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JP7698982B2 - ANGLE DETECTION METHOD AND ANGLE DETECTION SYSTEM - Google Patents
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Description

本発明は、水平面に載置された略直方体状の物品の角度を検出する角度検出方法、および角度検出システムに関する。 The present invention relates to an angle detection method and an angle detection system for detecting the angle of a substantially rectangular parallelepiped object placed on a horizontal surface.

例えば特許文献1には、物品の三次元形状を示す点群を取得し、その点群に基づいて物体の位置や姿勢を決定する技術が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a technology that acquires a point cloud that indicates the three-dimensional shape of an object and determines the position and orientation of the object based on the point cloud.

特開2011-174891号公報JP 2011-174891 A

ところが従来の技術では、物品の表面形状に基づくノイズが影響して物品の角度を精度よく検出できないという弊害があった。 However, conventional technology has the drawback that noise based on the surface shape of the object affects the accuracy of detecting the angle of the object.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、水平面に載置された物品の角度を高精度に検出する角度検出方法、および角度検出システムを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and provides an angle detection method and angle detection system that detects the angle of an object placed on a horizontal surface with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明の1つである角度検出方法は、水平面に載置される物品との距離を三次元的な複数の点データとして取得する検出器を用い、略直方体状の物品の前記検出器と対向する面を含む検出面部の所定の鉛直面に対する角度を検出する角度検出方法であって、前記検出面部の複数箇所の点データを点群として取得する点群取得工程と、前記点群取得工程により取得された点群から所定の高さ範囲内の点群を抽出するトリミング工程と、前記トリミング工程により抽出された点群に基づいて、前記検出面部の角度を検出する角度検出工程と、を含む。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is an angle detection method that uses a detector that acquires the distance to an object placed on a horizontal surface as multiple three-dimensional point data, and detects the angle of a detection surface portion of a substantially rectangular parallelepiped object, including the surface facing the detector, relative to a predetermined vertical plane, and includes a point cloud acquisition process that acquires point data of multiple locations on the detection surface portion as a point cloud, a trimming process that extracts a point cloud within a predetermined height range from the point cloud acquired by the point cloud acquisition process, and an angle detection process that detects the angle of the detection surface portion based on the point cloud extracted by the trimming process.

上記目的を達成するために、本発明の他の1つである角度検出システムは、物品との距離を三次元的な複数の点データとして取得する検出器と、略直方体状の複数の物品を水平面に載置して保管するラックと、物品の前記検出器と対向する面を含む検出面部の所定の鉛直面に対する角度を検出する角度検出装置とを備え、前記角度検出装置は、前記検出面部の複数箇所の点データを点群として取得する点群取得部と、前記点群取得部により取得された点群から所定の高さ範囲内の点群を抽出するトリミング部と、前記トリミング部により抽出された点群に基づいて、前記検出面部の角度を検出する角度検出部と、を備える。 To achieve the above object, another aspect of the present invention is an angle detection system that includes a detector that acquires a distance to an object as multiple three-dimensional point data, a rack for storing multiple roughly rectangular parallelepiped objects on a horizontal surface, and an angle detection device that detects the angle of a detection surface portion including the surface of the object facing the detector with respect to a predetermined vertical plane, and the angle detection device includes a point cloud acquisition unit that acquires point data of multiple locations on the detection surface portion as a point cloud, a trimming unit that extracts a point cloud within a predetermined height range from the point cloud acquired by the point cloud acquisition unit, and an angle detection unit that detects the angle of the detection surface portion based on the point cloud extracted by the trimming unit.

本発明によれば、物品の形状に起因するノイズの影響を抑制して物品の角度を高精度で検出することができる。 The present invention makes it possible to detect the angle of an object with high accuracy by suppressing the effects of noise caused by the shape of the object.

角度検出システムを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an angle detection system. 角度検出システムの移載装置近傍を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the vicinity of a transfer device of the angle detection system. 角度検出システムの機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the angle detection system. トリミングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the result of trimming. 角度検出部の処理の流れを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a process flow of an angle detection unit. 角度検出部の工程の各段階における処理状態を示す図である。11A to 11C are diagrams illustrating the processing state at each stage of the process of the angle detection unit. 投影画像の別例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing another example of a projected image. L字テンプレートのフィッティング状態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a fitting state of an L-shaped template.

