JP2021160860A - 荷役作業支援システム - Google Patents
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Abstract
Description
トラックの通行可能なフィールドに設置され、前記トラックの荷台の積荷空間の積載面に沿って奥行き方向に距離検出を行う距離測定装置と、
前記距離測定装置の検出結果から積荷の荷役作業を行うフォークリフトの前記荷台に対する位置を検出する車両位置検出部と、
前記距離測定装置の検出結果に基づいて、前記フォークリフトから前記積荷の荷役位置への移動情報又は移動指令を前記フォークリフトに通知する通知処理部とを備える構成としている。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る荷役作業支援システムの一実施形態について説明する。図1(A)は実施形態に係る荷役作業支援システム100の概略構成図、図1(B)は荷台の積載領域の奥行き方向の距離検出結果を示す線図である。
荷役作業支援システム100は、トラック140の通行可能なフィールドに設置され、トラック140の荷台142の積荷空間の積載面141に沿って奥行き方向に距離検出を行う距離測定装置としての測域センサ20と、荷台142を撮像する撮像装置30と、フォークリフト120の支援端末130に移動情報を提供する中央端末40とを備えている。
なお、以下の説明では、積荷Lの積載作業(荷台への積み込み作業)と荷下ろし作業(荷台からの運び出し作業)とを総称して荷役作業という。
また、積載作業時におけるフォークリフト120が積荷Lを置きに行く荷台142上の目標位置と、荷下ろし作業時におけるフォークリフト120が積荷Lを取りに行く荷台142上の目標位置と総称して荷役位置という。
トラック140は、図1(A)に示すように、内部の積荷空間の底面が積荷Lの積載面141となる箱型の荷台142を備えている。
荷台142の上面部は、左右に二分割されて、それぞれが左側部又は右側部の側面と一体化されている。そして、トラック140は、一体化された上面の左半分と左側面及び一体化された上面右半分と右側面が、それぞれ上方に跳ね上げられるように回動して開かれるウィングタイプの荷台142を備えている。
なお、この方向の定義は、後述するフォークリフト120については除外する。
図2はフォークリフト120の側面図である。図2に示すように、フォークリフト120は、前後に車輪121が取り付けられた車体122に、運転手が着座する運転席123、車体122の前方に延びる左右一対のフォーク124を有して構成されている。図示しないが、運転席123の前方には、アクセルペダル、ブレーキペダル、車輪を転舵させるステアリングハンドル、フォーク124を昇降させる操作レバー等の操縦機器と支援端末130が設けられている。
また、左右一対のフォーク124は、いずれも略L字形状であり、図示しない油圧機構により上下方向に昇降動作が付与される。
リフレクタ125は、測域センサ20が検出を行うレーザ光を良好に反射する材料からなる。また、リフレクタ125は、再帰性反射を行うものがより好ましい。なお、リフレクタ125に替えて、同様に機能するマーカを使用しても良い。
測域センサ20は、荷台142の積載面141に沿って当該積載面141よりも高い所定の高さで距離検出(奥行き検出)を行うため、このリフレクタ125は、測域センサ20が検出を行う所定の高さに設けられている。
表示部132は、中央端末40からの移動情報を表示するためのディスプレイである。
メモリ134は、通信部131を通じて取得した移動情報を格納する半導体メモリや不揮発性の記憶装置である。
コントローラ133は、通信部131を通じて中央端末40から受信した移動情報をメモリ134に格納し、また、表示部132に表示する制御を行う。
測域センサ20は、検出方向前方に対して二次元の範囲で距離検出を行うセンサであり、例えば、LIDER(Light Detection and Ranging)のようなレーザスキャナを用いた距離計測器である。
