特許 7441338 物体認識装置および物体処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-20

(45)【発行日】2024-02-29

(54)【発明の名称】物体認識装置および物体処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20240221BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20240221BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20240221BHJP

【ＦＩ】

G01N21/17 A

G06T7/70 A

G01B11/00 H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022578026

(86)(22)【出願日】2021-08-03

(86)【国際出願番号】 JP2021028845

(87)【国際公開番号】W WO2022162978

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-01-27

(31)【優先権主張番号】P 2021010992

(32)【優先日】2021-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000136136

【氏名又は名称】株式会社ＰＦＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本江 雅信

(72)【発明者】

【氏名】李 健

【審査官】伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／０４１０１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１１４２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５１４９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７６９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２０７２０２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－ Ｇ０１Ｎ ２１／７４

Ｇ０１Ｂ １１／００－ Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０６Ｔ ７／７０

Ｂ０７Ｃ ５／００－ Ｂ０７Ｃ ５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

面光源から物体に投光される光を用いて前記物体を照明する照明機器と、
前記物体の画像を撮像し、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、露出が予め補正されたカメラと、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部
とを備える物体認識装置。

【請求項2】

物体の画像を撮像するカメラと、
前記画像が撮像されるときに、面光源から前記物体に投光される光を用いて前記物体を照明し、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、前記光の光量が予め設定された照明機器と、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部
とを備える物体認識装置。

【請求項3】

面光源から物体に投光される光を用いて前記物体を照明する照明機器と、
前記物体の修正前画像を撮像するカメラと、
前記修正前画像に基づいて前記画像を生成する画像修正部と、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部とを備え、
前記画像修正部は、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、前記画像を生成する
物体認識装置。

【請求項4】

前記照明機器は、
前記画像の視点を取り囲む反射部材と、
前記反射部材に光を投光する光源とを有し、
前記照明機器は、前記反射部材を乱反射する光を前記物体に投光する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の物体認識装置。

【請求項5】

前記照明機器は、
前記画像の視点を取り囲む導光板と、
前記導光板の縁に光を投光する光源とを有し、
前記照明機器は、前記導光板を透過する光を前記物体に投光する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の物体認識装置。

【請求項6】

前記照明機器は、
前記画像の視点を取り囲む拡散透過部材と、
前記拡散透過部材に光を投光する光源とを有し、
前記照明機器は、前記拡散透過部材を散乱する光を前記物体に投光する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の物体認識装置。

【請求項7】

面光源から物体に投光される光を用いて前記物体を照明する照明機器と、
前記物体の画像を撮像し、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、露出が予め補正されたカメラと、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部と、
把持部と、
前記把持部を移動させる駆動部と、
前記把持部が前記物体を把持するように、前記位置に基づいて前記駆動部を制御する把持制御部
とを備える物体処理装置。

【請求項8】

物体の画像を撮像するカメラと、
前記画像が撮像されるときに、面光源から前記物体に投光される光を用いて前記物体を照明し、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、前記光の光量が予め設定された照明機器と、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部と、
把持部と、
前記把持部を移動させる駆動部と、
前記把持部が前記物体を把持するように、前記位置に基づいて前記駆動部を制御する把持制御部
とを備える物体処理装置。

【請求項9】

面光源から物体に投光される光を用いて前記物体を照明する照明機器と、
前記物体の修正前画像を撮像するカメラと、
前記修正前画像に基づいて前記画像を生成する画像修正部と、
前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部と、
把持部と、
前記把持部を移動させる駆動部と、
前記把持部が前記物体を把持するように、前記位置に基づいて前記駆動部を制御する把持制御部とを備え、
前記画像修正部は、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、前記画像を生成する
物体処理装置。

【請求項10】

前記物体は、搬送され、
前記把持制御部は、前記画像が撮像されたタイミングに基づいて算出されたタイミングで前記把持部が前記物体を把持するように、前記駆動部を制御する
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の物体処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、物体認識装置および物体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ビン、ペットボトルに例示される資源ゴミを素材毎に分別する資源ごみ自動分別装置が知られている。資源ごみ自動分別装置は、資源ごみが写る画像を撮像するカメラと、その画像に基づいてその資源ごみの材質と位置とを判定する画像処理装置と、所定の素材の資源ゴミを所定の位置に移動させるロボットとを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００８－５１４９１５号公報