以下、本発明に係る角度検出方法、および角度検出システムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。 Below, an embodiment of an angle detection method and an angle detection system according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiment is an example to explain the present invention, and is not intended to limit the present invention. For example, the shapes, structures, materials, components, relative positional relationships, connection states, numerical values, mathematical expressions, the contents of each step in the method, and the order of each step shown in the following embodiment are examples, and may include contents not described below. In addition, geometric expressions such as parallel and orthogonal may be used, but these expressions do not indicate mathematical strictness, and include errors, deviations, etc. that are substantially acceptable. In addition, expressions such as simultaneous and identical also include a substantially acceptable range.

また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。 The drawings are schematic diagrams in which emphasis, omissions, or proportions have been appropriately adjusted in order to explain the present invention, and may differ from the actual shapes, positional relationships, and proportions.

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。 In addition, multiple inventions may be collectively described below as a single embodiment. Some of the content described below is also described as an optional component of the present invention.

図1は、角度検出システムを示す斜視図である。図2は、角度検出システムの移載装置近傍を示す斜視図である。角度検出システム100は、ラック110に配置された物品200の水平面内における姿勢を示す角度を検出するシステムであって、検出器140と、角度検出装置150(図1、図2において不図示)と、を備えている。本実施の形態の場合、角度検出システム100は、搬入された物品200を自動的に搬送して物品200の保管位置へ物品200を自動的に移載し、また保管位置から自動的に移載した物品200を搬送することができる装置であり、搬送装置120と、移載装置130と、を備えたいわゆる自動倉庫に組み込まれている。 Figure 1 is a perspective view showing an angle detection system. Figure 2 is a perspective view showing the vicinity of a transfer device of the angle detection system. The angle detection system 100 is a system that detects an angle indicating the posture of an item 200 arranged on a rack 110 in a horizontal plane, and includes a detector 140 and an angle detection device 150 (not shown in Figures 1 and 2). In this embodiment, the angle detection system 100 is a device that can automatically transport the delivered item 200, automatically transfer the item 200 to a storage position for the item 200, and also transport the item 200 that has been automatically transferred from the storage position, and is incorporated in a so-called automated warehouse that includes a transport device 120 and a transfer device 130.

角度検出システム100の移載対象である物品200は、略直方体状であれば特に限定されるものではない。略直方体状とは、平坦な矩形の六面で形成される形状を含み、またリブ状、フランジ状の突出、持ち手のような窪みや孔などを備える形状も含むものとして記載している。具体的に物品200としては、段ボール箱、紙箱、木箱など表面に凹凸の形状を有さない平坦な表面性状を有する物品、コンテナ、トレー、折りたたみ可能なコンテナなど表面に凹凸の形状を有する表面性状の物品などを例示することができる。 The object 200 to be transferred by the angle detection system 100 is not particularly limited as long as it is approximately rectangular. Approximately rectangular includes shapes formed by six flat rectangular faces, and is described as including shapes with rib-like or flange-like protrusions, handle-like depressions or holes, etc. Specific examples of the object 200 include objects with flat surfaces that do not have uneven surfaces, such as cardboard boxes, paper boxes, and wooden boxes, and objects with uneven surfaces, such as containers, trays, and foldable containers.

ラック110は、搬送装置120が移動する領域に面する物品200の検出面部201が所定の配列方向(図中X軸方向)に沿うように並べて配置された略直方体状の複数の物品200を保管する設備である。本実施の形態の場合、ラック110は、物品200を水平面において載置する棚板111と、棚板111を支持する支柱112とを備えている。棚板111は、平板状であり物品200を保管する位置は特に限定されない。ラック110は、同一形状の物品200のみを保管してもよく、複数種類の形状の物品200が混在した状態で保管してもよい。なお、図には搬送装置120の移動方向に視て一方の側方にラック110を記載しているが、両側方にラック110が配置されていてもかまわない。 The rack 110 is a facility for storing a plurality of roughly rectangular parallelepiped objects 200 arranged so that the detection surface 201 of the object 200 facing the area in which the conveying device 120 moves is aligned along a predetermined arrangement direction (X-axis direction in the figure). In the present embodiment, the rack 110 includes a shelf 111 on which the object 200 is placed on a horizontal surface, and a support 112 that supports the shelf 111. The shelf 111 is flat, and the position in which the object 200 is stored is not particularly limited. The rack 110 may store only the object 200 of the same shape, or may store a mixture of objects 200 of multiple shapes. Note that the rack 110 is shown on one side as viewed in the direction of movement of the conveying device 120 in the figure, but the rack 110 may be arranged on both sides.

