(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に重ねられ上部と下部でワークの位置、姿勢が変化する複数ワーク又は前後に重ねられ１個ごとに位置、姿勢が変化する複数のワークを、最上部又は最端部のワークから少なくとも１個ずつ取り出すワーク取り出し装置において、
該ワークの位置、及び／又は姿勢を求める視覚センサ手段と、
該最上部又は最端部のワークを計測するための前記視覚センサ手段の位置を与える手段と、
該与えられた位置に前記視覚センサ手段を移動させるセンサ移動手段と、
該ワークを取り出すワーク取り出し手段とを備え、
前記視覚センサの位置を与える手段は、第１回目の取り出しのための前記視覚センサによる計測位置については、前記最上部又は最端部を計測するに適した位置を予め記憶する手段と、
第２回目以降の各回の取り出しのための前記視覚センサによる計測位置については、最上部又は最端部を計測するに適した位置を、少なくとも前記第１回目の取り出しが完了した後に、計算により定める手段を含み、
前記センサ移動手段により該視覚センサ手段を該与えられた位置に移動させた後、該視覚センサ手段により該最上部又は最端部のワークの位置、及び／又は姿勢に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記ワーク取り出し手段が前記ワークを取り出すことを特徴とする、ワーク取り出し装置。
【請求項２】
前記ワークが、プレス又は曲げ加工された板金、平面又は湾曲したガラス板、プリント基板、平たい箱、平たく畳まれた布又は衣類、食器皿、プラスチック成形品、木材の何れかであることを特徴とする、請求項１に記載のワーク取り出し装置。
【請求項３】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、ワーク取り出し作業の毎回の取り出し工程毎に、又は、周期的或いは不定期で繰り返して行なわれることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のワーク取り出し装置。
【請求項４】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時に前記視覚センサ手段で計測した前記ワークの位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項５】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時の該視覚センサ手段の計測位置及び姿勢から前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項６】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前のワーク取り出し時における前記ワーク取り出し手段がワークを把持した位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項７】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、予め記憶された位置において最上部又は最端部のワーク概略の位置、及び／又は姿勢を第２の視覚センサ手段で取得し、該概略の位置、及び／又は姿勢の情報に基づいて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項８】
前記視覚センサ手段が、３次元視覚センサであることを特徴とする、請求項１乃至請求項７の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項９】
前記視覚センサ手段が、前記第２の視覚センサ手段を兼ねていることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１０】
前記第２のセンサ手段が、カメラによる二次元の画像処理を行なう視覚センサであることを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１１】
前記センサ移動手段が、ロボットであり、前記視覚センサ手段は該ロボットの手先又は、腕に装着されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１２】
前記ワーク取り出し手段が、ロボットであることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１３】
前記センサ移動手段が、前記ワーク取り出し手段を兼ねていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１４】
