TWI757826B - 自動置物方法及系統 - Google Patents

Abstract

一種自動置物方法由一包含固持單元、拍攝單元及處理單元的自動置物系統對一物件及一界定出容置空間的容器實施。該方法包含：該處理單元獲得一相關於該物件的尺寸資料並控制該拍攝單元朝該容置空間拍攝以獲得一空間三維點雲資料。該處理單元根據該空間三維點雲資料產生一截面狀態資料，該截面狀態資料指示出該容置空間的一橫截面層未被其他物件所佔據的一未使用區域。該處理單元根據該尺寸資料及該未使用區域判斷該截面狀態資料是否符合一對應該物件的可容置條件，並於判斷結果為是時控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中。

Description

自動置物方法及系統

本發明是有關於一種自動置物方法，特別是指一種利用機器視覺將物件放入容器的自動置物方法。本發明是有關於能實施該自動置物方法的自動置物系統。

在現代社會中，許多產線會利用機器視覺配合自動控制技術來取代人工作業，舉例來說，三維點雲資料能用來實現對不同外觀之各種物件的即時辨識，因此，利用機器視覺所產生的三維點雲資料來將各種物件自動裝箱便是能夠大幅節省人力的應用之一。

然而，在硬體運算性能有限的情況下，三維點雲資料龐大的資料量也會使得分析運算較為耗時，因此，現有技術仍存在改善空間。

本發明的其中一目的，在於提供一種執行效率更佳的自動置物方法。

本發明自動置物方法由一自動置物系統對一物件及一界定出一容置空間的容器實施，該自動置物系統包含一固持單元、一拍攝單元及一處理單元，且該自動裝箱方法包含：(A)該處理單元獲得一相關於該物件之尺寸的尺寸資料，並控制該拍攝單元朝該容器的容置空間拍攝以獲得一筆空間三維點雲資料。(B)該處理單元根據該空間三維點雲資料產生一筆截面狀態資料，該截面狀態資料對應於該容置空間所具有的一橫截面層並且指示出該橫截面層中未被其他物件所佔據的一未使用區域。(C)該處理單元根據該尺寸資料及該未使用區域判斷該截面狀態資料是否符合一對應該物件的可容置條件。(D)該處理單元於判斷出該截面狀態資料符合該可容置條件時，控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於該未使用區域的位置。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該空間三維點雲資料呈現出該容器、該容置空間以及一或多個被置於該容置空間的既有物件，並且，在步驟(B)中，該處理單元是先根據該空間三維點雲資料產生一或多筆分別對應該(等)既有物件的佔據空間資料，再根據該(等)佔據空間資料產生該截面狀態資料，其中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料指示出一位於該容置空間中的已佔據空間部分，且該已佔據空間部分於該容置空間中的位置與該佔據空間資料所對應之該既有物件於該容置 空間中的位置相對應。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(B)中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料所指示出之該已佔據空間部分的形狀為一長方體，且該已佔據空間部分的一佔據長度、一佔據寬度及一佔據高度分別大於或等於該佔據空間資料所對應之該既有物件的一最大物件長度、一最大物件寬度及一最大物件高度。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該尺寸資料包含對應於該物件的一目標長度及一目標寬度，並且，在步驟(C)中，該可容置條件包含該未使用區域中存在一長度及寬度分別大於等於該目標長度及該目標寬度的目標子區域。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該尺寸資料還包含一對應於該物件的目標高度，並且，在步驟(C)中，該可容置條件還包含該橫截面層與該容器之頂部之間的一可容置高度大於等於該目標高度。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝，並根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出的該物件決定出該目標長度及該目標寬度，並且，該處理單元是根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出之該物件的長度及寬度而從一物件資料庫獲得該目標高度。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，該自動置物方法還包含一位於步驟(D)之後的：(E)該處理單元於判斷出該截面狀態資料不符合該可容置條件時，根據該空間三維點雲資料產生另一截面狀態資料，其中，另該截面狀態資料對應於該容置空間所具有且位於該橫截面層上方的另一橫截面層，且另該截面狀態資料指示出另該橫截面層未被其他物件所佔據的另一未使用區域，該處理單元並根據該尺寸資料及另該未使用區域判斷另該截面狀態資料是否符合另一可容置條件，並於判斷結果為是時控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於另該未使用區域的位置。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝以獲得一筆物件三維點雲資料，再根據該物件三維點雲資料產生該尺寸資料。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，在步驟(A)中，該拍攝單元是由下而上地拍攝該物件以獲得該物件三維點雲資料，並且是由上而下地拍攝該容置空間以產生該空間三維點雲資料。

在本發明自動置物方法的一些實施態樣中，該拍攝單元包括一用於朝上方拍攝的第一深度相機，以及一用於朝下方拍攝的第二深度相機，在步驟(A)中，該處理單元是控制該第一深度相機朝該物件拍攝以獲得該物件三維點雲資料，並且是控制該第二深 度相機朝該容置空間拍攝以獲得該空間三維點雲資料，並且，該自動置物方法還包含位於步驟(A)之前的：(F)該處理單元控制該固持單元固持該物件，並將該物件移動至一位於該第一深度相機上方的拍攝位置。