搬送装置120は、物品200を保持して搬送する装置であって、検出器140が取り付けられるものであれば特に限定されるものではない。搬送装置120としては、物品200を保持して床面上を自律的に走行する無軌道の無人搬送車、物品200を保持してレールなどの所定の軌道に沿って走行する有軌道台車などを例示することができる。本実施の形態の場合、搬送装置120は、レール121と、レール121上を走行する台車122と、台車122に起立状に取り付けられ台車122とともに移動するマスト123と、物品200を保持可能でありマスト123に沿って昇降する昇降台124とを備えたいわゆるスタッカクレーンである。 The conveying device 120 is a device that holds and conveys the item 200, and is not particularly limited as long as the detector 140 can be attached to it. Examples of the conveying device 120 include an unmanned guided vehicle that holds the item 200 and travels autonomously on a floor surface, and a tracked cart that holds the item 200 and travels along a predetermined track such as a rail. In the case of this embodiment, the conveying device 120 is a so-called stacker crane that includes a rail 121, a cart 122 that travels on the rail 121, a mast 123 that is attached upright to the cart 122 and moves together with the cart 122, and a lifting platform 124 that can hold the item 200 and moves up and down along the mast 123.

移載装置130は、ラック110と搬送装置120の昇降台124との間で物品200を移載する装置であり、水平面内において物品200の配列方向(図中X軸方向)と直交する奥行方向(図中Y軸方向)に物品200を移動させて移載する。移載装置130の種類は、特に限定されるものではなく、例えば物品200の対向する両側面を挟持して移載するもの、物品200の奥側の面、手前側の面などに爪を引っ掛けて物品200を滑らせながら移載するもの、物品200をすくい上げて移載するもの等を例示することができる。 The transfer device 130 is a device that transfers the item 200 between the rack 110 and the lifting platform 124 of the transport device 120, and transfers the item 200 by moving it in the depth direction (Y-axis direction in the figure) perpendicular to the arrangement direction of the items 200 (X-axis direction in the figure) in a horizontal plane. The type of transfer device 130 is not particularly limited, and examples include a device that transfers the item 200 by clamping both opposing sides of the item 200, a device that hooks a claw on the rear side or front side of the item 200 and transfers the item 200 while sliding it, and a device that scoops up the item 200 and transfers it.

本実施の形態の場合、移載装置130は、搬送装置120の昇降台124に取り付けられており、ラック110と昇降台124との間で物品200を移載することができるものとなっている。なお、搬送装置120の両側方にラック110が配置されている場合、移載装置130はいずれの側のラック110のいずれに対しても物品200を移載できるように構成される。 In this embodiment, the transfer device 130 is attached to the lifting platform 124 of the transport device 120, and is capable of transferring the item 200 between the rack 110 and the lifting platform 124. When the racks 110 are disposed on both sides of the transport device 120, the transfer device 130 is configured to be able to transfer the item 200 to either of the racks 110 on either side.

検出器140は、物品200における検出器140と対向する面を含む検出面部201の複数箇所と検出器140との間の距離を三次元的な複数の点データとして取得するセンサである。検出器140の種類は、特に限定されるものではないが、例えばLiDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)センサ、TOF(Time of Flight)カメラなどの三次元測距センサを例示することができる。 The detector 140 is a sensor that acquires the distance between the detector 140 and multiple points on the detection surface portion 201 of the article 200, including the surface facing the detector 140, as multiple three-dimensional point data. The type of the detector 140 is not particularly limited, but examples include three-dimensional distance measuring sensors such as a LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) sensor and a TOF (Time of Flight) camera.

