特許 7462290 箱開封装置及び箱開封方法

(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】2024-03-28

(45)【発行日】2024-04-05

(54)【発明の名称】箱開封装置及び箱開封方法

(51)【国際特許分類】

   B65B 69/00 20060101AFI20240329BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240329BHJP

   B26D 5/00 20060101ALI20240329BHJP

   B26D 5/08 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

B65B69/00 D

B25J13/08 A

B26D5/00 Z

B26D5/08 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020018246

(22)【出願日】2020-02-05

(65)【公開番号】P2021123390

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2023-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000128131

【氏名又は名称】株式会社エヌテック

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】吉田 治

(72)【発明者】

【氏名】中村 亘孝

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 孝昌

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 一晃

(72)【発明者】

【氏名】加藤 慎佑

【審査官】種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２１２０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０３５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０２９７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７２１２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｂ ６９／００

Ｂ２５Ｊ １３／０８

Ｂ２６Ｄ ５／００

Ｂ２６Ｄ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記位置制御データ生成部は、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値が閾値を超えるか否かを判定し、
前記第３座標値が閾値を超える場合、前記切断経路における前記第３座標値が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正する、ことを特徴とする箱開封装置。

【請求項2】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記位置制御データ生成部は、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値の変化率が閾値を超えるか否かを判定し、
前記変化率が閾値を超える場合、前記切断経路における前記変化率が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正する、ことを特徴とする箱開封装置。

【請求項3】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記制御部は、前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示し、
前記入力画面において、前記切断経路に沿って前記カッタを移動させるパスの順番と、パスごとの前記カッタの移動方向であるパス方向とのうち一方を、前記入力部から受け付け可能に構成されることを特徴とする箱開封装置。

【請求項4】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記箱は、直方体であり、前記一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、
前記制御部は、前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示し、
前記入力画面において、前記長辺と前記短辺とのうち少なくとも一方に対して前記パスをオフセットさせる方向であるオフセット方向と、前記オフセット方向にオフセットさせる前記パスのオフセット量とのうち一方を、前記入力部から受け付け可能に構成されることを特徴とする箱開封装置。

【請求項5】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記箱は直方体であり、前記一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、
前記位置制御データ生成部は、前記長方形の角に閾値を超える丸みがある場合、当該角を挟む２つの辺の延長線の交点を頂点とすることを特徴とする箱開封装置。

【請求項6】

箱を開封する箱開封装置であって、
カッタと、
前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、
前記制御部は、
前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、
前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備え、
前記箱は一対のフラップの境界にテープが貼られて梱包された直方体であり、前記一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、
前記位置制御データ生成部は、前記三次元データのうち前記一面を含む座標平面上で、前記一面の外形から幾何学的な関係を用いて、２つの前記短辺の中点を結ぶ直線を第１切断経路として求め、前記第１切断経路の二次元座標値に対して前記一面と交差する方向の第３座標値を前記三次元データに基づき付与することで、前記第１切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成し、前記短辺に沿う第２切断経路を、前記三次元データに基づき生成する、ことを特徴とする箱開封装置。

【請求項7】

前記位置制御データ生成部は、前記一面の外形線が前記長方形の前記短辺に対して外側へはみ出る部分のはみ出し量が閾値を超える場合、前記はみ出る部分の少なくとも一部を削除する補正を行い、補正後の外形線に基づいて前記第２切断経路の前記位置制御データを生成することを特徴とする請求項６に記載の箱開封装置。

【請求項8】

箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記位置制御データ生成ステップにおいて、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値が閾値を超えるか否かを判定する判定ステップと、
前記第３座標値が閾値を超える場合、前記切断経路における前記第３座標値が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正する補正ステップとを備える、ことを特徴とする箱開封方法。

【請求項9】

箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記位置制御データ生成ステップにおいて、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値の変化率が閾値を超えるか否かを判定する判定ステップと、
前記変化率が閾値を超える場合、前記切断経路における前記変化率が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正する補正ステップとを備える、ことを特徴とする箱開封方法。

【請求項10】

箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示する表示ステップと、
前記入力画面において、前記切断経路に沿って前記カッタを移動させるパスの順番と、パスごとの前記カッタの移動方向であるパス方向とのうち一方を、前記入力部から受け付ける受付ステップとを備えることを特徴とする箱開封方法。

【請求項11】

直方体であり、一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示する表示ステップと、
前記入力画面において、前記長辺と前記短辺とのうち少なくとも一方に対して前記パスをオフセットさせる方向であるオフセット方向と、前記オフセット方向にオフセットさせる前記パスのオフセット量とのうち一方を、前記入力部から受け付ける受付ステップと、を備えることを特徴とする箱開封方法。

【請求項12】

直方体であり、一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記位置制御データ生成ステップにおいて、前記長方形の角に閾値を超える丸みがある場合、当該角を挟む２つの辺の延長線の交点を頂点とするステップを備えることを特徴とする箱開封方法。

【請求項13】

一対のフラップの境界にテープが貼られて梱包された直方体であり、一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する箱を開封する箱開封方法であって、
前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、
前記三次元データに基づいてカッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、
前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備え、
前記位置制御データ生成ステップにおいて、前記三次元データのうち前記一面を含む座標平面上で、前記一面の外形から幾何学的な関係を用いて、２つの前記短辺の中点を結ぶ直線を第１切断経路として求め、前記第１切断経路の二次元座標値に対して前記一面と交差する方向の第３座標値を前記三次元データに基づき付与することで、前記第１切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成するステップと、
前記位置制御データ生成ステップにおいて、前記短辺に沿う第２切断経路を、前記三次元データに基づき生成するステップとを備える、ことを特徴とする箱開封方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、箱を開封する箱開封装置及び箱開封方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、箱の閉じたフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して箱を開封する箱開封装置が開示されている。特許文献１に記載された箱開封装置（箱開梱包装置）は、段ボール箱の開封されるべき一面（開封面）と側面との間に貼られた第１テープと、一面におけるフラップの衝合部に貼られた第２テープとをカッタで切断して箱を開梱する。

【0003】

特許文献１に記載された箱開封装置では、箱のフラップと側面の間に貼られた第１テープを切断するためのカッタが、箱が載置される載置台に対して固定されている。箱が載置台上で移動されたときにカッタが第１テープを切断する。また、この箱開封装置は、案内レールに沿って移動可能なカッタ保持部材を備え、カッタ保持部材が移動することにより、フラップの衝合部に貼られた第２テープが切断される。箱開封装置は、カッタが固定される高さ位置を調整する調整機能を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－５５８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載の箱開封装置では、箱の開封されるべき一面（開封面）が湾曲していると、カッタのテープに対する差込み深さが部分的に浅くなったり、カッタがテープから離れた箇所ができたりする。この場合、テープが部分的に切断されず、箱の開封不良が発生する。また、箱の一面が湾曲していると、カッタのテープに対する差込みが深すぎる箇所ができる場合がある。この場合、箱の内容物を傷付ける心配がある。このため、箱の開封されるべき一面が多少湾曲していても、テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる箱開封装置が要望されている。なお、箱開封装置は、テープを切断して開封する構成に限定されず、テープと箱の一部又は箱の一部を切り落として箱を開封する場合、同様に、箱の一部が切断されず、開封不良となりうる。

【0006】

本発明の目的は、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる箱開封装置及び箱開封方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する箱開封装置は、箱を開封する箱開封装置であって、カッタと、前記カッタを前記箱に対して相対移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御部と、前記箱の一面からの反射光を正面から計測して当該一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測部と、を備え、前記制御部は、前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成部と、前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御部とを備える。なお、正面とは、真正面に限らず多少斜めに傾いた向きから箱の一面からの反射光を計測できる向きであればよい。

【0008】

この構成によれば、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。
上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記三次元データのうち前記一面を含む座標平面上で、前記一面の外形から幾何学的な関係を用いて切断経路を二次元座標値で求め、当該切断経路の前記二次元座標値に対して前記一面と交差する方向の第３座標値を前記三次元データに基づき付与することで、前記切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成してもよい。

【0009】

この構成によれば、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。また、三次元データを用いて三次元座標空間で幾何学的な演算を行う構成に比べ、位置制御データを簡単に生成できる。

【0010】

上記箱開封装置において、前記三次元計測部は、前記箱の一面を交差方向から撮像して得られる当該箱の前記一面の画像を含む画像データと、前記三次元データとを取得し、前記位置制御データ生成部は、前記画像データを用いて前記箱の前記一面の外形から幾何学的な関係を用いて切断経路を二次元座標値で求め、当該切断経路の前記二次元座標値に対して前記三次元データに基づき前記一面と交差する方向の第３座標値を付与することで、前記切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成してもよい。

【0011】

この構成によれば、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。また、三次元データを用いて三次元座標空間で幾何学的な演算を行う構成に比べ、位置制御データを簡単に生成できる。

【0012】

上記箱開封装置において、前記箱は一対のフラップの境界にテープが貼られて梱包された直方体であり、前記一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、前記位置制御データ生成部は、前記一面の外形から幾何学的な関係を用いて、２つの前記短辺の中点を結ぶ直線を前記切断経路として求め、当該切断経路の二次元座標値に対して前記第３座標値を付与してもよい。

【0013】

この構成によれば、位置制御データ生成部は、一面の外形である長方形の２つの短辺の中点を結ぶ直線を切断経路とし、この切断経路の二次元座標値に一面と交差する方向の第３座標値を付与するので、切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを簡単に生成することができる。よって、直方体の箱の一面が湾曲していても、箱の一対のフラップの境界に貼られたテープを、切断ミスを抑えつつ適切に切断することができる。

【0014】

上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記短辺に沿う第２切断経路を、前記三次元データに基づき生成してもよい。
この構成によれば、箱の一面の外形である長方形の短辺に沿う第２切断経路は、三次元データに基づいて生成される。二次元を介さないので、第２切断経路を求める処理が簡単かつ速くなる。よって、切断作業の高速化に寄与する。

【0015】

上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記一面の外形線が前記長方形の前記短辺に対して外側へはみ出る部分のはみ出し量が閾値を超える場合、前記はみ出る部分の少なくとも一部を削除する補正を行い、補正後の外形線に基づいて前記第２切断経路の前記位置制御データを生成してもよい。

