JP2004213157A - 荷物情報読取装置およびフォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】明るさの変化幅が大きくても、荷物情報を短時間で正確に読み取ることが可能な荷物情報読取装置を提供する。
【解決手段】バーコードリーダ１５は、荷物に表示されたバーコードを撮像する光学式読取素子１５１と、撮像時のシャッタ速度およびゲインを制御するカメラコントローラ１５２と、撮像された画像からバーコードを読み取る画像処理部１５３とからなる。荷物の置かれている場所の明るさが適切でないために、撮像した画像からバーコードが読み取れない場合は、バーコードが読み取り可能となるまで、カメラコントローラ１５２がシャッタ速度とゲインを自動的に更新する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倉庫等において入出庫される荷物に表示された荷物情報を読み取る荷物情報読取装置に関し、またそれを搭載したフォークリフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、倉庫においては入出庫される荷物の管理を行うために、各荷物に荷物情報が表示されている。荷物情報とは、たとえば荷物の種類、品名、ロット番号、数量、入庫元や出庫先等に関する荷物固有の情報であって、バーコードなどの形式で表示される。一方、荷物の入出庫を行うフォークリフトには、上記荷物情報を読み取るための読取装置が搭載されている。この読取装置はバーコードリーダ等から構成され、フォークリフトの車体の前方に取り付けられる。このようなバーコードリーダを搭載したフォークリフトは、たとえば後記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
荷物の出庫作業を行う場合は、フォークリフトを走行させて倉庫内の荷物が格納されている場所へ移動し、フォークリフトを荷物と対面させた状態でバーコードリーダによって出庫する荷物のバーコードを読み取り、その荷物情報をバーコードリーダから管理室に設置された管理装置へ送信する。そして、フォークにより荷物を荷取った後、フォークリフトを走行させて荷物を倉庫外へ出庫する。出庫した荷物の荷物情報を受信した管理装置は、この情報を登録して荷物の管理を行う。また、荷物の入庫作業を行う場合は、倉庫外においてバーコードリーダにより荷物のバーコードを読み取り、荷物を荷取った後、フォークリフトを走行させて倉庫内へ荷物を搬送する。そして、倉庫内の荷物格納位置に荷物を荷置した後、荷物情報をバーコードリーダから管理装置に送信する。入庫した荷物の荷物情報を受信した管理装置は、この情報を登録して荷物の管理を行う。
【０００４】
ところで、倉庫内外における荷物の置き場所は、必ずしも明るさが一定とは限らず、倉庫内にあっては、収納棚などの存在により荷物が置かれている場所の照明が暗いことが多く、倉庫外にあっては、太陽光により荷物が置かれている場所の照明が明るいことが多い。また、同じ倉庫内でも、場所によって明るさが異なっている場合もある。このため、荷物のバーコード部分の明るさも荷物の置き場所によって異なり、バーコードリーダは場所に応じて異なる照明条件の下でバーコードを読み取ることになる。
【０００５】
しかしながら、バーコードを安定して読み取るためには、明るさが適切であることが要求される。特に、荷物情報が２次元のバーコードで表示される場合、バーコードリーダとしてはＣＣＤカメラ等の電子カメラが用いられ、画像処理によってバーコードを読み取るが、倉庫外のような明るい場所において倉庫内と同じ条件でバーコードを撮像すると、バーコード部分が明かるすぎるために画像の大部分が白画像となって、バーコードを読み取れなくなる。一方、倉庫内の暗い場所において倉庫外と同じ条件でバーコードを撮像すると、バーコード部分が暗すぎるために画像の大部分が黒画像となって、バーコードを読み取れなくなる。
【０００６】
