JP2018052691A - 積み付けパターン計算装置及び積み付けシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】箱体が潰れることがなく確実に箱体の積み付けを行うことのできる積み付けパターンを作成する。
【解決手段】複数種類の箱体を収容領域に収容する際の積み付けパターンを計算する積み付けパターン計算装置２４であって、箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに収容領域の寸法を格納する記憶部２４１と、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位の組合せを計算する最小組合せ計算部２４２と、最小単位の組合せのうち同一の高さを有する最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層の組合せを計算する層組合せ計算部２４３と、層の組合せにおける層同士を垂直方向に配置して積み付けパターン候補を計算する積み付けパターン候補計算部２４４と、積み付けパターン候補を修正する積み付けパターン候補修正部２４５と、を備える積み付けパターン計算装置２４を提供する。
【選択図】図２
【解決手段】複数種類の箱体を収容領域に収容する際の積み付けパターンを計算する積み付けパターン計算装置２４であって、箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに収容領域の寸法を格納する記憶部２４１と、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位の組合せを計算する最小組合せ計算部２４２と、最小単位の組合せのうち同一の高さを有する最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層の組合せを計算する層組合せ計算部２４３と、層の組合せにおける層同士を垂直方向に配置して積み付けパターン候補を計算する積み付けパターン候補計算部２４４と、積み付けパターン候補を修正する積み付けパターン候補修正部２４５と、を備える積み付けパターン計算装置２４を提供する。
【選択図】図２
Description
本発明は、積み付けパターン計算装置及び積み付けシステムに関する。
コンベヤ等の搬送装置によって一つずつ搬送される物品をロボットによりパレット上に積み付けるシステムは、パレタイジングシステムとして知られている。
特許文献１には、このようなパレタイジングシステムにおいて、寸法が異なる複数種類の箱体が混在する場合に、箱体の寸法に基づいて、箱体をパレット上に積み付けるための組合せ、すなわち、積み付けパターンを作成する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１では、箱体の寸法のみに基づいて積み付けパターンが作成されており、箱体の重量や耐荷重については考慮されていない。
そのため、何れかの箱体に加わる重量が当該箱体の耐荷重を超えてしまうと、当該箱体が変形し潰れてしまうおそれがあり、計算した積み付けパターンのとおりに確実に箱体を積み付けることができないという問題点があった。
そのため、何れかの箱体に加わる重量が当該箱体の耐荷重を超えてしまうと、当該箱体が変形し潰れてしまうおそれがあり、計算した積み付けパターンのとおりに確実に箱体を積み付けることができないという問題点があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、箱体が潰れることがなく確実に箱体の積み付けを行うことのできる積み付けパターンを作成可能な積み付けパターン計算装置及び積み付けシステムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第一の態様は、複数種類の箱体を収容領域に収容する際の積み付けパターンを計算する積み付けパターン計算装置であって、前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法を格納する記憶部と、前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位を構成する前記箱体の組合せを計算する最小組合せ計算部と、前記箱体の種類毎の重量及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、前記最小単位の組合せのうち同一の高さを有する前記最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層を構成する前記箱体の組合せを計算する層組合せ計算部と、前記箱体の種類毎の個数及び前記収容領域の寸法に基づいて、前記層の組合せにおける前記層同士を垂直方向に配置して積み付けパターン候補を計算する積み付けパターン候補計算部と、前記箱体の種類毎の重量及び耐荷重に基づいて、前記積み付けパターン候補を修正する積み付けパターン候補修正部と、を備える積み付けパターン計算装置である。
