(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品群から物品をピッキングするためのピッキング装置を備えたシステムであって、作業対象の物品群を撮像するカメラと、作業対象の物品との距離を求めるためのレーザー距離計と、前記レーザー距離計を２方向に回動させるための回動手段と、前記カメラで撮像した画像を用いて作業対象の物品を複数指示するための指示手段と、画像上の座標をレーザ距離計の回動角に変換して前記回動手段によりレーザ距離計を回動させるための手段と、レーザ距離計で求めた物品との距離と前記回動角とを作業位置に変換するための変換手段と、求めた複数の作業位置を記憶するための記憶手段と、記憶手段に記憶した作業位置に応じてピッキング装置を順次作動させて複数の物品のピッキングを実行するための制御手段、とを設けたことを特徴とする、ピッキングシステム。
【請求項２】
ピッキング実行中も前記指示手段とレーザ距離計とを動作自在にすると共に、ピッキング実行中に求めた新たな作業位置を前記記憶手段に追加して記憶自在にしたことを特徴とする、請求項１のピッキングシステム。
【請求項３】
ピッキング装置を複数設けると共に、ピッキング装置毎に作業対象物品を指示自在な指示画面を表示するための共通制御端末を設けると共に、各ピッキング装置を共通制御端末に接続して、該共通制御端末からの指示により複数のピッキング装置に作業対象の物品を指示するようにしたことを特徴とする、請求項１または２のピッキングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
この発明はトラック等から物品を荷下ろしするためのピッキング装置に、特にピッキング装置への作業範囲の指示に関する。
【０００２】
【従来技術】
トラックなどに積み込まれた物品を、１個ずつ荷下ろしするためのピッキング装置が知られている。ところで物品を荷下ろしするには、どの物品を荷下ろしするかの指示をピッキング装置に入力する必要があり、この指示に手間取ると人手で荷下ろしするのと大差ないことになる。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、作業対象の物品を複数容易に指示できるようにして、ピッキングシステムを効率化することにある（請求項１〜３）。
請求項２の発明での追加の課題は、ピッキング実行中にも追加の物品を指示できるようにして、ピッキングの効率をさらに改善することにある。
請求項３の発明での追加の課題は、複数のピッキング装置を一括して管理できるようにして、ピッキングシステムの管理に必要な人手やスペースを削減することにある。
【０００４】
【発明の構成】
この発明のピッキングシステムは、物品群から物品をピッキングするためのピッキング装置を備えたシステムであって、作業対象の物品群を撮像するカメラと、作業対象の物品との距離を求めるためのレーザー距離計と、前記レーザー距離計を２方向に回動させるための回動手段と、前記カメラで撮像した画像を用いて作業対象の物品を複数指示するための指示手段と、画像上の座標をレーザ距離計の回動角に変換して前記回動手段によりレーザ距離計を回動させるための手段と、レーザ距離計で求めた物品との距離と前記回動角とを作業位置に変換するための変換手段と、求めた複数の作業位置を記憶するための記憶手段と、記憶手段に記憶した作業位置に応じてピッキング装置を順次作動させて複数の物品のピッキングを実行するための制御手段、とを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【０００５】
好ましくは、ピッキング実行中も前記指示手段とレーザ距離計とを動作自在にすると共に、ピッキング実行中に求めた新たな作業位置を前記記憶手段に追加して記憶自在にする（請求項２）。
【０００６】
また好ましくは、ピッキング装置を複数設けると共に、ピッキング装置毎に作業対象物品を指示自在な指示画面を表示するための共通制御端末を設けると共に、各ピッキング装置を共通制御端末に接続して、該共通制御端末からの指示により複数のピッキング装置に作業対象の物品を指示するようにする（請求項３）。
【０００７】
【発明の作用と効果】
この発明では、作業対象の物品を複数指示し、それらの作業位置を記憶して、順次ピッキングするので、
▲１▼作業位置の指示→▲２▼ピッキング実行→▲１▼'次の作業位置の指示→▲２▼'次のピッキング実行、
のサイクルを繰り返す必要が無く、
▲１▼作業位置を複数指示→▲２▼指示された作業位置に対して順次ピッキング実行、
の順で処理でき、ピッキングの効率が改善する（請求項１）。
【０００８】
ここでピッキング実行中（ピッキング作業の実行中）も作業位置を追加して指示可能にすると、
▲１▼作業位置を複数個分指示→
▲２▼指示された作業位置に対して順次ピッキング実行→