そこで、このような明るさの相違に対応するため、従来は、カメラから取り込んだ画像を閾値に基づいて画素ごとに白黒に２値化し、白ビットと黒ビットの数の比率から画像の明るさを測定して、その結果に基づいてＡＧＣ（Automatic Gain Control）等により白黒レベルの閾値を変化させた後、再度画像を取り込み、これを何回か繰り返して、白ビットと黒ビットの数の比率が適切な値になったときに、バーコードを読み取るようにしていた。これによれば、カメラから取り込んだ画像が明かるすぎる場合は閾値を上げ、暗すぎる場合は閾値を下げることで、場所にかかわらず適切な明るさの画像が得られ、この画像からバーコードを読み取ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−５８５９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法では、閾値の可変幅に制約があることから、対応できる明るさの範囲が狭く、また、画像を２値化処理して明るさを測定し、明るさが適切でなければ閾値を変更して画像を取り込み、取り込んだ画像を再度２値化処理して明るさを測定するといった処理を何回も繰り返さなければならないため、バーコードの読み取りに非常に時間がかかるという欠点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、明るさの変化幅が大きくても、荷物情報を短時間で正確に読み取ることが可能な荷物情報読取装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、荷物情報を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像から荷物情報が読み取り可能か否かを判定する判定手段と、撮像手段が荷物情報を撮像する際のシャッタ速度を制御するとともに撮像手段からの出力信号を増幅する際のゲインを制御する制御手段とを設ける。そして、判定手段によって荷物情報の読み取りが不可能と判定されたときに、荷物情報の読み取りが可能となるまで、制御手段によりシャッタ速度およびゲインを更新し、更新されたシャッタ速度およびゲインに基づいて撮像手段が荷物情報を撮像するようにしている。
【００１１】
このようにすることで、明るさが適切でないために画像から荷物情報が読み取れない場合は、シャッタ速度およびゲインが自動的に更新されてゆき、それらが適切な値になった時点で荷物情報が読み取られる。したがって、従来のように撮像した画像を２値化処理して明るさを測定したうえで閾値を変更するという処理を繰り返す必要がなくなり、荷物情報を短時間で読み取ることができる。また、本発明では、従来のように白黒レベルの閾値を変えるのではなく、シャッタ速度とゲインの値を変えることで明るさの変化に対応するようにしており、シャッタ速度やゲインは可変範囲が広くとれるため、明るさの変化幅が大きい場合でも荷物情報を正確に読み取ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき図を参照しながら説明する。図１は本発明に係るフォークリフトを荷物とともに示した側面図である。図２は本発明に係るフォークリフトの要部を示した図であり、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は要部側面図である。図１および図２において、１００はフォークリフトであり、本実施形態では、一例としてカウンタバランス型のフォークリフトを示している。１はフォークリフト１００の車体であり、車体１の下部には、床面Ｇに接地して転動することで車体１を走行させる走行タイヤ２が取り付けられている。また、車体１の前部（Ｆ方向側）には２本のマスト３（図２（ａ）参照）が立設されていて、このマスト３の前方にはリフトブラケット４がマスト３に沿って昇降可能に連結されている。５はリフトブラケット４に連結された１対のフォークであり（図２（ａ）参照）、このフォーク５は、車体１がＦ方向に前進することにより、荷物Ｗを積載するパレットＰの差込口Ｐａに差し込まれ、リフトブラケット４とともにマスト３に沿って上昇することにより、パレットＰと荷物Ｗを床面Ｇから荷取る。荷物ＷおよびパレットＰは荷物Ｗの種類やロット番号ごとに区分されて、所定の格納位置に複数格納されている。本実施形態では、荷物Ｗを積載したパレットＰは床面Ｇに直置きされて格納されているが、棚や荷受台の上に載置されて格納されていてもよい。
【００１３】
１５は本発明に係る荷物情報読取装置を構成するバーコードリーダであって、車体１の前方に設置されており、荷物Ｗのフォークリフト１００と対面する側面に付設されたバーコード１６を読み取る。バーコード１６は、図３に示すようにパレットＰの略中央に位置するように荷物Ｗの側面に貼着等により付設されていて、荷物Ｗの荷物情報を示している。荷物情報とは、たとえば荷物の種類、品名、ロット番号、数量、入庫元や出庫先等に関する荷物固有の情報である。ここでは、２次元バーコードにより荷物情報を表している。このバーコード１６を読み取るため、バーコードリーダ１５としては、たとえばＣＣＤカメラのような電子カメラが用いられる。バーコードリーダ１５は、図２（ａ）に示すように１対のフォーク５間の略中央に位置するとともに、フォーク５をパレットＰの差込口Ｐａに差し込んだときに、レンズ部１５ａがバーコード１６と略同一の高さに位置するように、リフトブラケット４のフレーム４ａに取り付けられている。
