特開 2024-179358 ナット検出装置、プログラム及びナット検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179358

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】ナット検出装置、プログラム及びナット検出方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/60 20170101AFI20241219BHJP

   G06T 7/13 20170101ALI20241219BHJP

   G06T 7/564 20170101ALI20241219BHJP

   G06V 10/26 20220101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G06T7/60 200D

G06T7/13

G06T7/564

G06V10/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098136

(22)【出願日】2023-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】390014395

【氏名又は名称】株式会社三協リール

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 優貴

(72)【発明者】

【氏名】加藤 禎恭

(72)【発明者】

【氏名】太田 祐介

(72)【発明者】

【氏名】太田 正悟

(72)【発明者】

【氏名】高見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】上田 隆一

(72)【発明者】

【氏名】藤原 充季

【テーマコード（参考）】

5L096

【Ｆターム（参考）】

5L096BA20

5L096FA03

5L096FA06

5L096FA10

5L096FA18

5L096FA67

5L096MA07

(57)【要約】

【課題】ナットの検出が可能なナット検出装置、プログラム及びナット検出方法を提供すること。
【解決手段】実施形態のナット検出装置は、ナットの前記多角形の部分を検出する検出部を備える。検出部は、断面が多角形である部分を含むナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出する。検出部は、輪郭から直線部分を抽出する。直線の端点を複数のクラスターにクラスタリングする。検出部は、複数の前記クラスターそれぞれについて、その前記クラスターに含まれる前記端点の平均座標を算出する。検出部は、複数の、２つの前記平均座標を結ぶ直線の中から、２つの前記直線のなす角度が前記多角形の１つの内角の角度に最も近い２つの前記直線を選ぶ。検出部は、前記２つの直線を用いて多角形の位置を推定する。
【選択図】図１６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面が多角形である部分を含むナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出し、
前記輪郭から直線部分を抽出し、
前記直線の端点を複数のクラスターにクラスタリングし、
複数の前記クラスターそれぞれについて、その前記クラスターに含まれる前記端点の平均座標を算出し、
複数の、２つの前記平均座標を結ぶ直線の中から、２つの前記直線のなす角度が前記多角形の１つの内角の角度に最も近い２つの前記直線を選び、
前記２つの直線を用いて多角形の位置を推定することで、
前記ナットの前記多角形の部分を検出する検出部、を備えるナット検出装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記２つの直線の少なくともいずれかを前記多角形の少なくとも１辺として、前記多角形の位置を推定する、請求項１に記載のナット検出装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記２つの直線の交点を前記多角形の１点として、前記多角形の位置を推定する、請求項１に記載のナット検出装置。

【請求項4】

ナット検出装置が備えるプロセッサーを、
断面が多角形である部分を含むナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出し、
前記輪郭から直線部分を抽出し、
前記直線の端点を複数のクラスターにクラスタリングし、
複数の前記クラスターそれぞれについて、その前記クラスターに含まれる前記端点の平均座標を算出し、
複数の、２つの前記平均座標を結ぶ直線の中から、２つの前記直線のなす角度が前記多角形の１つの内角の角度に最も近い２つの前記直線を選び、
前記２つの直線を用いて多角形の位置を推定することで、
前記ナットの前記多角形の部分を検出する検出部として機能させるプログラム。

【請求項5】

断面が多角形である部分を含むナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出し、
前記輪郭から直線部分を抽出し、
前記直線の端点を複数のクラスターにクラスタリングし、
複数の前記クラスターそれぞれについて、その前記クラスターに含まれる前記端点の平均座標を算出し、
複数の、２つの前記平均座標を結ぶ直線の中から、２つの前記直線のなす角度が前記多角形の１つの内角の角度に最も近い２つの前記直線を選び、
前記２つの直線を用いて多角形の位置を推定することで、
前記ナットの前記多角形の部分を検出するナット検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ナット検出装置、プログラム及びナット検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の整備作業において、ホイールの脱着作業は、負担が特に大きい。したがって、ホイールの脱着を自動化することができれば、作業員の人的負担及び整備現場の労働力不足を解消することができる。ホイールの脱着を自動化するためには、ナットの検出が必要である。また、様々な装置及び装置における部品の取り付け及び取り外しにおいても自動化のためにはナットの検出が必要となる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０５－１８８１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、ナットの検出が可能なナット検出装置、プログラム及びナット検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のナット検出装置は、ナットの前記多角形の部分を検出する検出部を備える。検出部は、断面が多角形である部分を含むナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出する。検出部は、輪郭から直線部分を抽出する。直線の端点を複数のクラスターにクラスタリングする。検出部は、複数の前記クラスターそれぞれについて、その前記クラスターに含まれる前記端点の平均座標を算出する。検出部は、複数の、２つの前記平均座標を結ぶ直線の中から、２つの前記直線のなす角度が前記多角形の１つの内角の角度に最も近い２つの前記直線を選ぶ。検出部は、前記２つの直線を用いて多角形の位置を推定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る脱着システムの要部構成の一例を示すブロック図。

【図2】図１中の脱着装置の一例を示す斜視図。

【図3】脱着装置の設置場所について説明するための図。

【図4】図１中のプロセッサーによる処理の一例を示すフローチャート。

【図5】図１中のプロセッサーによる処理の一例を示すフローチャート。

【図6】図２中の中央カメラが出力する画像の一例を示す図。

【図7】図２中の中央カメラが出力する画像の一例を示す図。

【図8】二値化後の中央画像の一例を示す図。

【図9】輪郭が抽出された中央画像の一例を示す図。

【図10】直線が抽出された中央画像の一例を示す図。

【図11】始点をクラスタリングしたものをグラフ化した図。

【図12】終点をクラスタリングしたものをグラフ化した図。

【図13】始点及び始点をクラスタリングしたクラスターの平均座標を示す点をプロットしたグラフ。

【図14】終点及び終点をクラスタリングしたクラスターの平均座標を示す点をプロットしたグラフ。

【図15】直線をグラフ上にプロットした図。

【図16】ホイールナットの位置を示す多角形の一例を示す図。

【図17】図１中の下部カメラが出力する画像の一例を示す図。

【図18】ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像に共通して映っている部分を２次元で示すグラフ。

【図19】ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像に共通して映っている部分を１次元で示すグラフ。

【図20】図１９のグラフの各点をクラスターごとに色分けしたグラフ。

【図21】図１８のグラフの各点をクラスターごとに色分けしたグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態に係る脱着システムについて図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、各部の縮尺を適宜変更している場合がある。また、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。また、各図面及び本明細書中において、同一の符号は同様の要素を示す。
図１及び図２を用いて脱着システム１について説明する。図１は、実施形態に係る脱着システム１の要部構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、脱着システム１に含まれる脱着装置１００の一例を示す斜視図である。

【0008】

脱着システム１は、車両からホイールを取り外すシステムである。また、脱着システム１は、当該車両に当該ホイールを取り付けるシステムである。脱着システム１は、一例として、脱着装置１００及び制御装置２００を含む。なお、脱着システム１は、このうちの一部を含むものであっても良い。

【0009】

脱着装置１００は、車両からホイールを取り外すロボットである。また、脱着装置１００は、当該車両に当該ホイールを取り付けるロボットである。脱着装置１００は、例えば、図３に示すように、リフトＬＩの側方に設置される。脱着装置１００は、リフトＬＩが複数並んでいる場合には、例えば、図３に示すように、リフトＬＩとリフトＬＩの間に設置される。図３は、脱着装置１００の設置場所について説明するための図である。また、図３は、上方から見た平面図である。リフトＬＩは、車両１０００を上に載せることができる。リフトＬＩは、当該車両１０００を持ち上げる装置である。リフトＬＩは、例えば、自動車整備工場などに設置される。脱着装置１００は、例えば、リフトＬＩによって持ち上げられた車両１０００のタイヤ付きホイール１１００を脱着する。車両１０００は、例えば、自動車である。脱着装置１００は、一例として、脱着部１１０、切り替え部１２０、姿勢制御部１３０、移動部１４０、下部カメラ１５０、上部カメラ１６０及び制御インターフェース１７０を含む。

