JP2000055619A

JP2000055619A - 積付位置検出装置

Info

Publication number: JP2000055619A
Application number: JP10222125A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Fukuzaki; 大介福崎
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】物品の高さを正確に検出することができ、物
品が局部的に変形している場合、物品が潰れて高さが異
なる場合においても高精度に物品の積付位置を検出する
ことができ、高さが異なる物品の積付位置を連続的に検
出することができる積付位置検出装置を提供する。【解決手段】物品Ｗの上面における光像Ｓ₂が物品Ｗ
の高さに応じて平行に変位するように、投光器６，６，
…から照射されるスリット光Ｓを撮像器１の光軸に対し
て傾斜した平面に沿って照射し、荷受け具上面２におけ
る光像Ｓ₁と物品Ｗの上面における光像Ｓ₂とのずれ量
に基づいて物品の高さを求め、スリット光Ｓを照射しな
い状態の撮像画像から物品Ｗの輪郭を抽出し、抽出した
輪郭の位置と光像Ｓ₁，Ｓ₂の位置とに基づいて演算さ
れた物品Ｗの高さを勘案して物品Ｗの積付位置を演算す
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理によって
直方体状の物品の積付位置を検出する積付位置検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば配送センタにおいては、直方体状
の各種物品をパレット又は保管棚等の荷受け具の上面に
一つずつ積み付ける作業が行われ、近年ではこの作業の
自動化を実現する試みがなされている。

【０００３】積み付ける物品は主にダンボール製の箱で
あって、積付作業以前における物品の衝突によってその
形状が変形することが多い。このため、予め入力された
物品の大きさに基づいて物品の積付位置を決定する積付
装置においては、積付作業の途中で荷崩れを起こす虞が
あり、荷崩れ検査を要する。

【０００４】荷崩れ検査とは、上述の如く決定された積
付位置を基準として、物品が実際に積み付けられた位置
とのずれ量を測定するものであり、測定結果が所定値を
越える場合には荷崩れの危険があるものと判断し、積付
作業を停止するか、積付位置の補正を行なうようになっ
ている。

【０００５】この荷崩れ検査においては、前述のような
物品の変形を要因として物品が実際に積み付けられた位
置を検出することが困難であり、これを解決するために
特開平９−１７８４２８号公報，特開平７−１８７３９
８号公報，及び特開平８−２８１５８５号公報には、こ
れを実現するための積付位置検出装置が開示されてい
る。

【０００６】これらの積付位置検出装置は、３つのスリ
ット光を物品の上面へ照射するレーザ光源を備えてなる
投光器と、撮像器と、画像処理装置とから構成されてい
る。

【０００７】投光器は、２つのスリット光による光像が
互いに平行となるように、いま一つのスリット光による
光像が前記２つのスリット光の光像に対して直交するよ
うになっている。物品の上面に投影されるこれら３つの
スリット光の光像は、夫々物品をはみ出すようにその下
の荷受け具上面にも投影されている。

【０００８】以上の如き構成とされており、スリット光
を照射した場合と照射しない場合とで物品の全体を含め
た荷受け具上面を撮像器によって撮像し、撮像結果の差
分を用いて３つのスリット光の光像を抽出し、物品の上
面から途切れた各光像の端点位置を演算し、予め撮像器
の設置高さに応じてデータベースに記憶された物品の大
きさに基づいて前記物品の積付姿勢を含めた積付位置を
演算する。

【０００９】そして、撮像器の設置位置に基づいて予め
定められた撮像範囲内の物品の基準位置と比較すること
によって、物品の荷崩れ検査を行なうので、高精度な積
付位置検出が可能であるばかりでなく、撮像器の光軸に
平行な軸回りの回転姿勢をも検出することが可能となっ
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
従来の積付位置検出装置においては、物品の上面に照射
された光像の端点位置に基づいて物品の積付位置を検出
するため、該当する端点部分において物品が局部的に変
形している場合には、大きな検出誤差要因となるばかり
でなく、検出結果は次の物品の積付位置にフィードバッ
クされるので、検出誤差は直接的に荷崩れの要因となる
という問題があった。

【００１１】また、撮像器の設置高さに対する物品の上
面の高さを固定としてあるため、例えば、物品の上面が
潰れて高さが低くなっている場合、物品の上面が潰れて
傾斜している場合にも検出誤差要因となる。また、高さ
が異なる物品を連続的に検査することはできなかった。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、物品の上面における光像が該物品の上面の高さ
に応じて平行に変位するように、上述の如き投光器から
照射されるスリット光を撮像器の光軸に対して傾斜した
平面に沿って照射し、荷受け具上面における光像部分と
物品上面における光像部分とのずれ量に基づいて物品の
高さを演算することによって、物品の高さを正確に検出
することが可能であるので、物品が潰れて高さが異なる
場合においても高精度に物品の積付位置を検出すること
が可能であり、高さが異なる物品を連続的に検査するこ
とが可能である積付位置検出装置を提供することを目的
とする。

【００１３】また、本発明の他の目的は、スリット光を
照射しない状態の撮像画像から物品の輪郭を抽出し、抽
出された物品の輪郭の位置とスリット光の光像の位置と
に基づいて、前述の如く演算された物品の高さを勘案し
て物品の積付位置を演算することによって、物品が局部
的に変形している場合、物品が潰れてその上面が傾斜し
ている場合にも、高精度に物品の積付位置を検出するこ
とが可能である積付位置検出装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る積付位置
検出装置は、平面上に積み付けられた直方体状の物品の
表面に、該物品からはみ出すように投光器からスリット
光を照射した状態を撮像器によって撮像し、撮像結果か
ら前記スリット光の光像を抽出し、抽出結果に基づいて
前記物品の積付位置を検出する積付位置検出装置におい
て、前記物品の表面における前記光像の予め定められた
基準位置からのずれ量に基づいて前記物品の高さを演算
する高さ演算手段と、前記スリット光を照射しない状態
を前記撮像器によって撮像した撮像画像から前記物品の
輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、該輪郭抽出手段によっ
て抽出された前記物品の輪郭の位置及び前記光像の位置
及び前記高さ演算手段による演算結果に基づいて、前記
撮像器の光軸に直交する方向における前記物品の積付位
置を演算する積付位置演算手段とを備えることを特徴と
する。

