JP2003172605A - 物品位置認識装置 - Google Patents
物品位置認識装置Info
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Abstract
により、常に物品の位置・向き認識を正常に行う物品位
置認識装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 パレット1上の物品2をその上方から撮
影するCCDカメラ11と、CCDカメラ11により撮影さ
れた物品2の撮像データを基に物品2を認識する画像処
理装置15と、パレット1上の物品2を少なくとも平面移
動することが可能なロボットとを備え、画像処理装置15
は、最上段の物品2を認識することができないとき、ロ
ボットにより物品2を移動させ、再度物品2の認識を行
う構成とする。この構成によれば、画像処理装置15によ
り最上段の物品2を認識できないとき、物品2を移動さ
せて物品2間に隙間を設け、物品2の境界をクリアとす
ることにより物品2を認識することができ、よって物品
2の認識異常により設備停止することなく、自動運転を
継続することができる。
Description
レット上の物品(ワーク)の位置を認識する物品位置認
識装置に関するものである。
トによるデパレタイズ時に使用される、ハンド搭載型の
レーザースリット光方式(たとえば、特開平6−554
77号公報参照)を採用した装置などがある。このよう
な物品位置認識装置では、ロボットのハンドに3本のス
リット光を照射する投光手段とCCDカメラからなる撮
像手段を取り付け、事前に登録された積付パターン情報
に基づく物品概略位置の範囲内で、ロボットのハンドに
取り付けた投光手段より物品に対して3本のスリット光
からなる“キ”の字を投影させ、これを撮像手段により
撮影し、この撮像手段により撮影された撮像データに基
づいて画像処理により物品の4辺のエッジを検出するこ
とにより物品の位置(主に中心座標)、向き(方向/傾
き)を算出している。この算出した物品の位置・方向に
基づいて、ハンドの位置が補正され、ハンドにより物品
が支持され、移載される(デパレタイズされる)。
を判断する上で重要なことは、判別可能な物品の形状
(エッジ)をいかに確保するかということ、すなわち隣
の物品との境界をクリアにし、その境界を判別可能にす
ることであり、このように隣の物品との境界をクリアに
することが物品認識の品質を保持する上で必要不可欠と
なっている。
品同士に隙間がない場合、簡単には隣の物品との境界
(物品のエッジやかど部)をクリアにすることができ
ず、そのため位置・向き認識が正常に行われず画像認識
異常(設備の停止)や誤認識による物品・装置破損を引
き起こしてしまい、自動化レベルを低下させる原因とな
っている。
とすることにより、常に物品の位置・向き認識を正常に
行うことができる物品位置認識装置を提供することを目
的としたものである。
ために、本発明のうち請求項1記載の発明は、パレット
上の物品の位置を認識する装置であって、前記パレット
の上方から前記物品を撮影する撮像手段と、前記撮像手
段により撮影された物品の撮像データを基に物品を認識
する認識手段と、前記物品を少なくとも平面移動するこ
とが可能な移動手段とを備え、前記認識手段は、前記物
品を認識することができないとき、前記移動手段により
物品を移動させ、再度物品の認識を行うことを特徴とす
るものである。
れた物品の撮像データを基に物品が認識され、このとき
物品を認識することができないと、移動手段により物品
が移動され、再度物品の認識が行われる。このように、
物品を認識できないとき、すなわち物品同士に隙間がな
く物品の境界がクリアでない場合、物品を移動させて物
品同士に隙間を形成することにより、物品の境界がクリ
アとされ、物品の認識が可能となる。
1に記載の発明であって、パレット上の物品の位置を認
識する装置であって、撮像手段をパレットのほぼ中心上
方から物品を撮影する位置に配置し、前記パレットの斜
め上方より前記物品に対して照明する照明手段を備え、
認識手段は、前記撮像手段により撮影された物品の撮像
データにより前記照明手段によって前記物品のかど部に
形成される影を利用して物品天面上のかど部を認識し、
この物品のかど部の平面座標を求め、続いて認識した物
品のかど部から伸びる2本の明暗差のふちから物品の2
辺を求め、これら2辺により物品の向きを求め、この求
めた物品の向きと予め記憶された物品の平面の辺の長さ
と前記求めた物品のかど部の平面座標により物品を認識
することを特徴とするものである。
れた物品の撮像データにより照明手段によって物品のか
ど部に形成される影を利用して物品天面上のかど部が認
識され、この物品のかど部の平面座標が求められ、続い
て認識した物品のかど部から伸びる2本の明暗差のふち
から物品の2辺が求められ、これら2辺により物品の向
きが求められ、この物品の向きと予め記憶された物品の
平面の辺の長さと前記求められた物品のかど部の平面座
標により物品が認識される。たとえば、物品の中心位置
が認識され、この中心位置にロボットのハンドが移動さ
れて物品が持ち上げられて移載される。これにより、移
載中に物品が傾いたり、物品が外れることが防止され
る。
2に記載の発明であって、認識手段は、認識した物品天
面上のかど部から物品の2辺を求めることができないと
き、予め記憶された物品の短辺を基にした正方形が、そ
のかど部が物品天面上のかど部と一致し、かつ物品の存
在が認識される方向にあるものと仮定して前記正方形の
中心座標を求め、この中心座標を移動手段へ出力し、前
