ロジらく～物流向け 3Dロボットビジョンシステム導入Navi

これまでの産業用ロボットといえば、決まったワーク（物品）が決まった位置になければ作業することができず、人間のような柔軟な作業をすることができませんでした。しかし近年では技術革新が進み、産業用ロボットの活用範囲を広げるための開発や導入が進められています。その中でもロボットビジョンは工場のIoT（物のインターネット）化に欠かせない技術となっています。

3Dロボットビジョンとは産業用ロボットに取り付けられた位置検出や画層測定をするシステム（カメラ）のことでマシンビジョンともいわれています。目を持っていないロボットに人間のような目を持たせることで、物の特徴や形などをロボットに伝える役割をします。

3Dロボットビジョンシステムにより、以下のような自動化が可能です。
いずれも倉庫内で発生するワークではありますが、デパレタイズやパレタイズは、自動化することで作業員の負荷軽減に直結する部分です。

デパレタイズ

積み下ろしの自動化では、一番上にある荷物を認識するために、箱の形状や位置・向きを正確に把握する必要があります。3Dビジョンの活用により、奥行きの情報が把握でき、荷物の位置や大きさを推定して適切な積み下ろしを行います。

パレタイズ

倉庫内などで、パレットやかご車に荷物を積み上げる作業（パレタイズ）について、3Dロボットビジョンの導入により、2Dビジョンでは識別が困難だった荷物でも認識が可能となり、サイズや形状の異なる混載の積み付けを実現します。

ピースピッキング

対象ワークを注文や要求に応じて出荷最小単位で取り出す作業で、3Dロボットビジョンを活用することで、高い精度で形状や文字を高速認識できるようになり、一度に多種類のピースピッキングやピッキング後の分類も可能です。

これらの自動化に対応
3Dロボットビジョンシステムを
提供する会社を見る

3Dロボットビジョンによる物流センターの自動化には、どのようなメリットがあるのか、また、デメリットはあるのかを解説します。

メリット

1

作業の効率化、時間短縮

作業スピードを落とさず、常に一定のスピードで作業を効率化するため、作業時間の短縮につながります。

2

作業員の負担軽減

作業員の手作業や目視による工程を自動化でき、作業員の負担を減らし安全性も高めることができます。

3

人手不足解消

自動化により作業員の省人化だけでなく、ティーチングが不要になるため、技術者の不足も解消できます。

4

コスト削減

ワークの位置決めや検査など複数作業を同時に行うことができるので、コストダウンをはかることができます。

5

倉庫スペース削減

倉庫の高さを生かした作業を可能にし、物流倉庫の空間やスペースをフル活用することが可能になります。

デメリット

1

導入コスト・手間がかかる

初期コストがかかると同時に、製品選びや導入プランなど導入の比較検討にも一定の時間がかかります。

2

トラブル時に作業が止まる

作業員による作業と異なり、停電時やシステム・機器等の不具合が起こった場合、作業が止まってしまいます。

導入で享受できるメリットは
デメリットより大きい

3Dロボットビジョンは慎重な導入検討や初期費用がかかるというデメリットが存在します。
しかし、作業員の負荷を減らし、効率化や省人化。中長期的なコスト削減できるという、大きなメリットが享受できます。

3Dロボットビジョンを導入する場合、自社に合ったビジョンシステムか、自社に合ったソリューションを提供してくれるかを見極めることが大切です。 それぞれ詳細を解説しています。

上記で紹介した2社の3Dロボットビジョンを活用した物流の自動化システムについて、さらに詳しく紹介します。

まずは負荷の高い作業から
自動化したい

マイクロ・テクニカ

提供形態

• 3Dビジョンシステム単体
• ロボットシステム（ユニット）

提供先

物流現場 / マテハンメーカー / SIer

マイクロ・テクニカはここが違う！

• 安川電機・ファナック・川崎重工などの国内ロボットメーカー各社に対応、ニーズに合ったソリューションを提供
• 横積み（デバンニング）、パレット積み替え、認識困難なシュリンクパック、充填率の低い袋、薄い封筒の混載デパレタイズに対応
• 箱と袋のランダムデパレタイズ、パレタイズ、ピースピッキングなど幅広い用途に対応できるロボットパッケージあり