前記上下又は前後に重ねられた複数のワークが、パレット、台車、ワークを吊り下げるラック又はハンガー、箱などの収納部材に収納或いは支持されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１５】
前記収納部材に収納或いは支持されているワークの個数、又は積載の厚みが、所定量以下になった場合に、外部に信号を出力、又はメッセージを表示することを特徴とする、請求項１４に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１６】
前記収納部材上にワークが存在する場合には、該ワークにより隠蔽されて検出されることのない特徴を設け、該特徴を前記視覚センサ手段による検出、又は前記視覚センサ手段の未検出に応じて、前記収納部材に収納或いは支持されているワークの有無を判断することを特徴とする、請求項１４又は請求項１５に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１７】
前記ワーク１個の厚み、個数、積載の厚みの少なくとも１つ以上に関する情報が、バーコード、数字、マーカーなど機械認識が可能な形で前記収納部材に付随して供給され、これらの情報を読み取り装置で読み取り、ワーク１個の厚み、個数、積載の厚みのいずれかの情報を自動的に取得することを特徴とする、請求項１４乃至請求項１６の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１８】
前記ワークの積載の厚み情報を前記視覚センサ手段、前記第２の視覚センサ手段、又は他のセンサ手段により検出することにより、前記厚み情報を取得することを特徴とする、請求項１４乃至請求項１７の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【請求項１９】
前記ワークがラック又はハンガーに吊り下げ支持された状態から該ワークを取り出すに際して、前記視覚センサ手段により取得した該ワークの位置、及び／又は姿勢から該ワークの前方移動の有無を検出し、該ワークが前方へ移動している場合に該ワークを後方へ押し付ける押付け手段を備えたことを特徴とする、請求項１３乃至請求項１７の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパレット、ラックなどに重ねて積載された板金パネルなどの部品を少なくとも１個ずつ取り出すワーク取り出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス成形、曲げ加工された複数枚の板金パネルを上下又は前後に重ねて積載した状態から自動機で１個ずつ取り出す装置としては、専用のワークの切出し乃至取り出し手段を備えたものが、特公平７−１６８３９等で知られている。例えば自動車の製造工程では、プレス成形されたボディーパネルが、パレットやラックに無造作に平積み（上下に積み重ね）、縦横み（前後に積み重ね）された状態で納入されるのが一般的である。そこで、これを１個ずつ汎用の産業用口ボットで取り出し、次の製造工程に投入するという作業工程の自動化を実現したいという要求が強い。
【０００３】
ところで、このようにパレットやラックに積載された板状のワークは、一般に凹凸をもった形状のため、積重ねられた山の上部と下部では個々のワークの傾き（姿勢）が変化する。また、ラックに複数枚吊り下げで支持された状態からの取り出しにおいては、ワーク同士がかみ込むため、前面側のワークを取り出す際に、後続のワークが引き出されることによりワーク１個毎に、位置、姿勢が変わるというやっかいな現象が起る。
【０００４】
従来のティーチング・プレイバック方式のロボットでは、上記のような状況で円滑な取り出し作業を行うことは困難であった。そのため、人手により１個ずつワークを取り出して、事前に専用の位置決め治具にワークをセットしたのち、ロボットでハンドリングする方法や、ロボットの先端に接触式のセンサを取付け、ワークの複数箇所を接触することによりワークの位置、姿勢を求めて取り出すという方法が採用されていた。
【０００５】
