JP2687030B2 - ロボット使用の自動移載装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、パレタイズされた箱、およびこれに類する
形状の荷を、移載用ロボットによりパレットに対して積
み卸しを行うロボット使用の自動移載装置に関するもの
である。

従来の技術 従来のロボット使用の移載装置として、実開昭61-110
640号公報に開示された移載装置が知られている。この
従来の移載装置においては、パレット上に積載された荷
の上面に記した個有マークをイメージセンサーで検出
し、これにより当該荷の種類と向き、ならびに位置など
の検出信号を制御装置に入力し、そして制御装置におい
て、荷の種類別に設定してあるデータのうちの当該荷の
データ入力と前述した入力とを演算することによって、
この荷に最も適した動作信号を移載用ロボットに与えて
いる。また、パレットおよび荷はテーブルリフター上に
載置されており、このテーブルリフターによって荷の最
上部の高さが、レベル検出装置により検出されるレベル
に調整されるように構成されている。

発明が解決しようとする課題 しかし従来のロボット使用の移載装置では、移載用ロ
ボットによりパレット上の荷をデパレタイズ（荷卸し）
していくと荷の高さが段々を下がっていき、イメージセ
ンサーの焦点が合わなくなることから、テーブルリフタ
ーとレベル検出装置を必要としていた。特にテーブルリ
フターは荷およびパレットの全荷重を支えて上下させる
ため大型なものとなり、コストや点検保修の面で負担が
大きいという問題があった。

上記問題を解決するためズーム（機能）を有するカメ
ラが採用されてきている。しかし、カメラ自体の被写界
深度が大きいため、最上段の荷の配列で荷がない部分が
あっても（以下、歯抜けと表現する）、下の段の荷を検
出してしまい、歯抜けを判断できないという問題があっ
た。

本発明は上記問題を解決するものであり、コストや点
検保修の負担を軽くするとともに、歯抜けがあっても荷
の配列を検出可能としたロボット使用の自動移載装置を
提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明のロボット使用の自動
移載装置は、パレット上に積載された荷上へ帯状の光を
荷の上方あるいは斜め上方から照射する光源と、前記パ
レットを搬送する搬送手段と、前記光源による前記搬送
手段により搬送中の荷の反射光を、前記帯状の光と直交
方向の斜め上方あるいは上方から検出するカメラと、前
記搬送手段による搬送中のパレットの位置信号と、前記
カメラから入力した帯状の反射光の画像信号より前記荷
の段差位置を検出し、荷の段差信号を出力する画像処理
手段と、前記画像処理手段から入力した荷の段差信号に
応じて前記パレット上への荷の積み卸しを行うロボット
手段を備えたものである。

作用 上記構成により、荷上に帯状の光を照射する光源と荷
より反射された光を検出するカメラを互いに斜めの位置
に設置することによって、連続して搬送中の荷に段差が
あると、カメラで検出される帯状の光の位置がずれるこ
とで荷の段差が検出され、複数の荷の段差があっても確
実に検出され、荷の段差が確認されることによってロボ
ット手段により確実に荷の積み卸しが行なわれる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のロボット使用の自動移載装置の構成
図である。

１はコンベヤであり、このコンベヤ１により、パレッ
ト２上に積載された荷３は一定速度で矢印で示すα方向
に搬送される。移載用ロボット４は、コンベヤ１により
第１の位置（デパレタイズ位置）に搬送されてきた荷３
をバキュームハンド4Aを使用してデパレタイズを行う。
このロボット４はロボットコントローラ５により制御さ
れ、また上記第１の位置の検出はコンベヤ１に沿って設
けられた第１の光センサ６により行われる。

第１の位置より上流側の第２の位置には、この第２の
位置に荷３が搬送されてきたことを検出するためコンベ
ヤ１に沿って第２の光センサ７が設けられ、この第２の
位置でコンベヤ１の中心上方に、荷３の搬送方向とは垂
直方向の帯状の光８を荷３上に照射するレーザ光源９が
設けられ、このレーザ光源９より上流側の斜め上方にレ
ーザ光源９による荷３の帯状の反射光を受光する第１の
CCD型カメラ10が設けられている。この第１のカメラ10
の画像信号は第１の画像処理装置11へ入力され、第２の
位置における荷３の幅と荷３の高さが検出される。

