JP3516067B2 - デパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置 - Google Patents
デパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置Info
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- JP3516067B2 JP3516067B2 JP11206394A JP11206394A JP3516067B2 JP 3516067 B2 JP3516067 B2 JP 3516067B2 JP 11206394 A JP11206394 A JP 11206394A JP 11206394 A JP11206394 A JP 11206394A JP 3516067 B2 JP3516067 B2 JP 3516067B2
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Description
りパレット上に積まれた段ボール箱などの物体を順次降
ろし(デパレタイズ作業)する際に用いられる画像を作
成するデパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置
に関する。さらに詳しくは、斜め上方より照明すること
により最上位に位置する箱体の特定が簡素化されてなる
デパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置に関す
る。
た段ボール箱のデパレタイズに産業用ロボットが用いら
れている。この産業用ロボットを用いたデパレタイズに
おいては、次のような方法が従来より採用されている。
姿勢および荷降ろし順序をあらかじめ教示し、その教示
情報に従って作業を行う方法
立体視により、段ボール箱等の3次元位置を計測し、そ
の情報に基づいてデパレタイズ作業を行う方法
れ次のような問題点を有しているために、さらなる改良
が望まれている。
方法では、教示作業に非常に手間がかかるとともに、
a)物体がパレット上に不規則にパレタイズされている
場合、b)パレットを置く位置がずれた場合、c)作業
開始時または作業中に物体の位置がずれた場合には物体
を把持することができず、荷降ろし作業ができなくなる
という問題がある。
の3次元位置を計測する場合には、a)画像中の全ての
点について画像間の対応をとって、距離情報を得るため
に、探索操作に多大な時間がかかるという問題や、b)
計測対象となる荷姿が大きい場合、対象物が存在しうる
領域をステレオテレビカメラの両方の視野に納めるため
には、カメラと対象物との距離を大きく取るか、あるい
は焦点距離の短いレンズを用いるかのいずれかになる
が、カメラと対象物との距離を大きく取ると装置が大型
になってしまうという問題があり、焦点距離の短いレン
ズでは下段の対象物に対して所望の計測精度が確保でき
ないという問題がある。
るのに多大な時間を要することなく、また前処理に多く
の工程も必要としないピンピッキングの方法を可能とす
るために、収納手段に収納された複数の物体の中から上
位の位置に存在する物体を目標物体として順次指定する
指定手段と、指定された目標物体を摘出する摘出手段と
を有する物体摘出装置であって、前記指定手段は、前記
複数の物体にそれぞれ異なる方向から光を順次断続的に
照射する複数の光照射手段と、前記複数の光照射手段の
光の照射に同期した前記複数の物体の画像を生成する撮
像手段と、前記光の照射に同期した画像の各々を合成し
て合成画像を生成する画像合成手段と、前記合成画像か
ら指定領域の画像を抽出してこれを前記目標物体の画像
とする画像抽出手段とを備えた物体摘出装置が提案され
ている(特開平4ー331081号公報)。
デンサー等のサイズが非常に小さい物体を対象としてい
るので、本件発明が対象としているデパレタイズにはそ
のまま適用することができない。というのは、パレタイ
ズされている物体に複数の方向から順次断続的に光を照
射しようとすると、出力の大きな照明設備をパレットの
外方に散点状に設ける必要があり、またそれによる消費
電力も多くなり、その結果、設備の大型化を招来すると
ともに、ランニングコストの上昇を招くという問題があ
るからである。
術の問題点に鑑みなされたものであって、パレタイズさ
れている箱体の中から、簡易に最上部に位置している箱
体を特定できるデパレタイズ用画像作成方法および画像
作成装置を提供することを目的としている。
技術の問題点につき鋭意研究した結果、デパレタイズ作
業においては最上部に位置する箱に対してのみ確実に計
測がなし得ればよいことから、パレタイズされている箱