この測域センサ20は、検出方向前方に向かう基準線から両側に広がりを持つ二次元の検出面Wを距離検出の範囲としており、測域センサ20を中心として、前述した検出面Wに沿ってレーザ光を走査して、走査によってレーザ光が照射された各位置における距離を検出することで、照射方向先の物体の検出面Wに沿った断面形状を示す位置データを取得することができる。なお、図示の扇形で描かれた検出面Wは検出可能な距離を示しているものではなく、その検出範囲の角度幅を示している。測域センサ20は、図示のトラック140の荷台142の最も奥の部分(右端部)まで到達し、検出可能である。
ここでで、「奥行き方向」とは、荷台142に対して積載作業時に積荷Lが運び込まれる方向又は荷下ろし作業時に積荷Lが取り出される方向をいう。
トラック140のように、荷台142の左右が開放される構造の場合、積荷Lの荷役作業は左右方向(X軸方向)が奥行き方向となる。
また、検出面Wの基準線が荷台142の積載面141よりも幾分上であって離れ過ぎない高さとなるように測域センサ20を配置することが好ましい。即ち、検出面Wの基準線は、荷台142の積載面141近傍がよく、上方に離れ過ぎると、積載面141に積載された積荷Lの上をレーザ光が通過して積荷Lを検出することができなくなるからである。
また、図1(A)に示すように、積載面141の後部に積荷Lが積載された状態の場合には、図1(B)に示すように、荷台142の前壁面143、右壁面147及び積荷Lの前側の面145の検出面Wに正射影した形状を示す位置データが検出される。
上記のように、空の荷台142の場合と積荷がある場合のいずれの場合も、荷台142に対する測域センサ20の検出により、左側に向かって開口した矩形の形状の位置データが検出される。
この測域センサ20は、中央端末40に接続されており、検出により得られた位置データは、中央端末40に出力される。
撮像装置30は、例えばCCDやCMOS等の撮像素子を有するデジタルカメラである。撮像装置30は、荷台142を開放側(左側)から撮像する。
撮像装置30は、測域センサ20の近傍で、測域センサ20の検出方向と平行に視線を向けた状態で配置される。なお、この撮像装置30も視線を厳格にX軸方向に平行としなくともよい。
但し、荷台142の左側面全体が撮像範囲に収まるように配置される。
この撮像装置30は、中央端末40に接続されており、撮像により得られた画像データは、中央端末40に出力される。
図4は中央端末40のブロック図である。
中央端末40は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理端末から構成され、図4に示すように、制御部44、通信部41、入力部42、表示装置43、データ記憶部45、メモリ46を備えている。
入力部42は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル等からなり、作業支援に必要な情報や設定の入力を行うことができる。
表示装置43は、例えば、ディスプレイを備え、測域センサ20の検出に基づく位置データや撮像装置30の撮像画像の表示を行う。
データ記憶部45は、制御部44が実行するプログラムやその処理に関する各種の情報を記憶する不揮発性の記憶装置である。
メモリ46は、測域センサ20の検出による位置データや撮像装置30の撮像による画像データを記憶する。メモリ46は、半導体メモリや不揮発性の記憶装置を使用することができる。
制御部44は、領域抽出部441、車両位置検出部442、通知処理部443、積荷位置特定部444を備えている。これらは、制御部44が備えるCPUがデータ記憶部45内のプログラムを実行することにより実現する機能的な構成である。
なお、領域抽出部441、車両位置検出部442、通知処理部443、積荷位置特定部444は、プログラムにより実現する機能的な構成である場合に限らず、それぞれの機能を実行する専用の回路やチップで構成しても良い。
前述したように、測域センサ20により、空の荷台142又は一部に積荷Lが積載された荷台142に対して検出が行われると、X(+)側に向かって開口した矩形を示す位置データが検出される。
抽出されたこれら二本の直線部分l1,l2は、それぞれ荷台142の前壁面143と後壁面144又は荷台142の前壁面143と積荷Lの前側の面145となるので、これによって、荷台142の両端部又は荷台142の積載領域146の両端部を抽出することができる。
そして、一方の直線部分l1のX(+)側の端部と他方の直線部分l2のX(+)側の端部の間となる部分が積載領域146の入り口を示す。
