JPH11116059A - 荷役装置のコンテナ載置状態検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラック荷台上のコンテナ群の位置を検知す
ることにより荷役装置を正確に制御する。 【解決手段】 本発明の荷役装置のコンテナ載置状態検
出方法は、トラック２が予めＸ−Ｙ平面座標データを持
つ入庫ポート１ａに入庫した際に、該Ｘ−Ｙ平面座標に
基づいてカメラ１０を、コンテナ群全体上面の少なくと
も対角の２隅に粗動し、カメラ１０で撮像した画像から
４個のコンテナ３の角で囲まれる空間部分を検出した
後、この検出結果に基づいて該空間部分の中心座標を各
々求め、次に、予めカメラ１０の光軸と、荷役装置４の
昇降移動軸との平行度の計測結果に基づいて検出結果を
補正し、４個のコンテナ３の角で囲まれる空間部分の中
心座標とＸ−Ｙ平面座標とを比較してトラック２の荷台
上のコンテナ群全体の位置を検知するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば青果場にお
いて、トラック荷台に積載された青果物の入ったコンテ
ナを荷降す際に、コンテナ群の位置を検知することによ
って正確に荷役装置を制御することができる荷役装置の
コンテナ載置状態検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、コンテナをトラックから荷降し
する荷役作業を手作業で行っている。また、人手による
荷降し作業効率の向上を図るために、荷役装置を用いて
行うことも検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】コンテナを複数積層し
たトラックの荷台は、コンテナを荷降しする度にトラッ
ク荷台及びコンテナ最上層が上昇したり傾きが変化す
る。しかもその変化量は車種あるいは個別のトラック毎
に異なっている。このような状況にあって荷役装置を用
いてコンテナの荷役作業を行う場合、荷役装置の走行、
横行、及び昇降移動するクランプ機構をトラック荷台上
のコンテナ群に対して正確に位置決めしないと、コンテ
ナを掴み損ねたり、無関係な箇所でコンテナを落下させ
たりするといった誤動作が生じる可能性がある。

【０００４】しかしながら、上記したようにコンテナ群
の状態を検知する際に、実際に移動する荷役装置のクラ
ンプ機構における昇降軸とカメラ光軸との平行度に誤差
があると、上記検知結果が精度よく反映されないといっ
た問題がある。

【０００５】本発明は、上記した問題を解決するために
なされたものであり、トラック荷台上のコンテナ群の状
態を検知する際に、予め荷役装置の昇降軸とカメラ光軸
との平行度の誤差を計測することにより、検出したコン
テナ群の位置データの誤差を低減させることができ、正
確に荷役装置を制御することができる荷役装置のコンテ
ナ載置状態検出方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、Ｘ−Ｙ平面座標に基づいてトラック荷台
のコンテナ群全体上面における少なくとも対角の２隅に
カメラを粗動して、これらの位置で撮像した画像データ
から４個のコンテナの角で囲まれる空間部分を検出した
後、この検出結果に基づいて該空間部分の中心座標をＸ
−Ｙ平面座標を参照して求め、次に予め荷役装置におけ
るクランプ機構の昇降軸とカメラ光軸との平行度の誤差
を計測し、この計測結果に基づいて上記した４個のコン
テナの角で囲まれる空間部分の中心座標を補正し、その
後にコンテナ群全体の位置を検知する。こうすること
で、コンテナ群の位置情報に含まれる誤差を低減させる
ことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の荷役装置のコンテナ載置
状態検出方法は、トラックが入出庫する場所を予めＸ−
Ｙ平面座標データとして有し、Ｘ−Ｙ平面座標内にトラ
ックが入庫した際に、該Ｘ−Ｙ平面座標に基づいて、走
行及び横行移動する荷役機構に設けたカメラを、トラッ
ク荷台上のコンテナ群全体上面の少なくとも対角の２隅
に粗動し、これら対角の２隅の各々においてカメラで撮
像した画像から４個のコンテナの角で囲まれる空間部分
を検出した後、この検出結果に基づいて該空間部分の中
心座標を各々求め、次に、予めカメラの光軸と、荷役装
置の昇降移動軸との平行度の計測結果に基づいて検出結
果を補正し、４個のコンテナの角で囲まれる空間部分の
中心座標とＸ−Ｙ平面座標とを比較してトラック荷台上
のコンテナ群全体の位置を検知するようにしたものであ
る。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、自動荷役設備の概略構成を示
す。図２は、自動荷役設備における荷役装置周辺を示
す。図３は、自動荷役設備におけるクランプ機構の要部
を拡大して示す。図４は、自動荷役設備におけるクラン
プ機構の要部を平面視した状態を示す。図５は、本発明
の荷役装置のコンテナ載置状態検出方法の原理について
示す。図６は、荷役装置のコンテナ載置状態検出手順方
法におけるコンテナの角部の検出パターン形状を示す。
図７は、荷役装置のコンテナ載置状態検出方法における
４個のコンテナで囲まれた空間部分の中心位置を検出す
る原理について示す。