【0016】

この構成によれば、テープの破れや剥がれが箱の一面から外側にはみ出しても、切断ミスを抑えつつ箱を適切に開封させることができる。
上記箱開封装置において、前記箱は直方体であり、前記一面の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、前記位置制御データ生成部は、前記箱の前記一面の一部を含む切除対象部分を前記カッタで切り落とす切断経路を三次元座標で表した位置制御データを生成し、前記切断制御部は、前記位置制御データを基に前記移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させて前記箱の前記切除対象部分を切り落としてもよい。

【0017】

この構成によれば、箱の一面が湾曲していても、箱の一面の一部を含む切除対象部分を適切に切り落とすことができる。
上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記長方形の角に閾値を超える丸みがある場合、当該角を挟む２つの辺の延長線の交点を頂点としてもよい。

【0018】

この構成によれば、箱の一面の角に丸みがあっても、切断経路を高い精度で取得できる。
上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値が閾値を超えるか否かを判定し、前記第３座標値が閾値を超える場合、前記切断経路における前記第３座標値が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正してもよい。

【0019】

この構成によれば、テープの破れや剥がれ及び皺などによる切断ミスを低減できる。
上記箱開封装置において、前記位置制御データ生成部は、前記切断経路に対する前記一面と交差する方向の座標値である第３座標値の変化率が閾値を超えるか否かを判定し、前記変化率が閾値を超える場合、前記切断経路における前記変化率が閾値を超える部分を含む一部の前記第３座標値を補正してもよい。

【0020】

この構成によれば、テープの破れや剥がれ及び皺などによる切断ミスを低減できる。
上記箱開封装置において、前記制御部は、前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示し、前記入力画面において、前記切断経路に沿って前記カッタを移動させるパスの順番と、パスごとの前記カッタの移動方向であるパス方向とのうち一方を、前記入力部から受け付け可能に構成されてもよい。

【0021】

この構成によれば、パスの順番と、パスごとのパス方向とのうち一方を指定することができる。移動機構は、入力部から指定されたパスの順番とパス方向とのうち指定された一方に従ってカッタを移動させることができる。

【0022】

上記箱開封装置において、前記箱は、直方体であり、前記一面の外形は長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有し、前記制御部は、前記カッタを前記切断経路に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部から受け付け可能に構成されるとともに、前記入力部の操作で前記パス条件の入力が可能な入力画面を表示部に表示し、前記入力画面において、前記長辺と前記短辺とのうち少なくとも一方に対して前記パスをオフセットさせる方向であるオフセット方向と、前記オフセット方向にオフセットさせる前記パスのオフセット量とのうち一方を、前記入力部から受け付け可能に構成されてもよい。

【0023】

この構成によれば、切断経路であるパスを箱の辺に対してオフセットさせる調整を行うことができる。例えば、テープを切断する場合、切断ミスの少ない切断が可能になり、箱の一部を切り落とす場合、開封後に作業のし易い切断形状に箱の一部を切り落とすことができる。

【0024】

上記課題を解決する箱開封方法は、箱を開封する箱開封方法であって、前記箱の一面からの反射光を計測して当該箱の前記一面を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元データを取得する三次元計測ステップと、前記三次元データに基づいて前記カッタの切断経路を三次元座標値で表す位置制御データを生成する位置制御データ生成ステップと、前記位置制御データを基に移動機構を制御し、前記カッタを前記箱に対して前記切断経路に沿って相対移動させる切断制御ステップとを備える。

【0025】

この構成によれば、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、箱の一面が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態においてロボットが待機位置にあるときの箱開封システムを示す模式側面図。

【図2】ロボットが切断作業を行っているときの箱開封システムを示す模式側面図。

【図3】作業位置に位置決めされた箱を示す斜視図。

【図4】カッタユニットを示す正面図。

【図5】箱を開封するときの第１テープと第２テープを切断するときのカッタユニットの姿勢を示す模式正面図。

【図6】箱開封システムの電気的構成を示すブロック図。

【図7】パス条件設定画面を示す模式図。

【図8】３Ｄカメラの撮像の様子を示す斜視図。

【図9】（ａ）は三次元点群データを示す斜視図、（ｂ）は三次元点群データを示す模式図。

【図10】箱の開封面の外形から幾何学的に切断経路を求める方法を示す模式図。

【図11】（ａ）は開封面の外形の角に丸みがある場合、（ｂ）はテープに破れや剥がれがある場合の処理を説明する模式図。

【図12】開封面が湾曲している場合の第１切断経路の点群を示す斜視図。

【図13】（ａ）切断経路が連続的な場合と、（ｂ）切断経路が不規則な場合との判定方法を説明するグラフ。

【図14】フラップの端と側面とのずれが大きい場合において第２切断経路を求める方法を説明する模式正断面図。

【図15】三次元位置制御されるカッタの動作を説明する模式正面図。

【図16】回転式カッタを備えるカッタユニットを示す模式正面図。

【図17】箱開封制御を示すフローチャート。

【図18】（ａ）～（ｃ）Ｈ型の切断形状を示す箱の模式斜視図。

【図19】（ａ）～（ｃ）ロ型の切断形状を示す箱の模式斜視図。

【図20】（ａ）～（ｃ）コ型の切断形状を示す箱の模式斜視図。

【図21】第２実施形態における（ａ）二次元画像データ及び（ｂ）三次元点群データをそれぞれ示す模式図。

【図22】箱開封制御を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0028】

（第１実施形態）
以下、箱開封装置１１を備える箱開封システム１０に係る第１実施形態を、図面を参照して説明する。図１、図２に示す箱開封システム１０において、箱１２の高さ方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する２方向のうち箱１２が搬送される搬送方向と平行な方向をＹ方向、Ｙ方向と直交する幅方向をＸ方向とする。なお、Ｙ方向のうち箱１２が搬送される方向を搬送方向Ｙ１、２つの方向Ｘ，Ｚを、幅方向Ｘ、高さ方向Ｚともいう。

【0029】

図１、図２に示す箱開封システム１０は、箱１２を搬送するコンベヤ２１を備える搬送装置２０と、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２を開封する開封作業を行う箱開封装置１１とを備える。搬送装置２０は、コンベヤ２１の駆動源である搬送モータ２２と、搬送モータ２２の動力をコンベヤ２１に伝える動力伝達機構２３とを備える。コンベヤ２１は、例えば、ローラコンベヤであるが、ベルトコンベヤでもよい。

【0030】

箱開封装置１１は、箱１２を開封する切断に使用されるカッタ４５と、カッタ４５を箱１２に対して相対移動させる移動機構の一例としてのロボット４０と、三次元計測部の一例としての３Ｄカメラ５０と、ロボット４０を制御する制御部７０（図６参照）とを備える。３Ｄカメラ５０は、箱１２の一面としての開封面１３を正面から撮像してその撮像結果を計測することで、箱１２の開封面１３を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を取得する。本実施形態では、三次元点群データＤ３が三次元データの一例に相当する。

【0031】

図１、図２に示す例では、箱１２は開封すべき開封面１３を天面とする向きでコンベヤ２１に搬入される。箱開封装置１１は、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２に対して開封面１３に貼られたテープ１７，１８をカッタ４５で切断することで、箱１２を開封する。

【0032】

図１、図２に示すように、搬送装置２０は、コンベヤ２１上の箱１２を作業位置ＳＰに位置決めする位置決め装置２５を備える。位置決め装置２５は、箱１２を搬送方向Ｙ１に位置決めするストッパ装置２６（図３参照）と、箱１２を幅方向Ｘに位置決めするガイド装置２７とを有する。図３に示すように、ストッパ装置２６は、シリンダ２８と、シリンダ２８のピストンロッドの先端に固定されたストッパ２９とを備える。ストッパ２９は、シリンダ２８が伸縮駆動により、箱１２の搬送方向Ｙ１への移動を規制する図３に示す規制位置と、箱１２の搬送方向Ｙ１への移動を許容する退避位置とに配置される。

【0033】

図１、図３に示すように、ガイド装置２７は、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰを幅方向Ｘに挟む両側のうち一方側に配置された固定式のガイド部材３１と、他方側に配置された可動式のガイドユニット３２とを備える。ガイドユニット３２は、シリンダ３３と、ガイドロッド３４と、シリンダ３３のピストンロッドの先端及び２本のガイドロッド３４の先端が固定されたガイド部材３５とを有する。シリンダ３３が伸長駆動されると、箱１２は、一対のガイド部材３１，３５によって挟持されることで幅方向Ｘに位置決めされる。

【0034】

また、図１、図２に示すように、搬送装置２０は、箱１２が作業位置ＳＰに到達したことを検知するセンサ３６を備える。センサ３６が、ストッパ２９に当たって位置決めされた箱１２を検知すると、ガイドユニット３２は駆動され、箱１２を幅方向Ｘに位置決めする。なお、一対のガイド部材３１，３５が共に可動式であってもよい。

【0035】

図１、図２に示すように、ロボット４０は、多関節式の産業ロボットである。ロボット４０は、例えば、６軸又は７軸の多関節型ロボットである。ロボット４０は、コンベヤ２１上の箱１２に対して切断作業ができるようにコンベヤ２１の隣位置に所定高さに配置されている。ロボット４０は、台部４１と、台部４１に対して鉛直軸を中心に回転可能な回転台４２を有する多関節のアーム４３（マニピュレータ）とを備える。アーム４３の先端部にはカッタユニット４４が着脱可能に装着されている。アーム４３は、台部４１に配設された駆動源４１Ａの動力により回転台４２と共に軸回転する。また、アーム４３は、角度変更可能に連結された複数のアーム部４３Ａ～４３Ｃを備える。複数のアーム部４３Ａ～４３Ｃは、それぞれの間接部分に配設された不図示のサーボモータ等を含む駆動機構が駆動されることにより不図示の駆動リンク等を介して角度調整される。カッタユニット４４は、アーム４３の先端部となるアーム部４３Ｃが不図示のモータを動力源として軸回転可能に備える回転部４３Ｄ（図４参照）に着脱可能に装着されている。ロボット４０は、制御部７０（図６参照）により制御される。ロボット４０は、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８をカッタユニット４４に取り付けられたカッタ４５で切断する開封作業を行う。