【文献】特開昭５９－１６１７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

資源ごみが写る画像のうちの資源ごみを写す像には、資源ごみの表面にフィルムが貼付されたり、資源ごみの表面に文字や絵、写真などの画像がプリントされたりしているときに、その像が映し出されることがある。また、光を透過する材料から資源ごみが形成されているときに、資源ごみを透過した光により資源ごみの奥の背景が映り込むことがある。画像認識装置は、このような邪魔な像が資源ごみの像に映り込むことにより、画像から資源ごみの像を適切に抽出することができず、資源ごみの位置を適切に算出しないことがある。資源ごみ自動分別装置は、資源ごみの位置が適切に算出されないときに、資源ごみを適切に分別しないという問題がある。

【0005】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、物体が写る画像から物体を写す像を適切に検出する物体認識装置および物体処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様による物体認識装置は、面光源から物体に投光される光を用いて前記物体を照明する照明機器と、前記物体の画像を撮像し、前記画像のうちの前記物体を写す像に白飛びが発生するように、露出が予め補正されたカメラと、前記画像を画像処理することにより、前記物体が配置される位置を算出する位置算出部とを備えている。

【発明の効果】

【0007】

開示の物体認識装置および物体処理装置は、物体が写る画像から物体を写す像を適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施例１の物体処理装置が設けられた資源ごみ自動分別装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、オプトユニットを示す断面図である。

【図3】図３は、制御装置を示すブロック図である。

【図4】図４は、制御装置がロボユニットとオプトユニットとを制御する動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、カメラにより撮像された被写体の画像を示す図である。

【図6】図６は、実施例２の物体認識装置の照明機器を示す断面図である。

【図7】図７は、実施例３の物体認識装置のドーム型筐体と照明機器を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願が開示する実施形態にかかる物体認識装置および物体処理装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

【実施例1】

【0010】

実施例１の物体処理装置１は、図１に示されているように、資源ごみ自動分別装置２に設けられている。図１は、実施例１の物体処理装置１が設けられた資源ごみ自動分別装置２を示す斜視図である。資源ごみ自動分別装置２は、物体処理装置１と搬送装置３とを備えている。搬送装置３は、いわゆるベルトコンベアから形成され、ベルトコンベアフレーム５とベルト６と複数の定滑車７とを備え、図示されていないベルト駆動装置を備えている。ベルトコンベアフレーム５は、資源ごみ自動分別装置２が設置される設置面に載置されている。ベルト６は、可撓性を有する材料から形成され、ループ状の帯に形成されている。

【0011】

複数の定滑車７は、それぞれ、円柱状に形成されている。複数の定滑車７は、複数の回転軸にそれぞれ沿うように配置されている。複数の回転軸は、それぞれ、設置面が沿う平面に平行であるＸ軸に平行であり、設置面が沿う平面に平行である他の平面に重なっている。複数の定滑車７は、複数の回転軸を中心に回転可能にベルトコンベアフレーム５にそれぞれ支持されている。ベルト６は、複数の定滑車７に架け渡され、設置面が沿う平面に平行である他の平面に沿うように配置され、移動可能にベルトコンベアフレーム５に支持されている。ベルト駆動装置は、ベルト６に載置される物体がＹ軸に平行に移動するように、複数の定滑車７を回転させる。Ｙ軸は、設置面が沿う平面に平行であり、かつ、Ｘ軸に垂直である。

【0012】

物体処理装置１は、実施例１の物体認識装置１０とロボユニット１１とを備えている。物体認識装置１０は、オプトユニット１２を備えている。オプトユニット１２は、ベルト６の一部の上部に配置されている。ロボユニット１１は、物体認識装置１０より搬送方向１４の下流側に配置され、ベルト６の他の一部の上部に配置されている。搬送方向１４は、Ｙ軸に平行である。

【0013】

ロボユニット１１は、複数のピッキングロボット１５を備え、図示されていない吸引ポンプを備えている。複数のピッキングロボット１５のうちの１つのピッキングロボットは、吸引パッド１６とＸ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８と把持センサ１９とを備え、図示されていない投棄ケースと電磁弁とを備えている。投棄ケースは、設置面のうちの搬送装置３の脇に載置されている。吸引パッド１６は、Ｘ軸またはＺ軸に平行に並進可能に、Ｘ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８とを介してベルトコンベアフレーム５に支持されている。Ｚ軸は、設置面が沿う平面に垂直であり、すなわち、Ｘ軸に垂直であり、かつ、Ｙ軸に垂直である。吸引パッド１６の可動域は、投棄ケースの上側の領域と、ベルト６の一部の上側の領域とを含んでいる。吸引パッド１６のうちの設置面に対向する下側面には、吸気口が形成されている。