【０００９】図示する自動荷役装置１は、例えば空気圧
タイヤを装着した軽四輪車のトラック２の荷台からコン
テナ３を荷積み又は荷降し作業し、トラック２から荷降
ししたコンテナ３を載置するパレット１Ａを載せるロー
ラテーブル１Ｂ、このローラテーブル１Ｂから所定場所
へとコンテナ３を搬送するコンベア１Ｃなどを備え、そ
の他以下の構成となっている。

【００１０】４は、荷役作業位置全体の上方に柱４ａで
支持された２本の走行ビーム５に移動可能に設けた荷役
装置であり、この荷役装置４は、走行ビーム５，５に案
内されてトラック２の進行方向に移動する走行台車７
と、トラック２の進行方向に移動可能な走行台車７上に
設けた横行台車８と、横行台車８から昇降するクランプ
機構９とを有している。これら走行台車７、横行台車
８、クランプ機構９の駆動に際しては、不図示の制御装
置からの出力に応じて各々の駆動部が制御され、各々移
動、昇降、掴み又は離し動作を行うように構成されてい
る。

【００１１】また、クランプ機構９は、例えばトラック
２の荷台上のコンテナ３を縦方向に２個、横方向に２個
の計４個を一括してクランプした後吊り上げて搬送し、
パレット１Ａ上に荷降ろししたり、パレット１Ａから一
括して４個のコンテナ３をトラック２の荷台へと荷積み
したりするために、以下のように構成されている。

【００１２】１１は、横行台車８に配置された昇降機
構、例えばウインチであり、このウインチ１１により巻
取りまたは送出しされるワイヤーロープ１１ａを介して
昇降ベース１２が吊り下げ状に保持されている。そし
て、この昇降ベース１２の昇降を案内する機構として、
本発明ではパンタグラフ機構１３を採用している。な
お、本実施例構成では、パンタグラフ機構１３のスライ
ド部にリニアガイド１３ａを採用したものを示してい
る。

【００１３】１４は、昇降ベース１２の下方に水平回転
機構を介して設置された回転ベースである。回転ベース
１４の水平回転機構としては、本実施例構成では、昇降
ベース１２に回転が自在なように枢軸１５を貫通状に枢
支し、この枢軸１５を例えばパワーシリンダ１６によっ
て回転させるものを示している。そして、枢軸１５の下
端部に回転ベース１４を取り付けることによって、回転
ベース１４は枢軸１５と一体的に水平回転するようにな
っている。

【００１４】１７は、回転ベース１４に垂下状に設置し
た例えば２基で対をなすエアーシリンダであり、本実施
例構成では、この対をなすエアーシリンダ１７を４対設
置したものを示している。そして、これら対をなすエア
ーシリンダ１７のロッド端には例えばワイヤーロープ１
８を介して、それぞれクランプ部１９が吊り下げ状に設
置されている。

【００１５】クランプ部１９は、ハンドベース１９ａ上
に、２基で対をなす位置決め用エアーシリンダ１９ｂと
クランプ用エアーシリンダ１９ｃとをそれぞれ所定配置
した構成であり、このうち位置決め用エアーシリンダ１
９ｂは、図４に示すように、平面視コンテナ３の対角線
上に配置され、コンテナ３の対向する角部を、そのロッ
ド端に取り付けた押出金具１９ｄで内側から張出状に押
すために用いられる。また、クランプ用エアーシリンダ
１９ｃは、平面視コンテナ３の長手方向中心線上に配置
され、コンテナ３に設けられた両把手部３ａにクランプ
爪１９ｅをそれぞれの内側から係合させるために用いら
れる。

【００１６】さらに、クランプ部１９には、ハンドベー
ス１９ａの縁部がコンテナ３に接触するとウインチ１１
を停止して昇降ベース１２の下降を停止させるリミット
スイッチＳ１と、クランプ爪１９ｅのアーム基端部が接
触するとウインチ１１を駆動して昇降ベース１２を上昇
させるリミットスイッチＳ２とが設けられている。