【0010】

脱着部１１０は、車両１０００からタイヤ付きホイール１１００を取り外す装置である。また、脱着部１１０は、当該車両１０００に当該タイヤ付きホイール１１００を取り付ける装置である。脱着装置１００は、１又は複数の脱着部１１０を備える。脱着装置１００は、一例として、図２に示すように脱着部１１０Ａ及び脱着部１１０Ｂの２つの脱着部１１０を備える。脱着部１１０Ａと脱着部１１０Ｂは、背面と背面とが互いに対向した配置である。なお、脱着部１１０は、脱着対象のタイヤ付きホイール１１００と対向する側が正面であり、正面の逆側が背面である。

【0011】

脱着部１１０は、一例として、把持部１１１、回転部１１２、ナット脱着部１１３、中央カメラ１１４及び伸縮部１１５を含む。

【0012】

把持部１１１は、タイヤ付きホイール１１００を把持する装置である。把持部１１１は、例えば、複数の腕を備える。把持部１１１は、例えば、図２に示すように３本の腕を備える。各腕は、例えば、先端に、タイヤ付きホイール１１００を把持するためのグリップを備える。把持部１１１は、複数の腕を閉じることによりタイヤ付きホイール１１００を把持する。

【0013】

回転部１１２は、把持部１１１が把持しているタイヤ付きホイール１１００を、回転させる装置である。この回転の方向は、時計回り及び反時計回りの少なくともいずれかである。把持部１１１の各腕の先端のグリップは、図２に示すように回転部１１２であっても良い。図２に示すような回転部１１２は、グリップを回転させることで、グリップに把持されたタイヤ付きホイール１１００を回転させる。回転部１１２は、把持部１１１を回転させることによってタイヤ付きホイール１１００を回転させるものであっても良い。

【0014】

ナット脱着部１１３は、ホイールナットを電動で回転させる装置である。ナット脱着部１１３は、例えば、電動レンチ又はナットランナーなどである。ナット脱着部１１３は、ナットを回転させることで、ハブボルトにはまったホイールナットを緩める。これにより、ナット脱着部１１３は、ホイールナットをハブボルトから取り外す。また、ナット脱着部１１３は、ホイールナットを、緩める場合と逆方向に回転させることでハブボルトに締める。脱着部１１０は、例えば、複数のナット脱着部１１３を備える。これにより、脱着部１１０は、タイヤ付きホイール１１００を固定している複数のホイールナットを取り外し及び取り付けができる。なお、ナット脱着部１１３は、ホイールをハブに取り付けているナットを取り外すナット取り外し部の一例である。

【0015】

なお、ホイールナットの数は、タイヤ付きホイール１１００ごとに異なる。このため、ナット脱着部１１３は、様々な数のホイールナットに対応可能な構造となっている。

【0016】

ナット脱着部１１３は、例えば、交換式である。この場合、様々な数のホイールナットに対応した複数種類のナット脱着部１１３がある。担当者は、タイヤ付きホイール１１００の取り外しの前に、脱着対象のタイヤ付きホイール１１００のホイールナットの数に対応したナット脱着部１１３に手動で交換する。なお、脱着部１１０は、自動でナット脱着部１１３を交換する機能を備えていても良い。

【0017】

ナット脱着部１１３は、例えば、可動式である。可動式のナット脱着部１１３は、ナットの位置に応じてナット脱着部１１３の位置を移動可能である。可動式のナット脱着部１１３は、ナット脱着部１１３の位置を移動させることにより、様々な数のホイールナットに対応可能である。脱着部１１０は、一例として、図２に示すように可動式のナット脱着部１１３を６つ備える。これにより、図２に示す脱着部１１０は、１つのタイヤ付きホイール１１００を固定するホイールナットの数が６個以下である場合に当該タイヤ付きホイール１１００の脱着が可能である。

【0018】

脱着部１１０は、様々な数に対応したナット脱着部１１３を備えていても良い。例えば、脱着部１１０は、例えば、４個用のナット脱着部１１３、５個用のナット脱着部１１３及び６個用のナット脱着部１１３を備える。脱着部１１０は、例えば、タイヤ付きホイール１１００を回転させることにより、当該タイヤ付きホイール１１００のホイールナットの数に対応したナット脱着部１１３の位置と、当該ホイールナットの位置とを合わせる。

【0019】

中央カメラ１１４は、画像を撮影する。また、中央カメラ１１４は、撮影した画像データを出力する。なお、動画像は、画像の一種である。中央カメラ１１４は、ステレオカメラである。したがって、中央カメラ１１４が出力する画像は、深度情報を含む。中央カメラ１１４は、脱着部１１０の中央部分に設置されることが好ましい。これにより、タイヤ付きホイール１１００を正面から撮影可能である。正面から撮影することにより、画像処理の精度が向上する。なお、中央カメラ１１４は、ハブに取り付けられているホイールを撮影する第１のカメラの一例である。

【0020】

伸縮部１１５は、伸縮するなどして、脱着部１１０を車両１０００に近づけたり車両１０００から遠ざけたりする装置である。

【0021】

切り替え部１２０は、複数の脱着部１１０のうち、使用するものを切り替える装置である。例えば、切り替え部１２０は、使用する脱着部１１０を使用位置に移動する。使用位置は、例えば、車両１０００の側面に、切り替え部１２０の正面が向く位置である。切り替え部１２０は、例えば、図２に示すように、脱着部１１０Ａ及び脱着部１１０Ｂを回転させることで、位置を入れ替えることが可能である。これにより、切り替え部１２０は、脱着部１１０Ａが使用位置にある場合、１８０度回転させることで、脱着部１１０Ａと脱着部１１０Ｂの位置を入れ替える。この入れ替えにより、脱着部１１０Ｂの位置は、使用位置となる。脱着装置１００が複数の脱着部１１０を備える場合、複数の脱着部１１０は、例えば、切り替え部１２０の回転中心を中心にして、正面を外側に放射状に配置される。例えば、３台の脱着部１１０が１２０度間隔で放射状に配置されている場合には、切り替え部１２０は、１２０度又は２４０度回転することで、使用する切り替え部１２０を他の切り替え部１２０に切り替え可能である。

【0022】

姿勢制御部１３０は、脱着部１１０、切り替え部１２０、下部カメラ１５０及び上部カメラ１６０の姿勢を制御する装置である。姿勢制御部１３０は、例えば、複数の油圧シリンダーを備える。姿勢制御部１３０は、複数の油圧シリンダーを伸縮させることにより、脱着部１１０、切り替え部１２０、下部カメラ１５０及び上部カメラ１６０の姿勢を制御する。姿勢制御部１３０は、姿勢制御により、脱着部１１０、切り替え部１２０、下部カメラ１５０及び上部カメラ１６０を傾けることが可能である。

【0023】

移動部１４０は、脱着部１１０、切り替え部１２０、姿勢制御部１３０、下部カメラ１５０及び上部カメラ１６０を移動させる装置である。移動部１４０は、レール１４１上を、車輪などを用いて移動する。図３に示すようにレール１４１は、リフトＬＩの側面及び車両１０００の側面に並行に配置される。移動部１４０は、レール１４１上を移動するものとは限らず、その他の移動方法により移動するものであっても良い。

【0024】

下部カメラ１５０は、画像を撮影する。また、下部カメラ１５０は、撮影した画像データを出力する。下部カメラ１５０は、ステレオカメラである。下部カメラ１５０は、把持部１１１がタイヤ付きホイール１１００を把持している状態でも隠れないように把持部１１１の下方に設置される。なお、下部カメラ１５０の設置位置は、把持部１１１の真下が好ましい。しかしながら、下部カメラ１５０の設置位置は、把持部１１１の真下ではなく斜め下方であっても良い。なお、下部カメラ１５０は、ホイールの取り外し後のハブを撮影する第２のカメラの一例である。