【００１５】第２発明に係る積付位置検出装置は、平面
上に積み付けられた直方体状の物品の表面に、該物品か
らはみ出すように投光器からスリット光を照射した状態
を撮像器によって撮像し、撮像結果から前記スリット光
の光像を抽出し、抽出結果に基づいて前記物品の積付位
置を検出する積付位置検出装置において、前記スリット
光を照射しない状態を前記撮像器によって撮像した撮像
画像から前記物品の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、該
輪郭抽出手段による抽出結果及び前記光像の回転ずれ量
に基づいて、前記撮像器の光軸に平行な軸回りの回転方
向における前記物品の積付位置を演算する積付位置演算
手段とを備えることを特徴とする。

【００１６】第３発明に係る積付位置検出装置は、平面
上に積み付けられた直方体状の物品の表面に、該物品か
らはみ出すように投光器からスリット光を照射した状態
を撮像器によって撮像し、撮像結果から前記スリット光
の光像を抽出し、抽出結果に基づいて前記物品の積付位
置を検出する積付位置検出装置において、前記物品の表
面における前記光像の予め定められた基準回転位置から
の回転ずれ量を演算する角度演算手段と、該角度演算手
段による演算結果に基づいて、前記撮像器の光軸に直交
する方向の軸回りの回転方向における前記物品の積付位
置を演算する積付位置演算手段とを備えることを特徴と
する。

【００１７】第４発明に係る積付位置検出装置は、第１
〜第３発明の何れかに記載の積付位置検出装置におい
て、前記投光器が、前記撮像器の光軸に対して傾斜した
平面に沿って前記スリット光を照射すべくなしてあるこ
とを特徴とする。

【００１８】第５発明に係る積付位置検出装置は、第１
〜第４発明の何れかに記載の積付位置検出装置におい
て、前記投光器を複数備え、そのうちの２つずつの投光
器は、前記撮像器の光軸に対して直交する平面に各々の
光像が互いに平行となるようにスリット光を照射し、前
記高さ演算手段は、前記物品の表面における前記光像の
相互離隔長に基づいて前記物品の高さを演算すべくなし
てあることを特徴とする。

【００１９】第６発明に係る積付位置検出装置は、第１
〜第５発明の何れかに記載の積付位置検出装置におい
て、前記２つのスリット光による光像が、夫々前記平面
にて重複一致すべくなしてあることを特徴とする。

【００２０】第７発明に係る積付位置検出装置は、第１
〜第６発明の何れかに記載の積付位置検出装置におい
て、前記光像をハフ変換するハフ変換手段をさらに備
え、前記高さ演算手段及び前記積付位置演算手段におけ
る演算は、前記ハフ変換手段によるハフ変換結果に基づ
いてするようにしてあることを特徴とする。

【００２１】第８発明に係る積付位置検出装置は、第１
〜第７発明の何れかに記載の積付位置検出装置におい
て、前記ハフ変換手段が、前記物品の表面における前記
光像の端点位置に基づいた所定範囲内を、ハフ変換すべ
くなしてあることを特徴とする。

【００２２】図５は、第１発明における物品Ｗの高さを
測定する原理を説明するための説明図である。図５にお
いて１は撮像器であり、図５における下方に向けて所定
の高さ位置に設置されている。その下方には、荷受け具
が配置されているが、図５においてはその上面（以後、
荷受け具上面２と称す）のみを示してある。荷受け具上
面２には直方体状の物品Ｗが積み付けられている。

【００２３】また、物品Ｗの上面をその幅方向に横切っ
てスリット光Ｓを荷受け具上面２に亘って照射するよう
に投光器６が設けられている。なお、荷受け具上面２に
投影されたスリット光Ｓの光像をＳ₁、物品Ｗの上面に
投影されたスリット光Ｓの光像をＳ₂と夫々する。

【００２４】図６は、図５のＸ−Ｘ断面図である。図６
に示す如く、投光器６からスリット光Ｓは、Ｘ−Ｘ断面
におけるその光軸が撮像器１の光軸に対して平行になる
ように設けられている。

【００２５】例えば、荷受け具上面２に高さｈ₁の物品
Ｗが積み付けられている場合と、高さｈ₂の物品Ｗが積
み付けられている場合とを比較してみた場合、夫々スリ
ット光Ｓは物品Ｗの上面における投光器６の真下の位置
であるＰ₀点に光像Ｓ₁を投影し、Ｐ₁，Ｐ₂点に夫々
光像Ｓ₂を投影する。

【００２６】しかし、図６において夫々矢符で示すよう
に、撮像器１の撮像範囲Ｃ内におけるＰ₁，Ｐ₂点での
光像Ｓ₂は、物品Ｗの高さに応じて撮像器１の光軸から
の距離が異なるように撮像器１によって捉えられる。一
方、光像Ｓ₁は、常に撮像範囲Ｃの同一位置にあるよう
に捉えられる。

【００２７】図７は、物品Ｗの高さの違いによる撮像画
像の比較結果を示した模式図である。図７（ａ）には、
例えば物品Ｗの高さがｈ₁であり、撮像器１の光軸（図
７（ａ）においてはＯ点で示す）及び光像Ｓ₂の間の距
離をｄ₁とした場合を示してある。

