(57)【要約】【課題】ロボットに、整列トレイ上の予め決められた位置に支持された部品を確実に把持させ取り出させることができる部品取出方法および部品取出装置を提供する。【解決手段】制御部４０が高精度に計測が可能な位置にカメラとともにロボットハンド２２を移動させてカメラ３０にＬＥＤ基板１２０の撮影を行なわせ、位置・姿勢認識部５０に撮影画像に基づいて整列トレイ１１の位置・姿勢および整列トレイ１１に支持されている各部品１３の位置を算出させる。ＬＥＤ基板には３つのＬＥＤを同一平面上に設けるとともにその平面から垂直方向に離れた位置にもう１つ、精度を向上させるためのＬＥＤを設けておく。制御部４０は位置・認識処理部５０に算出させた位置にロボットハンド２２を正対させて部品１３を把持させ取り出させる。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラで、複数の光点からなる光点群を有し位置および姿勢の計測の対象となる被計測体と取出し対象の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持した部品支持台に支持された該被計測体の前記光点群を撮影し、撮影画像上の、該光点群を構成する各光点を表わす光像に基づいて該被計測体の位置および姿勢を認識する位置・姿勢認識過程と、
前記位置・姿勢認識過程で認識した前記被計測体の位置および姿勢と、前記部品支持台に支持された該被計測体および前記部品の幾何学的な配置位置とに基づいて該部品の位置および姿勢を算出する位置・姿勢算出過程と、
前記部品を把持するためのロボットを、前記位置・姿勢算出過程で位置および姿勢が算出された部品に正対させ、該ロボットに、該部品を把持させて前記部品支持台から取り出させる部品取出過程とを有することを特徴とする部品取出方法。
【請求項２】
前記部品支持台が前記被計測体と複数の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持するものであって、
前記位置・姿勢算出過程が、前記複数の部品それぞれの位置および姿勢を算出する過程であり、
前記部品取出過程が、前記ロボットを、前記位置・姿勢算出過程で位置および姿勢が算出された各部品に順次に正対させて、該ロボットに該各部品を順次に取り出させる過程であることを特徴とする請求項１記載の部品取出方法。
【請求項３】
前記ロボットが前記部品支持台から取り出す部品の個数を計数して該部品支持台が該部品支持台から全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定過程を有することを特徴とする請求項２記載の部品取出方法。
【請求項４】
前記部品支持台が、前記複数の部品がそれぞれ支持される各位置に、部品の存在により遮光され部品の取出しによってあらわれる各光点を有し、
当該部品取出方法が、前記カメラで前記部品支持台の光点を撮影し、部品が支持されていた全ての位置の光点が撮影されたことをもって、該部品支持台が該部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定過程を有することを特徴とする請求項２記載の部品取出方法。
【請求項５】
前記被計測体と前記部品とを支持した状態の前記部品支持台が複数段積み重ねられるものであって、
当該部品取出方法は、最上段に積み重ねられている部品支持台に支持された部品の取出しを行なうものであり、
当該部品取出方法が、さらに、前記ロボットを、最上段に積み重ねられ部品の取出しが終了した部品支持台に正対させ、該ロボットに該部品支持台を把持させて最上段から取り外させる部品支持台取外し過程を有することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の部品取出方法。
【請求項６】
前記被計測体は、互いに離れた位置に置かれた３つの光点と該３つの光点それぞれを頂点とする三角形の参照面から垂直方向に離れた位置に置かれた１つの光点とを含む光点群を有し、
前記位置・姿勢認識過程は、前記カメラを、前記参照面への垂線から離れた位置に置いて、該カメラで該被計測体上の前記光点群を撮影する過程を含むものであることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の部品取出方法。
【請求項７】
カメラと
前記カメラに、複数の光点からなる光点群を有し位置および姿勢の計測の対象となる被計測体と取出し対象の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持した部品支持台に支持された該被計測体の前記光点群を撮影させる撮影制御部と、
前記カメラでの撮影により得られた撮影画像上の、該光点群を構成する各光点を表わす光像に基づいて該被計測体の位置および姿勢を認識する位置・姿勢認識部と、
前記位置・姿勢認識部で認識した前記被計測体の位置および姿勢と、前記部品支持台に支持された該被計測体および前記部品の幾何学的な配置位置とに基づいて該部品の位置および姿勢を算出する位置・姿勢算出部と、
前記部品を把持するためのロボットと、
前記ロボットを、前記位置・姿勢算出部で位置および姿勢が算出された部品に正対させ、該ロボットに、該部品を把持させて前記部品支持台から取り出させる部品取出制御部とを備えたことを特徴とする部品取出装置。
【請求項８】
前記部品支持台が前記被計測体と複数の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持するものであって、