このように、荷台142の奥行きに近い長さの直線部分が抽出できない場合には、図5(B)に示すように、領域抽出部441は、より短い直線部分l11,l12を抽出する。これらの直線部分l11,l12は、荷台142の前壁面143と後壁面144に該当するので、荷台142の両端部を抽出することができる。
図6(A)は測域センサ20に対するフォークリフト120及びリフレクタ125の実際の配置を示す平面図、図6(B)は図6(A)の配置による測域センサ20の検出結果を示す。
即ち、図6(A)に示すように、測域センサ20の検出可範囲内にフォークリフト120が位置している状態で、車両位置検出部442は、測域センサ20の検出可範囲内において、フォークリフト120の三つのリフレクタ125を検出する。リフレクタ125は、測域センサ20が照射するレーザ光を格別に反射するので、その反射強度から三つのリフレクタ125の位置を検出することができる。
但し、測域センサ20が三つの点を検出しただけの状態では、それらがフォークリフト120に搭載された三つのリフレクタ125であるか否かを認識することが認識できない。
このため、データ記憶部45に、フォークリフト120に取り付けられた三つのリフレクタ125の相対的な位置情報が格納されている。車両位置検出部442は、図6(B)に示すように、三つの点が検出されると、それらの相対的な位置と三つのリフレクタ125の相対的な位置情報とを照合して、三つの点がフォークリフト120に取り付けられた三つのリフレクタ125であることを識別することができる。
このため、測域センサ20によって、当該測域センサ20のX−Y座標系における三つのリフレクタ125の位置が検出されると、当該X−Y座標系におけるフォークリフト120の位置及び向きを特定することができる。
即ち、積荷位置特定部444は、図7(A)に示すように、撮像装置30により、積載作業前の空の状態の荷台142を撮像し、空の状態の荷台142の撮像画像を取得する。
そして、積荷Lが積載された状態で、図7(B)に示すように、撮像装置30により、再び、荷台142を撮像し、当該撮像画像から空の状態の荷台142の撮像画像の差分を取ることで、図7(C)に示すように、積載された積荷Lのみの差分画像を抽出する。さらに、空の状態の荷台142の撮像画像と抽出された積荷Lのみの抽出画像との対比によって、荷台142における積荷Lの位置を求めることができる。
この手法は、積荷Lの下に敷かれるパレットPを利用して、荷台142内の積荷Lの位置を特定する。
即ち、パレットPの正面から見たパレット特徴Fのデータを予め用意する。そして、積荷位置特定部444は、図7(D)に示すように、撮像装置30による積荷Lが積載された荷台142の撮像画像から、パレット特徴Fに基づいてパレットPを検出し、パレットP及び積荷Lの位置を特定する。
この手法は、荷台142内の全幅に渡って積荷Lが積載された状態から積荷Lの荷下ろし作業を行う際の支援において実行される。
この領域分割を行う場合には、荷台142内に並べられた積荷Lの個数又は敷かれたパレットPの幅が既値のデータとしてデータ記憶部45に予め用意されていることを要する。
そして、図8に示す、撮像装置30によって取得された荷台142の撮像画像に対して、図9に示すように、荷台142の内側領域を既値である積荷Lの個数又はパレットPの幅で均等に分割して区画する。これにより、その一つ一つの区画領域が積荷Lの位置として算出される。
なお、各パレットPに隙間を空けて積荷Lが積載された場合等に、上記分割された一つ一つの区画領域の位置精度が不充分となる場合がある。そのような場合には、(2)の特徴検出を併用し、各区画領域内で個別にパレット特徴Fに基づいてパレットPを検出することで、より精度良く迅速に、パレットP及び積荷Lの位置を特定することができる。
例えば、空の荷台142の両端部又は積荷Lをさけた積載領域146の両端部の間であって、いずれか一方の端部を積荷Lを積載すべき位置に設定する。
そして、通知処理部443は、当該積載すべき位置に対して、相対的に、フォークリフト120がいずれに位置し、いずれの方向を向いているかを示す移動情報をフォークリフト120の支援端末130に送信する。この移動情報は、積載すべき位置とフォークリフト120の位置座標を示すデータでも良いが、例えば、荷台142と、積載すべき位置と、フォークリフト120の位置及び向きとをそれぞれアイコン等で画像化し、フォークリフト120の運転者が視覚的且つ直感的に現在地からどちらに向かえば良いかが容易に理解可能な情報であることがより好ましい。