本発明の第一の態様は、複数種類の箱体を収容領域に収容する際の積み付けパターンを計算する積み付けパターン計算装置であって、前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法を格納する記憶部と、前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位を構成する前記箱体の組合せを計算する最小組合せ計算部と、前記箱体の種類毎の重量及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、前記最小単位の組合せのうち同一の高さを有する前記最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層を構成する前記箱体の組合せを計算する層組合せ計算部と、前記箱体の種類毎の個数及び前記収容領域の寸法に基づいて、前記層の組合せにおける前記層同士を垂直方向に配置して積み付けパターン候補を計算する積み付けパターン候補計算部と、前記箱体の種類毎の重量及び耐荷重に基づいて、前記積み付けパターン候補を修正する積み付けパターン候補修正部と、を備える積み付けパターン計算装置である。
本態様に係る積み付けパターン計算装置によれば、最小組合せ計算部によって、記憶部に格納された箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに収容領域の寸法に基づいて、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位の組合せが計算される。層組合せ計算部によって、記憶部に格納された箱体の種類毎の重量及び個数並びに収容領域の寸法に基づいて、最小単位の組合せのうち同一の高さを有する最小単位同士が水平方向に配置されて平面視長方形状となる層の組合せが計算される。積み付けパターン候補計算部によって、記憶部に格納された箱体の種類毎の個数及び収容領域の寸法に基づいて、層同士が垂直方向に配置されて積み付けパターン候補が計算される。そして、積み付けパターン候補修正部によって、記憶部に格納された箱体の種類毎の重量及び耐荷重に基づいて、積み付けパターン候補が修正される。こうして、積み付けパターンが生成される。
このように、箱体の寸法及び個数だけでなく、箱体の重量及び耐荷重も考慮して積み付けパターンが計算されるため、箱体の積み付けを行う際に箱体が潰れることがなく、信頼性の高い積み付けパターンを生成することができる。
上記態様に係る積み付けパターン計算装置において、前記積み付けパターン候補修正部が、前記積み付けパターン候補の各箱体に加わる単位面積当たりの重量を計算する重量計算部と、前記計算された単位面積当たりの重量が前記各箱体の耐荷重以下となるように前記層を垂直方向に入れ替える層入替部と、前記積み付けパターン候補を垂直方向に分割することにより生成される分割ブロック内において、前記計算された単位面積当たりの重量が前記各箱体の耐荷重以下となるように前記箱体を垂直方向に入れ替える分割ブロック内入替部と、を備えていてもよい。
このようにすることで、各箱体にかかる単位面積当たりの重量が、確実に各箱体の耐荷重以下とすることができる。結果として、箱体の積み付けを行う際に箱体が潰れることがなく、信頼性の高い積み付けパターンを生成することができる。
本発明の第二の態様は、上述の積み付けパターン計算装置を備えるとともに、前記計算された積み付けパターンに基づいて、前記収容領域の内部で前記箱体の位置を算出する制御装置と、前記複数種類の箱体を搬送する搬送装置と、前記搬送された箱体を前記収容領域の内部に配置するロボットと、前記箱体の種類を検出する検出装置と、を備える積み付けシステムである。
本発明によれば、箱体が潰れることがなく確実に箱体の積み付けを行うことのできる積み付けパターンを作成することができるという効果を奏する。
