JP2017010386A - 物品処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の異なる形状の物品が積載用器具に積載されたとき、各物品が積載用器具のどの位置にどのような姿勢で積載されているかの荷姿モデルを自動的に作成することができる物品処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態の物品処理装置は、積載用器具と、物品形状取得部と、物品モデル生成部と、荷姿検出部と、荷姿モデル生成部と、記憶部と、制御部とを持つ。物品モデル生成部は、物品形状取得部によって取得される物品の形状に基づいて、物品の形状の３次元モデルを生成する。荷姿検出部は、積載用器具に積載されている物品によって形成される荷姿を検出する。荷姿モデル生成部は、荷姿検出部によって検出される荷姿に基づいて、積載用器具に積載されている物品の３次元モデルおよび位置姿勢を対応付けることによって、荷姿モデルを生成する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、物品処理装置に関する。

従来、物品搬送用のパレットまたはボックスなどに複数の物品を自動的に積み載せるパレタイジング装置と、パレットまたはボックスに積載された複数の物品を自動的に積み降ろすデパレタイジング装置とがある。パレタイジング装置およびデパレタイジング装置は、複数の同一形状の物品に対しては、予め記憶している標準的な作業手順に従って、自動的に積み載せ及び積み降ろしを行う。しかしながら、不規則的に異なる形状の物品が混在する場合には、複数の形状の組み合わせを予め想定して標準的な作業手順を設定することが困難であり、自動的な積み載せ及び積み降ろしを適切に行うことができない可能性があった。

特開２００３−３３５４１７号公報 特開平０７−２７７５１２号公報 特開平０８−２９３０２９号公報

本発明が解決しようとする課題は、複数の異なる形状の物品が積載用器具に積載されたとき、各物品が積載用器具のどの位置にどのような姿勢で積載されているかの荷姿モデルを自動的に作成することができる物品処理装置を提供することである。

実施形態の物品処理装置は、積載用器具と、物品形状取得部と、物品モデル生成部と、荷姿検出部と、荷姿モデル生成部と、記憶部とを持つ。積載用器具は、物品が積載される。物品形状取得部は、物品の形状を取得する。物品モデル生成部は、物品形状取得部によって取得される物品の形状に基づいて、物品の形状の３次元モデルを生成する。荷姿検出部は、積載用器具に積載されている物品によって形成される荷姿を検出する。荷姿モデル生成部は、荷姿検出部によって検出される荷姿と、物品モデル生成部によって生成される積載用器具に積載されている物品の３次元モデルとに基づいて、積載用器具に積載されている物品の位置姿勢を取得する。荷姿モデル生成部は、積載用器具に積載されている物品の３次元モデルと、積載用器具に積載されている物品の位置姿勢とを対応付けることによって荷姿モデルを生成する。記憶部は、荷姿モデル生成部によって生成される荷姿モデルを記憶する。

実施形態の物品処理装置の構成を模式的に示す図。 実施形態の物品処理装置の機能構成の一部を示すブロック図。 実施形態の物品処理装置における物品モデルおよび荷姿モデルの各々の座標系における直方体の４つの頂点、幅、高さ、および奥行きを示す斜視図。 実施形態の物品処理装置における仮置き部の物品とボックス内の物品とに対する状態１、状態２、および状態３の変化を示す斜視図。 実施形態の物品処理装置においてボックス内に新たな物品が追加される際に、荷姿モデルにおいて新たに取得される頂点を示す斜視図。 実施形態の物品処理装置においてボックス内に新たな物品が追加される際に、荷姿モデルにおける物品モデルの４つの位置姿勢を示す図。 実施形態の第１の変形例に係る物品処理装置の構成を模式的に示す図。 実施形態の第１の変形例に係る物品処理装置の機能構成の一部を示すブロック図。 実施形態の第２の変形例に係る物品処理装置の構成を模式的に示す図。 実施形態の第２の変形例に係る物品処理装置の機能構成の一部を示すブロック図。

以下、実施形態の物品処理装置を、図面を参照して説明する。

実施形態の物品処理装置１０は、図１に示すように、物品仕分装置１１の周辺に設けられている。物品処理装置１０は、例えば、制御装置１４を備えている。

物品仕分装置１１は、搬送路２１と、複数の搬送ユニット２２と、搬送路２１に併設される搭載部２３および仕分部２４と、を備えている。
搬送路２１は、複数の搬送ユニット２２の各々を案内する周回（循環）経路を形成する。搬送路２１は、周回（循環）経路において搬送ユニット２２を、順次、搭載部２３および仕分部２４に案内する。
複数の搬送ユニット２２は、搬送路２１上の搬送方向Ｅに一列状に並んで配置されている。搬送ユニット２２は、搬送路２１を移動することによって、搭載部２３で搭載された物品Ｓを仕分部２４に搬送する。搬送ユニット２２は、搬送路２１を移動するための動力を発生する走行駆動源を備えている。走行駆動源は、例えばリニア同期モータなどのモータである。搬送ユニット２２は、物品Ｓが載置されるクロスベルト機構を備えている。クロスベルト機構は、物品Ｓが載置されるクロスベルトと、クロスベルトを駆動するモータとを備えている。クロスベルト機構は、クロスベルト上に載置される物品Ｓを搬送方向Ｅに直交する移送方向Ｆに移送する。

