(57)【要約】【課題】搬送される複数種類の物品の検出を効率的に行うことができる。【解決手段】コンベヤ１２によって搬送される複数種類の物品を撮像する撮像装置と、コンベヤ１２に対して複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御して、撮像装置によって撮像される複数種類の物品の種類を予め限定する制御部１１２と、制御部１１２によって予め限定された物品の種類に基づいて、撮像装置によって撮像された画像から複数種類の物品を検出する検出部と、該検出部によって検出された前記複数種類の物品をコンベヤ１１２から取り出すように構成されるロボット１１３と、を備えるロボットシステム１１を提供する。【選択図】図１
2018099766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤによって搬送される複数種類の物品を撮像する撮像装置と、
前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御して、前記撮像装置によって撮像される前記複数種類の物品の種類を予め限定する物品制御部と、
該物品制御部によって予め限定された前記物品の種類に基づいて、前記撮像装置によって撮像された画像から前記複数種類の物品を検出する検出部と、
該検出部によって検出された前記複数種類の物品を前記コンベヤから取り出すように構成されるロボットと、
を備えるロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットが、前記コンベヤから取り出された前記複数種類の物品の夫々を、前記複数種類の物品の種類毎に用意された複数の払出装置のうち対応する払出装置に対して搬送する請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記物品制御部が、前記複数種類の物品のうち互いに異なる種類の物品が重ならないように、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御する請求項１又は２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記撮像装置によって撮像される前記物品の種類が１種類である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のロボットシステム。
【請求項５】
複数種類の物品を搬送するコンベヤと、
該コンベヤに前記複数種類の物品を供給する複数の生産装置と、
前記コンベヤによって搬送される前記複数種類の物品を撮像する撮像装置と、
前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御して、前記撮像装置によって撮像される物品の種類を予め限定する物品制御部と、
該物品制御部によって予め限定された前記物品の種類に基づいて、前記撮像装置によって撮像された画像から前記複数種類の物品を検出する検出部と、
該検出部によって検出された前記複数種類の物品を前記コンベヤから取り出すように構成されるロボットと、
を備える生産システム。
【請求項６】
前記複数種類の物品の種類毎の複数の払出装置を備え、
前記ロボットが、前記コンベヤから取り出された前記複数種類の物品の夫々を、前記複数種類の物品の種類毎に用意された複数の払出装置のうち対応する払出装置に対して搬送する請求項５に記載の生産システム。
【請求項７】
前記複数の生産装置の夫々は射出成型機である請求項５又は６に記載の生産システム。
【請求項８】
前記物品制御部が、前記複数種類の物品のうち互いに異なる種類の物品が重ならないように、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御する請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の生産システム。
【請求項９】
前記撮像装置によって撮像される前記物品の種類が１種類である請求項５から８のいずれか一項に記載の生産システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送される複数種類の物品を移載するのに好適なロボットシステム及び生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンベヤによって搬送される物品（ワーク）を視覚センサによって検出し、検出された物品をロボットによって移載するハンドリング装置が知られている。