例えば、特定された積荷Lが一つであれば当該積荷Lの位置、特定された積荷Lが複数であれば、いずれか一方の端部の積荷Lの位置を荷下ろし作業において取りに行く位置に設定する。
そして、通知処理部443は、当該荷下ろしすべき積荷L(パレットP)の位置に対して、相対的に、フォークリフト120がいずれに位置し、いずれの方向を向いているかを示す移動情報をフォークリフト120の支援端末130に送信する。この移動情報も、荷下ろしの積荷Lを取りに行く位置とフォークリフト120の位置座標を示すデータでも良いが、荷台142と、荷下ろしの積荷Lを取りに行く位置と、フォークリフト120の位置及び向きとを画像化し、フォークリフト120の運転者が視覚的且つ直感的に現在地からどちらに向かえば良いかが容易に理解可能な情報であることがより好ましい。
積荷Lの積載作業時において荷役作業支援システム100が実行する処理を図10のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、一つの積荷Lの積載実行時の処理である。
積荷Lが積載されていない空の状態であるか否かの判断は、例えば、入力部42において、荷台142が空の状態から積荷Lの積載作業が開始されることが予め設定されている場合に、その設定情報から判断しても良いし、撮像装置30によって荷台142を撮像し、その撮像画像から判断する構成としても良い。
次に、車両位置検出部442は、測域センサ20により、フォークリフト120の位置検出を実行する(ステップS7:図6)
そして、通知処理部443が、領域抽出部441によって抽出された積載領域146の両端部の位置と車両位置検出部442によって検出された荷台142に対するフォークリフト120の位置とから、積荷Lを積載すべき位置に対して、相対的に、フォークリフト120がいずれに位置し、いずれの方向を向いているかを示す移動情報をフォークリフト120の支援端末130に送信する(ステップS17)。これにより、処理を終了する。
従って、フォークリフト120の運転者は、適正な支援を受けて、積荷の積載作業を円滑に行うことができる。
積荷Lの荷下ろし作業時において荷役作業支援システム100が実行する処理を図11のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、一つの積荷Lの荷役実行時の処理である。
この積荷Lの荷下ろし作業は、トラック140の荷台142に積荷Lが満載された状態から開始されることを前提とする。
また、積荷位置特定部444は、一つ一つの区画領域内において、特徴検出の手法に従って、パレット特徴Fに基づいてパレットPを検出し、パレットP及び積荷Lの位置をさらに絞り込んだ位置に特定しても良い。
これらにより、Y軸方向に沿って並んだ個々のパレットPの位置が特定されたら、その内のY軸方向にいずれか一方の端部に位置するパレットPを次の荷下ろし作業において取りに行く位置に決定する。
そして、通知処理部443が、領域抽出部441によって抽出された荷台142の両端部の位置と積荷位置特定部444によって特定された次の荷下ろし作業において取りに行く位置と車両位置検出部442によって検出された荷台142に対するフォークリフト120の位置とから、次の次の荷下ろし作業において取りに行く位置に対して、相対的に、フォークリフト120がいずれに位置し、いずれの方向を向いているかを示す移動情報をフォークリフト120の支援端末130に送信する(ステップS39)。これにより、処理を終了する。
従って、フォークリフト120の運転者は、適正な支援を受けて、積荷Lの荷下ろし作業を円滑に行うことができる。
上記荷役作業支援システム100は、測域センサ20の検出結果に基づいて、フォークリフト120から積荷の荷役位置への移動情報をフォークリフトに通知する通知処理部443を備えている。
このため、積荷Lの荷役作業について適正な支援を行うことが可能となり、フォークリフト120の運転者の作業負担の軽減を実現することが可能となる。
