JP2020109030A - 判定装置、判定方法及びプログラム - Google Patents
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Description
そこで、フォークの先端部にカメラを設け、そのカメラが撮像した撮像画像を表示装置に表示させることによって、運転者が運転席に座ったままフォークリフトの前方を確認することのできる技術が考案されている(例えば、特許文献1、2)。
ところで、フォークリフトが荷役作業を行う際に用いられるパレットは、材質や形状など様々なものが存在し、パレットの種別に応じてフォークを挿入する穴の位置や穴の大きさが異なる。そのため、パレットの種別を適切に把握できていない場合には、フォークをパレットの穴に挿入することが困難な場合がある。
以下、本発明の一実施形態によるフォークリフト1に備えられる判定装置80について説明する。
フォークリフト1は、図1に示すように、第1のフォーク10、第2のフォーク20を備える。また、フォークリフト1は、図2に示すように、撮像装置30、傾斜センサ40、荷重センサ50、操作装置60、表示装置70、判定装置80を備える。
ここでは、撮像装置30は、1つのレンズを備える単眼カメラであるものとする。撮像装置30は、所定の撮像タイミングごとに撮像画像を生成する。
画像取得部801は、フォークリフト1のマストに設けられた撮像装置30が撮像した撮像画像を取得する。
例えば、種別判定部802は、撮像画像と、撮像画像においてパレットが写っているであろう領域と、当該パレットのラベルとの組み合わせを教師データとして、パレットが写っている領域を含む矩形の範囲の画像を出力するように学習された第1のニューラルネットワークである。種別判定部802がニューラルネットワークである場合、種別判定部802は、フォークリフト1が顧客に引き渡される前に、学習データを第1のニューラルネットワークに入力し、教師データと比較することによって学習される。ここでの学習データとは、学習モデルの訓練時に第1のニューラルネットワークの入力層に入力されるデータのことである。また、ここでの教師データとは、第1のニューラルネットワークの出力層の値と比較するための正解となるデータのことである。この学習によって、顧客に引き渡されるフォークリフト1において、種別判定部802として、パレットの種別を判別可能な(すなわち、材質や形状などの違いに基づいてパレットの種別を特定可能な)学習済みモデルが適用されることになる。学習済みモデルが適用された種別判定部802に撮像画像が入力されると、学習済みモデルによって、パレットの種別に応じた矩形の範囲を示す座標で切り取られた画像がラベルとともに種別判定部802から座標特定部803に出力される。
例えば、座標特定部803は、撮像画像において矩形の範囲を示す座標で切り取られたパレットが写っている画像と、当該パレットのラベルとの組み合わせを教師データとして、当該パレットの四隅の座標を出力するように学習された第2のニューラルネットワークである。座標特定部803がニューラルネットワークである場合、座標特定部803は、フォークリフト1が顧客に引き渡される前に、学習データを第2のニューラルネットワークに入力し、教師データと比較することによって学習される。ここでの学習データとは、学習モデルの訓練時に第2のニューラルネットワークの入力層に入力されるデータのことである。また、ここでの教師データとは、第2のニューラルネットワークの出力層の値と比較するための正解となるデータのことである。この学習によって、顧客に引き渡されるフォークリフト1において、座標特定部803として、パレットの四隅の座標を特定可能な学習済みモデルが適用されることになる。学習済みモデルが適用された座標特定部803に種別判定部802の判定結果が入力されると、学習済みモデルによって、パレットの外形の四隅を示す座標が座標特定部803から高さ判定部805に出力される。
例えば、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状に基づいてフォークリフト1がパレットに正対しているか否かを判定する。具体的には、例えば、撮像装置30がマストの中心部に設けられている場合、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状が左右対称である場合に、フォークリフト1がパレットに正対していると判定する。また、撮像装置30がマストの中心部に設けられている場合、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状が左右対称でない場合に、フォークリフト1がパレットに正対していないと判定する。