以下、本発明の一実施形態に係る積み付けパターン計算装置及び積み付けシステムの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、簡単のために、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、箱Ａ，Ｂ，Ｃとして参照される３種類の箱体８１，８２，８３が夫々２個ずつあるものとし、これらの箱Ａ，Ｂ，Ｃが、図３（ｄ）に示される収容領域９１の内部に積み付けられる場合を例に挙げて説明する。
箱体８１は、図３（ａ）に示されるように、横幅５０ｃｍ、縦幅９０ｃｍ、高さ５０ｃｍの直方体形状を呈しており、重量２０ｋｇ、耐荷重１００ｋｇ／ｍ２の箱Ａとして参照される。箱体８２は、図３（ｂ）に示されるように、横幅５０ｃｍ、縦幅９０ｃｍ、高さ２５ｃｍの直方体形状を呈しており、重量１０ｋｇ、耐荷重３０ｋｇ／ｍ２の箱Ｂとして参照される。箱体８３は、図３（ｃ）に示されるように、横幅５０ｃｍ、縦幅９０ｃｍ、高さ２５ｃｍの直方体形状を呈しており、重量２０ｋｇ、耐荷重１００ｋｇ／ｍ２の箱Ｃとして参照される。
収容領域９１は、図３（ｄ）に示されるように、横幅１００ｃｍ、縦幅９０ｃｍ、高さ１００ｃｍの直方体形状を呈している。収容領域９１の座標系としては、収容領域９１の底面の四隅のいずれかを原点とする座標系が設定されている。本実施形態では、底面における紙面奥側の頂点を原点とし、縦幅方向にｘ軸、横幅方向にｙ軸、高さ方向にｚ軸をとることとする。
図１に示されるように、本実施形態の積み付けシステムは、箱体８１，８２，８３として参照される箱Ａ，Ｂ，Ｃを一つずつ搬送するコンベヤ（搬送装置）３１と、搬送された箱Ａ，Ｂ，Ｃをパレット３２上の収容領域９１に配置するロボット１と、ロボット１の手先部に取り付けられて箱Ａ，Ｂ，Ｃの種類を検出するカメラ（検出装置）１５及びロボット１若しくはコンベヤ３１に設けられる不図示の重量センサ等の重量計測手段（検出装置）と、カメラ１５及び重量センサ等の出力に基づいてロボット１の動作を制御する制御装置２と、を備えている。
ロボット１は、複数のリンク１１が関節１４を介して結合された機構を有する多関節ロボットであり、その先端部には、箱Ａ，Ｂ，Ｃを把持するためのハンド４が取り付けられている。
制御装置２は、箱Ａ，Ｂ，Ｃを収容領域９１に収容するための積み付けパターンを予め作成し、作成された積み付けパターンに従ってロボット１の動作を制御するように構成されている。
上記構成を備える積み付けシステムの作用について説明する。
コンベヤ３１によって不規則な順序で一つずつ搬送された箱Ａ，Ｂ，Ｃは、カメラ１５及び不図示の重量センサ等によって計測され、計測された結果に基づいて制御装置２によって箱の種類が箱Ａ，Ｂ，Ｃのうちいずれに該当するかが識別される。そして、識別された箱の種類に基づいて、制御装置２において予め計算され格納されている積み付けパターンのうち最適な積み付けパターンが選択される。そして、ロボット１が選択された積み付けパターンを完成させるように制御装置２によって制御され、箱Ａ，Ｂ，Ｃがパレット３２上の収容領域９１に積み付けられる。
なお、搬送される順序によっては、積み付けパターンのとおりに即座に収容領域９１に積み付けられない場合がある。このような場合の一時的な置き場所として、仮置台３３が用意されている。
コンベヤ３１によって不規則な順序で一つずつ搬送された箱Ａ，Ｂ，Ｃは、カメラ１５及び不図示の重量センサ等によって計測され、計測された結果に基づいて制御装置２によって箱の種類が箱Ａ，Ｂ，Ｃのうちいずれに該当するかが識別される。そして、識別された箱の種類に基づいて、制御装置２において予め計算され格納されている積み付けパターンのうち最適な積み付けパターンが選択される。そして、ロボット１が選択された積み付けパターンを完成させるように制御装置２によって制御され、箱Ａ，Ｂ，Ｃがパレット３２上の収容領域９１に積み付けられる。
なお、搬送される順序によっては、積み付けパターンのとおりに即座に収容領域９１に積み付けられない場合がある。このような場合の一時的な置き場所として、仮置台３３が用意されている。
以下、積み付けシステムに備えられる制御装置２の構成について、図面を参照して詳しく説明する。
制御装置２は、互いにバスを介して接続された、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、キーボード等の入力装置と、モニタ等の出力装置と、外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェース等を備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