【００１７】なお、２０は、昇降ベース１２に垂下状に
設置したシリンダーであり、回転ベース１４の上面にお
ける該シリンダー２０のロッドと対向する位置に立設し
たガイド筒２１に該ロッドを嵌入させることで、回転ベ
ース１４の回転を防止するものである。

【００１８】そして、荷役装置のコンテナ状態検出を行
う際に用いられるカメラ１０は、横行台車８の各部材を
保持した横行ベース８ａの横行方向の中央位置から走行
方向に突出して設けた保持部材１０ａによってその光軸
が下方垂直に向くように、かつ、光軸とクランプ機構９
の昇降軸との間がコンテナ３の縦方向１個半分の距離を
存して保持されている。

【００１９】上記構成において、コンテナ３の荷役作業
は各部の駆動を制御して行われるが、この制御を行うに
際しては、コンテナ３の位置を正確に検出する必要があ
り、これらの検出データを不図示の制御装置に与えるこ
とによって、目標とするコンテナ３を適正、かつ効率よ
く荷降ろし又は荷積みすることができるのである。

【００２０】ところが、コンテナ群の位置を検出するに
も、カメラ１０の光軸を完全に下方垂直、すなわちクラ
ンプ機構９の昇降軸と平行に取り付けることが困難であ
り、また、使用により機械的な衝撃や振動によって狂っ
てしまうことがある。カメラ１０の光軸が狂っている
と、下層のコンテナ群の位置を検知しようとしても、図
５に示すように実際のコンテナ群の位置と検出位置座標
との間に誤差が生じ、正確にコンテナを掴めず、結局自
動荷役装置１が誤動作を起こすこととなる。

【００２１】そこで、本発明では、こうした検出誤差を
低減させるために、次に説明するように、検出誤差とな
るカメラ１０の光軸とクランプ機構９の昇降軸との平行
度を計測して、この計測結果に基づいて検出したコンテ
ナ群の位置情報を補正して、コンテナ群の正しい位置検
知を行うようにした。

【００２２】自動荷役設備１には、図１に示すようにト
ラック２が入庫する位置に、入庫ポート１ａが設けられ
ており、この入庫ポート１ａの平面データは、不図示の
記憶装置に固定的に予めＸ−Ｙ平面座標データとして記
憶されている。

【００２３】例えばトラック２が入庫ポート１ａに若干
斜めに入庫した際には、Ｘ−Ｙ平面座標に対してずれを
生じることとなるが、入庫ポート１ａにトラック２が入
庫したときには、必ず荷台上に載置されたコンテナ群の
４隅の各々のＸ−Ｙ平面座標が、各々Ｘ−Ｙ平面座標の
所定範囲内に位置するものとして、カメラ１０をこれら
コンテナ群の４隅のうちの１つに向けて粗動させる。

【００２４】ここで、上記Ｘ−Ｙ平面座標の所定範囲と
は、カメラ１０における撮像視野の範囲であり、入庫ポ
ート１ａを平面視した際においてコンテナ群の隅が各々
位置すると考えられるＸ−Ｙ平面座標について各々所定
範囲を定め、この所定範囲のＸ−Ｙ平面座標中心に向け
てカメラ１０を移動させれば、例えトラック２が入庫ポ
ート１ａに対して斜めに入庫しても、入庫ポート１ａに
入庫さえしていれば、カメラ１０の撮像視野にコンテナ
群の隅を必ず入れることができるのである。

【００２５】カメラ１０で撮像視野に入った映像は２値
化処理され、次に、撮像画像を走査して２値化処理デー
タに基づく各画素ごとの明暗でコンテナ３の角部を検出
する。すなわち、上記撮像画像の走査時には、予め記憶
装置に記憶されたコンテナ３の角部の図６（ａ）〜
（ｄ）の各々に示す４パターンの形状についてパターン
マッチング処理、すなわち、例えば図６（ａ）に示す形
状を順次９０゜，１８０゜，２７０゜と回転させて撮像
画像上で４個のパターンを検出することにより、コンテ
ナ３の角部が次々と検出されるのである。

【００２６】そして、撮像画像において角部の４パター
ン全てを検出した際に、４個のコンテナの角部で囲まれ
た空間部分が検出されることとなり、この空間部分の中
心を図７に示す原理に基づいてＸ，Ｙ方向に各々コンテ
ナ３の縁部を延ばした時の交点Ｑ１〜Ｑ４の平均座標を
演算して中心座標として検出し、この中心が上記Ｘ−Ｙ
平面座標上でどこに位置するのかを検出する。すなわ
ち、カメラ１０の撮像視野の中心座標は、上記したよう
に所定範囲のＸ−Ｙ平面座標の中心座標であるので、撮
像視野中心から４個のコンテナの角部で囲まれた空間部
分の中心がＸ，Ｙに各々どれだけ移動した位置にあるか
を演算すれば、Ｘ−Ｙ平面座標での位置が検出できるの
である。