【0014】

吸引ポンプは、図示されていない管を介して吸引パッド１６に接続され、吸引パッド１６の吸気口から空気を吸引する。電磁弁は、吸引パッド１６と吸引ポンプとを接続する管の途中に設けられている。電磁弁は、開放されることにより、吸引パッド１６の吸気口から空気が吸引されるように吸引パッド１６を吸引ポンプに接続する。電磁弁は、閉鎖されることにより、吸引パッド１６の吸気口から空気が吸引されないように吸引パッド１６と吸引ポンプとの接続を遮断する。

【0015】

Ｘ軸アクチュエータ１７は、吸引パッド１６をＸ軸に平行に移動させる。Ｚ軸アクチュエータ１８は、吸引パッド１６をＺ軸に平行に移動させる。把持センサ１９は、吸引パッド１６に物体が把持されているか否かを検出する。複数のピッキングロボット１５のうちの他のピッキングロボットも、そのピッキングロボットと同様に形成され、すなわち、吸引パッドとＸ軸アクチュエータとＺ軸アクチュエータと把持センサと投棄ケースと電磁弁とを備えている。

【0016】

図２は、オプトユニット１２を示す断面図である。オプトユニット１２は、筐体２１とカメラ２２と照明機器２３とを備えている。筐体２１は、光が透過しない材料から形成され、箱形に形成されている。筐体２１の内部には、内部空間２６が形成されている。筐体２１は、ベルト６の一部が筐体２１の内部空間２６に配置されるようにベルト６の上側に配置され、搬送装置３のベルトコンベアフレーム５に固定されている。筐体２１は、筐体２１の外部の光が内部空間２６に入らないように、外部の光を遮光している。筐体２１には、入口と出口とが形成されている。入口は、筐体２１のうちの搬送方向１４の上流側の部分に形成され、内部空間２６は、入口を介して筐体２１の外部に接続されている。出口は、筐体２１のうちの搬送方向１４の下流側の部分に形成され、内部空間２６は、出口を介して筐体２１の外部に接続されている。

【0017】

カメラ２２は、筐体２１の上部に配置されている。カメラ２２は、筐体２１に固定され、すなわち、筐体２１を介してベルトコンベアフレーム５に固定されている。カメラ２２は、いわゆるデジタルカメラであり、ベルト６のうちの内部空間２６に配置される一部に載置される被写体２９が写る画像を撮像する。画像は、画像に敷き詰められる複数の画素から形成されている。複数の画素は、複数の色情報に対応付けられている。複数の色情報の各々は、たとえば、赤の階調値と緑の階調値と青の階調値とを示している。

【0018】

照明機器２３は、反射部材２４と複数の光源２５とを備えている。反射部材２４は、筐体２１のうちの内部空間２６に面する内側表面の概ね全部を覆い、カメラ２２を取り囲むように配置され、すなわち、カメラ２２が撮像する画像の視点を取り囲むように配置されている。反射部材２４は、反射部材２４に投光される光を乱反射させる。複数の光源２５は、筐体２１の内部のうちのベルト６に近い下側に配置され、発光することにより反射部材２４に光を投光する。

【0019】

物体認識装置１０は、図３に示されているように、制御装置３１をさらに備えている。図３は、制御装置３１を示すブロック図である。制御装置３１は、コンピュータであり、記憶装置３２とＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３３とを備えている。記憶装置は、制御装置３１にインストールされるコンピュータプログラムを記録し、ＣＰＵ３３により利用される情報を記録する。記憶装置３２としては、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ、ハードディスクのような固定ディスク装置、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）が例示される。

【0020】

ＣＰＵ３３は、制御装置３１にインストールされるコンピュータプログラムを実行することにより、情報処理し、記憶装置３２を制御し、カメラ２２と複数の光源２５とＸ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８と把持センサ１９と電磁弁とを制御する。制御装置３１にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置３１に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムを含んでいる。その複数の機能は、照明制御部３４とカメラ制御部３５と対象認識部３６と位置算出部３７と把持位置把持タイミング算出部３８と把持制御部３９とを備えている。

