標データについて、それぞれの箱体３の２次元コード５の図形の重心位置及び識別情報に基づいて求めることができる。

次に、処理装置１３により、荷姿データを生成するための処理フローの一例について図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０を参照して、ステップＳ０で、荷姿情報の座標データの生成を開始し、ステップＳ１で、走査装置７によってパレット２上の箱体３の走査を行い、各箱体３の２次元コード５を読取ってステップＳ２に進む。ステップ２で、２次元コード５の位置を標定してステップＳ３に進む。ステップＳ３で、２次元コード５からその箱体３に梱包された部品の品番等の識別情報及び２次元コード５の図形の重心位置の座標データを生成してステップＳ４に進む。ステップＳ４で、品番等の識別情報からデータベースＤＢの検索を実行し、箱体３を特定してステップＳ５に進む。ステップＳ５で、データベースＤＢから箱体の種類、形状、寸法及び帳票の貼付位置（２次元コードの位置）等の箱体情報を照合してステップＳ６に進む。ステップＳ６で、箱体情報から、各箱体３の各部の位置の座標データを演算してステップＳ７に進む。ステップＳ７で、パレット２上の箱体３の第１面から第４面について、座標データの生成が完了したか否か判定し、完了していない場合には、ステップＳ１に戻り、第１面から第４面の各面について順次、座標データを生成する。第１面から第４面について、座標データの生成が完了した場合には、ステップＳ８に進み、パレット２上の箱体２の座標データを荷姿情報として出力して処理を終了する。

図１０に示す処理フローのステップＳ１における２次元コード５の読み取りの処理フローについて、図１１を参照して更に詳細に説明する。図１１を参照して、ステップＳ１０で走査装置７の作動を開始し、ステップＳ１１で距離センサ９、１１によってラインカメラ８、１０と箱体３に貼り付けられた帳票４（２次元コード５）との距離を検出してステップＳ１２に進む。ステップＳ１２で、距離センサ９、１１の検出に基づきラインカメラ８、１０の焦点を調整してステップＳ１３に進む。ステップＳ１３で、ラインカメラ８、１１による走査を開始し、ステップＳ１４で走査データを取得し、ステップＳ１５で走査を終了してステップＳ１６に進む。ステップＳ１６で、走査データに基づき、２次元画像を生成してステップＳ１７に進む。ステップＳ１７で、２次元画像から２次元コード５を抽出してステップＳ１８に進む。ステップＳ１８で２次元コード５の基準位置となる図形の重心位置を演算してステップＳ１９に進む。ステップＳ１９で、座標データの生成処理を実行する。

次に、二次元コード５から荷姿データを生成する処理の一例について図１２を参照して説明する。図１２を参照して、ステップＳ２１で、走査装置７によって読込んだ２次元コード５から部品番号等の識別情報を抽出してステップＳ２２に進む。ステップＳ２２で、部品番号に基づき、データベースＤＢから、その箱体情報を検索してステップＳ２３に進む。ステップＳ２３で、検索した箱体情報から箱体３の種類、形状、寸法及び帳票４の貼付位置（２次元コード５の位置）を抽出してステップＳ２４に進む。ステップＳ２４で、これらの情報に基づき、２次元コード５の図形の重心の座標データを生成してステップＳ２５に進む。ステップＳ２５で、箱体情報及び２次元コード５の図形の重心の座標データからパレット２上に積載された各箱体３の座標データを生成する。

このようにして、パレット２上に積載された各箱体３の種類、形状、寸法及び位置を含む荷姿情報を座標データとして生成することができる。そして、例えば図１２に示すように、次工程のデパレタイズステーション１４において、産業用ロボット１５を利用して、各箱体３を自動倉庫１６の所定の保管場所に分別、移送する場合、荷姿情報の座標データに基づき、産業用ロボット１５の作動を制御することにより、各箱体３を順次、確実に把持することができ、円滑なハンドリングが可能になる。このとき、ステレオカメラ等の３次元カメラ、３次元センサ等を用いて、ロボットアーム１５Ａの座標と、パレット２上の箱体３の座標とのズレを補正し、また、荷崩れ等を検知することができる。この際、３次元処理としては、ステレオビジョン、光切断法、タイムフライト法等の公知の処理技術を利用することができる。

１…荷姿認識装置、２…パレット、３…箱体、５…２次元コード、７…走査装置、ＤＢ…データベース

Claims

パレット上に積載された箱体の荷姿を認識するための荷姿認識装置であって、
各箱体の側面部には、該箱体を識別するための２次元コードが表示され、
前記パレット上に積載された前記箱体を側面から走査する走査装置と、
前記箱体の形状、寸法及び前記２次元コードの表示位置を含む箱体情報を記憶したデータベースとを備え、
前記走査装置による前記箱体の走査データから前記２次元コードを抽出し、該２次元コードの位置を表す座標データを生成し、抽出した前記２次元コードに基づき前記データベースから前記箱体情報を取得し、前記２次元コードの位置を表す座標データ及び前記箱体情報に基づき、前記パレット上に積載された前記箱体の荷姿情報として該箱体の座標データを生成することを特徴とする荷姿認識装置。