記移動手段はこの入力した中心座標に基づいて物品を移
動させることを特徴とするものである。
識異常(障害)には、以下の判断レベルがある。すなわ
ち、物品の境界がクリアでないとき、「物品のかど部す
ら判断できない場合」、「物品のかど部は判断できた
が、かど部から延びる2辺が判別できない場合」、「物
品のかど部を判断でき、かど部から延びる2辺を判断で
きたが、2辺のうちどちらが縦辺でどちらが横辺かを判
別できない場合(物品の向きを判別できない場合)」、
がある。
できたが、かど部から延びる2辺が判別できない場
合」、予め記憶された物品の短辺を基にした正方形が、
そのかど部が物品天面上のかど部と一致し、かつ物品の
存在が認識される方向にあるものと仮定して前記正方形
の中心座標を求める。これにより、物品の認識されたか
ど部とそのかど部が一致した正方形が、物品天面とほぼ
重なり合うように仮定され、この正方形の中心座標は、
物品の中心座標の近くに求められる。この求められた正
方形の中心座標は移動手段へ出力され、移動手段はこの
入力した中心座標に基づいて物品を移動させる。よっ
て、移動手段により物品が移動されるとき、物品が傾い
たり、物品が外れたりする恐れが少なくなる。物品の移
動により物品のかど部に影が形成される。
2に記載の発明であって、認識手段は、求めた2辺によ
り物品の向きを求めることができないとき、予め記憶さ
れた物品の短辺を基にした正方形が、求めた2辺に重ね
あわせてあるものと仮定してその中心座標を求め、この
中心座標を移動手段へ出力し、前記移動手段はこの入力
した中心座標に基づいて物品を移動させることを特徴と
するものである。
でき、かど部から延びる2辺を判断できたが、2辺のう
ちどちらが縦辺でどちらが横辺かを判別できない場合
(物品の向きを判別できない場合)」、予め記憶された
物品の短辺を基にした正方形が、求めた2辺に重ねあわ
せてあるものと仮定してその中心座標を求める。これに
より、正方形が、物品天面と重なり合うように仮定さ
れ、この正方形の中心座標は、物品の中心座標の近くに
求められる。この求められた正方形の中心座標は移動手
段へ出力され、移動手段はこの入力した中心座標に基づ
いて物品を移動させる。よって、移動手段により物品が
移動されるとき、物品が傾いたり、物品が外れたりする
恐れが少なくなる。物品の移動により物品のかど部に影
が形成される。
2〜請求項4のいずれかに記載の発明であって、移動手
段は、物品を照明手段より遠い方向へ移動することを特
徴とするものである。
照明手段より遠い方向へ移動され、物品同士の隙間によ
り物品のかど部に影が形成される。また請求項6に記載
の発明は、上記請求項1に記載の発明であって、撮像手
段をパレットのほぼ中心上方から物品を撮影する位置に
配置し、前記パレットの斜め上方より、互いに垂直に交
差する一対のスリット光とこれらスリット光の一方のス
リット光と略平行なスリット光を少なくとも照射する照
明手段を備え、認識手段は、前記撮像手段により撮影さ
れた物品の撮像データにより前記照明手段によって前記
物品上に投影されたスリット光の像を利用して物品の4
辺のエッジを認識し、これら物品のエッジにより物品を
認識することを特徴とするものである。
れた物品の撮像データより、照明手段によって物品上に
投影されたスリット光の像を利用して、すなわち物品上
と物品外とでスリット光の横ズレが生じることを利用し
て、横ズレ位置の座標を求めることで物品の4辺のエッ
ジが認識され、これら物品のエッジにより物品が認識さ
れる。たとえば、物品の中心座標が認識され、この中心
座標にロボットのハンドが移動されて物品が持ち上げら
れて移載される。これにより、移載中に物品が傾いた
り、物品が外れることが防止される。
6に記載の発明であって、認識手段は、物品の2辺のエ
ッジのみしか認識することができないとき、認識できる
2辺のエッジより前記物品の2辺の位置を認識し、予め
記憶された物品の短辺を基にした正方形が、認識できる
2辺に重ねあわせてあるものと仮定してその中心座標を
求め、この求めた中心座標およびこの中心座標より認識
できる物品の2辺の方向への移動方向指示を移動手段へ
出力し、前記移動手段はこの入力した中心座標および移
動方向指示に基づいて物品を移動させることを特徴とす
るものである。
隙間の無い側では、スリット光の横ズレが生じないた
め、物品のエッジを求めることはできない。この構成に
よれば、物品の2辺のエッジのみしか認識することがで
きないとき、認識できる2辺のエッジより物品の2辺の
位置を認識し、予め記憶された物品の短辺を基にした正
方形が、認識できる2辺に重ねあわせてあるものと仮定
してその中心座標を求める。これにより、正方形が、物
品天面と重なり合うように仮定され、この正方形の中心
座標は、物品の重心座標の近くに求められる。またこの
中心座標より認識できる物品の2辺の方向への移動方向
が求められる。これにより物品に隙間が形成される移動
方向が求められる。そして、求めた中心座標およびこの
中心座標より認識できる物品の2辺の方向への移動方向
指示が移動手段へ出力され、移動手段はこの入力した中
心座標および移動方向指示に基づいて物品を移動させ
る。よって、移動手段により物品が移動されるとき、物
品が傾いたり、物品が外れたりする恐れが少なくなり、
また物品の移動により隙間が生じ、スリット光の横ズレ
が生じ、エッジが認識可能となる。
1〜請求項7のいずれかに記載の発明であって、移動手
段は、パレット上の物品を移載するロボットにより構成
されることを特徴とするものである。
隙間の形成が、パレット上の物品を移載するロボットに
より行われる。