【0025】

上部カメラ１６０は、画像を撮影する。また、上部カメラ１６０は、撮影した画像データを出力する。上部カメラ１６０は、ステレオカメラであっても、ステレオカメラではない通常のカメラであっても良い。上部カメラ１６０は、把持部１１１がタイヤ付きホイール１１００を把持している状態でも隠れないように把持部１１１の上方に設置される。なお、上部カメラ１６０の設置位置は、把持部１１１の真上が好ましい。しかしながら、上部カメラ１６０の設置位置は、把持部１１１の真上ではなく斜め上方であっても良い。なお、上部カメラ１６０は、ハブを備えた車両のボディを撮影する第３のカメラの一例である。

【0026】

制御インターフェース１７０は、脱着装置１００が制御装置２００と通信するためのインターフェースである。脱着装置１００は、制御インターフェース１７０を介して制御装置２００による制御を受ける。

【0027】

制御装置２００は、脱着システム１の制御を行う装置である。制御装置２００は、例えば、ＰＣ（personal computer）、サーバー、タブレット端末又はスマートホンなどの汎用の装置である。制御装置２００は、脱着システム１専用の装置であっても良い。制御装置２００は、一例として、プロセッサー２０１、ＲＯＭ（read-only memory）２０２、ＲＡＭ（random-access memory）２０３、補助記憶装置２０４及び制御インターフェース２０５、入力デバイス２０６及び表示デバイス２０７を含む。そして、バス２０８などが、これら各部を接続する。なお、制御装置２００は、ナット検出装置の一例である。

【0028】

プロセッサー２０１は、脱着システム１の動作に必要な演算及び制御などの処理を行うコンピューターの中枢部分であり、各種演算及び処理などを行う。プロセッサー２０１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＳｏＣ（system on a chip）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＧＰＵ（graphics processing unit）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＰＬＤ（programmable logic device）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などである。あるいは、プロセッサー２０１は、これらのうちの複数を組み合わせたものである。また、プロセッサー２０１は、これらにハードウェアアクセラレーターなどを組み合わせたものであっても良い。プロセッサー２０１は、ＲＯＭ２０２又は補助記憶装置２０４などに記憶されたファームウェア、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどのプログラムに基づいて、制御装置２００の各種の機能を実現するべく各部を制御する。また、プロセッサー２０１は、当該プログラムに基づいて後述する処理を実行する。なお、当該プログラムの一部又は全部は、プロセッサー２０１の回路内に組み込まれていても良い。なお、プロセッサー２０１は、脱着装置を制御する制御部の一例である。また、プロセッサー２０１を中枢とするコンピューターは、制御部の一例である。また、制御装置２００は、制御部の一例である。

【0029】

ＲＯＭ２０２及びＲＡＭ２０３は、プロセッサー２０１を中枢としたコンピューターの主記憶装置である。ＲＯＭ２０２は、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ２０２は、上記のプログラムのうち、例えばファームウェアなどを記憶する。また、ＲＯＭ２０２は、プロセッサー２０１が各種の処理を行う上で使用するデータなども記憶する。

【0030】

ＲＡＭ２０３は、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ２０３は、プロセッサー２０１が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶するワークエリアなどとして利用される。ＲＡＭ２０３は、典型的には揮発性メモリである。

【0031】

補助記憶装置２０４は、プロセッサー２０１を中枢としたコンピューターの補助記憶装置である。補助記憶装置２０４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electric erasable programmable read-only memory）、ＨＤＤ（hard disk drive）又はフラッシュメモリなどである。補助記憶装置２０４は、上記のプログラムのうち、例えば、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどを記憶する。また、補助記憶装置２０４は、プロセッサー２０１が各種の処理を行う上で使用するデータ、プロセッサー２０１での処理によって生成されたデータ及び各種の設定値などを記憶する。

【0032】

補助記憶装置２０４が記憶するアプリケーションソフトウェアは、脱着装置１００を制御するためのソフトウェアを含む。

【0033】

制御インターフェース２０５は、制御装置２００が脱着装置１００と通信するためのインターフェースである。制御装置２００は、制御インターフェース２０５を介して脱着装置１００を制御する。

【0034】

入力デバイス２０６は、脱着システム１の操作者による操作を受け付ける。入力デバイス２０６は、例えば、ボタン、キーボード、キーパッド、タッチパッド、マウス又はコントローラーなどである。また、入力デバイス２０６は、音声入力用のデバイスであっても良い。

【0035】

表示デバイス２０７は、脱着システム１の操作者などに各種情報を通知するための画面を表示する。表示デバイス２０７は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイなどのディスプレイである。また、入力デバイス２０６及び表示デバイス２０７としては、タッチパネルを用いることもできる。すなわち、タッチパネルが備える表示パネルを表示デバイス２０７として、タッチパネルが備える、タッチ入力によるポインティングデバイスを入力デバイス２０６として用いることができる。

【0036】

バス２０８は、コントロールバス、アドレスバス及びデータバスなどを含み、制御装置２００の各部で授受される信号を伝送する。

【0037】

以下、実施形態に係る脱着システム１の動作を図４及び図５などに基づいて説明する。なお、以下の動作説明における処理の内容は一例であって、同様な結果を得ることが可能な様々な処理を適宜に利用できる。図４及び図５は、制御装置２００のプロセッサー２０１による処理の一例を示すフローチャートである。プロセッサー２０１は、例えば、ＲＯＭ２０２又は補助記憶装置２０４などに記憶されたプログラムに基づいて図４及び図５の処理を実行する。プロセッサー２０１は、例えば、脱着装置１００を制御するためのソフトウェアの起動にともない図４及び図５に示す処理を開始する。

【0038】

図４のステップＳＴ１１において制御装置２００のプロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始するか否かを判定する。

【0039】

脱着システム１の操作者は、脱着システム１にタイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始させたい場合、入力デバイス２０６を操作して、タイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始するように指示する入力を行う。プロセッサー２０１は、例えば当該入力に応じてタイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始すると判定する。

【0040】

プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始すると判定しないならば、ステップＳＴ１１においてＮｏと判定してステップＳＴ１１の処理を繰り返す。プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り外しを開始すると判定するならば、ステップＳＴ１１においてＹｅｓと判定してステップＳＴ１２へと進む。

【0041】

ステップＳＴ１２においてプロセッサー２０１は、移動部１４０を制御して、タイヤ付きホイール１１００前に脱着装置１００を移動させる。このために、プロセッサー２０１は、使用位置にある脱着部１１０の中央カメラ１１４が出力する画像（以下「中央画像」という。）を取得する。そして、プロセッサー２０１は、中央画像を画像処理することで、中央画像から、ホイール１１１０を検出する。これにより、プロセッサー２０１は、ホイール１１１０の位置を計測する。プロセッサー２０１は、中央画像の取得とホイール１１１０の検出を繰り返す行うことが好ましい。これにより、プロセッサー２０１は、脱着部１１０に対するホイール１１１０の相対位置の最新の値が分かる。

【0042】

ホイール１１１０の検出について図６を用いて説明する。図６は、中央画像ＩＭ１の一例を示す図である。なお、図６に示す中央画像ＩＭ１は、画像の一部であっても良い。図６に示す中央画像ＩＭ１には、タイヤ付きホイール１１００、ホイールナット１２００及びフェンダー１３００が映っている。タイヤ付きホイール１１００は、ホイール１１１０にタイヤ１１２０が付いているものである。また、ホイール１１１０には複数のボルト穴１１１１が開いている。また、ボルト穴１１１１それぞれの中には、ホイールナット１２００がある。

【0043】

プロセッサー２０１は、例えば、以下の（Ａ１）～（Ａ３）の手順により中央画像ＩＭ１からホイールを検出する。ただし、プロセッサー２０１は、他の方法によりホイールを検出しても良い。