本發明的另一目的，在於提供能實施該自動置物方法的一種自動置物系統。

本發明自動置物系統適用於一物件及一界定出一容置空間的容器，且包含一固持單元、一拍攝單元及一電連接該固持單元及該拍攝單元的處理單元。該處理單元獲得一相關於該物件之尺寸的尺寸資料，並控制該拍攝單元朝該容器的容置空間拍攝以獲得一筆空間三維點雲資料。該處理單元根據該空間三維點雲資料產生一筆截面狀態資料，該截面狀態資料對應於該容置空間所具有的一橫截面層並且指示出該橫截面層中未被其他物件所佔據的一未使用區域。該處理單元根據該尺寸資料及該未使用區域判斷該截面狀態資料是否符合一對應該物件的可容置條件。該處理單元於判斷出該截面狀態資料符合該可容置條件時，控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於該未使用區域的位置。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該空間三維點雲資料呈現出該容器、該容置空間以及一或多個被置於該容置空間的既有物件，並且，該處理單元是先根據該空間三維點雲資料 產生一或多筆分別對應該(等)既有物件的佔據空間資料，再根據該(等)佔據空間資料產生該截面狀態資料，其中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料指示出一位於該容置空間中的已佔據空間部分，且該已佔據空間部分於該容置空間中的位置與該佔據空間資料所對應之該既有物件於該容置空間中的位置相對應。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料所指示出之該已佔據空間部分的形狀為一長方體，且該已佔據空間部分的一佔據長度、一佔據寬度及一佔據高度分別大於或等於該佔據空間資料所對應之該既有物件的一最大物件長度、一最大物件寬度及一最大物件高度。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該尺寸資料包含對應於該物件的一目標長度及一目標寬度，且該可容置條件包含該未使用區域中存在一長度及寬度分別大於等於該目標長度及該目標寬度的目標子區域。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該尺寸資料還包含一對應於該物件的目標高度，且該可容置條件還包含該橫截面層與該容器之頂部之間的一可容置高度大於等於該目標高度。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝，並根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出的該物件決定出該目標長度及該目標寬度，並且，該處理 單元是根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出之該物件的長度及寬度而從一物件資料庫獲得該目標高度。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該處理單元於判斷出該截面狀態資料不符合該可容置條件時，根據該空間三維點雲資料產生另一截面狀態資料，其中，另該截面狀態資料對應於該容置空間所具有且位於該橫截面層上方的另一橫截面層，且另該截面狀態資料指示出另該橫截面層未被其他物件所佔據的另一未使用區域，該處理單元並根據該尺寸資料及另該未使用區域判斷另該截面狀態資料是否符合另一可容置條件，並於判斷結果為是時控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於另該未使用區域的位置。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝以獲得一筆物件三維點雲資料，再根據該物件三維點雲資料產生該尺寸資料。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該拍攝單元是由下而上地拍攝該物件以獲得該物件三維點雲資料，並且是由上而下地拍攝該容置空間以產生該空間三維點雲資料。

在本發明自動置物系統的一些實施態樣中，該拍攝單元包括一用於朝上方拍攝的第一深度相機，以及一用於朝下方拍攝的第二深度相機。該處理單元是控制該第一深度相機朝該物件拍攝 以獲得該物件三維點雲資料，並且是控制該第二深度相機朝該容置空間拍攝以獲得該空間三維點雲資料。並且，在該處理單元控制該拍攝單元朝該容器的容置空間拍攝之前，該處理單元還先控制該固持單元固持該物件，並將該物件移動至一位於該第一深度相機上方的拍攝位置。

本發明之功效在於：該自動置物系統能先根據該空間三維點雲資料產生該截面狀態資料，再根據該截面狀態資料所指示出的未使用區域判斷該截面狀態資料是否符合該可容置條件，以判定該容置空間是否足以容置該物件，值得一提的是，由於該處理單元是根據該截面狀態資料來判斷該容置空間是否足以容置該物件，故該處理單元並不需對該空間三維點雲資料的整體進行分析，如此一來，該自動置物系統能夠大幅減少運算量以提升運算速度，而確實對現有技術作出了改善。

1:自動置物系統

11:固持單元

111:固持端

12:拍攝單元

121:第一深度相機

122:第二深度相機

13:處理單元

2:容器

20:容置空間

3:物件

4:既有物件

4A:既有物件

4B:既有物件

L1:第一橫截面層

L2:第二橫截面層

P1:第一已佔據空間部分

P2:第二已佔據空間部分

m1:第一截面狀態圖

m2:第二截面狀態圖

S1~S10:步驟

S21~S22:子步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明自動置物系統之一第一實施例的一方塊示意圖；圖2是一部分剖面前側示意圖，示例性地繪示該第一實施例所包含的一第一深度相機、一第二深度相機及一固持單元，以及一個 已容置有兩個既有物件的容器，與一個要被放置到該容器內的物件；圖3是一流程圖，示例性地說明該第一實施例如何對該物件及該容器實施一自動置物方法；圖4是一不完整的立體示意圖，示例性地繪示該兩既有物件位於該容器中的狀態，以輔助說明該第一實施例如何實施該自動置物方法；圖5是一示意圖，示例性地繪示一第一截面狀態圖，且該第一截面狀態圖是用於輔助說明第一實施例在實施該自動置物方法的過程中所產生的一筆第一截面狀態資料；及圖6是一示意圖，示例性地繪示一第二截面狀態圖，且該第二截面狀態圖是用於輔助說明第一實施例在實施該自動置物方法的過程中所產生的一筆第二截面狀態資料。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本專利說明書中所述的「電連接」是泛指多個電子設備/裝置/元件之間透過導電材料相連接而達成的有線電連接，以及透過無線通訊技術進行無線信號傳輸的無線電連接。並且，本專利 說明書中所述的「電連接」亦泛指兩個電子設備/裝置/元件之間直接相連而形成的「直接電連接」，以及兩個電子設備/裝置/元件之間還透過其他電子設備/裝置/元件相連而形成的「間接電連接」。