前記位置・姿勢算出部が、前記複数の部品それぞれの位置および姿勢を算出するものであり、
前記部品取出部が、前記ロボットを、前記位置・姿勢算出部で位置および姿勢が算出された各部品に順次に正対させて、該ロボットに該各部品を順次に取り出させるものであることを特徴とする請求項７記載の部品取出装置。
【請求項９】
前記ロボットが前記部品支持台から取り出す部品の個数を計数して該部品支持台が該部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定部を備えたことを特徴とする請求項８記載の部品取出装置。
【請求項１０】
前記部品支持台が、前記複数の部品がそれぞれ支持される各位置に、部品の存在により遮光され部品の取出しによってあらわれる各光点を有し、
当該部品取出装置が、前記カメラで前記整列トレイの光点を撮影し、部品が支持されていた全ての位置の光点が撮影されたことをもって、該部品支持台が該部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定部を備えたことを特徴とする請求項８記載の部品取出装置。
【請求項１１】
前記被計測体と前記部品とを支持した状態の前記部品支持台が複数段積み重ねられるものであって、
当該部品取出装置は、最上段に積み重ねられている部品支持台に支持された部品の取出しを行なうものであり、
当該部品取出装置が、さらに、前記ロボットを、最上段に積み重ねられ部品の取出しが終了した部品支持台に正対させ、該ロボットに該部品支持台を把持させて最上段から取り外させる部品支持台取外し制御部を備えたことを特徴とする請求項７から１０のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【請求項１２】
前記被計測体は、互いに離れた位置に置かれた３つの第１の光点と該３つの第１の光点それぞれを頂点とする三角形の参照面から垂直方向に離れた位置に置かれた１つの第２の光点とを含む光点群を有し、
前記撮影制御部は、前記カメラを、前記第２の光点を通る前記参照面への垂線と撮影光軸とが不一致の位置に置いて、該カメラに該被計測体上の前記光点群を撮影させるものであることを特徴とする請求項７から１１のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【請求項１３】
前記カメラと前記ロボットは、互いに固定されて一体的にのみ位置および姿勢の変更が可能なものであることを特徴とする請求項７から１２のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【請求項１４】
前記カメラと前記ロボットは、互いに独立に位置および姿勢の変更が可能なものであることを特徴とする請求項７から１２のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【請求項１５】
前記光点が発光ダイオードであることを特徴とする請求項７から１４のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【請求項１６】
前記光点が入射光を入射方向に反射させる再帰反射体であることを特徴とする請求項７から１４のうちのいずれか１項記載の部品取出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品取出方法および部品取出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、搬送機によって検査位置へと搬送されてくる整列トレイを一旦停止させ停止させた整列トレイに支持されている検査対象デバイスが有する電気接続用のピンに、外部からソケットを自動的に挿入しその検査対象デバイスの電気特性を自動的に測定してその検査対象デバイスの良否を判別する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ロボットに、部品支持台上の予め決められた位置に支持された部品を確実に把持させ取り出させることができる部品取出方法および部品取出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】
【０００５】
請求項１記載の部品取出方法は、
カメラで、複数の光点からなる光点群を有し位置および姿勢の計測の対象となる被計測体と取出し対象の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持した部品支持台に支持された被計測体の光点群を撮影し、撮影画像上の、光点群を構成する各光点を表わす光像に基づいて被計測体の位置および姿勢を認識する位置・姿勢認識過程と、
位置・姿勢認識過程で認識した被計測体の位置および姿勢と、部品支持台に支持された被計測体および部品の幾何学的な配置位置とに基づいて部品の位置および姿勢を算出する位置・姿勢算出過程と、
部品を把持するためのロボットを、位置・姿勢算出過程で位置および姿勢が算出された部品に正対させ、そのロボットに、部品を把持させて部品支持台から取り出させる部品取出過程とを有する部品取出方法である。
【０００６】
請求項２記載の部品取出方法は、請求項１記載の部品取出方法において、
部品支持台が被計測体と複数の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持するものであって、
位置・姿勢算出過程が、複数の部品それぞれの位置および姿勢を算出する過程であり、
