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技術 フォークリフト制御装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 長澤勝彦鈴木塁
出願日 2016年8月3日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-152494
公開日 2018年2月8日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2018-020881
状態 特許登録済
技術分野 フォークリフトと高所作業車 光学的距離測定 測量一般
主要キーワード 一時置き場 上下方向距離 取っ手用 コンベア用モータ フォークリフト装置 上下用モータ 段バラシ 開閉用モータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題

多様なパレットに対してもパレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォーク下降量不足、下降量超過の発生を抑制できる、フォークリフト制御装置の提供。

解決手段

フォークポケット43を備えた物品Mの構成要素の一つM1が、所定範囲内の高さ(厚み)、幅であり、かつその構成要素の一つM1の上辺M1−1および下辺M1−2のそれぞれとフォークポケット43と判定されたポケットPとの間隔が所定範囲内であるものをパレット41と判定した上で、パレット41の高さ(厚み)に基づいてフォーク25の下降量を算出するため、多様なパレット41に対してもパレット41の検出や適切なフォーク25の下降量算出が可能となる。

概要

背景

特許文献1は、カメラにより周辺物体を検知し、予め与えられたパレットの厚さや荷物の高さ情報に基づいてパレットを検出する、フォークリフト制御装置を開示している。

しかし、上記特許文献1開示の技術には、つぎの問題点がある。
多様な高さ(厚み)、幅を備えるパレットを検出しようとすると、パレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォーク下降量不足、下降量超過が発生する可能性があり、適切なフォークリフト制御が困難である。

概要

多様なパレットに対してもパレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォークの下降量不足、下降量超過の発生を抑制できる、フォークリフト制御装置の提供。フォークポケット43を備えた物品Mの構成要素の一つM1が、所定範囲内の高さ(厚み)、幅であり、かつその構成要素の一つM1の上辺M1−1および下辺M1−2のそれぞれとフォークポケット43と判定されたポケットPとの間隔が所定範囲内であるものをパレット41と判定した上で、パレット41の高さ(厚み)に基づいてフォーク25の下降量を算出するため、多様なパレット41に対してもパレット41の検出や適切なフォーク25の下降量算出が可能となる。

目的

本発明の目的は、多様なパレットに対してもパレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォークの下降量不足、下降量超過の発生を抑制できる、フォークリフト制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

パレットフォークポケットフォークを挿入して前記パレットの上昇または下降を行うフォークリフトを制御する、フォークリフト制御装置であって、測距センサと、前記測距センサの検出値に基づいて物体を認識する物体認識部と、前記測距センサの検出値に基づいて前記物体に存在するポケットを検出し、前記ポケットのうちの2つが、それぞれ、所定範囲の高さ、幅でありかつ前記2つのポケット同士の間隔が所定範囲内である場合に前記2つのポケットをフォークポケットだと判定する、フォークポケット判定部と、前記フォークポケットを備えた前記物体の構成要素の一つが所定範囲内の高さ、幅であり、かつ前記構成要素の一つの上辺および下辺のそれぞれと前記フォークポケットとの間隔が所定範囲内である場合に、前記構成要素の一つが前記パレットだと判定するパレット判定部と、前記パレットの高さに基づいて前記フォークの下降量を算出する、フォークポケット位置および下降量算出部と、を有するフォークリフト制御装置。

技術分野

0001

本発明は、段積みされたスキッドをスキッド毎にばらすフォークリフトバラシ装置)に設けられるフォークリフト制御装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1は、カメラにより周辺物体を検知し、予め与えられたパレットの厚さや荷物の高さ情報に基づいてパレットを検出する、フォークリフト制御装置を開示している。

0003

しかし、上記特許文献1開示の技術には、つぎの問題点がある。
多様な高さ(厚み)、幅を備えるパレットを検出しようとすると、パレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォーク下降量不足、下降量超過が発生する可能性があり、適切なフォークリフト制御が困難である。