【0044】

（Ａ１）プロセッサー２０１は、中央画像を二値化する。プロセッサー２０１は、例えばガウシアンフィルタを用いて二値化する。

【0045】

（Ａ２）プロセッサー２０１は、二値化した画像から楕円を検出する。図６には、検出された楕円の例として楕円Ｅ１～楕円Ｅ３を示している。

【0046】

（Ａ３）プロセッサー２０１は、検出した楕円の中から、最もホイール１１１０の輪郭である可能性が高いものを選ぶ。プロセッサー２０１は、例えば、長軸と短軸の比が所定の閾値ＴＨ１以下であり、且つ長軸及び短軸の長さが所定の範囲内である楕円を、ホイール１１１０の輪郭を示す楕円であるとみなす。当該所定の範囲は、例えば、所定の閾値ＴＨ２以上且つ所定の閾値ＴＨ３以下の範囲である。図６の例では、プロセッサー２０１は、楕円Ｅ１～楕円Ｅ３の中から、ホイール１１１０の輪郭である可能性が最も高いものとして楕円Ｅ１を選ぶ。

【0047】

プロセッサー２０１は、中央画像からホイール１１１０を検出できなかった場合には、移動部１４０を制御して、中央画像からホイール１１１０を検出できるようになるまで脱着装置１００を移動させる。

【0048】

プロセッサー２０１は、中央画像からホイール１１１０を検出できた場合には、移動部１４０を制御して、使用位置にある脱着部１１０とタイヤ付きホイール１１０とが最も近くなるような位置に脱着装置１００を移動させる。このために、プロセッサー２０１は、例えば、中央画像の左右中央にホイール１１１０が位置するように脱着装置１００を移動させる。

【0049】

ステップＳＴ１３においてプロセッサー２０１は、中央画像を取得する。そして、プロセッサー２０１は、中央画像を画像処理することで、ホイール１１１０の姿勢を計測する。プロセッサー２０１は、例えば、以下の（Ｂ１）～（Ｂ３）の手順によりホイール１１１０の姿勢を計測する。

【0050】

（Ｂ１）プロセッサー２０１は、中央画像からホイール１１１０の表面の三次元点群データを生成する。
（Ｂ２）プロセッサー２０１は、生成した三次元点群データからホイール１１１０の表面を示すホイール面を抽出する。
（Ｂ３）プロセッサー２０１は、抽出したホイール面の法線を算出する。

【0051】

（Ｂ３）で算出された法線は、ホイール１１１０の傾きを示すものである。すなわち、当該法線は、ホイール１１１０の姿勢を示す。

【0052】

プロセッサー２０１は、（Ｂ１）～（Ｂ３）の手順に代えて、以下の（Ｃ１）～（Ｃ４）の手順によりホイール１１１０の姿勢を計測しても良い。

【0053】

（Ｃ１）プロセッサー２０１は、中央画像から複数のボルト穴１１１１を検出する。また、プロセッサー２０１は、中央画像から複数のボルト穴１１１１の位置を計測する。プロセッサー２０１は、例えば、Ｈａａｒ－Ｌｉｋｅ特徴を学習させたカスケード分類器を使用してボルト穴１１１１を検出する。この際、プロセッサー２０１は、ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像を用いてアンドをとることにより、誤認識を除去することが好ましい。また、プロセッサー２０１は、楕円あてはめによってボルト穴１１１１を検出しても良い。

【0054】

（Ｃ２）プロセッサー２０１は、法線の算出に用いる３つのボルト穴１１１１を決定する。当該３つのボルト穴１１１１は、隣接する３つのボルト穴１１１１であることが好ましい。なお、ボルト穴１１１１は、一般的に円周上に等間隔に並んでいる。隣接する３つのボルト穴１１１１とは、当該円周上に並ぶボルト穴１１１１を並んでいる順に３つ選んだものである。

【0055】

（Ｃ３）プロセッサー２０１は、３つのボルト穴１１１１の中から１つのボルト穴１１１１を選択する。（Ｃ２）で決定されたボルト穴１１１１が隣接する３つのボルト穴１１１１である場合、プロセッサー２０１は、３つのボルト穴１１１１のうちの中央を選択することが好ましい。ここで選択されたボルト穴１１１１を示す点を以下「点Ｐ１」という。また、選択されなかったボルト穴１１１１を示す点をそれぞれいか「点Ｐ２」及び「点Ｐ３」という。

【0056】

（Ｃ４）プロセッサー２０１は、点Ｐ１を通り、ベクトルＰ１Ｐ２及びベクトルＰ１Ｐ３のいずれとも垂直である直線を求める。当該直線は、ホイール面の法線である。

【0057】

なお、プロセッサー２０１は、ホイール１１１０の姿勢の計測結果をＲＡＭ２０３又は補助記憶装置２０４などに記憶しておく。

【0058】

ステップＳＴ１４においてプロセッサー２０１は、姿勢制御部１３０を制御して、脱着部１１０の正面が、ホイール面の法線と垂直となるように脱着部１１０、切り替え部１２０、下部カメラ１５０及び上部カメラ１６０の姿勢を変更する。これにより、プロセッサー２０１は、脱着部１１０の姿勢をホイール１１１０の姿勢と合わせる。

【0059】

ステップＳＴ１５においてプロセッサー２０１は、中央画像を取得する。そして、プロセッサー２０１は、中央画像を画像処理することにより、使用位置にある脱着部１１０からホイール１１１０までの距離Ｄ１を計測する。プロセッサー２０１は、例えば、中央画像の深度情報を用いて距離Ｄ１を計測する。プロセッサー２０１は、距離Ｄ１として、例えば、脱着部１１０からホイール面までの距離を計測する。プロセッサー２０１は、例えば、（Ｂ１）及び（Ｂ２）の方法を用いてホイール面を検出する。あるいは、プロセッサー２０１は、（Ｃ１）の方法によりボルト穴１１１１を検出する。そして、プロセッサー２０１は、脱着部１１０からボルト穴１１１１の縁までの平均距離を計測する。プロセッサー２０１は、当該平均距離を、距離Ｄ１とする。プロセッサー２０１は、当該平均距離を計測するために、例えば、楕円あてはめにより検出したボルト穴１１１１の縁を示す点群を生成する。そして、プロセッサー２０１は、脱着部１１０から、当該点群それぞれまでの距離の平均を求める。当該平均は、脱着部１１０からボルト穴１１１１の縁までの平均距離である。

【0060】

なお、プロセッサー２０１は、距離Ｄ１の計測結果をＲＡＭ２０３又は補助記憶装置２０４などに記憶しておく。

【0061】

ステップＳＴ１６においてプロセッサー２０１は、中央画像を取得する。そして、プロセッサー２０１は、中央画像を画像処理することにより、各ボルト穴１１１１内のホイールナット１２００を検出する。また、プロセッサー２０１は、中央画像を画像処理することにより、検出した各ホイールナット１２００の位置を計測する。図７は、中央画像ＩＭ２の一例を示す図である。なお、図７に示す中央画像ＩＭ２は、画像の一部であっても良い。中央画像ＩＭ２には、ホイールナット１２００が映っている。ホイールナット１２００は、多角形部分１２１０を有する。多角形部分１２１０は、レンチなどを用いてホイールナット１２００の取り付け及び取り外しを行うための、断面が正多角形などの多角形である部分である。当該多角形は、一例として、図７に示すように正６角形である。また、ホイールナット１２００は、断面が多角形の部分だけでなく断面が円形の部分など、その他の断面形状を有する部分があっても良い。なお、ここで断面とは、ホイールナット１２００の挿入方向と垂直な面である。また、中央画像ＩＭ２は、ホイールナット１２００を真正面からではなく、斜め下から映したものとなっている。ここでは、ホイールナット１２００を斜め下から映した中央画像ＩＭ２を説明に用いるが、他の角度からホイールナット１２００を映した画像からホイールナット１２００を検出することも可能である。

【0062】

プロセッサー２０１は、例えば、以下の（α１）～（α９）の手順によりホイールナット１２００を検出する。なお、当該手順は、ホイールナット１２００以外の、断面が多角形の部分を有するナットの検出も可能である。