部品取出過程が、ロボットを、位置・姿勢算出過程で位置および姿勢が算出された各部品に順次に正対させて、そのロボットにそれらの各部品を順次に取り出させる過程である部品取出過程である。
【０００７】
請求項３記載の部品取出方法は、請求項２記載の部品取出方法において、ロボットが部品支持台から取り出す部品の個数を計数して部品支持台が部品支持台から全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定過程を有する部品取出方法である。
【０００８】
請求項４記載の部品取出方法は、請求項２記載の部品取出方法において、
部品支持台が、複数の部品がそれぞれ支持される各位置に、部品の存在により遮光され部品の取出しによってあらわれる各光点を有し、
当該部品取出方法が、カメラで部品支持台の光点を撮影し、部品が支持されていた全ての位置の光点が撮影されたことをもって、部品支持台が部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定過程を有する部品取出方法である。
【０００９】
請求項５記載の部品取出方法は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載の部品取出方法において、
被計測体と部品とを支持した状態の部品支持台が複数段積み重ねられるものであって、
当該部品取出方法は、最上段に積み重ねられている部品支持台に支持された部品の取出しを行なうものであり、
当該部品取出方法が、さらに、上記ロボットを、最上段に積み重ねられ部品の取出しが終了した部品支持台に正対させ、そのロボットにその部品支持台を把持させて最上段から取り外させる部品支持台取外し過程を有する部品取出方法である。
【００１０】
請求項６記載の部品取出方法は、請求項１から５のうちのいずれか１項記載の部品取出方法において、
上記被計測体が、互いに離れた位置に置かれた３つの第１の光点とその３つの第１の光点それぞれを頂点とする三角形の参照面から垂直方向に離れた位置に置かれた１つの第２の光点とを含む光点群を有し、
上記位置・姿勢認識過程が、上記カメラを、上記第２の光点を通る上記参照面への垂線と撮影光軸とが不一致の位置に置いて、そのカメラで被計測体上の光点群を撮影する過程を含む部品取出方法である。
【００１１】
請求項７記載の部品取出装置は、
カメラと、
上記カメラに、複数の光点からなる光点群を有し位置および姿勢の計測の対象となる被計測体と取出し対象の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持した部品支持台に支持された被計測体の光点群を撮影させる撮影制御部と、
上記カメラでの撮影により得られた撮影画像上の、光点群を構成する各光点を表わす光像に基づいて被計測体の位置および姿勢を認識する位置・姿勢認識部と、
上記位置・姿勢認識部で認識した被計測体の位置および姿勢と、部品支持台に支持された被計測体および部品の幾何学的な配置位置とに基づいて部品の位置および姿勢を算出する位置・姿勢算出部と、
部品を把持するためのロボットと、
上記ロボットを、位置・姿勢算出部で位置および姿勢が算出された部品に正対させ、ロボットに部品を把持させて部品支持台から取り出させる部品取出制御部とを備えた部品取出装置である。
【００１２】
請求項８記載の部品取出装置は、請求項７記載の部品取出装置であって、
上記部品支持台が被計測体と複数の部品をそれぞれ予め定められた各位置に支持するものであって、
上記位置・姿勢算出部が、複数の部品それぞれの位置および姿勢を算出するものであり、
上記部品取出部が、ロボットを、位置・姿勢算出部で位置および姿勢が算出された各部品に順次に正対させて、そのロボットにそれらの各部品を順次に取り出させる部品取出装置である。
【００１３】
請求項９記載の部品取出装置は、請求項８記載の部品取出装置において、上記ロボットが部品支持台から取り出す部品の個数を計数して、部品支持台が、その部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定部を備えた部品取出装置である。
【００１４】
請求項１０記載の部品取出装置は、請求項８記載の部品取出装置において、
上記部品支持台が、上記複数の部品がそれぞれ支持される各位置に、部品の存在により遮光され部品の取出しによってあらわれる各光点を有し、
当該部品取出装置が、上記カメラで部品支持台の光点を撮影し、部品が支持されていた全ての位置の光点が撮影されたことをもって、その部品支持台が、その部品支持台から部品が全数取り出された空の状態に達したことを判定する空判定部を備えた部品取出装置である。
【００１５】
請求項１１記載の部品取出装置は、請求項７から１０のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、
上記被計測体と上記部品とを支持した状態の部品支持台が複数段積み重ねられるものであって、
当該部品取出装置は、最上段に積み重ねられている部品支持台に支持された部品の取出しを行なうものであり、
当該部品取出装置が、さらに、上記ロボットを、最上段に積み重ねられ部品の取出しが終了した部品支持台に正対させ、そのロボットにその部品支持台を把持させて最上段から取り外させる部品支持台取外し制御部を備えた部品取出装置である。
【００１６】
請求項１２記載の部品取出装置は、請求項７から１１のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、