検出器140が取り付けられる場所は、搬送装置120における一部であれば特に限定されないが、例えば物品200が移載される箇所の近傍に取り付けられると、移載位置と物品200との相対的な位置関係を正確に検出できるため好ましい。本実施の形態の場合、検出器140は、搬送装置120の昇降台124に取り付けられている。角度検出システム100が備える検出器140の個数は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、物品200の配列方向に並ぶ2台の検出器140を備えている。2台の検出器140の距離は、所定の密度以上の点データを取得でき、配列方向におけるラック110に保管される物品200の想定される最長の幅、およびその両側に設定される隣り合う物品200との隙間をカバーする領域を一度に検出できる距離の範囲を含むように設定される。本実施の形態の場合、検出器140は、昇降台124の幅方向(図中X軸方向)の両側部に一台ずつ取り付けられている。つまり、検出器140は、移載装置130によって移載される物品200が通過する領域の両側にそれぞれ配置されている。これにより、物品200が移載される領域とその近傍のラック110に保管される物品200との位置関係を正確に検出することが可能となる。 The location where the detector 140 is attached is not particularly limited as long as it is a part of the conveying device 120, but it is preferable to attach it near the location where the item 200 is transferred, because the relative positional relationship between the transfer position and the item 200 can be accurately detected. In the present embodiment, the detector 140 is attached to the lifting platform 124 of the conveying device 120. The number of detectors 140 provided in the angle detection system 100 is not particularly limited, but in the present embodiment, two detectors 140 are provided lined up in the arrangement direction of the items 200. The distance between the two detectors 140 is set to include a range of distances that can acquire point data of a predetermined density or more and can detect at once the expected maximum width of the item 200 stored in the rack 110 in the arrangement direction and the area covering the gap between the adjacent items 200 set on both sides. In the present embodiment, the detector 140 is attached to each side of the lifting platform 124 in the width direction (X-axis direction in the figure). In other words, the detectors 140 are disposed on both sides of the area through which the items 200 transferred by the transfer device 130 pass. This makes it possible to accurately detect the positional relationship between the area through which the items 200 are transferred and the items 200 stored in the racks 110 nearby.

図3は、角度検出システムの機能構成を示すブロック図である。角度検出装置150は、物品200の検出器140と対向する面を含む検出面部201の、所定の鉛直面に対する角度を検出する装置であって、プログラムをプロセッサーに実行させることにより実現される処理部として、点群取得部151と、トリミング部171と、角度検出部172と、を備えている。 Figure 3 is a block diagram showing the functional configuration of the angle detection system. The angle detection device 150 is a device that detects the angle of the detection surface portion 201, which includes the surface of the article 200 facing the detector 140, with respect to a predetermined vertical plane, and includes a point cloud acquisition unit 151, a trimming unit 171, and an angle detection unit 172 as processing units that are realized by causing a processor to execute a program.

点群取得部151は、物品200の検出面部201における複数箇所の点データを検出器140から点群として取得する。点データのデータ構造は、特に限定されるものではないが、例えば移載装置130に対する相対的な位置関係を示す三次元のデータを含んでいる。本実施の形態の場合、ラック110の棚板111における物品200の配列方向(図中X軸方向)、検出面部201において配列方向に直交する鉛直方向(図中Z軸方向)、および配列方向と鉛直方向のいずれにも直交する奥行方向(図中Y軸方向)のデータを備えた直交座標系のデータを含んでいる。 The point cloud acquisition unit 151 acquires point data of multiple locations on the detection surface 201 of the item 200 from the detector 140 as a point cloud. The data structure of the point data is not particularly limited, but includes, for example, three-dimensional data indicating a relative positional relationship with the transfer device 130. In the case of this embodiment, the data includes data of an orthogonal coordinate system including data on the arrangement direction (X-axis direction in the figure) of the items 200 on the shelf 111 of the rack 110, the vertical direction (Z-axis direction in the figure) perpendicular to the arrangement direction on the detection surface 201, and the depth direction (Y-axis direction in the figure) perpendicular to both the arrangement direction and the vertical direction.

本実施の形態の場合、角度検出システム100は、配列方向に並ぶ複数の検出器140を備えており、点群取得部151は、検出器140のそれぞれから点群を取得している。なお、点群取得部151は、複数の検出器140から取得した点群の重複している領域に含まれる点データを統計処理し、複数の検出器140の点群を一枚の画像となるように合成してもかまわない。これにより、配列方向において複数の物品200の検出面部201に関する点データを一枚の画像として処理することが可能となる。なお、複数の検出器140の点群を1枚の画像に合成せず、各検出器140の点群に対応する画像を用いて処理結果を出し、その結果を合成するものであってもよい。 In this embodiment, the angle detection system 100 includes multiple detectors 140 arranged in the array direction, and the point cloud acquisition unit 151 acquires a point cloud from each of the detectors 140. The point cloud acquisition unit 151 may statistically process point data included in overlapping areas of the point clouds acquired from the multiple detectors 140, and combine the point clouds of the multiple detectors 140 into a single image. This makes it possible to process point data related to the detection surface portions 201 of multiple items 200 in the array direction as a single image. It is also possible to use images corresponding to the point clouds of the multiple detectors 140 to obtain processing results and combine the results, rather than combining the point clouds of the multiple detectors 140 into a single image.