搭載部２３は、搬送ユニット２２に物品Ｓを搭載する。搭載部２３は、少なくとも１つ以上のインジェクター２３ａを備えている。インジェクター２３ａは、物品Ｓが載置される移送ベルトと、移送ベルトを駆動するモータとを備えている。インジェクター２３ａは、移送ベルト上に載置される物品Ｓを、搬送路２１の搬送方向Ｅに対して所定鋭角に交差する移送方向に沿って搭載部２３から所望の搬送ユニット２２へ移送する。搭載部２３のインジェクター２３ａには、例えば、複数の物品Ｓが積載された積載用器具から作業者の手作業によって物品Ｓの１つずつが積み降ろされる。積載用器具は、例えば複数の物品Ｓが段積み状に収容されるボックスＢなどであり、インジェクター２３ａの周辺に配置されている。

仕分部２４は、搬送ユニット２２から放出される物品Ｓを受け取る。仕分部２４は、搬送路２１の搬送方向Ｅに沿って配列された複数の区分先が異なるシューター２４ａを備えている。シューター２４ａは、搬送ユニット２２から放出される物品Ｓを、搬送路２１の搬送方向Ｅに対して所定鋭角に交差する移送方向に沿って、物品Ｓの区分先ごとに異なる仮置き部２５に移送する。仮置き部２５に収集された複数の物品Ｓは、例えば、作業者の手作業によって１つずつ積載用器具に積載される。積載用器具は、例えば複数の物品Ｓが段積み状に収容されるボックスＢなどであり、仮置き部２５の周辺に配置されている。

制御装置１４は、物品処理装置１０を統括的に制御する。制御装置１４は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ、およびデータを一時的に記憶するＲＡＭなどを備えている。
物品処理装置１０は、図１および図２に示すように、制御装置１４に接続される入力部４１、重量センサ４２、物品形状センサ４３、物品位置センサ４４、および荷姿センサ４５を備えている。

入力部４１は、物品Ｓの特性に関する情報を入力するためのユーザの操作を受け付ける。物品Ｓの特性に関する情報は、例えば、壊れ物、天地、および上積み禁止などの物品Ｓの取り扱い注意事項などの情報である。入力部４１は、ユーザによって入力される物品Ｓの特性に関する種々の情報を制御装置１４に出力する。
重量センサ４２は、物品Ｓの重量を検出する。重量センサ４２は、例えば、物品仕分装置１１の搬送ユニット２２、搭載部２３、および仕分部２４などに設けられている。重量センサ４２は、物品Ｓの重量の情報を制御装置１４に出力する。

物品形状センサ４３、物品位置センサ４４、および荷姿センサ４５は、例えばステレオカメラまたは距離画像カメラなどである。
物品形状センサ４３は、例えば、物品仕分装置１１の搭載部２３または仮置き部２５に設けられている。物品形状センサ４３は、物品Ｓの形状を検出し、物品Ｓの形状の情報を制御装置１４に出力する。
物品位置センサ４４は、仮置き部２５に設けられている。物品位置センサ４４は、仮置き部２５に収集されている物品Ｓの配置位置を検出し、物品Ｓの配置位置の情報を制御装置１４に出力する。
荷姿センサ４５は、ボックスＢが配置される位置周辺に設けられている。荷姿センサ４５は、ボックスＢおよびボックスＢ内に積載される複数の物品Ｓによって形成される荷姿を検出し、荷姿の情報を制御装置１４に出力する。

制御装置１４は、物品特性情報取得部５１と、物品重量取得部５２と、物品形状取得部５３と、物品モデル生成部５４と、仮置き位置検出部５５と、荷姿検出部５６と、ボックスモデル生成部５７と、荷姿モデル生成部５８と、記憶部５９とを備えている。

物品特性情報取得部５１は、入力部４１から物品Ｓの特性に関する種々の情報を取得し、物品Ｓの特性に関する種々の情報を記憶部５９に出力する。
物品重量取得部５２は、重量センサ４２から物品Ｓの重量の情報を取得し、物品Ｓの重量の情報を記憶部５９に出力する。

物品形状取得部５３は、物品Ｓの形状の情報を物品形状センサ４３から取得する。物品形状取得部５３は、例えば、物品形状センサ４３から出力される物品Ｓの３次元形状の画像データに所定の画像処理を行うことによって、物品Ｓの３次元形状を認識する。物品形状取得部５３は、物品Ｓの３次元形状の情報を物品モデル生成部５４に出力する。
物品モデル生成部５４は、物品形状取得部５３から出力される物品Ｓの３次元形状の情報に基づき、物品Ｓの３次元モデル（物品モデル）を生成する。物品モデル生成部５４は、図３に示すように、物品Ｓを直方体とみなして、物品Ｓに対する所定の基準位置によって物品座標系の原点を設定する。物品座標系は、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸による３次元直交座標系である。物品座標系の原点は、例えば、直方体である物品Ｓの中心などである。