【0021】

照明制御部３４は、複数の光源２５が点灯または消灯されるように、複数の光源２５を制御する。カメラ制御部３５は、筐体２１の内部空間２６に配置される被写体が写る画像が撮像されるように、カメラ２２を制御する。カメラ制御部３５は、さらに、カメラ２２により撮像された画像のデータが、その画像が撮像された撮像時刻に対応付けて記憶装置３２に記録されるように、記憶装置３２を制御する。

【0022】

対象認識部３６は、カメラ制御部３５により撮像された画像を画像処理することにより、その画像に物体が写っているか否かを判定する。対象認識部３６は、その画像に物体が写っていると判定されたときに、その画像をさらに画像処理することにより、その物体を形成する材料を判定し、その判定された材料に基づいて、その物体が把持対象であるか否かを判定する。位置算出部３７は、カメラ制御部３５により撮像された画像に把持対象が写っていると対象認識部３６により判定されたときに、その画像をさらに画像処理することにより、把持対象の重心が配置された位置を算出する。

【0023】

把持位置把持タイミング算出部３８は、カメラ制御部３５により画像が撮像された撮像時刻と、位置算出部３７により算出された位置と、搬送速度とに基づいて、把持位置と把持タイミングとを算出する。把持制御部３９は、把持位置把持タイミング算出部３８により算出された把持タイミングより前に、把持位置把持タイミング算出部３８により算出された把持位置の上側に吸引パッド１６が配置されるように、Ｘ軸アクチュエータ１７を制御する。把持制御部３９は、把持位置把持タイミング算出部３８により算出された把持タイミングに、把持位置把持タイミング算出部３８により算出された把持位置に吸引パッド１６が配置されるように、Ｚ軸アクチュエータ１８を制御する。把持制御部３９は、さらに、把持位置把持タイミング算出部３８により算出された把持タイミングに、吸引パッド１６の開口部から空気が吸引されるように、電磁弁を制御する。

【0024】

資源ごみ自動分別装置２の動作は、搬送装置３が資源ごみを搬送する動作と、制御装置３１がロボユニット１１とオプトユニット１２とを制御する動作とを備えている。搬送装置３が資源ごみを搬送する動作では、まず、ユーザは、搬送装置３を操作することにより、搬送装置３を起動させる。搬送装置３のベルト駆動部は、搬送装置３が起動することにより、予め定められた回転速度で複数の定滑車７を回転させる。ユーザは、さらに、ベルト６のうちのオプトユニット１２の搬送方向１４の上流側に複数の資源ごみを載置する。資源ごみとしては、ペットボトル、ガラスびんが例示される。ベルト６に載置された複数の資源ごみは、予め定められた回転速度で複数の定滑車７が回転することにより、予め定められた搬送速度で搬送方向１４に並進するように搬送される。複数の資源ごみは、搬送方向１４に並進することにより、入口を介して筐体２１の内部空間２６に進入し、出口を介して筐体２１の内部空間２６から退去する。

【0025】

図４は、制御装置３１がロボユニット１１とオプトユニット１２とを制御する動作を示すフローチャートである。制御装置３１がロボユニット１１とオプトユニット１２とを制御する動作は、搬送装置３が資源ごみを搬送する動作と並行して実行される。制御装置３１は、複数の光源２５を制御することにより、複数の光源２５を点灯する（ステップＳ１）。複数の光源２５から発光された光は、反射部材２４の表面を乱反射することにより、搬送装置３により搬送される複数の資源ごみに投光される。すなわち、照明機器２３は、複数の光源２５から発光された光が反射部材２４を乱反射することにより、画像の視点を取り囲む面光源から発光された光を、内部空間２６に進入した複数の資源ごみに投光し、複数の資源ごみを照明する。

【0026】

制御装置３１は、照明機器２３により複数の資源ごみが照明されているときに、カメラ２２を制御することにより、複数の資源ごみが写る画像を撮像する（ステップＳ２）。制御装置３１は、複数の資源ごみの画像が撮像された後に、複数の光源２５を制御することにより、複数の光源２５を消灯する（ステップＳ３）。制御装置３１は、複数の資源ごみの画像が撮像された時刻に対応付けて、その撮像された画像を記憶装置３２に記録する。制御装置３１は、その記録された画像を画像処理することにより、複数の物体をそれぞれ写す複数の像を画像から抽出する（ステップＳ４）。