特許文献１には、コンベヤを搬送方向において分割し、分割範囲毎にデータを管理することにより、搬送される複数の物品に関する情報を効率的に処理可能なハンドリング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２００７−１５０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のハンドリング装置では、分割範囲に複数種類の物品が含まれる場合には効率よく物品を検出することができなかった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数種類の物品が搬送される場合であっても、効率的に物品の検出を行うことができるロボットシステム及び生産システム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】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第一の態様は、コンベヤによって搬送される複数種類の物品を撮像する撮像装置と、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御して、前記撮像装置によって撮像される前記複数種類の物品の種類を予め限定する物品制御部と、該物品制御部によって予め限定された前記物品の種類に基づいて、前記撮像装置によって撮像された画像から前記複数種類の物品を検出する検出部と、該検出部によって検出された前記複数種類の物品を前記コンベヤから取り出すように構成されるロボットと、を備えるロボットシステムである。
【０００７】
この構成によれば、物品制御部によって、コンベヤに対して複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置が制御され、続く撮像装置によって撮像される複数種類の物品の種類が予め限定される。そして、検出部によって、物品制御部により限定された物品の種類に基づいて、撮像装置により撮像された画像から複数種類の物品が検出される。そして、ロボットによって、検出された複数種類の物品がコンベヤから取り出される。
【０００８】
このように、撮像される画像に含まれる物品の種類が予め限定されているため、物品の検出時における処理時間を短縮することが可能となり、効率よく物品の検出を行うことができる。
【０００９】
上記本発明の第一の態様に係るロボットシステムにおいて、前記ロボットが、前記コンベヤから取り出された前記複数種類の物品の夫々を、前記複数種類の物品の種類毎に用意された複数の払出装置のうち対応する払出装置に対して搬送する構成であってもよい。
【００１０】
上記本発明の第一の態様に係るロボットシステムにおいて、前記物品制御部が、前記複数種類の物品のうち互いに異なる種類の物品が重ならないように、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御する構成であってもよい。
【００１１】
上記本発明の第一の態様に係るロボットシステムにおいて、前記撮像装置によって撮像される前記物品の種類が１種類であってもよい。
【００１２】
本発明の第二の態様は、複数種類の物品を搬送するコンベヤと、該コンベヤに前記複数種類の物品を供給する複数の生産装置と、前記コンベヤによって搬送される前記複数種類の物品を撮像する撮像装置と、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御して、前記撮像装置によって撮像される物品の種類を予め限定する物品制御部と、該物品制御部によって予め限定された前記物品の種類に基づいて、前記撮像装置によって撮像された画像から前記複数種類の物品を検出する検出部と、該検出部によって検出された前記複数種類の物品を前記コンベヤから取り出すように構成されるロボットと、を備える生産システムである。
【００１３】
この構成によれば、複数の生産装置からコンベヤに物品が供給される際に、物品制御部によって、複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置が制御され、後段の撮像装置によって撮像される複数種類の物品の種類が予め限定される。そして、検出部によって、物品制御部により限定された物品の種類に基づいて、撮像装置により撮像された画像から複数種類の物品が検出される。そして、ロボットによって、検出された複数種類の物品がコンベヤから取り出される。