物品モデル生成部５４は、物品モデルを、物品座標系の原点ベクトル^Ｖｑ_Ｐと、回転行列^ＶＲ_Ｐを含む同次変換行列^ＶＴ_Ｐと、直方体である物品Ｓの幅ｗ、高さｈ、および奥行きｄとによって生成する。
物品モデル生成部５４は、下記数式（１）に示すように、物品座標系のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の単位ベクトル^Ｖｅ_ｘ，^Ｖｅ_ｙ，^Ｖｅ_ｚを、直方体である物品Ｓの少なくとも４つの頂点^Ｖｐ_１，^Ｖｐ_２，^Ｖｐ_３，^Ｖｐ_４によって記述する。

物品モデル生成部５４は、下記数式（２）に示すように、物品座標系での原点ベクトル^Ｖｑ_Ｐを４つの頂点^Ｖｐ_１，^Ｖｐ_２，^Ｖｐ_３，^Ｖｐ_４によって記述するとともに、回転行列^ＶＲ_Ｐを単位ベクトル^Ｖｅ_ｘ，^Ｖｅ_ｙ，^Ｖｅ_ｚによって記述する。

物品モデル生成部５４は、下記数式（３）に示すように、同次変換行列^ＶＴ_Ｐを、回転行列^ＶＲ_Ｐと原点ベクトル^Ｖｑ_Ｐとによって記述する。

物品モデル生成部５４は、下記数式（４）に示すように、物品Ｓの幅ｗ、高さｈ、および奥行きｄを、４つの頂点^Ｖｐ_１，^Ｖｐ_２，^Ｖｐ_３，^Ｖｐ_４によって記述する。

物品モデル生成部５４は、物品モデルのデータを仮置き位置検出部５５、荷姿モデル生成部５８、および記憶部５９に出力する。

仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５に収集されている物品Ｓの配置位置の情報を物品位置センサ４４から取得する。仮置き位置検出部５５は、例えば、物品位置センサ４４から出力される物品Ｓの配置位置の画像データに所定の画像処理を行うことによって、仮置き部２５における物品Ｓの配置位置を認識する。
仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５における物品Ｓの配置位置と、物品モデル生成部５４から出力される物品Ｓの物品モデルとに基づき、同一の物品Ｓに対して、仮置き部２５における配置位置と物品モデルとを対応付ける。仮置き位置検出部５５は、同一の物品Ｓに対する仮置き部２５における配置位置と物品モデルとの対応関係の情報を、記憶部５９に出力する。

荷姿検出部５６は、ボックスＢおよびボックスＢ内に積載される複数の物品Ｓによって形成される荷姿の情報を荷姿センサ４５から取得する。荷姿検出部５６は、例えば、荷姿センサ４５から出力される荷姿の３次元形状の画像データに所定の画像処理を行うことによって、荷姿の３次元形状を認識する。荷姿検出部５６は、荷姿の３次元形状の情報をボックスモデル生成部５７に出力する。
ボックスモデル生成部５７は、荷姿検出部５６から出力される荷姿の３次元形状の情報に基づき、ボックスＢの３次元モデル（ボックスモデル）を生成する。ボックスモデル生成部５７は、図３に示すように、ボックスＢの外形を直方体とみなして、ボックスＢに対する所定の基準位置によってボックス座標系の原点を設定する。ボックス座標系は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸による３次元直交座標系である。ボックス座標系の原点は、例えば、直方体であるボックスＢの中心などである。

ボックスモデル生成部５７は、ボックスモデルを、ボックス座標系における原点ベクトル^ＶＱ_Ｂと、回転行列^ＶＲ_Ｂを含む同次変換行列^ＶＴ_Ｂと、直方体であるボックスＢの外形の幅Ｗ、高さＨ、および奥行きＤとによって生成する。
ボックスモデル生成部５７は、下記数式（５）に示すように、ボックス座標系のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の単位ベクトル^ＶＥ_ｘ，^ＶＥ_ｙ，^ＶＥ_ｚを、直方体であるボックスＢの外形の少なくとも４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４によって記述する。

ボックスモデル生成部５７は、下記数式（６）に示すように、ボックス座標系の原点ベクトル^ＶＱ_Ｂを４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４によって記述するとともに、回転行列^ＶＲ_Ｂを単位ベクトル^ＶＥ_ｘ，^ＶＥ_ｙ，^ＶＥ_ｚによって記述する。

ボックスモデル生成部５７は、下記数式（７）に示すように、同次変換行列^ＶＴ_Ｂを、回転行列^ＶＲ_Ｂと原点ベクトル^ＶＱ_Ｂとによって記述する。

ボックスモデル生成部５７は、下記数式（８）に示すように、ボックスＢの外形の幅Ｗ、高さＨ、および奥行きＤを、４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４によって記述する。