マイクロ・テクニカの
3Dロボットビジョンシステムで可能になる
「物流倉庫の自動化」を公式HPで詳しく見る

マイクロ・テクニカが
3Dロボットビジョンで
対応している自動化

デパレタイズ

引用元：マイクロ・テクニカ公式サイト
https://www.microtechnica.jp/products/robot_vision.html

箱、袋ともに混載に対応。様々なサイズや絵柄、黒・透明テープ、PPバンドの有無、シュリンクパック、充填率の低い袋、重なった袋など、認識困難なワークにも対応。デバンニングやパレットの積み替えも可能です。

パレタイズ

引用元：マイクロ・テクニカ公式サイト
https://www.microtechnica.jp/products/robot_vision/robot_picking_cell.html

箱、袋ともに混載に対応。デパレタイズ、パレタイズ、ピースピッキングに1台で対応できる「ロボットピッキングセル」を提供。ロボット・3次元ビジョンユニット・ビジョンシステムを1つにした独自のソリューションです。

ピースピッキング

引用元：マイクロ・テクニカ公式サイト
https://www.microtechnica.jp/products/robot_vision.html

小箱や薄い袋物など、比較的サイズの小さいワークの場合、3Dと2Dを組合わせた画像認識や、ディープラーニングで学習させたモデルをもとに認識。薄くて高さのないバラ積みワークにも対応可能です。

マイクロ・テクニカの強み

強み
1

画像処理の専門メーカーとしての高い認識技術

ランダムワークに対応し、サイズの異なる箱、多様な柄、透明・色付きなど多様なテープ、PPバンドの有無、ビニールが貼られたシュリンクパックなど、ほぼすべてのワーク（箱）を絵柄などの事前登録マスターを使用せず認識。ビジョンシステムにより、最上面にある個々の箱の3次元位置を認識し、ピッキングします。
ワークの認識アルゴリズムとして、独自に数理最適化（MOP）アルゴリズムを開発。カメラで取得した3D及び2Dの形状から数学的な手法と画像認識を組合せて、箱の個々の認識を行うもので、ロバスト性に優れ、高速処理を実現します。

強み
2

難易度の高い不安定な形状の混載袋デパレも可能

3DビジョンとAI（ディープラーニング）アルゴリズムを組み合わせることで、重なり合った袋の上下関係を判別でき、これまで難しかった難易度の高い袋物のデパレタイズにも対応可能です。パレット上に積まれた重なり合う薄い形状、未充填などの袋物を認識、積み込みミスや積上げ手順が不安定な対象物に対しても、ロボットによるデパレタイズ（荷下ろし）の自動化が可能です。

強み
3

バラ積み状態の製品を高い認識精度でピッキング

小箱や薄い袋物など、小さ目のワークにおいては、絵柄などのテンプレートマッチングを使用する画像認識のほか、3Dと2Dを組合わせた3D画像認識やAI（ディープラーニング）のモデルを使用。薄い封筒など高さのない対象物の認識も可能です。扱う製品を確認したうえでより適切なシステムを提案することができます。

マイクロ・テクニカ公式HP
3Dロボットビジョン製品を詳しく見る

3Dロボットビジョンの活用事例

Case 01

難しかったシュリンクパックのデパレタイズを可能に

ブリックパック（箱型紙容器）の飲料包装に代表される「シュリンクパック」。段ボールの台紙にビニールで上部・側面を密封包装されたパッケージのデパレタイズに対応する3Dビジョンシステムを開発しました。
上部から見た際、境目がわかりにくいシュリンクパックを数理最適化アルゴリズムで認識。多様な商品や積み付けパターンに対応します。