第１の画像処理装置11によるこの荷３の幅と高さの検
出原理を第２図および第３図に基づいて説明する。

いま、第１図に示すように、パレット２上の荷３の前
方右側の荷３が欠けている場合について説明する。第２
図、第３図において、l₁は右側の荷３の幅、l₂は左側の
荷３の幅、h₁は右側の荷３の高さ、h₂は左側の荷３の高
さを示す。

第１のカメラ10は第２図（ｂ）に示すように、帯状の
光８を斜め方向から見ているために歯抜けがあると、第
３図に示すように、帯状の光８に高さに対応した段差が
あらわれる。したがってパレット２の上端からの高さ
h₁,h₂が帯状の光８の位置で検出され、また光８の幅
（長さ）により荷３の幅l₁,l₂が検出される。この第２
の位置のデータは後述するコンベヤコントローラ18から
のｘ座標信号が入力する毎に検出され、ｘ座標とともに
画像データ（X_n,l₁,l₂,h₁,h₂）としてまとめられ、後述
する統括コントローラ14へ出力される。

また、第１の位置に搬送されたパレット２の中心の上
方に、パレット２上の荷３の配列を見渡すよう第２のCC
D型カメラ12が設けられ、この第２のカメラ12の画像信
号は第２の画像処理装置13へ入力される。また第２のカ
メラ12にはズーム（機構）が取付けられており、第２の
画像処理装置13の位置信号に応じてレンズの焦点合わせ
を行う。

第２の画像処理装置13は、後述する統括コントローラ
14より入力したパレット２上の荷３の最上段の高さのデ
ータからなるズーム信号に応じて第２のカメラ12のズー
ム位置を演算して第２のカメラ12へ位置信号を出力し、
第２のカメラ12から画像信号を入力すると、第４図に示
すように荷３の上面に設けられた個有マーク15を一括し
て検出し、ズームの使用による画像の水平方向の歪を予
め高さ方向位置で学習していた歪により補正し、荷３毎
にロボット４の中心を原点としたＸ−Ｙ面の中心座標
（x,y）およびｘ座標から荷３の長手方向の傾きθを演
算し、段単位に一括し画像データ（x,y,θ）として統括
コントローラ14へ出力する。

また第１図に示すように、コンベヤ１を駆動するモー
タ16にはパルスエンコーダ17が連結されている。このパ
ルスエンコーダ17のパルス信号、第１および第２の光セ
ンサ6,7のパレット検出信号はコンベヤコントローラ18
へ入力され、上記信号と統括コントローラ14からの移動
指令信号に応じてコンベヤコントローラ18はコンベヤ１
のモータ16、レーザ光源９を駆動し、統括コントローラ
14および第１の画像処理装置11へ必要な信号を出力す
る。

コンベヤコントローラ18を第５図のブロック図に基づ
いて詳細に説明する。

コンベヤコントローラ18は第５図に示すように、モー
タ制御部19、モータ制御部19の駆動信号によりモータ16
を駆動するモータ駆動部20、パルスエンコーダ17のパル
ス信号をカウントするカウンタ21および画像処理データ
部22から構成されている。

モータ制御部19は、パレット２が第１の位置に到着す
るとコンベヤ１を停止し、総括コントローラ14の移動指
令信号によりコンベヤ１を再起動する制御部であり、第
１の光センサ６の検出信号がオフ、あるいは統括コント
ローラ14からの移動指令信号がオンの場合にモータ駆動
部20へ駆動信号を出力し、第１の光センサ６の検出信号
がオンとなると、総括コントローラ14へ第１の位置への
パレット到着信号を出力する。

画像処理データ部22は、第２の位置へパレット２が到
着することにより、第１のカメラ10を使用した画像処理
を実行させる制御部であり、第２の光センサ７の検出信
号がオンの場合にレーザ光源９を駆動し、第２の光セン
サ７の検出信号がオフからオンに変化したときカウンタ
21をリセットし、第２の光センサ７の検出信号がオンの
間、カウンタ21のカウント値がｎカウントアップする毎
にカウント値と見合ったｘ座標信号、x1,x2,x3…を第１
の画像処理装置11へ出力し、画像処理中の信号を総括コ
ントローラ14へ出力する。