制御装置２は、図２に示されるように、機能ブロックとして、動作制御部２１と、ロボット駆動部２２と、ハンド駆動部２３と、積み付けパターン計算部（積み付けパターン計算装置）２４と、画像処理部２５と、位置算出部２６と、を備えている。
制御装置２は、互いにバスを介して接続された、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、キーボード等の入力装置と、モニタ等の出力装置と、外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェース等を備えており、プロセッサが各機能を実現するように構成されている。
制御装置２は、図２に示されるように、機能ブロックとして、動作制御部２１と、ロボット駆動部２２と、ハンド駆動部２３と、積み付けパターン計算部（積み付けパターン計算装置）２４と、画像処理部２５と、位置算出部２６と、を備えている。
画像処理部２５は、外部インタフェースを介してカメラ１５と接続されており、カメラ１５が撮像した画像を解析することにより、コンベヤ３１により搬送された箱Ａ，Ｂ，Ｃの大きさを計測するように構成されている。画像処理部２５は、計測された結果を位置算出部２６に出力するように構成されている。
位置算出部２６は、図２に示されるように、画像処理部２５と、不図示の重量計測手段と、積み付けパターン計算部２４と、動作制御部２１とに接続されている。位置算出部２６は、画像処理部２５によって計測された箱Ａ，Ｂ，Ｃの寸法と重量計測手段により計測された箱Ａ，Ｂ，Ｃの重量とに基づいて箱Ａ，Ｂ，Ｃの種類を判別し、積み付けパターン計算部２４において生成された積み付けパターンに基づいて、箱Ａ，Ｂ，Ｃを収容領域９１に配置する位置を算出するように構成されている。
動作制御部２１は、ロボット駆動部２２と、ハンド駆動部２３と、位置算出部２６とに接続されており、位置算出部２６によって算出された位置に基づいて、ロボット駆動部２２及びハンド駆動部２３に動作指令を送信するように構成されている。
ロボット駆動部２２は、外部インタフェースを介してロボット１に接続されている。ロボット駆動部２２は、動作制御部２１から受信した動作指令に基づいてロボット１の関節１４を駆動するための電気回路を備えている。
ハンド駆動部２３は外部インタフェースを介してハンド４に接続されている。ハンド駆動部２３は、動作制御部２１から受信した動作指令に基づいてハンド４を駆動するための電気回路を備えている。
積み付けパターン計算部２４は、収容領域９１の内部に配置される箱Ａ，Ｂ，Ｃの配置のパターンを算出するように構成されている。以下、積み付けパターン計算部２４の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２に示されるように、積み付けパターン計算部２４は、記憶部２４１と、積み付けパターン生成部２４６と、を備えている。
図２に示されるように、積み付けパターン計算部２４は、記憶部２４１と、積み付けパターン生成部２４６と、を備えている。
記憶部２４１は、位置算出部２６と、積み付けパターン生成部２４６とに接続されている。記憶部２４１は、制御装置２が備える入力装置を介して入力される入力データを受信し格納するとともに、積み付けパターン生成部２４６によって生成された積み付けパターンを格納するように構成されている。なお、本実施形態では、積み付けパターン計算部２４が専用の記憶手段として記憶部２４１を備えることとしているが、これに限られず、制御装置２に備えられる不図示の主記憶装置又は補助記憶装置の一部を記憶部２４１とすることも可能である。
入力データには、積み付けを行う箱Ａ，Ｂ，Ｃの種類と、夫々の寸法、重量、耐荷重及び個数と、収容領域９１の寸法とが含まれている。
積み付けパターン生成部２４６は、図２に示されるように、機能ブロックとして、最小組合せ計算部２４２と、層組合せ計算部２４３と、積み付けパターン候補計算部２４４と、積み付けパターン候補修正部２４５と、を備え、積み付けパターンを生成し、生成された積み付けパターンを記憶部２４１に格納するように構成されている。
最小組合せ計算部２４２は、１個以上の箱Ａ，Ｂ，Ｃを組み合わせることで、高さが一定となり、かつ、底面積が最小となる最小単位の組合せを算出するように構成されている。