ボックスモデル生成部５７は、ボックスモデルのデータを荷姿モデル生成部５８に出力する。
荷姿モデル生成部５８は、ボックスモデル生成部５７から出力されるボックスモデルと、物品モデル生成部５４から出力される物品Ｓの物品モデルとに基づき、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの位置姿勢を取得する。荷姿モデル生成部５８は、ボックスモデルと、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの物品モデルと、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの位置姿勢とを対応付けることによって荷姿モデルを生成する。
荷姿モデル生成部５８は、下記数式（９）に示すように、物品モデルでの同次変換行列^ＶＴ_Ｐにボックスモデルの同次変換行列^ＶＴ_Ｂの逆行列^ＢＴ_Ｖを左からかけることによって、物品Ｓのボックス座標系での位置姿勢を示す同次変換行列^ＢＴ_Ｐを取得する。同次変換行列^ＢＴ_Ｐは、物品座標系の単位ベクトル^Ｖｅ_ｘ，^Ｖｅ_ｙ，^Ｖｅ_ｚのボックス座標系でのベクトル^Ｂｅ_ｘ，^Ｂｅ_ｙ，^Ｂｅ_ｚと、物品座標系の原点ベクトル^Ｖｑ_Ｐのボックス座標系でのベクトル^Ｂｑ_Ｐとによって構成されている。

荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に積載されている複数の物品Ｓに対する同次変換行列^ＢＴ_Ｐ、幅ｗ、高さｈ、および奥行きｄの集合を荷姿モデルとする。荷姿モデル生成部５８は、例えば、ボックスＢ内に積載されているｎ個の物品Ｓ_ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）に対し、同次変換行列^ＢＴ_Ｐｉ（ｉ＝１，…，ｎ）、幅ｗ_ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）、高さｈ_ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）、および奥行きｄ_ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）の集合を荷姿モデルとする。
荷姿モデル生成部５８は、荷姿モデルのデータを記憶部５９に出力する。

記憶部５９は、仮置き部２５に仮置きされている物品Ｓに対して、仮置き位置検出部５５によって検出される仮置き部２５における配置位置と、物品モデル生成部５４によって生成される物品モデルとを対応付けて記憶する。
記憶部５９は、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓに対して、荷姿モデル生成部５８によって生成される荷姿モデルと、物品重量取得部５２によって取得される物品Ｓの重量と、物品特性情報取得部５１によって取得される物品Ｓの特性情報とを対応付けて記憶する。
記憶部５９は、例えば下記表１に示すように、ボックスＢ内に積載されている複数の物品Ｓの各々に対して、荷姿モデルと、重量と、壊れ物の指定有無と、天地の指定有無とを対応付けて記憶している。下記表１において、物品番号によって指定される各物品Ｓの荷姿モデルは、物品Ｓの幅ｗ、高さｈ、および奥行きｄと、物品Ｓにおける同次変換行列^ＢＴ_Ｐを構成するベクトル^Ｂｅ_ｘ，^Ｂｅ_ｙ，^Ｂｅ_ｚおよびベクトル^Ｂｑ_Ｐとを備えている。各ベクトル^Ｂｅ_ｘ，^Ｂｅ_ｙ，^Ｂｅ_ｚ、^Ｂｑ_Ｐは、各物品番号における１行目から３行目に示すように、ボックス座標系のＸ成分、Ｙ成分、およびＺ成分を備えている。壊れ物の指定有無および天地の指定有無は、例えば、「０」が指定無を示し、「１」が指定有を示している。

以下に、上述した実施形態の物品処理装置１０の動作について説明する。
以下において、例えば、作業者が仮置き部２５に収集されている複数の物品Ｓを１つずつボックスＢ内に積載するときの制御装置１４の動作について、図４、図５、および図６を参照して説明する。

先ず、仮置き部２５に物品Ｓが追加されると、仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５に収集されている全ての物品Ｓの配置位置の情報を物品位置センサ４４から取得する。仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５の全ての物品Ｓに対して、仮置き部２５における配置位置と物品モデルとを対応付ける。仮置き位置検出部５５は、各物品Ｓの仮置き部２５における配置位置と物品モデルとの対応付けの情報を、記憶部５９に記憶させる（状態１）。

次に、作業者が仮置き部２５からボックスＢ内に新たな物品Ｓを移動させることに先立って、荷姿検出部５６は、荷姿の情報を荷姿センサ４５から取得する。ボックスモデル生成部５７は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加される前における荷姿の情報に基づき、ボックスモデルを生成する。荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加される前におけるボックスモデルとボックスＢ内に積載されているｎ個の物品Ｓの３次元モデルとに基づいて、荷姿モデルを生成する。荷姿モデル生成部５８は、荷姿モデルのデータを記憶部５９に記憶させる（状態２）。なお、ｎはゼロまたは任意の自然数である。