に対して斜め上方から照明し、最上位または局所的最上
位にある箱のエッジに陰影を付け、ついで陰影の付いた
エッジのみを抽出して対応探索を行なえば、対応点の探
索操作を著しく減少させることができ、それにより高速
な処理が可能であることを見出し本発明を完成するに至
った。また、作業対象となる箱を他の箱や背景から分離
する際に、エッジが箱のどの部分に属するものかわかれ
ば有益であるが、ここでは、陰影の付いたエッジを有す
る箱は、陰影とは反対側に存在していることが明確であ
るから、画像中の物体の位置は容易に特定される。
方法は、任意に積み上げられている箱体、例えばパレッ
ト上にパレタイズされている箱体をデパレタイズする際
に用いるデパレタイズ用画像作成方法であって、パレタ
イズされている箱体を斜め上方から照明する手順と、斜
め上方から照明されたパレタイズされている箱体を撮像
する手順と、撮像された画像の中から箱体の上面のエッ
ジを陰影に基づいて抽出する手順と、前記抽出されたエ
ッジの中から、最上部に位置する箱体に属するものを選
出する手順と、照明を斜め上方から上方に切り換える手
順と、上方から照明されているパレタイズされている箱
体を撮像する手順と、撮像された箱体の中から、前記手
順によりエッジが抽出された箱体の残りのエッジを抽出
する手順と、前記エッジにより囲まれる領域のマッチン
グを行う手順とを含んでいることを特徴とする。
いては、前記斜め上方から照明する手順において、パレ
タイズされている箱体の高さに応じて照明高さが変更さ
れるのが好ましく、また前記斜め上方から照明する手順
において、パレタイズされている箱体の高さに応じて照
明角度が変更されるのも好ましい。
法においては、焦点距離の異なる複数のステレオ画像撮
像手段を用い、パレタイズされている箱体の高さに応じ
て使用するステレオ画像撮像手段を切り換えるのも好ま
しい。
置は、任意に積み上げられている箱体、例えばパレット
上にパレタイズされている箱体をデパレタイズする際に
用いるデパレタイズ用画像作成装置であって、パレット
上にパレタイズされている箱体を斜め上方から照明する
第1照明手段および上方から照明する第2照明手段と、
前記第1および第2照明手段を切り換える照明切り換え
手段と、パレット上にパレタイズされている箱体を上方
から撮像する、少なくとも一組のステレオ画像撮像手段
と、前記ステレオ画像撮像手段からの画像を処理する画
像処理手段とを備え、前記画像処理手段により、前記
ステレオ画像撮像手段から入力された、斜め上方から照
明されているパレット上にパレタイズされている箱体の
ステレオ画像から箱体のエッジが陰影に基づいて抽出さ
れ、前記抽出されたエッジの中から、最上部に位置す
る箱体に属するものが選出され、前記ステレオ画像撮
像手段から入力された、上方から照明されているパレッ
ト上にパレタイズされている箱体のステレオ画像から、
前記エッジが抽出された箱体の残りのエッジが抽出さ
れ、前記抽出されたエッジに囲まれた領域がマッチン
グされることを特徴とする。
いては、前記第1照明手段が、取付け高さを異にしてい
る複数の照明装置からなるのが好ましく、また前記第1
照明手段が昇降自在あるいは前記第1照明手段の照明角
度が調整自在とされてなるのも好ましい。
置においては、焦点距離の異なる複数のステレオ画像撮
像手段を用い、パレタイズされている箱体の高さに応じ
て使用するステレオ画像撮像手段を切り換えるのも好ま
しい。あるいは、前記ステレオ画像撮像手段がズームレ
ンズを備えてなるのも好ましい。
を斜め上方から照明し、ステレオ画像撮像手段により斜
め上方から照明されたパレタイズされている箱体を撮像
し、画像処理手段により撮像された画像の中から箱体の
上面のエッジを陰影に基づいて抽出するとともに、前記
抽出されたエッジの中から最上部に位置する箱体に属す
るものを3次元計測により選出し、ついで切り換え手段
により照明を第1照明手段から第2照明手段に切り換え
て上方から照明し、再度ステレオ画像処理手段により上
方から照明されているパレタイズされている箱体を撮像
し、画像処理手段により撮像された箱体の中から前記手
順によりエッジが抽出された箱体の残りのエッジを抽出
し、前記エッジにより囲まれる領域のマッチングを行
い、しかるのち、箱の種類、姿勢および把持位置を算出
する。
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
法に用いられる画像作成装置の概略図を図1に示し、本
実施例にかかわる画像作成装置Aは、パレットPの近傍
に設けられた垂直部材1に取り付けられた、第1照明手
段2を構成する2個の照明装置21,22と、この垂直
部材1の先端1aからパレットP上部において垂直部材
1に面しているのとは反対側のパレットPの端部近傍ま