【００２８】物品Ｗの高さがｈ₂（＞ｈ₁）の場合に
は、図７（ｂ）に示す如く、撮像範囲Ｃに対して物品Ｗ
の大きさは図７（ａ）に示したものよっても大きく捉え
られる。これに応じて撮像器１の光軸（図７（ａ）にお
いてはＯ点で示す）及び光像Ｓ ₂の間の距離はｄ₂（＞
ｄ₁）に変化する。

【００２９】このように、本発明の高さ測定は撮像器１
の絞りに応じた撮像範囲Ｃ変化が、実際には固定である
撮像器１の光軸及び光像Ｓ₂の間の距離に対して反比例
して変化することを利用するものである。

【００３０】従って、撮像器１の絞りと、撮像器１の光
軸及び光像Ｓ₂の間の距離に応じた画素数とを予め求め
ておくことで容易に物品Ｗの高さを演算することが可能
である。

【００３１】なお、光像Ｓ₂の位置に対する基準位置と
して撮像器１の光軸を用いる構成としたが、これに限る
ものではなく、例えば矩形である撮像範囲Ｃの左辺又は
右辺等を用いる構成としてもよく、また前述した如く常
に撮像画像内の同位置にある光像Ｓ₁を用いる構成とし
てもい。

【００３２】図８は、第１発明における積付位置の検出
原理を説明するための説明図であり、撮像器１による撮
像画像の一部を示している。図８において、物品Ｗはそ
の中心位置Ｖを撮像器１の光軸位置（Ｏ点）から右方へ
距離Ｅだけ位置ずれした状態としてある。

【００３３】物品Ｗは、エッジ抽出処理のような輪郭抽
出処理によってその輪郭を抽出することが可能であり、
これに基づいて上述した中心位置Ｖを演算することが可
能である。従って、Ｏ点及び中心位置Ｖの間の距離Ｅに
応じた画素数を撮像画像から求め、この画素数から、物
品Ｗの高さに応じた実寸法／画素数の比率を勘案して距
離Ｅの実寸法を演算する。

【００３４】なお、固定である光像Ｓ₁に対する中心位
置Ｖの基準位置を予め定めておき、この基準位置に対す
る中心位置Ｖの変位を演算することによって距離Ｅを演
算することも可能である。

【００３５】また、光像Ｓ₁，Ｓ₂をこれらに対して直
交する方向へ向けるように投光器６を設けることによっ
て、撮像画像における上下方向（物品Ｗの幅方向）の位
置ずれをも演算することが可能である。

【００３６】また、光像Ｓ₁，Ｓ₂の抽出手順としては
従来から様々な手順が実用化されている。例えば、投光
器６の光源としてレーザ光源を用いる場合には、レーザ
光源は他の光源と比べてその出力が大きく、撮像画像に
おいて鮮明に現れるため、抽出が容易である。

【００３７】但し、撮像画像内におけるバックグラウン
ドノイズの影響を多少なりとも受けるので、この光像Ｓ
₁，Ｓ₂以外の画像を除去するのが望ましい。除去方法
としては、レーザ光の波長のみを透過させるフィルター
を介して撮像することが可能であるが、このような特定
波長を透過させるフィルターは比較的高価であるため、
従来と同様にスリット光Ｓを照射した場合と照射しない
場合との撮像画像における差分をとることによって実現
することが可能である。

【００３８】このように第１発明に係る積付位置検出装
置によれば、荷受け具の上面の如き平面上に積み付けら
れた直方体状の物品の表面に、この物品からはみ出す態
様に投光器からスリット光を照射した状態を撮像器によ
って撮像し、撮像結果からスリット光の光像を抽出し、
物品の表面における光像の、例えば荷受け具上面におけ
る光像の如き予め定められた基準位置からのずれ量に基
づいて物品の高さを演算し、スリット光を照射しない状
態を撮像器によって撮像した撮像画像から物品の輪郭を
抽出し、抽出した物品の輪郭の位置と荷受け具上面の光
像の位置とに基づいて、演算した物品の高さを勘案し
て、撮像器の光軸に直交する方向における物品の積付位
置を演算する構成としたので、物品の高さを正確に検出
することが可能である。

【００３９】また、光像の端点位置を用いずに、光像の
位置に基づいて物品の積付位置を演算する構成としたの
で、物品が潰れて高さが異なる場合、物品が局部的に変
形している場合にも、高精度に物品の積付位置を演算す
ることが可能であるばかりでなく、高さが異なる物品の
積付位置を連続的に演算することが可能である。

【００４０】第２発明では、第１発明と同様に物品の輪
郭を抽出するが、物品の高さを演算する必要はない。そ
して、物品の輪郭と光像との回転ずれ量に基づいて撮像
器の光軸に平行な軸回りの回転方向における物品の積付
位置を演算する。

【００４１】図９は、第２発明における積付位置の検出
原理を説明するための説明図であり、撮像器１による撮
像画像の一部を示している。図９において、物品Ｗは荷
受け具上面２で時計回りに角度θの回転位置ずれを有し
ている状態としてある。物品Ｗの輪郭は第１発明と同様
にエッジ抽出処理を用いて高精度に得られるので、撮像
画像において基準軸を予め設定しておき、この基準軸に
対して輪郭が有する角度θを求め、この角度θに基づい
て回転位置ずれを演算する。

【００４２】前記基準軸を撮像画像における左右又は上
下の軸とした場合には、回転位置ずれを演算することが
さらに容易となり、また前記基準軸として光像Ｓ₁，Ｓ
₂を用いることも可能である。

【００４３】前記基準軸の選定に応じて角度θを演算す
る輪郭の辺を選定し、可及的に｛角度θ＝回転位置ず
れ｝とするように選定するのが望ましい。但し、光像Ｓ
₂は後述するように物品Ｗの上面が傾斜している場合に
は光像Ｓ₁と平行にならないので、固定側の光像Ｓ₁を
用いる方がよい。