本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの底面積は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、いずれも等しく、高さ方向に箱Ａ，Ｂ，Ｃを積み付ける組合せの場合に底面積が最小となる。また、この場合、高さも一定となる。従って、高さ方向に箱Ａ，Ｂ，Ｃを積み付ける組合せが最小単位の組合せとなる。
本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの底面積は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、いずれも等しく、高さ方向に箱Ａ，Ｂ，Ｃを積み付ける組合せの場合に底面積が最小となる。また、この場合、高さも一定となる。従って、高さ方向に箱Ａ，Ｂ，Ｃを積み付ける組合せが最小単位の組合せとなる。
また、この場合に、積み付けられる各箱の単位面積当たりにかかる重量を計算し、計算した箱の単位面積当たりにかかる重量の値が当該箱の単位面積当たりの耐荷重を超えないような組合せが算出される。具体的には、箱Ａ，Ｂ，Ｃの単位面積当たりの重量は、夫々、４４．４ｋｇ／ｍ２、２２．２ｋｇ／ｍ２、４４．４ｋｇ／ｍ２であるため、箱Ａ，Ｃが、耐荷重３０ｋｇ／ｍ２である箱Ｂの上に配置されるような組合せは除外される。
さらに、単位面積当たりの重量が重い箱ほど低い位置に置かれるような組合せが算出される。本実施形態の場合は、箱Ａ，Ｃは、箱Ｂよりも低い位置に置かれる組合せが算出される。なお、箱Ａと箱Ｃは、単位面積当たりの重量が等しいため、箱Ａの上に箱Ｃが載置される組合せであっても、箱Ｃの上に箱Ａが載置される組合せであってもかまわない。
このようにして算出された最小単位を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの組合せを図４（ａ）〜（ｃ）に示す。
なお、本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数が各２個なので、最小単位の構成として積み付け可能な箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数の上限は各２個となる。また、最小単位の大きさは、収容領域９１の内部に配置可能な大きさとする必要があるのは勿論である。
なお、本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数が各２個なので、最小単位の構成として積み付け可能な箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数の上限は各２個となる。また、最小単位の大きさは、収容領域９１の内部に配置可能な大きさとする必要があるのは勿論である。
層組合せ計算部２４３は、最小組合せ計算部２４２で計算された最小単位のうち、高さが等しい最小単位同士を収容領域９１のＸＹ方向（水平方向）に並べることにより、平面視長方形状の層を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの組合せを計算するように構成されている。また、層組合せ計算部２４３では、単位面積当たりの重量が重い最小単位が収容領域９１の原点の近くに配置される組合せが計算されるように構成されている。
図５（ａ）及び（ｂ）には、層組合せ計算部２４３によって計算された箱Ａ，Ｂ，Ｃの組合せが示されている。図５（ａ）には、図４（ａ）に示される高さ２５ｃｍの最小単位同士の組合せが示されている。箱Ｂからなる最小単位と箱Ｃからなる最小単位とでは、箱Ｃからなる最小単位の単位面積当たりの重量が、箱Ｂからなる最小単位の単位面積当たりの重量よりも大きいため、箱Ｃからなる最小単位が収容領域９１の原点に近くなるように配置されている。図５（ｂ）には、図４（ｃ）に示される高さ７５ｃｍの最小単位同士の組合せが示されている。箱Ａ及び箱Ｃからなる最小単位と箱Ａ及び箱Ｂからなる最小単位とでは、箱Ａ及び箱Ｃからなる最小単位の単位面積当たりの重量が、箱Ａ及び箱Ｂからなる最小単位の単位面積当たりの重量よりも大きいため、箱Ａ及び箱Ｃからなる最小単位が収容領域９１の原点に近くなるように配置されている。
なお、本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数が各２個なので、層の構成として積み付け可能な箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数の上限は各２個となる。また、層の大きさは、収容領域９１の内部に配置可能な大きさとする必要があるのは勿論である。