【0027】

制御装置３１は、ステップＳ１～Ｓ４の処理が終了したタイミングから、予め定められた経過時間が経過した後に、ステップＳ１～Ｓ４と同様にして、複数の資源ごみの画像を撮像して複数の物体をそれぞれ写す複数の像を抽出する（ステップＳ５～Ｓ８）。制御装置３１は、ステップＳ５～Ｓ８の処理が終了したタイミングから、予め定められた経過時間が経過した後に、ステップＳ１～Ｓ４と同様にして、複数の資源ごみの画像を撮像して複数の物体をそれぞれ写す複数の像を抽出する（ステップＳ９～Ｓ１２）。

【0028】

制御装置３１は、ステップＳ４、Ｓ８、Ｓ１２で抽出された複数の像に基づいて、複数の像がそれぞれ写し出す複数の物体の各々が分別対象であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。制御装置３１は、分別対象を写す像がある画像に映し出されているときに、その画像を画像処理することにより、その分別対象の重心が配置される位置を算出する（ステップＳ１４）。制御装置３１は、分別対象を写す像がある画像に映し出されているときに、さらに、その画像を画像処理することにより、分別対象が形成される材料を判別する（ステップＳ１５）。

【0029】

制御装置３１は、ステップＳ１５で判別された材料に基づいて、分別対象が複数のピッキングロボット１５のどのピッキングロボットの把持対象であるかを判定する（ステップＳ１６）。制御装置３１は、分別対象が対象ピッキングロボットの把持対象であると判定されたときに、把持タイミングと把持位置とを算出する（ステップＳ１７）。把持タイミングは、把持対象が写る画像が撮像された撮像時刻と、その撮像時刻に把持対象の重心が配置される位置と、搬送速度と、対象ピッキングロボットのＹ軸方向における位置とに基づいて算出される。把持タイミングは、対象ピッキングロボットの吸引パッド１６の可動域を把持対象が通過するタイミングを示している。把持位置は、把持タイミングに把持対象の重心が配置される位置を示し、すなわち、対象ピッキングロボットの吸引パッド１６の可動部のうちの把持対象が通過する位置を示している。

【0030】

制御装置３１は、対象ピッキングロボットのＸ軸アクチュエータ１７を制御することにより、対象ピッキングロボットの吸引パッド１６を把持準備位置に配置する（ステップＳ１８）。把持準備位置は、把持位置の上側であり、把持準備位置のＸ軸方向におけるＸ軸位置は、把持位置のＸ軸方向におけるＸ軸位置に等しい。すなわち、把持準備位置に配置された吸引パッド１６がＸ軸に正射影された図形は、把持位置に配置された把持対象がＸ軸に正射影された図形に重なっている。制御装置３１は、吸引パッド１６が把持準備位置に配置された後に、電磁弁を制御することにより、吸引パッド１６を吸引ポンプに接続し、吸引パッド１６の開口部から空気を吸引する（ステップＳ１９）。

【0031】

制御装置３１は、対象ピッキングロボットのＺ軸アクチュエータ１８を制御することにより、対象ピッキングロボットの吸引パッド１６の開口部を把持位置に把持タイミングに配置する（ステップＳ２０）。吸引パッド１６は、吸引パッド１６の開口部が把持タイミングに把持位置に配置されることにより、把持対象に接触する。把持対象は、吸引パッド１６の開口部に接触するときに、吸引パッド１６の開口部から空気が吸引されていることにより、吸引パッド１６に把持される。制御装置３１は、吸引パッド１６が把持位置に配置された後に、Ｚ軸アクチュエータ１８を制御することにより、吸引パッド１６を把持準備位置に配置する（ステップＳ２１）。把持対象は、吸引パッド１６が把持準備位置に配置されることにより、ベルト６から持ち上げられる。

【0032】

制御装置３１は、吸引パッド１６が把持準備位置に配置されているときに、対象ピッキングロボットの把持センサ１９を制御することにより、把持対象が吸引パッド１６に適切に把持されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。制御装置３１は、把持対象が吸引パッド１６に適切に把持されているときに（ステップＳ２２、成功）、Ｘ軸アクチュエータ１７を制御することにより、対象ピッキングロボットの投棄ケースの上側のイニシャル位置に吸引パッド１６を配置する（ステップＳ２３）。