図4は、トリミングした結果を示す図である。トリミング部171は、点群取得部151により取得された点群から物品200が載置される平面を基準とした所定の高さ範囲内の点群を抽出するトリミング工程を実行する。具体的にトリミング部171は、点群取得部151から取得した点群から所定の高さ範囲内に含まれる点データを取り出す。所定の高さ範囲は、特に限定されるものではないが、例えばラック110に保管される物品200の最小高さ(鉛直方向の長さ)の中央位置を含み、所定の高さを有する帯状の領域を例示できる。具体的には、第一閾値未満の鉛直方向(図中Z軸方向)の値を有する点データを除外し、かつ第二閾値(>第一閾値)より大の鉛直方向(図中Z軸方向)の値を有する点データを除外する。つまり、第一閾値以上、第二閾値以下の範囲にある点データを抽出する。トリミング工程により所定の高さ範囲のデータにより無物品区間の検出を行うため、ラック110の棚板111による反射などの影響によるノイズ、物品200の表面に設けられるリブ、フランジ、孔などの影響によるノイズを抑制する事ができ、検出面部201の角度に関する正確な点データを提供することが可能となる。また、点群のデータ量を抑制して次工程の処理の促進を図ることができる。 Figure 4 is a diagram showing the result of trimming. The trimming unit 171 executes a trimming process to extract a point cloud within a predetermined height range based on the plane on which the item 200 is placed from the point cloud acquired by the point cloud acquisition unit 151. Specifically, the trimming unit 171 extracts point data included within a predetermined height range from the point cloud acquired from the point cloud acquisition unit 151. The predetermined height range is not particularly limited, but can be, for example, a strip-shaped area having a predetermined height that includes the center position of the minimum height (vertical length) of the item 200 stored in the rack 110. Specifically, point data having a value in the vertical direction (Z-axis direction in the figure) less than the first threshold value is excluded, and point data having a value in the vertical direction (Z-axis direction in the figure) greater than the second threshold value (>first threshold value) is excluded. In other words, point data in the range of the first threshold value or more and the second threshold value or less is extracted. Because the trimming process detects the no-item section using data from a specified height range, it is possible to suppress noise caused by reflections from the shelves 111 of the rack 110 and noise caused by ribs, flanges, holes, etc. provided on the surface of the item 200, and provide accurate point data regarding the angle of the detection surface 201. In addition, it is possible to reduce the amount of point cloud data and expedite the processing of the next step.

角度検出部172は、トリミング部171により抽出された点群に基づいて、検出面部201の角度を検出する。図5は、角度検出部の処理の流れを示すフローチャートである。図6は、角度検出部の工程の各段階における処理状態を示す図である。 The angle detection unit 172 detects the angle of the detection surface 201 based on the point group extracted by the trimming unit 171. Figure 5 is a flowchart showing the flow of processing by the angle detection unit. Figure 6 is a diagram showing the processing state at each stage of the process by the angle detection unit.

角度検出部172は、トリミング部171によるトリミング工程(S101)で抽出された点群を鉛直方向に投影して図6の(a)に示す二次元の投影画像を生成する(S102、投影工程)。具体的には、各点データから鉛直方向(図中Z軸方向)のデータを除外することにより二次元の投影画像を生成する。 The angle detection unit 172 projects the point cloud extracted in the trimming step (S101) by the trimming unit 171 in the vertical direction to generate a two-dimensional projected image shown in FIG. 6(a) (S102, projection step). Specifically, the two-dimensional projected image is generated by excluding data in the vertical direction (Z-axis direction in the figure) from each point data.

次に、角度検出部172は、投影画像に対しモフォロジー処理を実行し、荒い点として存在していた点データの間を補完して図6の(b)に示すような物品200の検出に対応する部分が一塊(図6の画像中における白色部分)となるようにデータを変更する(S103、モフォロジー工程)。本実施の形態の場合、角度検出部172は、モフォロジー処理として膨張と収縮とを繰り返すクロージング処理を行う。 Next, the angle detection unit 172 performs morphology processing on the projected image, and changes the data so that the points that existed as rough points are filled in and the part corresponding to the detection of the item 200 as shown in FIG. 6(b) becomes a single mass (the white part in the image in FIG. 6) (S103, morphology step). In this embodiment, the angle detection unit 172 performs a closing process that repeats expansion and contraction as the morphology processing.