先行技術

0004

実開平01−88699号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、多様なパレットに対してもパレットの誤検出や、パレットの高さが異なることによるフォークの下降量不足、下降量超過の発生を抑制できる、フォークリフト制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1)パレットのフォークポケットにフォークを挿入して前記パレットの上昇または下降を行うフォークリフトを制御する、フォークリフト制御装置であって、
距センサと、
前記測距センサの検出値に基づいて物体を認識する物体認識部と、
前記測距センサの検出値に基づいて前記物体に存在するポケットを検出し、前記ポケットのうちの2つが、それぞれ、所定範囲の高さ、幅でありかつ前記2つのポケット同士の間隔が所定範囲内である場合に前記2つのポケットをフォークポケットだと判定する、フォークポケット判定部と、
前記フォークポケットを備えた前記物体の構成要素の一つが所定範囲内の高さ、幅であり、かつ前記構成要素の一つの上辺および下辺のそれぞれと前記フォークポケットとの間隔が所定範囲内である場合に、前記構成要素の一つが前記パレットだと判定するパレット判定部と、
前記パレットの高さに基づいて前記フォークの下降量を算出する、フォークポケット位置および下降量算出部と、
を有するフォークリフト制御装置。

発明の効果

0007

上記(1)のフォークリフト制御装置によれば、フォークポケットを備えた物品の構成要素の一つが、所定範囲内の高さ(厚み)、幅であり、かつその構成要素の一つの上辺および下辺のそれぞれとフォークポケットとの間隔が所定範囲内であるものをパレットと判定した上で、パレットの高さ(厚み)に基づいてフォークの下降量を算出するため、多様なパレットに対してもパレットの検出や適切なフォークの下降量算出が可能となる。よって、パレットの誤検出や、パレットの高さ(厚み)が異なることによるフォークの下降量不足、下降量超過の発生を抑制でき、適切なフォークリフト制御を可能にすることができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明実施例のフォークリフト制御装置によって制御されるフォークリフトの模式図である。
図1のフォークリフトに積まれるスキッドの1つを示す斜視図である。
図1のフォークリフトの、スキッドが積まれていない状態の模式正面図である。
図3の状態から、フォークリフトに段積みスキッドが運び込まれたときの、フォークリフトの模式正面図である。
図4の状態から、下から2段目のパレットのフォークポケットの高さまでフォークを上昇させたときの、フォークリフトの模式正面図である。
図5の状態から、リフターを閉じてフォークをフォークポケットに進入させたときの、フォークリフトの模式正面図である。
図6の状態から、フォークを上昇させたときの、フォークリフトの模式正面図である。
図7の状態から、下から1段目のスキッドを搬出したときの、フォークリフトの模式正面図である。
図8の状態から、フォークですくったパレットの底面がコンベアに載るところまでフォークを下降させたときの、フォークリフトの模式正面図である。
図9の状態から、リフターを開いてフォークをフォークポケットから抜いたときの、フォークリフトの模式正面図である。
本発明実施例のフォークリフト制御装置によって制御されるフォークリフトで段バラシされたスキッドの流れを示す、イメージ図である。
図8の状態から、フォークですくったパレットの底面がコンベアに載るところまでフォークを下降させたときに、パレットの高さ(厚み)によってフォークの下降量が変わることを示す、パレットとフォークの部分模式図である。(a)は、パレットの高さが比較的高い場合を示す。(b)は、パレットの高さが比較的低い場合を示す。
本発明実施例のフォークリフト制御装置の概略図である。
本発明実施例のフォークリフト制御装置の測距センサの模式斜視図である。
本発明実施例のフォークリフト制御装置の制御ルーチンフローチャートである。
本発明実施例のフォークリフト制御装置における、測距センサの計測データにノイズ除去などのフィルタ処理を実施したデータを示す図である。
図16のデータから物体化した状態を示す図である。
図17に示される物体を直方体成形した状態を示す図である。
図18に示される直方体に成形したものをスキッドにモデル化した状態を示す図である。
図1のフォークリフトに積まれるスキッドの一部に空間が生じている場合の、スキッドの斜視図である。
本発明実施例のフォークリフト制御装置における、フォークポケットのルール記述したデータベースである。
本発明実施例のフォークリフト制御装置における、パレットのルールを記述したデータベースである。
本発明実施例の比較例を示す工程図である。