【0033】

制御装置３１は、吸引パッド１６がイニシャル位置に配置された後に、電磁弁を制御することにより、吸引パッド１６と吸引ポンプとの接続を遮断し、吸引パッド１６の開口部から空気が吸引されないようにする（ステップＳ２４）。吸引パッド１６に把持された把持対象は、吸引パッド１６の開口部から空気が吸引されなくなることにより、吸引パッド１６から解放され、落下し、対象ピッキングロボットの投棄ケースに入れられる。制御装置３１は、把持対象が吸引パッド１６に適切に把持されていないときに（ステップＳ２２、失敗）、電磁弁を制御することにより、電磁弁を閉鎖し、吸引パッド１６の開口部から空気が吸引されないようにする（ステップＳ２４）。制御装置３１は、撮像された画像に複数の把持対象が写っているときに、ステップＳ１８～Ｓ２４の処理を繰り返して実行する。

【0034】

図５は、カメラ２２により撮像された被写体２９の画像４１を示す図である。画像４１は、被写体２９を写す像４２を映し出している。像４２は、白飛び領域４３を含んでいる。白飛び領域４３は、像４２のうちの白飛びが発生している領域であり、白一色に塗りつぶされた領域である。すなわち、白飛び領域４３に含まれる画素の各々が示す赤の階調値と緑の階調値と青の階調値とは、それぞれ上限値を示している。このような白飛びは、被写体２９の表面が光沢を有するときに、照明機器２３から被写体２９に投光された光が被写体２９の表面を鏡反射することにより発生する。

【0035】

像４２の面積に対する白飛び領域４３の面積の割合は、照明機器２３が面光源から発光された光が被写体２９に投光され、予め定められた値より大きくなっている。すなわち、照明機器２３の反射部材２４は、像４２の面積に対する白飛び領域４３の面積の割合が、予め定められた値より大きくなるように、形成されている。さらに、照明機器２３の複数の光源２５は、像４２に白飛び領域４３が含まれるように、複数の光源２５から発光される光の光量が予め定められた値より大きくなるように、設定されている。

【0036】

像４２には、画像４１から像４２を抽出することを阻害する邪魔な像が映し出されていることがある。たとえば、像４２には、被写体２９の表面にフィルムが貼付されたり被写体２９の表面に文字や絵、写真などの画像がプリントされたりしているときに、その像が映し出されることがある。さらに、像４２には、光を透過する材料から被写体２９が形成されているときに、被写体２９を透過する光により、被写体２９の奥の背景が映し出されることがある。光を透過する材料としては、ポリエチレンテレフタラートＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ガラスが例示される。制御装置３１は、像４２に邪魔な像が映し出されるときに、背景の像により被写体２９を写す像４２を誤って抽出することがある。制御装置３１は、画像４１から被写体２９の像が誤って抽出されたときに、被写体２９の重心の位置を適切に算出しないことがある。物体処理装置１は、被写体２９の重心の位置が適切に算出されないときに、被写体２９を適切に把持しないことがある。

【0037】

制御装置３１は、像４２の面積に対する白飛び領域４３の面積の割合が大きいことにより、像４２の面積に対する邪魔な像の面積の割合を相対的に小さくすることができる。制御装置３１は、邪魔な像の面積が小さいことにより、画像４１から像４２を適切に抽出する確率を向上させることができ、被写体２９の位置の誤認識を防止することができる。物体処理装置１は、被写体２９の位置が適切に算出されることにより、被写体２９を適切に把持することができ、被写体２９を適切に分別することができる。

【0038】

［実施例１の物体認識装置１０の効果］
実施例１の物体認識装置１０は、照明機器２３とカメラ２２と位置算出部３７とを備えている。照明機器２３は、面光源から被写体２９に投光される光を用いて被写体２９を照明する。カメラ２２は、被写体２９を写す像４２に白飛びが発生するように、被写体２９の画像４１を撮像する。位置算出部３７は、画像４１を画像処理することにより、被写体２９が配置される位置を算出する。