【００１４】
１９は車体１の前方に設置された距離検出手段としての距離センサであり、バーコードリーダ１５と荷物Ｗとの距離を検出する。距離センサ１９としては、たとえば反射型の光ビームセンサが用いられる。この距離センサ１９は、図２（ａ）に示すようにバーコードリーダ１５と並んで、リフトブラケット４のフレーム４ａに取り付けられている。なお、図１における２０は車体１の運転席に設置された端末装置であって、この端末装置２０は後述するように通信部を備えており、バーコードリーダ１５が読み取ったバーコード１６の荷物情報を受信するとともに、倉庫の管理室に設置されている管理装置との間で通信を行なう。
【００１５】
図４は、バーコードリーダ１５およびフォークリフト１００の電気的構成を示すブロック図である。但し、ここでは本発明に関係するブロックだけを図示している。バーコードリーダ１５は、バーコード１６を撮像するＣＣＤからなる光学式読取素子１５１と、ＣＰＵおよびメモリを備えたカメラコントローラ１５２と、撮像したバーコード１６を画像処理して荷物情報を抽出する画像処理部１５３とを備えている。光学式読取素子１５１は本発明における撮像手段を構成し、カメラコントローラ１５２は本発明における判定手段および制御手段を構成している。１９は距離センサであって、図１、図２で説明したものと同じである。
【００１６】
２０は前述の端末装置であり、ＣＰＵからなる制御部２０ａと、ＲＯＭやＲＡＭからなるメモリ２０ｂと、送信回路や受信回路からなる通信部２０ｃと、ＬＣＤ等の表示パネルからなる表示部２０ｄとから構成されている。端末装置２０は、管理装置２１との間で通信部２０ｃを介して通信を行ない、バーコードリーダ１５が読み取った荷物Ｗの荷物情報を管理装置２１へ送信する。管理装置２１では、受信した荷物情報を登録して倉庫内の荷物の在庫管理や入出庫管理を行う。また、管理装置２１は、入出庫する荷物に関する情報を端末装置２０へ送信し、端末装置２０では受信した情報を表示部２０ｄに表示して、オペレータに報知する。
【００１７】
図５は、カメラコントローラ１５２のメモリに設定されている読取条件のテーブルである。読取条件は、光学式読取素子１５１がバーコード１６を撮像する際のシャッタ速度と、光学式読取素子１５１からの出力信号を増幅する際のゲインからなる。シャッタ速度（単位は秒）は、光学式読取素子１５１を構成するＣＣＤの通電時間を制御することで可変とすることができ、暗い場所ではシャッタ速度を遅くし、明るい場所ではシャッタ速度を速くする。ゲインは、カメラコントローラ１５２に備わるＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路のゲインであって、暗い場所ではゲインを下げ、明るい場所ではゲインを上げる。
【００１８】
図５では、読取条件１，２，３，…に対して、それぞれシャッタ速度ｔ１，ｔ２，ｔ３，…とゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…との組合せが設定されている。たとえば、読取条件１としては、一番暗い場所でバーコード１６を撮像する際のシャッタ速度ｔ１とゲインＧ１とが設定されており、読取条件２，３，４，…となるに従って明るさは増加してゆく。この場合、シャッタ速度はｔ１＞ｔ２＞ｔ３…となり、ゲインはＧ１＜Ｇ２＜Ｇ３…となる。なお、上記とは逆に、読取条件１として、一番明るい場所でバーコード１６を撮像する際のシャッタ速度とゲインとを設定してもよい。また、読取条件の数は任意に設定することができる。
【００１９】
次に、上述したバーコードリーダ１５を搭載したフォークリフト１００により荷物Ｗのバーコード１６を読み取る場合の動作を説明する。倉庫外に置かれている荷物Ｗを倉庫へ入庫する場合、フォークリフト１００を荷物Ｗに向かって前進させ、図６に示すようにフォーク５をパレットＰの差込口Ｐａに差し込んでゆく。この過程で、距離センサ１９がバーコードリーダ１５と荷物Ｗとの距離を検出し、その検出信号をカメラコントローラ１５２に送る（図４）。そして、バーコードリーダ１５と荷物Ｗとの距離があらかじめ決められた距離Ｌになると、カメラコントローラ１５２が光学式読取素子１５１によるバーコード１６の撮像を開始する。
【００２０】