次に、角度検出部172は、モフォロジー処理が施された点データからノイズを除去する(S104、ノイズ除去工程)。本実施の形態の場合、角度検出部172は、ラベリング処理を行い一塊の点データを図6の(c)中の白色矢印0-9に示すように相互に区別する。そして、所定の長さ閾値以下の一塊の点データはノイズであるとして除去する。これにより、図6の(d)に示すような画像となる。 Next, the angle detection unit 172 removes noise from the point data that has been subjected to the morphology processing (S104, noise removal step). In the case of this embodiment, the angle detection unit 172 performs a labeling process to distinguish between groups of point data as shown by the white arrows 0-9 in FIG. 6(c). Then, a group of point data that is equal to or shorter than a predetermined length threshold is removed as being noise. This results in an image as shown in FIG. 6(d).

次に、図6の(d)に示す矢印の先の縦線に示すように、角度検出部172は、ラベリングされた一塊の点データのそれぞれの端部を除去する(S105、カッティング工程)。 Next, as shown by the vertical lines at the ends of the arrows in FIG. 6(d), the angle detection unit 172 removes each end of the labeled block of point data (S105, cutting process).

次に、角度検出部172は、図6の(e)に示すように、端部がカットされた一塊の点データのそれぞれに対し直線フィッティングを行う(S106、フィッティング工程)。以上により、大きく変化する点データの並びを除外し、安定した点データの一塊に対して直線フィッティングを行うことができ、実際の物品200の検出面部201の角度(傾き)に対応した直線をフィッティングすることが可能となる。 Next, the angle detection unit 172 performs straight line fitting on each block of point data with the ends cut off, as shown in FIG. 6(e) (S106, fitting process). As a result, it is possible to exclude sequences of point data that change significantly and perform straight line fitting on a stable block of point data, making it possible to fit a straight line that corresponds to the angle (tilt) of the detection surface portion 201 of the actual item 200.

最後に、フィッティング工程によりそれぞれ決定された直線について図6の(f)に示すように、所定の鉛直面に対するそれぞれの角度(θ1、θ2、θ3、θ4)を検出する(S107、角度検出工程)。所定の鉛直面は特に限定されるものではないが、例えば、ラック110において物品200を保管する部分の間口に平行な面を所定の鉛直面としてもよい。また、検出器140の撮像面に平行な面を所定の鉛直面としてもかまわない。 Finally, as shown in FIG. 6(f), the angles (θ1, θ2, θ3, θ4) of the straight lines determined by the fitting process with respect to the predetermined vertical plane are detected (S107, angle detection process). The predetermined vertical plane is not particularly limited, but may be, for example, a plane parallel to the frontage of the portion of the rack 110 where the items 200 are stored. Also, a plane parallel to the imaging plane of the detector 140 may be the predetermined vertical plane.

以上の実施の形態に係る角度検出システム100によれば、検出器140によって検出された点群に基づき、物品200が載置される水平面から所定高さ範囲内の点群を抽出し、抽出された点群に基づき検出面部201の所定の鉛直面に対する角度を検出することで、検出面部201に存在する凹凸形状に起因するノイズを抑制する事ができる。従って、高精度で物品の表面の角度を検出することができる。 According to the angle detection system 100 of the above embodiment, a point cloud within a predetermined height range from the horizontal plane on which the article 200 is placed is extracted based on the point cloud detected by the detector 140, and the angle of the detection surface 201 relative to a predetermined vertical plane is detected based on the extracted point cloud, thereby suppressing noise caused by the uneven shape present on the detection surface 201. Therefore, the angle of the surface of the article can be detected with high accuracy.

また、検出器140から取得した三次元の点データを鉛直方向に投影した二次元データに落とした投影画像に対し直線フィッティングを行うことにより、水平面内における物品200の姿勢を示す角度を正確に検出することが可能となる。 In addition, by performing straight line fitting on a projected image in which the three-dimensional point data obtained from the detector 140 is converted into two-dimensional data projected in the vertical direction, it is possible to accurately detect the angle indicating the posture of the item 200 in the horizontal plane.