【００４４】このように第２発明に係る積付位置検出装
置によれば、荷受け具の上面の如き平面上に積み付けら
れた直方体状の物品の表面に、この物品からはみ出す態
様に投光器からスリット光を照射した状態を撮像器によ
って撮像し、撮像結果からスリット光の光像を抽出する
とともに、スリット光を照射しない状態を撮像器によっ
て撮像した撮像画像から物品の輪郭を抽出し、抽出した
輪郭と光像との回転ずれ量に基づいて撮像器の光軸に平
行な軸回りの回転方向における物品の積付位置を演算す
る構成としたので、光像の端点位置を用いることなく光
像の回転位置に基づいて物品の積付位置を演算し、物品
が潰れて高さが異なる場合、物品が局部的に変形してい
る場合にも、高精度に物品の積付位置を検出することが
可能であるばかりでなく、高さが異なる物品を連続的に
検査することが可能である。

【００４５】図１０は、第３発明における積付位置の検
出原理を説明するための説明図である。図１０におい
て、物品Ｗは投光器６側から撮像器１を見た際の左側が
荷受け具上面２から持ち上がって傾倒した状態で積み付
けられている。

【００４６】図示の如く、物品Ｗの傾倒角度に応じて撮
像画像における光像Ｓ₂が持ち上がった側に開いたよう
にその角度が変化する。一方、荷受け具上面２の光像Ｓ
₁は常に撮像画像における上下方向への直線として表わ
されるので、この光像Ｓ₁に対する光像Ｓ₂の開き角度
（回転ずれ角度）γを演算する。そして、この回転ずれ
角度γに基づいて物品Ｗの傾倒角度を演算する。

【００４７】なお、物品Ｗの上面のみが傾斜しているよ
うな場合においても、その傾倒角度は同様にして演算す
ることが可能である。

【００４８】このように第３発明に係る積付位置検出装
置によれば、荷受け具の上面の如き平面上に積み付けら
れた直方体状の物品の表面に、この物品からはみ出すよ
うに投光器からスリット光を照射した状態を撮像器によ
って撮像し、撮像結果からスリット光の光像を抽出し、
物品の表面における光像の、例えば荷受け具上面におけ
る光像の如き基準回転位置からの回転ずれ量に基づい
て、物品の積付位置を演算する構成としたので、前記回
転ずれ量を演算することで容易に、撮像器の光軸に直交
する方向の軸（一般的には水平軸）回りの回転方向にお
ける物品の姿勢としての積付位置を演算することが可能
である。

【００４９】図１１は、第４発明を説明するための説明
図である。前述した第１〜第３発明における物品Ｗの高
さ測定においては、図１１（ａ）に示す如くＸ−Ｘ断面
における投光器６の光軸が下方に向けられ、撮像器１の
光軸に平行に設けている構成を示した。

【００５０】この構成において、物品Ｗが荷受け具上面
２に積み付けられていない場合の光像Ｓ₁，Ｓ₂の位置
は投光器６の光軸及び荷受け具上面２の交点であるＱ点
となり、高さｈの物品Ｗが荷受け具上面２に積み付けら
れている場合の光像Ｓ₂の位置はＰ点となる。従って、
撮像器１の設置位置をＡ点とすれば、物品Ｗの高さ範囲
がＱ点からＰ点へ変位するにつれて、撮像器１が光像Ｓ
₂を捉える角度は、∠ＱＡＰ（＝α）となる。

【００５１】一方、図１１（ｂ）に示す如き第４発明に
おいては、Ｘ−Ｘ断面における投光器６の光軸が、撮像
器１の光軸に対して傾斜しており、撮像器１及び荷受け
具上面２の交点Ｏを通過するように投光器６を設けてあ
る。このような構成における前述の如き撮像器１が光像
Ｓ₂を捉える角度は、∠ＯＡＰ（＝β）となる。

【００５２】もし、撮像器１及び投光器６の間の距離Ｄ
が図１１（ａ），（ｂ）において同一である場合には、
常にβ＞αの関係が成り立つ。従って、図１１（ｂ）の
如く投光器６を傾倒して設けた方が高さ測定の精度が高
くなることがわかる。

【００５３】図１１（ｂ）の構成は図１１（ａ）の構成
に対して様々な優位点を有する。例えば、図１１（ａ）
の構成においては、Ｘ−Ｘ断面における投光器６の光軸
を、撮像器１の光軸及び荷受け具上面２の交点であるＯ
点を通過するように設けることは物理的に不可能であ
る。

【００５４】一方、図１１（ｂ）の構成においては、こ
れを容易に達成することが可能であり、これによって光
像Ｓ₁が撮像器１の光軸及びＯ点を通過する直線として
撮像画像内に示され、この光像Ｓ₁を第１発明の基準位
置として用いることも可能であり、また第２発明の基準
軸として用いることも可能である。

【００５５】図１２は、第４発明における物品Ｗの高さ
を測定する原理を説明するための説明図である。本発明
の高さ測定は、原理的には第１発明の高さ測定と同様で
あるが、次に示す如く演算がより簡易となる。

【００５６】上述の如く投光器６は、物品Ｗの上面をそ
の幅方向に横切って荷受け具上面２に亘り、Ｘ−Ｘ断面
方向へのスリット光Ｓを照射するように設けられてい
る。図１２において、投光器６は撮像器１の設置位置と
同一の高さ位置に設けられている構成としているが、こ
れに限らず破線で示す如くその光軸の延長上にあればよ
い。

【００５７】物品Ｗの上面と撮像器１の光軸との交点を
ａとし、撮像器１の設置高さＨにおける投光器６の光軸
上の位置をＢとした場合、撮像器１の設置高さＨ及び距
離ＡＢ（＝Ｄ）は予め容易に測定することが可能であ
る。また、距離ａＰ（＝ｄ）は撮像画像から画素数とし
て求まる。ここで、三角形ＡＯＢは三角形ａＯＰと相似
形であるので、物品Ｗの高さｈは以下の式で画素数とし
て求められる。