【００１４】
このように、撮像される画像に含まれる物品の種類が予め限定されているため、物品の検出時における処理時間を短縮することが可能となり、効率よく物品の検出を行うことができる。
【００１５】
上記本発明の第二の態様に係る生産システムにおいて、前記複数種類の物品の種類毎の複数の払出装置を備え、前記ロボットが、前記コンベヤから取り出された前記複数種類の物品の夫々を、前記複数種類の物品の種類毎に用意された複数の払出装置のうち対応する払出装置に対して搬送する構成であってもよい。
【００１６】
上記本発明の第二の態様に係る生産システムにおいて、前記複数の生産装置の夫々は射出成型機であってもよい。
【００１７】
上記本発明の第二の態様に係る生産システムにおいて、前記物品制御部が、前記複数種類の物品のうち互いに異なる種類の物品が重ならないように、前記コンベヤに対して前記複数種類の物品の夫々が供給される時刻及び位置を制御する構成であってもよい。
【００１８】
上記本発明の第二の態様に係る生産システムにおいて、前記撮像装置によって撮像される前記物品の種類が１種類であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、搬送される複数種類の物品の検出を効率的に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るロボットシステムを備える生産システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示される生産システムにおいて２種類の物品が搬送される場合の例について説明する模式図である。
【図３】図２に示される例において、任意の時刻における物品の配置状況について説明する図である。
【図４】図２に示される例において、カメラの視野範囲に一の物品が入らない位置関係について説明する図である。
【図５】図２に示される例において、カメラの視野範囲に他の物品が入らない位置関係について説明する図である。
【図６】図２に示される例の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態に係るロボットシステム及び生産システムについて図面を参照して説明する。
図１に示されるように、生産システム１は、ロボットシステム１１と、コンベヤ１２と、射出成型機＃１及び射出成型機＃２で参照される２台の射出成型機１３と、を備えている。コンベヤ１２及び射出成型機１３は、ロボットシステム１１に接続されている。
【００２２】
射出成型機＃１及び射出成型機＃２は、ロボットシステム１１からの指令を受けて、夫々、異なる２種類の物品を生産し、コンベヤ１２上に供給するように構成されている。本実施形態では、射出成型機＃１が物品Ａを生産し、射出成型機＃２が物品Ｂを生産するものと仮定する。なお、射出成型機＃１は、コンベヤ１２の進行方向において、射出成型機＃２よりも下流側に配置されている（図２参照）。
【００２３】
コンベヤ１２は、射出成型機１３から供給された２種類の物品を搬送するように構成されている。また、コンベヤ１２は、コンベヤ１２の移動速度を検出するコンベヤセンサ１４を備えており（図２参照）、コンベヤ速度Ｖ等の運搬動作情報をロボットシステム１１に対して出力するように構成されている。
【００２４】
生産システム１では、射出成型機＃１及び射出成型機＃２の夫々で生産された２種類の物品、すなわち、物品Ａ及び物品Ｂがコンベヤ１２上に順次排出され、コンベヤ１２によって搬送された物品Ａ及び物品Ｂが、ロボットシステム１１によって別の場所、例えば、固定ステーション１５（図２参照）に移載される。
【００２５】
ロボットシステム１１は、カメラ（撮像装置）１１１と、物品制御部１１２と、ロボット１１３と、画像処理部（検出部）１１４と、を備えている。ロボット１１３は、物品制御部１１２と、画像処理部１１４とに接続されている。画像処理部１１４は、カメラ１１１と、物品制御部１１２とに接続されている。物品制御部１１２は、コンベヤ１２と、射出成型機１３とに接続されている。
【００２６】
図２に示されるように、カメラ１１１は、コンベヤ１２の進行方向において、上流側に配置された射出成型機１３と、下流側に配置されたロボット１１３との間に配置されており、コンベヤ１２によって搬送される物品Ａ及び物品Ｂをコンベヤ１２の上部から撮影するように構成されている。
【００２７】