また、投影画像に対し、モフォロジー処理、ノイズ処理等を実行することにより、投影画像における物品200に対応する点データの塊が存在する範囲を適切に画像化することができ、直線フィッティングを高い精度で実行することが可能となる。 In addition, by performing morphological processing, noise processing, etc. on the projected image, the range in the projected image where the cluster of point data corresponding to the item 200 exists can be properly visualized, making it possible to perform straight line fitting with high accuracy.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the components described in this specification may be combined in any way, or some of the components may be removed to create another embodiment of the present invention. The present invention also includes modifications that are made to the above-described embodiment by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, i.e., the meaning of the words in the claims.

例えば、角度検出工程において、一塊の点データに対し直線フィッティングを行ったが、L字のテンプレートをフィッティングさせて検出面部の角度を検出してもかまわない。具体的には、上記実施の形態のトリミング工程(S101)において奥行方向の点群を残すようにトリミング処理を行い、ノイズ除去工程(S104)まで点群を処理した後、フィッティング工程(S106)において、図7に示すように、投影画像に現れる一塊の点データのコーナー(図7の円で囲まれた部分)と、L字テンプレートのコーナーとを合わせ、図8に示すように、所定の角度(例えば1°)刻みでL字テンプレート(図8中の黒色の線)を合わせたコーナーを中心に相対的に回転させて一塊の点データ(図8中の白色)とそれぞれフィッティングし、マッチングスコアの最も高いL字テンプレートの角度を、検出面部201の角度として検出してもかまわない。 For example, in the angle detection process, a straight line was fitted to the block of point data, but an L-shaped template may be fitted to detect the angle of the detection surface. Specifically, in the trimming process (S101) of the above embodiment, a trimming process is performed to leave the point cloud in the depth direction, and after processing the point cloud up to the noise removal process (S104), in the fitting process (S106), as shown in FIG. 7, a corner of the block of point data (part surrounded by a circle in FIG. 7) that appears in the projected image is matched with a corner of the L-shaped template, and as shown in FIG. 8, the L-shaped template (black line in FIG. 8) is rotated relatively around the matched corner at a predetermined angle (for example, 1°) to fit each of the block of point data (white in FIG. 8), and the angle of the L-shaped template with the highest matching score may be detected as the angle of the detection surface 201.

また、検出器140を複数備える場合を例示したが、検出器140は単数であってもかまわない。一つの検出器140の画角は、ラック110の棚板111に連続して三つ並ぶ物品200の中央に位置する物品200の幅に両側に存在する無物品区間の幅を加えた範囲を一度に検出できるものでもよい。 Although the example shows a case where multiple detectors 140 are provided, a single detector 140 may be used. The angle of view of one detector 140 may be such that it can simultaneously detect an area that is the width of the central item 200 among three items 200 lined up consecutively on the shelf 111 of the rack 110, plus the width of the item-free sections on both sides.

また、鉛直面内において物品200を自在に搬送する搬送装置120を例示したが、搬送装置120は、水平面内において物品200を搬送する有軌道、または無軌道の搬送台車などであってもかまわない。 In addition, although the above example shows a conveying device 120 that can freely convey the item 200 in a vertical plane, the conveying device 120 may be a tracked or trackless conveying cart that can convey the item 200 in a horizontal plane.

また、水平方向、および鉛直方向に物品200を二次元的に保管できるラック110を例示したが、ラック110は、搬送台車の走行する方向に沿って一次元的に物品200を保管するものでもかまわない。 Although the rack 110 is exemplified as being capable of storing items 200 two-dimensionally in the horizontal and vertical directions, the rack 110 may be capable of storing items 200 one-dimensionally along the direction in which the transport cart travels.

本発明は、物品を搬送装置によって搬送し、ラックと搬送装置との間で物品を移載する自動倉庫、物流拠点、工場設備、箱やコンテナなどを積み上げるロボットなどに適用可能である。 The present invention can be applied to automated warehouses, logistics centers, factory facilities, and robots that stack boxes and containers, where items are transported by a transport device and transferred between racks and the transport device.