【００５８】ｈ＝Ｈ・ｄ／Ｄ …（１）

【００５９】（１）式で求めた画素数から物品Ｗの高さ
ｈの実寸を得るには、予め求めておいた前記画素数及び
高さｈの線形関係式から演算する。

【００６０】なお、本発明においては、投光器６の光軸
はＯ点を通過するように設ける必要はなく、Ｘ−Ｘ断面
において傾斜している構成であればよい。

【００６１】図１３〜図１５は、第４発明における積付
位置の検出原理を説明するための説明図であり、撮像器
１による撮像画像の一部を示している。図１３は、物品
Ｗがその中心位置Ｖを撮像器１の光軸位置（Ｏ点）から
右方へ距離Ｅずれた状態を示している。

【００６２】本発明においては、光像Ｓ₁が常にＯ点を
通過するようになっているので、光像Ｓ₁及び物品Ｗの
中心位置Ｖの間の距離を演算することによって、Ｏ点及
び中心位置Ｖの間の距離Ｅを演算することが可能であ
る。

【００６３】図１４は、物品Ｗが荷受け具上面２で時計
回りに角度θの回転位置ずれを有している状態を示して
いる。上述と同様に、固定側である光像Ｓ₁が常にＯ点
と通過し、また撮像画像における上下方向の直線として
示されるので、この光像Ｓ₁を基準軸として角度θを求
め、第２発明の如く、求めた角度θに基づいて物品Ｗの
回転位置ずれを演算する。

【００６４】図１５は、物品Ｗが投光器６側から撮像器
１を見た際の左側が荷受け具上面２から持ち上がって傾
倒した状態で積み付けられているのを示している。図示
の如く、物品Ｗの傾倒角度に応じて撮像画像における光
像Ｓ₂が持ち上がった側に開いたようにその角度が変化
するのは、図１０に示した状態と同様である。

【００６５】但し、この角度変化は図１０に示した状態
よりも顕著となるため、固定側の光像Ｓ₁に対する光像
Ｓ₂の開き角度（回転ずれ角度）γに基づいて求められ
る物品Ｗの傾倒角度は、さらに精度が高くなる。

【００６６】このように第４発明に係る積付位置検出装
置によれば、撮像器の光軸に対して傾斜した平面に沿っ
てスリット光を照射するように投光器を設ける構成とし
たので、より簡易に物品の高さを演算すること可能であ
るばかりでなく、荷受け具上面における光像を基準位置
として物品の位置ずれを容易に演算することが可能であ
る。

【００６７】図１６は、第５及び第６発明における積付
位置検出装置の構成を示す斜視図である。投光器６，６
が２つ、撮像器１を挟んで対象に設けられている。な
お、第５発明においては、投光器６，６の設置姿勢を第
１〜第３発明の如き姿勢とすることが可能である。

【００６８】このような構成の積付位置検出装置におい
ては、前述したように物品Ｗの高さ及び積付位置を演算
することが可能であるが、物品Ｗの高さ測定については
さらに測定精度を高くすることが可能であり、これを次
に説明する。

【００６９】第４発明の如き設置姿勢の投光器６，６を
２つ設けた場合には、各投光器６による荷受け具上面２
の光像Ｓ₁は１本に重複するように投影される。また、
物品Ｗの上面の２つの光像Ｓ₂，Ｓ₂は夫々撮像器１の
光軸から等間隔離隔して投影され、夫々の離隔長は撮像
器１の光軸及び光像Ｓ₂の間の距離ｄとなる。

【００７０】そこで、２つの光像Ｓ₂，Ｓ₂の間の距離
２ｄを用いることによって、高さ測定における誤差を半
分とすることが可能である。また、２つの投光器６，６
を備えているので、例えば一方が故障した場合において
も、確実に機能を果たすことができる。

【００７１】このように第５発明に係る積付位置検出装
置によれば、投光器を複数備え、そのうちの２つずつの
投光器は、撮像器の光軸に対して直交する荷受け具の上
面又は物品の表面等の平面に各々の光像が互いに平行と
なるようにスリット光を照射し、物品の表面における光
像の相互離隔長に基づいて物品の高さを演算する構成と
したので、さらに高精度に物品の高さを測定することが
可能であるばかりでなく、一方の投光器が故障した場合
においても、確実に物品の高さを演算することが可能で
ある。

【００７２】また、第６発明に係る積付位置検出装置に
よれば、２つのスリット光による光像を夫々前記平面に
て重複一致するような構成としたので、第５発明におけ
る物品の高さ測定をより容易にすることが可能である。

【００７３】第７発明に係る積付位置検出装置によれ
ば、以上の如き積付位置検出装置で用いた撮像画像にお
ける光像に、直線認識処理としてのハフ変換処理を施し
て用いる構成としたので、さらに高精度な物品の高さ演
算及び積付位置演算を行なうことができる。

【００７４】なお、第１〜第６発明における直線認識処
理としては、上述したハフ変換処理に代えて、遺伝的ア
ルゴリズム（ＧＡ）という手法を用いることも可能であ
る。この遺伝的アルゴリズム手法は、生物進化の原理に
着想を得た確率的な探索，学習，及び最適化を行うもの
であって、全探索を行うような膨大な処理に多く用いら
れる。この遺伝的アルゴリズム手法によれば、適解を演
算するための処理量を大幅に削減することが可能であ
る。

【００７５】第８発明に係る積付位置検出装置によれ
ば、上述のハフ変換を、物品の表面における光像の端点
位置に基づいた所定範囲内に施す構成としたので、演算
処理が膨大となるハフ変換を限定された画素範囲に適用
し、処理時間を大幅に短縮することが可能である。

【００７６】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る積付
位置検出装置の構成を示すブロック図である。