前者の方法では、依然としてワークの整列に多くの人手が必要であり、また、後者の方法では、測定に時間がかかる上、精度が悪く取り出しに失敗するという問題があった。このような問題は、上述した自動車の製造工程のみならず、平積み又は縦横みされる、プレス又は曲げ加工された板金、平面又は湾曲したガラス板、プリント基板、平たい箱、平たく畳まれた布又は衣類、食器皿、プレスチック成型品、木材などの取り出し作業を行う諸ケースにおいて広く存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上述したような上下積みあるいは縦横積み状態のワークを順次円滑に、人手による事前の整列なしで取り出せるようにしたワーク取り出し装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、積載されたワークのうち最上部（平積みの場合）又は最端部（縦横みの場合）のワークの位置及び姿勢を視覚センサにより求め、その位置、姿勢に基きロボットなどのワーク取り出し手段を動作させてワークの取り出しを行う。ここで、本発明が主として想定する状況は、上記従来技術の説明から理解されるように、主としてワークが積載されることにより１個毎のワークの位置や姿勢の変化が大きいケースである。
【０００８】
ところで、視覚センサは、一般に、ワークに対して適切な相対位置関係でないと、対象物の検出に失敗したり、測定精度が得られないという欠点を持つ。従って、１個毎のワークの位置、姿勢変化が大きい本発明が主に想定している取り出しの状況では、視覚センサを適切な位置に配置して、計測を行うことが重要なポイントとなる。
【０００９】
そこで、本発明では、視覚センサをセンサ移動手段（ロボットなど）に装着することにより、センサの位置、姿勢を可変にする。さらに、ワークの積載状況に応じて、適切なセンサの計測位置、姿勢を与える手段により、積載された最上部又は最端部のワークの計測に適切な位置、姿勢を与え、その位置、姿勢に視覚センサを移動する。そして、ワークの位置、姿勢を視覚センサにより計測し、計測結果に基づいてワーク取り出し位置にワーク取り出し手段を移動し、ワークを把持し、取り出しを行う。
【００１０】
本発明における課題解決手段をまとめれば、次のようになる。
即ち、本発明は、上下に重ねられ上部と下部でワークの位置、姿勢が変化する複数ワーク又は前後に重ねられ１個ごとに位置、姿勢が変化する複数のワークを、最上部又は最端部のワークから少なくとも１個ずつ取り出すワーク取り出し装置について以下の特徴を具備させることで上記課題を解決する。
【００１１】
本発明に従った上記装置は、該ワークの位置、及び／又は姿勢を求める視覚センサ手段と、該最上部又は最端部のワークを計測するための前記視覚センサ手段の位置を与える手段と、該与えられた位置に前記視覚センサ手段を移動させるセンサ移動手段と、該ワークを取り出すワーク取り出し手段とを備える。前記視覚センサの位置を与える手段には、第１回目の取り出しのための前記視覚センサによる計測位置については、前記最上部又は最端部を計測するに適した位置を予め記憶する手段と、第２回目以降の各回の取り出しのための前記視覚センサによる計測位置については、最上部又は最端部を計測するに適した位置を、少なくとも前記第１回目の取り出しが完了した後に、計算により定める手段が含まれている。そして、該センサ移動手段により該視覚センサ手段を該与えられた位置に移動させた後、該視覚センサ手段により該最上部又は最端部のワークの位置、及び／又は姿勢に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記ワーク取り出し手段が前記ワークを取り出す。
【００１２】
ここで、前記ワークが、プレス又は曲げ加工された板金、平面又は湾曲したガラス板、プリント基板、平たい箱、平たく畳まれた布又は衣類、食器皿、プラスチック成形品、木材の何れかであって良い。
【００１３】
前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、ワーク取り出し作業の毎回の取り出し工程毎に、又は、周期的或いは不定期で繰り返して行なわれて良い。また、前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時に前記視覚センサ手段で計測した前記ワークの位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含んでいて良い。
【００１４】
更に、前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時の該視覚センサ手段の計測位置及び姿勢から前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含んでいても良い。
【００１５】
更にまた、前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、前回以前のワーク取り出し時における前記ワーク取り出し手段がワークを把持した位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含んでいても良い。