100 角度検出システム
110 ラック
111 棚板
112 支柱
120 搬送装置
121 レール
122 台車
123 マスト
124 昇降台
130 移載装置
140 検出器
151 点群取得部
170 角度検出装置
171 トリミング部
172 角度検出部
200 物品
201 検出面部
Reference Signs List 100 Angle detection system 110 Rack 111 Shelf 112 Support 120 Conveyor device 121 Rail 122 Cart 123 Mast 124 Lifting platform 130 Transfer device 140 Detector 151 Point cloud acquisition unit 170 Angle detection device 171 Trimming unit 172 Angle detection unit 200 Article 201 Detection surface unit

Claims (5)

水平面に載置される物品との距離を三次元的な複数の点データとして取得する検出器を用い、略直方体状の物品の前記検出器と対向する面を含む検出面部の所定の鉛直面に対する角度を検出する角度検出方法であって、
前記検出面部の複数箇所の点データを点群として取得する点群取得工程と、
前記点群取得工程により取得された点群から所定の高さ範囲内の点群を抽出するトリミング工程と、
前記トリミング工程により抽出された点群を鉛直方向に投影して投影画像を生成し、前記投影画像に現れる点データに対しフィッティングにより得られた直線の傾きを、前記検出面部の角度として検出する角度検出工程と、
を含む角度検出方法。
1. An angle detection method for detecting an angle of a detection surface portion of a substantially rectangular parallelepiped object, the detection surface portion including a surface facing the detector, with respect to a predetermined vertical plane, using a detector that acquires a distance to an object placed on a horizontal plane as three-dimensional point data, the method comprising:
a point cloud acquisition step of acquiring point data of a plurality of points on the detection surface portion as a point cloud;
a trimming step of extracting a point cloud within a predetermined height range from the point cloud acquired by the point cloud acquisition step;
an angle detection step of projecting the point cloud extracted by the trimming step in a vertical direction to generate a projection image, and detecting the inclination of a straight line obtained by fitting to point data appearing in the projection image as the angle of the detection surface ;
The angle detection method includes:
前記角度検出工程において、
前記投影画像のノイズを除去したのち直線フィッティングを行う、
請求項に記載の角度検出方法。
In the angle detection step,
removing noise from the projection image and then performing straight line fitting;
The angle detection method according to claim 1 .
前記角度検出工程において、
前記投影画像に現れる一塊の点データの端部を除去したのち直線フィッティングを行う、
請求項またはに記載の角度検出方法。
In the angle detection step,
removing the ends of the cluster of point data appearing in the projection image and then performing straight line fitting;
The angle detection method according to claim 1 or 2 .
前記角度検出工程において、
前記フィッティングは、L字テンプレートによるフィッティングであり、フィッティングされたL字テンプレートの直線部の傾きを、前記検出面部の角度として検出する、
請求項1に記載の角度検出方法。
In the angle detection step,
the fitting is performed using an L-shaped template, and an inclination of a straight line portion of the fitted L-shaped template is detected as an angle of the detection surface portion;
The angle detection method according to claim 1 .
物品との距離を三次元的な複数の点データとして取得する検出器と、
略直方体状の複数の物品を水平面に載置して保管するラックと、
物品の前記検出器と対向する面を含む検出面部の所定の鉛直面に対する角度を検出する角度検出装置とを備え、
前記角度検出装置は、
前記検出面部の複数箇所の点データを点群として取得する点群取得部と、
前記点群取得部により取得された点群から所定の高さ範囲内の点群を抽出するトリミング部と、
前記トリミング工程により抽出された点群を鉛直方向に投影して投影画像を生成し、前記投影画像に現れる点データに対しフィッティングにより得られた直線の傾きを、前記検出面部の角度として検出する角度検出部と、
を備える角度検出システム。
A detector that acquires a distance to an article as three-dimensional multiple point data;
A rack for storing a plurality of substantially rectangular parallelepiped-shaped articles on a horizontal surface;
an angle detection device that detects an angle of a detection surface portion of the article, the detection surface portion including a surface facing the detector, with respect to a predetermined vertical plane;
The angle detection device is
a point cloud acquisition unit that acquires point data of a plurality of points on the detection surface as a point cloud;
a trimming unit that extracts a point cloud within a predetermined height range from the point cloud acquired by the point cloud acquisition unit;
an angle detection unit that projects the point cloud extracted by the trimming step in a vertical direction to generate a projection image, and detects the inclination of a straight line obtained by fitting to point data appearing in the projection image as the angle of the detection surface ;
An angle detection system comprising:
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