【0036】

図１、図２に示すように、３Ｄカメラ５０は、作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２の開封面１３と直交する高さ方向Ｚにおいて開封面１３よりも所定高さ上方位置に配置されている。３Ｄカメラ５０が取得した三次元点群データＤ３は、制御部７０（図６参照）へ送信される。

【0037】

次に、図４を参照してカッタユニット４４について説明する。図４に示すように、カッタユニット４４は、超音波振動方式のカッタ４５を備える。詳しくは、カッタユニット４４は、アーム部４３Ｃの回転部４３Ｄに対して着脱可能に装着される支持部６１と、支持部６１に組み付けられた円柱状の振動子６２と、振動子６２の出力軸６２Ａの先端部に着脱可能に固定されたカッタ４５とを有する。振動子６２は、支持部６１に対して保持部材６３を介して不図示のボルトを用いた締結により固定されている。振動子６２の基端部から延びる電力線６２Ｂは不図示の発振器と電気的に接続されている。発振器から電力線６２Ｂを通じて供給される周期的に変化する電圧によって、振動子６２が出力軸６２Ａに超音波振動を発生させることで、出力軸６２Ａに固定されたカッタ４５が超音波振動する。

【0038】

図１に示すように、３Ｄカメラ５０は、作業位置ＳＰに配置された箱１２の一面である開封面１３を正面から撮像する。３Ｄカメラ５０は、作業位置ＳＰにある最大サイズの箱１２の開封面１３を含むエリアを撮像エリアとする。また、３Ｄカメラ５０は、箱開封装置１１が開封対象として想定する最低高さから最高高さまでの箱１２の開封面１３に焦点が合う構成となっている。

【0039】

３Ｄカメラ５０は、開封面１３を正面から撮像して箱１２の表面を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を出力する。３Ｄカメラ５０は、例えば、光投影方式で三次元点群データＤ３を取得する。３Ｄカメラ５０は、例えば、開封面１３を含む撮像エリアにパターンを映し出すプロジェクタを備える。パターンは、例えば、縞模様である。３Ｄカメラ５０は、例えば、撮像エリアＣＡに縞模様等のパターンを投影して反射パターンの歪み具合から所定の演算処理を行って三次元点群データＤ３を生成する。３Ｄカメラ５０は、三次元点群データＤ３を制御部７０（図６参照）に出力する。なお、３Ｄカメラ５０は、撮像対象の表面を表す三次元座標値を含む三次元点群データＤ３を取得できれば、三次元点群データ生成方式はどの方式でもよい。例えば、光切断方式に属するレーザー光切断方式を採用する３Ｄスキャナーを内蔵する３Ｄカメラ５０でもよい。また、レーザー光切断方式の３Ｄスキャナーそのものでもよい。

【0040】

図３に示すように、本実施形態の箱１２は直方体である。箱１２の開封面１３は長方形である。開封面１３は、２つの長辺と２つの短辺を有する。作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２の開封面１３は、長辺方向がＹ軸と平行であり、短辺方向がＸ軸と平行である。以下では、変形のない開封面１３が長方形であるとした場合、長辺と平行な方向を長辺方向Ｙ、短辺と平行な方向を短辺方向Ｘともいう。図３に示すように、箱１２は、例えば、段ボール箱である。

【0041】

箱１２は、箱本体１５と、箱本体１５の上側の開口１２Ｋを閉じる状態に折り曲げられた４つのフラップ１６（図３では外側の２つのみ示す）を有する。箱１２は、開封面１３における２つのフラップ１６の境界に沿って貼られた第１テープ１７と、開封面１３の２つの短辺に沿って貼られた一対の第２テープ１８とにより閉じられている。つまり、箱１２は、所謂「Ｈ貼り」により閉じられている。テープ１７，１８は、例えば、粘着テープである。

【0042】

図３に示すように、第１テープ１７は、同図に一点鎖線で示す第１切断経路Ｌ１に沿って切断される。第１切断経路Ｌ１は、一対のフラップ１６の境界線に沿う経路である。また、第２テープ１８は、図３に一点鎖線で示す第２切断経路Ｌ２に沿って切断される。第２切断経路Ｌ２は、一対のフラップ１６の側縁、つまり開封面１３の短辺に沿う経路である。

【0043】

ロボット４０は、図５に示すように、アーム４３の姿勢を制御してカッタ４５を、第１切断経路Ｌ１（図３参照）に沿って移動させることで、第１テープ１７を切断する。また、ロボット４０はアーム４３を制御して、図５に示すようにカッタ４５を、例えば、開封面１３に対して約４５度に傾けた姿勢とし、カッタ４５を第２切断経路Ｌ２（図３参照）に沿って移動させることで、第２テープ１８を切断する。図５において、ロボット４０は、第１テープ１７を切断するための１回のカッタ４５の移動と、２つの第２テープ１８を切断するための２回のカッタ４５の移動との合計３回カッタ４５を移動させる。

【0044】

カッタ４５の移動経路に沿う１回の移動をパスと呼び、パスの順番は所望の順番に設定できる。図３及び図５では、「Ｈ貼り」の例を示したが、箱開封装置１１は、箱１２の開封面１３に第１テープ１７のみが貼られた「Ｉ貼り」の開封にも対応している。「Ｉ貼り」の場合は、第１切断経路Ｌ１は「Ｈ貼り」と同様であるが、第２切断経路Ｌ２は、第１テープ１７を幅方向に幅分の寸法で切断する経路となる。また、箱開封装置１１は、箱１２の一部をカッタ４５で切り落とすことによる箱１２の開封も可能となっている。

【0045】

箱開封装置１１が開封した箱１２は、コンベヤ２１により搬出される。搬出された箱１２は、箱開封システム１０よりも搬送方向Ｙ１の下流側に配置された不図示の開梱装置へ送られる。なお、開梱装置は、開封後の箱１２に対して、複数のフラップ１６を外側に押し広げて箱１２を内容物の取り出しが可能な状態としたり、さらに箱１２から内容物を取り出す作業を行ったりする。

【0046】

なお、箱開封システム１０の上流側には、パレットに段積みされた箱群から１つずつ箱１２を取り出してコンベヤ２１上に載置する段ばらし作業を行うデパレタイザが配置されている。デパレタイザは箱１２に記された２次元コードを読取部で読み取って箱特定情報を取得する。箱開封システム１０が有する図６に示す制御部７０は、デパレタイザから受信して箱特定情報を事前に取得している。制御部７０は、箱特定情報を基に取得した箱１２のサイズに応じてシリンダ３３を駆動制御してガイド部材３５を位置制御する。図１、図２に示すコンベヤ２１上には各種のサイズの箱１２が搬入されるが、箱特定情報に応じてシリンダ３３の突出量が制御されることで、どのサイズの箱１２も幅方向Ｘに位置決めできる。

【0047】

次に、図６を参照して、箱開封システム１０の電気的構成について説明する。箱開封システム１０の制御部７０には、操作盤８０が電気的に接続されている。操作盤８０は入力部８１、表示部８２備える。作業者が、箱開封システム１０に対して、各種設定データの入力操作、運転の開始及び停止等の指示を与える操作を行うときに、操作盤８０が用いられる。制御部７０は、図７に示すパス条件設定画面などの設定画面を操作盤８０の表示部８２に表示させる。なお、表示部８２は、制御部７０に接続された、あるいは制御部７０の一部を構成するパーソナルコンピュータのモニタでもよい。

【0048】

制御部７０には、コンベヤ２１、位置決め装置２５及びセンサ３６が電気的に接続されている。また、制御部７０には、ロボット４０、カッタユニット４４及び３Ｄカメラ５０が電気的に接続されている。制御部７０は、コンベヤ２１で搬入される箱１２をセンサ３６が検知すると、位置決め装置２５を駆動し、箱１２を作業位置ＳＰに位置決めする。制御部７０は、位置決め装置２５の駆動により箱１２が作業位置ＳＰに位置決めされると、３Ｄカメラ５０に撮像を指令する。３Ｄカメラ５０は指令に基づく撮像動作により三次元点群データＤ３及び画像データを取得する。制御部７０は、３Ｄカメラ５０から三次元点群データＤ３及び画像データを入力する。制御部７０は、本実施形態では、三次元点群データＤ３を用いて、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２を求める。また、制御部７０は、ロボット４０を制御し、アーム４３の先端部に装着されたカッタユニット４４のカッタ４５を、三次元的な位置制御により切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿って移動させることで、テープ１７，１８を切断する。この切断過程では、制御部７０は、カッタユニット４４を駆動させてカッタ４５を超音波振動させる。

【0049】

また、制御部７０は、画像処理部７１、演算部７２、位置制御データ生成部７３、切断制御部７４及びメモリ７５を備える。メモリ７５には、図１７にフローチャートで示される切断制御用のプログラムＰＲが記憶されている。制御部７０は、マイクロプロセッサ等のコンピュータを内蔵する。画像処理部７１、演算部７２、位置制御データ生成部７３及び切断制御部７４は、コンピュータがメモリ７５に記憶されたプログラムＰＲを実行することで構成されるソフトウェアよりなる。なお、各部７１～７４は、制御部７０内の電子回路によるハードウェアで構成してもよい。また、制御部７０は、搬送系のコントローラと、箱開封系のコントローラとに分けて構成してもよい。さらに、箱開封系のコントローラは、ロボット４０を制御するロボットコントローラと、３Ｄカメラ５０を制御するコントローラとに分けて構成してもよい。３Ｄカメラ５０は、例えば、パーソナルコンピュータにより制御されてもよい。

【0050】

制御部７０は、３Ｄカメラ５０が箱１２を撮像して取得した三次元点群データＤ３に基づいて、テープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２を算出する。制御部７０は、３Ｄカメラ５０から箱１２を撮像した画像データも受信する。画像処理部７１は、画像データの画像処理に用いられる。本実施形態では、制御部７０は、切断経路Ｌ１，Ｌ２を求めるために画像データを使用しない。制御部７０は、三次元点群データＤ３に基づいて、第１切断経路Ｌ１及び第２切断経路Ｌ２を取得する。