次に、作業者が仮置き部２５からボックスＢ内に新たな物品Ｓを移動させると、仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５に収集されている全ての物品Ｓの配置位置の情報を物品位置センサ４４から取得する。仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５からボックスＢ内に移動させられる物品Ｓに対して記憶部５９に記憶されている配置位置と３次元モデルとの対応付けの情報を削除する。
そして、荷姿検出部５６は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加された後における荷姿の情報を荷姿センサ４５から取得する。荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加された後における荷姿の情報と、新たな物品Ｓの３次元モデルとに基づいて、新たな物品Ｓの位置姿勢を取得する。荷姿モデル生成部５８は、新たな物品Ｓの位置姿勢を用いて、ボックスＢ内に積載されている（ｎ＋１）個の物品Ｓによる荷姿モデルを更新する（状態３）。
制御装置１４は、上述した状態１から状態３に示す動作、または状態２から状態３に示す動作を繰り返すことによって、記憶部５９に記憶される情報を更新する。

以下に、荷姿モデル生成部５８が荷姿モデルを更新する動作の詳細について説明する。
荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓ（ｎ＋１番目の物品Ｓ）が追加されることによって荷姿モデルを更新する際には、新たな物品Ｓの位置姿勢を示す上記数式（９）による同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}を、必要に応じて修正する。
先ず、荷姿モデル生成部５８は、図５に示すように、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加される前における荷姿モデル（ｎ個）と、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加された後における荷姿の情報とに基づいて、３つの拘束平面ＳＡ，ＳＢ，ＳＣを設定する。３つの拘束平面ＳＡ，ＳＢ，ＳＣは、ボックスＢ内に新たに追加される物品Ｓに接するボックス座標系での異なる平面である。
図５に示す第１の拘束平面ＳＡは、例えば、ボックス座標系のＹＺ平面に平行な平面であり、ボックスモデルの第１の側面を含む平面である。図５に示す第２の拘束平面ＳＢは、例えば、ボックス座標系のＸＹ平面に平行な平面であり、ボックスモデルの第２の側面を含む平面である。図５に示す第３の拘束平面ＳＣは、例えば、ボックス座標系のＸＺ平面に平行な平面であり、荷姿モデル（ｎ個）において最も上部に配置される物品モデルの上面を含む平面である。

次に、荷姿モデル生成部５８は、図６に示すように、新たな物品Ｓが３つの拘束平面ＳＡ，ＳＢ，ＳＣに接するように配置される場合に対して４つの配置パターンを設定する。荷姿モデル生成部５８は、４つの配置パターンの中でボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加された後における荷姿の情報に最も適合する配置パターンを抽出し、最も適合する配置パターンを用いて、必要に応じて同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}を修正する。
図６に示す新たな物品Ｓの物品モデルは、例えば、第１から第８の頂点ｐ１，…，ｐ８を備えている。図５に示すボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加された後における荷姿の情報は、例えば、新たな物品Ｓが追加される前の荷姿に対して新たに検出される４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４を備えている。

図５に示す第１の配置パターンは、例えば、新たな物品Ｓの物品モデルの４つの頂点ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４を、順次、荷姿の４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４に対応付けるように物品モデルを配置するパターンである。
図５に示す第２の配置パターンは、例えば、第１の配置パターンを基準配置として、新たな物品Ｓの物品モデルをボックス座標系のＸ軸周りに９０°だけ回転させるパターンである。第２の配置パターンは、例えば、新たな物品Ｓの物品モデルの４つの頂点ｐ５，ｐ４，ｐ６，ｐ３を、順次、荷姿の４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４に対応付けるように物品モデルを配置するパターンである。
図５に示す第３の配置パターンは、例えば、第１の配置パターンを基準配置として、新たな物品Ｓの物品モデルをボックス座標系のＹ軸周りに９０°だけ回転させるパターンである。第３の配置パターンは、例えば、新たな物品Ｓの物品モデルの４つの頂点ｐ４，ｐ７，ｐ８，ｐ２を、順次、荷姿の４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４に対応付けるように物品モデルを配置するパターンである。
図５に示す第４の配置パターンは、例えば、第１の配置パターンを基準配置として、新たな物品Ｓの物品モデルをボックス座標系のＺ軸周りに９０°だけ回転させるパターンである。第４の配置パターンは、例えば、新たな物品Ｓの物品モデルの４つの頂点ｐ４，ｐ８，ｐ５，ｐ３を、順次、荷姿の４つの頂点^ＶＰ_１，^ＶＰ_２，^ＶＰ_３，^ＶＰ_４に対応付けるように物品モデルを配置するパターンである。