例えば、高さ判定部805は、座標特定部803が特定したパレットの四隅の座標から、パレットの四隅の対角の2点を結ぶ2本の対角線の交点の座標を算出する。高さ判定部805は、パレットの実際の大きさと撮像画像における画素数との関係、及び、撮像画像を映している角度から、フォークとパレットとの位置関係を算出する。高さ判定部805は、フォークの位置がパレットの位置に対して所定の高さの範囲内にあると判定した場合、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さであると判定する。また、高さ判定部805は、フォークの位置がパレットの位置に対して所定の高さの範囲外にあると判定した場合、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さではないと判定する。
例えば、種別判定部802が判定した種別のパレットについて、フォークリフト1がそのパレットに正対していると正対判定部804が判定し、かつ、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さであると高さ判定部805が判定した場合に、挿入判定部806は、フォークをパレットが有する穴に挿入できると判定する。また、種別判定部802が判定した種別のパレットについて、フォークリフト1がそのパレットに正対していないと正対判定部804が判定した場合、または、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さでないと高さ判定部805が判定した場合には、挿入判定部806は、フォークをパレットが有する穴に挿入できないと判定する。
記憶部809は、判定装置80が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
ここでは、図5に示す判定装置80の処理フローについて説明する。
なお、判定装置80の種別判定部802及び座標特定部803は、フォークリフト1が顧客に引き渡される前に学習された、学習済みモデルによるニューラルネットワークであるものとする。
種別判定部802は、撮像装置30が撮像した撮像画像に基づいて、その撮像画像内のパレットの種別を判定する(ステップS2)。
具体的には、学習済みモデルが適用された種別判定部802に撮像画像が入力されると、学習済みモデルによって、パレットの種別に応じた矩形の範囲を示す座標で切り取られた画像(すなわち、クロップした画像)がラベルとともに種別判定部802から座標特定部803に出力される。
具体的には、学習済みモデルが適用された座標特定部803に種別判定部802の判定結果が入力されると、学習済みモデルによって、パレットの外形の四隅を示す座標が座標特定部803から高さ判定部805に出力される。
例えば、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状に基づいてフォークリフト1がパレットに正対しているか否かを判定する。具体的には、例えば、撮像装置30がマストの中心部に設けられている場合、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状が左右対称である場合に、フォークリフト1がパレットに正対していると判定する。また、撮像装置30がマストの中心部に設けられている場合、正対判定部804は、撮像画像におけるパレットの形状が左右対称でない場合に、フォークリフト1がパレットに正対していないと判定する。
例えば、高さ判定部805は、座標特定部803が特定したパレットの四隅の座標から、パレットの四隅の対角の2点を結ぶ2本の対角線の交点の座標を算出する。高さ判定部805は、パレットの実際の大きさと撮像画像における画素数との関係、及び、撮像画像を映している角度から、フォークとパレットとの位置関係を算出する。そして、高さ判定部805は、フォークの位置がパレットの位置に対して所定の高さの範囲内にあると判定した場合、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さであると判定する。また、高さ判定部805は、フォークの位置がパレットの位置に対して所定の高さの範囲外にあると判定した場合、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さではないと判定する。
挿入判定部806は、種別判定部802が判定した種別のパレットについて、フォークリフト1がそのパレットに正対していると正対判定部804が判定し、かつ、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さであると高さ判定部805が判定した場合に、初めて、フォークをパレットが有する穴に挿入できると判定する(ステップS11)。すなわち、ステップS7の処理において、フォークの存在する高さがパレットの穴にフォークを挿入可能な高さであると高さ判定部805が判定した場合に、初めて、挿入判定部806は、フォークをパレットが有する穴に挿入できると判定する。
それ以外の場合には、挿入判定部806は、フォークをパレットが有する穴に挿入できないと判定する。