另外，在本專利說明書中，諸如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等方向性用語僅是用於配合圖式而示例性地解釋本發明實施例中多個硬體之間的相對位置關係，而非用於限定本發明實施之範圍。

同時參閱圖1及圖2，本發明自動置物系統1之一第一實施例適用於一容器2以及多個要被放置到該容器2內的物件3(圖2僅示出其中一者)。更具體地說，在本實施例的應用中，該容器2可例如為一個置物箱並且界定出一容置空間20，而等該物件3則可例如分別是要被裝入該容器2運送的多個商品，但並不以此為限。

為了便於說明本實施例的運作方式，以下僅以圖2所示出的該物件3進行說明，並且，如圖2所示，假設該容置空間20中已存在被事先放入該容器2內的兩個既有物件4，且在此將該兩既有物件4分別作為一既有物件4A及一既有物件4B。應當理解的是，在實際的實施情況中，該等既有物件4的數量也可能為零個、一個或兩個以上，而並不以本實施例所舉之例為限。

如圖1所示，該自動置物系統1包含一固持單元11、一拍攝單元12，以及一電連接該固持單元11及該拍攝單元12的處理 單元13。

在本實施例中，該固持單元11例如被實施為一吸盤式的機械手臂，並且能受該處理單元13控制地活動。更具體地說，如圖2所示，該固持單元11所包括的一固持端111上例如設有吸盤，藉此，該固持單元11適用於以由上而下吸附該物件3之頂面的方式來固持並移動該物件3。然而，在其他實施例中，該固持單元11亦可被實施為其他類型的機械手臂，而並不以本實施例為限。

在本實施例中，較佳地，該拍攝單元12例如包含兩台各自與該處理單元13電連接的深度相機，並且，如圖1所示，該兩深度相機在本實施例中例如分別作為一第一深度相機121及一第二深度相機122。

如圖2所示，該第一深度相機121例如被設置為朝其本身的上方拍攝，而該第二深度相機122則例如被設置為朝其本身的下方拍攝，並且，該第一深度相機121及該第二深度相機122各可例如是利用立體視覺技術(Stereo Vision)、結構光技術(Structured Light)及飛時測距技術(Time of Flight)的其中一者，但並不以此為限。

參閱圖3並配合參閱圖1及圖2，以下示例性地詳細說明本實施例的該自動置物系統1如何對圖2所示出的該容器2及該物件3實施一自動置物方法，以將該物件3放入該容器2。

在流程進入步驟S1之前，假設該物件3是被預先放置於一能被該固持單元11所取得的待裝箱區域，另一方面，假設該容器2已被一自動輸送裝置(可例如為自動搬運車或輸送帶，圖未示出)以開口朝上的姿態運送至該第二深度相機122的下方，而使得該容器2、該容置空間20、該既有物件4A及該既有物件4B皆如圖2所示地位於該第二深度相機122的拍攝範圍之內。

在步驟S1中，該處理單元13控制該固持單元11的該固持端111移動至該待裝箱區域並固持住該物件3，並將該物件3由該待裝箱區域移動至一位於該第一深度相機121上方的拍攝位置，以使得該物件3如圖2所示地位於該第一深度相機121的拍攝範圍之內。接著，流程進行至步驟S2。

在步驟S2中，該處理單元13執行一子步驟S21及一子步驟S22。特別說明的是，子步驟S21及子步驟S22之間並無特定的執行順序，並且，較佳地，子步驟S21及子步驟S22可例如是被該處理單元13所同時執行的。

在子步驟S21中，該處理單元13獲得一相關於該物件3之尺寸的尺寸資料。具體來說，在本實施例中，該處理單元13例如是先控制該第一深度相機121朝該物件3拍攝，以獲得一筆由該第一深度相機121所產生的物件三維點雲資料，接著，該處理單元13再根據該物件三維點雲資料中所呈現出的該物件3產生該尺寸資 料，但並不以此為限。

具體而言，由於該第一深度相機121在本實施例中是由下而上地拍攝該物件3，故該物件三維點雲資料會是以仰視的角度呈現出該物件3被該固持單元11所固持著的姿態。另一方面，該尺寸資料在本實施例中例如包含對應於該物件3的一目標長度及一目標寬度，且該目標長度及該目標寬度可例如是由該處理單元13對該物件三維點雲資料所呈現出的該物件3進行分析所決定出的。

更詳細地說，在本實施例中，該目標長度及該目標寬度是分別大於等於該物件3的一實際最大長度及一實際最大寬度，換句話說，該尺寸資料所包含的目標長度是大於等於該物件3在一長度方向上最長部分的長度，而該尺寸資料所包含的目標寬度則是大於等於該物件3在一垂直於該長度方向的寬度方向上最寬部分的寬度。因此，無論該物件3的實際形狀為何，該尺寸資料的目標長度及目標寬度相當於共同界定出一個在該物件3的任何高度上皆能完整圍繞該物件3的虛擬平面方框。

在子步驟S22中，該處理單元13控制該第二深度相機122朝該容器2的容置空間20拍攝，以獲得一筆由該第二深度相機122所產生的空間三維點雲資料。具體而言，由於該第二深度相機122在本實施例中是由上而下地拍攝該容器2，故若以圖2所示例出的情況而言，該空間三維點雲資料會是以俯視的角度呈現出該容器 2、該容置空間20，以及存在於該容置空間20中的該既有物件4A與該既有物件4B，但並不以此為限。

在該處理單元13獲得對應於該物件3的該尺寸資料以及該空間三維點雲資料後，流程進行至步驟S3。

在步驟S3中，該處理單元13根據該空間三維點雲資料產生一或多筆分別對應該(等)既有物件4的佔據空間資料。並且，以本實施例中該等既有物件4的數量為兩個的情況下，該處理單元13例如是產生兩筆分別對應該兩既有物件4的佔據空間資料。