荷姿モデル生成部５８は、４つの配置パターンの各々において、荷姿モデル（ｎ個）を構成するｎ個の物品モデルと、新たに追加される物品モデルとの間の距離に関する情報を取得する。荷姿モデル生成部５８は、例えば、ｎ個の物品モデルの原点ベクトル^Ｖｑ_Ｐｉおよび（幅ｗ_ｉ，高さｈ_ｉ，奥行きｄ_ｉ）（ｉ＝１，…，ｎ）と、新たに追加される物品モデルの原点ベクトル^Ｖｑ_{Ｐ（ｎ＋１）}および（幅ｗ_{（ｎ＋１）}，高さｈ_{（ｎ＋１）}，奥行きｄ_{（ｎ＋１）}）とに基づいて、距離に関する情報を取得する。
荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが追加される前後において荷姿センサ４５によって検出される荷姿の情報に基づいて、ボックスＢ内のｎ個の物品Ｓと、新たに追加される物品Ｓとの間の距離に関する情報を取得する。荷姿モデル生成部５８は、４つの配置パターンの各々に対して取得した距離に関する情報の中で荷姿の情報から取得した距離に関する情報に最も近いものを選択する。荷姿モデル生成部５８は、例えば、図５に示す第１の配置パターンに対応して同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}が設定されている状態において、選択した配置パターンが第１の配置パターンとは異なる場合には、同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}を修正する。荷姿モデル生成部５８は、選択した配置パターンにおける新たな物品Ｓの物品モデルを用いて同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}を算出することによって、同次変換行列^ＢＴ_{Ｐ（ｎ＋１）}を修正する。

以上説明した実施形態によれば、物品Ｓの形状および荷姿に基づいて荷姿モデルを生成する荷姿モデル生成部５８を持つことにより、不規則的に異なる形状の物品Ｓが混在する場合であっても、精度の良い荷姿モデルを生成することができる。ボックスモデルと物品モデルとに基づき、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの位置姿勢を取得する荷姿モデル生成部５８を持つので、複数の異なる形状の物品Ｓの位置姿勢を容易に精度良く取得することができる。
荷姿モデルを生成する荷姿モデル生成部５８を持つので、機械による自動的な積み降ろしを行う際に複数の異なる形状の物品ＳがボックスＢ内に積載されている場合であっても、荷姿モデルに基づいて自動的な積み降ろしを適切に行うことができる。複数の異なる形状の物品ＳがボックスＢ内に積載されている場合であっても、荷姿モデルに基づいて各物品Ｓを容易に識別して、適切な作業手順に従って自動的に積み降ろしを行うことができる。

さらに、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが積載される毎に、新たな物品Ｓの位置姿勢を取得して、荷姿モデルを更新する荷姿モデル生成部５８を持つので、精度の良い荷姿モデルを自動的に生成することができる。
さらに、荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ内に新たな物品Ｓが積載される前後における荷姿と、新たな物品Ｓが積載される前の荷姿モデルと、新たな物品Ｓの３次元モデルとに基づいて、新たな物品Ｓの位置姿勢を精度良く取得することができる。

さらに、仮置き部２５に仮置きされている物品Ｓの配置位置を検出する仮置き位置検出部５５を持つので、仮置き部２５の物品Ｓと物品モデル生成部５４から出力される物品モデルとの対応付けを適正に行うことができる。
さらに、仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５に新たな物品Ｓが追加される毎に、新たな物品Ｓの配置位置と３次元モデルとを適正に対応付けることができる。さらに、仮置き位置検出部５５は、仮置き部２５からボックスＢ内に物品Ｓが移動させられる毎に、配置位置と３次元モデルとの対応付けの情報を記憶部５９から削除するので、適正な情報のみを記憶部５９に保持することができる。

さらに、荷姿モデルとボックスＢ内に積載されている物品Ｓの重量とを対応付けて記憶する記憶部５９を持つので、物品Ｓの自動的な積み載せ及び積み降ろしを、物品Ｓの重量に基づいて、より一層、適切に行うことができる。
さらに、荷姿モデルとボックスＢ内に積載されている物品Ｓの特性情報とを対応付けて記憶する記憶部５９を持つので、物品Ｓの自動的な積み載せ及び積み降ろしを、物品Ｓの特性情報に基づいて、より一層、適切に行うことができる。

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態の第１の変形例に係る物品処理装置７０では、制御装置１４は、記憶部５９に記憶されている情報に基づいて、機械による自動的な積み降ろしを制御する駆動制御部６０を備えてもよい。
第１の変形例の物品処理装置７０は、図７および図８に示すように、制御装置１４に加えて、駆動制御部６０によって制御されるデパレタイジング装置１２を備えている。デパレタイジング装置１２は、例えば、物品仕分装置１１の搭載部２３の周辺に配置されている。

デパレタイジング装置１２は、作業者に代わって、複数の物品Ｓが積載された積載用器具から物品Ｓを１つずつ積み降ろす。積載用器具は、例えば複数の物品Ｓが段積み状に収容されるボックスＢなどである。デパレタイジング装置１２は、物品Ｓを把持して移送するハンド機構３１を備えている。ハンド機構３１は、制御装置１４が記憶している複数の物品ＳおよびボックスＢの情報に基づいて、ボックスＢから物品Ｓを取り出す。複数の物品ＳおよびボックスＢの情報は、例えば、荷姿モデルである。
デパレタイジング装置１２は、例えば、複数の物品Ｓが積載されたボックスＢが物品仕分装置１１の搭載部２３に運ばれてきた場合に、ボックスＢから搭載部２３のインジェクター２３ａに物品Ｓを積み降ろす。