上記被計測体は、互いに離れた位置に置かれた３つの第１の光点とその３つの第１の光点それぞれを頂点とする三角形の参照面から垂直方向に離れた位置に置かれた１つの第２の光点とを含む光点群を有し、
上記撮影制御部は、上記カメラを、上記第２の光点を通る上記参照面への垂線と撮影光軸とが不一致の位置に置いて、そのカメラにその被計測体上の上記光点群を撮影させる部品取出装置である。
【００１７】
請求項１３記載の部品取出装置は、請求項７から１２のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、上記カメラと上記ロボットは、互いに固定されて一体的にのみ位置および姿勢の変更が可能な部品取出装置である。
【００１８】
請求項１４記載の部品取出装置は、請求項７から１３のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、上記カメラと上記ロボットは、互いに独立に位置および姿勢の変更が可能な部品取出装置である。
【００１９】
請求項１５記載の部品取出装置は、請求項７から１４のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、上記光点が発光ダイオードである部品取出装置である。
【００２０】
請求項１６記載の部品取出装置は、請求項７から１４のうちのいずれか１項記載の部品取出装置において、上記光点が入射光を入射方向に反射させる再帰反射体である部品取出装置である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の部品取出方法および請求項７記載の部品取出装置によれば、部品支持台上の予め決められた位置に支持された部品をロボットに確実に把持させ取り出させることができる。
【００２２】
請求項２記載の部品取出方法および請求項８記載の部品取出装置によれば、部品支持台上の予め決められた位置に支持された部品１つ１つをロボットに順次に把持させ取り出させることができる。
【００２３】
請求項３記載の部品取出方法および請求項９記載の部品取出装置によれば、取り出した部品の個数を計数するだけで、部品支持台が空であるかどうかを判定することができる。
【００２４】
請求項４記載の部品取出方法および請求項１０記載の部品取出装置によれば、部品をいくつ取り出したかを計数して記憶しておかなくても部品支持台が空であるかどうかを判定することができる。
【００２５】
請求項５記載の部品取出方法および請求項１１記載の部品取出装置によれば、ロボットに、最上段にある部品を取り出させた後、次の段の部品を続けて取り出させることができる。
【００２６】
請求項６記載の部品取出方法および請求項１２記載の部品取出装置によれば、請求項６や請求項１２の被計測体を用いない場合と比べ、被計測体の位置および姿勢を高精度に認識することができる。
【００２７】
請求項１３の部品取出装置によれば、移動・姿勢制御機構が１つで済む。
【００２８】
請求項１４の部品取出装置によれば、カメラ、ロボットそれぞれに必要な動作のみ行なわさせることができる。
【００２９】
請求項１５の部品取出装置によれば、カメラによる撮影画像上で明るい光像を得ることができる。
【００３０】
請求項１６の部品取出装置によれば、被計測体への発光のための電力の供給が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の部品取出方法の説明図である。
【図２】昇降機構に載って停止した状態の整列トレイを示す図である。
【図３】以下の各実施形態で採用される計測法の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態としての部品取出方法の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態としての部品取出方法の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態としての部品取出方法の第１過程を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態としての部品取出方法の第２過程を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態としての部品取出方法の第３過程を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態としての部品取出方法の第４過程を示す図である。
【図１０】積み重ねられた整列トレイのうちの最上段にある整列トレイが、ロボットにより取り外されて別の場所に積み重ねられていく過程を説明する図である。
【図１１】整列トレイに固定されたＬＥＤ基板を示す図である。
【図１２】ＬＥＤ基板、又はＬＥＤの整列トレイへの固定位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
ここでは先ず、比較例として、従来の部品取出法について説明し、次いで、本発明の各種実施形態について説明する。
【００３４】
図１は、従来の部品取出方法の説明図である。
【００３５】
図１（Ａ）には、部品１３Ａが載せられた整列トレイ６２Ａを搬送する搬送機構の側面図が示され、図１（Ｂ）には平面図が示されている。以降においては、この整列トレイが本発明にいう部品支持台の一例を構成するとして説明する。
【００３６】