【0063】

（α１）プロセッサー２０１は、ホイールナット１２００の輪郭を強調させる。このために、プロセッサー２０１は、例えば、中央画像ＩＭ２を鮮鋭化する。プロセッサー２０１は、例えば、鮮鋭化フィルターを使って中央画像ＩＭ２を鮮鋭化する。

【0064】

（α２）プロセッサー２０１は、（α１）の処理を施した中央画像ＩＭ２を二値化する。なお、プロセッサー２０１は、中央画像ＩＭ２をグレースケール化してから二値化しても良い。また、プロセッサー２０１は、二値化の前にノイズを除去しても良い。プロセッサー２０１は、例えば、ノンローカルミーンフィルターを用いて、二値化の前にノイズを除去する。また、プロセッサー２０１は、二値化の後にノイズを除去しても良い。プロセッサー２０１は、例えば、メディアンフィルターを用いて、二値化の後にノイズを除去する。（α２）の処理後の中央画像ＩＭ２の一例を図８に示す。図８は、二値化後の中央画像ＩＭ２の一例を示す図である。

【0065】

（α３）プロセッサー２０１は、（α２）の処理を施した中央画像ＩＭ２から輪郭を抽出する。プロセッサー２０１は、例えば、凸包を用いて輪郭をつなぐ。凸性の欠陥を補正して輪郭をつなぐことができる。（α３）の処理後の中央画像ＩＭ２の一例を図９に示す。図９は、輪郭ＩＭ２１が抽出された中央画像ＩＭ２の一例を示す図である。

【0066】

（α４）プロセッサー２０１は、（α３）の処理により得られた輪郭から直線部分を抽出する。プロセッサー２０１は、例えば、ハフ変換を用いて、輪郭から直線部分を抽出する。プロセッサー２０１は、ハフ変換を用いることで、輪郭から抽出される複数の直線（線分）それぞれの端点の座標を得ることができる。端点は、始点及び終点である。抽出された直線ＩＭ２２の一例を図１０に示す。図１０は、直線ＩＭ２２が抽出された中央画像ＩＭ２の一例を示す図である。なお、図１０では、見やすくするために、ホイールナット１２００を破線で示し、直線ＩＭ２２を太い実線で示している。

【0067】

（α５）プロセッサー２０１は、ホイールナット１２００を撮影した複数の中央画像ＩＭ２を取得する。このために、プロセッサー２０１は、例えば、中央カメラ１１４によって所定の期間撮影した動画から抜き出した複数のフレームを取得する。当該所定の期間は、例えば、数秒である。あるいは、プロセッサー２０１は、中央カメラ１１４に所定の時間間隔で連続して撮影させることで、複数の中央画像ＩＭ２を取得しても良い。プロセッサー２０１は、取得した複数の中央画像ＩＭ２それぞれに対して、（α１）～（α４）の処理を行う。そして、プロセッサー２０１は、（α１）～（α４）の処理後の複数の中央画像ＩＭ２から抽出された直線の端点の座標について、クラスタリングを行う。プロセッサー２０１は、例えば、始点と終点それぞれについてクラスタリングを行う。クラスタリングは、特徴ごとに種類分けされた複数のクラスターに分類するものである。クラスタリングには、一例として、ＧＭＭ（Gaussian mixture model）を用いることができる。なお、クラスターの数は、予め多角形部１２１０の辺の数と同一に設定することが好ましい。６角形であれば、クラスターの数は６である。あるいは、プロセッサー２０１は、クラスターの数を自動で決定しても良い。クラスタリングの結果の一例を図１１及び図１２に示す。図１１は、始点をクラスタリングしたものをグラフ化した図である。図１２は、終点をクラスタリングしたものをグラフ化した図である。なお、図１１及び図１２は、座標を示すグラフである。

【0068】

（α６）プロセッサー２０１は、クラスタリングした端点について、各クラスターの平均座標を算出する。プロセッサー２０１は、例えば、始点と終点それぞれについて各クラスターの平均座標を算出する。平均座標をグラフ上にプロットしたものの一例を図１３及び図１４に示す。図１３は、始点及び点ＰＳをプロットしたグラフである。点ＰＳは、始点をクラスタリングしたクラスターの平均座標を示す点である。図１４は、終点及び点ＰＥをプロットしたグラフである。点ＰＥは、終点をクラスタリングしたクラスターの平均座標を示す点である。

【0069】

（α７）プロセッサー２０１は、点ＰＳと点ＰＥとを直線Ｌ１で結ぶ。プロセッサー２０１は、例えば、各点ＰＳについて、２番目に近い点ＰＥと直線Ｌ１で結ぶ。直線Ｌ１の例を図１５に示す。図１５は、直線Ｌ１をグラフ上にプロットした図である。図１５には、直線Ｌ１ａ～直線Ｌ１ｆの６つの直線Ｌ１を示している。また、図１５には、直線Ｌ１ａと直線Ｌ１ｂの交点Ｐａｂも示している。

【0070】

（α８）プロセッサー２０１は、複数の直線Ｌ１の中から、直線Ｌ１と直線Ｌ１とがなす角度が多角形部分１２１０の１つの内角の角度に最も近い２直線を選ぶ。多角形部分１２１０が６角形であれば内角の角度は１２０度であるので、プロセッサー２０１は、なす角度が１２０度に最も近い２つの直線Ｌ１を選ぶ。図１５の例であれば、プロセッサー２０１は、直線Ｌ１ａと直線Ｌ１ｂを選ぶ。

【0071】

（α９）プロセッサー２０１は、（α８）で選んだ２直線を用いて多角形ＰＯの位置を推定する。多角形ＰＯの位置が、ホイールナット１２００の位置を示す。プロセッサー２０１は、例えば、プロセッサー２０１は、例えば、（α８）で選んだ２直線のうちの１直線を選び、当該１直線を多角形ＰＯの１辺とする。この際、プロセッサー２０１は、当該１辺の端点の片方を、点Ｐａｂとする。また、プロセッサー２０１は、当該１辺のもう一方の端点を、例えば、選んだ１直線の、点Ｐａｂから遠い側の端点とする。そして、プロセッサー２０１は、当該１辺を基準に、多角形ＰＯを正多角形であるとみなして、多角形ＰＯを生成する。プロセッサー２０１は、例えば、当該１辺の端点を回転中心として当該１辺を多角形ＰＯの内角の角度だけ回転させたものを、当該１辺とは異なる、多角形ＰＯの辺とする。プロセッサー２０１は、同様の操作を繰り返すことで多角形ＰＯを生成する。なお、プロセッサー２０１は、（α８）で選んだ２直線を２辺として、当該２辺を基準に多角形ＰＯの位置を推定しても良い。図１６は、ホイールナット１２００の位置を示す多角形ＰＯの一例を示す図である。多角形部分１２１０が６角形であるので、図１６に示す多角形ＰＯも６角形である。また、図１６に示す多角形ＰＯは、直線Ｌ１ａを多角形ＰＯの１辺としている。

【0072】

ホイールナット１２００の位置特定において、多角形ＰＯの角度が重要となるため、以上の方法による位置特定により、ホイールナット１２００の取り外しが可能となる。

【0073】

以上より、プロセッサー２０１は、ステップＳＴ１６の処理を行うことで、ナットの多角形の部分を検出する検出部の一例として機能する。あるいは、プロセッサー２０１は、中央カメラ１１４と協働して、ステップＳＴ１６の処理を行うことで、検出部の一例として機能する。

【0074】

ステップＳＴ１７においてプロセッサー２０１は、上部カメラ１６０が出力する画像（以下「上部画像」という。）を取得する。そして、プロセッサー２０１は、上部画像を画像処理することにより、車両１０００のボディを検出する。ここで検出されるボディは、例えば、フェンダー１３００を含む。また、プロセッサー２０１は、検出したボディの位置を計測する。プロセッサー２０１は、例えば、以下の（Ｄ１）及び（Ｄ２）の手順によりボディを検出する。