【0051】

次に、箱開封システム１０の作用を説明する。作業者は、操作盤８０を操作し、表示部８２に図７に示す入力画面の一例としてのパス条件設定画面９０を表示させる。作業者は、入力部８１を操作してパス条件を設定する。ここで、切断経路をパスともいう。図７に示すパス条件設定画面９０では、パス条件として、切断形状の型、パスの順番、パスの方向（向き）及びオフセット量を入力可能である。パス条件設定画面９０には、切断形状の型を選択するための選択項目９１、パスの順番を入力するための入力欄９２、パスの方向を選択する選択項目９３及びオフセット量を入力するための入力欄９４が設けられている。

【0052】

ここで、切断形状の型とは、全パスで切断される切断形状を類型化した型である。切断形状の型には、テープを切断する場合の型として「Ｉ型」、「Ｈ型」があり、箱１２の一部を切り落とす場合の型として「ロ型」、「コ型」がある。「Ｉ型」はＩ貼りのテープを切断する型である。「Ｈ型」はＨ貼りのテープを切断する型（図１８参照）である。「ロ型」は、箱１２の開封面１３をロの字の形状に切り落とす型（図１９参照）である。また、「コ型」は、箱１２の開封面１３を含む箱１２の一部をコの字の形状に切り落とす型である（図２０参照）。なお、「ロ型」又は「コ型」を選択するときは、ロボット４０のアーム４３の先端部に、段ボールの切断に適した図１６に示すカッタユニット４６が装着される。

【0053】

また、図７に示すパス条件設定画面９０では、パスの順番は、数値で入力可能である。また、切断形状の型ごとにデフォルトの切断経路が予め設定されている。デフォルトの切断経路をオフセットさせる指定が可能である。つまり、デフォルトの切断経路に対してオフセット方向とオフセット量とをパスごとに指定可能である。ここで、デフォルトの切断経路は、開封面１３の外形である長方形の長辺と短辺とのうち少なくとも一方に設定されている。オフセット方向は、開封面１３の外形である長方形の長辺と短辺とのうち少なくとも一方に対してパスをオフセットさせる方向である。オフセット量は、パスをオフセット方向にオフセットさせる寸法である。なお、「Ｉ型」と「Ｈ型」における第１切断経路Ｌ１についてはオフセットの指定はできない。

【0054】

作業者は、表示部８２に表示されたパス条件設定画面９０において、切断形状の型を選択する。型を選択すると、その型に対応する画像（例えば、図１８～図２０）が表示されるので、その表示された画像の中から所望の１つを選択する。画像は、選択された型に対応するオフセット方向の異なる画像群であり、この中から１つを選択することで、その型に関するオフセット方向が選択される。すると、図７に示すように、パス条件設定画面９０に、選択した型の画像が表示され、パス順、パスごとのパス方向及びオフセット量の入力が可能になる。作業者は、入力部８１を操作して、パス順、パス方向、オフセット量を入力する。図７に示す例では、型は「ロ型」が選択され、その選択によって、例えば、図１９（ａ）～（ｃ）を含む複数の「ロ型」のバリエーションの画像が表示され、その中から所望の１つを選択すると、図７に示すパス条件設定画面９０となる。この画面で、作業者は、入力部８１を操作して各項目を入力する。作業者は、パス条件の入力を終えると、入力部８１の操作で、設定画面９０上のＯＫボタン９５を押すことで、パス条件を確定する。

【0055】

作業者は、操作盤８０の操作で、箱開封システム１０に対して運転開始の指示を与える。制御部７０は、運転開始の指示を受け付けると、箱開封システム１０の運転を開始する。制御部７０は、メモリ７５から図１７にフローチャートで示されるプログラムＰＲを読み出して実行する。

【0056】

なお、制御部７０は、箱開封システム１０の上流側で箱の段ばらし作業を行っているデパレタイザから、コンベヤ２１へ搬入される箱１２に関する箱特定情報を受信する。箱特定情報には、箱１２の品番、形状およびサイズ等の情報が含まれる。コンベヤ２１に箱１２が搬入されたことを不図示のセンサが検知すると、制御部７０は、シリンダ２８を駆動させてストッパ２９を退避位置から図３に示す規制位置へ移動させる。箱１２がストッパ２９に当たって搬送方向Ｙ１に位置決めされ、センサ３６が箱１２を検知すると、シリンダ３３を駆動させて一対のガイド部材３１，３５によって箱１２を幅方向Ｘに位置決めする。こうして箱１２は、作業位置ＳＰに位置決めされる。

【0057】

以下、制御部７０が図１７にフローチャートで示されるプログラムＰＲを実行し、箱開封装置１１に行わせる開封制御について説明する。なお、以下では、切断形状の型として「Ｈ型」が選択された場合を例とし、箱１２の開封面１３にＨ型に貼られた１つの第１テープ１７及び２つの第２テープ１８を切断することで、箱１２を開封する例で説明する。箱１２の開封作業を開始する前は、ロボット４０は図１に示す待機姿勢で待機する。

【0058】

まずステップＳ１１では、制御部７０は、３Ｄカメラ５０に箱１２の開封面１３を撮像させる。詳しくは、制御部７０は、図１に示すように、箱１２が作業位置ＳＰに配置されたことを検知すると、３Ｄカメラ５０に撮像指令信号を出力する。３Ｄカメラ５０は、対象物である箱１２と非接触で開封面１３を含む表面を三次元計測する計測部５１を備える。計測部５１は、例えば、投影部と撮像部とを備える。３Ｄカメラ５０は、撮像指令信号を入力すると、図８に示すように、計測部５１の投影部が光を投影した箱１２の開封面１３を正面から撮像部が撮像する撮像動作を行い、その撮像結果を計測部５１が計測することで、開封面１３を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を生成する。３Ｄカメラ５０は、例えば、撮像エリアＣＡに縞模様等のパターンを投影し、反射パターンの歪み具合から撮像エリアＣＡ内の表面までの距離を座標点ごとに求めることで、三次元点群データＤ３を生成する。三次元点群データＤ３は、箱１２を含む撮像エリアＣＡ内の表面をＸＹＺ座標の三次元座標の点群で表した点群データである。３Ｄカメラ５０は、計測部５１が生成した三次元点群データＤ３及び計測部５１の撮像部が撮像した画像データを制御部７０へ出力する。なお、図８では、箱１２の側面も点群が示されているが、３Ｄカメラ５０から見て隠れる面については点群がない。

【0059】

ステップＳ１２では、制御部７０は、３Ｄカメラ５０から三次元点群データ３Ｄを取得する。すなわち、制御部７０は、箱１２の一面としての開封面１３を正面とする向きで箱１２が撮像された開封面１３を含む表面を三次元の点群座標で表した三次元点群データＤ３を取得する。図９（ａ）では、高さ方向Ｚの座標をイメージし易いように斜視図で示しているが、開封面１３と交差する撮像方向ＣＤから見た図９（ｂ）に示すような撮像方向ＣＤをＺ座標軸とする三次元点群データＤ３が取得される。なお、本実施形態では、ステップＳ１１，Ｓ１２の処理が、「三次元計測ステップ」の一例に相当する。

【0060】

ステップＳ１３では、制御部７０は、三次元点群データから開封面領域１３Ａの三次元座標を取得する。制御部７０は、図８に示す撮像エリアＣＡ内の三次元点群データＤ３のうち開封面１３の領域である図９（ｂ）に示す開封面領域１３Ａの三次元座標を取得する。制御部７０は、例えば、３Ｄカメラ５０の光軸上に位置する座標点を含む領域で且つＺ座標値が箱特定情報からの箱１２の天面高さＺ０に対して±αの範囲内の値をとる点群領域を、開封面領域１３Ａとして取得する。箱１２は直方体であるため、図９（ｂ）に示すように開封面領域１３Ａの外形は長方形である。ここで得られる開封面領域１３Ａは、開封面１３上の点群のみを三次元座標で表した三次元点群データである。また、他の方法として、３Ｄカメラ５０の光軸上に位置する１つの点を含む同一平面とみなせる点群領域を、開封面領域としてもよい。本実施形態では、３Ｄカメラ５０が開封面１３と対向する位置から撮像するので、開封面１３のＺ座標値は、ある一定範囲内に収まる。この場合、開封面１３が湾曲している場合を考慮し、同一平面に対するずれ量が所定範囲±α内の値をとる点群領域を、同一平面とみなすことが好ましい。さらに、他の方法として、制御部７０は、例えば、３Ｄカメラ５０の光軸上に位置する座標点を含む領域で且つＺ座標値（高さ位置）が急激に所定値（例えば１０ｃｍ）を超えて変化している輪郭ラインで囲まれた点群領域を、開封面領域１３Ａとして取得してもよい。

【0061】

ステップＳ１４では、制御部７０は、開封面領域１３Ａの二次元座標を取得する。すなわち、制御部７０は、開封面領域１３Ａの三次元座標（ＸＹＺ座標）のうち二次元座標（ＸＹ座標）を取得する。制御部７０は、開封面領域１３Ａの三次元点群データから、例えば、二次元平面で幾何学的な演算を行ううえで不要なＺ座標値を除去する。つまり、開封面領域１３Ａの二次元点群データを取得する。また、制御部７０は、開封面領域１３Ａの二次元点群データのうち開封面領域１３Ａの外形線の二次元座標値を取得してもよい。さらに、制御部７０は、開封面領域１３Ａの外形線のうち二次元平面で幾何学的な演算を行ううえで必要な複数の点の座標値のみ取得してもよい。ここで、複数の点は、開封面領域１３Ａの外形の頂点を含めばよい。

【0062】

ステップＳ１５では、制御部７０は、開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に第１切断経路Ｌ１１を取得する。詳しくは、制御部７０は、開封面領域１３Ａの外形である長方形から幾何学的な計算を行って、開封面領域１３ＡのＸＹ平面における第１切断経路Ｌ１１を取得する。第１切断経路Ｌ１の計算は、制御部７０の演算部７２が以下のように行う。