で延伸している水平部材3の先端部3aに設けられてい
る、第2照明手段4を構成する照明装置41と、水平部
材3のパレットの中央部に対応する位置で所定の間隔を
おいて設けられている、ステレオ画像撮像手段5を構成
する広角ステレオテレビカメラ装置51,51と、その
外側に配設されている望遠ステレオテレビカメラ装置5
2,52と、これらの両ステレオテレビカメラ装置5
1,51,52,52により撮像された画像を処理する
画像処理装置6と、この画像処理装置6を内蔵している
制御装置7とを主要部としてなる。
1,22は、図示のように、パレットP上に積み上げら
れている、すなわちパレタイズされている直方体の箱B
を斜め上方から照明するようにその照射角度が調整され
ている。そして、照明装置21は上部の箱Bを照射する
ように位置調整がなされ、また照明装置22は下部の箱
Bを照射するように位置調整がなされている。
1は、パレタイズされている箱Bを真上から照明するよ
うに位置調整がなされている。
段4とによる照明は、制御装置7により切り換え可能と
されている。ここでは、制御装置7が切り換え手段の役
割を果たしている。
および望遠ステレオテレビカメラ装置52,52は、パ
レタイズされている箱Bのステレオ画像を撮像して、画
像処理装置6に入力する基本的機能については同一であ
るが、広角ステレオテレビカメラ装置51,51は、パ
レタイズされている箱Bの内、上部に存在するもののス
テレオ画像を撮像し、望遠ステレオテレビカメラ装置5
2,52は下部に存在するもののステレオ画像を撮像す
るものとされている。この広角ステレオテレビカメラ装
置51,51と望遠ステレオテレビカメラ装置52,5
2との切り換えは、画像処理装置6により求められた箱
Bの高さが閾値を超えたと制御装置7により判断される
と自動的になされるものとされている。
に、望遠ステレオテレビカメラ装置52,52は、広角
ステレオテレビカメラ装置51,51の撮像範囲をある
程度カバーできる焦点距離の望遠レンズを有するものが
用いられている。
詳細な説明は省略するが、後述する諸作業がなし得る機
能を有するものとされ、具体的には、例えばコンピュー
タに対応するプログラムを格納することにより構成され
る。
画像作成装置Aによるデパレタイズ用画像の作成につい
て説明する。
1,22または照明装置21のみを点灯し、パレタイズ
されている箱Bを斜め上方から照明する。
置51,51によりステレオ画像を撮像し、その画像を
画像処理装置6に入力する。
た左右の画像の各々からエッジを抽出する。このエッジ
の抽出は、第1照明手段2の照明方向が斜め上方である
ところから容易になし得る(図2参照)。というのは、
この抽出に際しては、最上部に位置する箱Bあるいは局
所的最上位にある箱Bは、他の箱より影を落とされるこ
とはないので、影のある部分とない部分との境界のみを
探索すればよくなり、その結果、探索数を著しく減ずる
ことができるからである。ここで、局所的最上位にある
箱Bとは、真の最上位ではないが、他の箱Bより影を落
とされることがない箱Bをいう。なお、図2において
は、エッジE1が安定するので、エッジE1が抽出され
る。
エッジE1の3次元位置を算出する。この3次元位置の
算出については後述する。このエッジE1の3次元位置
に基づいて真に最上位にある箱BUを選定する。
照明手段2から第2照明手段4に切り換えられる。
置51,51によりステレオ画像を再度撮像し、その画
像を画像処理装置6に入力する。
た左右の画像の一方の画像について、ステップ3におい
てエッジE1が抽出された箱BUの残りのエッジE2,
E3,E4を抽出する。このエッジE2,E3,E4の抽出
は、空間微分を用いる従来より公知の方法によりなされ
る。
出されたエッジE1,E2,E3,E4により形成された領
域のマッチングを行い、箱の種別、姿勢および把持位置
を決定する。
データを用いて産業用ロボットによりデパレタイズを行
う場合は、このデータがロボットコントローラに入力さ
れて、ロボットアームの移動量等が算出されてロボット
が動作させられる。
により荷積み高さが低くなり、画像処理装置6により算
出された高さから、広角ステレオテレビカメラ装置5
1,51による撮像限界に近づいたと判断されると、制
御装置7により望遠ステレオテレビカメラ装置52,5
2による撮像に切り換えられて、前記各ステップが実施
される。この場合、下部の照明装置22による照明のみ
とされてもよい。
方法の一例について説明する。
AとカメラBは距離Lの間隔をおいてx軸上にあり、い
ずれにもz軸に平行に配置されているとする。また、レ
ンズによる画像の歪みは全て無視できるほど小さいとす
る。このとき、カメラAおよびカメラBにより対象物P
を視野内に促えている場合、カメラAの画像における対