【００１６】
更に可能な発明の態様において、前記視覚センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作は、予め記憶された位置において最上部又は最端部のワーク概略の位置、及び／又は姿勢を第２の視覚センサ手段で取得し、該概略の位置、及び／又は姿勢の情報に基づいて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含んでいる。
【００１７】
上記の各発明の態様において、前記視覚センサ手段は、３次元視覚センサであって良い。また、第２の視覚センサ手段を用いる場合、同手段は前記視覚センサ手段が兼ねていても良く、それはカメラによる二次元の画像処理を行なう視覚センサであって良い。
【００１８】
また、上記の各発明の態様において、前記センサ移動手段はロボットであり、前記視覚センサ手段は該ロボットの手先又は、腕に装着されていて良い。そして、前記ワーク取り出し手段は、ロボットであって良い。前記センサ移動手段が、前記ワーク取り出し手段を兼ねていても良い。
【００１９】
更にまた、上記の各発明の態様において、前記上下又は前後に重ねられた複数のワークが、パレット、台車、ワークを吊り下げるラック又はハンガー、箱などの収納部材に収納或いは支持されていて良い。ここで、前記収納部材に収納或いは支持されているワークの個数、又は積載の厚みが、所定量以下になった場合に、外部に信号を出力、又はメッセージを表示するようにしても良く、前記収納部材上にワークが存在する場合には、該ワークにより隠蔽されて検出されなることのない特徴を設け、該特徴を前記視覚センサ手段による検出、又は前記視覚センサ手段の未検出に応じて、前記収納部材に収納或いは支持されているワークの有無を判断するようにしても良い。
【００２０】
更にまた、前記ワーク１個の厚み、個数、積載の厚みの少なくとも１つ以上に関する情報が、バーコード、数字、マーカーなど機械認識が可能な形で前記収納部材に付随して供給され、これらの情報を読み取り装置で読み取り、ワーの１個の厚み、個数、積載の厚みのいづれかの情報を自動的に取得するようにしても良い。
【００２１】
なお、前記ワークの積載の厚み情報を利用するに際して、前記ワークの積載の厚み情報を前記視覚センサ手段、前記第２の視覚センサ手段、又は他のセンサ手段により検出することにより、前記厚み情報を取得するようにしても良い。また、前記ワークがラック又はハンガーに吊り下げ支持された状態から該ワークを取り出すに際して、前記視覚センサ手段により取得した該ワークの位置、及び／又は姿勢から該ワークの前方移動の有無を検出し、該ワークが前方へ移動している場合に該ワークを後方へ押し付ける押付け手段を備えていることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１つの実施形態に係るワーク取り出し装置の全体構成を表わしている。全体は、ロボットコントローラ１、画像処理装置２、レーザを用いた３次元視覚センサ１０、３次元視覚センサのセンサ制御部２０、並びにロボット４０から構成されている。３次元視覚センサ１０は、ロボット４０の手先部に搭載されている。なお、ロボットコントローラ１、画像処理装置２はいずれもＣＰＵ、データメモリ、フレームメモリ、画像処理プロセッサ、インタフェイス等を装備した周知のものであるので、その構成、機能等の詳細の説明は省略する。
【００２３】
符号５０は、取り出し対象のワークを積載したパレット又はラック（一般には、ワーク積載手段の置かれる位置を表わしている。なお、ここでは図示を省略したワークとその積載態様については、後述する（図４、図５と関連説明を参照）。
【００２４】
また、ワーク積載手段の置かれる位置の近傍には、必要に応じて補助センサ１１０が配置される。この補助センサ１１０は、後述するように、次に取り出されるべきワーク（その時点で、最上部あるいは最前部のワーク）の大まかな計測に用いられ得るもので、例えばカメラで画像を取得し、画像処理装置２で二次元の画像処理を行なう視覚センサであって良い。
【００２５】
次に、本実施例では、センサ移動手段とワーク取り出し手段として１台のロボット４０を兼用する。また、ロボット４０の手先には、別途図示しないワーク把持用のハンドが装着される。なお、ハンドは種類、形状、サイズ、把持の仕方等について種々のものが周知であり、いずれを選択するかは把持対象ワークの種類、形状、サイズ等に応じて設計的に定められる。
【００２６】
３次元視覚センサ１０は対象物の３次元的な位置及び姿勢を計測するもので、複数のＣＣＤカメラによりステレオ方式によるもの、スポット状やスリット状の光を参照光として照射する方式など種々のものが知られているが、ここでは一例として、スリット光を参照光とする３次元視覚センサを用いたケースについて述べることにする。