に基づいて説明する。 [実施の形態1]図1は本発明の実施の形態1における
天井型濃淡方式の物品位置認識装置の構成図である。
ーク)2が積付られたパレットであり、パレット1の最
上段の物品2の位置を認識する物品位置認識装置3が設
けられている。
中心上方から物品2を撮影する第1CCDカメラ(撮像
手段の一例)11と、パレット1の斜め上方より物品2を
撮影する第2CCDカメラ12と、パレット1の斜め上方
より物品2に対して照明する照明装置(照明手段の一
例)13と、これら第1CCDカメラ11と第2CCDカメ
ラ12と照明装置13に接続され、CCDカメラ11,12によ
り撮影された物品2の撮像データを基にパレット1上の
最上段の物品2の位置認識処理を行う画像処理装置(認
識手段の一例)15から構成されている。
にはそれぞれ、レンズの表面に赤外線のみを透過する赤
外線フィルタが取り付けられ、また物品2の表面にハレ
ーションが発生しないように絞りを調整し安定した画像
を取り込めるように絞り調整機能が付加されている。第
1CCDカメラ11と第2CCDカメラ12においては、赤
外線フィルタにより被写体を撮影するときに赤外映像の
みを取り込んだ撮像データ(映像データ)が得られ、赤
外映像のみを取り込むことにより物品2に印刷された文
字、模様、貼付テープ色(青、緑色など)の影響を少な
くすることができ、正確な撮像データを得ることができ
る。
より見下ろす所定の角度に固定された照明ランプ16と、
画像処理装置15からの指令により垂直支柱17に沿って照
明ランプ16を昇降する昇降装置18(昇降手段)から構成
されている。昇降装置18は、たとえば照明ランプ16を支
柱17に沿って支持する支持体と、この支持体に設置され
たモータと、このモータの回転軸に連結されたピニオン
と、支柱17に沿って上下方向に敷設され前記ピニオンが
係合するラック(いずれも図示せず)などにより構成さ
れ、モータの回転により支持体が昇降することにより照
明ランプ16が昇降される。
11により撮影された物品2の撮像データにより照明装置
13によって物品2のかど部(ふち,コーナー)に形成さ
れる影を利用して物品天面上のかど部を認識し、この物
品天面のかど部の高さを、第1CCDカメラ11により撮
影された物品2の撮像データと第2CCDカメラ12によ
り撮影された物品2の撮像データにより求め、物品2の
位置(主に重心平面座標)と向き(方向)を認識するも
のである(詳細は後述する)。
処理装置15は、図2に示すように、第1CCDカメラ11
により撮影された物品2の撮像データを平面座標で記憶
する第1画像メモリ21と、第2CCDカメラ12により撮
影された物品2の撮像データを平面座標で記憶する第2
画像メモリ22と、照明装置13により最上段の物品2のか
ど部に形成される影Sを利用した複数の物品天面のかど
部のパターンが予め登録(記憶)されたパターンメモリ
23と、第1画像メモリ21に記憶された物品2の撮像デー
タより、パターンメモリ23に予め記憶された物品天面の
かど部のパターンと一致するパターンを全てサーチし、
すなわち物品2のかど部の影Sを利用して最上段の物品
天面のかど部と思われるかど角(以下、かど部候補と称
す)を全て抽出し、その平面座標を記憶するパターンマ
ッチング手段25と、パターンマッチング手段25により求
められた物品2のかど部候補の高さhを、第1画像メモ
リ21に記憶された物品2の撮像データと第2画像メモリ
22に記憶された撮像データにより検出する高さ検出手段
26と、高さ検出手段26により検出された物品2のかど部
候補の高さhと、後述する昇降用制御手段により求めら
れる最上段の物品2の高さHが一致する物品2のかど部
候補を求め、この候補を最上段の物品2のかど部と認定
してその平面座標を記憶する選択手段27と、選択手段27
により求めた物品2のかど部から伸びる2本のエッジ
(明暗差のふち)の長さを、第1画像メモリ21に記憶さ
れた撮像データより求め、これらエッジの長さと後述す
る昇降用制御手段において求められる最上段の物品2の
数(個数)により物品2の向きを求め、物品2のかど部
の平面座標とともに出力し、また物品2のかど部から伸
びる2辺を認識できなかったとき、あるいはこれら2辺
が短辺か長辺かを認識できなかったとき(物品2の向き
を求めることができなかったとき)、物品移動情報(詳
細は後述する)を、後述するロボット制御装置19へ出力
する向き検出手段28と、後述する昇降用制御手段により
入力した物品の平面サイズ(物品2の平面上の短辺と長
辺の長さのデータ)と、向き検出手段28により求められ
た物品2の向きとこの物品2のかど部の平面座標により
物品2の重心の平面座標を求め、この物品2の平面座標
と向きからなる重心平面座標情報を後述するロボット制
御装置19へ出力する重心検出手段29と、後述するロボッ
ト制御装置19より入力した物品2のサイズ(物品2の短
辺と長辺の長さ、高さのデータ)、パレット上の総物品
数、1段の総物品数、パレット1の厚みのデータより、
最上段の物品2の数と、最上段の物品2までの高さHを
演算し(求め)、この最上段の物品2までの高さHに基
づいて、最上段の物品2と現状認識している照明装置13
との距離を一定とするように、パルス信号を照明装置13
の昇降装置18へ出力する昇降用制御手段30と、照明装置
13の照明ランプ16へ点灯信号を出力する駆動手段31から
構成されている。
イズ部の構成を図3に示す。図3において、20はロボッ
ト(移動手段の一例)であり、このロボット20は、後述
するロボット制御装置19からの指令に基づいてパレット