【0039】

実施例１の物体認識装置１０は、被写体２９を写す像４２に白飛びが発生することにより、被写体２９の表面にプリントされた画像が像４２に映り込むことを抑制することができ、被写体２９を透過した光により像４２に映り込むことを抑制することができる。実施例１の物体認識装置１０は、邪魔な像が像４２に映り込むことが抑制されることにより、被写体２９が写る画像４１から被写体２９の像４２を適切に抽出することができる。実施例１の物体認識装置１０は、被写体２９の画像４１から被写体２９の像４２が適切に抽出されることにより、画像４１に基づいて被写体２９が配置される位置を適切に算出することができる。

【0040】

実施例１の物体処理装置１は、物体認識装置１０と吸引パッド１６とＸ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８と把持制御部３９とを備えている。Ｘ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８とは、吸引パッド１６を移動させる。把持制御部３９は、吸引パッド１６が被写体２９を把持するように、位置算出部３７により算出された位置に基づいてＸ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８とを制御する。実施例１の物体処理装置１は、物体認識装置１０が被写体２９の位置を適切に算出することにより、被写体２９を適切に把持することができ、複数の資源ごみを適切に分別することができる。

【0041】

また、実施例の物体処理装置１では、搬送装置３により被写体２９が搬送されている。把持制御部３９は、画像４１が撮像された撮像タイミングに基づいて算出された把持タイミングで吸引パッド１６が被写体２９を把持するように、Ｘ軸アクチュエータ１７とＺ軸アクチュエータ１８とを制御する。実施例１の物体処理装置１は、被写体２９が搬送されている場合でも、画像４１が撮像された撮像タイミングに基づいて被写体２９が吸引パッド１６の可動域を通過する把持タイミングを撮像タイミングに基づいて適切に算出することができる。実施例１の物体処理装置１は、把持タイミングが適切に算出されることにより、被写体２９を適切に把持することができ、複数の資源ごみを適切に分別することができる。

【0042】

また、実施例１の物体認識装置１０の照明機器２３は、画像４１の視点を取り囲む反射部材２４と、反射部材２４に光を投光する複数の光源２５とを備えている。照明機器２３は、反射部材２４を乱反射する光を被写体２９に投光する。すなわち、照明機器２３は、間接照明から形成されている。物体認識装置１０は、照明機器２３が間接照明から形成されることにより、被写体２９を照明する面光源を適切に作製されることができ、被写体２９の像４２に白飛びを適切に発生させることができる。

【0043】

ところで、既述の実施例１の物体認識装置１０の照明機器２３は、筐体２１の内側表面の全部からなる面光源を用いて被写体２９を照明しているが、筐体２１の内側表面の一部からなる面光源を用いて被写体２９を照明する他の照明機器に置換されてもよい。

【実施例2】

【0044】

実施例２の物体認識装置は、図６に示されているように、既述の実施例１の物体認識装置１０の照明機器２３が他の照明機器５１に置換され、他の部分は、既述の実施例１の物体認識装置１０と同じである。図６は、実施例２の物体認識装置の照明機器５１を示す断面図である。照明機器５１は、導光板５２と複数の光源５３とを備えている。導光板５２は、平坦である板状に形成されている。導光板５２は、筐体２１のうちのベルト６に対向する天井面を覆い、カメラ２２を取り囲むように配置され、すなわち、カメラ２２が撮像する画像の視点を取り囲むように配置されている。複数の光源５３は、導光板５２の縁に配置され、発光することにより導光板５２の端面に光を投光する。導光板５２の端面に投光された光は、導光板５２の内部に広がり、導光板５２のうちのベルト６に対向する面で概ね均一に拡散する。すなわち、照明機器５１は、導光板５２の端面に投光された光が導光板５２の表面で拡散することにより、カメラ２２の視点を取り囲む面光源から被写体を照明する。

【0045】

実施例２の物体認識装置は、このような照明機器５１が設けられた場合でも、面光源から被写体を照明することができ、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、被写体を写す像に白飛びが発生するように、被写体の画像を撮像することができる。実施例２の物体認識装置は、被写体を写す像に白飛びが発生することにより、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、邪魔な像が被写体の像に映り込むことを抑制し、被写体が写る画像から被写体の像を適切に抽出することができる。実施例２の物体認識装置は、画像から被写体の像が適切に抽出されることにより、画像を画像処理することにより被写体の位置を適切に算出することができる。