部品１３Ａが載せられた整列トレイ６２Ａが搬送台６４Ａ上に置かれ、矢印Ａ方向に搬送され、Ａ方向先頭にある整列トレイ６２が昇降機構６５Ａに載せられ、突当部６６Ａに突き当たって停止する。こうして整列トレイ６２が停止した後でロボット３によって整列トレイ６２Ａから部品１３Ａが取り出される。
【００３７】
ここで、整列トレイ６２Ａが突当部６６Ａに突き当たって停止するときには突当部６６Ａに突き当たった衝撃で整列トレイ６２Ａが傾いてしまう場合がある。
【００３８】
図２は、昇降機構６５Ａに載って停止した状態の整列トレイ６２Ａを示す図である。
【００３９】
図２に示す破線は、整列トレイ６２Ａの正規の位置および姿勢を示している。
【００４０】
整列トレイ６２Ａは、搬送台６４Ａ上に適当な姿勢に置かれることも多く、また、昇降機構６５Ａの突当部６６Ａに突き当たった際に傾いたりして、図２に示すように位置ずれや傾きをもって停止する場合がある。
【００４１】
ロボット３は、整列トレイ６２Ａが突当部６６Ａに当たって正規の位置に正しい姿勢で停止することを予定して整列トレイ６２Ａから部品１３Ａを把持して取り出すようプログラムされており、したがって整列トレイ６２Ａが位置ずれや傾きを持って停止すると、ロボット３が整列トレイ６２Ａから部品１３Ａを把持して取り出すことができなくなる。
【００４２】
これらを踏まえて本発明の各実施形態を説明する。
【００４３】
このように従来の部品取出方法では、整列トレイ６２Ａが傾くとロボット３が部品１３Ａを把持して取り出すことができなくなるという問題を抱えている。
【００４４】
これらを踏まえて本発明の各種実施形態を説明する。
【００４５】
図３は、以下の各実施形態で採用される計測法の説明図である。
【００４６】
ここには、ＬＥＤ基板１２０とカメラ３０が示されている。このＬＥＤ基板１２０には、複数のＬＥＤ１２１，１２２が配置されている。
【００４７】
以下の各実施形態では、ＬＥＤ基板１２０の表面に配置されたＬＥＤ１２１と、そのＬＥＤ基板１２０の表面から少し高い位置にあるもう一つＬＥＤ１２２とを用いた計測法を用いることにより計測精度が高められている。
【００４８】
このカメラ３０による撮影画像に基づく計測法は、基本的には以下の通りである。すなわち、カメラ３０の位置および姿勢は既知であり、その位置および姿勢が既知のカメラ３０でＬＥＤ基板１２０上の各ＬＥＤ１２１を撮影し、撮影画像上のＬＥＤ１２１の像の位置からカメラ３０から見たときの各ＬＥＤ１２１の方向が求められる。各ＬＥＤ１２１相互の相対位置関係はあらかじめ分かっており、したがってカメラ３０から見たときの各ＬＥＤ１２１の方向が求められると、それらの情報からＬＥＤ１２１で決まる平面、すなわちＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢が求められる。あるいは球面収差の大きな撮影レンズを搭載したカメラ３０を使用し、各ＬＥＤ１２１の撮影画像上の像の寸法を利用してもよい。球面収差の大きな撮影レンズを使用すると、各ＬＥＤ１２１の撮影画像上の像は略円形にボケた像となる。しかもその像の寸法は、カメラ３０から各ＬＥＤ１２１までの距離によって異なる。これを利用し、そのＬＥＤ１２１の像の寸法に基づいて、カメラ３０から各ＬＥＤ１２１までの距離が求められる。またカメラ３０から見たときの各ＬＥＤ１２１の方向は、上記と同様、撮影画像上の像の位置から求められる。
【００４９】
ここでは従来の計測法を２例紹介したが、それらの計測法を併用してもよい。
【００５０】
このようにして、ＬＥＤ基板１２０上の３個のＬＥＤ１２１のそれぞれの方向と距離が求められると、３個のＬＥＤ１２１それぞれの三次元的な位置が求められ、その３個のＬＥＤ１２１で決まる参照面の位置および姿勢、すなわち３個のＬＥＤ１２１が配置されたＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢が求められる。
【００５１】
尚、図３では、ＬＥＤ基板１２０の表面に４個のＬＥＤ１２１が示されているが、４個目のＬＥＤ１２１は、ＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢を計測する際の精度向上のために用いられる。あるいは、４個目のＬＥＤ１２１の位置をＬＥＤ基板１２０ごとに変更し、ＬＥＤ基板を特定するためのＩＤとしてその４個目のＬＥＤ１２１を用いても良い。
【００５２】
このＬＥＤ基板１２０を図１の整列トレイ６２Ａのあらかじめ定められた位置に固定すると、ＬＥＤ基板１２１の位置及び姿勢が求められ、整列トレイ６２Ａ上の部品１３Ａの位置および姿勢も求められる。このようにして、整列トレイ６２Ａに支持された部品１３Ａの位置および姿勢が求められると、その位置および姿勢が求められた部品１３Ａをロボット３に正確に把持させることができる。
【００５３】
ここまで説明してきた計測法の場合、カメラ３０から見たときの各ＬＥＤ１２１の方向についてはかなり高精度に計測されるが、カメラ３０と各ＬＥＤ１２１との間の距離については方向についての計測精度ほどの精度はない。
【００５４】
そこで、以下に説明する様に、もう一つのＬＥＤ１２２を追加して距離の分解能を向上させても良い。
【００５５】
前述した様に、もう１個のＬＥＤ１２２は、上記参照面（ここではＬＥＤ基板１２０の表面と重なっている）から垂直方向に離れた位置に置かれている。
【００５６】