▲３▼ピッキング実行と並行して作業位置を追加して指示、
できるので、作業効率がさらに改善する（請求項２）。
【０００９】
作業位置の指示効率が改善すると、ピッキング装置毎に作業者が付くのは非効率である。またトラックのバースなどの荷役場所の環境を考えると、ピッキング装置毎に制御用の端末を置くのは場所的にも無理がある。そこで複数のピッキング装置を共通制御端末に接続し、共通制御端末の指示画面でピッキング装置毎に複数の作業位置を指示できるようにすると、
▲１▼１台のピッキング装置に対し作業位置を複数指示→
▲２▼指示された作業位置に対して順次ピッキング実行→
▲３▼作業の実行と並行して次のピッキング装置に対し作業位置を複数指示→
▲４▼指示された作業位置に対して順次ピッキング実行→
▲５▼以降はステップ▲３▼▲４▼の繰り返し、
のようにピッキングを実行でき、少ない人手で複数のピッキング装置を管理でき、さらにピッキング効率を改善できる（請求項３）。
【００１０】
【実施例】
図１〜図６に、実施例とその変形とを示す。図１，図２にピッキング装置２の構造を示すと、４は基部のフレームで、６は従動輪、７は走行輪、８は走行輪７毎に設けた走行モータで、ピッキング装置２は走行や旋回が自在である。１０は上部フレームで、１２はベルトコンベヤやローラコンベヤ等からなる基部側コンベヤで、１４は中間のローラコンベヤで、パンタグラフ３０等によりコンベヤ長を伸縮自在である。１６は先端コンベヤで、ベルトコンベヤ等を用い、１８は、先端コンベヤ１６とローラコンベヤ１４との中間のコンベヤである。なおコンベヤ１２〜１８を全体としてコンベヤ群１１と呼ぶ。
【００１１】
２０はコンベヤ１２の下部に設けたフレームで、上部フレーム１０に鉛直面内で回動自在に取り付けられ、コンベヤ１２と共に鉛直面内で回動する。２２はフレーム２０に接続したガイドで、２４はコンベヤ１２の底部等に配置したガイドで、これらをジョイント２５で結合する。２６は回動軸で、図示しない水平旋回モータにより回動し、このためコンベヤ１２は回動軸２６を中心としてジョイント２５により水平面内で回動できる。２７，２８は平行リンクで、コンベヤ１２を回動させても、コンベヤ１６，１８の向きが変わらないようにするためのものである。
【００１２】
３０はパンタグラフで、図示しない伸縮用モータによりローラコンベヤ１４を伸縮させ、３２は旋回駆動部で、コンベヤ１６，１８をコンベヤ１４の下部に設けた軸３３を中心として回動させる。軸３３を中心とする回動角をθとして、図２に示す。３４はスクープ軸で、図示しないスクープ用モータにより、先端コンベヤ１６をこの軸を中心として回動させる。スクープ時の回動角を図２にφとして示す。図２の４０，４２はギアで、図示しない昇降用モータでギア４２を駆動して、ギア４０を回動させ、フレーム２０の向きを鉛直面内で変化させ、先端コンベヤ１６を昇降させる。なお基部のコンベヤ１２には、図１に鎖線で示す他のコンベヤ等を接続し、物品を搬出入しやすくする。先端コンベヤ１６の両側面には非常停止スイッチ３６を設けてあり、非常停止スイッチ３６に人などが触れると、ピッキング装置２を停止させる。さらに３８は動作表示用の警告灯である。
【００１３】
４４は制御部で、ピッキング装置２の各種のモータ類を制御する。また上部フレーム１０の上部に、距離センサの例としてのレーザー距離計４６を設け、内蔵のモータにより鉛直軸回りの回動（パン）と水平軸回りの回動（傾斜運動で、以下チルトという）の２つの軸回りの回動ができる。そしてレーザー距離計を作業位置に向けた際の方位（チルト角とパン角）から作業位置の方位を求め、作業位置までの距離と合わせて、レーザー距離計４６の設置位置を基準とする座標系での、作業位置の座標を決定する。また４８は例えば上部フレーム１０上に設けたＣＣＤカメラで、搬出対象（作業対象）の物品群を全体として撮像すると共に、作業対象の個々の物品を指示するのに用いる。レーザー距離計４６やＣＣＤカメラ４８の信号は制御部４４へ入力され、制御部４４は、パーソナルコンピュータなどを用いた制御端末５０に、有線や光通信、赤外線通信などにより接続されている。そしてＣＣＤカメラ４８は、作業対象物品の指示中は物品群を全体として撮像し、ピッキング実行中はコンベヤ１２の前方を撮像するように、制御部４４の制御で回動する。
【００１４】
実施例のピッキング装置２の運動の自由度を説明する。フレーム４，１０，２０等でコンベヤ群１１を支え、ギア４０，４２を用いてフレーム２０を昇降させ、回動軸２６を中心とした回動により、先端コンベヤ１６を水平面内で左右動させる。旋回駆動部３２による先端コンベヤ１６の回動や、回動軸３４を中心としたスクープ運動により、先端コンベヤ１６の向きを制御する。またパンタグラフ３０を用いて、先端コンベヤ１６を前後進させる。これ以外に、フレーム４自体の位置や向きを変えて、ピッキング装置２を移動あるいは姿勢を変えることができる。この場合は例えば一対の走行輪７，７を独立に駆動して、ピッキング装置２を走行あるいは旋回させる。なおピッキング装置２は、先端コンベヤ１６を物品間の隙間へ進入させて自動的に物品をピックアップすることの他に、物品を自動的に搬送して先端コンベヤから積み下ろし、物品を積み上げるためなどに用いても良い。５２はピックアップ対象の段ボールなどの物品で、例えばトラックの荷台に規則正しく積まれて物品群を構成している。