【0075】

（Ｄ１）プロセッサー２０１は、上部画像を二値化する。

【0076】

（Ｄ２）プロセッサー２０１は、二値化した上部画像をセグメンテーションすることによりボディを検出する。セグメンテーションには、例えば、ｗａｔｅｒｓｈｅｄアルゴリズムを用いる。なお、プロセッサー２０１は、上部画像の深度情報を用いることが好ましい。

【0077】

ステップＳＴ１８においてプロセッサー２０１は、伸縮部１１５を制御して、使用位置の脱着部１１０をタイヤ付きホイール１１００に距離Ｄ２近づける。プロセッサー２０１は、距離Ｄ１を用いて、距離Ｄ２を決定する。距離Ｄ２は、例えば、距離Ｄ１から所定の長さを引いた距離である。当該所定の長さは正数であっても負数であっても良い。なお、距離Ｄ１と距離Ｄ２は等しくても良い。

【0078】

プロセッサー２０１は、脱着部１１０をタイヤ付きホイール１１００に近づける際、ステップＳＴ１７で検出されたボディに接触しないようにすることが好ましい。このために、プロセッサー２０１は、脱着部１１０をタイヤ付きホイール１１００に距離Ｄ２近づけた場合に脱着部１１０が当該ボディに接触するか否かを判定する。プロセッサー２０１は、脱着部１１０が当該ボディに接触しないと判定した場合、脱着部１１０をタイヤ付きホイール１１００に距離Ｄ２近づける。対して、プロセッサー２０１は、脱着部１１０が当該ボディに接触すると判定した場合、距離Ｄ３を算出する。距離Ｄ３は、距離Ｄ２未満である。距離Ｄ３は、脱着部１１０がボディに接触しない範囲の距離である。そして、プロセッサー２０１は、脱着部１１０を距離Ｄ２に代えて距離Ｄ３近づける。

【0079】

あるいは、プロセッサー２０１は、上部画像を連続して取得及び画像処理することにより、脱着部１１０が車両１０００のボディに接触しないように監視しても良い。プロセッサー２０１は、当該画像処理により脱着部１１０が車両１０００のボディに接触しそうであると判定した場合、脱着部１１０をタイヤ付きホイール１１００に近づける動作を中止する。

【0080】

ステップＳＴ１９においてプロセッサー２０１は、把持部１１１を制御して、把持部１１１によってタイヤ付きホイール１１００を把持する。

【0081】

ステップＳＴ２０においてプロセッサー２０１は、ステップＳＴ１６で計測したホイールナット１２００の位置を用いて、ホイールナット１２００の位置とナット脱着部１１３の位置を合わせる。なお、ここで、位置を合わせるとは、ナット脱着部１１３とホイールナット１２００が同軸となるような位置にすることである。ナット脱着部１１３が自動交換式である場合には、プロセッサー２０１は、ボルト穴１１１１の数に応じたナット脱着部１１３に交換する。プロセッサー２０１は、回転部１１２を用いて把持しているタイヤ付きホイール１１０を回転させること、及びナット脱着部１１３を移動させることの少なくともいずれかを行うことにより、ホイールナット１２００とナット脱着部１１３の位置を合わせる。

【0082】

ステップＳＴ２１においてプロセッサー２０１は、ナット脱着部１１３を制御して、ホイールナット１２００を取り外す。なお、各ナット脱着部１１３は、取り外したホイールナット１２００を保持しておく。

【0083】

ステップＳＴ２２においてプロセッサー２０１は、伸縮部１１５を制御して、使用位置の脱着部１１０を車両１０００から遠ざけることで、タイヤ付きホイール１１００をハブから引き抜く。脱着システム１は、以上のように、ステップＳＴ１２～ステップＳＴ２２の処理により、タイヤ付きホイール１１００を車両１０００から取り外す。

【0084】

ステップＳＴ２３においてプロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り外しを行うか否かを判定する。プロセッサー２０１は、例えば、取り外したタイヤ付きホイール１１００の数が、車両１０００の片面のタイヤ付きホイール１１００の数より小さい場合に、次のタイヤ付きホイール１１００の取り外しを行うと判定する。なお、ここで、車両１０００の片面のタイヤ付きホイール１１００の数は、取り外しを行う前の数である。車両１０００の片面のタイヤ付きホイール１１００の数は、例えば、入力デバイス２０６を用いて、脱着システム１の操作者が予め入力しておく。あるいは、プロセッサー２０１は、車両１０００の片面のタイヤ付きホイール１１００の数を２であるとみなしても良い。また、プロセッサー２０１は、例えば、取り外したタイヤ付きホイール１１００の数が、脱着装置１００が備える脱着部１１０の数より少ない場合に、次のタイヤ付きホイール１１００の取り外しを行うと判定しても良い。プロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り外しを行うと判定するならば、ステップＳＴ２３においてＹｅｓと判定してステップＳＴ２４へと進む。

【0085】

ステップＳＴ２４においてプロセッサー２０１は、切り替え部１２０を制御して、使用位置にある脱着部１１０を、別の脱着部１１０に切り替える。なお、脱着装置１００が備える脱着部１１０の数が３以上である場合、プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００を把持していない脱着部１１０に切り替える。プロセッサー２０１は、ステップＳＴ２４の処理の後、ステップＳＴ１２へと戻る。

【0086】

プロセッサー２０１は、ステップＳＴ１２～ステップＳＴ２２の処理を再度行うことにより、取り外し済みのものとは別のタイヤ付きホイール１１００前に移動して、車両１０００から取り外すことができる。プロセッサー２０１は、ステップＳＴ１２～ステップＳＴ２４の処理を繰り返せば、脱着装置１００が備える脱着部１１０の数を上限として、車両１０００からタイヤ付きホイール１１００を取り外すことができる。

【0087】

プロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り外しを行わないと判定するならば、ステップＳＴ２３においてＮｏと判定して図５のステップＳＴ２５へと進む。なお、プロセッサー２０１は、脱着部１１０の数が１つである場合、図４のステップＳＴ２２の処理の後、ステップＳＴ２３の処理をスキップして図５のステップＳＴ２５の処理へと進んでも良い。

【0088】

ステップＳＴ２５においてプロセッサー２０１は、移動部１４０を制御して、脱着装置１００を、車両整備などの作業の邪魔にならない位置に移動させる。

【0089】

ステップＳＴ２６において制御装置２００のプロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り付けを開始するか否かを判定する。

【0090】

脱着システム１の操作者は、脱着システム１にタイヤ付きホイール１１００の取り付けを開始させたい場合、入力デバイス２０６を操作して、タイヤ付きホイール１１００の取り付けを開始するように指示する入力を行う。

【0091】

プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り付けを開始すると判定しないならば、ステップＳＴ２６においてＮｏと判定してステップＳＴ２６の処理を繰り返す。プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り付けを開始すると判定するならば、ステップＳＴ２６においてＹｅｓと判定してステップＳＴ２７へと進む。

【0092】

ステップＳＴ２７においてプロセッサー２０１は、移動部１４０を制御して、使用位置の脱着部１１０が把持しているタイヤ付きホイール１１００が取り付けられていたハブの前に脱着装置１００を移動させる。プロセッサー２０１は、例えば、ステップＳＴ１２において脱着装置１００を移動させた位置と同じ位置に脱着装置１００を移動させる。ハブの位置が、当該ハブからタイヤ付きホイール１１００が取り外されたときの当該ハブの位置と同じであれば、ステップＳＴ１２と同じ位置に移動した脱着装置１００は、当該ハブの前に位置することとなる。

【0093】

なお、プロセッサー２０１は、下部カメラ１５０が出力する画像（以下「下部画像」という。）を画像処理することによってハブを検出しても良い。そして、プロセッサー２０１は、検出された当該ハブの前に脱着装置１００を移動させても良い。