このため、積荷Lの荷役作業についてより適正な荷役位置に移動させる支援を行うことが可能となり、フォークリフト120の運転者の作業負担のさらなる軽減を実現することが可能となる。
また、荷役作業支援システム100の支援方式であれば、積荷Lごと又はトラック140ごとにマーカの貼付が不要であり、作業負担の軽減を図ることが可能である。
さらに、フォークリフト120にマーカ又はリフレクタ125を複数箇所に設けることにより、フォークリフト120の向いている方向をより正確に検出することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態及び変形例に限られない。実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
フォークリフト120Aは、図12に示すように、走行駆動とステアリング動作とを行うステアリング駆動部135Aを備え、コントローラ133Aがステアリング駆動部135Aを制御することで、無人で自在に走行することができる。
このような、フォークリフト120Aに対して、荷役作業支援システム100の通知処理部443は、移動情報の提供に替えて、移動情報に基づくフォークリフト120Aの進路を誘導する移動指令を送信する構成とする。
これにより、フォークリフト120Aは、適正な経路に従って移動を行い、積荷Lの荷役作業を効果的に支援することが可能となる。
30 撮像装置
40 中央端末
44 制御部
45 データ記憶部
46 メモリ
100 作業支援システム
120,120A フォークリフト
125 リフレクタ
130 支援端末
133,133A コントローラ
140 トラック
141 積載面
142 荷台
143 前壁面
144 後壁面
145 積荷の前側の面
146 積載領域
147 右壁面
441 領域抽出部
442 車両位置検出部
443 通知処理部
444 積荷位置特定部
F パレット特徴
L 積荷
P パレット
W 検出面
Claims (8)
- トラックの通行可能なフィールドに設置され、前記トラックの荷台の積荷空間の積載面に沿って奥行き方向に距離検出を行う距離測定装置と、
前記距離測定装置の検出結果から積荷の荷役作業を行うフォークリフトの前記荷台に対する位置を検出する車両位置検出部と、
前記距離測定装置の検出結果に基づいて、前記フォークリフトから前記積荷の荷役位置への移動情報又は移動指令を前記フォークリフトに通知する通知処理部とを備える荷役作業支援システム。 - 前記距離測定装置の検出結果から前記荷台の両端部又は前記荷台の積載領域の両端部を抽出する領域抽出部を備え、
前記通知処理部は、前記荷台の両端部又は前記積載領域の両端部と前記フォークリフトの前記荷台に対する位置とに基づいて、前記フォークリフトから前記積荷の荷役位置への移動情報又は移動指令を前記フォークリフトに通知する
請求項1に記載の荷役作業支援システム。 - 前記荷台を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像画像から前記荷台内の前記積荷の位置を特定する積荷位置特定部と、
を備える請求項1又は2に記載の荷役作業支援システム。 - 前記積荷位置特定部は、複数の前記撮像画像の差分画像から前記積荷の位置を特定する
請求項3に記載の荷役作業支援システム。 - 前記積荷位置特定部は、前記撮像画像内のパレットの特徴から前記積荷の位置を特定する
請求項3又は4に記載の荷役作業支援システム。 - 前記通知処理部は、
前記積荷位置特定部によって特定された前記積荷の位置以外の前記積荷の荷役位置への移動情報又は移動指令を前記フォークリフトに通知する処理を行う
請求項3から5のいずれか一項に記載の荷役作業支援システム。 - 前記通知処理部は、
前記積荷位置特定部によって特定された前記積荷の位置を前記積荷の荷役位置とする移動情報又は移動指令を前記フォークリフトに通知する処理を行う
請求項3から5のいずれか一項に記載の荷役作業支援システム。 - 前記車両位置検出部は、前記フォークリフトに装備されたマーカ又はリフレクタから前記フォークリフトの前記荷台に対する位置を検出する
請求項1から7のいずれか一項に記載の荷役作業支援システム。
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