【0063】

図１０に示すように、ＸＹ平面上の二次元データＤ２で表される開封面領域１３Ａの外形である長方形は、４つの頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、２つの長辺Ｌｓ１と２つの短辺Ｌｓ２とを有する。演算部７２は、開封面領域１３Ａの外形である長方形の頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３），（ｘ４，ｙ４）から、一方の短辺Ｌｓ２である線分ＡＢの中点Ｅ（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２）と、他方の短辺Ｌｓ２である線分ＣＤの中点Ｆ（（ｘ３＋ｘ４）／２，（ｙ３＋ｙ４）／２）とを求める。これらの２つの中点Ｅ（ｘ５，ｙ５），Ｆ（ｘ６，ｙ６）を結んだ線分ＥＦをＸＹ平面上の第１切断経路Ｌ１１として求める。

【0064】

ところで、図１１（ａ）に示すように、長方形の角が丸くなっている場合がある。制御部７０は、開封面領域１３Ａの長方形の角に閾値を超える丸みがあるか否かを判定する。角に閾値を超える丸みがある場合、丸みのある角を挟む二辺、つまり、長辺Ｌｓ１と短辺Ｌｓ２における丸みの無くなった直線部分において、長辺Ｌｓ１上に２点Ｐ１、短辺Ｌｓ２上に２点Ｐ２をそれぞれとる。そして、長辺Ｌｓ１上の２点Ｐ１を結んだ直線の延長線と、短辺Ｌｓ２上の２点Ｐ２を結んだ直線の延長線との交点を求める。そして、この交点を、四角形のうち丸みのある角の頂点とする。こうして求めた頂点を含む４つの頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標値を用いて、第１切断経路Ｌ１１を求める。

【0065】

また、箱１２の側面１２Ａ又は側面１２Ｂが内容物に押されて膨らみ、その膨らみによって開封面領域１３Ａの長方形のうち１つの長辺又は１つの短辺が湾曲する曲線になっている場合がある。この場合、箱１２の側面１２Ａ又は側面１２Ｂの上部が天面をなすように変形するが、２つのフラップ１６は長方形に保たれる。この結果、２つのフラップ１６の境界線は、直線状に保たれる。このため、開封面領域１３Ａの外形である長方形の短辺Ｌｓ２が膨らむような曲線であっても、制御部７０は、図１０に示すように、２つの短辺Ｌｓ２の中点Ｅ，Ｆを結んだ直線を第１切断経路Ｌ１１とする。

【0066】

ステップＳ１６では、制御部７０は、第１切断経路Ｌ１１のＸＹ座標値にＺ座標値を付与し、第１切断経路Ｌ１を三次元座標で取得する。図１２に示すように、ＸＹ平面上で求めた二次元座標の点群で示される同図に一点鎖線で示す第１切断経路Ｌ１１に、Ｚ座標値を付与することで、三次元座標で示された第１切断経路Ｌ１が取得される。この結果、図１２に示すように、開封面領域１３Ａの面が湾曲していて第１テープが貼られた経路が湾曲している場合、高さ方向Ｚで湾曲する第１切断経路Ｌ１が得られる。第１切断経路Ｌ１は、２つの中点Ｅ，Ｆの２点と、これら中点Ｅ，Ｆの間に座標Ｌｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）（但し、添字ｎは、ｎ＝１，２，…，ｋ）で示される点群とを含む三次元の点群データで表される。

【0067】

ステップＳ１７では、制御部７０は、開封面領域の三次元座標から第２切断経路Ｌ２を三次元座標で取得する。すなわち、制御部７０は、図９（ｂ）に示す長方形の開封面領域１３Ａの三次元点群データＤ３から、短辺Ｌｓ２の三次元座標を取得し、第２切断経路Ｌ２とする。このように、第２切断経路Ｌ２は、開封面領域１３Ａの二次元座標を用いた演算を経ずに、開封面領域１３Ａの三次元点群データＤ３から短辺Ｌｓ２の三次元座標が直接取得される。ここで、短辺Ｌｓ２は、ＸＹ座標値については２つの頂点を結んだ直線の座標値を採用する。つまり、短辺Ｌｓ２が湾曲している場合も、図９（ｂ）に示す長方形の短辺が第２切断経路Ｌ２として採用される。

【0068】

ここで、短辺が曲線である場合でも、直線の短辺を採用する理由は以下による。図１４に示すように、箱１２の内容物に押されて側面１２Ｂが膨らむ場合、側面１２Ｂの一部が天面となるように変形する。この場合、フラップ１６は長方形に保持される。開封面１３と直交する方向から見た平面視において、図１４に白丸で示す位置を通る開封面１３の短辺Ｌｓ２は曲線になる。この短辺Ｌｓ２を第２切断経路Ｌ２にすると、切断経路Ｌ２で第２テープ１８を切断してもフラップ１６は開封されない。そのため、ＸＹ平面座標で２つの頂点を結んだ図１４に示す黒丸を通る直線よりなる短辺Ｌｓ２を、第２切断経路Ｌ２とする。この第２切断経路Ｌ２で切断すれば、フラップ１６は開封される。なお、テープ１８を切断できないほどずれなければ、曲線のままの短辺Ｌｓ２を第２切断経路Ｌ２として採用してもよい。

【0069】

また、図１１（ｂ）に示すように、テープ１７，１８が破れた部分や剥がれた部分が、開封面領域１３Ａから外側へはみ出る場合がある。図１１（ｂ）に示す例では、第２テープ１８の破れたテープ片Ｇ２が開封面領域１３Ａの外側にはみ出ている。この場合、制御部７０は、はみ出したテープ片Ｇ２を開封面領域１３Ａの外形の一部であると誤認する可能性がある。そのため、制御部７０は、開封面領域１３Ａからはみ出したテープ片Ｇ２の部分を無視し、テープ片Ｇ２の外形線を、開封面領域１３Ａの外形線の一部とはしない。

【0070】

具体的には、図１１（ｂ）において、制御部７０は、開封面領域１３Ａの頂点Ｃと頂点Ｄとを結んだ直線よりも外側にはみ出したはみ出し量が閾値を超えるか否かを判定する。制御部７０は、はみ出し量が閾値を超えると判定すると、そのはみ出した部分（テープ片Ｇ２）を無視する。制御部７０は、例えば、短辺Ｌｓ２の両端に位置する２つの頂点Ｃ，Ｄを結んだ直線を第２切断経路Ｌ２とする。また、短辺Ｌｓ２上のテープ片Ｇ２のはみ出し部分を挟む両側の２点Ｐ３を結んだ線分を、短辺Ｌｓ２の一部とする補正を行い、補正後の短辺Ｌｓ２を第２切断経路Ｌ２としてもよい。一方、制御部７０は、はみ出し量が閾値以下であると判定すると、短辺Ｌｓ２が曲線であっても、曲線よりなる短辺Ｌｓ２の三次元点群データを、第２切断経路Ｌ２として取得する。

【0071】

ここで、ステップＳ１６及びステップＳ１７において、三次元点群データＤ３のＺ座標値をそのまま採用すると、テープ１７，１８の切断ミスに繋がる場合がある。開封面１３の凹みによるテープ１７，１８の凹みはそのままＺ座標値を採用しても問題がない。しかし、テープ１７，１８の高さ方向Ｚへの膨らみについては、開封面１３の膨らみによるテープ１７，１８の膨らみ以外に、テープ１７，１８の破れや剥がれ、テープ１７，１８とフラップ１６との間に空気が入ってできたテープ１７，１８の膨らみ、テープの一部が互いに接着してできたテープ１７，１８の皺による突起である場合がある。これらのうち、テープ１７，１８の破れや剥がれ及び皺の突起である場合、Ｚ座標値をそのまま採用すると、切断ミスを誘発する場合がある。一方、空気が入ってできたテープ１７，１８の膨らみである場合は、そのままＺ座標値を採用した方が好ましい。そのため、制御部７０は、Ｚ座標値をそのまま採用してよい場合と、Ｚ座標値を変更する必要がある場合とを判定する。

【0072】

図１３（ａ），（ｂ）は、切断経路に対するＺ座標値の変化を示すグラフである。横軸は二次元（ＸＹ座標）で示された切断経路、縦軸はＺ座標値を示す。開封面１３が膨らんでいるためにテープ１７，１８が膨らんでいる場合、及び空気（気泡）が入ってテープ１７，１８が膨らんでいる場合は、図１３（ａ）に示すように、Ｚ座標値は連続的に変化する。一方、テープの破れや剥がれ及び皺の突起がある場合、図１３（ｂ）に示すように、Ｚ座標値が局所的に大きく変化している領域が存在する。

【0073】

図１３（ａ）に示すように、Ｚ座標値が切断経路に対して連続的に変化している場合は、Ｚ座標値をそのまま付与する。つまり、ステップＳ１６では、Ｚ座標値がそのまま付与され、ステップＳ１７では、短辺Ｌｓ２の三次元座標値がそのまま採用される。

【0074】

一方、テープの破れや剥がれ及び皺の突起である場合、図１３（ｂ）に示すように、Ｚ座標値が切断経路に対して不規則（不連続）に変化する。制御部７０は、Ｚ座標値が切断経路に対して不規則に変化している場合、その不規則に変化している領域のＺ座標値を補正し、その補正したＺ座標値を採用する。

【0075】

制御部７０は、切断経路に対するＺ座標値の変化が膨らむ曲線である場合、連続的に変化する曲線であるか、それとも不規則に変化する曲線であるかを判定する。そのために、制御部７０は、基準高さに対する膨らみ量と、切断経路に対するＺ座標値の変化率とのうち少なくとも一方を用いて判定する。

【0076】

第１の方法は、制御部７０が、基準高さに対する膨らみ量が閾値を超えるかを判定する方法である。制御部７０は、膨らみ量が閾値を超えなければ、Ｚ座標値をそのまま採用する。すなわち、図１３（ａ）に示すグラフ線が切断経路Ｌ１又はＬ２とされる。一方、膨らみ量が閾値を超えると、閾値を超える領域を挟む両側の２点を結ぶ直線に置き換える補正を行う。例えば、図１３（ｂ）に一点鎖線で示すＺ座標値に補正されることで、切断経路Ｌ１又はＬ２が求められる。なお、膨らみ量は基準高さに対するＺ座標値で示される。基準高さは、例えば、箱特定情報から得られる箱１２の開封面１３（天面）の高さを表すＺ座標値が用いられる。