【００１５】
図３に、レーザー距離計４６の回動機構を示す。５４はレーザー距離計本体で、物品５２にレーザー光を投射し、反射光から物品５２までの距離を求める。５６はパンモータ、５８はチルトモータで、上部フレーム１０に垂直な方向からの水平面内での回動角をパン角α、上部フレーム１０の正面前方からの鉛直方向上下の回動角をチルト角βと呼ぶ。物品５２までの距離が求まり、かつチルト角βとパン角αとが求まると、上部フレーム１０の上部でレーザー距離計４６の底部を原点とする座標系での、物品の３次元座標が求まる。台の長手方向（コンベヤ１２の幅方向）をｘ方向、鉛直方向をｙ方向、台に対して水平面内で前方をｚ方向とすると、レーザー距離計で求めた距離をＬとして、物品の座標は（Ｌsinα，−Ｌsinβ，Ｌ(cosβ−sinα)１／２）で与えられる。そしてこれをピッキング装置内の適宜の位置を原点とする座標系の座標に変換すると、ピッキング時の作業位置が定まる。
【００１６】
図４に実施例の制御系を示す。制御端末５０には作業範囲算出部６０を設け、そのサブシステムとして作業リスト記憶部６２と座標変換部６４とグラバー６６とがある。作業リスト記憶部６２は、作業対象の物品を作業を実行する順番に並べたリストで、各物品の作業位置を適宜の原点を基準とする座標系で例えば（ｘ，ｙ，ｚ）の３次元座標で記憶する。座標変換部６４は、端末５０の画面６７上の点をレーザー距離計を基準とする方位に変換して、レーザー距離計の回動量を決定する。また座標変換部６４は、レーザー距離計で求めた３次元座標を作業リスト記憶部６２で用いる座標系に変換する。さらに座標変換部６４は、補正用のデータとしてピッキング装置２の前後進、姿勢変化などの移動量を記憶し、距離測定後にピッキング装置が移動した場合に、移動量を記憶して補正できるようにする。グラバー６６は作業位置の指示に用いた画面６７を保存するためのもので、例えば１画面分の画像を記憶できれば良く、その構成は任意である。また駆動系制御部６８は、ピッキング装置２のコンベヤや走行、回動などの各種のモータ等を制御する。
【００１７】
図５により、実施例の動作を説明する。ピッキング作業の開始時にＣＣＤカメラで作業対象の物品群を撮像して、端末の画面に表示する。作業者は、マウスで画面上の位置を指示し作業範囲を指示する、あるいは端末の画面をタッチパネルで構成して画面に触れる、などにより作業範囲を指示する。画面上での指示に変えて、レーザーポインターなどで物品を指示し、ＣＣＤカメラに付属して設けた図示しない画像認識装置で、レーザーポインターの指示位置を画面上の位置に変換しても良い。これらの指示では、物品を例えば１個ずつ指示しても良く、あるいは作業対象の物品を一括して指示しても良い。物品を一括して指示する場合には、画像認識装置を設けて、指示された範囲内の個々の物品を認識することが好ましい。
【００１８】
作業範囲が指示されると、座標変換部は画面上の座標をレーザー距離計の方位に変換し、レーザー距離計は作業対象の個々の物品との距離を測定し、レーザー距離計を基準とする３次元座標を求める。そして座標変換部はこれをピッキング装置内の適宜の原点を基準とする３次元座標に変換し、作業リスト記憶部に記憶させる。この後作業者が作業範囲の入力の完了を設定すると、作業範囲の入力画面をグラバーに保存し、ピッキング装置は作業リストに従い、コンベヤ等を駆動して、物品を例えば１個ずつピッキングする。即ち先端のコンベヤを作業対象の物品とその下の物品などの隙間に当たる位置へ移動させ、先端のコンベヤで物品を巻き上げるようにして持ち上げて搬出する。
【００１９】
ピッキング作業は作業リストに記憶した作業を終了するまで行い、この間端末の画面には、例えば先端のコンベヤ付近を画面の中心に配置するように、作業状況を表示する。これは作業範囲を指示した時から端末画面の視野を固定すると、視野が狭い場合などに作業箇所を充分に表示できないことがあるためである。ここで作業位置の追加が入力されると、グラバーに記憶した作業範囲の指示時の画面を呼び出し、この画面上で作業者は追加の作業範囲を指定し、レーザー距離計を用いて同様に作業位置の３次元座標を求めて作業リストに記憶する。
【００２０】