参照元：マイクロ・テクニカYouTubeチャンネル「シュリンクパック対応デパレビジョンシステム」 https://youtu.be/22TI8A9luNg

Case 02

混載された半開きの段ボールもスピーディに認識

AI(ディープラーニング)＋3D画像処理をランダム箱デパレ・ビジョンシステムに活用。カゴ車やパレット上に外観やサイズの異なる段ボールが混載されていても、1個1個を高精度で認識、ピッキング可能です。
隙間なく並べられていたり、透明テープで半開きになっている箱も、AI(ディープラーニング)＋3D画像処理でスピーディに認識して、デパレタイズを行います。

参照元：マイクロ・テクニカYouTubeチャンネル「ランダム箱デパレビジョンシステム」 https://youtu.be/LmR9bHbBMh0

株式会社
マイクロ・テクニカとは

マイクロ・テクニカは、画像検査システムの開発・製造・販売を行う日本の企業。長年蓄積してきた画像処理技術をベースに、各種画像検査機器を開発・販売しています。 ほかにもトラック・トレースシステム、画像製品、画像処理用デバイスの開発・製造・販売事業など画像分野で多方面の製品を提供しています。

本社所在地	東京都豊島区東池袋3-12-2 ONEST池袋イーストビル
設立年	1981年
事業展開	各種業界における目視検査をコンピューター技術を用いて自動検査する画像認識・検査システムの開発・製造・販売
連絡先	（問合せフォーム）https://www.microtechnica.co.jp/contact/machine-vision-form.html

マイクロ・テクニカの
3Dロボットビジョンシステムで可能になる
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上流から下流まで全体を
自動化したい

Mujin

提供形態

• 3Dビジョンシステム単体
• 倉庫全体の自動化

提供先

物流現場/マテハンメーカー

Mujinはここが違う！

• 物流の最上流工程から下流まで、AGV等を組み合わせて倉庫全体を一気通貫で自動化できる
• 独自のロボット制御技術と3Dビジョンシステムの掛け合わせで、高い処理スピードを実現
• 独自のMI（機械知能）の開発により、完全ティーチレスかつ、より深いレベルでロボットを直接制御

Mujinの3Dロボットビジョンシステムで
可能になる「物流倉庫の自動化」を
公式HPで詳しく見る

Mujinが
3Dロボットビジョンで
対応している自動化

デパレタイズ

引用元：Mujin公式サイト
https://www.mujin.co.jp/solution/distribution/depalletize/

各種センサーで取得した情報を集約し、形状だけでなく、重量や模様、BCR配置、配置側什器位置姿勢、中割れ情報などを自動で認識します。 パレットを所定の位置に置くだけで、安全性と幅広い種類への対応を両立させています。

パレタイズ

引用元：Mujin公式サイト
https://www.mujin.co.jp/solution/distribution/palletize/

順立てなしの積み付けをはじめ、高積載効率を高める積み付け計算機能を用意。ロボットの動きを考慮しながら、積載効率の高い荷姿をシミュレート。1台のロボットで、パレット、かご車、カートラックへの対応が可能です。

ピースピッキング

引用元：Mujin公式サイト
https://www.mujin.co.jp/solution/distribution/picking/

定型品はもちろん異形状のピース品にも対応。箱型のシンプルな形状をはじめ、凹凸のある形状、パウチなどの変形しやすいものまで幅広い種類のピッキングが可能。ハンドの吸着を細かく制御することで把持状態を正確に認識します。

Mujinの強み

強み
1

独自のロボット知能制御技術による高い処理能力

Mujin独自のロボット知能制御技術により、デパレタイズにおいて単載では最大1,000ケース/時間、混載では1時間に最大600ケース/時間という処理能力を実現しています（2023年4月調査時点）。また独自のアルゴリズムで様々なサイズ・色・柄の段ボール箱を高精度で検出することが可能。これまで難しいとされていた混載においても高い稼働実績を誇ります。

強み
2

完全マスターレス3Dビジョン

レーザープロジェクタ採用の新ビジョンカメラ、透明テープ、多角形、中割れ商品、袋物などを高精度で検出。独自のアルゴリズムによって、対象物の形状のみならず、多様なワークの情報を自動的に学習し進化するビジョンシステムです。これにより、現場ではパレットを所定の位置に置くだけで、安全性と幅広い種類のワークを実現します。

