JP2012166942A - 在荷認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】夜間など周囲が暗い状況においてもターゲットの誤認識を低下させ、パレット上に荷が載置されているか否かを高精度に認識することができる在荷認識装置を提供する。
【解決手段】荷を吊上げ搬送する吊上げ搬送手段３に搭載された撮像手段５と、荷を載置可能な複数のパレット１と、パレットに設けられており、荷を載置すると隠れて撮像手段による上方からの撮像が不可能となる被撮像部２と、撮像手段から入力した所定のパレットの撮像信号に基づいて被撮像部２の有無を確認し、所定のパレットへの荷の在荷を認識する認識部６とを備えた在荷認識装置である。被撮像部２は、明色からなる所定形状のターゲット２ａと、このターゲット２ａの周囲を囲んで設けられている暗色のターゲット周囲部２ｂとで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工場内のコイルヤードに設置した複数のパレット上にコイルが載置されているか否かを認識する在荷認識装置に関する。

工場内のコイルヤードに設置した複数のパレット上にコイルが載置されているか否かを認識するコイルの在荷認識装置として、例えば特許文献１，２で記載されているように、Ｖ字状の荷物載置場所（パレット）の谷部に設けたターゲットと、天井クレーンに設けられてパレット上部を撮像する撮像手段と、この撮像手段の映像信号に基づいて画像信号を作成し、画像信号と予め記憶したターゲットの形状記憶情報とを比較してターゲットの有無を認識する演算部とを備えた装置が知られている。この装置は、演算部が作成した画像信号とターゲットの形状記憶情報とに基づいてターゲットが無いと判断すると、天井クレーンで吊り上げ搬送されてきたコイルがパレットに載置されていると認識する。一方、演算部が作成した画像信号とターゲットの形状記憶情報とに基づいてターゲットが存在していると判断した場合には、パレットにコイルが載置されていないと認識する。
ここで、ターゲットは、パレットの谷部の平面部に、吸光性を有する（艶反射の無い）黒色の塗装剤を所定の形状で塗装することで形成されており、このターゲットを囲むターゲット周辺部（パレットの谷部の平面部）は、白色の塗装剤で塗装されている。

特許第２７０３５４６号 特許第２５９６５７３号

しかし、上述したコイルの在荷認識装置は、夜間など周囲が暗いコイルヤードでコイルの在荷認識装置を稼働すると、撮像部が撮像する黒色のターゲットの映像信号レベルが低くなるので、ターゲットを正確に認識することが難しくなるという問題がある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、夜間など周囲が暗い状況においてもターゲットの誤認識を低下させ、パレット上に荷が載置されているか否かを高精度に認識することができる在荷認識装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、荷を吊上げ搬送する吊上げ搬送手段に搭載された撮像手段と、前記荷を載置可能な複数のパレットと、前記パレットに設けられており、前記荷を載置すると隠れて前記撮像手段による上方からの撮像が不可能となる被撮像部と、前記撮像手段から入力した所定のパレットの撮像信号に基づいて前記被撮像部の有無を確認し、前記所定のパレットへの前記荷の在荷を認識する認識部、とを備えた在荷認識装置において、前記被撮像部は、明色からなる所定形状のターゲットと、このターゲットの周囲を囲んで設けられている暗色のターゲット周囲部とで構成されていることを特徴としている。

この発明によると、被撮像部が、明色からなる所定形状のターゲットと、このターゲットの周囲を囲んで設けられている暗色のターゲット周囲部とで構成されているので、撮像手段は、ターゲット及びターゲット周囲部の映像信号レベルの差を明確にして撮像することができる。このため、認識部は、ターゲット及びターゲット周囲部を明確にした映像信号に基づいてターゲットの形状を正確に認識することができるので、パレットへの荷の在荷認識を高精度に行なうことができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の在荷認識装置において、前記ターゲットは白色の樹脂板からなる部材であり、前記ターゲット周囲部は黒色の部材であることを特徴としている。
この発明によると、白色の樹脂板からなるターゲットの映像信号レベルは鋭い立ち上がりを得ることができ、黒色の部材であるターゲット周囲部の映像信号レベルは鋭い立ち下がりを得る。このため、撮像手段の映像信号レベルの差を明確にして撮像することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の在荷認識装置において、前記ターゲット周囲部は、入射した光が無反射する無反射部材であることを特徴としている。
この発明によると、ターゲット周囲部を無反射部材としたことで、ターゲット周囲部は、鋭い立ち下がりの映像信号レベルとなる。このため、ターゲットの周辺のノイズを確実にキャンセルして安定したターゲットの輪郭像を認識することができる。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の在荷認識装置において、前記前記ターゲット周囲部は、フェルト部材であることを特徴としている。
この発明によると、艶反射の無い黒色の塗装剤により暗色部分を形成した従来装置と比較して、本発明の黒色のターゲット周囲部は、無反射部材であるフェルト材からなる配置しただけなので、被撮像部を形成する際の作業労力及び材料コストの低減化を図ることができる。