第１の変形例によれば、荷姿モデルに基づいてデパレタイジング装置１２を制御する駆動制御部６０を持つので、複数の異なる形状の物品Ｓの自動的な積み降ろしを適切に行うことができる。デパレタイジング装置１２は、複数の異なる形状の物品ＳがボックスＢ内に積載されている場合であっても、荷姿モデルに基づいて各物品Ｓを容易に識別して、適切な作業手順に従って自動的に積み降ろしを行うことができる。

上述した実施形態の第２の変形例に係る物品処理装置８０では、制御装置１４は、記憶部５９に記憶されている情報に基づいて、機械による自動的な積み降ろし及び積み載せを制御する駆動制御部６０を備えてもよい。
第２の変形例の物品処理装置７０は、図９および図１０に示すように、制御装置１４に加えて、駆動制御部６０によって制御されるデパレタイジング装置１２及びパレタイジング装置１３を備えている。デパレタイジング装置１２は、例えば、物品仕分装置１１の搭載部２３の周辺に配置されている。パレタイジング装置１３は、例えば、仮置き部２５の周辺、または物品仕分装置１１の仕分部２４の周辺に配置されている。

パレタイジング装置１３は、作業者に代わって、複数の物品Ｓを１つずつ積載用器具に積載する。パレタイジング装置１３は、例えば、複数の物品Ｓを段積み状にボックスＢ内に収容する。パレタイジング装置１３は、物品Ｓを把持して移送するハンド機構３２を備えている。ハンド機構３２は、制御装置１４が記憶している複数の物品ＳおよびボックスＢの情報に基づいて、ボックスＢに物品Ｓを収容する。複数の物品ＳおよびボックスＢの情報は、例えば、パレタイジング装置１３が複数の物品ＳをボックスＢに積載することに先立って制御装置１４が記憶する荷姿モデルである。
パレタイジング装置１３は、例えば、物品Ｓの区分先ごとに異なる仮置き部２５に複数の物品Ｓが収集された場合に、物品Ｐを仮置き部２５からボックスＢ内に積載する。

第２の変形例によれば、荷姿モデルに基づいてデパレタイジング装置１２およびパレタイジング装置１３を制御する駆動制御部６０を持つので、複数の異なる形状の物品Ｓの自動的な積み降ろし及び積み載せを適切に行うことができる。パレタイジング装置１３は、複数の異なる形状の物品ＳをボックスＢ内に積載する場合であっても、荷姿モデルに基づいてボックスＢ内での物品Ｓの位置姿勢を精度良く把握して、効率の良い積み載せを自動的に行うことができる。

上述した実施形態では、物品形状取得部５３は、物品形状センサ４３によって検出される物品Ｓの形状のデータに基づいて、物品Ｓの３次元形状を認識するとしたが、これに限定されない。
実施形態の第３の変形例に係る物品処理装置１０では、物品形状センサ４３の代わりに、物品Ｓに固有の識別情報を取得する識別情報取得部を備えてもよい。識別情報取得部は、例えば、光学文字認識（ＯＣＲ：Optical Character Recognition）装置、一次元コードまたは二次元コードなどを読み取るコード読取装置、もしくは物品Ｓに貼付または内蔵されたＩＣタグと通信するＲＦリーダなどを備えている。識別情報取得部は、例えば、予め物品Ｓに貼付されているラベルなどから物品Ｓに固有の識別情報を取得する。物品形状取得部５３は、物品Ｓの識別情報に基づいて、記憶部５９または外部のデータサーバなどに格納されている所定のデータを参照することによって、物品Ｓの３次元形状などの情報を取得する。所定のデータは、例えば、下記表２に示すように、物品Ｓの識別番号と、物品Ｓの幅ｗ、高さｈ、および奥行きｄと、物品Ｓの重量と、壊れ物の指定有無と、天地の指定有無となどの情報を対応付けるデータである。

上述した実施形態の第１の変形例および第２の変形例では、デパレタイジング装置１２及びパレタイジング装置１３は、物品仕分装置１１の周辺に設けられるとしたが、これに限定されない。実施形態の変形例において、デパレタイジング装置１２及びパレタイジング装置１３は、物品Ｓを扱う他の装置の周辺に配置されてもよいし、単独で設けられてもよい。

上述した実施形態では、複数の物品Ｓが積載される積載用器具をボックスＢとしたが、これに限定されない。実施形態の変形例において、積載用器具は、パレットまたはコンテナなどであってもよい。