【００２７】
図２は、３次元視覚センサの概略を示している。センサ１０の投射部１３はレーザ発振器１１及び１２を備え、光検出部１４は、受光素子１４ａと結像用の光学系１４ｂを備えている。回線２４を介して画像処理装置２からレーザセンサの動作指令を受けると、レーザ駆動部２１、２２がレーザ発振器１１、１２を駆動し、レーザビームＬＢ１、ＬＢ２を発生させる。対象物面上の反射点Ｓ１、Ｓ２で拡散反射されたレーザビームは、光学系１４ｂにより反射点Ｓの位置に応じて受光素子１４ａ上に像を作る。該受光素子にはＣＣＤなどが使用できる。
【００２８】
本例では受光素子１４ａとして２次元ＣＣＤアレイが使用される。３次元視覚センサ１０は２つのレーザ光を投射する仕組みになっている。図３に示したように、レーザスリット光ＬＢ１、ＬＢ２はそれぞれ平面を定め、その交線ＬＣが形成されることになる。周知の手順に従ったキャリブレーションにより、これらＬＢ１、ＬＢ２の作る平面あるいは交線ＬＣとレーザセンサ本体の位置関係を予め求めておく。
【００２９】
計測時には、レーザ光の反射点Ｓの受光素子上での位置が画像処理装置２により検出され、三角測量の原理により、レーザスリット光ＬＢ１、ＬＢ２のなす平面と、受光泰子上の反射点の位置から、反射点の３次元位置が画像処理装置２により計算される。
【００３０】
複数の反射点の位置を求めることにより、計測対象物の３次元的な位置、姿勢を求めることができる。また、３次元視覚センサ１０とロボット４０のアーム先端の位置関係が固定かつ既知であれば、対象物の位置姿勢は、ロボット４０のもつ座標系空間内での値として求めることができる。このような３次元視覚センサとその動作は公知のものであるので、ここではこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００３１】
図４及び図５は、本発明が対象とするワーク及びその供給形態の例を示している。図１において、ワーク積載手段５０上に供給されるワークは、ここでは、両図に示したように成形された凹凸を持つ板状部品である。図４に示した例では、箱状の収納部材５２の中にワーク５１が平置きで積重ねられた状態で供給される。ワークに凹凸があり単純な平面でないため、図示されている通り、ワークの積重ねにより下側のワークと上側のワークでは位置、傾きが変化する。
【００３２】
図５のケースでは、ワークを吊下げて支持するラック６１が収納部材であり、ラック６１の支持部６２に、ワーク５１が複数枚引っかけられて吊り下げた状態で格納されている。図５の状態では、ワークの間に隙間ができ、１個毎に位置、姿勢が変わる。また、複数のワークが密着している場合は、前側（最端部）のワークを取り出す際に、後ろ側のワークが引きずられて前方に移動することが起こり得る。そのため、ワークの間の隙間及び最端部のワークの位置、姿勢は共に１回毎に変化する可能性がある。
【００３３】
ところで、図４、図５に示したような例では、１ｍ四方を超えるような大型のワークを扱うことが多い。また物流の効率の観点から、可能な限り多くのワークを積載することが通例である。従って、図４においては、ワークを積重ねた厚み（高さ）、図５においては、奥行き方向のワークの積載の厚み（一端から他端までの幅）が１ｍを超えるようなケースも珍しくない。
【００３４】
一方、視覚センサは、その構造上、計測可能範囲と計測精度との間にはいわゆるトレードオフの関係があり、高精度を望めば計測範囲が狭くなる。作業の信頼性を高めるには高精度の計測が望まれるのは言うまでもないから、結局、計測対象物に対し、計測可能範囲内の適切な位置、姿勢にセンサを位置決めすることが重要となる。
【００３５】
適切な計測範囲を外れた場合は、計測不能、誤検出、測定精度の低下等の問題が発生する。例えばロボットを用いて取り出し及び次工程への供給作業を行なう場合に必要とされる精度は、通常数ｍｍ程度以下であり、それを実現するには、視覚センサの計測範囲は、数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度とする必要がある。
【００３６】
即ち、計測範囲は上述したような一般的なワークの存在範囲に比べて非常に狭い。従って、視覚センサを固定設置して、全てのワークの位置、姿勢を測定し、ワークの取り出しを行うことは不可能であった。本発明に従った本実施形態では、次に述べるように、視覚センサに適切な位置、姿勢を与え、このような困難を克服する。以下、本発明に従ったワーク取り出しのプロセスについて説明する。
【００３７】