物品制御部１１２は、互いにバスを介して接続された、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェースと、を備えている。補助記憶装置には、以下で説明する機能を実現するプログラムが格納されており、プロセッサが補助記憶装置からプログラムを主記憶装置に読み出すことにより、プログラムが実行される。
【００２８】
図１に示されるように、物品制御部１１２は、コンベヤ１２から受信したコンベヤ速度Ｖに基づいて、射出成型機１３がコンベヤ上に物品を供給する位置及び時刻を制御することで、予めカメラ１１１によって撮影される物品の種類を限定するとともに、物品の種類の情報をロボット１１３と、画像処理部１１４とに送信するように構成されている。
【００２９】
より具体的には、物品制御部１１２は、以下で説明する条件を満たすように射出成型機＃１及び射出成型機＃２を制御するように構成されている。
まず、図２に示されるように、コンベヤ１２の進行方向にＸ軸をとる。すなわち、コンベヤ１２の上流から下流に向かうにつれてＸの値が大きくなるようにＸ軸を設定する。
また、射出成型機＃１が生産した物品Ａがコンベヤ１２上に供給される領域をＸ１ｕ〜Ｘ１ｄとし、射出成型機＃２が生産した物品Ｂがコンベヤ１２上に供給される領域をＸ２ｕ〜Ｘ２ｄとする。なお、これらの領域は、例えば、射出成型機＃１及び射出成型機＃２の夫々に設けられて物品Ａ及び物品Ｂをコンベヤ１２上に供給するシューター等の供給装置の吐出口のサイズ及び位置によって定義される。そして、吐出口のサイズ及び位置は、例えば、吐出口の開口部に設けられた開閉板等が物品制御部１１２によって制御されることにより変更し得る。
また、カメラ１１１によって撮影される視野範囲をＸｖｕ〜Ｘｖｄとする。
【００３０】
また、物品Ａがコンベヤ１２にｎ回目に供給される時刻をＴＡ，ｎとし、物品Ｂがコンベヤ１２にｎ回目に供給される時刻をＴＢ，ｎとする。コンベヤ速度Ｖを一定速度とする。
なお、「時刻」とは、生産システム１全体において共通する経過時間を表現するシステム時刻であってもよいし、射出成型機＃１と射出成型機＃２の間の相対的な経過時間を表現する時刻であってもよい。
【００３１】
物品制御部１１２は、条件として、以下の式（１）及び式（２）を満たすように、物品Ａ及び物品Ｂが供給される位置及び時刻を制御するように構成されている。
【００３２】
Ｘ１ｕ＋Ｖ（ＴＢ，ｎ−ＴＡ，ｎ）＞Ｘ２ｄ          （１）
Ｘ２ｕ＋Ｖ（ＴＡ，ｎ＋１−ＴＢ，ｎ）＞Ｘ１ｄ          （２）
ここで、式（１）は、ｎ回目に供給された物品Ａの中で最上流のもの（図３のＡ１）よりもｎ回目に供給された物品Ｂの中で最下流のもの（図３のＢ１）がより下流にあることを意味する。このためには、任意の時刻Ｔにおいて、以下の式（１’）を満たせば十分である。
【００３３】
Ｘ１ｕ＋Ｖ（Ｔ−ＴＡ，ｎ）＞Ｘ２ｄ＋Ｖ（Ｔ−ＴＢ，ｎ）          （１’）
式（１’）を変形することにより式（１）が導出される。
【００３４】
同様に、式（２）は、ｎ回目に供給された物品Ｂの中で最上流のもの（図３のＢ２）よりもｎ＋１回目に供給された物品Ａの中で最下流のもの（図３のＡ２）がより上流にあることを意味する。このためには、任意の時刻Ｔにおいて、以下の式（２’）を満たせば十分である。
【００３５】
Ｘ２ｕ＋Ｖ（Ｔ−ＴＢ，ｎ）＞Ｘ１ｄ＋Ｖ（Ｔ−ＴＡ，ｎ＋１）          （２’）
式（２’）を変形することにより式（２）が導出される。
【００３６】
従って、物品制御部１１２が、式（１）及び式（２）を満たすように制御を行うことにより、すべてのｎ回目に供給される物品Ａが、全てのｎ回目に供給される物品Ｂよりも下流にあり、全てのｎ回目に供給される物品Ｂは、全てのｎ＋１回目に供給される物品Ａよりも下流にあることが担保される。
このように、種類の異なる物品Ａと物品Ｂとが重ならないように搬送されるので、後段の画像処理部１１４における物品の検出を簡略化して効率よく行うことができる。
【００３７】
画像処理部１１４は、物品制御部１１２と同様に、互いにバスを介して接続された、不図示のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェースと、を備えている。補助記憶装置には、以下で説明する機能を実現するプログラムが格納されており、プロセッサが補助記憶装置からプログラムを主記憶装置に読み出すことにより、プログラムが実行される。
画像処理部１１４は、カメラ１１１によって撮像された物品の画像と、物品制御部１１２から受信した物品の種類とに基づいてパターンマッチングを行って物品を検出するように構成されている。
【００３８】