図３では、カメラ３０は、このＬＥＤ基板１２０の表面（３個のＬＥＤ１２１により形成される三角形の参照面）へのＬＥＤ１２２を通る垂線Ｐと撮影光軸とが不一致の位置から、その参照面を向いた姿勢に置かれている。このように、カメラ３０を垂線Ｐと撮影光軸とが不一致の位置に置いて、その位置に置いたカメラ３０からＬＥＤ１２１，１２２を撮影すると、その撮影方向に応じてＬＥＤ基板１２０の表面のＬＥＤ１２１とその表面から少し立ち上がった位置にある１個のＬＥＤ１２２の、撮影画面上での位置のずれ方が異なる。
【００５７】
このようにして、上述した計測法の２例のうちのいずれか又は双方を採用し、さらにその計測法に加え、ＬＥＤ１２１とＬＥＤ１２２の、撮影画面上での位置のずれ方の違いを利用することで、参照面の位置および姿勢、すなわち図３の例ではＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢を、従来の計測法による計測よりも高精度に特定することができる。
【００５８】
図４、図５は、本発明の第１実施形態としての部品取出方法の説明図である。
【００５９】
この図４には、図１と同様の図が示されており、図４（Ａ）には、部品１３が載せられた整列トレイ６２を搬送する搬送機構の側面図が示され、図４（Ｂ）には平面図が示されている。
【００６０】
ここでは、整列トレイ６２が積載される整列トレイ積載板６１を備え、その整列トレイ積載板６１にＬＥＤ基板１２０（図３参照）を搭載した例について説明する。尚、整列トレイに直接にＬＥＤ基板１２０を搭載した例については後述する。
【００６１】
図４に示す例では、部品１３が載せられた整列トレイ６２が整列トレイ積載板６１に積載された状態で搬送台６４上に置かれ、矢印Ａ方向に搬送され、Ａ方向先頭にある整列トレイ６２が昇降機構６５に載せられ、突当部６６に突き当たって停止する。
【００６２】
図１で説明したと同様に、整列トレイ積載板６１は、搬送台６４上に適当な姿勢に置かれることも多く、また、昇降機構６５の突当部６６に突き当たった際に傾いたりして、図５に示すように位置ずれや傾きをもって停止する場合がある。
【００６３】
この図４を参照して本実施形態の部品組立方法を説明する。
【００６４】
整列トレイ積載板６１は、多数の部品１３を載せた状態で搬送台６４により矢印Ａの方向に搬送され、昇降機構６５の突当部６６に突き当たるなどして停止する。この整列板積載板６１の予め決められた位置には図３のＬＥＤ基板１２０が設けられている。本実施形態では、ＬＥＤ基板１２０が本発明にいう被計測体の一例を構成する。
【００６５】
整列トレイ積載板６１が停止したところの上部には、ロボット２０が置かれている。このロボット２０は、ロボットアーム２１と、部品１３を取り出すためのロボットハンド２２とを有する。このロボットハンド２２には、カメラ３０が固定されている。
【００６６】
このカメラ３０は、上記の計測用のものであって、制御部４０によりその動作が制御される。またこのロボット２０は、制御部４０によりその位置や姿勢が制御される。この制御部４０は、本発明にいう、撮影制御部と部品取出制御部とを兼ねたものであり、例えばコンピュータとそのコンピュータ内で実行される制御プログラムとで構成される。
【００６７】
カメラ３０でＬＥＤ１２１，１２２の撮影が行なわれると、その撮影画像を基に位置・姿勢認識部５０が参照面の位置および姿勢、すなわち図３の例ではＬＥＤ基板１２０が上面に固定されている整列トレイ積載板６１の位置および姿勢を高精度に特定することができる。
【００６８】
こうして整列トレイ積載板６１の位置及び姿勢が高精度に特定されると、位置・姿勢算出部において、その整列トレイ積載板６１の位置及び姿勢を基に部品の位置及び姿勢が算出され、制御部４０の指示の下に図４に示すようにロボットハンド２２が整列トレイ積載板６１の部品１３に正対して置かれて、その部品１３が高精度に把持され取り出される。
【００６９】
なお、この第１実施形態では、カメラ３０とロボット２０と一体的にしたが別々にしても良い。カメラ３０とロボットを別々にすると、ロボット２０用とカメラ３０用のそれぞれの移動機構が必要となるが、ロボット２０に撮影のための無駄な動作を行なわさせる必要がなく、またカメラ３０に部品１３の取り出しのための無駄な動作を行なわさせる必要がなく、無駄な動きが減ることによる移動機構の寿命の延長が期待できる。
【００７０】
また、ＬＥＤ１２１，１２２を点灯させるための電力供給方法については、ＬＥＤ基板１２０上に電池が搭載され、その電池からＬＥＤ１２１，１２２に電力を供給してもよい。あるいはＬＥＤ基板１２０上にコイル又はアンテナを搭載し、外部から電磁誘導あるいは電波により電力を供給し、その供給を受けた電力でＬＥＤ１２１，１２２を点灯させてもよい。この場合、ＬＥＤ基板１２０上に消耗品である電池を搭載する必要がなく、保守性の向上につながる。
【００７１】
さらに、この第１実施形態におけるＬＥＤ１２１，１２２に代えて、再帰反射体（再帰反射体）を用いてもよい。再帰反射体は、その再帰反射体への入射光をその入射方向に反射させる性質を有する。ＬＥＤ基板１２０上のＬＥＤ１２１，１２２の代わりに再帰反射体を置き、カメラ３０側から照明してその反射光をカメラ３０で撮影することによりＬＥＤ１２１，１２２を置いたときと同等の計測が可能であり、かつ再帰反射体自体には電力は不要であるため、この場合も保守性の向上が図られる。
【００７２】
再帰反射体の場合、組立板１０側に電力を供給したり電力発生源を置かずに済むため、防爆環境にも適性がある。
【００７３】
なお、図４では、カメラ３０でＬＥＤ基板１２０のほぼ真上から撮影しているように示されているが、ＬＥＤ基板１２０に対して斜め上方にカメラ３０を移動させてＬＥＤ基板１２０上のＬＥＤ１２１とＬＥＤ１２２の位置ずれを用いる演算法を採用すると上述した様に計測精度が高まる。