1から物品2を1個ずつ持ち上げて移載し、また物品2
を平面移動する。
た搬入コンベヤであり、自動搬送台車(搬送手段)42よ
り、デパレタイズされる物品2が積付られたパレット1
を受け取り、物品位置認識装置3が設置されたデパレタ
イズ位置aまで搬送する。このデパレタイズ位置aにお
いて前記ロボット20により物品2はデパレタイズされ、
移載コンベヤ43へ移載される。終了すると、パレット1
は搬入コンベヤ41より、駆動ローラコンベヤから構成さ
れた搬出コンベヤ44へ移載され、この搬出コンベヤ44に
よりパレット1は搬送され、自動搬送台車42へ搬出され
る。
を管理する上位コンピュータ(図示せず)より物品2の
移載の数(ピッキング数)などの指令データ、およびデ
パレタイズに必要なデータ、たとえば物品2のサイズ
(物品2の平面上の短辺と長辺の長さと高さのデー
タ)、パレット上の総物品数、1段の総物品数、パレッ
ト1の厚みなどのデータが入力され、図4に示すよう
に、図1に示す天井型濃淡方式の画像処理装置15より上
記重心平面座標情報を入力すると、この情報の物品2の
重心平面座標と向きおよび前記デパレタイズに必要なデ
ータに基づいて、ロボット20へ指令してロボット20を駆
動し、指令データのピッキング数の物品2を1個ずつパ
レット1より移載コンベヤ43へ移載させる。また画像処
理装置15より物品移動情報(後述する)を入力すると、
この物品移動情報に基づいて、ロボット20へ指令してロ
ボット20を駆動し、物品移動情報の物品2を照明装置13
から遠い方向へずらし(移動させ)、物品2の移動が終
了すると移動終了情報を画像処理装置15へ出力する。
標情報と物品移動情報を求める手順を図5〜図7のフロ
ーチャートにしたがって詳細に説明する。なお、ロボッ
ト制御装置19より、物品2のサイズ(物品2の平面上の
短辺と長辺の長さと高さのデータ)、パレット1上の総
物品数、1段の総物品数、パレット1の厚みのデータが
入力されているものとする。
制御装置19から入力した物品2の高さデータ、パレット
1上の総物品数、1段の総物品数、パレット1の厚みの
データにより最上段の物品2の数と、最上段の物品2ま
での高さHを演算し(ステップ−1)、この最上段の物
品2までの高さHに基づいて、パルス信号を照明装置13
の昇降装置18へ出力し、最上段の物品2と照明装置13と
の距離を一定とする(ステップ−2)。これにより第1
CCDカメラ11と第2CCDカメラ12は、常に同じ明る
さで、精度よく撮像データを得ることができる。
ランプ16を駆動してストロボ照射させ、同時に第1CC
Dカメラ11と第2CCDカメラ12によりパレット1上の
物品2を撮影し、その撮像データを平面座標で、それぞ
れ第1画像メモリ21と第2画像メモリ22に記憶する(ス
テップ−3)。
て、第1画像メモリ21に記憶された物品2の撮像データ
によりパターンメモリ23に予め登録された物品天面のか
ど部のパターンと一致するパターンを全てサーチし、す
なわち物品2のかど部の影Sを利用して最上段の物品天
面のかど部候補を全て抽出し、その平面座標を記憶する
(ステップ−4)。
された物品天面のかど部のパターンと一致するパターン
が確認されると(ステップ−5)、続いて高さ検出手段
26において、パターンマッチング手段25により求められ
た物品2のかど部候補までの高さhを、第1画像メモリ
21に記憶された物品2の撮像データと第2画像メモリ22
に記憶された撮像データにより求める(ステップ−
6)。
候補の中から、高さ検出手段26により検出された物品2
のかど部候補までの高さhと、昇降制御手段30により算
出された最上段の物品2までの高さHが一致する物品2
のかど部候補を求め、求めたかど部候補を最上段の物品
2のかど部と認定して、この最上段の物品2のかど部の
平面座標を記憶する(ステップ−7)。
により求めた物品2のかど部から伸びる2本のエッジを
第1画像メモリ21に記憶された撮像データから求める
{たとえば、トーン差のある数点(たとえば7点)をラ
インとして見なす}(ステップ−8)。次にこれらエッ
ジが直交しているかを確認し(ステップ−9)、直交し
ていることが確認されると、これらエッジを延ばし、断
点(条件が変わる点)を見つけ、2辺の長さを求める
(ステップ−10)。ステップ−9においてエッジが直
交していないことを確認すると、エッジ(辺)を認識で
きなったとして「エラー1」を実行する(後述する)。
手段30において求められた最上段の物品2の個数に応じ
て、求めた2辺のうち、どちらが長辺でどちらが短辺か
を認識し、物品2の向きを求める。
御手段30において求められた最上段の物品2の個数が1
個かどうかを確認し(ステップ−11)、確認すると、
求めた2辺の長さの差の領域のエッジを検出し(ステッ
プ−12)、一方のエッジが認識され、他方のエッジが
認識されないと、一方のエッジを長辺、他方のエッジを
短辺と認識し、物品2の向きを求める(ステップ−1
3)。2辺から長辺と短辺を認識できないとき、「エラ
ー2」を実行する(後述する)。
おいて、昇降用制御手段30において求められた最上段の
物品2の個数が1個でない場合、最上段の物品2の個数
が2個かどうかを確認し(ステップ−14)、確認する
と、求めた2辺にそれぞれ対向する辺の位置で物品2の
エッジを検出し(ステップ−15)、2つ以上のエッジ
を抽出した辺を長辺、他方の辺を短辺と認識し、物品2
の向きを求める(ステップ−16)。2辺から長辺と短
辺を認識できないとき、「エラー2」を実行する(後述
する)。
おいて、最上段の物品2の個数が2個でない場合、すな
わち物品2が3個以上の場合、物品2のかど部に対する