本発明に係る在荷認識装置によると、撮像手段が撮像するパレットに設けた被撮像部は、明色からなる所定形状のターゲットと、このターゲットの周囲を囲んで設けられている暗色のターゲット周囲部とで構成されているので、撮像手段は、ターゲット及びターゲット周囲部の映像信号レベルの差を明確にして撮像することができる。そして、夜間など周囲が暗い環境で撮像部が被撮像部を撮像する場合であっても、撮像部が撮像する明色のターゲットの映像信号レベルはさほど低くならず、パレットへの荷の在荷認識を高精度に行なうことができる。

本発明に係る吊上げ搬送手段及び在荷認識装置の構成を示す図である。 本発明に係る撮像手段及び認識部の構成を示す図である。 コイルヤードにおいてコイルが載置されているパレット及びコイルが載置されていないパレットを示す図である。 本発明に係るパレット及び被撮像部を示す図である。 本発明に係る被撮像部の構成を示す図である。 撮像手段が作成した被撮像部の映像信号レベルを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明に係るコイルの在荷認識装置は、図１に示すように、工場内のコイルヤードに設置されている複数のパレット１の平坦部に設けた被撮像部２と、工場内の天井部近くに配置した天井クレーン３の横行台車４に設置され、パレット１を上方から撮像するカメラ５と、カメラ５から入力する映像信号により被撮像部２の有無を認識する認識装置６とを備えている。

天井クレーン３は、天井部近くの壁部に配置したレール７ａ，７ａ上を走行する走行台車７と、この走行台車７の走行方向と直交する水平方向に走行する前述した横行台車４と、横行台車４に搭載され、コイルを吊上げ可能な吊具８と、走行台車７、横行台車４及び吊具８を遠隔操作で駆動制御するクレーン操作部（不図示）とを備えている。
図４（ａ）に示すように、パレット１は、平坦なパレット床面１ａに２組の載置台１ｂ，１ｃが設置されている。一方の組の載置台１ｂは、図４（ｂ）に示すように、互いに離間した一対の台１ｂ１，１ｂ２で構成されており、それら台１ｂ１，１ｂ２の上面が、コイル１５の下面の軸方向一端側を載置するＶ字状の載置面とされている。また、他方の組の載置台１ｃも、互いに離間した一対の台１ｃ１，１ｃ２で構成され、それら台１ｃ１，１ｃ２の上面が、コイル１５の下面の軸方向他端側を載置するＶ字状の載置面となっている。

そして、２組の載置台１ｂ，１ｃの間のパレット床面１ａに、一対の被撮像部２が互いに離間して設けられており、これら被撮像部２は、図４（ａ）に示すように、コイル１５を載置台１ｂ，１ｃに載置したときに、上方から見てコイル１５で隠れる位置に設けられている。
被撮像部２は、図５に示すように、四角形状をなし、白色のアクリル板等の樹脂板からなるターゲット２ａと、このターゲット２ａより大きな四角形状をなし、ターゲット２ａの外周を囲んで設けられた黒色のフェルト材からなるターゲット周囲部２ｂとで構成されている。

カメラ５は、パレット１からの反射光を受光し、この反射光による光信号を光電変換素子（例えば電荷結合素子“ＣＣＤ：charge‐coupled device"）で電気信号を映像信号に変換するものであり、コイル１５が載置されていないパレット１を上方から撮像すると、パレット床面１ａに設けた一対の被撮像部２を同時に撮像するようになっている。
認識装置６は、図２に示すように、２値変換部９，バッファメモリ１０，パターン比較部１１，判定部１２，インターフェイス（Ｉ/Ｆ）１３を備えている。

カメラ５から認識装置６に入力された映像信号は、２値変換部９に入力される。２値変換部９は、入力された映像信号を「１」、「０」の２値信号に変換（２値化処理）し（この変換した２値信号を画像信号と称する）、バッファメモリ１０に入力する。
バッファメモリ１０は、変換された後の１画面分の画像信号を記憶する。このバッファメモリ１０で記憶された画像信号はパターン比較部１１に出力される。