また、最小単位同士の組合せとしては、図４（ｂ）に示される高さ５０ｃｍの最小単位同士の組合せや、図４（ｄ）に示される高さ１００ｃｍの最小単位同士の組合せも存在し、これらの組合せについても計算されるが、ここでは説明を省略する。
また、最小単位同士の組合せとしては、図４（ｂ）に示される高さ５０ｃｍの最小単位同士の組合せや、図４（ｄ）に示される高さ１００ｃｍの最小単位同士の組合せも存在し、これらの組合せについても計算されるが、ここでは説明を省略する。
積み付けパターン候補計算部２４４は、層組合せ計算部２４３によって計算された平面視長方形状の層同士を収容領域９１のＺ方向（垂直方向）に並べることにより、箱Ａ，Ｂ，Ｃの全ての箱が収容領域９１の内部に配置された積み付けパターン候補を計算するように構成されている。図６には、図５（ａ）に示される高さ２５ｃｍの層の上に、図５（ｂ）に示される高さ７５ｃｍの層を並べた場合の積み付けパターン候補の例が示されている。
なお、本実施形態においては、箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数が各２個なので、積み付けパターン候補の構成として積み付け可能な箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数上限は各２個となる。また、積み付けパターン候補の大きさは、収容領域９１の内部に配置可能な大きさとする必要があるのは勿論である。
積み付けパターン候補修正部２４５は、積み付けパターン候補計算部２４４で計算された積み付けパターン候補を構成する各箱にかかっている重量を計算し、耐荷重を超える重量が各箱にかからないように箱を入れ替えて積み付けパターン候補を修正するように構成されている。具体的には、積み付けパターン候補修正部２４５は、図７に示されるように、重量計算部２４５１と、層入替部２４５２と、分割ブロック内入替部２４５３と、を備えている。
重量計算部２４５１は、積み付けパターン候補を構成する各箱にかかっている単位面積当たりの重量を計算するように構成されている。
層入替部２４５２は、積み付けパターン候補を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの何れかにかかる単位面積当たりの重量が当該箱の耐荷重を超える場合に、当該箱を含む層全体をＺ方向（垂直方向）において入れ替えるように構成されている。例えば、図８に示される例では、箱Ｂに対して、耐荷重を超える単位面積当たりの重量がかかっているため、箱Ｂを含む最下層の層をＺ方向で入れ替えて、最上層となるように積み付けパターン候補を修正する。
なお、層は、層組合せ計算部２４３で計算された層に限られない。積み付けパターン候補を任意の箇所でＸＹ方向（水平方向）に分割することにより生成される各ブロックは全て層である。すなわち、図８において、箱Ａと箱Ｃの間でＸＹ方向に分割した場合には、箱Ｃからなるブロックも、箱Ａ及びＢからなるブロックも層である。
分割ブロック内入替部２４５３は、積み付けパターン候補を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの何れかにかかる単位面積当たりの重量が当該箱の耐荷重を超える場合に、図９に示されるように、積み付けパターン候補をＺ方向（垂直方向）で２つのブロックに分割し、当該箱を含むブロック内において、当該箱の位置を入れ替えるように構成されている。例えば、図９に示される例では、分割された右側のブロックの最下位に位置する箱Ｂに対して、耐荷重を超える単位面積当たりの重量がかかっているため、箱Ｂを右側のブロック内でＺ方向において入れ替えを行うことにより、より上位に位置するように積み付けパターン候補を修正する。
次に、上記構成を備える積み付けパターン計算部２４における処理について、図２、図７、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