強み
3

ロボットメーカーの特性を生かしたソリューション

Mujinは主要なメーカーのロボットに対応しています。Mujinコントローラは同様の動作品質で、各メーカーや機種の特性を生かして選ぶことができます。

Mujin公式HP
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3Dロボットビジョンの活用事例

Case 01

次はAGVと組み合わせた全工程の自動化へ

食品や飲料ケースなど、過酷な荷下ろし作業、人手不足が課題を抱えていた中で、Mujin3Dビジョンシステムを搭載したデパレタイズロボットを導入。最高500ケース/時間の処理能力で、重量物の搬送から作業者を解放できました。（スーパーマーケット物流センター）

参照元：Mujin公式サイト
https://www.mujin.co.jp/case/depalletizing-supermarket/

Case 02

医薬品仕分けをピースピッカーで自動化

物流において高い品質が求められる医薬品の仕分け工程をMujin3Dビジョンシステムを搭載したピースピッカーで自動化しました。搬送途中において、バーコードリーダーで検品を行いながらコンテナへ整列配置します。（ロジスティード株式会社 ）

参照元：Mujin公式サイト
https://www.mujin.co.jp/solution/distribution/picking/

株式会社Mujinとは

知能ロボットコントローラの開発販売などを行っている会社。創業者のひとりであるCTOのRosen Diankov博士の研究のもと、モーションプランニング技術をロボットに実用化。独自のロボット知能化技術「MujinMI」を開発し、新しい製品を提供しています。

本社所在地	東京都江東区辰巳3-8-5
設立年	2011年
事業展開	知能ロボットコントローラの開発・販売、知能ロボットソリューションの提供
連絡先	（問合せフォーム）https://www.mujin.co.jp/inquiry/

Mujinの3Dロボットビジョンシステムで
可能になる「物流倉庫の自動化」を
公式HPで詳しく見る

2024年4月22日時点でGoogleにて「3Dロボットビジョン 物流」で検索した際、上位100位までに公式サイトが表示される会社のうち
実際に「物流向け」システムへの対応記載がある53社を紹介します。

3Dロボットビジョンによって様々な形状やサイズの段ボール・ケース・袋、混載されたワークのデパレタイズ、パレタイズが可能となっています。
ここでは物流向けの3Dロボットビジョン活用例と対応メーカーについて紹介します。

デパレタイジング

デパレタイジング
段ボール・ケース編

双眼レーザビーム式画像技術を採用した3Dビジョンシステムによる様々な種類のカートンデパレタイズ、独自ロボット知能制御技術による様々な色・柄の段ボール箱のデパレタイズ、3Dデパレタイズビジョンソリューションによる全自動デパレタイズなど段ボールやケースなどのデパレタイジングの例と、段ボール・ケースなどのデパレタイジングに対応する3Dロボットビジョンメーカーを紹介します。

デパレタイジング
袋編

これまでロボットによる自動化が困難だった粉、顆粒、ペレットなどの原材料が入った袋のデパレタイジング、2Dと3Dの画像認識＋AI（ディープラーニング）認識で重なり合う袋を認識するAI袋デパレシステム、3Dロボットビジョンと深層学習で不定形な袋を認識するAi袋物認識ソフトのデパレタイズの例と、袋などのデパレタイジングに対応する3Dロボットビジョンメーカーを紹介します。

デパレタイジング
混載編

様々なサイズや図柄、色々な色のテープで封をした箱など異なる条件の箱が混載でもデパレタイジングが可能な箱デパレシステム、混載積みパレットのデパレタイズを実現したビジョンシステム、事前のケース情報登録やティーチング不要でデパレタイズ自動化ができるデパレタイザーの例と、混載デパレタイジングに対応する3Dロボットビジョンメーカーを紹介します。