具體而言，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料係指示出一位於該容置空間20中的已佔據空間部分，且該已佔據空間部分於該容置空間20中的位置，是與該佔據空間資料所對應之該既有物件4於該容置空間20中的位置相對應。更詳細地說，對於本實施例中的每一佔據空間資料，該佔據空間資料所指示出之該已佔據空間部分的形狀例如為一長方體(包含立方體)，且該已佔據空間部分的一佔據長度、一佔據寬度及一佔據高度係分別大於或等於該佔據空間資料所對應之該既有物件4的一最大物件長度、一最大物件寬度及一最大物件高度。

為了更加具體地對該(等)佔據空間資料進行說明，進一步配合參閱圖4，假設該既有物件4A及該既有物件4B的形狀分別為一圓柱體及一長方體，並假設該既有物件4A及該既有物件4B 是如圖4所示地被置於該容置空間20的左後側。接著，在此將本實施例的該兩筆佔據空間資料分別作為一對應該既有物件4A的第一佔據空間資料，以及一對應該既有物件4B的第二佔據空間資料。並且，在本實施例中，該第一佔據空間資料所指示出的該已佔據空間部分例如被作為圖4所示出的一第一已佔據空間部分P1，而該第二佔據空間資料所指示出的該已佔據空間部分則例如被作為圖4所示出的一第二已佔據空間部分P2。

如圖4所示，該第一已佔據空間部分P1於該容置空間20中的位置是對應於該既有物件4A於該容置空間20中的位置，而該第二已佔據空間部分P2於該容置空間20中的位置則是對應於該既有物件4B於該容置空間20中的位置。並且，在本實施例中，該第一已佔據空間部分P1的佔據長度、佔據寬度及佔據高度可例如是分別大於該既有物件4A的最大物件長度、最大物件寬度及最大物件高度一毫米，也就是說，該第一佔據空間資料所指示出的該第一已佔據空間部分P1相當於是一個能夠在該容置空間20中的對應位置完全包圍該既有物件4A的虛擬立體方塊。同理，該第二佔據空間資料所指示出的該第二已佔據空間部分P2亦相當於是能夠在該容置空間20中的對應位置完全包圍該既有物件4B的另一個虛擬立體方塊。

補充說明的是，在本實施例中，該處理單元13能利用 例如類神經網路技術而辨識出該空間三維點雲資料中的每一既有物件4，因此，該處理單元13所產生之該(等)佔據空間資料的數量會與該(等)既有物件4的數量相符。也就是說，在其他的實施情況中，該處理單元13在步驟S3所產生之佔據空間資料的數量並不一定是兩筆，而是取決於已存在於該容置空間20中之既有物件4的數量。當然，若該容置空間20中並不存在任何既有物件4，則該處理單元13在步驟S3中便不會產生任何佔據空間資料。並且，該處理單元13可例如是利用現有的人工智慧技術、影像處理技術或者Octotree技術產生該(等)佔據空間資料，但並不以此為限。

在該處理單元13產生該(等)佔據空間資料後，流程進行至步驟S4。

在步驟S4中，該處理單元13根據該(等)佔據空間資料產生一筆截面狀態資料。更明確地說，該處理單元13例如是根據該(等)已佔據空間部分於該容置空間20中的位置及尺寸而產生該截面狀態資料，並且，該截面狀態資料是對應於該容置空間20所具有的一橫截面層，且該截面狀態資料係用於指示出該橫截面層的一未使用區域，換句話說，該截面狀態資料是用於指示出對應之該橫截面層的哪些部分尚未被既有物件4所佔據。

為了便於說明，在此將前述的該截面狀態資料作為本實施例中的一筆第一截面狀態資料，並將該第一截面狀態資料所對 應的該橫截面層作為如圖2中所示出且鄰近於該容置空間20底部的一第一橫截面層L1。並且，同時參閱圖2及圖4，以本實施例舉例來說，該第一截面狀態資料係用於指示出該第一橫截面層L1的哪些部分尚未被該既有物件4A與該既有物件4B所佔據。更明確地說，該第一截面狀態資料在本實施例中例如會指示出該第一橫截面層L1中分別被該既有物件4A與該既有物件4B所佔據的兩個已使用區域，以及未被其他任何物件所佔據的一未使用區域。

進一步配合參閱圖5，若將該第一截面狀態資料以視覺化的方式說明，則該第一截面狀態資料可例如被呈現為如圖5所示出的一第一截面狀態圖m1。具體而言，該第一截面狀態圖m1可被理解為一張以俯視的角度表現該第一橫截面層L1之空間使用狀態的二維圖像，並且，在圖5所示的該第一截面狀態圖m1中，左上角的兩個灰色方塊相當於該第一截面狀態資料所指示出且分別對應該既有物件4A及該既有物件4B的該兩已使用區域，而該兩個灰色方塊以外的白色部分則相當於該第一截面狀態資料所指示出的該未使用區域。

特別說明的是，圖5所示的該第一截面狀態圖m1僅是用於具體地示例說明該第一截面狀態資料所指示出的內容。應當理解的是，在實際的實施態樣中，該第一截面狀態資料例如僅係以「0」或「1」來指示出該第一橫截面層L1的每一個座標點是屬於已使用 區域還是未使用區域，也就是說，該處理單元13在實施該自動置物方法的過程中並不需要將該第一截面狀態資料實際轉換成該第一截面狀態圖m1。