【0094】

ステップＳＴ２８においてプロセッサー２０１は、下部画像を取得する。そして、プロセッサー２０１は、下部画像を画像処理することにより、ハブの姿勢を計測する。ハブの姿勢は、ハブの回転位置を含む。ハブの姿勢計測について、図１７を用いて説明する。

【0095】

図１７は、下部画像ＩＭ３の一例を示す図である。なお、図１７に示す下部画像ＩＭ３は、画像の一部であっても良い。下部画像ＩＭ３には、ハブ１４００が映っている。下部画像ＩＭ３は、ハブ１４００を、下方から見上げた視点の画像である。これは、下部画像ＩＭ３が、脱着部１１０の下方に設置された下部カメラ１５０で撮影した画像であるためである。

【0096】

プロセッサー２０１は、例えば、以下の（Ｅ１）～（Ｅ３）の手順でハブ１４００の姿勢を計測する。

【0097】

（Ｅ１）プロセッサー２０１は、ハブボルト１４１０の先端の皿状の部分である先端面１４１１を検出する。プロセッサー２０１は、例えば、以下の（Ｅ１－１）～（Ｅ１－４）の手順で先端面１４１１を検出する。

【0098】

（Ｅ１－１）プロセッサー２０１は、ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像それぞれについて、ハブボルト１４１０を示す点群を生成する。なお、生成される点群は、ハブボルト１４１０でない部分の点が含まれていても良い。

【0099】

（Ｅ１－２）プロセッサー２０１は、ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像それぞれについて、両方の画像に共通して映っている部分を抽出する。プロセッサー２０１は、例えば、（Ｅ１－１）で抽出した点群のうちの両方の画像に共通している点を抽出することで、両方の画像に共通して映っている部分を抽出する。抽出された点をグラフにプロットすると図１８に示すようになる。図１８は、ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像に共通して映っている部分を２次元で示すグラフである。図１８～図２１に示すグラフの縦軸は高さである。図１８～図２１に示すグラフの横軸は奥行き（深度）である。

【0100】

（Ｅ１－３）プロセッサー２０１は、（Ｅ１－２）で抽出した共通の点に対してクラスタリングを行う。クラスタリングは、特徴ごとに種類分けされた複数のクラスターに分類するものである。プロセッサー２０１は、例えば、変分推論によってクラスタリングを行う。プロセッサー２０１は、例えば、クラスタリングには、各点の奥行きのみを用いる。（Ｅ１－２）で抽出された点を、奥行き以外の座標値を０とみなしてグラフにプロットすると図１９のようになる。図１９は、ステレオカメラの２つのカメラで撮影された画像に共通して映っている部分を１次元で示すグラフである。奥行き以外の座標値を０とみなすことで、１次元状のグラフとなる。また、クラスタリングされた点をグラフにプロットすると図２０及び図２１のようになる。図２０は、図１９のグラフの各点をクラスターごとに色分けしたグラフである。図２１は、図１８のグラフの各点をクラスターごとに色分けしたグラフである。

【0101】

（Ｅ１－４）プロセッサー２０１は、クラスタリングによって分類された複数のクラスターの中から、先端面１４１１を示すクラスターを特定する。プロセッサー２０１は、予め定められた特徴に最も合致するクラスターを、先端面１４１１を示すクラスターであるとみなす。

【0102】

プロセッサー２０１は、例えば、同様の手順で複数の先端面１４１１を検出する。

【0103】

（Ｅ２）プロセッサー２０１は、各先端面１４１１の中心の座標を算出する。

【0104】

（Ｅ３）プロセッサー２０１は、各先端面１４１１の中心の座標を用いて、ハブ１４００の姿勢を算出する。

【0105】

また、プロセッサー２０１は、計測したハブ１４００の姿勢を用いて、ハブ１４００が、タイヤ付きホイール１１００の取り外し時からどれぐらい回転しているかを算出する。ただし、プロセッサー２０１は、複数のハブボルト１４１０を区別しなくて良い。このため、この回転の角度は０度以上（３６０／Ｎ）度未満、又は（－３６０／２Ｎ）度超（３６０／２Ｎ）度未満となる。なお、Ｎは、１つのハブ１４００が備えるハブボルト１４１０の数である。また、プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００の取り外し時のハブボルト１４１０の位置として、ステップＳＴ１６で検出されたホイールナット１２００の位置を用いる。ステップＳＴ１６で検出されたホイールナット１２００は、タイヤ付きホイール１１００の取り外し時のハブボルト１４１０と同軸であり、軸方向の位置のみ異なるため、タイヤ付きホイール１１００の取り外し時のハブボルト１４１０の位置として用いることができる。

【0106】

ステップＳＴ２９においてプロセッサー２０１は、回転部１１２を制御して、使用位置の脱着部１１０が把持しているタイヤ付きホイール１１００を、ステップＳＴ２８で算出した角度だけ回転させる。これにより、プロセッサー２０１は、ホイールナット１２００とハブボルト１４１０とがそれぞれ同軸となるようにする。

【0107】

ステップＳＴ３０においてプロセッサー２０１は、図４のステップＳＴ１７と同様にして車両１０００のボディの検出及び位置計測を行う。

【0108】

ステップＳＴ３１においてプロセッサー２０１は、伸縮部１１５を制御して、使用位置の脱着部１１０を車両１０００に近づける。これにより、プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００をハブ１４００に嵌める。タイヤ付きホイール１１００がハブ１４００に嵌まった状態は、ハブボルト１４１０がボルト穴１１１１に嵌まった状態である。

【0109】

ステップＳＴ３２においてプロセッサー２０１は、ナット脱着部１１３を制御して、ホイールナット１２００を取り付ける。なお、ホイールナット１２００の位置とナット脱着部１１３の位置は、ステップＳＴ２０の処理によって合っている状態である。

【0110】

ナット脱着部１１３は、ホイールナット１２００を定められたトルクで取り付ける。あるいは、ナット脱着部１１３は、ホイールナット１２００を仮締めする。仮締めの場合、後で担当者などがホイールナット１２００を本締めする。脱着システム１は、以上のように、ステップＳＴ２７～ステップＳＴ３２の処理により、タイヤ付きホイール１１００を車両１０００に取り付ける。

【0111】

ステップＳＴ３３においてプロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り付けを行うか否かを判定する。プロセッサー２０１は、例えば、取り外したタイヤ付きホイール１１００の数が、取り付けたタイヤ付きホイール１１００の数より多い場合に次のタイヤ付きホイール１１００の取り付けを行うと判定する。プロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り付けを行うと判定するならば、ステップＳＴ３３においてＹｅｓと判定してステップＳＴ３４へと進む。

【0112】

ステップＳＴ３４においてプロセッサー２０１は、切り替え部１２０を制御して、使用位置にある脱着部１１０を、別の脱着部１１０に切り替える。なお、プロセッサー２０１は、タイヤ付きホイール１１００を把持している脱着部１１０に切り替える。プロセッサー２０１は、ステップＳＴ３４の処理の後、ステップＳＴ２７へと戻る。

【0113】

プロセッサー２０１は、ステップＳＴ２７～ステップＳＴ３２の処理を再度行うことにより、タイヤ付きホイール１１００が取り付けられていないハブ１４００の前に移動して、タイヤ付きホイール１１００を取り付けることができる。プロセッサー２０１は、ステップＳＴ２７～ステップＳＴ３４の処理を繰り返せば、車両１０００から取り外したタイヤ付きホイール１１００を全て取り付けることができる。

【0114】

プロセッサー２０１は、次のタイヤ付きホイール１１００の取り付けを行わないと判定するならば、ステップＳＴ３３においてＮｏと判定してステップＳＴ３５へと進む。

【0115】

ステップＳＴ３５においてプロセッサー２０１は、移動部１４０を制御して、脱着装置１００を、車両整備などの作業の邪魔にならない位置に移動させる。プロセッサー２０１は、ステップＳＴ３５の処理の後、図４のステップＳＴ１１へと戻る。