【００７７】図１において、１はＣＣＤを備えてなる撮
像器であり、所定の高さ位置において下方に向けて設け
られている。撮像器１の下方には、パレット又は保管棚
等の荷受け具（図示せず）が水平に配置され、この荷受
け具の上面（以後、荷受け具上面２と称す）に直方体状
の物品Ｗが積み付けられている。

【００７８】撮像器１は、その光軸が基準位置にある物
品Ｗの中央を通過するように設けられており、また、物
品Ｗをその近傍の荷受け具上面２の領域を含むように撮
像するようになっており、撮像結果はこれに接続された
画像処理演算装置３へ与えられる。

【００７９】画像処理演算装置３は、ハフ変換及び２値
化処理等の各種の画像処理を行なう画像処理Ｉ／Ｆ３１
と、画像処理Ｉ／Ｆ３１を制御するとともに、画像処理
Ｉ／Ｆ３１による画像処理結果及びデータベース４に記
憶された情報に基づいて物品Ｗの積付位置を演算するＭ
ＰＵ３２とを備えている。

【００８０】モニタ５は、ＣＲＴを備えてなる表示装置
であり、画像処理Ｉ／Ｆ２１における画像処理結果を表
示する。

【００８１】データベース４には、各種の物品Ｗのサイ
ズ（長さ，幅，及び高さ等）情報を記憶しているほか、
物品Ｗの高さに対応する情報が記憶されている。

【００８２】また、本発明に係る積付位置検出装置にお
いては、撮像器１と同一の高さ位置で、撮像器１を中央
にして等配された４つの投光器６，６，…を備えてい
る。

【００８３】各投光器６は、レーザ光源及びシリンドリ
カルレンズ等を備えてなり、前記レーザ光源によって発
振されたレーザビームから、前記シリンドリカルレンズ
によってスリット光を生成する。

【００８４】なお、各投光器６には、前記レーザ光源か
らのレーザビームをポリゴンミラーを用いて高速で揺動
させることによってスリット光を生成する構成としても
よく、その生成手段を限定するものではない。

【００８５】撮像器１を挟んで対向する２対の投光器
６，６，…の、一方の対となる投光器６，６は、物品Ｗ
の幅方向を横切るようにスリット光Ｓを照射し、撮像器
１の光軸及び荷受け具上面２の交点を通過する１本のス
リット状の光像（Ｓ₁，Ｓ₂）を荷受け具上面２に投影
するように夫々傾倒して設けられている。

【００８６】他方の対となる投光器６，６は、同様にし
て物品の長さ方向を横切るようにスリット光Ｓを照射
し、撮像器１の光軸及び荷受け具上面２の交点を通過す
る１本のスリット状の光像（Ｓ₁，Ｓ₂）を荷受け具上
面２に投影するように夫々傾倒して設けられている。

【００８７】本発明に係る積付位置検出装置は以上の如
き構成としてあり、既に述した如き原理で、各対となっ
ている２つの投光器６，６による光像Ｓ₁，Ｓ₂に基づ
いて、物品Ｗの高さと、物品Ｗの幅方向及び長さ方向の
位置ずれ，撮像器１の光軸に平行な上下軸回りの物品Ｗ
の回転位置ずれ，物品Ｗの幅方向の水平軸回りの物品Ｗ
の回転位置ずれ，及び物品Ｗの長さ方向の水平軸回りの
物品Ｗの回転位置ずれからなる物品Ｗの姿勢を含めた積
付位置を演算することが可能となっている。

【００８８】但し、その演算は画像処理演算装置３によ
って処理されるため、以下にその処理内容について説明
する。

【００８９】図２は、積付位置演算処理に伴う画像処理
演算装置３の処理内容を示すフローチャートである。ま
た、図３及び図４は、モニタ５の表示内容を示す模式図
であり、撮像器１の光軸に平行な上下軸回りに、即ち撮
像画像において反時計回りの回転位置ずれを有し、撮像
画像における右下方向に位置ずれを有して積み付けられ
た物品Ｗを示している。

【００９０】まず、投光器６，６，…を”ＯＦＦ”にし
た状態で撮像器１によって撮像された図３（ａ）に示す
如き撮像画像を取り込む（ステップ１）。なお、図３
（ａ）においては、取込んだ撮像画像における物品Ｗを
その輪郭のみで示してある。

【００９１】次に、取込んだ撮像画像から物品Ｗの輪郭
を抽出すべくエッジ抽出処理を行なう（ステップ２）。

【００９２】図３（ｂ）は、図３（ａ）から物品Ｗの輪
郭をエッジ抽出した結果を示しており、物品Ｗの上面に
貼付けられた粘着テープの輪郭も抽出されているが、実
際にはデータベース４に記憶された物品Ｗのサイズ情報
に基づいてパターンマッチングすることによって物品Ｗ
の輪郭を抽出するようにしてある。

【００９３】また、図３（ｂ）においては、物品Ｗの輪
郭を黒線で示してあるが、実際には２値化されて白線で
表示され、背景が黒色となる。

【００９４】次いで、投光器６，６，…を”ＯＮ”にし
た状態で撮像器１によって撮像された図３（ｃ）の如き
撮像画像を取り込む（ステップ３）。

【００９５】なお、物品Ｗの上面に投影された４本の光
像Ｓ₂，Ｓ₂，…は、撮像器１の距離に応じて、図３
（ｃ）に示す如く荷受け具上面２の光像Ｓ₁，Ｓ₁，…
に対して太く捉えられる。また、図３（ｃ）において
は、光像Ｓ₁，Ｓ₂は、夫々黒線で示してあるが、実際
には２値化されて白線で表示される。

【００９６】そして、図３（ａ）の如き撮像画像と、図
３（ｃ）の如き撮像画像との差分に基づいてスリット光
Ｓの光像Ｓ₁，Ｓ₂を図４（ｄ）に示す如く抽出する
（ステップ４）。