在該處理單元13產生該第一截面狀態資料後，流程進行至步驟S5。

在步驟S5中，該處理單元13根據該尺寸資料及該第一截面狀態資料所指示出的未使用區域判斷該第一截面狀態資料是否符合一對應該物件3的可容置條件，並且，在本實施例中，該可容置條件例如包含該未使用區域中存在一長度大於等於該目標長度且寬度大於等於該目標寬度的目標子區域，換句話說，該可容置條件在本實施例中例如代表該未使用區域足以容納由該目標長度及該目標寬度所共同界定出的一個虛擬矩形，但並不以此為限。

若該處理單元13判斷出該截面狀態資料符合該可容置條件，流程進行至步驟S6。另一方面，若該處理單元13判斷出該截面狀態資料不符合該可容置條件，則流程進行至步驟S7。

在接續於步驟S5之後的步驟S6中，一旦該處理單元13判斷出該截面狀態資料符合該可容置條件，該處理單元13即控制該固持單元11將該物件3放置於該容置空間20中對應於該未使用區域的位置。更明確地說，該處理單元13例如是將該物件3放置於該容置空間20中對應於該目標子區域的位置。

以圖5所示出的該第一截面狀態圖m1為例，該目標子區域可例如是該第一截面狀態圖m1右上角的虛線方塊所標示出的部分，但並不以此為限。補充說明的是，在該未使用區域的面積夠大而使得能作為目標子區域的選擇性眾多的情況下，該處理單元13可例如是利用現有的裝箱(Bin Packing)最佳化演算法而從該未使用區域中決定出空間利用率最佳的目標子區域。舉例來說，該處理單元13可例如是優先以該未使用區域中鄰近於該容置空間20邊緣或角落的部分作為該目標子區域，但並不以此為限。由於該處理單元13如何決定出用來放置該物件3的目標子區域並非本專利說明書的重點，故在此不再對其進行過多描述。

補充說明的是，該處理單元13可例如是利用該空間三維點雲資料及該物件三維點雲資料之間在現實環境中的相對位置關係、該物件3與該固持單元11之間的相對位置關係，以及該物件3於該物件三維點雲資料中所呈現的姿態來決定該固持單元11將該物件3放入該容器2中的移動軌跡，但並不以此為限。

在接續於步驟S5之後的步驟S7中，一旦該處理單元13判斷出該截面狀態資料不符合該可容置條件，該處理單元13即根據該(等)佔據空間資料產生另一筆截面狀態資料，其中，另該截面狀態資料是對應於該容置空間20所具有且位於該第一橫截面層L1上方的另一個橫截面層，且另該截面狀態資料指示出另該橫截面層 未被其他物件所佔據的另一未使用區域。

若以圖2及圖4更具體地舉例來說，該處理單元13在步驟S7中所產生的另該筆截面狀態資料例如是作為本實施例中的一筆第二截面狀態資料，且該第二截面狀態資料所對應的該橫截面層則例如是作為如圖2中所示出的一第二橫截面層L2。如圖2所示，該第二橫截面層L2是位於該第一橫截面層L1的上方並且與該第一橫截面層L1彼此相間隔。特別說明的是，該第二橫截面層L2的高度不但如圖2所示地高於該既有物件4B的頂面，且也高於該既有物件4B所對應之該第二已佔據空間部分P2(示於圖4)的頂部，因此，若將該第二截面狀態資料以視覺化的方式呈現為如圖6所示出的一第二截面狀態圖m2，則與圖5所示的該第一截面狀態圖m1相比，該第二截面狀態圖m2中僅會存在對應於該既有物件4A的單一個已使用區域(亦即該第二截面狀態圖m2左上角的灰色方塊)，而不會存在如該第一截面狀態圖m1中對應於該既有物件4B的已使用區域，也就是說，以圖2及圖4的示例性情況來說，該第二截面狀態資料所指示出的未使用區域會比該第一截面狀態資料所指示出的未使用區域更大。

在該處理單元13產生該第二截面狀態資料後，流程進行至步驟S8。

在步驟S8，該處理單元13根據該尺寸資料及該第二截 面狀態資料所指示出的該未使用區域判斷該第二截面狀態資料是否符合另一可容置條件。在本實施例中，由於該處理單元13判斷該第二截面狀態資料是否符合另該可容置條件的方式與步驟S5中對該第一截面狀態資料進行判斷的方式雷同，故在此不再重述。換句話說，在本實例中，該第一截面狀態資料的可容置條件與該第二截面狀態資料的可容置條件是彼此相同的，但並不以此為限。

若該處理單元13判斷出該第二截面狀態資料符合該可容置條件，流程進行至步驟S9。另一方面，若該處理單元13判斷出該第二截面狀態資料不符合該可容置條件，則流程進行至步驟S10。

在接續於步驟S8之後的步驟S9中，一旦該處理單元13判斷出該第一截面狀態資料符合該可容置條件，則類似於步驟S6的，該處理單元13控制該固持單元11將該物件3放置於該容置空間20中對應於該第二截面狀態資料所指示出之未使用區域的位置。

在接續於步驟S8之後的步驟S10中，一旦該處理單元13判斷出該第二截面狀態資料不符合該可容置條件，則該處理單元13例如輸出一代表無法將該物件3放置於該容器2內的警示通知。更具體地說，該警示通知可例如是用於使該自動輸送裝置將該容器2運走，並將另一個容器運送至該第二深度相機122的下方，以準備進行另該容器的裝箱作業，但並不以此為限。

以上即為第一實施例所實施之自動置物方法的示例說明。應當理解的是，上述對於步驟S1至步驟S10的說明及圖3的流程圖僅是用於示例說明該自動置物方法的其中一種可實施方式，也就是說，步驟S1至步驟S10的順序並非用於限制本發明自動置物方法的可實施態樣。