【００７４】
以上説明した様に、本実施形態によれば、ロボットに、整列トレイ上の予め決められた位置に支持された部品を確実に把持させ取り出させることができる部品取出方法および部品取出装置が実現する。
【００７５】
図６〜図９は、本発明の第２実施形態としての部品取出方法の各過程を示す図である。
【００７６】
図４と同一の要素には同一の符号を付して示し説明は省略する。相違点は、この第２実施形態では、整列トレイ１１上に図３に示すＬＥＤ基板１２０が置かれている点である。
【００７７】
この第２実施形態としての部品取出方法の場合、先ず図６に示すように、積み重ねられた整列トレイ１１のうちの最上段に置かれた整列トレイ１１上のＬＥＤ基板１２０が、ロボット２０が初期位置にあるときに、カメラ３０により撮影される。
【００７８】
ロボット２０が初期位置にあるとき、カメラ３０は、ＬＥＤ基板１２０の直上にある。ただし、積み重ねられた整列トレイ１１は、作業者により台の上にラフに置かれたものであり、カメラ３０は整列トレイ１１が標準の位置に置かれた場合の真上にあるのであって、整列トレイ１１が実際に置かれた位置によっては、ＬＥＤ基板１２０はカメラ３０の直下から外れる場合もある。ただし、ＬＥＤ基板１２０は、ロボット２０が初期位置にあるときのカメラ３０の撮影画角内には十分に入っているものとする。
【００７９】
ここでは先ず、図６に示すように、ロボット２０が初期位置にあるときのカメラ３０により第一段階目の位置・姿勢計測が行なわれる。
【００８０】
ここで採用されているＬＥＤ基板１２０は、図３に示すように、１個のＬＥＤ１２２が他のＬＥＤ１２１よりも少し立ち上がった位置にあるが、第一段階目の計測の場合、カメラ３０はＬＥＤ基板１２０のほぼ直上にあり、かつ計測法は距離の分解能が比較的低いため、１個のＬＥＤ１２２が少し立ち上がった位置にあってもＬＥＤ基板１２０の位置や姿勢を特定するための精度向上にはあまり寄与せず、したがってこの第一段階目の計測では、比較的低い精度での位置・姿勢の特定となる。本実施形態は、ＬＥＤ基板１２０の位置や姿勢について、この第一段目の計測の精度よりもさらに高い精度で求めようとするものである。
【００８１】
そこで、次に、この第一段階目での計測により得られたＬＥＤ基板１２０の位置・姿勢を元に、原理上最も高精度な計測が可能な位置にロボット２０を移動させる（図７参照）。この高精度計測が可能な位置は、カメラ３０からＬＥＤ基板１２０への垂線と撮影光軸とが不一致のた位置であり、図３に示す少し立ち上がったＬＥＤ１２２の、カメラ３０による撮影画面上での撮影位置のずれ方が大きい位置である。
【００８２】
また、この第１実施形態ではカメラ３０の位置を移動させるだけでなく、ＬＥＤ基板１２０がカメラ３０の撮影光軸上に置かれるようにカメラ３０の姿勢も変更している。
【００８３】
カメラ３０を高精度な計測が可能な位置に移動させた後、第二段階目の撮影が行なわれる（図８参照）。
【００８４】
この第二段階目の計測では、図３に示すＬＥＤ１２２が他のＬＥＤ１２１により形成される平面（ＬＥＤ基板１２０の表面）から立ち上がった位置に置かれていることに起因して撮影画面上の位置がずれていることに基づく計測を行なうことにより、ＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢が高精度に求められる。
【００８５】
この第二段階目の計測によりＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢が高精度に特定されることになり、そのＬＥＤ基板１２０があらかじめ定められた位置に置かれている整列トレイ１１の位置および姿勢も高精度に特定され、その整列トレイ１１上のあらかじめ定められた各位置に置かれた複数の部品１３それぞれの位置および姿勢も高精度に特定される。
【００８６】
次に、図９に示すようにロボットハンド２２が整列トレイ１１から取り出そうとしている部品１３に正対する位置および姿勢に置かれて、その部品１３がロボットハンド２２により把持されて整列トレイ１１から取り出される。取り出そうとする部品１３の位置および姿勢は高精度に特定されているため、ロボットハンド２２による部品１３の把持およびその把持した部品１３の整列トレイ１１からの取出しの失敗を大きく減らすことができる。
【００８７】
最上段の整列トレイ１１内の部品１３が全て取り出されて最上段の整列トレイ１１が空になると、その最上段の整列トレイ１１自体が最上段から取り外され、新たに最上段になった整列トレイ１１について同様の作業が行なわれる。
【００８８】
最上段の空の整列トレイ１１の取り外しは、本実施形態では人手によって行なってよく、あるいはロボット２０により取り外す構成としてもよい。整列トレイ１１をロボットにより取り外す構成については、図１０を参照して後で説明する。
【００８９】
ここで、図６〜図９に示す第２実施形態の場合、図７、図８に示すように、第二段階目の撮影の際、カメラ３０は、ＬＥＤ基板１２０の方向を向くように斜めの姿勢に移動させているが、カメラ３０は、垂線Ｐと同一方向を向けたままとし、カメラ３０の撮影画面上の中心から外れた位置にＬＥＤ基板１２０上のＬＥＤ１２１，１２２が写し込まれるようにしてもよい。その場合、カメラ３０の撮影レンズの、ＬＥＤ１２１，１２２が撮影画面上の中央から外れることにより生じる収差も考慮に入れることが好ましい。
【００９０】