【実施例3】

【0046】

実施例３の物体認識装置は、図７に示されているように、既述の実施例１の物体認識装置の筐体２１と照明機器２３とがドーム型筐体６１と他の照明機器６２とに置換されている。図７は、実施例３の物体認識装置のドーム型筐体６１と照明機器６２を示す断面図である。ドーム型筐体６１は、半球状に形成され、既述の筐体２１と比較して形状のみが異なり、筐体２１と同様に機能する。ドーム型筐体６１の内部には、内部空間６３が形成されている。

【0047】

照明機器６２は、反射部材６４と複数の光源６５とを備えている。反射部材６４は、ドーム型筐体６１のうちの内部空間６３に面する内側表面の概ね全部を覆い、カメラ２２を取り囲むように配置され、すなわち、カメラ２２が撮像する画像の視点を取り囲むように配置されている。反射部材６４は、反射部材６４に投光される光を乱反射させる。複数の光源６５は、ドーム型筐体６１の内部のうちのベルト６に近い下側に配置され、発光することにより反射部材６４に光を投光する。

【0048】

実施例３の物体認識装置は、このような照明機器６２が設けられた場合でも、面光源から被写体を照明することができ、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、被写体を写す像に白飛びが発生するように、被写体の画像を撮像することができる。実施例３の物体認識装置は、被写体を写す像に白飛びが発生することにより、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、邪魔な像が被写体の像に映り込むことを抑制し、被写体が写る画像から被写体の像を適切に抽出することができる。実施例３の物体認識装置は、画像から被写体の像が適切に抽出されることにより、画像を画像処理することにより被写体の位置を適切に算出することができる。

【0049】

なお、既述の照明機器２３、５１、６２は、面光源から発光される光を用いて被写体を照明するさらに他の照明機器に置換されてもよい。その照明機器としては、磨りガラスが設けられた照明機器が例示される。その照明機器は、光源と磨りガラスとを備えている。光源は、被写体に向けて光を投光するように、配置されている。磨りガラスは、カメラ２２を取り囲むように、光源と被写体との間に配置されている。光源から発光された光は、磨りガラスに投光され、磨りガラスにより散乱し、磨りガラスから概ね均一に被写体に投光される。すなわち、その照明機器は、面光源から被写体を照明することができる。この照明機器が設けられた物体認識装置も、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、被写体を写す像に白飛びが発生するように、被写体の画像を撮像することができる。

【0050】

ところで、既述の実施例の物体認識装置の照明機器は、カメラ２２を取り囲む面光源から光を被写体に投光しているが、カメラ２２を取り囲んでいない面光源から光を被写体に投光する他の照明機器に置換されてもよい。このような照明機器が設けられた物体認識装置も、既述の実施例１の物体認識装置１０と同様に、被写体を写す像に白飛びが発生するように、被写体の画像を撮像することができる。

【0051】

物体処理装置１は、物体認識装置にこれらの照明機器が設けられた場合でも、被写体の位置が適切に算出されることにより、被写体を適切に把持することができ、資源ごみを適切に分別することができる。

【0052】

また、実施例１の物体認識装置１０の照明機器２３は、画像４１に白飛びが発生するように、被写体２９に投光される光の光量が設定されている。物体認識装置１０は、被写体２９に投光される光の光量が大きく設定されることにより、カメラ２２の設定を調整することなく、被写体２９の像４２に白飛びを適切に発生させることができる。

【0053】

ところで、既述の実施例１の物体認識装置１０は、照明機器２３から被写体２９に投光される光の光量を大きくすることにより被写体の像に白飛びを発生させているが、他の設定により被写体の像に白飛びを発生させてもよい。たとえば、物体認識装置１０は、カメラ２２の露出が補正されることにより、被写体の像に白飛びを発生させることができる。また、物体認識装置１０は、被写体の画像を画像処理することにより、被写体の像に白飛びを発生させることができる。物体認識装置１０は、被写体の像に白飛びをこのように発生させた場合でも、被写体の画像から被写体の像を適切に抽出することができる。

【0054】

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

【符号の説明】

【0055】

１ ：物体処理装置
２ ：資源ごみ自動分別装置
３ ：搬送装置
１０：物体認識装置
１６：吸引パッド
１７：Ｘ軸アクチュエータ
１８：Ｚ軸アクチュエータ
２２：カメラ
２３：照明機器
２４：反射部材
２５：複数の光源
３７：位置算出部
３９：把持制御部
４１：画像
４２：像
４３：白飛び領域
５１：照明機器
５２：導光板
５３：複数の光源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】