作業の途中で、ピッキング装置が走行あるいは旋回して位置や向きが変化すると、この変化をオフセットして記憶し、作業リストの座標をオフセットで補正して、正しい作業位置を求める。グラバーを用いて追加の作業位置を指示する場合も、ピッキング装置の位置や向きが変化していると、同様にオフセットを用いてレーザー距離計の方位を補正する。ピッキング実行中もＣＣＤカメラが物品群全体の画像を撮像している場合には、グラバーの画面への切り替えは不要である。
【００２１】
実施例では、複数の物品を簡単に指示できるので作業効率が増し、ピッキング実行中にも作業する物品を追加して指示できるので、さらに作業効率が増す。なおピッキングの単位は物品１個ずつでも複数個ずつでも良い。作業対象の物品の指示とピッキング実行とは上記のように同時に行うことができ、例えば物品群１面分あるいはトラックの荷台の物品全体を作業対象として指示された場合、
▲１▼レーザー距離計で座標を求めた物品から作業リストへ追加、
▲２▼作業リスト上の物品を順次ピッキング、
▲３▼これと並行に次の物品の座標を測定し、同時にピッキング実行時のピッキング装置の移動によるオフセットを記憶する、
ようにしても良い。また作業リストには、ピッキングする物品（作業対象の物品）の指示画面上の位置を記憶し、コンベヤを作業リスト上の物品へ向けて進出させるのと同期してレーザー距離計を該当する物品に向けてその位置を測定しても良い。
【００２２】
図６に第２の実施例を示し、特に指摘した点以外は図１〜図５の実施例と同様で、図１〜図５と共通の符号は同じものを表す。各ピッキング装置２には、制御部４４に現場指示用のタッチパネル７０を追加して、制御部４４とタッチパネル７０とでパネルコンピュータ規模の能力を持たせる。また複数台分の制御部４４を共通制御端末７２に無線や赤外線通信光通信などで接続して一種のＬＡＮを構成し、共通制御端末７２の表示画面７４では、画面をピッキング装置毎に切り替えられるようにし、あるいは１画面を分割して複数のピッキング装置分の画面を表示し、画面７４上でピッキング装置毎に作業範囲を指示できるようにする。さらに作業範囲算出部６０を、例えばピッキング装置２の台数分設ける。そして１台のピッキング装置に対して作業範囲を指示すると、作業リストを記憶し、該当するピッキング装置でピッキング作業を実行する。ピッキング作業の実行と並行して、次のピッキング装置に画面を切り替え、作業範囲を指示し作業リストに記憶する。
【００２３】
このようにすると、遠隔から複数のピッキング装置を管理でき、作業効率が改善する。このことは冷凍トラックや冷凍倉庫などの厳しい環境でのピッキング作業に特に適している。なおピッキング装置を現場で直接操作すべき問題が生じると、例えばタッチパネル７０を介してその場でピッキング装置を操作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例のピッキング装置の平面図
【図２】  実施例のピッキング装置の側面図
【図３】  実施例での台上のレーザー距離計を示す側面図
【図４】  実施例での作業範囲の指示と制御系を示すブロック図
【図５】  実施例での作業範囲の指示とピッキングの実行のアルゴリズムを示すフローチャート
【図６】  第２の実施例でのピッキング装置と共通制御端末との接続を示すブロック図
【符号の説明】
２          ピッキング装置
４          フレーム
６          従動輪
７          走行輪
８          走行モータ
１０        上部フレーム
１１        コンベヤ群
１２〜１８  コンベヤ
２０        フレーム
２２，２４  ガイド
２５        ジョイント
２６        回動軸
２７，２８  平行リンク
３０        パンタグラフ
３２        旋回駆動部
３３        軸
３４        スクープ軸
３６        非常停止スイッチ
３８        警告灯
４０，４２  ギア
４４        制御部
４６        レーザー距離計
４８        ＣＣＤカメラ
５０        制御端末
５２        物品
５４        レーザー距離計本体
５６        パンモータ
５８        チルトモータ
６０        作業範囲算出部
６２        作業リスト記憶部
６４        座標変換部
６６        グラバー
６８        駆動系制御部
７０        タッチパネル
７２        共通制御端末
７４        表示画面
【図１】
0004415296.tif 000002
【図２】
0004415296.tif 000003
【図３】
0004415296.tif 000004
【図４】
0004415296.tif 000005
【図５】
0004415296.tif 000006
【図６】
0004415296.tif 000007