図４のように積載されたワークが図１のパレット位置５０に置かれたところからプロセスの説明を開始する。収納部材５２には、一定数（Ｎ個）のワークが積載され、ワーク５１の最上部にあるワークの位置、姿勢、高さ等は予め既知であるとする。それ以外のワークの位置、姿勢、高さ等は未知であって良い。また、ワーク個数は一応既知とする。
【００３８】
ロボットコントローラ１のプログラムには、最初の状態で最上部のワーク５１を計測するに適したセンサ１０の位置、姿勢が教示されている。便宜上、この教示通りにセンサ１０の位置、姿勢を定めることを「第１回センサ位置、姿勢決定」と呼ぶ。
【００３９】
そして、このプログラムを実行することにより、ロボット４０が移動し、センサ１０をワーク５１の計測位置に位置決めする。これを「第１回センサ位置決め」と呼ぶ。
【００４０】
次に、ロボットコントローラ１からの計測起動指令が、画像処理装置２に発せられ、センサ１０により積載された最上部のワーク５１の位置、姿勢を計測する。これを「第１回ワーク位置、姿勢計測」と呼ぶ。第１回ワーク位置、姿勢計測の計測結果はロボットコントローラ１に送信される。ロボットコントローラ１は、この計測結果に基づいて、ロボット４０をワークの取り出し位置まで移動させ、ワークを取り出す。ここで、このロボット移動とそれに続くワークを取り出しをそれぞれ「第１回ワークアクセス」及び「第１回ワーク取り出し」と呼ぶ。
【００４１】
最上部のワークを取り出したことにより、今度は初期状態では上から２番目に重ねられていたワークが最上部に現れる。この２番目のワークを計測するためのセンサの位置、姿勢は、前回取り出し時に、センサで計測されたワークの位置、姿勢に対し、センサが一定の位置、姿勢となるようにロボットコントローラ１で計算により求められる。これを「第２回センサ位置、姿勢決定」と呼ぶ。
【００４２】
なお、本実施形態では上述した通り、「第１回センサ位置、姿勢決定」では教示済みのデータをそのまま用いたのに対し、第２回以降のセンサ位置、姿勢決定では、計算に基づいてセンサの位置、姿勢が決定される点に注意されたい。
【００４３】
第２回以降のセンサ位置、姿勢決定の結果に基づき、センサ１０を位置決めするように、ロボット４０の位置が移動する。これを「第２回センサ位置決め」とする。
【００４４】
この新しい計測位置で、センサ１０がその時点における最上部（初期状態では、上から２枚目に相当）のワークの位置、姿勢を計測する。これを「第２回ワーク位置、姿勢計測」とする。
【００４５】
第２回ワーク位置、姿勢計測の結果に基づいて、ロボット４０が再度ワーク取り出し位置に移動して、ワークを取り出す。これを「第２回ワークアクセス」及び「第２回ワーク取り出し」とする。
【００４６】
以下、同様の手順を順次繰り返すことにより、積載されたワークを１個ずつ取り出し、収納部材５２中のＮ個のワークをすべて取り出して作業の１サイクルを終了する。以上と同様のプロセスは、縦横積みされた図５のケース（ラック６１に前後に重ねて吊り下げられたワーク群）でも適用可能なことは言うまでもない。
【００４７】
これら両ケースで適用可能なプロセス（処理手順）をフローチャートで示せば、図６のようになる。各ステップの要点は、次の通りである。
【００４８】
ステップＳ１；ワーク取り出し回数指標ｉをｉ＝０に初期設定。
ステップＳ２；第ｉ回センサ位置、姿勢決定の実行。第１回については、上述した通り、教示済みのデータをそのまま用いる。第２回以降のセンサ位置、姿勢決定では、計算に基づいてセンサの位置、姿勢を決定する。
【００４９】
ステップＳ３；第ｉ回センサ位置決めの実行。
ステップＳ４；第ｉ回ワーク位置、姿勢計測の実行。
ステップＳ５；第ｉ回ワークアクセスの実行。
ステップＳ６；第ｉ回ワーク取り出しの実行。
ステップＳ７；ワーク取り出し回数指標ｉの１カウントアップ。
ステップＳ８；ｉ＝Ｎか否かチェックする。イエスなら処理終了、ノーならステップＳ２以下を再実行する。
【００５０】
以上説明した例では、ステップＳ２（但し２回目以降）のセンサの計測位置は、前回（１個前）のワークの計測結果に基いて求めている。これは、積重ねられたワークの一番上と下（あるいは最前部と最後部）のワークでは、位置、姿勢の違いが大きいが、直前に取り出したワークと、次のワークでの位置、姿勢の違いはそれほど大きくなく、一般にセンサの計測範囲内に収まるので、前回のワークの位置、姿勢に基いて次回のワークを計測するセンサの位置を決定しても、ワークの位置、姿勢計測は十分可能であるからである。
【００５１】