パターン比較部１１は、バッファメモリ１０に記憶された画像信号と、予め記憶されている被撮像部２のターゲット２ａと同一形状の（四角形状）のターゲットパターンとを比較することにより、画像信号の中にターゲットパターンと同一形状のものが有るか否かを比較演算する。パターン比較部１１の演算結果は判定部１２に入力される。
判定部１２は、パターン比較部１１の演算結果において、画像信号の中に被撮像部２のターゲットパターンと同一形状のものが有る場合には、パレット１上にコイル１５が載置されていないという判定をする。また、パターン比較部１１の比較演算の結果において、画像信号の中に被撮像部２のターゲットパターンと同一形状のものがない場合には、パレット１上にコイルが載置されている（在荷）という判定をする。

この判定部１２の判定演算の結果は、天井クレーン３のクレーン操作部に、インターフェイス１３を介してパレット１のコイル在荷情報として出力され、クレーン操作部は、そのコイル在荷情報に基づいて、コイルが載置されているパレット１と、コイルが載置されていないパレット１を自動的に認識しながら走行台車７、横行台車４及び吊具８を遠隔操作で駆動する。

次に、上記構成のコイルの在荷認識装置によるパレット１上のコイル１５の在荷認識動作について説明する。なお、図３のコイル１５が載置されているパレットを符号１Ａで示し、図３のコイル１５が載置されていないパレットを符号１Ｂで示す。
先ず、天井クレーン３のクレーン操作部の操作により、工場内の生産ラインで生産されたコイル１５が、天井クレーン３の吊具８で吊上げ保持され、走行台車７及び横行台車４の駆動によりコイルヤードまで搬送され、コイル１５が載置されている図３のパレット１Ａの上方位置まで移動してきたものとする。

横行台車４に設置されているカメラ５は、パレット１Ａを上方から撮影する。
認識装置６の２値変換部９は、カメラ５から入力した映像信号を画像信号に変換してバッファメモリ１０に入力する。次いで、バッファメモリ１０は、変換された後の１画面分の画像信号を記憶し、パターン比較部１１に出力する。パターン比較部１１は、バッファメモリ１０に記憶された画像信号と、予め記憶されている被撮像部２のターゲット２ａと同一形状の（四角形状）のターゲットパターンとを比較演算する。

ここで、パレット１Ａのパレット床面１ａに設けられている被撮像部２は、上方から見てコイル１５の下方に隠れているので、パターン比較部１１の演算結果は、画像信号の中に被撮像部２のターゲットパターンと同一形状のものが無いと判断する。
このため、判定部１２は、パターン比較部１１の演算結果に基づき、パレット１Ａ上にコイル１５が載置されているという判定を行なう。

そして、この判定部１２のパレット１Ａ上にコイル１５が載置されているという判定結果（コイル在荷情報信号）が、天井クレーン３のクレーン操作部に送信される。これにより、クレーン操作部は、吊具８の降下動作を行なわず、走行台車７及び横行台車４を駆動して、コイル１５を載置していない図３のパレット１Ｂの上方位置まで移動させる。
カメラ５は、コイル１５を載置していないパレット１Ｂの被撮像部２を撮像し、認識装置６の２値変換部９が、カメラ５から入力した映像信号を画像信号に変換してバッファメモリ１０に入力する。

ここで、カメラ５は、白色のアクリル板等の樹脂板からなるターゲット２ａと、黒色のフェルト材からなるターゲット周囲部２ｂとを撮像するので、ターゲット２ａの映像信号レベルを立ち上げてターゲット周囲部２ｂとの間のコントラストを高め、ターゲット２ａ及びターゲット周囲部２ｂの映像信号レベルの差を明確にすることができる。
すなわち、カメラ５の映像信号レベルは、例えば図６で示す映像信号レベル（図５のＢ−Ｂ線断面による映像信号レベル）で示すように、白い部分であるターゲット２ａの映像信号レベルに鋭い立ち上がりを得ることができる。また、黒色のフェルト材からなるターゲット周囲部２ｂは照射した光が反射しない無反射部材なので、このターゲット周囲部２ｂの映像信号レベルは、鋭い立ち下がりを得る。

これによって、図６に示すように、基準レベルＳＨＬ（映像信号から白黒を判断して２値変換する閾値となるもの）を高いレベルに設定できるため、周辺の画像中のノイズを確実に消去（キャンセル）することができる。
したがって、このカメラ５の映像信号を画像信号に変換しバッファメモリ１０を使用し、予め記憶されているターゲットパターンと比較演算するパターン比較部１１は、バッファメモリ１０の画像信号からターゲットパターンの形状が安定して識別可能となる。