また、この第２実施形態では、ＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢を特定するにあたり、第一段階目の撮影と第二段階目の撮影とに分けて最終的に高精度な計測を行なっているが、整列トレイ１１の置き場所や置いたときの姿勢が大きくはばらつかないことが予想できるときは、第一段階目の撮影を省略し、ＬＥＤ基板１２０が標準的な位置および姿勢にあるものとして、いきなり第二段階目の撮影を行なって、ＬＥＤ１２１，１２２の方向および距離を特定してもよい。
【００９１】
ここで、積み重ねられた整列トレイ１１の最上段にある整列トレイ１１が、ロボット２０により取り外されて別の場所に積み重ねられていく過程を説明しておく。
【００９２】
図１０は、積み重ねられた整列トレイ１１の最上段にある整列トレイ１１が、ロボット２０により取り外されて別の場所に積み重ねられていく過程を説明する図である。
【００９３】
図１０（ａ）から図１０（ｆ）には、その過程が順に示されている。
【００９４】
図１０（ａ）には、図６から図９で説明した位置・姿勢認識過程を経た後、部品取出過程でロボット２０が最上段に積み重ねられた整列トレイ１１から部品１３をすべて取り出した後の状態が示されている。
【００９５】
図１０（ａ）に示す制御部４０は内部に計数器を有していて、図６から図９で説明した動作をロボット２０に行なわせて整列トレイ１１から部品１３を取りださせているときには、部品を取り出させる度に部品の数を計数器で計数して、その計数器で計数している値が整列トレイ１１上の部品数に達するかどうかを判定している。そして、整列トレイ１１が空になったと判定したときに制御部４０はロボット２０とともにカメラ３０をＬＥＤ基板１２上に移動させてＬＥＤ基板１２０の位置および姿勢を再認識することにより整列トレイ１１を把持する位置を確認する（図１０（ｂ）参照）。このときには従来の計測法（２次元での認識）とは異なり、ＬＥＤ基板上の４つのＬＥＤを表わす画像に基づいて整列トレイの姿勢を３次元的に捉えることができる。そして図１０（ｃ）に示す様に整列トレイ１１の中央の突起部をロボット２０に把持させて空の整列トレイ１１を取り外させ、図１０（ｄ）に示す様に、把持した整列トレイ１１を別の場所に移動させる。そして、制御部３０は、空の整列トレイ１１を移動させカメラが空の整列トレイ１１が積み重ねられている位置周辺に達したときに、カメラ３０にＬＥＤ基板１２０を撮影させて空の整列トレイ１１が積み重ねられている場所を確認し、空の整列トレイ１１が積み重ねられている最上段の整列トレイ１１の上に移動させた整列トレイ１１を積み重ねさせる。そうしたら制御部４０は、図１０（ａ）の状態に戻って最上段の次の段の整列トレイ１１の部品１３の取り出しを開始する。
【００９６】
なお、図１０では制御部４０が、部品１３を取り出す度に取り出した部品の数を内部の計数器で計数して整列トレイが空になったかどうかを判定する構成を説明したが、部品それぞれが支持される整列トレイ１１の各位置にＬＥＤを設けておいて、整列トレイ１１に部品１３が支持されている間は部品の存在によりそのＬＥＤの発光が遮光され、部品１３が取り出されたことによってその発光が表われる構成にして、制御部４０が発光が表われたＬＥＤの数を計数して整列トレイ１１が空になったか否かを判定する構成にしても良い。
【００９７】
図１１は、整列トレイ１１に固定されたＬＥＤ基板１２０を示す図である。図１２は、ＬＥＤ基板１２０、又はＬＥＤ１２１，１２２の整列トレイ１１への固定位置を示す図である。
【００９８】
上記実施形態においては、整列トレイ１１に予め位置決めされている部品と、ＬＥＤ基板１２０との幾何的な配置位置が明確になっていることが必要である。
【００９９】
図１１（ａ）には、スナップフィットＳＮと呼ばれる固定部が整列トレイ１１に設けられそのスナップフィットＳＮによってＬＥＤ基板１２０が整列トレイ１１に固定された後の状態が示されており、図１１（ｂ）には、ネジ止め用の穴ＳＣＨが設けられその穴ＳＣＨにネジが挿入されてＬＥＤ基板１２０が整列トレイ１１に固定される構成の整列トレイ１１が示されている。いずれの構成であっても良く、ＬＥＤ基板１２０上のＬＥＤ１２１，１２２と、部品１３の幾何的な配置位置が一義的に決まるように固定されていれば良い。
【０１００】
また、ＬＥＤ基板１２０の位置は図１２（ａ）に示す様に整列トレイ１１の端部であっても良く、図１２（ｂ）に示す様に整列トレイ１１の中央であっても良い。また図１２（ｃ）に示す様に２個のＬＥＤ基板１２０を整列トレイ１１の対角位置にそれぞれ設けても良く、そうすると計測精度が高まる。また、図１２（ｄ）に示す様に、ＬＥＤ１２１，１２２を整列トレイ１１の中央と４隅にそれぞれ設けても良い。
【符号の説明】
【０１０１】
６２  ６２Ａ  整列トレイ
１２０    ＬＥＤ基板
１２１，１２２    ＬＥＤ
１３    部品
２０    ロボット
２２    ロボットハンド
３０    カメラ
４０    制御部
５０    位置・姿勢認識部
５１    位置・姿勢算出部
６１  ６１Ａ  整列トレイ積載板  
６４  ６４Ａ  搬送台
６５  ６５Ａ  昇降機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010226029.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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