本発明の一実施形態によるフォークリフト1の判定装置80において、種別判定部802は、撮像装置30が撮像した撮像画像に基づいて、その撮像画像内のパレットの種別を判定する。挿入判定部806は、種別判定部802が判定した判定結果に基づいて、フォークリフト1の有するフォークをパレットが有する穴に挿入できるか否かを判定する。
こうすることで、判定装置80は、パレットの種別の判定結果に基づいて、パレットの外形の四隅の座標を特定し、パレットの四隅の対角の2点を結ぶ2本の対角線の交点の座標を算出する。そして、判定装置80は、交点の位置が所定の範囲に入っているか否かに基づいて、フォークリフト1のフォークがパレットの穴に挿入できる位置にあるか否かを判定するため、容易にその判定を行うことができる。
また、本発明の別の実施形態では、例えば、タッチパネル上に表示されるパレットをタップすることで、荷役の対象とするパレットを選択するものであってもよい。この場合、例えば、制御部807は、フォークからパレットの穴までの距離が短くなるにつれて、フォークの移動速度が低速になるように制御し、フォークからパレットの穴までの距離が長くなるにつれて、フォークの移動速度が高速になるように制御するものであってもよい。
図6は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図6に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の撮像装置30、操作装置60、表示装置70、判定装置80、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・第1のフォーク
20・・・第2のフォーク
30・・・撮像装置
40・・・傾斜センサ
50・・・荷重センサ
60・・・操作装置
70・・・表示装置
80・・・判定装置
801・・・画像取得部
802・・・種別判定部
803・・・座標特定部
804・・・正対判定部
805・・・高さ判定部
806・・・挿入判定部
807・・・制御部
808・・・報知部
809・・・記憶部
Claims (9)
- フォークリフトのマストに設けられた撮像装置が撮像した撮像画像を取得する画像取得部と、
前記撮像画像に基づいて、画像内のパレットの種別を判定する種別判定部と、
前記種別判定部が判定した判定結果に基づいて、前記フォークリフトの有するフォークを前記パレットが有する穴に挿入できるか否かを判定する挿入判定部と、
を備える判定装置。 - 前記フォークリフトが前記パレットに正対しているか否かを判定する正対判定部と、
前記正対判定部が判定した判定結果を、前記フォークリフトの運転者に報知する正対判定結果報知部と、
を備える請求項1に記載の判定装置。 - 前記フォークの存在する高さが前記穴に前記フォークを挿入可能な高さであるか否かを判定する高さ判定部と、
前記高さ判定部が判定した判定結果を、前記フォークリフトの運転者に報知する高さ判定結果報知部と、
を備える請求項1または請求項2に記載の判定装置。 - 前記フォークの移動を制御する制御部であって、前記穴に挿入可能な位置で前記フォークを停止させる制御部、
を備える請求項1から請求項3の何れか一項に記載の判定装置。 - 前記制御部は、
前記フォークから前記穴までの距離が短くなるにつれて、前記フォークの移動速度が低速になるように制御し、前記フォークから前記穴までの距離が長くなるにつれて、前記フォークの移動速度が高速になるように制御する、
請求項4に記載の判定装置。 - 前記種別判定部は、
前記撮像画像と、前記撮像画像において前記パレットが写っているであろう領域と、当該パレットのラベルとの組み合わせを教師データとして、前記パレットが写っている領域を含む矩形の範囲の画像を出力するように学習された第1のニューラルネットワークである、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の判定装置。 - 前記挿入判定部は、
前記撮像画像において矩形の範囲を示す座標で切り取られた前記パレットが写っている画像と、当該パレットのラベルとの組み合わせを教師データとして、当該パレットの四隅の座標を出力するように学習された第2のニューラルネットワークである、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の判定装置。 - フォークリフトのマストに設けられた撮像装置が撮像した撮像画像を取得することと、
前記撮像画像に基づいて、画像内のパレットの種別を判定することと、
判定した判定結果に基づいて、前記フォークリフトの有するフォークを前記パレットが有する穴に挿入できるか否かを判定することと、
を含む判定方法。 - コンピュータに、
フォークリフトのマストに設けられた撮像装置が撮像した撮像画像を取得することと、
前記撮像画像に基づいて、画像内のパレットの種別を判定することと、
判定した判定結果に基づいて、前記フォークリフトの有するフォークを前記パレットが有する穴に挿入できるか否かを判定することと、
を実行させるプログラム。
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