まず、図２及び図１０に示されるように、最小組合せ計算部２４２によって、記憶部２４１に格納されている入力データが読み出され、入力データに含まれる箱Ａ，Ｂ，Ｃの寸法、重量、耐荷重及び個数と、収容領域９１の寸法とに基づいて、最小単位を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの組合せが計算される（図１０のステップＳ１）。次に、層組合せ計算部２４３において、入力データに含まれる箱Ａ，Ｂ，Ｃの重量及び個数と、収容領域９１の寸法とに基づいて、最小組合せ計算部２４２で計算された最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層を構成する箱Ａ，Ｂ，Ｃの組合せが計算される（図１０のステップＳ２）。次に、積み付けパターン候補計算部２４４において、入力データに含まれる箱Ａ，Ｂ，Ｃの個数及び収容領域９１の寸法に基づいて、層組合せ計算部２４３で計算された層同士を垂直方向に配置して、積み付けパターン候補を構成する層の組合せが計算される（図１０のステップＳ３）。最後に、積み付けパターン候補修正部２４５において、入力データに含まれる箱Ａ，Ｂ，Ｃの重量及び耐荷重に基づいて、積み付けパターン候補計算部２４４で計算された積み付けパターン候補が修正される（図１０のステップＳ４）。
以下、積み付けパターン候補修正部２４５における処理について、図７及び図１１を参照しながらさらに詳細に説明する。なお、図１１は、積み付けパターン候補計算部２４４で計算された一つの積み付けパターン候補に対して実行される処理を表すフローチャートである。従って、積み付けパターン候補が複数ある場合には、複数の積み付けパターン候補の夫々に対して、図１１に示される処理が実行される。
まず、重量計算部２４５１において、積み付けパターン候補計算部２４４で計算された積み付けパターン候補を構成する各箱にかかる単位面積当たりの重量が計算される（図１１のステップＳ４１）。
続いて、各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えているか否かが判断される（図１１のステップＳ４２）。各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えていない場合は、この積み付けパターン候補が積み付けパターンとして記憶部２４１に格納され（図１１のステップＳ５１）、処理が終了する。
箱Ａ，Ｂ，Ｃの何れかの箱にかかる単位面積当たりの重量が、当該箱の耐荷重を超えている場合には、積み付けパターン候補を水平方向に分割して層となる２つのブロックを生成することができるか否かが判断される（図１１のステップＳ４３）。
積み付けパターン候補を水平方向に分割できる場合には、層入替部２４５２によって、耐荷重を超える単位面積当たりの重量がかかっている箱を含む層全体を入れ替える（図１１のステップＳ４４）。そして、層を入れ替えた後の状態で、再度重量計算が行われ（図１１のステップＳ４５）、各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えているか否かが判断される（図１１のステップＳ４６）。ここで、各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えていない場合は、この積み付けパターン候補が積み付けパターンとして記憶部２４１に格納され（図１１のステップＳ５１）、処理が終了する。
ステップＳ４６において箱Ａ，Ｂ，Ｃの何れかの箱にかかる単位面積当たりの重量が当該箱の耐荷重を超えている場合、又は、ステップＳ４３において積み付けパターン候補を水平方向に分割することができない場合には、積み付けパターン候補を垂直方向に分割して２つの分割ブロックを生成することができるか否かが判断される（図１１のステップＳ４７）。
積み付けパターン候補を垂直方向に分割できる場合には、分割ブロック内入替部２４５３によって、耐荷重を超える単位面積当たりの重量がかかっている箱を含む分割ブロック内において、当該箱を入れ替える（図１１のステップＳ４８）。そして、層を入れ替えた後の状態で、再度重量計算が行われ（図１１のステップＳ４９）、各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えているか否かが判断される（図１１のステップＳ５０）。ここで、箱Ａ，Ｂ，Ｃの各箱にかかる単位面積当たりの重量が、各箱の耐荷重を超えていない場合は、この積み付けパターン候補が積み付けパターンとして記憶部２４１に格納され（図１１のステップＳ５１）、処理が終了する。
ステップＳ５０において箱Ａ，Ｂ，Ｃの何れかの箱にかかる単位面積当たりの重量が当該箱の耐荷重を超えている場合、又は、ステップＳ４７において積み付けパターン候補を垂直方向に分割することができない場合には、処理を終了する。
なお、積み付けパターンを記憶部２４１に格納する際には、同一の積み付けパターンが記憶部２４１に格納されているか否かを確認し、既に同一の積み付けパターンが記憶部２４１に格納されている場合には、重複を避けるために記憶しないこととする。