【００２７】次に、以上により求めた、所定段数の最上
段にあるコンテナ群のある１隅のＸ−Ｙ座標から、クラ
ンプ機構９を実際に昇降する位置へ微調整しつつ移動さ
せる。この後、カメラ１０は、図５に示すように、縦方
向にコンテナ１個半分だけ移動した４個のコンテナ３で
囲まれる空間部分を上記手順により検出する。このと
き、カメラ１０の光軸が下方垂直に向いてずれていなけ
れば、当該空間部分はクランプ機構９が移動した段階で
カメラ１０の撮像視野の中心で即座に検出できるはずで
ある。

【００２８】ところが、このカメラ１０の光軸がずれて
いる場合には、クランプ機構９が移動した段階で、カメ
ラの撮像視野において当該空間部分の中心がずれて検出
されることとなり、ここで、カメラ１０の撮像視野の中
心からずれて検出された位置が、カメラ１０の視野中心
に対してどれだけずれているかを以下のようにＸ，Ｙの
各々について演算する。なお、数式中のΔ，Ａ，Ｈ，Δ
θの表記は図５に対応する。

【００２９】

【数１】 Δｘ＝Ａｘ＋δｘ ＝Ａｘ＋（Ｈｘ×tan Δθｘ）

【００３０】

【数２】 Δｙ＝Ａｙ＋δｙ ＝Ａｙ＋（Ｈｙ×tan Δθｙ）

【００３１】この結果、カメラ１０の光軸がＸ，Ｙにど
れだけずれているのかが計測されるので、以降に検出さ
れるカメラ１０による４個のコンテナ３で囲まれる空間
部分のＸ−Ｙ平面座標に対してこれらのずれ量を考慮し
てクランプ機構９を移動させる。こうすることにより、
カメラ１０の光軸のずれに起因する検出誤差はなくな
り、以降のコンテナ群の位置検出結果を精度よくクラン
プ機構９の位置決めに反映させることができる。

【００３２】そして、上記したコンテナ群の位置検出を
トラック荷台上のコンテナ群全体上面の少なくとも対角
の２隅について行い、入庫ポート１ａに対するトラック
２の入庫状態を認識し、このコンテナ群の位置情報に基
づいてクランプ機構９をＸ−Ｙ方向に微調整し、リミッ
トスイッチＳ１が作動するまでウインチ１１を駆動して
昇降ベース１２を下降させて、リミットスイッチＳ１が
作動してウインチ１１が停止した後、エアーシリンダー
１７のロッドを突出させて、位置決め用エアーシリンダ
ー１９ｂ及びクランプ用エアーシリンダ１９ｃを駆動し
てコンテナ３を把持する。クランプ用エアーシリンダ１
９ｃを駆動してクランプ爪１９ｅが開くと、該クランプ
爪１９ｅのアーム基端部がリミットスイッチＳ２と接触
して作動し、これによりウインチ１１が巻取駆動されて
昇降ベース１２が上昇し、この後パレット１Ａに荷役装
置４を移動させ、ここでコンテナ３を載置する。

【００３３】なお、上記動作中にエアーシリンダ１７を
駆動する理由は以下の通りである。すなわち、上記手順
によりコンテナ群のＸ−Ｙ平面上の位置は検出している
ものの、実際にはコンテナ群全体が傾いている場合があ
り、その際には例えば一度に掴む４個のコンテナ３のう
ち傾いた最上部に位置するコンテナ３の縁部でリミット
スイッチＳ１が作動することとなり、傾いた最下部に位
置するコンテナ３には押出金具１９ｄ及びクランプ爪１
９ｅが当該コンテナ３に対して正しく位置せず、傾いた
最下部に位置するコンテナ３を掴み損なうといった現象
が生じることがある。

【００３４】従って、上記現象を防止するために、一旦
は、傾いた最上部に位置するコンテナ３の縁部とこのコ
ンテナ３に対応した位置のハンドベース１９ａとの接触
によるリミットスイッチＳ１の作動により昇降ベース１
２を停止した後、エアーシリンダ１７のロッドを突出さ
せることで、既にコンテナ３の上縁部にハンドベース１
９ａが接触している場合にはワイヤーロープ１８が撓
み、そうでない場合にはエアーシリンダ１７のロッドを
突出させることで初めてコンテナ３の上縁部にハンドベ
ース１９ａが接触する。このようにすることで、一度に
掴む４個のコンテナ３に対して、例えコンテナ群が傾い
ていたとしても押出金具１９ｄ及びクランプ爪１９ｅを
正しく位置させることができるのである。