【0077】

第２の方法は、変化率が閾値を超えるか否かを判定する方法である。変化率は、図１３（ａ），（ｂ）に示すグラフ線の傾きに相当する。図１３（ａ）に示すように、Ｚ座標値が切断経路に対して連続的に変化している場合、全領域で変化率は閾値以下であると判定される。この場合、制御部７０は、Ｚ座標値をそのまま採用する。すなわち、図１３（ａ）に示すグラフ線が切断経路Ｌ１又はＬ２とされる。

【0078】

一方、図１３（ｂ）に示すように、Ｚ座標値が切断経路に対して不規則（不連続）に変化している場合、変化率が閾値を超えると判定される。テープの破れや剥がれ及び皺の突起である場合、その部分でＺ座標値が切断経路に対して不規則に変化するため、変化率が閾値を超える。この場合、制御部７０は、Ｚ座標値を補正する。制御部７０は、例えば、この変化率が閾値を超える位置間の領域を挟む両側の２点を結んだ直線の値にＺ座標値を補正する。すなわち、図１３（ｂ）に一点鎖線で示すＺ座標値に補正されることで、切断経路Ｌ１又はＬ２が求められる。なお、第１の方法と第２の方法とを組み合わせて判定してもよい。

【0079】

図１４に示すように、下側のフラップ１６が外側にずれて位置する場合、第２テープ１８は、上側のフラップ１６の上面と、下側のフラップ１６の上面１６Ａとに亘って貼られている。この場合、開封面１３の外形である長方形の短辺の両端に位置する２つの頂点を結んだ直線よりなる短辺が図１４に白丸で示す位置となる。この場合、図１４に示す白丸を通る直線よりなる短辺を第２切断経路Ｌ２とした場合、第２切断経路Ｌ２に沿って第２テープ１８が切断されても、上側のフラップ１６と下側のフラップ１６には第２テープ１８が貼られたままであるので、フラップ１６を開封できない。

【0080】

そこで、図１４に黒丸で示す第２切断経路Ｌ２を求める。位置制御データ生成部７３は、三次元点群データＤ３を基に、長辺方向Ｙに箱１２の側面１２Ｂが上側のフラップ１６の端に対して外側にずれるずれ量が閾値を超えるか否かを判定する。ずれ量が閾値を超える場合、位置制御データ生成部７３は、図１４に示すように、Ｚ座標値が変化している変化領域ＺＡを、第２テープ１８が上側のフラップ１６と下側のフラップ１６との段差に貼られた部分であると推定する。位置制御データ生成部７３は、フラップ１６の端と短辺Ｌｓ２との間で長辺方向ＹのＹ座標値に対してＺ座標値が変化している変化領域ＺＡを検出する。位置制御データ生成部７３は、変化領域ＺＡ内の位置を通るように第２切断経路Ｌ２を決定する。図１４に示すように、短辺（図１４の白丸）よりも内側にオフセットさせた図１４に黒丸で示す位置に第２切断経路Ｌ２が決定される。位置制御データ生成部７３は、例えば、図１４に示すように、変化領域ＺＡのうち長辺方向Ｙの中央位置よりも高い側の位置（黒丸の位置）に第２切断経路Ｌ２を決定することが好ましい。

【0081】

図１７に戻って、ステップＳ１８では、制御部７０は、切断経路から位置制御データを生成する。詳しくは、位置制御データ生成部７３が、切断経路を、ロボット制御の座標系に座標変換する。この座標変換に当たり、位置制御データ生成部７３は、切断経路に沿ってテープ又は段ボールを切断するときにカッタ４５の刃先を一部差し込む深さ分の値でＺ座標値を補正する。なお、本実施形態では、このステップＳ１８の処理が、「位置制御データ生成ステップ」の一例に相当する。

【0082】

ステップＳ１９では、制御部７０は、位置制御データに基づいてカッタ４５を三次元位置制御し、箱１２を開封する。詳しくは、切断制御部７４が、ロボット４０を制御してカッタ４５を三次元位置制御し、カッタ４５によりテープ１７，１８を切断する。このとき、カッタ４５は、パス条件設定画面で設定されたパスの順番で、指定されたパスの方向にカッタ４５の移動が制御され、テープ１７，１８が切断され、箱１２が開封される。

【0083】

図１５に示すように、開封面１３が湾曲している場合、カッタユニット４４は高さ方向Ｚに変位しながら第１切断経路Ｌ１（図１２参照）に沿って移動する。第１テープ１７が湾曲していても、カッタ４５は第１テープ１７の湾曲した経路に沿ってＺ方向に変位しつつ第１テープ１７を切断する。すなわち、第１テープ１７は、切断されない部分ができたり、カッタ４５が箱１２内に過剰に深く入り込んだりするミスがなく、第１テープ１７を適切に切断することができる。また、一対のフラップ１６が山形に浮いている場合、三次元点群データＤ３から、一対のフラップ１６の浮き上がった境界部分の高さ位置でＺ座標値が付与されるので、この場合も、第１テープ１７を確実に切断することができる。

【0084】

また、箱１２をロ型又はコ型の切断経路で切断する場合、ロボット４０のアーム４３の先端部に図１６に示すカッタユニット４６が装着される。図１６に示すように、カッタユニット４６は、ホルダ４７と、ホルダ４７に回転可能に支持された回転式のカッタ４８とを備える。カッタ４８は、回転軸４９と平行な方向から見た側面形状が、例えば、多角形であり、箱１２の材料である段ボールを切断するのに適している。なお、カッタ４８の形状は円形でもよい。

【0085】

次に、図１８～図２０を参照して、切断形状の型ごとの切断経路及び切断経路のバリエーションを説明する。図１８はＨ型、図１９はロ型、図２０はコ型の一例を示す。３つの型において箱１２の辺に対するオフセット方向とオフセット量とが指定される。オフセット量は「０」がデフォルトであり、作業者が所望するオフセット方向及びオフセット量を指定できる。図１８（ａ）～（ｃ）は、２つの第２切断経路Ｌ２を開封面１３の短辺からのオフセット方向の異なる３つの例を示す。オフセット方向には短辺に対して側面１２Ｂ側にオフセットする第１オフセット方向と、開封面１３側にオフセットする第２オフセット方向とがあり、２つの第２切断経路Ｌ２ごとに個別にオフセット方向を指定可能である。

【0086】

また、Ｉ型（つまりＩ貼り）については、図は省略しているが、第２切断経路Ｌ２の３種類のオフセット方向の指定が可能になっている。オフセット方向の組合せは、図１８と同様であるが、第２切断経路Ｌ２の長さが、テープ幅寸法に合わせた長さである点が異なる。つまり、「Ｉ型」の場合、２つの短辺の中点を中心として短辺方向Ｘにテープ１７の幅寸法分の短辺に沿う線分を第２切断経路Ｌ２とする。

【0087】

図１９（ａ）～（ｃ）は、ロ型であり、開封面１３の一部を含む長方形の部分が切除対象部分として切り落とされる。開封面１３の長方形の４辺に対して個別にオフセット方向を指定可能である。オフセット方向は、図１８と同様に第１オフセット方向と第２オフセット方向とがある。図２０（ａ）～（ｃ）は、コ型であり、開封面１３の一部を含む切除対象部分が３つの面に亘るコの字状に切り落とされる。つまり、開封面１３と、開封面１３と２つの長辺を挟んで隣に位置する２つの側面１２Ａとに亘る切除対象部分が切り落とされる。２つの側面１２Ａの下端の切断経路Ｌ４３以外の６つの切断経路Ｌ４１，Ｌ４２について個別にオフセット方向を指定可能である。なお、開封面１３と２つの側面１２Ａとに亘る部分を切除対象部分とするのは、２つの側面１２Ａの下端の切断経路Ｌ４３に沿って切断する場合、カッタ４５がコンベヤ２１と干渉しにくいからである。つまり、箱１２の幅方向Ｘに対向する２つの側面１２Ａと開封面１３とに亘るコ型の切除対象部分を切り落とす。

【0088】

図１９に示すロ型及び図２０に示すコ型については、二次元平面上で開封面領域の外形から幾何学的に切断経路を求めることはしていない。このため、切断経路は、全て第２切断経路に属する。なお、ロ型及びコ型についても、二次元平面上で開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に切断経路を求めてもよい。開封面領域の外形から幾何学的な計算により切断経路を求める場合、ステップＳ１４～Ｓ１６の処理を行う。特に、開封面１３の外形をなす辺よりも内側にオフセットする切断経路を求める場合、二次元平面上で開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に切断経路を求め、その求めた切断経路にＺ座標値を付与してもよい。この他、オフセット以外にも、開封面１３の外形線以外の経路で切断経路を求める場合は、二次元平面上で開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に切断経路を求め、その求めた切断経路にＺ座標値を付与してもよい。なお、図１８～図２０に示す切断経路は一例であって、その他の切断経路の組合せも可能である。例えば、図２０において、開封面１３と２つ側面１２Ｂに亘るコ型の切除対象部分を切り落とす切断経路であってもよいし、コ型をなすその他の面の組合せやその他のオフセットの組合せも可能である。また、切除対象部分は、開封面１３の一部を含む２つの面に亘るＬ字状をなすＬ型であってもよい。さらに、開封面１３の一部を含み開封面１３の４辺と隣合う４つの面に亘る５面を切り落としてもよい。このように、切除対象部分を切り落とすための切断経路及びオフセットの仕方は適宜設定できる。

【0089】

また、ロ型及びコ型についても、Ｈ型のときと同様の処理が行われる。例えば、図１１（ａ）に示す方法で頂点を求める処理、図１１（ｂ）に示す開封面領域１３Ａの外形線が短辺Ｌｓ２からはみ出るはテープ片Ｇ２の部分を削除して外形線を補正する処理が行われる。さらに、図１１（ｂ）及び図１３に示す第１の方法と第２の方法とのうち一方又は両方を行う。

【0090】

以上詳述したように、第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）箱開封装置１１は、カッタ４５，４８を箱１２に対して相対移動させるロボット４０と、ロボット４０を制御する制御部７０と、箱１２の開封面１３と交差する交差方向から測定して開封面１３を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を取得する３Ｄカメラ５０とを備える。制御部７０は、位置制御データ生成部７３と切断制御部７４とを備える。位置制御データ生成部７３は、三次元点群データＤ３に基づいてカッタ４５，４８の切断経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３を三次元座標値で表す位置制御データを生成する。切断制御部７４は、位置制御データを基にロボット４０を制御し、カッタ４５，４８を箱１２に対して切断経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３に沿って相対移動させる。よって、箱１２の開封面１３が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。