対向辺の長辺・短辺が同時に検出できるかを調べ(ステ
ップ−17)、長辺・短辺を同時に検出できるとき、検
出した長辺に対向する辺を長辺、検出した短辺に対向す
る辺を短辺と認識し、物品2の向きを求める(ステップ
−18)。ステップ−18において、長辺・短辺を同時
に検出できないとき、上記最上段の物品2の個数が2個
のときの処理を行い(ステップ−19)、2つ以上のエ
ッジを抽出した辺を長辺、他方の辺を短辺と認識し、物
品2の向きを求める(ステップ−20)。2辺から長辺
と短辺を認識できないとき、「エラー2」を実行する
(後述する)。
生じたとき、すなわち認識した物品天面上のかど部から
物品2の2辺を求めることができないとき、図8(a)
に示すように、昇降制御手段30より入力された物品2の
短辺(予め記憶された物品の短辺)を基にした正方形
が、角度0で、そのかど部が物品天面上のかど部と一致
し、かつ物品の存在が認識される方向にあるものと仮定
して正方形の中心Mの座標(平面)を求め(ステップ−
21)、この中心座標データを含む上記物品移動情報を
ロボット制御装置19へ出力する(ステップ−22)。そ
して、この物品移動情報に基づいて物品2が移動され、
ロボット制御装置19より上記移動終了情報を入力すると
(ステップ−23)、ステップ−3へ戻る。
「エラー2」が生じたとき、すなわち求めた2辺により
長辺・短辺を認識できないとき(物品の向きを求めるこ
とができないとき)、図8(b)に示すように、昇降制
御手段30より入力された物品2の短辺(予め記憶された
物品の短辺)を基にした正方形が、求めた2辺に重ねあ
わせてあるものと仮定してその中心Mの座標(平面)を
求め(ステップ−24)、続いて上記ステップ−22を
実行してこの中心座標をロボット制御装置19へ出力す
る。
段29において、昇降制御手段30より入力された物品2の
短辺と長辺の長さのデータと、向き検出手段28により求
められた物品2の向きと、この物品2のかど部の平面座
標により物品2の重心の平面座標を求め(ステップ−2
5)、この重心の平面座標と物品2の向きからなる重心
平面座標情報をロボット制御装置19へ出力する(ステッ
プ−26)。
ロボット20による、物品2のずらし動作を図9に基づい
て詳細に説明する。画像処理装置15より上記物品移動情
報を入力すると、図9(b)に示すように、この物品移
動情報の中心座標へハンド46を移動させ、物品2を吸着
して上昇させ、図9(c)に示すように、予め設定した
X−Y方向へ所定距離{たとえば20mm;物品2を照
明装置16(ランプ光)より遠い方向}に物品2をずら
し(移動させ)、図9(d)に示すように、物品2を下
降させて吸着を解除し、この移動が終了すると移動終了
情報を画像処理装置15へ出力する。
ずらした物品2の周囲に影が生じることから、再認識を
実行することにより、物品2が確実に認識され、物品2
の重心平面座標と向きが求められる。
位置認識装置38(画像処理装置15)において、第1C
CDカメラ11により撮影された物品2の撮像データによ
り照明装置13によって最上段の物品2のかど部に形成さ
れる影を利用して物品天面上のかど部が認識され、この
物品2のかど部の平面座標が求められ、続いて認識した
物品2のかど部から伸びる2本の明暗差のふちから物品
2の2辺が求められ、これら2辺により物品2の向きが
求められ、この物品2の向きと予め記憶された物品2の
平面の辺の長さと前記求められた物品2のかど部の平面
座標により物品2の重心座標データが認識される。そし
て、この重心座標データに基づいてロボット制御装置19
を介してロボット20により物品2のデパレタイズが行わ
れることにより、人手が介在してパレット1上のどの位
置に物品2があるのか分からない状態においても自動で
デパレタイズを実行することができ、全自動で物品2の
ピッキング作業を行うことができ、また移載中に物品2
が傾いたり、物品2が外れることを防止できる。
がクリアでなく、「物品2のかど部は判断できたが、か
ど部2から延びる2辺が判別できない場合」、予め記憶
された物品2の短辺を基にした正方形が、そのかど部が
物品天面上のかど部と一致し、かつ物品2の存在が認識
される方向にあるものと仮定して前記正方形の中心Mの
座標が求められ、また「物品2のかど部を判断でき、か
ど部から延びる2辺を判断できたが、2辺のうちどちら
が縦辺でどちらが横辺かを判別できない場合(物品の向
きを判別できない場合)」、予め記憶された物品2の短
辺を基にした正方形が、求めた2辺に重ねあわせてある
ものと仮定してその中心Mの座標が求められ、この求め
られた正方形の中心Mの座標は物品移動情報としてロボ
ット制御装置19へ出力される。このとき、正方形の中心
Mの座標は、物品2の中心座標の近くに求められる。ロ
ボット制御装置19は、この入力した情報の中心Mの座標
に基づいてロボット20を駆動して物品2を照明装置13よ
り遠い方向へ移動させる。
物品2間に隙間が設けられ、物品2の境界がクリアとさ
れ、すなわち物品2の移動により物品のかど部に影が形
成され、再認識を行うことにより物品2を認識すること
ができ、よって物品2の認識異常により設備停止するこ
となく、自動運転を継続することができる。またロボッ
ト20により物品2のずらしが行われるとき、正方形の中
心Mの座標は、物品2の中心座標の近くに求められるこ
とにより、物品2が傾いたり、物品2が外れたりする恐
れを少なくできる。
は、物品2のサイズ、パレット上の総物品数、1段の総
物品数、パレット1の厚みのデータと数が少なくてよ
く、設定にかかる時間を短縮でき、認識処理時間を短縮
することができる。