ここで、夜間など周囲が暗いコイルヤードにおいてカメラ５が被撮像部２を撮像する際であっても、カメラ５が撮像する白色のアクリル板等の樹脂板からなるターゲット２ａの映像信号レベルはさほど低くならない。
そして、パターン比較部１１は、パターン比較部１１の演算結果は、画像信号の中に被撮像部２のターゲットパターンと同一形状のものが有ると判断し、判定部１２は、パターン比較部１１の演算結果に基づき、パレット１Ｂ上にコイル１５が載置されていないという判定を行なう。

このように、判定部１２によるパレット１Ｂ上にコイル１５が載置されていないという判定結果（コイル在荷情報信号）が、天井クレーン３のクレーン操作部に送信される。これにより、クレーン操作部は、吊具８の降下動作を行い、パレット１Ｂ上にコイル１５を載置する。
なお、他のコイル１５が載置されているパレット、コイル１５が載置されていないパレットに対しても同様の動作を行なう。

したがって、本実施形態によると、被撮像部２は、白色のアクリル板等の樹脂板からなるターゲット２ａと、黒色のターゲット周囲部２ｂとで構成されているので、カメラ５が、ターゲット２ａ及びターゲット周囲部２ｂの映像信号レベルの差を明確にして撮像することができ、パターン比較部１１は、前記映像信号を２値信号に変換した画像信号の中からターゲット２ａの形状を正確に認識することができるので、判定部１２によるパレット１へのコイル１５の在荷認識を高精度に行なうことができる。

また、夜間など周囲が暗いコイルヤードにおいてカメラ５が被撮像部２を撮像する際であっても、カメラ５が撮像する白色のアクリル板等の樹脂板からなるターゲット２ａの映像信号レベルはさほど低くならず、パターン比較部１１は、ターゲット２ａの形状を正確に認識することができる。
また、ターゲット２ａの外周を囲んでいるターゲット周囲部２ｂは、黒色のフェルト材であり、照射した光が反射しない無反射部材なので、映像信号レベルに鋭い立ち上がりを得る白のターゲット２ａに対して、鋭い立ち下がりを得るターゲット周囲部２ｂとなり、基準レベルＳＨＬを高いレベルに設定できるため、周辺の画像中のノイズを確実にキャンセルして安定したターゲット２ａの輪郭像を認識することができる。

さらに、従来装置では、被撮像部の暗色部分（ターゲット）は、艶反射の無い黒色の塗装剤で形成されており、暗色部分を形成するために多くの作業時間、高価な塗装剤を必要とする。しかし、本実施形態では、明色部分であるターゲット２ａの周囲に、暗色部分として、艶反射の無い（無反射部材である）フェルト材からなる黒色のターゲット周囲部２ｂを配置しただけなので、被撮像部２を形成する際の作業労力及び材料コストの低減化を図ることができる。

１…パレット、１Ａ…コイルを載置しているパレット、１Ｂ…コイルを載置していないパレット、１ａ…パレット床面、１ｂ，１ｃ…載置台、１ｂ１，１ｂ２…台、１ｃ１，１ｃ２…台、２…被撮像部、２ａ…ターゲット、２ｂ…ターゲット周囲部（無反射部材、フェルト材）、３…天井クレーン（搬送手段）、４…横行台車、５…カメラ（撮像手段）、６…認識装置（認識部）、７…走行台車、７ａ，７ａ…レール、８…吊具、９…２値変換部、１０…バッファメモリ、１１…パターン比較部、１２…判定部、１３…インターフェイス、１５…コイル（荷）

Claims (4)

1. 荷を吊上げ搬送する吊上げ搬送手段に搭載された撮像手段と、前記荷を載置可能な複数のパレットと、前記パレットに設けられており、前記荷を載置すると隠れて前記撮像手段による上方からの撮像が不可能となる被撮像部と、前記撮像手段から入力した所定のパレットの撮像信号に基づいて前記被撮像部の有無を確認し、前記所定のパレットへの前記荷の在荷を認識する認識部、とを備えた在荷認識装置において、
   前記被撮像部は、明色からなる所定形状のターゲットと、このターゲットの周囲を囲んで設けられている暗色のターゲット周囲部とで構成されていることを特徴とする在荷認識装置。
2. 前記ターゲットは白色の樹脂板からなる部材であり、前記ターゲット周囲部は、黒色の部材であることを特徴とする請求項１記載の在荷認識装置。
3. 前記ターゲット周囲部は、入射した光が無反射する無反射部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の在荷認識装置。
4. 前記前記ターゲット周囲部は、フェルト部材であることを特徴とする請求項３記載の在荷認識装置。

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