実施例

0009

以下に、図面を参照して、本発明実施例のフォークリフト制御装置(以下、単に制御装置ともいう)100を説明する。

0010

〔フォークリフト〕
まず、本発明実施例の制御装置100によって制御されるフォークリフト20について説明する。

0011

フォークリフト20は、図1に示される上下方向に段積みされる複数のスキッド(荷山)40をスキッド40毎にばらす装置である。各スキッド40は、図2に示すように、パレット41と、その上部に複数積載される部品箱42と、からなる。パレット41には、移載/搬送時にフォークリフトなどでスキッド40をすくい上げるためのフォークポケット43が各側面に2個ずつ設けられている。

0012

スキッド40は、図23に示すように、複数の納入トラック50から納入され、スペース都合により一時置き場51に段積みしておかれる。後工程では、スキッド40毎に運搬されるため、段積みをばらす作業が必要である。この段積みをばらすために、フォークリフト20が設けられる。

0013

納入される部品の形状によって部品箱42の形状は多種多様、かつ、仕入先が手配するパレット41も各仕入先の都合により多種多様であるため、各スキッド40の形状はその都度異なっている。そのため、一時置き場51に段積みされた複数のスキッド40をスキッド毎にばらすのに、作業者53が目視しながらフォークリフト装置52を操作するのが一般的であった。本発明の制御装置100によって制御されるフォークリフト20は、作業者53による目視作業を廃止し、無人化してスキッド40毎にばらす無人フォークリフトである。

0014

フォークリフト20は、図1に示すように、ベース21と、ベース21に対してレール22に沿ってX軸方向に可動なリフター23と、リフター23をレール22に沿ってX軸方向に移動させるリフター開閉用モータ24と、リフター23に配設されてリフター23に沿ってY軸方向(上下方向)に可動なフォーク25と、フォーク上下用モータ26と、フォーク上下用モータ26の動力減速機27を経由してフォーク25に伝えるボールねじ28と、ベース21に対してZ軸方向に可動なコンベア29と、コンベア用モータ30と、コンベア用モータ30の動力をコンベア29に伝えるベルト31と、を有する。

0015

なお、上記において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、いずれも互いに直交する方向であり、Y軸方向が上下方向となっている。X軸方向がたとえばフォークリフト20の左右方向の場合、Z軸方向はフォークリフト20の前後方向である。

0016

レール22、リフター23、リフター開閉用モータ24、フォーク25、フォーク上下用モータ26、減速機27およびボールねじ28は、X軸方向に間隔をおいて一対設けられている。

0017

〔フォークリフトの作動〕
フォークリフト20の作動を説明する。
(i) フォークリフト20の原位置は、図3に示すように、リフター23が開き端にあり、フォーク25が下降端にある位置である。この状態から、図4に示すように、コンベア用モータ30にてコンベア29をZ軸方向に駆動させて、前工程から段積みされたスキッド40をフォークリフト20内に運び込む。

0018

(ii) 次いで、下から2段目のパレット41(41a)のフォークポケット43の位置を制御装置100にて計測し、図5に示すように、その高さまでフォーク上下用モータ26にてフォークを上昇させる(Y軸方向に移動させる)。その後、図6に示すように、リフター開閉用モータ24にてリフター23をX軸方向に移動させて閉じ、フォーク25を下から2段目のパレット41(41a)のフォークポケット43に進入させる。

0019

(iii) 次いで、図7に示すように、フォーク上下用モータ26にてフォーク25をさらに所定量(例えば100mm)上昇させ、コンベア29に1段目(最下段)のスキッド40だけが積載される状態にする。この状態から、図8に示すように、コンベア用モータ30にてコンベア29をZ軸方向に駆動させて1段目のスキッド40を搬出する(段バラシ)。

0020

(iv) 次いで、図9に示すように、フォーク25ですくった下から2段目にあったパレット41(41a)の底面41bがコンベア29に載るところまで、フォーク上下用モータ26にてフォーク25を下降させる(Y軸方向に移動させる)。その後、図10に示すように、リフター開閉用モータ24にてリフター23をX軸方向に開き端まで移動させる。

0021

(v)段積みされたスキッド40を1つずつ搬出するまで上記(ii)〜(iv)の作動を繰り返し、図11に示すように、段積みされたスキッド40のバラシが完了する。段積みされたスキッド40のバラシが完了した後、上記(i)と同様に、別の段積みされたスキッド40をフォークリフト20内に運び込み、上記(ii)〜(iv)の作動を繰り返してバラシが行われる。