補充說明的是，在本實施例中，圖2中所示的該第一橫截面層L1及該第二橫截面層L2相對於該容置空間20的高度例如是預先於該自動置物系統1中設定好的，並且，雖然本實施例僅以兩個橫截面層(亦即該第一橫截面層L1及該第二橫截面層L2)來進行說明，但是，在其他的類似實施態樣中，該等橫截面層的數量並不以本實施例為限。舉例來說，若該容器2的深度較深(相當於該容置空間20的高度較高)，則使用者可依需求在該自動置物系統1中設定由下至上相間隔排列的更多個橫截面層(例如三層、四層或更多)，以使得該處理單元13在實施該自動置物方法的過程中依據該等橫截面層由下至上的排列順序而依序產生並判斷對應的每一截面狀態資料是否符合可容置條件。

以下針對本實施例之該自動置物系統1的技術功效進行說明。

同時參閱圖1至圖3，首先，如子步驟S21所述，該處理單元13在獲得該物件三維點雲資料後會根據該物件三維點雲資 料產生該尺寸資料，且該尺寸資料相當於界定出一個對應於該物件3的虛擬平面方框，因此，該處理單元13在子步驟S21中相當於是將該物件三維點雲資料簡化成該尺寸資料，以減少後續步驟的運算量。

接著，如步驟S3所述，該處理單元13會產生分別對應該(等)既有物件4的該(等)佔據空間資料，且每一佔據空間資料所指示出的已佔據空間部分皆為長方體，也就是說，即便任一既有物件4的形狀為不規則形或者是其他複雜的形狀，其所對應的該已佔據空間部分也仍然會是長方體，因此，該(等)佔據空間資料有助於該處理單元13以最少的運算量分析每一既有物件4在該容置空間20中所佔據的尺寸及位置。

然後，如步驟S4所述，該處理單元13在本實施例中是根據該(等)已佔據空間部分於該容置空間20中的位置及尺寸產生該截面狀態資料，因此，相較於直接根據該空間三維點雲資料所呈現出的該等既有物件4來產生該截面狀態資料，本實施例能夠大幅降低該處理單元13產生該截面狀態資料的資料運算量，故能夠大幅縮短該處理單元13產生該截面狀態資料所需的時間。

而且，值得一提的是，如步驟S5所述，該處理單元13是藉由判斷該截面狀態資料是否符合該可容置條件來判定該容置空間20的剩餘部分是否足以用來容置該物件3，而並非直接對該空 間三維點雲資料的整體進行分析。特別說明的是，由該截面狀態資料可被理解為一張二維的圖像(例如圖5所示的該第一截面狀態圖m1)，所以，該處理單元13根據該空間三維點雲資料產生該截面狀態資料的過程可被理解為將三維的點雲資料簡化為二維的圖像資料，而能夠避免該處理單元13對資料量龐大的三維點雲資料整體進行分析，以大幅節省該處理單元13的運算量以縮短運算時間。補充說明的是，步驟S8亦具有如步驟S5能節省運算量以縮短運算時間的功效。

再者，綜觀步驟S4至步驟S10，以圖2所示出的該第一橫截面層L1及該第二橫截面層L2來說，該處理單元13是先針對該第一橫截面層L1所對應的該第一截面狀態資料判斷該可容置條件是否符合(步驟S5)，且若判斷結果為是時直接控制該固持單元11將該物件3放入該容器2(步驟S6)，如此一來，該處理單元13便不需再額外耗時產生該第二截面狀態資料(步驟S7)。換句話說，該處理單元13會從最下方的橫截面層開始產生對應的截面狀態資料來判斷能否將該物件3放入該容器2，且在判斷結果為否時，才會以更上一層的橫截面層進行類似的後續判斷，藉此，當該容置空間20剩餘的以使用率還很低時，該處理單元13只要產生單一筆截面狀態資料後便能將該物件3放入該容器2，而藉此確保該自動置物系統1以最高的效率執行自動裝箱作業。