１個毎のワークの位置姿勢変化が小さければ、このセンサ計測位置の更新は、毎回行わずに、５枚毎、あるいは１０枚毎に行うということも可能である。その場合、上記ステップＳ２における第ｉ回センサ位置、姿勢決定は、Ｎが５の倍数、あるいは１０の倍数の時以外では、改めて計算することなく、前回のものがそのまま決定されることになる。
【００５２】
あるいは、計測に失敗するまではセンサの位置を前回と同じにして、計測を行うという方法も可能である。センサの計測位置を決定する別の方法としては、前回のワークの計測時のセンサ１０の位置及び姿勢、又はワーク取出す際のロボット４０の位置及び姿勢をロボットコントローラ１に記憶しておき、この計測時のセンサの位置、姿勢、又はワーク取り出し時のロボットの位置、姿勢を基準として次回のセンサ計測位置を決定しても良い。
【００５４】
更に別の１つの方法としては、予め記憶した位置、姿勢（例えば、ワークが満載状態で最上部のワークを計測する際のセンサの位置、姿勢や、前回のワーク取り出し時におけるセンサの位置、姿勢）に一旦センサを位置決めし、最上部のワークの位置、姿勢を大まかに計測し、その結果に基づいて、センサの計測位置、姿勢を求め、この位置にセンサを移動して、ワーク位置、姿勢の計測を行い、ワークを取り出すようにしても良い。
【００５５】
この方法は、特に、図５の縦横積みワークのように、ワーク同士が密着していなかったり、ワーク取り出し時に、次回以降に取り出すワークが動く可能性があり、最上部にあるワークの位置、姿勢が、前回取り出したワーク（前回、最上部にあったワーク）の位置、姿勢と、比較的変化が大きいような場合に効果的である。
【００５６】
この場合、大まかな計測はセンサ１０により行っても良いし、あるいは、別に設けた視覚センサを用いても良い（図１における予備センサ１１０を参照）。例えば、収納部材近傍に予め設置されたカメラが撮影した画像を画像処理装置２で画像処理してワークの大まかな位置、姿勢を計測することも考えられる。このようにして取り出しの進行とともに、搬送（収納）部材中にワークの数量が減少する。
【００５７】
なお、ワークの残り数量、ワークの積載の厚み（最下面と最上部のワークの間の高さ、又は距離）が一定以下になったとき、ワークの補充又は、収納部材の交換のために、外部に信号を出力する、あるいはメッセージを表示してオペレータにワーク補充の必要性を伝えるようにすることも出来る。この場合、ワークの補充、収納部材の交換を空き時間なく行、生産効率を向上させることができる。
あるいは、収納部材の底面（平置きの場合）や、最も奥（縦置きの場合）にワークが無い場合にのみ、視覚センサで検出できるマークなどの特徴あるいは、ワークには存在しない場合に露出する収納部材面の特徴を視覚センサで検出することにより、ワークの有無を判断することで、収納部材中が空になったことを検知しても良い。
【００５８】
なお、以上の説明では、収納部材に一定量のワークが積み込まれた状態で投入される場合を想定したが、収納部材中に積載されるワークの数量が一定でない場合（Ｎは未知で良い）は、ワークの厚み、個数、積載の厚みなど積載に関する情報が、バーコード、マーク、数字など機械的に認識可能な形で、収納部材の所定位置に記入あるいは、添付されて、取り出し位置に収納部材が設置される。
これらの情報をバーコードリーダや、視覚センサにより読みとり、ワークの積載情報の初期値を取得するようにしても良い。また、積載の厚みについては、視覚センサで積載されたワークを側面から測定し、積載の厚みを検出することも考えられる。
【００５９】
【発明の効果】
全請求項に共通する基本構成を定めらた請求項１あるいはこれにワークの代表例に関する限定を課した請求項２の発明では、視覚センサをワークに対し適切な計測位置、姿勢計測に移動させて、ワークの位置、姿勢を計測し、その情報に基いてワークを取り出す。このため、積載された板状ワークなど、１個毎に位置、姿勢が変化する場合やセンサの計測視野範囲に比べてワークの存在範囲が大きい場合でも確実にワークを取り出すことが可能になる。
【００６０】
請求項３の発明では、計測時のセンサ位置及び姿勢を適宜変更することにより、積載により位置、姿勢が変化していく積載ワークに対し、適切なセンサ計測位置を保つことにより、計測及び取り出しの信頼性を向上させるという利点がる。
【００６１】
請求項４〜請求項７の各発明では、センサの計測位置決定方法に関する限定に特徴がある。先ず請求項４では、前回以前にセンサで計測したワーク位置、姿勢データから、請求項５では、前回以前のセンサ計測位置、姿勢データから、請求項６では、前回以前のワーク取り出し時位置から、請求項７では、積載ワークの厚み、個数の情報から、次回のセンサ計測位置を決定する。
【００６２】
これらの手法を適宜適用することで、平積みのように、前回取り出したワークと、次回に取り出すワークの位置、姿勢変化が比較的小さな場合に効率よく、センサ計測位置を求めることができる。