このように、上記実施形態におけるパターン計算部２４及び積み付けシステムによれば、箱Ａ，Ｂ，Ｃの寸法及び個数だけでなく、箱Ａ，Ｂ，Ｃの重量及び耐荷重も利用して積み付けパターンを計算しているため、箱Ａ，Ｂ，Ｃの積み付けの際に、箱体が潰れることがなく確実に箱体の積み付けを行うことができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では、簡単のために、箱Ａ，Ｂ，Ｃとして参照される３種類の箱体８１，８２，８３が夫々２個ずつあるものとして説明したが、これに限定されない。箱の種類が３種類より多くてもよいし、２種類以下であってもよい。また、各箱体の寸法、重量、耐荷重及び個数についても上記数値に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、収容領域９１は、横幅１００ｃｍ、縦幅９０ｃｍ、高さ１００ｃｍの直方体形状を呈するが、これに限定されず、任意の形状を採用することができる。
また、上述の実施形態では、カメラ１５はロボット１の手先部に取り付けられているものとしたが、例えば、コンベヤ３１の上部に設置されていてもよい。
また、上述の実施形態では、カメラ１５はロボット１の手先部に取り付けられているものとしたが、例えば、コンベヤ３１の上部に設置されていてもよい。
１ ロボット
２ 制御装置
１５ カメラ（検出装置）
２４ 積み付けパターン計算部（積み付けパターン計算装置）
３１ コンベヤ（搬送装置）
８１，８２，８３ 箱体
９１ 収容領域
２４１ 記憶部
２４２ 最小組合せ計算部
２４３ 層組合せ計算部
２４４ 積み付けパターン候補計算部
２４５ 積み付けパターン候補修正部
２４５１ 重量計算部
２４５２ 層入替部
２４５３ 分割ブロック内入替部
２ 制御装置
１５ カメラ（検出装置）
２４ 積み付けパターン計算部（積み付けパターン計算装置）
３１ コンベヤ（搬送装置）
８１，８２，８３ 箱体
９１ 収容領域
２４１ 記憶部
２４２ 最小組合せ計算部
２４３ 層組合せ計算部
２４４ 積み付けパターン候補計算部
２４５ 積み付けパターン候補修正部
２４５１ 重量計算部
２４５２ 層入替部
２４５３ 分割ブロック内入替部
Claims (3)
- 複数種類の箱体を収容領域に収容する際の積み付けパターンを計算する積み付けパターン計算装置であって、
前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法を格納する記憶部と、
前記箱体の種類毎の寸法、重量、耐荷重及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、高さが一定で底面積が最小となる１以上の箱体からなる最小単位を構成する前記箱体の組合せを計算する最小組合せ計算部と、
前記箱体の種類毎の重量及び個数並びに前記収容領域の寸法に基づいて、前記最小単位の組合せのうち同一の高さを有する前記最小単位同士を水平方向に配置して平面視長方形状となる層を構成する前記箱体の組合せを計算する層組合せ計算部と、
前記箱体の種類毎の個数及び前記収容領域の寸法に基づいて、前記層の組合せにおける前記層同士を垂直方向に配置して積み付けパターン候補を計算する積み付けパターン候補計算部と、
前記箱体の種類毎の重量及び耐荷重に基づいて、前記積み付けパターン候補を修正する積み付けパターン候補修正部と、
を備える積み付けパターン計算装置。 - 前記積み付けパターン候補修正部が、
前記積み付けパターン候補の各箱体に加わる単位面積当たりの重量を計算する重量計算部と、
前記計算された単位面積当たりの重量が前記各箱体の耐荷重以下となるように前記層を垂直方向に入れ替える層入替部と、
前記積み付けパターン候補を垂直方向に分割することにより生成される分割ブロック内において、前記計算された単位面積当たりの重量が前記各箱体の耐荷重以下となるように前記箱体を垂直方向に入れ替える分割ブロック内入替部と、
を備える請求項１に記載の積み付けパターン計算装置。 - 請求項１又は２に記載の積み付けパターン計算装置を備えるとともに、前記計算された積み付けパターンに基づいて、前記収容領域の内部で前記箱体の位置を算出する制御装置と、
前記複数種類の箱体を搬送する搬送装置と、
前記搬送された箱体を前記収容領域の内部に配置するロボットと、
前記箱体の種類を検出する検出装置と、
を備える積み付けシステム。
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