【００９７】そして、ステップ２でエッジ抽出された物
品Ｗの輪郭と、ステップ４で抽出された光像Ｓ₁，Ｓ₂
を夫々独立した線として認識すべく図４（ｅ）に示す如
くハフ変換する（ステップ５）。

【００９８】これによって、抽出された光像Ｓ₁，Ｓ₂
が定量化される。また、図４（ｅ）においては、物品Ｗ
の輪郭と、光像Ｓ₂を撮像画像内で延長した線とを示し
ているが、同様にして、光像Ｓ₁をハフ変換することが
可能である。なお、ハフ変換は光像Ｓ₁，Ｓ₂の端点位
置を中心とした所定画素範囲内にのみ行ない、これによ
って処理時間を大幅に短縮することが可能となってい
る。

【００９９】ステップ５の結果から得られる２対の光像
Ｓ₂，Ｓ₂，…の各対の平行な光像Ｓ₂，Ｓ₂の間の距
離に基づいて物品Ｗの高さを演算する（ステップ６）。
この際に２対の光像Ｓ₂，Ｓ₂，…の間の距離の平均値
に基づいて演算する。

【０１００】次に、ステップ２においてエッジ抽出され
た物品Ｗの上面の枠を拡大縮小してデータベース４に記
憶されている物品Ｗのサイズ情報とのマッチングを行な
う（ステップ７）。

【０１０１】ここでは、サイズ情報との物品Ｗの長さ及
び幅の比率を比較するものであり、図４（ｆ）にその比
較結果を示してある。このようにエッジ抽出された物品
Ｗの輪郭と、生画像の物品Ｗの輪郭とが高精度に一致す
る。

【０１０２】そして、拡大縮小した比率と、ステップ６
で演算された物品Ｗの高さとに基づいて物品Ｗの長さ及
び幅を演算する（ステップ８）。

【０１０３】ステップ６で演算された物品Ｗの高さに基
づいて、この高さに応じた物品Ｗの上面における１画素
当たりの実寸法をデータベース４から読込む（ステップ
９）。

【０１０４】ステップ５においてハフ変換された光像Ｓ
₁，Ｓ₂と、ステップ２においてエッジ抽出された物品
Ｗの枠と、ステップ９で読込んだ１画素当たりの実寸法
とに基づいて、物品Ｗの積付位置を演算する（ステップ
１０）。

【０１０５】なお、ステップ６及び１０における演算結
果は、予め設定された閾値と夫々比較され、閾値を越え
る場合にはモニタ５に警告を表示してオペレータに”荷
崩れ”を生じる可能性があることを報知することが可能
である。

【０１０６】また、前記演算結果をフィードバック情報
として物品Ｗを積み付ける積付装置へ与えることによっ
て、積み付けられた物品Ｗの積付位置を補正することが
可能である。なお、前述の各閾値は経験的に定める。

【０１０７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る積付位置
検出装置においては、荷受け具の上面の如き平面上に積
み付けられた直方体状の物品の表面に、この物品からは
み出す態様に投光器からスリット光を照射した状態を撮
像器によって撮像し、撮像結果からスリット光の光像を
抽出し、物品の表面における光像の、例えば荷受け具上
面における光像の如き予め定められた基準位置からのず
れ量に基づいて物品の高さを演算し、スリット光を照射
しない状態を撮像器によって撮像した撮像画像から物品
の輪郭を抽出し、抽出した物品の輪郭の位置と荷受け具
上面の光像の位置とに基づいて、演算した物品の高さを
勘案して、撮像器の光軸に直交する方向における物品の
積付位置を演算する構成としたので、物品の高さを正確
に検出することが可能である。

【０１０８】また、光像の端点位置を用いずに、光像の
位置に基づいて物品の積付位置を演算することによっ
て、物品が潰れて高さが異なる場合、物品が局部的に変
形している場合にも、高精度に物品の積付位置を演算す
ることが可能であるばかりでなく、高さが異なる物品の
積付位置を連続的に演算することが可能である。

【０１０９】また、荷受け具の上面の如き平面上に積み
付けられた直方体状の物品の表面に、この物品からはみ
出す態様に投光器からスリット光を照射した状態を撮像
器によって撮像し、撮像結果からスリット光の光像を抽
出するとともに、スリット光を照射しない状態を撮像器
によって撮像した撮像画像から物品の輪郭を抽出し、抽
出した輪郭と光像との回転ずれ量に基づいて撮像器の光
軸に平行な軸回りの回転方向における物品の積付位置を
演算することによって、光像の端点位置を用いることな
く光像の回転位置に基づいて物品の積付位置を演算し、
物品が潰れて高さが異なる場合、物品が局部的に変形し
ている場合にも、高精度に物品の積付位置を検出するこ
とが可能であるばかりでなく、高さが異なる物品を連続
的に検査することが可能である。

【０１１０】また、荷受け具の上面の如き平面上に積み
付けられた直方体状の物品の表面に、この物品からはみ
出すように投光器からスリット光を照射した状態を撮像
器によって撮像し、撮像結果からスリット光の光像を抽
出し、物品の表面における光像の、例えば荷受け具上面
における光像の如き基準回転位置からの回転ずれ量に基
づいて、物品の積付位置を演算することによって、前記
回転ずれ量を演算することで容易に、撮像器の光軸に直
交する方向の軸（一般的には水平軸）回りの回転方向に
おける物品の姿勢としての積付位置を演算することが可
能である。

【０１１１】また、撮像器の光軸に対して傾斜した平面
に沿ってスリット光を照射するように投光器を設けるこ
とによって、さらに簡易に物品の高さを演算すること可
能であるばかりでなく、荷受け具上面における光像を基
準位置として物品の位置ずれを容易に演算することが可
能である。