総括コントローラ14を第６図のブロック図に基づいて
説明する。

総括コントローラ14は、第１および第２の画像処理装
置11,13から入力した画像データに基づいてパレット２
上の荷３の段単位の正確な画像データを求め、ロボット
コントローラ５へ段単位で順次出力し、コンベヤコント
ローラ18および第２の画像処理装置13へ必要な信号を出
力するものであり、画像データ蓄積部23、平面画像形成
部24、画像データ形成部25および制御部26より構成され
ている。

画像データ蓄積部23は、コンベヤコントローラ18より
入力する画像処理中の信号がオンのとき、第１の画像処
理装置11より伝送されてくる画像データ（X_n,l₁,l₂,h₁,
h₂）を順に記憶し、画像処理中の信号がオフとなると、
画像データ（h₁,h₂）よりどのような荷３の高さが検出
されているかを検索し、制御部26へ出力する。第１図に
示した荷３の形状の場合、荷３の高さとしてH,2Hが検索
される。

平面画像形成部24は、制御部26からの画像形成信号を
入力すると、画像データ蓄積部23で検索された荷３の高
さH,2H毎に、蓄積されていた画像データ（X,l₁,l₂,h₁,h
₂）により第７図に示すように、平面データ（平面図）
を形成し、形成が終了すると、制御部26へ形成終了信号
を出力し、使用した画像データのリセット信号を画像デ
ータ蓄積部23へ出力する。

画像データ形成部25は、制御部26からの画像形成信号
および荷３の高さ信号を入力すると、荷３の高さ信号に
応じて平面画像形成部24より平面データを入力し、入力
した第２の画像処理装置13の画像データ（x,y,θ）のう
ち、この平面データ内に含まれる画像データのみピック
アップし、制御部26へ段単位の画像データとして出力す
る。よって、第２のカメラ12より検出された画像信号の
うち最上段の配列された荷３以外のデータが消去され
る。

制御部26を第８図のフローチャートにしたがって説明
する。

制御部26は、まずコンベヤコントローラ18よりパレッ
ト到着信号を入力すると（ステップＳ−１）、平面画像
形成部24に画像形成信号を出力する（ステップＳ−
２）。次に、平面画像形成部24より形成終了信号が入力
すると（ステップＳ−３）、画像データ蓄積部23より入
力した荷３の高さH,2Hのデータから高さの高い順に並び
換え（ステップＳ−４）、荷３の高さの高いデータ（2
H）から、すなわち最上段の高さのデータからズーム信
号を形成し、第２の画像処理装置13へ出力する（ステッ
プＳ−５）。続いて画像データ形成部25へ画像形成信号
を出力し（ステップＳ−６）、画像データ形成部25より
段単位の画像データを入力すると（ステップＳ−７）、
この段単位の画像データと最上段の荷３の高さからなる
動作指令信号を形成し、ロボットコントローラ５へ出力
する（ステップＳ−８）。ロボットコントローラ５は入
力した画像データに基づいてロボット４を制御し、パレ
ット２上より最上段の荷３をデパレタイズし、終了する
と段単位完了信号を出力する。制御部26はこの段単位完
了信号を入力すると（ステップＳ−９）、次の荷３の高
さのデータがあるかを確認し（ステップS-10）、この高
さのデータがあると、ステップＳ−５へ戻り、ステップ
Ｓ−５〜Ｓ−９を、たとえば荷の高さＨで実行する。ス
テップS-10で次の荷の高さのデータがないことが確認さ
れると、全段移載終了とみなして、コンベヤコントロー
ラ18へ移動指令信号を出力する（ステップS-11）。

上記ロボット使用の自動移載装置の構成により、コン
ベヤ１により搬送されてきた荷３は第２の位置に到達す
ると、荷３上にレーザ光源９より帯状の光が照射され、
同時に荷３の通過にしたがって、すなわちｘ座標信号毎
に第１のカメラ10で検出された画像信号より画像データ
（x_n,l₁,l₂,h₁,h₂）が形成され、蓄積される。荷３が第
１の位置へ到達すると、荷３は停止され、前記蓄積され
た画像データ（x_n,l₁,l₂,h₁,h₂）より高さ毎に平面デー
タが形成され、この平面データ内に、この平面データの
高さにズーム制御された第２のカメラ12からの画像信号
による画像データ（x,y,θ）が含まれているかが確認さ
れ、確認されたデータ（x,y,θ）のみがロボットコント
ローラ５へ出力され、ロボット４によりこの荷の高さの
最上段に配列された荷３がデパレタイズされ、同様に順
に次段の荷３がデパレタイズされ、全段の移載が終了す
ると空きパレット２がコンベヤ１により搬送される。