【0116】

実施形態の脱着システム１は、中央カメラ１１４及び下部カメラ１５０の２つのステレオカメラを備える。これにより、実施形態の脱着システム１は、取り外したタイヤ付きホイール１１００によって中央カメラ１１４が隠れた場合でも、下部カメラ１５０によってハブ１４００の撮影が可能となる。これにより、実施形態の脱着装置１００は、取り外しだけでなく取り付けも自動で行うことができる。

【0117】

また、実施形態の脱着システム１は、中央画像を画像処理することによってホイール１１１０を検出する。そして、実施形態の脱着システム１は、ホイール１１１０の検出結果を用いて脱着装置１００を制御する。これにより、脱着システム１は、タイヤ付きホイール１１００の取り外しを、中央画像を用いない場合よりも高精度で行うことができる。

【0118】

また、実施形態の脱着システム１は、中央画像を画像処理することでホイール１１１０の姿勢を計測する。そして、実施形態の脱着システム１は、脱着部１１０の姿勢とホイール１１１０の姿勢を合わせる。これにより、脱着部１１０とホイール１１１０とは、正面と正面とが平行となるように相対する。また、これにより、実施形態の脱着システム１は、中央画像を用いない場合よりも高精度でタイヤ付きホイール１１００を把持することができる。また、実施形態の脱着システム１は、中央画像を用いない場合よりも高精度でタイヤ付きホイール１１００を引き抜くことができる。

【0119】

また、実施形態の脱着システム１は、中央画像を画像処理することによってホイールナット１２００を検出する。そして、実施形態の脱着システム１は、ホイールナット１２００の検出結果を用いて、ナット脱着部１１３とホイールナット１２００の位置を合わせる。これにより、実施形態の脱着システム１は、中央画像を用いない場合よりも高精度でのホイールナット１２００の取り外しが可能となる。

【0120】

また、実施形態の脱着システム１は、把持しているタイヤ付きホイール１１００を回転させる回転部１１２を備える。これにより、実施形態の脱着システム１は、タイヤ付きホイール１１００の姿勢をハブ１４００の姿勢に合わせることができる。

【0121】

また、実施形態の脱着システム１は、下部画像を画像処理することによってハブ１４００の姿勢を計測する。これにより、実施形態の脱着システム１は、下部画像を用いない場合よりも高精度でタイヤ付きホイール１１００の姿勢をハブ１４００の姿勢に合わせることができる。

【0122】

また、実施形態の脱着システム１は、ハブボルト１４１０の先端の座標を用いてハブ１４００の姿勢を算出する。これにより、実施形態の脱着システム１は、下部画像を用いたハブ１４００の姿勢の計測が可能となる。

【0123】

また、実施形態の脱着システム１は、複数の脱着部１１０を備える。これにより、実施形態の脱着システム１は、複数のタイヤ付きホイール１１００の脱着が可能となる。

【0124】

また、実施形態の制御装置２００は、ナットが映っている複数の画像それぞれから輪郭を抽出する。そして、実施形態の制御装置２００は、輪郭から直線ＩＭ２２を抽出する。そして、実施形態の制御装置２００は、直線ＩＭ２２の端点を複数のクラスターにクラスタリングする。そして、実施形態の制御装置２００は、複数のクラスターそれぞれについて、そのクラスターに含まれる端点の平均座標を算出する。そして、実施形態の制御装置２００は、２つの前記平均座標を結ぶ複数の直線Ｌ１の中から、２つの直線Ｌ１のなす角度がナットの多角形部分の１つの内角の角度に最も近い２つの直線Ｌ１を選ぶ。そして、実施形態の制御装置２００は、選んだ２つの直線Ｌ１を用いて多角形の位置を推定する。このようにして、実施形態の制御装置２００は、ナットの多角形の部分を検出する。これにより、実施形態の制御装置２００は、画像を用いてホイールナット１２００などのナットを検出することができる。

【0125】

また、実施形態の制御装置２００は、選んだ２つの直線Ｌ１を多角形の２辺として、多角形の位置を推定する。これにより、実施形態の制御装置２００は、高精度にナットを検出することができる。

【0126】

また、実施形態の制御装置２００は、選んだ２つの直線Ｌ１の交点を多角形の１点として、多角形の位置を推定する。これにより、実施形態の制御装置２００は、高精度にナットを検出することができる。

【0127】

上記の実施形態は、以下のような変形も可能である。
プロセッサー２０１は、ステップＳＴ２６の処理の後に、使用位置にある脱着部１１０を、別の脱着部１１０に切り替えても良い。

【0128】

上記の実施形態では、把持部１１１は、タイヤ付きホイール１１００を把持することでタイヤ付きホイール１１００を把持部１１１に固定する。しかしながら、実施形態の把持部は、把持以外の方法でタイヤ付きホイール１１００を把持部に固定する装置であっても良い。

【0129】

上記の実施形態では、ステレオカメラが出力する画像は、深度情報を含む。しかしながら、ステレオカメラは、深度情報を出力しなくても良い。この場合、プロセッサー２０１などが、ステレオカメラが出力する画像から深度情報を算出する。

【0130】

脱着部１１０は、複数のホイールナットを取り外す際に、同じナット脱着部１１３を複数回使用しても良い。この場合のナット脱着部１１３は、取り外したホイールナットを所定の位置に置く機能を備える。これにより、ナット脱着部１１３は、他のホイールナットを取り外すことができる。また、脱着部１１０は、複数のホイールナットを取り付ける際に、同じナット脱着部１１３を複数回使用しても良い。この場合のナット脱着部１１３は、所定の位置に置かれたホイールナットを取得する機能を有する。そして、ナット脱着部１１３は、取得したホイールナットをハブボルト取り付ける。

【0131】

上記の実施形態では、脱着装置１００は、車両１０００の片面のタイヤ付きホイール１１００を取り外す。しかしながら、脱着装置１００は、車両１０００の両面からタイヤ付きホイール１１００を取り外すことできても良い。この場合、リフトＬＩが車両１０００を転回させる機能を有する。あるいは、脱着装置１００の移動部１４０は、車両１０００の反対面側に移動する機能を有する。

【0132】

上記の実施形態では、脱着システム１は、タイヤ付きホイール１１００を脱着する。しかしながら、脱着システム１は、タイヤが付いていないホイールを脱着することができても良い。

【0133】

脱着装置１００は、制御装置２００を内蔵していても良い。脱着装置１００と制御装置２００は、一体であっても良い。

【0134】

プロセッサー２０１は、上記実施形態においてプログラムによって実現する処理の一部又は全部を、回路のハードウェア構成によって実現するものであっても良い。

【0135】

実施形態の処理を実現するプログラムは、例えば装置内の非一時的なコンピューター可読記憶媒体に記憶された状態で譲渡される。しかしながら、当該装置は、当該プログラムが記憶されない状態で譲渡されても良い。そして、当該プログラムが別途に譲渡され、当該装置へと書き込まれても良い。このときのプログラムの譲渡は、例えば、リムーバブルで非一時的なコンピューター可読記憶媒体に記録して、あるいはインターネット又はＬＡＮ（local area network）などのネットワークを介したダウンロードによって実現できる。

【0136】

以上、本発明の実施形態を説明したが、例として示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。

【符号の説明】

【0137】

１ 脱着システム
１００ 脱着装置
１１０ 脱着部
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ 把持部
１１２ 回転部
１１３ ナット脱着部
１１４ 中央カメラ
１１５ 伸縮部
１２０ 切り替え部
１３０ 姿勢制御部
１４０ 移動部
１４１ レール
１５０ 下部カメラ
１６０ 上部カメラ
１７０，２０５ 制御インターフェース
２００ 制御装置
２０１ プロセッサー
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 補助記憶装置
２０６ 入力デバイス
２０７ 表示デバイス
２０８ バス
１０００ 車両
１１００ タイヤ付きホイール
１１１０ ホイール
１１１１ ボルト穴
１１２０ タイヤ
１２００ ホイールナット
１２１０ 多角形部分
１３００ フェンダー
１３００，１４００ ハブ
１４１０ ハブボルト
１４１１ 先端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】