0022

なお、上記の〔フォークリフトの作動〕を行うために、(A1)フォーク25のY軸方向の可動範囲、(A2)リフター23のX軸方向の可動範囲、(A3)フォーク25のX軸方向のサイズ、は、以下のようにされる。
(A1)フォーク25のY軸方向の可動範囲は、上限は、各スキッド40の最大高さ+100mm+パレット41の最大厚みとし、下限は、コンベア29にパレット41(41a)を降ろすまでとする。上限は、下から2段目のパレット41(41a)のフォークポケット43にフォーク25を進入させることができるようにするためであり、下限は、下から2段目にあったスキッド40を最下段のスキッドをばらした後にコンベア29に降ろすことを可能にするためである。
(A2)リフター23のX軸方向の可動範囲は、開きの寸法は、スキッド40のX軸方向の最大幅+フォーク25のX軸方向のサイズ+余裕(100mm程度)であり、閉じの寸法は、スキッド40のX軸方向の最小幅+余裕(100mm程度)とする。開きの寸法は、スキッド40をZ軸方向に移動させる際にフォーク25が邪魔になることを防止するためであり、閉じの寸法は、スキッド40のX軸方向の幅によらずフォーク25をフォークポケット43に差し込むことができるようにするためである。
(A3)フォーク25のX軸方向のサイズは、フォーク25の掛かり(300mm程度)+余裕(100mm程度)とする。フォーク25のサイズは、スキッド40のX軸方向の幅によらずフォーク25をフォークポケット43に差し込むことができるようにするためである。

0023

前述したように、納入される部品の形状によって部品箱42の形状は多種多様、かつ、仕入先が手配するパレット41も各仕入先の都合により多種多様であるため、各スキッド40の形状はその都度異なっている。それ故、図5に示すように、下から2段目のパレット41(41a)のフォークポケット43の高さ位置までフォーク25を上昇させる時、正確にフォークポケット43の位置を測定してフォーク25の上昇量に反映させる必要がある。
また、図12に示すように、パレット41の高さ(厚み)も多種多様である。それ故、図9に示すように、下から2段目にあったパレット41(41a)の底面41bがコンベア29に載るところまでフォーク25を下降させる時、パレット41の高さ(厚み)に対して下降量が不足すると、スキッド40がコンベア29に載らず、フォーク25を抜くときに荷崩れが発生するおそれがある。逆に、パレット41の高さ(厚み)に対して下降量が多いと、パレット41がコンベア29の上面に衝突し、フォークリフト20を損傷させるおそれがある。以上の事から、パレット41の厚みを正確に測定(これによりパレット41の底面高さを正確に測定可能)してフォーク25の下降量に反映させる必要がある。
これらの制御は、本発明実施例の制御装置100を用いて行われる。

0024

〔制御装置〕
制御装置100は、図13に示すように、測距センサ100aと、物体認識部100bと、フォークポケット判定部100cと、パレット判定部100dと、フォークポケット位置および下降量算出部100eと、を有する。

0025

測距センサ100aは、図1に示すように、リフター23に設置されている。測距センサ100aは、図14に示すように、前方に赤外線レーザーなどの特定波長の光を計測範囲に順次照射し、その反射位相差や時間を測ることで、センサ100aと対象物との間の空間(距離)を得るものである。

0026

物体認識部100bは、測距センサ100aの検出値に基づいて物体M(図19参照)を認識するものである。

0027

フォークポケット判定部100cは、測距センサ100aの検出値に基づいて物体Mに存在する複数のポケットPを検出し、ポケットPのうちの2つが、それぞれ、所定範囲の高さ(上下方向距離)、幅でありかつ2つのポケットP同士の間隔が所定範囲内である場合に、この2つのポケットPをフォークポケット43だと判定するものである。

0028

パレット判定部100dは、フォークポケット43だと判定されたポケットPを備えた物体Mの構成要素の一つM1が所定範囲内の高さ(厚み)、幅であり、かつ、この構成要素の一つM1の上辺M1−1および下辺M1−2のそれぞれとフォークポケット43だと判定されたポケットPとの間隔が所定範囲内である場合に、この構成要素の一つM1がパレット41だと判定するものである。