【００６３】
請求項８の発明は、センサ計測位置を決定するために、ワークのおよその位置、姿勢を第２の視覚センサで、大まかに計測し、その結果により、ワーク取り出しのための計測位置を決定するものである。それ故、センサによる計測が１回余分に必要となり、処理にやや時間がかかるが、特に縦横みワークのように、前回取り出したワークと、今回取り出すワーク位置、姿勢との変化が大きい場合でも、ワークの計測、取り出しを行うことが可能となる。
【００６４】
請求項９の発明では、視覚センサとして３次元視覚センサを用い、ワークの位置、姿勢を３次元的に計測するので、ワーク毎の位置、姿勢の変動が大きい場合でもワークの取り出しが可能となる。
【００６５】
請求項１０の発明では前述の３次元視覚センサが請求項８における第２の視覚センサを兼ねることにより、新たなセンサを設けなくて済み、装置全体を低コストで構築できる。
【００６６】
諸求項１１の発明では請求項８における第２の視覚センサがカメラにより画像処理によるセンサである。この場合も、低コストのセンサを用いて装置全体を低コストで構築できるという利点が得られる。
【００６７】
請求項１２及び請求項１３の各発明は、センサ移動機構、又はワーク取り出し機構をロボットとしたもので、専用の移動装置を使用するかわりに、汎用のロボット装置を使用することにより、装置全体を低コストで構築できるという利点が得られる。
【００６８】
請求項１４の発明では、センサ移動手段と、ワーク取り出し用移動機構を兼用することにより、装置全体を低コスト化する、移動機構１台分の設置面積を用意すれば良いので、装置の設置面積を低減する利点がある。
【００６９】
請求項１５の発明では、ワークが供給されるパレット、ラック、あるいは箱から、事前の整列作業なしに直接ワークの取り出しを行うことができる。また、請求項１６及び請求項、１７の各発明では、ワーク数量の減少、あるいはワークの有無を検知することにより、ワーク補充の必要性を外部に通知するになるため、ワーク補充を適切な時期に行うことが可能となり、ワークが無い状態で装置が停止した状態を続けるような状況を防止できる。
【００７０】
請求項１８の発明では、収納部材中に積載されたワークの積載状態についての情報を、収納部材に付随して供給することにより、ワーク取り出し装置は、ワークの積載状態を認識し、１個目の取り出しを行うためのセンサの初期位置及び姿勢を決定することができる。これにより、収納部材中に積載されるワークの数量が一定でない場合でも、自動で連続して運転することができる。
【００７１】
請求項１９の発明では、収納部材中に積載されたワークの積載の情報の内、積載の厚さについて、視覚センサで検出する。特に、前記３次元視覚センサを使用することにより、新たなセンサを設けずに、装置全体を低コストで構築できる。
請求項２０の発明では、ラックに収納されたワークが、前方方向に動きだしてしまい、ぶら下がって不安定な状態のワークを、一旦後方に押し付けることにより、ワークの位置、姿勢を安定させることが出来るため、確実にそのワークを掴み、取り出すことを可能にするという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態に係るワーク取り出し装置の全体構成を表わした図である。
【図２】実施形態で用いれられる３次元視覚センサの概略構成を説明する図である。
【図３】２つのレーザ光を投射する３次元視覚センサのキャリブレーションに説明する図である。
【図４】本発明が対象とするワーク供給の形態の一例（上下積載状態）について説明する図である。
【図５】本発明が対象とするワーク供給の形態の別の一例（縦横積載状態）について説明する図である。
【図６】実施形態で実行される処理手順の概要を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１  ロボットコントローラ
２  画像処理装置
１０  視覚センサ
１１、１２  レーザ発振器
１３  投射部
１４  光検出部
１４ａ  受光素子（ＣＣＤアレイ）
１４ｂ  結像用の光学系
２０  センサ制御部
２４  回線
２１、２２  レーザ駆動部
４０  ロボット
５０  パレット又はラック（ワーク積載手段）
５１  ワーク
５２  箱状の収納部材
６１  ラック
６２  ラックの支持部
ＬＢ１、ＬＢ２  レーザビーム
Ｓ１、Ｓ２  対象物面上の反射点
【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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