最後，總地來說，相較於將該物件三維點雲資料與該空間三維點雲資料直接比對來判斷該容置空間20是否足以容置該物件3的作法，本實施例的該自動置物方法在硬體性能相同的前提下所需的運算時間約為前述作法的百分之一，也就是說，相較於前述作法，本實施例的自動置物方法能夠令該處理單元13的運算速度提升約一百倍。而且，對於要被放置於該容置空間20的該物件3來說，該處理單元13並不需要透過預先的訓練來學習該物件3的外觀，且該自動置物系統1中也不需要預先儲存關於該物件3的外觀或尺寸等資料，也就是說，藉由實施本實施例的該自動置物方法，該自動置物系統1不但能達成完全即時(Real-time)的自動物件裝箱作業，且也不會受到物件種類數量方面的限制。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第二實施例，且該第二實施例與第一實施例之間的差異在於該自動置物系統1所實施的自動置物方法。為了便於對第二實施例進行說明，在此先將該處理單元13在步驟S5中用來對該第一截面狀態資料進行判斷的該可容置條件作為一第一可容置條件，並將該處理單元13在步驟S8中用來對該第二截面狀態資料進行判斷的另該可容置條件作為一第二可容置條件。具體來說，相較於該第一可容置條件，該第二可容置條件在第二實施例中除了包含該第二截面狀態資料所指示出的未使用區域存在該目標子區域之外，還更包含該第一橫截面層L1 中對應於該目標子區域的部分(也就是該第一橫截面層L1中位於該目標子區域正下方的部分)屬於已使用區域的比例大於等於一預定門檻值(例如80%，但不以此為限)，換句話說，在第二實施例中，該第二可容置條件在第二實施例中還包含該第一橫截面層L1中對應於該目標子區域的部分被該(等)既有物件4佔據的比例大於等於該預定門檻值。藉此，第二實施例有助於確保該容置空間20中位於該目標子區域下方的部分存在足夠的放置面積，而有助於避免該物件3在步驟S9被放入該容器2內後因放置面積不足而發生傾斜、掉落的情況。總而言之，在第二實施例中，對於最下層以外的其他每一橫截面層來說，若該處理單元13判斷出該橫截面層的未使用區域中存在該目標子區域，則該處理單元13便會進一步判斷該橫截面層的下一層橫截面層中對應該目標子區域的部分屬於已使用區域的比例是否大於等於該預定門檻值，並且在判斷結果為是時，該處理單元13才會判定該橫截面層所對應的該截面狀態資料符合可容置條件。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第三實施例。具體來說，在第三實施例之自動置物方法的子步驟S21中，該尺寸資料可例如還包含一對應於該物件3的目標高度，且該目標高度可例如是由該處理單元13根據該物件三維點雲資料所呈現出的該物件3，以及該固持單元11將該物件3維持在該拍攝位置與該物件3接觸 之部分的高度所決定出的。更詳細地說，該處理單元13例如是先計算出該物件3的一物件實際高度，再根據該實際高度決定出該目標高度。並且，該處理單元13計算出該物件實際高度的方式，可例如是先根據該物件三維點雲資料所呈現出的該物件3而獲得物件3之底部在實際環境中的一物件底部高度，並將該固持單元11在該物件3位於該拍攝位置時與該物件3接觸之部分的高度(例如為該固持單元11之吸盤底部的高度)作為一物件頂部高度，接著，該處理單元13再將該物件頂部高度減去該物件底部高度，以計算出該物件實際高度。並且，該目標高度可例如是與該物件實際高度相等，但也可例如是略大於該物件實際高度(例如大於該物件實際高度一毫米，但不以此為限)。並且，由於第三實施例的該尺寸資料是同時包含該目標長度、該目標寬度及該目標高度，故該尺寸資料相當於界定出一個能夠完全包圍該物件3的虛擬立體方塊。進一步地，在第三實施例的步驟S5中，該可容置條件例如還包含該第一橫截面層L1與該容器2之頂部之間的一可容置高度大於等於該目標高度，而在步驟S7中，該可容置條件例如還包含該第二橫截面層L2與該容器2之頂部之間的另一可容置高度大於等於該目標高度。藉此，第三實施例的該可容置條件能用於確保該物件3被放入該容器2內後不會向上凸伸出該容器2的開口，而有利於後續的封箱作業。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第四實施例。具 體來說，類似於第三實施例地，在第四實施例之自動置物方法的子步驟S21中，該尺寸資料還包含一對應於該物件3的目標高度。然而，與第三實施例不同的是，該處理單元13在第四實施例中獲得該目標高度的方式，可例如是先根據該物件三維點雲資料所呈現出的該物件3計算出該物件3本身的長度及寬度，接著，該處理單元13再根據該物件3的長度及寬度至一物件資料庫中進行查詢以獲得一筆對應該物件3的外型資料，再將該外型資料所包含的一物件高度作為該目標高度，其中，該物件資料庫例如是被儲存於一儲存單元內，該儲存單元例如為一資料儲存裝置，並且可以選擇性地被包含在該自動置物系統1中。換句話說，在第四實施例中，該處理單元13相當於是將該物件3本身的長度及寬度共同作為該物件3的一特徵資料，並據其從該物件資料庫中獲得該目標高度，但並不以此為限。補充說明的是，在第四實施例的類似實施態樣中，該拍攝單元12在該步驟S2中所產生的該物件三維點雲資料可被一呈現出該物件3的二維圖像資料所取代，且該二維圖像資料例如為一張不具有深度資訊的平面照片，換句話說，在第四實施例的類似實施態樣中，用來拍攝該物件3的該第一深度相機121可被一台用來拍攝平面照片的數位相機取代。並且，由於第四實施例的該尺寸資料是同時包含該目標長度、該目標寬度及該目標高度，因此，類似於第三實施例地，第四實施例中的該尺寸資料亦相當於界定出一個能夠完 全包圍該物件3的虛擬立體方塊。進一步地，如同第三實施例，第四實施例中的可容置條件例如亦包含各橫截面層與該容器2之頂部之間的可容置高度大於等於該目標高度，也就是說，第四實施例中的可容置條件亦具有能確保該物件3不會向上凸伸出該容器2的功效。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第五實施例。在第五實施例所實施的自動置物方法中，該處理單元13例如是直接根據該空間三維點雲資料產生該截面狀態資料，也就是說，在第五實施例中，即便該容置空間20中已存在一或多個既有物件4，該處理單元13也不會針對該(等)既有物件4而產生對應的佔據空間資料。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第六實施例。在第六實施例中，該拍攝單元12例如是被實施為單一台深度相機，且該深度相機例如能受該處理單元13控制地活動，舉例來說，該深度相機可例如是被設置於該固持單元11上而能隨著該固持單元11活動，但並不以此為限。如此一來，該自動置物系統1便能藉由單一台深度相機來完成對該容置空間20及該物件3的拍攝，亦即藉由單一台深度相機來產生該物件三維點雲資料及該空間三維點雲資料。