上述した実施形態では、ボックスＢの３次元モデルを生成するボックスモデル生成部５７を備えるとしたが、これに限定されない。
荷姿モデル生成部５８は、荷姿検出部５６から出力される荷姿の３次元形状の情報と、物品モデル生成部５４から出力される物品Ｓの物品モデルとに基づき、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの位置姿勢を取得してもよい。荷姿モデル生成部５８は、ボックスＢ自体の３次元モデル（ボックスモデル）を必要とせずに、ボックス座標系の設定を用いて積載されている複数の物品Ｓの位置姿勢を取得してもよい。荷姿モデル生成部５８は、適宜の積載用器具に積載されている複数の物品Ｓの３次元モデルと位置姿勢とを対応付けることによって荷姿モデルを生成してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、物品Ｓの形状および荷姿に基づいて荷姿モデルを生成する荷姿モデル生成部５８を持つことにより、不規則的に異なる形状の物品Ｓが混在する場合であっても、精度の良い荷姿モデルを生成することができる。ボックスモデルと物品モデルとに基づき、ボックスＢ内に積載されている物品Ｓの位置姿勢を取得する荷姿モデル生成部５８を持つので、複数の異なる形状の物品Ｓの位置姿勢を容易に精度良く取得することができる。荷姿モデルを生成する荷姿モデル生成部５８を持つので、機械による自動的な積み降ろしを行う際に複数の異なる形状の物品ＳがボックスＢ内に積載されている場合であっても、荷姿モデルに基づいて自動的な積み降ろしを適切に行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…物品処理装置、１１…物品仕分装置、１２…デパレタイジング装置、１３…パレタイジング装置、１４…制御装置、２１…搬送路、２２…搬送ユニット、２３…搭載部、２４…仕分部、２５…仮置き部、４１…入力部、４２…重量センサ、４３…物品形状センサ、４４…物品位置センサ、４５…荷姿センサ、５１…物品特性情報取得部、５２…物品重量取得部、５３…物品形状取得部、５４…物品モデル生成部、５５…仮置き位置検出部、５６…荷姿検出部、５７…ボックスモデル生成部、５８…荷姿モデル生成部、５９…記憶部、６０…駆動制御部、７０…物品処理装置、８０…物品処理装置

Claims (7)

1. 物品が積載される積載用器具に対して前記物品が積載された荷姿モデルを作成する物品処理装置であって、
   前記物品の形状を取得する物品形状取得部と、
   前記物品形状取得部によって取得される前記物品の形状に基づいて、前記物品の形状の３次元モデルを生成する物品モデル生成部と、
   前記積載用器具に積載されている前記物品によって形成される荷姿を検出する荷姿検出部と、
   前記荷姿検出部によって検出される前記荷姿と、前記物品モデル生成部によって生成される前記積載用器具に積載されている前記物品の３次元モデルとに基づいて、前記積載用器具に積載されている前記物品の位置姿勢を取得し、前記積載用器具に積載されている前記物品の３次元モデルと、前記積載用器具に積載されている前記物品の位置姿勢とを対応付けることによって荷姿モデルを生成する荷姿モデル生成部と、
   前記荷姿モデル生成部によって生成される前記荷姿モデルを記憶する記憶部と、
   を備える物品処理装置。
2. 前記荷姿モデル生成部は、
   前記積載用器具に新たな物品が積載される毎に、前記荷姿検出部によって検出される前記荷姿に基づいて、前記新たな物品の位置姿勢を取得し、前記新たな物品の位置姿勢を用いて前記荷姿モデルを更新する、
   請求項１に記載の物品処理装置。
3. 前記荷姿モデル生成部は、
   前記積載用器具に前記新たな物品が積載される前における前記荷姿および前記荷姿モデルと、
   前記積載用器具に前記新たな物品が積載された後における前記荷姿と、
   前記新たな物品の３次元モデルとに基づいて、前記新たな物品の位置姿勢を取得する、
   請求項２に記載の物品処理装置。
4. 前記物品が前記積載用器具に積載される前に仮置きされる仮置き部に仮置きされている前記物品の配置位置を検出する仮置き位置検出部を備え、
   前記記憶部は、
   前記仮置き位置検出部によって検出される前記物品の配置位置と、前記物品モデル生成部によって生成される前記仮置き部に仮置きされている前記物品の３次元モデルとを対応付けて記憶する、
   請求項１から請求項３の何れか１つに記載の物品処理装置。
5. 前記仮置き位置検出部は、
   前記仮置き部に新たな物品が追加される毎に、前記新たな物品の配置位置を検出し、
   前記記憶部は、
   前記仮置き部に新たな物品が追加される毎に、
   前記新たな物品の配置位置と、前記新たな物品の３次元モデルとを対応付けて記憶し、
   前記仮置き位置検出部は、
   前記仮置き部から前記積載用器具に前記物品が移動させられる毎に、前記仮置き部から前記積載用器具に移動する前記物品に対して前記記憶部に記憶されている前記配置位置と前記３次元モデルとの対応付けの情報を削除する、
   請求項４に記載の物品処理装置。
6. 前記物品の重量を取得する物品重量取得部をさらに備え、
   前記記憶部は、
   前記荷姿モデル生成部によって生成される前記荷姿モデルと、前記物品重量取得部によって取得される前記積載用器具に積載されている前記物品の重量とを対応付けて記憶する、
   請求項１から請求項５の何れか１つに記載の物品処理装置。
7. 前記物品の特性情報を取得する特性情報取得部をさらに備え、
   前記記憶部は、
   前記荷姿モデル生成部によって生成される前記荷姿モデルと、前記特性情報取得部によって取得される前記積載用器具に積載されている前記物品の特性情報とを対応付けて記憶する、
   請求項１から請求項６の何れか１つに記載の物品処理装置。

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