このように、レーザ光源９、第１のカメラ10および第
１の画像処理装置11により第２の位置を通過している荷
３の高さが検出されることによって、歯抜けの状態を確
認することができ、被写界深度が大きいカメラ12により
検出された画像データより歯抜けの位置に相当するデー
タを削除でき、よってロボット４が歯抜けの部分にバキ
ュームハンド4Aを移動させるといった不要な動作をなく
すことができ、デパレタイズ作業のスピードアップを図
ることができる。また従来のようなテーブルリフターが
不要となり、コストや点検保修の面での負担を軽減する
ことができる。

なお、本実施例では、レーザ光源９を第２の位置の真
上に設置し、第１のカメラ10を斜め上方に設置している
が、第１のカメラ10を第２の位置の真上に設置し、レー
ザ光源９を斜め上方に設置しても同様の効果を得ること
ができる。また本実施例ではコンベヤ１により荷３を移
動させて荷３の高さ毎の平面データを形成しているが、
第９図に示すように荷３が３列に積載されることが決め
られている場合に荷３の上方にレーザ光源９を設置し、
このレーザ光源９からビーム光の照射角度を切り換え、
各荷３の列に順次照射し、各荷３の反射光をカメラ10で
検出することによって、たとえば第10図に示す画像信号
を得ることができ、コンベヤ１により荷３を移動させる
ことなく荷３の段差を検出することができる。また、本
実施例ではパレット２上より荷３をデパレタイズさせて
いるが、ロボット４によりデータ（x,y,θ）が得られた
荷３上にさらに荷３を積むこともできる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、カメラで検出される帯
状の光に連続して搬送中のパレット上の荷に段差の状態
があると、段差あるいは位置の変化が生じることによ
り、パレット上に複数の荷の段差の状態があっても確実
に確認することができ、よってロボット手段による荷の
段差を留意した確実な荷の積み卸しを行うことができ、
積み卸し作業のスピードアップを図ることができる。ま
た、従来のようなテーブルリフターが不要となり、コス
トや点検保修の面での負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のロボット使用の自動移載装置の一実施例
を示すものであり、第１図は構成図、第２図（ａ）およ
び（ｂ）はレーザ光源と第１のカメラの配置を示す図、
第３図は第１のカメラで認識される光の画面図、第４図
は第２のカメラと第２の画像処理装置で認識される荷の
座標図、第５図はコンベヤコントローラのブロック図、
第６図は統括コントローラのブロック図、第７図（ａ）
および（ｂ）は荷の高さ毎の平面図、第８図は統括コン
トローラの制御部のフローチャート図、第９図はレーザ
光源を荷の各列上に設置した場合のレーザ光源と第１の
カメラの配置を示す図、第10図は第９図の第１のカメラ
で認識される光の画面図である。 １……コンベヤ、２……パレット、３……荷、４……ロ
ボット、５……ロボットコントローラ、６……第１の光
センサ、７……第２の光センサ、８……光、９……レー
ザ光源、10……第１のカメラ、11……第１の画像処理装
置、12……第２のカメラ、13……第２の画像処理装置、
14……統括コントローラ、15……個有マーク、16……モ
ータ、17……パルスエンコーダ、18……コンベヤコント
ローラ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パレット上に積載された荷上へ帯状の光を
   荷の上方あるいは斜め上方から照射する光源と、 前記パレットを搬送する搬送手段と、 前記光源による前記搬送手段により搬送中の荷の反射光
   を、前記帯状の光と直交方向の斜め上方あるいは上方か
   ら検出するカメラと、 前記搬送手段による搬送中のパレットの位置信号と、前
   記カメラから入力した帯状の反射光の画像信号より前記
   荷の段差位置を検出し、荷の段差信号を出力する画像処
   理手段と、 前記画像処理手段から入力した荷の段差信号に応じて前
   記パレット上への荷の積み卸しを行うロボット手段 を備えたロボット使用の自動移載装置。