本發明還提供了該自動置物系統1的一第七實施例。在第七實施例中，該拍攝單元12例如亦被實施為單一台深度相機，並且，第七實施例的該自動置物系統1例如還包含一電連接該處理單 元13且設置於該固持單元11上的條碼讀取單元(圖未示出)。並且，在第七實施例之自動置物方法的步驟S1中，該處理單元13在控制該固持單元11固持該物件3時，例如還一併控制該條碼讀取單元讀取一設置於該物件3上的條碼，藉此獲得一對應該物件3的物件識別資料，接著，該處理單元13例如根據該物件識別資料至一物件資料庫進行查詢以獲得一筆對應該物件3的外型資料，再根據該外型資料中所指示出的物件尺寸來產生該尺寸資料。

綜上所述，藉由實施該自動置物方法，該自動置物系統1能先根據該空間三維點雲資料產生該截面狀態資料，再根據該截面狀態資料所指示出的未使用區域判斷該第一截面狀態資料是否符合該可容置條件，以判定該容置空間20是否足以容置該物件3，由於該處理單元13是根據該截面狀態資料來判斷該容置空間20是否足以容置該物件3，故該處理單元13並不需對該空間三維點雲資料的整體進行分析，而能大幅減少運算量以提升運算速度，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

S1~S10:步驟

S21~S22:子步驟

Claims (11)

1. 一種自動置物方法，由一自動置物系統對一物件及一界定出一容置空間的容器實施，該自動置物系統包含一固持單元、一拍攝單元及一處理單元，且該自動裝箱方法包含： (A)該處理單元獲得一相關於該物件之尺寸的尺寸資料，並控制該拍攝單元朝該容器的容置空間拍攝以獲得一筆空間三維點雲資料； (B)該處理單元根據該空間三維點雲資料產生一筆截面狀態資料，該截面狀態資料對應於該容置空間所具有的一橫截面層並且指示出該橫截面層中未被其他物件所佔據的一未使用區域； (C)該處理單元根據該尺寸資料及該未使用區域判斷該截面狀態資料是否符合一對應該物件的可容置條件；及 (D)該處理單元於判斷出該截面狀態資料符合該可容置條件時，控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於該未使用區域的位置。
2. 如請求項1所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該空間三維點雲資料呈現出該容器、該容置空間以及一或多個被置於該容置空間的既有物件，並且，在步驟(B)中，該處理單元是先根據該空間三維點雲資料產生一或多筆分別對應該（等）既有物件的佔據空間資料，再根據該（等）佔據空間資料產生該截面狀態資料，其中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料指示出一位於該容置空間中的已佔據空間部分，且該已佔據空間部分於該容置空間中的位置與該佔據空間資料所對應之該既有物件於該容置空間中的位置相對應。
3. 如請求項2所述的自動置物方法，其中，在步驟(B)中，對於每一佔據空間資料，該佔據空間資料所指示出之該已佔據空間部分的形狀為一長方體，且該已佔據空間部分的一佔據長度、一佔據寬度及一佔據高度分別大於或等於該佔據空間資料所對應之該既有物件的一最大物件長度、一最大物件寬度及一最大物件高度。
4. 如請求項1所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該尺寸資料包含對應於該物件的一目標長度及一目標寬度，並且，在步驟(C)中，該可容置條件包含該未使用區域中存在一長度及寬度分別大於等於該目標長度及該目標寬度的目標子區域。
5. 如請求項4所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該尺寸資料還包含一對應於該物件的目標高度，並且，在步驟(C)中，該可容置條件還包含該橫截面層與該容器之頂部之間的一可容置高度大於等於該目標高度。
6. 如請求項5所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝，並根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出的該物件決定出該目標長度及該目標寬度，並且，該處理單元是根據該拍攝單元之拍攝結果所呈現出之該物件的長度及寬度而從一物件資料庫獲得該目標高度。
7. 如請求項1所述的自動置物方法，還包含一位於步驟(D)之後的：(E)該處理單元於判斷出該截面狀態資料不符合該可容置條件時，根據該空間三維點雲資料產生另一截面狀態資料，其中，另該截面狀態資料對應於該容置空間所具有且位於該橫截面層上方的另一橫截面層，且另該截面狀態資料指示出另該橫截面層未被其他物件所佔據的另一未使用區域，該處理單元並根據該尺寸資料及另該未使用區域判斷另該截面狀態資料是否符合另一可容置條件，並於判斷結果為是時控制該固持單元將該物件放置於該容置空間中對應於另該未使用區域的位置。
8. 如請求項1所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該處理單元是控制該拍攝單元朝該物件拍攝以獲得一筆物件三維點雲資料，再根據該物件三維點雲資料產生該尺寸資料。
9. 如請求項8所述的自動置物方法，其中，在步驟(A)中，該拍攝單元是由下而上地拍攝該物件以獲得該物件三維點雲資料，並且是由上而下地拍攝該容置空間以產生該空間三維點雲資料。
10. 如請求項9所述的自動置物方法，其中，該拍攝單元包括一用於朝上方拍攝的第一深度相機，以及一用於朝下方拍攝的第二深度相機，在步驟(A)中，該處理單元是控制該第一深度相機朝該物件拍攝以獲得該物件三維點雲資料，並且是控制該第二深度相機朝該容置空間拍攝以獲得該空間三維點雲資料，並且，該自動置物方法還包含位於步驟(A)之前的：(F)該處理單元控制該固持單元固持該物件，並將該物件移動至一位於該第一深度相機上方的拍攝位置。
11. 一種自動置物系統，包含一固持單元、一拍攝單元及一電連接該固持單元及該拍攝單元的處理單元，且該自動置物系統能對一物件及一界定出一容置空間的容器實施如請求項1至10其中任一項所述的自動置物方法。

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