を1台設けているが、新たに、照明装置13とはパレット
1を挟んで対象の位置で、パレット1の斜め上方より物
品2に対して照明する第2の照明装置(第2照明手段)
を設けることもできる。
とにより、最上段の物品2のかど部に形成される影Sの
方向を逆にすることができ、一方の照明により物品2の
かど部に形成される影Sにより物品2を認識できないと
き、他方の照明により物品2のかど部に形成される影S
により物品2の認識を実行することにより、認識できる
割合を高くすることができる。そして、照明の向きを代
えても物品2を認識できないときに、物品2のずらし動
作を実行する。
13に昇降装置18を設けているが、これら昇降装置18に代
えて、パレット1を昇降させる昇降装置を設け、昇降用
制御手段30により求められた最上段の物品2の高さHに
より、この昇降装置を駆動して最上段の物品2と照明装
置13の距離を一定とする構成としてもよい。
13に昇降装置18を設けているが、これら昇降装置18に代
えて、第1CCD装置11または第2CCD装置12の少な
くとも一方に自動ズーム機能を付加し、昇降用制御手段
30により算出された最上段の物品2の高さHにより、前
記自動ズーム機能により最上段の物品2の撮像データの
大きさを調整し一定とする構成としてもよい。 [実施の形態2]図10は本発明の実施の形態2におけ
るレーザー方式の物品位置認識装置を備えた物品移載装
置(ロボット)の構成図である。
ド46に取り付けられた3本のスリット光(互いに垂直に
交差する一対のスリット光とこれらスリット光の一方の
スリット光と略平行なスリット光の一例)を照射するレ
ーザー(照明手段の一例)53およびCCDカメラ(撮像
手段の一例)54と、これらレーザー53とCCDカメラ54
に接続され、CCDカメラ54により撮影された物品2の
撮像データによりレーザー53によって物品2上に投影さ
れたスリット光の像を利用して物品2の4辺のエッジを
認識し、これら物品2のエッジにより物品を認識するこ
とにより、パレット1上の最上段の物品2の位置認識処
理を行う画像処理装置(認識手段の一例)55から構成さ
れている。
54の被撮像面56は矩形状であり、レーザー53から物品2
に投影される2本のスリット光L1,L2は互いに平行
で、CCDカメラ54の画像のy軸方向と一致し、かつレ
ーザー53から物品2に投影されるスリット光L3は上記
スリット光L1,L2と直角でCCDカメラ54の画像の
x軸方向と一致するように、3本のレーザー53およびC
CDカメラ54が配置されている。このレーザー53および
CCDカメラ54の配置により、ロボット20のハンド46に
取り付けた3本のレーザー53からパレット1上の物品2
に対して“キ”の字が投影される。なお、各スリット光
L1,L2,L3の長さは物品2のサイズに基づいて物
品2をはみ出る長さとしている。
御装置19より予め上記物品2の認識の画像処理に必要な
データ、すなわち物品2のサイズ(物品の平面上の短辺
と長辺の長さおよび高さのデータ)が設定されている。
タとして予め、物品2のサイズ(物品の平面上の短辺と
長辺の長さおよび高さのデータ)、パレット1上の物品
2の概略配置および積み付け段数が入力される。
手順を、ロボット制御装置19による物品2の移載・移動
(ずらし)の手順とともに、図12のフローチャートにし
たがって説明する。
上の物品2の配置および積み付け段数に基づいて、移載
する目的の物品2の所定高さ上方へハンド46を移動させ
る(ステップ−A1)。ロボットハンド角度は通常0度
としている。なお、物品2の移載は、端部に位置する物
品2より順に実行される。
置55に対して認識実行指令を出力する(ステップ−A
2)。画像処理装置55は、認識実行指令を入力すると
(ステップ−B1)、ロボット20のハンド46に取り付け
たレーザー53からパレット1上の物品2に対してスリッ
ト光L1,L2,L3を照射させて“キ”の字を投影さ
せ(ステップ−B2)、これをCCDカメラ54により撮
影させ、その撮像を入力する(ステップ−B3)。
て、各スリット光L1,L2,L3の画像データを強調
することにより他の画像のデータやノイズのデータより
抽出し、図13に示すように、各スリット光L1,L
2,L3のみの画像データを求める(ステップ−B
4)。
x軸方向とy軸方向に所定の変位をもって配置されてい
ることから、移載を鋭う物品2が段の端に位置し、この
物品2と他の物品2間に隙間がある場合、物品2上のス
リット光L1,L2,L3は物品2外のスリット光L
1,L2,L3に対して横方向にズレが生じることによ
り、図13(a)に示すように、物品2の周囲に各スリ
ット光L1,L2,L3に2ヶ所、不連続点(繋がらな
い点)が存在する。また移載を行う物品2は段の端に位
置し、この物品2と他の物品2間に隙間がない場合、隙
間がないエッジ側は不明確となり、スリット光L1,L
2,L3は連続して抽出され、図13(b)に示すよう
に、各スリット光L1,L2,L3には1ヶ所しか不連
続点が存在しない。
L2,L3の画像それぞれにおける被撮像面おける不連
続点(座標)を求め(ステップ−B5)、続いて不連続
点が2ヶ所か1ヶ所かを確認する(ステップ−B6)。
連続点が2ヶ所の場合、物品2の位置(中心位置の座
標)と方向を求めることができる。すなわち、図14に
示すように、被撮像画面において目的の物品2に対応す
る、スリット光L1の不連続点P1の座標を(X1,Y
1)、P2の座標を(X1,Y2)(ただし、Y1>Y
2)、スリット光L2の不連続点P3の座標を(X3,
Y3)、P4の座標を(X3,Y4)(ただし、Y3>