0029

フォークポケット位置および下降量算出部100eは、フォークポケット判定部100cとパレット判定部100dで判定されたフォークポケット43とパレット41の座標を計算(算出)するとともにパレット41の高さ(厚み、底面高さ)を正確に測定し、フォーク25の上昇量、下降量に反映させる(フォーク25の上昇量、下降量を算出)ものである。

0030

図15は、制御装置100の制御ルーチンを示したものである。
まず、ステップ101で測距センサ100aによる計測データDを得る。ついで、ステップ102に進んでノイズ除去などのフィルタ処理が実施され(図16参照)、ステップ103に進んで、得られたデータDの近傍のデータをつないで物体M化を行い(図17参照)、ステップ104に進んで物体Mをスキッド40(パレット41や部品箱42)とみなせるように直方体に成形(図18参照)した後、ステップ105に進んでスキッド40のモデル化を行う(図19参照)。ステップ102〜ステップ105は、物体認識部100bで行われる。

0031

ついで、ステップ106に進んでモデルに対してX軸方向に抜けているポケット(穴)Pを探索し、ステップ107に進む。納入する部品箱42の必要数では、スキッド40が直方体に形成できない場合、一時置き場51で別のスキッド40を上に段積みするために、図20の例に示すように、スキッド40の上面の四隅が同じ高さになるように部品箱42を配置する。その結果として、スキッド40の一部に穴(空間)P1が生じることがある。また、部品箱42に取っ手用の穴P2も存在する。ステップ107では、これらの穴P1,P2とフォークポケット43を判別するために、図21に示されるようなフォークポケット43のルールを記述したデータベースD1を保持し、ステップ106で探索したポケットPがデータベースD1のルールに合致するか確認する。合致しない場合、ステップ106で探索したポケットPがフォークポケット43ではないと判定し、ステップ106に戻る。合致する場合は、ステップ106で探索したポケットPがフォークポケット43であると判定してステップ108に進む。ステップ106,107は、フォークポケット判定部100cで行われる。

0032

ステップ108では、図19に示すように、フォークポケット43と判定されたポケットPの上下を探索して物体Mの中から構成要素の一つM1を検出する。ついで、ステップ109に進んでステップ108で検出された構成要素M1が、図22に示されるパレット41のルールを記述したデータベースD2を用いて、パレット41のルールに合致するかを確認する。合致しない場合、ステップ108で探索した構成要素M1はパレット41ではないと判定し、ステップ108に戻る。合致する場合は、構成要素M1がパレット41であると判定してステップ110に進む。ステップ108,109は、フォークポケット43を含んだ物体がパレット41のルールに合致しているか確認するステップであり、パレット判定部100dで行われる。

0033

ステップ110では、得られた(判定された)フォークポケット43とパレット41の座標を計算(算出)して、リフター23やフォーク25を制御する座標に変換する。ステップ110では、得られたフォークポケット43とパレット41の座標が計算(算出)され、パレット41の高さ(厚み、底面の高さ位置)が正確に測定される。これにより、フォーク25の上昇量、下降量が算定される。ついで、ステップ111に進んで変換した座標をフォークリフト20に転送し、エンドステップに進む。ステップ110,111は、フォークポケット位置および下降量算出部100dで行われる。

0034

〔作用〕
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、フォークポケット43を備えた物品Mの構成要素の一つM1が、所定範囲内の高さ(厚み)、幅であり、かつその構成要素の一つM1の上辺M1−1および下辺M1−2のそれぞれとフォークポケット43と判定されたポケットPとの間隔が所定範囲内であるものをパレット41と判定した上で、パレット41の高さ(厚み)に基づいてフォーク25の下降量を算出するため、多様なパレット41に対してもパレット41の検出や適切なフォーク25の下降量算出が可能となる。よって、パレット41の誤検出や、パレット41の高さ(厚み)が異なることによるフォーク25の下降量不足、下降量超過の発生を抑制でき、適切なフォークリフト制御を可能にすることができる。

0035

20フォークリフト
23リフター
25フォーク
29コンベア
40スキッド
41パレット
42部品箱
43フォークポケット
100 フォークリフト制御装置
100a 測距センサ
100b物体認識部
100c フォークポケット判定部
100d パレット判定部
100e フォークポケット位置および下降量算出部
M物体
M1 物体の構成要素の一つ
M1−1 物体の構成要素の一つの上辺
M1−2 物体の構成要素の一つの下辺
P ポケット

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