画像処理部１１４は、以下の式（３）及び式（４）を満たす時刻Ｔにおいて、物品Ｂのモデル（テンプレート）に対してのみパターンマッチングを行うように構成されている。
【００３９】
Ｘ１ｕ＋Ｖ（Ｔ−ＴＡ，ｎ）＞Ｘｖｄ          （３）
Ｘ１ｄ＋Ｖ（Ｔ−ＴＡ，ｎ＋１）＜Ｘｖｕ          （４）
ここで、図４に示されるように、式（３）は、ｎ回目に供給された物品Ａの中で最上流のものがカメラ１１１の視野よりも下流にあることを意味する。また、式（４）は、ｎ＋１回目に供給された物品Ａの中で最下流のものがカメラ１１１の視野よりも上流にあることを意味する。すなわち、式（３）及び式（４）を満たす時刻Ｔにおいては、カメラ１１１の視野内に物品Ａは存在せず、物品Ｂのみの１種類となる。
【００４０】
従って、物品Ｂのモデル（テンプレート）に対してのみパターンマッチングを行えばよいため、パターンマッチングにかかる処理時間を短縮することができ、効率よく物品の検出を行うことができる。
また、画像処理部１１４は、以下の式（５）及び式（６）を満たす時刻Ｔにおいて、物品Ａのモデル（テンプレート）に対してのみパターンマッチングを行うように構成されている。
【００４１】
Ｘ２ｕ＋Ｖ（Ｔ−ＴＢ，ｎ）＞Ｘｖｄ          （５）
Ｘ２ｄ＋Ｖ（Ｔ−ＴＢ，ｎ＋１）＜Ｘｖｕ          （６）
ここで、図５に示されるように、式（５）は、ｎ回目に供給された物品Ｂの中で最上流のものがカメラの視野より下流にあることを意味する。また、式（６）は、ｎ＋１回目に供給された物品Ｂの中で最下流のものがカメラの視野より上流にあることを意味する。すなわち、式（５）及び式（６）を満たす時刻Ｔにおいては、カメラ１１１の視野内に物品Ｂは存在せず、物品Ａのみの一種類となる。
【００４２】
従って、物品Ａのモデル（テンプレート）に対してのみパターンマッチングを行えばよいため、パターンマッチングにかかる処理時間を短縮することができ、効率よく物品の検出を行うことができる。
【００４３】
なお、上述の画像処理部１１４は、ソフトウェアであるプログラムをプロセッサが実行することによってパターンマッチングを含む画像処理機能が実装されているが、これに限定されず、シリコンチップ上の回路等、ハードウェアとして画像処理機能が実装されていてもよい。
【００４４】
ロボット１１３は、不図示のロボット制御装置とロボットアームとを備えており、ロボット制御装置が、物品制御部１１２から受信した物品の種類を受信し、これに基づいて、ロボットアームが、検出された物品をコンベヤ１２上から取り出し、物品Ａ及び物品Ｂを整列した状態で保持する固定ステーション１５（図２参照）に移載するように構成されている。
なお、固定ステーション１５の代わりに、図６に示されるように、生産システム１が、物品Ａのみを搬送する排出コンベヤ＃１と物品Ｂのみを搬送する搬送コンベヤ＃２とで参照される複数の払出装置１６を備えていてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４６】
例えば、本実施形態においては、簡単のために、生産システム１が、射出成型機＃１及び射出成型機＃２によって参照される２台の射出成型機１３を生産装置として備え、２台の射出成型機１３が物品Ａ及び物品Ｂを夫々生産することとしたが、これに限定されない。生産システム１が３台以上の射出成型機１３を備え、３種類以上の物品を生産する構成であってもよい。また、この場合、生産される物品の種類に応じて、払出装置１６の数を変更してもよいのは勿論である。
また、上記実施形態では、射出成型機＃１と射出成型機＃２が交互に物品Ａ及びＢをコンベヤ１２上に供給することとしたが、これに限定されず、交互に供給しなくてもよい。
また、上記実施形態では、生産装置として射出成型機を例に挙げて説明したが、これに限定されない。生産装置としては、物品を生産できる装置であればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  生産システム
１１  ロボットシステム
１２  コンベヤ
１３  射出成型機
１１１  カメラ（撮像装置）
１１２  物品制御部
１１３  ロボット
１１４  画像処理装置（検出部）
【図１】
2018099766.tif 000003
【図２】
2018099766.tif 000004
【図３】
2018099766.tif 000005
【図４】
2018099766.tif 000006
【図５】
2018099766.tif 000007
【図６】
2018099766.tif 000008