パレタイジング

パレタイジング
単載編

事前にパレタイズ計画を作成しカートンや箱をスキャンしてパレタイジングする3Dビジョンシステム、2Dと3Dのデータを使った3次元的寸法計測でパレタイズを行う3Dマシンビジョン、ケースの積み付け荷姿・形状の登録・ティーチングが不要のパレタイザーの例と、パレタイジングに対応する3Dロボットビジョンメーカーを紹介します。

パレタイジング
混載編

積み付け計算機能で形状の異なるさまざまなケースをパレタイズできる物流自動化パレタイザー、ロボット、3次元ビジョンユニット、ビジョンシステムを一体化して混載ワークのパレタイズを行うロボットビジョンパッケージ、インテリジェントアルゴリズムによって合理的な順番で積み付けできるシステムの例と、混載パレタイジングに対応するメーカーを紹介します。

ピースピッキング

ピースピッキング

3D画像認識とディープラーニングを合わせて小箱など小ワークのランダムワークピースピッキングを行うAIロボットピッキングシステム、3Dビジョンシステムで多形状・多品種のピースピッキングが可能な超小型ピッキングロボット、マスター登録不要のAI自律ロボットピースピッキングシステムの例と、ピースピッキングに対応する3Dロボットビジョンメーカーを紹介します。

3Dロボットビジョンシステムの導入によって、物流センターや倉庫の作業のスピードアップ、省スペースでの自動化、荷物仕分けの自動化、
異なるパレットの積み替え、デバンニングの自動化が可能となります。3Dロボットビジョンソリューション事例を課題別に紹介します。

01

01

スピードアップしたい

3Dロボットビジョンシステムで自動化された物流現場のデパレタイズをスピードアップするには、システム処理能力を向上させる必要があります。しかし、必ずしも処理能力が高ければよいというわけではありません。デパレタイズ処理能力向上の条件について解説し、高速デパレタイズの例を紹介します。

タクトタイムの短縮について
3Dロボットビジョンによる
解決例を見る

02

02

省スペースで自動化したい

3Dロボットビジョンシステムのロボットには省スペースで設置できる「ガントリー型/直交型」と繊細な動きに対応できる「多関節ロボット型」があります。3Dロボットビジョンなら多関節ロボットでも省スペースでの自動化が実現できることを解説し、省スペースで3Dロボットビジョンシステムを導入した例を紹介します。

省スペースでデパレ自動化！
3Dロボットビジョンによる
解決例を見る

03

03

荷物の仕分けを自動化したい

これまでのロボットは荷物自動ラベリングのためにラインに流す荷物のサイズや位置を揃える必要がありましたが、3Dロボットビジョンならサイズや位置の異なる荷物が混在していても、サイズ別の自動仕分けとラベリングが可能です。3Dロボットビジョンによるサイズや種類による仕分け自動化の例を紹介します。

荷物仕分けの自動化について
3Dロボットビジョンによる
解決例を見る

04

04

パレットの積み替え

輸送、荷役、保管に利用されるパレットは、使用しているパレットの種類やサイズが会社によって異なるため、積み替え作業に負荷がかかり、効率化の妨げともなっていました。最近では、3Dロボットビジョンの導入によってパレット積み替えの自動化が可能となり、作業効率化を実現しています。3Dロボットビジョンによるパレットの積み替え自動化例を紹介します。

パレットの積み替えについて
3Dロボットビジョンによる
解決例を見る

05

05

トラックからの荷下ろしを自動化したい

デバンニングは、船やトラックに荷物を運ぶためにコンテナから荷物を取り出す作業のことで、物流のなかでも重要な位置を占めています。作業負荷が大きい、人材が定着しない、費用や時間がかかるといった課題がありましたが、3Dロボットビジョンによって自動化できるようになりました。3Dロボットビジョンによるデバンニングの自動化例を紹介します。

デバンニングについて
3Dロボットビジョンによる
解決例を見る

これまでの産業用ロボットではできなかったバラ積みワークのピッキングなどを人間が行うように柔軟に実現できる3Dロボットビジョン。
人手不足が問題となっている現場の省人化、効率化、コスト削減のために導入するところが増えています。
ここでは知っておきたい物流向け3Dロボットビジョンの基礎知識について詳細に解説します。