このとき、カメラコントローラ１５２は、図５のテーブルから読取条件１を読み出し、シャッタ速度としてｔ１、ゲインとしてＧ１をそれぞれ設定する。そして、この条件で光学式読取素子１５１によるバーコード１６の撮像が行われる。しかしながら、読取条件１は前述のように、一番暗い場所でバーコード１６を撮像する際の条件であるのに対し、今の場合は、倉庫外の明るい場所でバーコード１６を読み取るため、読取条件１によるシャッタ速度ｔ１およびゲインＧ１では、撮像した画像はほとんど白画像となってしまい、画像処理部１５３では画像からバーコード１６を読み取ることができない。そこで、カメラコントローラ１５２は、次に図５のテーブルから読取条件２を読み出し、シャッタ速度としてｔ２、ゲインとしてＧ２をそれぞれ設定して、この条件でバーコード１６を撮像する。その結果、読取条件２で撮像した画像から画像処理部１５３がバーコード１６を読み取ることができれば、バーコードの読取処理は終了する。しかし、読取条件２でもバーコード１６の読み取りが不可能な場合は、読取条件３に更新して、シャッタ速度ｔ３、ゲインＧ３でバーコード１６を撮像する。以下、同様にして、画像処理部１５３でバーコード１６が読み取れるまで、シャッタ速度およびゲインを可変して撮像を行う。
【００２１】
こうして、明るさが適切でないために画像からバーコード１６が読み取れない場合は、シャッタ速度およびゲインが自動的に更新されてゆき、それらが適切な値になった時点でバーコード１６が読み取られる。したがって、従来のように撮像した画像を２値化処理して明るさを測定したうえで閾値を変更するという処理を繰り返す必要がなくなり、バーコード１６を短時間で読み取ることができる。また、従来のように白黒レベルの閾値を変えるのではなく、シャッタ速度とゲインの値を変えることで明るさの変化に対応するようにしており、シャッタ速度やゲインは可変範囲が広くとれるため、明るさの変化幅が大きい場合でも荷物情報を正確に読み取ることが可能となる。
【００２２】
なお、図６の距離Ｌは、バーコードリーダ１５の光学式読取素子１５１がバーコード１６を合焦点状態（ピントが合った状態）で撮像できる距離に設定されている。したがって、バーコードリーダ１５はバーコード１６を鮮明な画像として取り込むことができ、画像処理部１５３はバーコード１６を確実に読み取ることができる。画像処理部１５３では、バーコード１６から荷物情報が２値化データとして抽出され、抽出された荷物情報は、カメラコントローラ１５２から端末装置２０へ出力され、端末装置２０の通信部２０ｃから管理装置２１へ送信される。
【００２３】
こうしてバーコード１６を読み取った後、フォークリフト１００をさらに前進させて、図７に示すようにフォーク５をパレットＰの差込口Ｐａに根元まで差し込み、この状態でリフトブラケット４を上昇させると、フォーク５もリフトブラケット４とともに上昇し、フォーク５でパレットＰごと荷物Ｗが荷取られる。荷物Ｗを荷取った後、フォークリフト１００は荷物Ｗを入庫するため倉庫内へ走行して行く。また、倉庫から荷物を出庫する場合も、上記と同様にして、倉庫内にある荷物のバーコードをバーコードリーダ１５で読み取る。このとき、倉庫の内部は外部より暗いので、バーコードリーダ１５において読取条件１からバーコード１６の撮像を開始すると、短時間でバーコード１６の読み取りが完了する。読み取られた荷物情報は管理装置２１へ送信される。
【００２４】
図８は、バーコードリーダ１５の動作を示したフローチャートであって、カメラコントローラ１５２により実行される手順を表している。まず最初に、カメラコントローラ１５２は距離センサ１９の出力、すなわちバーコードリーダ１５と荷物Ｗとの距離を読み込み（ステップＳ１）、当該距離がＬであるか否かを判定する（ステップＳ２）。距離がＬでなければ（ステップＳ２：ＮＯ）ステップＳ１へ戻って距離センサ１９の出力を読み込む。距離がＬになると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、光学式読取素子１５１が読取条件１（シャッタ速度ｔ１、ゲインＧ１）でバーコード１６の撮像を行う（ステップＳ３）。そして、撮像したバーコード１６の画像を画像処理部１５３へ送り、バーコード１６の読み取りが可能か否かを判定する（ステップＳ４）。その結果、バーコード１６の読み取りが不可能と判定されれば（ステップＳ４：ＮＯ）、次に、読取条件２（シャッタ速度ｔ２、ゲインＧ２）でバーコード１６の撮像を行い（ステップＳ５）、撮像した画像からバーコード１６の読み取りが可能か否かを再度判定する（ステップＳ４）。以下、バーコード１６の読み取りが可能となるまで、ステップＳ４、Ｓ５を繰り返し、シャッタ速度およびゲインを更新しながらバーコード１６を撮像する。