Y4)、スリット光L3の不連続点P5の座標を(X
5,Y5)、P6の座標を(X6,Y5)(ただし、X
5>X6)とすると、不連続点P1とP3を通る辺は、
(1)式で表される。
る辺と平行で、傾きが同じ傾きaで表されるので、
(2)式で表される。
ど部の角度は90度であることから(1/a)で表され
るので、不連続点P5,P6を通る辺は、(3)式、
(4)式で表される。
A,B,C,Dの各座標を(1)〜(4)式により求め
ることができ、物品2の中心Qの座標を求めることがで
きる。
の位置に相当する中心Qの座標と向き(方向)に相当す
る傾きaを求め(ステップ−B7)、求めた物品2の位
置・向きのデータからなる物品認識情報をロボット制御
装置19へ出力する(ステップ−B8)。
りこの物品認識情報を入力すると(ステップ−A3)、入
力した物品認識情報に基づいて、ハンド46の位置と傾き
を補正し、ハンド46により物品2を支持し、移載する
(デパレタイズする)(ステップ−A4)。
1ヶ所しかない場合、すなわち、図15に示すように、
不連続点P1,P3,P5の座標しか求めることができ
なかった場合、上記(1)(3)式しか求めることがで
きないが、これら式で物品2の2辺の位置とこの2辺の
交点(かど部)Bと傾きaは求めることができる。
物品2の2辺の位置と辺の交点(端部)Bと傾きaを求
め(ステップ−B9)、図15(b)に示すように、求
めた物品2の2辺の位置と辺の交点Bに、物品2の短辺
(予め設定された物品の短辺)を基にした正方形が、重
ねあわせてあるものと仮定してその中心Mの平面座標を
求め(ステップ−B10)、続いて2辺の位置より正方
形を移動させる方向(移動方向)を、正方形の中心Mか
ら交点Bへの方向zとしてx軸からの角度θを求め(物
品2の2辺の方向にし)(ステップ−B11)、この中
心Mの座標データと移動方向指示の角度θからなる物品
移動情報をロボット制御装置19へ出力する(ステップ−
B12)。
力すると(ステップ−A5)、入力した物品移動情報に基
づいて、物品移動情報の中心座標へハンド46を移動さ
せ、物品2をハンド46により物品2を支持し、指示され
た角度θ方向へ、予め設定した所定距離(たとえば20
mm)物品2をずらし(移動させ)、ハンド46を元の上
方位置へ戻す(ステップ−A6)。これにより、物品2同
士間に隙間が形成される。この移動が終了するとステッ
プ−A2へ戻り、再び認識実行指令を画像処理装置55へ
出力する。
り上記認識実行指令を入力すると再認識を行う。このよ
うに、パレット1上の物品2の位置にズレや傾きが発生
している恐れがあるとき、CCDカメラ54により撮影さ
れた物品2の撮像データより、レーザー53によって物品
2上に投影されたスリット光の像を利用して、すなわち
物品2上と物品2外とでスリット光の横ズレが生じるこ
とを利用して、横ズレ位置の座標を求めることで物品2
の4辺のエッジが認識され、これら物品2のエッジによ
り物品2の中心Qの座標と向きが認識され、認識された
物品2の中心座標と向きのデータ(物品認識情報)に基
づいてロボット制御装置19を介してロボット20により物
品2のデパレタイズが行われる。よって、物品位置にズ
レや傾きが発生している状態においても自動でデパレタ
イズを実行することができ、全自動で物品2のピッキン
グ作業を行うことができる。また移載中に物品2が傾い
たり、物品2が外れることを防止できる。
辺のエッジのみしか認識することができないとき(目的
の物品2を認識できないとき)、認識できる2辺のエッ
ジより物品2の2辺の位置を認識し、予め記憶された物
品2の短辺を基にした正方形が、認識できる2辺に重ね
あわせてあるものと仮定して(正方形が物品天面と重な
り合うように仮定して)その中心Mの座標を求め、また
この中心Mの座標より物品2に隙間が形成される移動方
向を求め、求めた中心座標および移動方向指示からなる
物品移動情報がロボット制御装置19へ出力される。この
とき、正方形の中心Mの座標は、物品2の中心座標の近
くに求められる。ロボット制御装置19はこの入力した物
品移動情報の中心座標および移動方向指示に基づいて物
品2をずらす(移動させる)ことによって、物品2同士
に隙間が形成される。
横ズレが生じ、移動させた物品2の周囲に不連続点が生
じ、よって再認識を実行することによりエッジが認識可
能となり、物品2が確実に認識され、物品2の位置に相
当する中心Qの座標と向きに相当する傾きaからなる物
品認識情報が求められ、その結果、設備停止することな
く、自動運転を継続することができる。またロボット20
により物品2が移動されるとき、正方形の中心Mの座標
は、物品2の中心座標の近くに求められることにより、
物品2が傾いたり、物品が外れたりする恐れを少なくで
きる。
は、物品2のサイズだけでよく、設定にかかる時間を短
縮でき、認識処理時間を短縮することができる。なお、
上記実施の形態2では、レーザー53より3本のスリット
光を照射しているが、3本に限ることはなく、さらにス
リット光の本数を増してもよい。たとえば、スリット光
L3に平行なスリット光を増して照射するようにしても
よい。このとき、物品2の周囲に生じる不連続点の数が
増すことから、物品2の平面形状が正四角形でない場合
に、その形状を求めることが可能となり、その重心位置
を求めることが可能となる。
3に示すように、デパレタイズ位置aにおいてロボット
20によりパレット1上より物品2はデパレタイズされ、
移載コンベヤ43へ移載される運用形態を示しているが、
デパレタイズされた物品2が、他のパレット1へ積付ら
れる運用形態とすることもできる。この「パレットから