【００３５】そして、コンテナ群の隅に位置する４個の
コンテナ３を荷降しした後に、以下、コンテナ群の位置
情報に基づいてコンテナ３の寸法から演算した次の荷降
しポイントまで、荷役装置４によりクランプ機構９を移
動して上記の手順を繰り返すことにより、迅速かつ確実
に荷降ろし作業を行うことができる。

【００３６】以上説明したように、本発明の荷役装置の
コンテナ載置状態検出方法によって、トラック２の荷台
に積載されたコンテナ３の正確な位置情報を検出するこ
とにより、コンテナ３を荷降しする度にトラック２の荷
台及びコンテナ群の最上層が上昇したり傾きが変化した
り、その変化量が車種あるいは個別のトラック２毎に異
なっていても、正確に自動荷役設備１の各部を制御する
ことができ、従ってコンテナ３の荷降し作業を迅速かつ
効率的に行うことができる。

【００３７】なお、上記実施例では、コンテナ３の荷降
しについての手順を説明したが、トラック２へコンテナ
３を荷積みするには、自動荷役設備１としては上記と逆
の動作を行い、本発明方法においては、空荷のトラック
２の荷台上の平面座標から予め記憶してあるＸ−Ｙ平面
座標に基づいて荷台の平面位置状態を認識させ、コンテ
ナ３の載置位置をオペレーターが決定すれば、以降、こ
の情報に基づいて１段ずつ積層し、この積層時にカメラ
１０で前段の４個のコンテナ３で囲まれる中心位置を検
出してここを目標として４個のコンテナ３を一度に荷積
みする。このように荷積み作業においても本発明方法を
採用することで、上記と同等に迅速かつ確実に作業を行
うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の荷役装置のコン
テナ載置状態検出方法は、カメラによりトラック荷台上
にあるコンテナ群を撮像し、この撮像データと予め記憶
されたＸ−Ｙ平面座標とを参照して実際のコンテナ群の
位置を検出する際に、カメラの光軸と荷役装置の昇降軸
との平行度を計測して、この計測結果に基づいて検出結
果を補正するようにしたので、コンテナ群の位置検知は
荷役装置の移動に精度よく反映され、結果として正確に
かつ迅速に荷役作業を行うことができると共に、荷役作
業に伴って変化する荷台及びコンテナ群状態変化に対応
でき、誤動作を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動荷役設備の概略構成を示す斜視図である。

【図２】自動荷役設備における荷役装置及びクランプ機
構周辺を示す側面図である。

【図３】自動荷役設備におけるクランプ機構の側面を示
す要部拡大図である。

【図４】自動荷役設備におけるクランプ機構の要部拡大
図である。

【図５】本発明の荷役装置のコンテナ載置状態検出方法
の原理を説明するための図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、荷役装置のコンテナ載置状
態検出方法におけるコンテナの角部の検出パターン形状
を示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は、荷役装置のコンテナ載置状
態検出方法における４個のコンテナで囲まれた空間部分
の中心位置検出の原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 自動荷役設備 ３ コンテナ ４ 荷役装置 １０ カメラ

フロントページの続き (72)発明者 前川 真樹 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 森 常人 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラックが入出庫する場所を予めＸ−Ｙ
   平面座標データとして有し、前記Ｘ−Ｙ平面座標内にト
   ラックが入庫した際に、該Ｘ−Ｙ平面座標に基づいて、
   走行及び横行移動する荷役機構に設けたカメラを、トラ
   ック荷台上のコンテナ群全体上面の少なくとも対角の２
   隅に粗動し、これら対角の２隅の各々において前記カメ
   ラで撮像した画像から４個のコンテナの角で囲まれる空
   間部分を検出した後、この検出結果に基づいて該空間部
   分の中心座標を各々求め、次に、予め前記カメラの光軸
   と、荷役装置の昇降移動軸との平行度の計測結果に基づ
   いて前記検出結果を補正し、前記４個のコンテナの角で
   囲まれる空間部分の中心座標と前記Ｘ−Ｙ平面座標とを
   比較してトラック荷台上のコンテナ群全体の位置を検知
   するようにしたことを特徴とする荷役装置のコンテナ載
   置状態検出方法。