【0091】

（２）位置制御データ生成部７３は、三次元点群データＤ３のうち開封面１３を含む座標平面上で、開封面１３の外形から幾何学的な関係を用いて切断経路Ｌ１１を二次元座標値で求める。そして、位置制御データ生成部７３は、切断経路Ｌ１１の二次元座標値に対して開封面１３と交差する高さ方向ＺのＺ座標値を三次元点群データＤ３に基づき付与することで、切断経路Ｌ１を三次元座標値で表す位置制御データを生成する。よって、箱１２の開封面１３が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。例えば、箱１２の湾曲した開封面１３に貼られたテープ１７，１８を適切に切断して箱１２を開封できる。また、箱１２の開封面１３又は側面１２Ｂが湾曲していても、箱１２の開封面１３の一部を含む切除対象部分を適切に切り落とし、箱１２を開封できる。また、三次元点群データＤ３を用いて三次元座標空間で幾何学的な演算を行う構成に比べ、位置制御データを簡単に生成できる。

【0092】

（３）箱１２は一対のフラップ１６の境界にテープ１７，１８が貼られて梱包された直方体であり、開封面１３の外形は、長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する。位置制御データ生成部７３は、開封面１３の外形から幾何学的な関係を用いて、２つの短辺の中点を結ぶ直線を第１切断経路Ｌ１として求め、第１切断経路Ｌ１１の二次元座標値に対してＺ座標値を付与する。よって、第１切断経路Ｌ１を三次元座標値で表す位置制御データを簡単に生成することができる。したがって、直方体の箱１２の開封面１３が湾曲していても、箱１２の一対のフラップ１６の境界に貼られた第１テープ１７を、切断ミスを抑えつつ適切に切断することができる。

【0093】

（４）位置制御データ生成部７３は、短辺に沿う第２切断経路Ｌ２を、三次元点群データＤ３に基づき生成する。よって、箱１２の開封面１３の外形である長方形の短辺に沿う第２切断経路Ｌ２は、三次元点群データＤ３に基づいて生成される。二次元を介さないので、第２切断経路Ｌ２を求める処理が簡単かつ速くなる。よって、切断作業の高速化に寄与する。

【0094】

（５）位置制御データ生成部７３は、箱１２の開封面１３の一部を含む切除対象部分をカッタ４８で切り落とす切断経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３を三次元座標で表した位置制御データを生成する。切断制御部７４は、位置制御データを基にロボット４０を制御し、カッタ４８を箱１２に対して切断経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３に沿って相対移動させて箱１２の切除対象部分を切り落とす。よって、箱１２の開封面１３が湾曲していても、箱１２の開封面１３の一部を含む切除対象部分を適切に切り落とすことができる。

【0095】

（６）位置制御データ生成部７３は、長方形の角に閾値を超える丸みがある場合、角を挟む２つの辺の延長線の交点を頂点とする。よって、箱１２の開封面１３の角に丸みがあっても、切断経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３を高い精度で取得できる。

【0096】

（７）位置制御データ生成部７３は、開封面１３の外形線が長方形の短辺に対して外側へはみ出る部分のはみ出し量が閾値を超える場合、はみ出る部分の少なくとも一部を削除する補正を行い、補正後の外形線に基づいて第２切断経路Ｌ２の位置制御データを生成する。よって、テープ１８の破れや剥がれが箱１２の開封面１３から外側にはみ出しても、開封面１３の短辺に貼られたテープ１８を、切断ミスを抑えつつ適切に切断することができる。

【0097】

（８）位置制御データ生成部７３は、切断経路Ｌ１に対する第３座標値が閾値を超えるか否かを判定する。位置制御データ生成部７３は、第３座標値が閾値を超える場合、切断経路Ｌ１における第３座標値が閾値を超える部分を含む一部の第３座標値を補正する。よって、テープ１７，１８の破れや剥がれ及び皺などによる切断ミスを低減できる。

【0098】

（９）位置制御データ生成部７３は、二次元座標で示される切断経路Ｌ１に対する第３座標値の変化率が閾値を超えるか否かを判定する。位置制御データ生成部７３は、変化率が閾値を超える場合、切断経路Ｌ１における変化率が閾値を超える部分を含む一部の第３座標値を補正する。よって、テープ１７，１８の破れや剥がれ及び皺などによる切断ミスを低減できる。

【0099】

（１０）制御部７０は、カッタ４５，４８を切断経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部８１から受け付け可能に構成されるとともに、入力部８１の操作でパス条件の入力が可能なパス条件設定画面９０を表示部８２に表示させる。制御部７０は、パス条件設定画面９０において、切断経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１～Ｌ４３に沿ってカッタ４５，４８を移動させるパスの順番と、パスごとのカッタ４５，４８の移動方向であるパス方向とを、入力部８１から受け付け可能に構成される。よって、パスの順番と、パスごとのパス方向とを指定することができる。ロボット４０は、入力部８１から指定されたパスの順番と、パスごとのパス方向とに従って、カッタ４５，４８を移動させる。したがって、ユーザーがカッタ４５，４８が切断する切断経路の順番かつ切断経路ごとに方向を指定できるので、適切な切断が行われやすくなる。

【0100】

（１１）箱１２は、直方体であり、開封面１３の外形は長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する。制御部７０は、カッタ４５，４８を切断経路Ｌ１～Ｌ４に沿って移動させるパスの条件であるパス条件を入力部８１から受け付け可能に構成されるとともに、入力部８１の操作でパス条件の入力が可能なパス条件設定画面９０を表示部８２に表示させる。制御部７０は、パス条件設定画面９０において、長辺と短辺とのうち少なくとも一方に対してパスをオフセットさせる方向であるオフセット方向と、オフセット方向にオフセットさせるパスのオフセット量とを、入力部８１から受け付け可能に構成される。よって、切断経路であるパスを箱１２の辺に対してオフセットさせる調整を行うことができる。例えば、第２テープ１８を切断する場合、切断ミスの少ない切断が可能になり、箱１２の一部を切り落とす場合、開封後に作業のし易い切断形状に箱１２の一部を切り落とすことができる。

【0101】

（１２）三次元点群データＤ３を取得する三次元計測ステップ（ステップＳ１１，Ｓ１２）と、位置制御データ生成ステップ（ステップＳ１３～Ｓ１８）と、切断制御ステップ（ステップＳ１９）とを備える箱開封方法を採用する。位置制御データ生成ステップでは、三次元点群データＤ３のうち開封面１３を含む座標平面上で、開封面１３の外形から幾何学的な関係を用いて第１切断経路Ｌ１を二次元座標値で求め、第１切断経路Ｌ１の二次元座標値に対して高さ方向ＺのＺ座標値を三次元点群データＤ３に基づき付与することで位置制御データを生成する。よって、箱１２の開封面１３が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。

【0102】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、３Ｄカメラ５０が撮像した二次元の画像データを用いて、開封面領域の外形から幾何学的に第１切断経路Ｌ１を取得する点が、前記第１実施形態と異なる。箱開封装置１１の構成及び電気的構成は、第１実施形態と同様であるので、制御部７０がプログラムＰＲを実行して行う処理が前記第１実施形態と異なる。制御部７０は、二次元の画像データを用いて開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に第１切断経路Ｌ１を取得する点が、前記第１実施形態と異なる。

【0103】

制御部７０は、プログラムを実行して図２２にフローチャートで示される切断制御処理を実行する。なお、本実施形態の３Ｄカメラ５０は、第１実施形態と同様であるので、ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理は、図１７に示す第１実施形態におけるステップＳ１１及びステップＳ１２の処理と基本的に同様である。

【0104】

まず、図２２におけるステップＳ２１では、制御部７０は、３Ｄカメラ５０に箱１２の開封面１３を撮像させる。３Ｄカメラ５０は、制御部７０から撮像指令信号を入力すると、撮像動作を行い、箱１２の開封面１３を正面から撮像した二次元画像データ、及び開封面１３に正面から光を投影して開封面１３を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を出力する。

【0105】

ステップＳ２２では、制御部７０は、３Ｄカメラ５０から二次元画像データＣＩと三次元点群データＤ３とを取得する。制御部７０は、開封面１３が正面となる向きから箱１２が撮像された開封面１３ｇを含む箱１２ｇの画像データである二次元画像データＣＩ（以下、単に「二次元画像ＣＩ」ともいう。）（図２１（ａ）参照）と、箱１２の開封面１３を含む表面を三次元の点群座標で表した三次元点群データＤ３（図２１（ｂ）参照）とを取得する。図２１（ａ）に示すように、画像データＣＩには、正面から撮像された開封面１３ｇ、第１テープ１７ｇ及び第２テープ１８ｇが写されている。なお、本実施形態では、このステップＳ２１，Ｓ２２の処理が、「三次元計測ステップ」の一例に相当する。

【0106】

ステップＳ２３では、制御部７０は、二次元画像に画像処理を施す。画像処理は、開封面１３ｇを他の領域と区別するために行う。詳しくは、画像処理部７１が、開封面１３ｇを含む画像データＣＩに画像処理として、例えば、二値化処理を施し、開封面１３ｇの外形を認識可能な画像を生成する。なお、画像データＣＩにおいて開封面１３ｇの外形を認識可能であれば、画像処理を省略してもよい。

【0107】

ステップＳ２４では、制御部７０は、二次元画像から開封面領域１３Ａを取得する。詳しくは、制御部７０は、例えば、画像中の閾値以上の濃度値の領域を開封面領域１３Ａとして取得する。制御部７０は、開封面領域１３Ａが特定されると、開封面領域１３Ａの外形を取得する。開封面領域１３Ａの外形は長方形であり、２つの長辺と２つの短辺とを有する。