パレットへのデパレタイズ・パレタイズ」の運用形態の
一例を図16に示す。図16において、48は、自動搬送
台車(搬送手段)42より、パレタイズされる物品2を積
付けるパレット1を受け取り、パレタイズ位置bへ搬送
する第2搬入コンベヤであり、この第2搬入コンベヤ48
によりパレタイズ位置bへ搬入されたパレット1に対し
て、ロボット20によりデパレタイズ位置aのパレット1
上よりデパレタイズされた物品2が積み込まれる(パレ
タイズされる)構成としている。またパレタイズが終了
したパレット1は、第2搬入コンベヤ48より第2搬出コ
ンベヤ49へ移載され、この第2搬出コンベヤ49により自
動搬送台車42へ搬出される構成としている。前記第2搬
入コンベヤ48と第2搬出コンベヤ49は、たとえば駆動ロ
ーラコンベヤから構成される。
の移動手段としてロボット20を使用しているが、このデ
パレタイズ用のロボット20に限ることはなく、物品2を
平面移動できる手段であればよい。
手段により撮影された物品の撮像データを基に物品を認
識することができないとき、すなわち物品同士に隙間が
なく物品の境界がクリアでない場合、物品を移動させて
物品同士に隙間を形成することにより、物品の認識が可
能となり、物品位置にズレや傾きが発生している状態に
おいても自動でデパレタイズを実行することができ、全
自動で物品のピッキング作業を行うことができる。
置の構成図である。
構成図である。
ロボット駆動の手順を示すフローチャートである。
ャートである。
ャートである。
ャートである。
の物品移動中心を求める説明図である。
く物品のずらし動作の説明図である。
装置の構成図である。
面図である。
ト制御装置の動作を説明するフローチャートである。
である。
である。
時の物品移動中心を求める説明図である。
備えたデパレタイズ部の構成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 パレット上の物品の位置を認識する装置
であって、 前記パレットの上方から前記物品を撮影する撮像手段
と、 前記撮像手段により撮影された物品の撮像データを基に
物品を認識する認識手段と、 前記物品を少なくとも平面移動することが可能な移動手
段とを備え、 前記認識手段は、前記物品を認識することができないと
き、前記移動手段により物品を移動させ、再度物品の認
識を行うことを特徴とする物品位置認識装置。 - 【請求項2】 撮像手段をパレットのほぼ中心上方から
物品を撮影する位置に配置し、 前記パレットの斜め上方より前記物品に対して照明する
照明手段を備え、 認識手段は、前記撮像手段により撮影された物品の撮像
データにより前記照明手段によって前記物品のかど部に
形成される影を利用して物品天面上のかど部を認識し、
この物品のかど部の平面座標を求め、続いて認識した物
品のかど部から伸びる2本の明暗差のふちから物品の2
辺を求め、これら2辺により物品の向きを求め、この求
めた物品の向きと予め記憶された物品の平面の辺の長さ
と前記求めた物品のかど部の平面座標により物品を認識
することを特徴とする請求項1に記載の物品位置認識装
置。 - 【請求項3】 認識手段は、認識した物品天面上のかど
部から物品の2辺を求めることができないとき、予め記
憶された物品の短辺を基にした正方形が、そのかど部が
物品天面上のかど部と一致し、かつ物品の存在が認識さ
れる方向にあるものと仮定して前記正方形の中心座標を
求め、この中心座標を移動手段へ出力し、 前記移動手段はこの入力した中心座標に基づいて物品を
移動させることを特徴とする請求項2に記載の物品位置
認識装置。 - 【請求項4】 認識手段は、求めた2辺により物品の向
きを求めることができないとき、予め記憶された物品の
短辺を基にした正方形が、求めた2辺に重ねあわせてあ
るものと仮定してその中心座標を求め、この中心座標を
移動手段へ出力し、 前記移動手段はこの入力した中心座標に基づいて物品を
移動させることを特徴とする請求項2に記載の物品位置
認識装置。 - 【請求項5】 移動手段は、物品を照明手段より遠い方
向へ移動することを特徴とする請求項2〜請求項4のい
ずれかに記載の物品位置認識装置。 - 【請求項6】 撮像手段をパレットのほぼ中心上方から
物品を撮影する位置に配置し、 前記パレットの斜め上方より、互いに垂直に交差する一
対のスリット光とこれらスリット光の一方のスリット光
と略平行なスリット光を少なくとも照射する照明手段を
備え、 認識手段は、前記撮像手段により撮影された物品の撮像
データにより前記照明手段によって前記物品上に投影さ
れたスリット光の像を利用して物品の4辺のエッジを認
識し、これら物品のエッジにより物品を認識することを
特徴とする請求項1に記載の物品位置認識装置。 - 【請求項7】 認識手段は、物品の2辺のエッジのみし
か認識することができないとき、認識できる2辺のエッ
ジより前記物品の2辺の位置を認識し、予め記憶された
物品の短辺を基にした正方形が、認識できる2辺に重ね
あわせてあるものと仮定してその中心座標を求め、この
求めた中心座標およびこの中心座標より認識できる物品
の2辺の方向への移動方向指示を移動手段へ出力し、 前記移動手段はこの入力した中心座標および移動方向指
示に基づいて物品を移動させることを特徴とする請求項
6に記載の物品位置認識装置。 - 【請求項8】 移動手段は、パレット上の物品を移載す
るロボットにより構成されることを特徴とする請求項1
〜請求項7のいずれかに記載の物品位置認識装置。
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