象物Pの位置とカメラBの画像における対象物Pの位置
には、x軸方向にずれdを生じる(図3(b)参照)。
このずれdを視差と呼び、下記式により対象物Pの座標
のz成分zpが算出できる。 zp=C(L/d) ここに、Cはレンズの焦点距離等により決まる定数であ
る。
は、カメラAまたはカメラBのいずれかの画像から視野
方向(方位角と仰角)を求めれば、zpと合わせて算出
できる。
法に用いられる画像作成装置の概略図を図4に示し、本
実施例にかかわる画像作成装置A1は実施例1を改変し
たものであって、第1照明手段2が垂直部材1に沿って
昇降自在とされてなるものである。この第1照明手段2
の昇降は、制御装置7によりパレタイズされている箱B
の積み付け高さに応じて適宜調整される。この第1照明
手段2を昇降させる昇降機構としては、従来よりこの種
の昇降機構として用いられているものが好適に用いら
れ、その構成に特に限定はない。
と同様であるので、図4に図1と同一の符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。
明手段2の高さがパレタイズされている箱Bの高さに応
じて調整されるので、常に最適の高さから照明すること
ができる。そのため、エッジの抽出が精度よくなし得
る。
法に用いられる画像作成装置の概略図を図5に示し、本
実施例にかかわる画像作成装置A2は実施例1を改変し
たものであって、第1照明手段2の照明角度が調整自在
とされてなるものである。この第1照明手段2の照明角
度は、制御装置7によりパレタイズされている箱の積み
付け高さに応じて適宜調整される。この第1照明手段2
の照明角度を変更させる角度変更機構としては、従来よ
りこの種の角度変更機構として用いられているものが好
適に用いられ、その構成に特に限定はない。
と同様であるので、図5に図1と同一の符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。
明手段2の照明角度がパレタイズされている箱Bの高さ
に応じて調整されるので、常に最適の角度により照明す
ることができる。そのため、エッジの抽出が精度よくな
し得る。
られる画像作成装置の概略図を図6に示し、本実施例に
かかわる画像作成装置A3は実施例1を改変したもので
あって、3個の焦点距離の異なるレンズ、第1レンズ5
31、第2レンズ532および第3レンズ533が切り
換え可能とされているステレオテレビカメラ装置53,
53を用いるものである。また、第1照明手段2は実施
例2と同様に昇降自在とされている。この第1レンズ5
31はパレタイズされている箱Bの内、上部のものが撮
像できる焦点距離を有するものとされ、第2レンズ53
2は中部のものが撮像できる焦点距離を有するものとさ
れ、第3レンズ533は下部のものが撮像できる焦点距
離を有するものとされている。この第1レンズ531、
第2レンズ532および第3レンズ533の切り換え
は、画像処理装置6から得られる撮像された箱Bの高さ
に基づいて制御装置7によりなされる。すなわち、上部
と中部との境界に設けられた閾値L1に到達すると第1
レンズ531から第2レンズ532に切り換えられ、そ
して中部と下部との境界に設けられた閾値L2に到達す
ると第2レンズ532から第3レンズ533に切り換え
られるようにされている。
により調整されている。すなわち、パレタイズされてい
る箱Bがデパレタイズされて高さが低くなるにつれて低
くなるように調整されている。
あるので、図6に図1と同一の符号を付してその詳細な
説明は省略する。
いるので、パレタイズされている高さがより高いものに
ついても、デパレタイズ用画像を作成できる。
きたが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、種々改変が可能である。
異なるものが3種類用いられたが、さらに多数の焦点距
離の異なるレンズ(望遠レンズ)を用いて撮像領域を細
分化してもよい。このようにすれば、明瞭な画像が得ら
れ最上部に位置するエッジの抽出がより一層容易になる
とともに、より高くパレタイズされているものについて
もデパレタイズ用画像を作成できる。あるいはズームレ
ンズとして前記と同様に箱の高さに応じて焦点距離を調
節できるようにしてもよい。このズームレンズを用いれ
ば、ステレオ画像撮像手段の構成を簡素化できる。
ば、パレタイズされている箱の斜め上方から照明して、
最上位あるいは局所的最上位に位置しない箱に積極的に
影ができるようにしているので、エッジ抽出の際におけ
る探索数を著しく減ずることができる。したがって、最
上位に位置する箱の特定が簡易迅速になし得るという優
れた効果が得られる。
ば、デパレタイズ作業における作業能率を著しく向上す