【０１１２】また、投光器を複数備え、そのうちの２つ
ずつの投光器は、撮像器の光軸に対して直交する荷受け
具の上面又は物品の表面等の平面に各々の光像が互いに
平行となるようにスリット光を照射し、物品の表面にお
ける光像の相互離隔長に基づいて物品の高さを演算する
ことによって、さらに高精度に物品の高さを測定するこ
とが可能であるばかりでなく、一方の投光器が故障した
場合においても、確実に物品の高さを演算することが可
能である。

【０１１３】また、２つのスリット光による光像を夫々
前記平面にて重複一致するようなことによって、前述し
た物品の高さ測定をより容易にすることが可能である。

【０１１４】また、以上の如き積付位置検出装置で用い
た撮像画像における光像に、直線認識処理としてのハフ
変換処理を施して用いることによって、さらに高精度な
物品の高さ演算及び積付位置演算を行なうことができ
る。

【０１１５】さらに、上述のハフ変換を、物品の表面に
おける光像の端点位置に基づいた所定範囲内に施すこと
によって、演算処理が複雑であるハフ変換を限定された
画素範囲に適用し、処理時間を大幅に短縮することが可
能である等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積付位置検出装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】積付位置演算処理に伴う画像処理演算装置の処
理内容を示すフローチャートである。

【図３】モニタの表示内容を示す模式図である。

【図４】モニタの表示内容を示す模式図である。

【図５】第１発明における物品の高さを測定する原理を
説明するための説明図である。

【図６】図５のＸ−Ｘ断面図である。

【図７】物品の高さの違いによる撮像画像の比較結果を
示した模式図である。

【図８】第１発明における積付位置の検出原理を説明す
るための説明図である。

【図９】第２発明における積付位置の検出原理を説明す
るための説明図である。

【図１０】第３発明における積付位置の検出原理を説明
するための説明図である。

【図１１】第４発明を説明するための説明図である。

【図１２】第４発明における物品の高さを測定する原理
を説明するための説明図である。

【図１３】第４発明における積付位置の検出原理を説明
するための説明図である。

【図１４】第４発明における積付位置の検出原理を説明
するための説明図である。

【図１５】第４発明における積付位置の検出原理を説明
するための説明図である。

【図１６】第５及び第６発明における積付位置検出装置
の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１撮像器２荷受け具上面３画像処理演算装置４データベース５モニタ６投光器３１画像処理Ｉ／Ｆ３２ＭＰＵＳスリット光Ｓ₁，Ｓ₂ 光像Ｗ物品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面上に積み付けられた直方体状の物品
の表面に、該物品からはみ出すように投光器からスリッ
ト光を照射した状態を撮像器によって撮像し、撮像結果
から前記スリット光の光像を抽出し、抽出結果に基づい
て前記物品の積付位置を検出する積付位置検出装置にお
いて、前記物品の表面における前記光像の予め定められた基準
位置からのずれ量に基づいて前記物品の高さを演算する
高さ演算手段と、前記スリット光を照射しない状態を前
記撮像器によって撮像した撮像画像から前記物品の輪郭
を抽出する輪郭抽出手段と、該輪郭抽出手段によって抽
出された前記物品の輪郭の位置及び前記光像の位置及び
前記高さ演算手段による演算結果に基づいて、前記撮像
器の光軸に直交する方向における前記物品の積付位置を
演算する積付位置演算手段とを備えることを特徴とする
積付位置検出装置。
【請求項２】平面上に積み付けられた直方体状の物品
の表面に、該物品からはみ出すように投光器からスリッ
ト光を照射した状態を撮像器によって撮像し、撮像結果
から前記スリット光の光像を抽出し、抽出結果に基づい
て前記物品の積付位置を検出する積付位置検出装置にお
いて、前記スリット光を照射しない状態を前記撮像器によって
撮像した撮像画像から前記物品の輪郭を抽出する輪郭抽
出手段と、該輪郭抽出手段による抽出結果及び前記光像
の回転ずれ量に基づいて、前記撮像器の光軸に平行な軸
回りの回転方向における前記物品の積付位置を演算する
積付位置演算手段とを備えることを特徴とする積付位置
検出装置。
【請求項３】平面上に積み付けられた直方体状の物品
の表面に、該物品からはみ出すように投光器からスリッ
ト光を照射した状態を撮像器によって撮像し、撮像結果
から前記スリット光の光像を抽出し、抽出結果に基づい
て前記物品の積付位置を検出する積付位置検出装置にお
いて、前記物品の表面における前記光像の予め定められた基準
回転位置からの回転ずれ量を演算する角度演算手段と、
該角度演算手段による演算結果に基づいて、前記撮像器
の光軸に直交する方向の軸回りの回転方向における前記
物品の積付位置を演算する積付位置演算手段とを備える
ことを特徴とする積付位置検出装置。
【請求項４】前記投光器は、前記撮像器の光軸に対し
て傾斜した平面に沿って前記スリット光を照射すべくな
してある請求項１乃至３の何れかに記載の積付位置検出
装置。
【請求項５】前記投光器を複数備え、そのうちの２つ
ずつの投光器は、前記撮像器の光軸に対して直交する平
面に各々の光像が互いに平行となるようにスリット光を
照射し、前記高さ演算手段は、前記物品の表面における
前記光像の相互離隔長に基づいて前記物品の高さを演算
すべくなしてある請求項１乃至４の何れかに記載の積付
位置検出装置。
【請求項６】前記２つのスリット光による光像は、夫
々前記平面にて重複一致すべくなしてある請求項１乃至
５の何れかに記載の積付位置検出装置。
【請求項７】前記光像をハフ変換するハフ変換手段を
さらに備え、前記高さ演算手段及び前記積付位置演算手
段における演算は、前記ハフ変換手段によるハフ変換結
果に基づいてするようにしてある請求項１乃至６の何れ
かに記載の積付位置検出装置。
【請求項８】前記ハフ変換手段は、前記物品の表面に
おける前記光像の端点位置に基づいた所定範囲内をハフ
変換すべくなしてある請求項１乃至７の何れかに記載の
積付位置検出装置。