【００２５】
一方、撮像した画像からバーコード１６の読み取りが可能であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、画像処理部１５３においてバーコード１６から荷物情報を抽出し（ステップＳ６）、抽出した荷物情報を端末装置２０へ出力して（ステップＳ７）、処理を終了する。端末装置２０へ出力された荷物情報は、端末装置２０からさらに管理装置２１へ送信される。
【００２６】
上記実施形態では、光学式読取素子１５１としてＣＣＤを用いたバーコードリーダを例に挙げたが、本発明はこれに限定するものではなく、ＭＯＳ形撮像素子を用いたバーコードリーダであってもよい。また、上記実施形態では、バーコード１６として図３のような２次元バーコードを例示したが、これに代えて１次元バーコードを用いてもよい。また、荷物情報はバーコードに限らず、文字やカラーマーク等により表示してもよい。すなわち、本発明における荷物情報読取装置は、荷物情報を光学的に読み取ることが可能な手段であればよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、距離検出手段として反射型の光ビームセンサを例に挙げたが、このような光学式の距離センサに代えて超音波式の距離センサを用いてもよい。また、倉庫内の暗い場所において荷物情報を照射するハロゲンランプのような照射手段をフォークリフトの車体前方に設けてもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、フォークリフトとしてカウンタバランス型のフォークリフトを例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、リーチ型のような他のタイプのフォークリフトにも適用することができる。また、本発明はオペレータが搭乗する有人式のフォークリフトだけでなく、無人式のフォークリフトにも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、明るさに応じてシャッタ速度とゲインとを自動的に更新することで、荷物情報を短時間で読み取ることができるとともに、明るさの変化幅が大きくても荷物情報を正確に読み取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォークリフトを荷物とともに示した側面図である。
【図２】本発明に係るフォークリフトの要部を示した図である。
【図３】バーコードが付設された荷物の正面図である。
【図４】本発明に係るバーコードリーダおよびフォークリフトの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】読取条件のテーブルを示した図である。
【図６】バーコードの読み取りを説明する図である。
【図７】荷物の荷取りを説明する図である。
【図８】バーコードリーダの動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１５ バーコードリーダ（荷物情報読取装置）
１６ バーコード（荷物情報）
１００ フォークリフト
１５１ 光学式読取素子（撮像手段）
１５２ カメラコントローラ（判定手段、制御手段）
ｔ１，ｔ２，ｔ３… シャッタ速度
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３… ゲイン
Ｗ 荷物

Claims (2)

1. 荷物に表示された荷物固有の荷物情報を光学的に読み取る荷物情報読取装置であって、
   前記荷物情報を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像から荷物情報が読み取り可能か否かを判定する判定手段と、
   前記撮像手段が荷物情報を撮像する際のシャッタ速度を制御するとともに、前記撮像手段からの出力信号を増幅する際のゲインを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記判定手段によって荷物情報の読み取りが不可能と判定されたときに、荷物情報の読み取りが可能となるまで、前記制御手段によりシャッタ速度およびゲインを更新し、更新されたシャッタ速度およびゲインに基づいて前記撮像手段が荷物情報を撮像することを特徴とする荷物情報読取装置。
2. 請求項１に記載の荷物情報読取装置を車体前方に搭載したことを特徴とするフォークリフト。

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