ることができるという優れた効果も得られる。
いる画像作成装置の概略図である。
ある。
ある。
いる画像作成装置の概略図である。
いる画像作成装置の概略図である。
いる画像作成装置の概略図である。
ラ装置 531 第1望遠レンズ 532 第2望遠レンズ 533 第3望遠レンズ 6 画像処理装置(画像処理手段) 7 制御装置(制御手段) A 画像作成装置 B 箱 P パレット
Claims (10)
- 【請求項1】 任意に積み上げられている箱体をデパレ
タイズする際に用いるデパレタイズ用画像作成方法であ
って、積み上げられている箱体を斜め上方から照明する
手順と、斜め上方から照明された積み上げられている箱
体を撮像する手順と、撮像された画像の中から箱体の上
面のエッジを陰影に基づいて抽出する手順と、前記抽出
されたエッジの中から、最上部に位置する箱体に属する
ものを選出する手順と、照明を斜め上方から上方に切り
換える手順と、上方から照明されている積み上げられて
いる箱体を撮像する手順と、撮像された箱体の中から、
前記手順によりエッジが抽出された箱体の残りのエッジ
を抽出する手順と、前記エッジにより囲まれる領域のマ
ッチングを行う手順とを含んでいることを特徴とするデ
パレタイズ用画像作成方法。 - 【請求項2】 前記斜め上方から照明する手順におい
て、積み上げられている箱体の高さに応じて照明高さが
変更されることを特徴とする請求項1記載のデパレタイ
ズ用画像作成方法。 - 【請求項3】 前記斜め上方から照明する手順におい
て、積み上げられている箱体の高さに応じて照明角度が
変更されることを特徴とする請求項1記載のデパレタイ
ズ用画像作成方法。 - 【請求項4】 焦点距離の異なる複数のステレオ画像撮
像手段を用い、パレタイズされている箱体の高さに応じ
て使用するステレオ画像撮像手段を切り換えることを特
徴とする請求項1、2または3記載のデパレタイズ用画
像作成方法。 - 【請求項5】 任意に積み上げられている箱体をデパレ
タイズする際に用いるデパレタイズ用画像作成装置であ
って、任意に積み上げられている箱体を斜め上方から照
明する第1照明手段および上方から照明する第2照明手
段と、前記第1および第2照明手段を切り換える照明切
り換え手段と、任意に積み上げられている箱体を上方か
ら撮像する、少なくとも一組のステレオ画像撮像手段
と、前記ステレオ画像撮像手段からの画像を処理する画
像処理手段とを備え、前記画像処理手段により、 前記ステレオ画像撮像手段から入力された、斜め上方
から照明されている任意に積み上げられている箱体のス
テレオ画像から箱体のエッジが陰影に基づいて抽出さ
れ、 前記抽出されたエッジの中から、最上部に位置する箱
体に属するものが選出され、 前記ステレオ画像撮像手段から入力された、上方から
照明されている任意に積み上げられている箱体のステレ
オ画像から、前記エッジが抽出された箱体の残りのエッ
ジが抽出され、 前記抽出されたエッジに囲まれた領域がマッチングさ
れることを特徴とするデパレタイズ用画像作成装置。 - 【請求項6】 前記第1照明手段が、取付け高さを異に
している複数の照明装置からなることを特徴とする請求
項5記載のデパレタイズ用画像作成装置。 - 【請求項7】 前記第1照明手段が昇降自在とされてな
ることを特徴とする請求項5記載のデパレタイズ用画像
作成装置。 - 【請求項8】 前記第1照明手段の照明角度が調整自在
とされてなることを特徴とする請求項5記載のデパレタ
イズ用画像作成装置。 - 【請求項9】 前記ステレオ画像撮像手段が、焦点距離
の異なる複数のレンズを備えてなることを特徴とする請
求項5記載のデパレタイズ用画像作成装置。 - 【請求項10】 前記ステレオ画像撮像手段がズームレ
ンズを備えてなることを特徴とする請求項5記載のデパ
レタイズ用画像作成装置。
Priority Applications (1)
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JP11206394A JP3516067B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | デパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置 |
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JP11206394A JP3516067B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | デパレタイズ用画像作成方法および画像作成装置 |
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