【0108】

ステップＳ２５では、制御部７０は、開封面領域の外形から幾何学的に第１切断経路Ｌ１１を取得する。詳しくは、位置制御データ生成部７３は、開封面領域１３Ａの外形である長方形から幾何学的な計算を行って、第１切断経路Ｌ１１を取得する。位置制御データ生成部７３は、画像処理された二次元画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形である長方形の外形線上の複数の特定な点の座標を用いて、長方形の幾何学的な関係を用いた計算を行って、ＸＹ平面における第１切断経路Ｌ１１を求める。幾何学的な計算は、図１０と同様であり、複数の特定な点として、開封面領域１３Ａの外形である長方形の４つの頂点を用いて、２つの短辺の中点を結んだ直線を第１切断経路Ｌ１１として取得する。第１切断経路Ｌ１１は、直線の二次元座標値として取得される。第１切断経路Ｌ１１は、直線上の点群の二次元座標値である。

【0109】

ステップＳ２６では、制御部７０は、第１切断経路Ｌ１１のＸＹ座標値にＺ座標値を付与し、第１切断経路Ｌ１を三次元座標で取得する。
以降、制御部７０は、第１実施形態と同様に、図１７に示すステップＳ１７～ステップＳ１９の処理を実行する。すなわち、制御部７０は、第２切断経路Ｌ２を開封面領域１３Ａの三次元点群データＤ３から三次元座標で取得する（ステップＳ１７）。制御部７０は、切断経路Ｌ１，Ｌ２から位置制御データを生成する（ステップＳ１８）。そして、制御部７０は、位置制御データに基づいてカッタ４５を三次元位置制御し、箱１２を開封する（ステップＳ１９）。

【0110】

この第２実施形態によれば、開封面１３の外形の特定に画像データＣＩを用いるので、画像処理により外形を特定できる。例えば、箱１２とそれ以外の部分の濃度により開封面領域１３Ａを特定できるので、三次元点群データＤ３の点群の二次元座標値の中から開封面領域１３Ａを特定する処理が簡単で済む。この構成によれば、切断経路Ｌ１を求めるまでの処理時間を短縮できる。なお、図１８～図２０に示すように箱１２の開封面１３の一部を含む切除対象部分を切り落とす場合において、開封面１３の外形線以外の経路で切断経路を求める場合は、二次元平面上で開封面領域１３Ａの外形から幾何学的に切断経路を求め、その求めた切断経路にＺ座標値を付与してもよい。この場合、制御部７０は、ステップＳ２３～ステップＳ２６の処理を行う。

【0111】

以上詳述したように、第２実施形態によれば、下記の効果を得ることができる。
前記第１実施形態における前記（１），（３）～（１２）の効果が同様に得られるうえ、下記の効果を得ることができる。

【0112】

（１３）３Ｄカメラ５０は、箱１２の開封面１３を高さ方向Ｚから撮像して開封面１３の画像を含む画像データＣＩと、開封面１３を高さ方向Ｚから測定して開封面１３を含む表面上の点群を三次元座標で表した三次元点群データＤ３を取得する。位置制御データ生成部７３は、画像データＣＩを用いて開封面１３の外形から幾何学的な関係を用いて切断経路Ｌ１を二次元座標値で求め、切断経路Ｌ１の二次元座標値に対して三次元点群データＤ３に基づきＺ座標値を付与することで、切断経路Ｌ１を三次元座標値で表す位置制御データを生成する。切断制御部７４は、位置制御データを基にロボット４０を制御し、カッタを箱１２に対して切断経路Ｌ１に沿って相対移動させる。よって、箱１２の開封面１３が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。また、三次元点群データＤ３を用いて幾何学的な計算を行う構成に比べ、位置制御データを簡単に生成できる。

【0113】

（１４）画像データＣＩと三次元点群データＤ３とを取得する三次元計測ステップ（ステップＳ２１，Ｓ２２）と、位置制御データ生成ステップ（ステップＳ２３～Ｓ２６，Ｓ１７，Ｓ１８）と、切断制御ステップ（ステップＳＳ１９）とを備える箱開封方法を採用する。位置制御データ生成ステップでは、画像データＣＩを用いて開封面１３の外形から幾何学的に切断経路を二次元座標値で求め、切断経路の二次元座標値に対して三次元点群データＤ３に基づきＺ座標値を付与することで位置制御データを生成する。この方法によれば、箱１２の開封面１３が湾曲していても、開封のための切断を適切に行うことができる。

【0114】

前記実施形態は、上記に限定されず、以下のように変更してもよい。
・箱１２の一面の一例である開封面１３を天面とする姿勢で箱１２を開封する構成に限定されない。開封面１３を横向きにして箱１２を開封したり、開封面１３を下向きにして箱１２を開封したりしてもよい。このような箱１２の姿勢でも、開封面１３と対向する方向から３Ｄカメラ５０が撮像すれば、同様の処理でテープ１７，１８の切断経路を求めることができる。

【0115】

・前記各実施形態において、カッタユニット４４、４６をエアシリンダに支持し、エアシリンダに与えた微小のエア圧で付勢しながらカッタ４５を位置制御することでテープ１７，１８を切断してもよい。この構成によれば、箱１２の開封面１３又は側面１２Ｂに凹みがあっても、カッタ４５を開封面１３又は側面１２Ｂの凹みに追従させながらテープ１７，１８を切断できる。

【0116】

・三次元計測部は、画像データＣＩを取得するカメラ（撮像部）と、三次元点群データＤ３を取得する三次元スキャナ（３Ｄスキャナ）とにより構成してもよい。
前記各実施形態において、３Ｄカメラ５０等の三次元計測部をロボット４０のアーム４３に取り付けてもよい。

【0117】

・三次元計測部は、箱１２の一面（開封面）からの反射光を正面から計測する非接触方式が精度及び安定性から好ましく、光切断法（レーザ切断法）、空間コード化法、位相シフト法、モアレ法、ステレオビジョン方式などどの方式でもよい。箱の一面に光を照射して箱の一面からの反射光を計測する方式でもよい。この場合、光の照射は、レーザー光などの光の照射に限らず、光の投影でもよい。このように、三次元計測部は、箱の一面に光を投影し、その投影した光の一面からの反射光を計測する方式でもよい。例えば、箱の一面にパターンを投影して箱の一面からの反射パターンを計測する方式でもよい。光を投影する方式では、計測部５１は、投影部及び撮像部を備える。また、三次元計測部は、箱の一面に照射した照射光と、照射光が箱の一面から反射した反射光との位相差を計測する方式でもよい。この方式では、計測部５１は、位相検出器及び位相差比較器を備える。また、これらのうち複数の方式を併用した方式でもよい。なお、ステレオビジョン方式は、ステレオカメラの視差から三角測量を用いて距離情報を取得する方式であり、光の照射は必須ではない。

【0118】

・制御部７０は、パス条件設定画面９０において、パスの順番、パス方向、オフセット方向及びオフセット量のうち少なくとも１つを入力部８１により受け付け可能な構成でもよい。例えば、制御部７０は、パスの順番、パス方向、オフセット方向及びオフセット量のうち１つのみを入力部８１により受け付け可能な構成でもよい。また、制御部７０は、パスの順番及びパス方向を入力部８１により受け付け可能な構成でもよい。また、制御部７０は、オフセット方向及びオフセット量を入力部８１により受け付け可能な構成でもよい。

【0119】

・箱１２は直方体に限らず、三角柱などの四角柱以外の多角柱でもよい。また、箱１２は、円柱でもよい。さらに、箱１２は、６面体以外の多面体でもよい。
・ロボット４０は、垂直多関節型や水平多関節型などの多関節型ロボットに限定されず、直交座標型、円筒座標型、極座標型、パラレルリンク型などの他の機構を用いた産業用ロボットでもよい。

【0120】

・箱開封装置１１は、移動機構としてロボット４０を備えない構成でもよい。例えば、カッタ４５をＸ方向及びＹ方向に移動させるアクチュエータを有する切断機構と、制御部７０とを備えた箱開封装置１１としてもよい。また、例えば、箱開封装置１１は、固定されたカッタ４５と、箱１２をカッタ４５に対して移動させることで、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８を切断する構成でもよい。

【0121】

・カッタは、超音波振動式のカッタ４５や回転式のカッタ４８に限定されず、刃で物理的に切断するカッタでもよい。
・箱１２の開封面１３に対するテープの貼り方は、Ｉ貼り（Ｉ型）やＨ貼り（Ｈ型）に限定されず、第１テープと第２テープとを十字状に貼る「十字貼り」でもよい。

【0122】

・テープ１７，１８は粘着テープに限らず、糊又は接着剤で箱１２に貼られたテープでもよい。また、テープ１７，１８が箱１２に溶着されていてもよい。
・箱は、紙製の段ボール箱に限らず、プラスチック製の段ボール箱でもよい。

【符号の説明】

【0123】

１０…箱開封システム、１１…箱開封装置、１２…箱、１２Ｂ…側面、１２Ｋ…開口、１２ｇ…画像中の箱、１３…開封面、１３Ａ…開封面領域、１３ｇ…画像中の開封面、１６…フラップ、１７…テープの一例としての第１テープ、１８…テープの一例としての第２テープ、２０…搬送装置、２１…コンベヤ、２５…位置決め装置、２６…ストッパ装置、３２…ガイド装置、２９…ストッパ、３１…ガイド部材、３６…センサ、４０…移動機構の一例としてのロボット、４３…アーム、４３Ａ～４３Ｃ…アーム部、４３Ｄ…回転部、４４，４６…カッタユニット、４５…カッタ、４８…回転式のカッタ、５０…三次元計測部の一例としての３Ｄカメラ、４５…カッタ、７０…制御部、７１…画像処理部、７２…演算部、７３…位置制御データ生成部、７４…切断制御部、７５…メモリ、８０…操作盤、８１…入力部、８２…表示部、９０…入力画面の一例としてのパス条件設定画面、ＳＰ…作業位置、ＣＤ…撮像方向、Ｄ３…三次元データの一例としての三次元点群データ、１３Ａ…開封面領域、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…頂点、Ｅ，Ｆ…中点、Ｌ１…切断経路の一例としての第１切断経路、Ｌ２…切断経路の一例としての第２切断経路、Ｌｓ１…長辺、Ｌｓ２…短辺、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…点、ＰＲ…プログラム、ＣＩ…二次元画像データ、Ｙ１…搬送方向、Ｙ…長辺方向、Ｘ…短辺方向（幅方向）、Ｚ…交差方向の一例としての高さ方向。

【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】

【図22】