(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供する。【解決手段】搬送状態判定装置Ｂは、直線状の第１検知線Ｋ１上で被搬送物体Ｍを検知する第１検知部１と、直線状の第２検知線Ｋ２上で被搬送物体Ｍを検知する第２検知部２と、第１検知部１および第２検知部２の検知結果に基づいて被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する搬送状態判定部３３と、と備えている。第１検知部１は、第１検知線Ｋ１が搬送路ａ１を横断するように配置され、第２検知部２は、第２検知線Ｋ２が、搬送路ａ１を横断するとともに、第１検知線Ｋ１と平行でないよう配置されている。搬送状態判定部３３は、第１検知部１および第２検知部２による検知状態が変化した際の時刻に基づいて搬送状態を判定する。【選択図】図１
2019158593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送路に沿って搬送される被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、
直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、
直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、
前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、と備え、
前記第１検知部は、前記第１検知線が前記搬送路を横断するように配置され、
前記第２検知部は、前記第２検知線が、前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、
前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。
【請求項２】
前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とが直交しないように配置されている請求項１記載の搬送状態判定装置。
【請求項３】
前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さＬ、短辺長さＷの矩形であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とがなす角の大きさが
2019158593.tif 000039
以上となるように配置されている請求項１または２記載の搬送状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送路に沿って搬送される被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な作業現場においてオートメーション化が進んでいる。例えば、搬送路に沿って被搬送物体を搬送しつつ、被搬送物体に対して処理を施したり、被搬送物体の仕分けを行なったり、という作業がオートメーション化されている。これらの作業をオートメーション化するためには、搬送路上での被搬送物体の位置や姿勢（向き）を検知する必要がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の技術では、搬送手段の搬送路の幅方向に互いに所定間隔をおいて第１および第２のセンサを配置し、これらのセンサによってシート状部材（被搬送物体）の先端を検知している。また、第１および第２のセンサの検知順序によってシート状部材の先端の傾斜方向を判別し、その傾斜方向が所定の傾斜方向か否かを判定している。さらに、第１および第２のセンサの一方がシート状部材の先端を検知してから他方が検知するまでのシート状部材の移動距離と第１および第２のセンサの検知位置間の距離とからシート状部材の先端傾斜角度を算出し、その傾斜角度が所定の傾斜角度か否かを判定している。
【０００４】
また、特許文献２の技術では、移動路（搬送路）を横切る方向に所定の幅間内の少なくとも３点の位置で移動する物体（被搬送物体）の存在に反応するセンサ手段と、前記センサ手段における各反応時点を取得する取得手段と、前記センサ手段における１番最初に反応したセンサ位置を決定するとともに、前記１番最初に反応したセンサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他の反応したセンサ位置を決定する決定手段と、前記１番最初のセンサ位置が反応した時点と、前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置が反応した時点と、前記移動路上を移動する前記移動物体の移動速度と、前記１番最初のセンサ位置と前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置との左右方向の距離を用いて、前記移動物体の少なくとも一辺の長さを導き出すサイズ算出手段と、を備えている。この特許文献２の技術は被搬送物体のサイズを検出するためのものであるが、特許文献１と同様の処理を行うことにより、被搬送物体の姿勢を検出することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７１５４２号公報
【特許文献２】特開２０１５−０１７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１，２の技術では、被搬送物体の姿勢を検知することはできるが、搬送路上での被搬送物体の位置を検知することはできない。また、様々な大きさの被搬送物体に適用するためには、配置するセンサの数を増やす必要がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って搬送される被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、と備え、前記第１検知部は、前記第１検知線が前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が、前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
【０００９】
なお、本発明における検知結果の変化とは、被搬送物体を検知している状態から検知しない状態への変化、または、被搬送物体を検知していない状態から検知している状態への変化を意味している。また、本発明における、「時刻に基づいて搬送状態を判定する」とは、判定に際して、直接的に時刻を用いるだけでなく、間接的に時刻を用いることも含まれる。
【００１０】
本発明に係る搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とが直交しないように配置されている。
【００１１】
本発明に係る搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さＬ、短辺長さＷの矩形であり、前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とがなす角の大きさが
2019158593.tif 000003
以上となるように配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】搬送装置の平面図と搬送状態判定装置の機能ブロック図である。
【図２】実施例１における搬送状態判定装置の処理の流れを表すフローチャートである。
【図３】実施例１における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
【図４】実施例２および３における搬送状態判定装置の処理の流れを表すフローチャートである。
【図５】実施例２における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
【図６】実施例３における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
【図７】矩形の定義を示す図である。
【図８】矩形の回転角と検知状態との関係を示す図である。
【図９】実施例３における角度要件Ｑの定義を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて、本発明に係る搬送状態判定装置の実施形態を説明する。本実施形態では、被搬送物体を搬送する搬送装置に搬送状態判定装置を適用している。図１は、そのような搬送装置の平面図と搬送状態判定装置の機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態では、搬送装置Ａは直線状の搬送路ａ１が形成され、被搬送物体Ｍは搬送路ａ１に沿って、上流から下流に既知の定速度で搬送される。なお、図１では、左側が上流であり、右側が下流であり、搬送方向は図中の左から右となっている。本実施形態では、搬送装置Ａは、ベルトコンベアとして構成されており、そのベルトが搬送路ａ１を構成し、被搬送物体Ｍが載置されるベルトの面が搬送面を構成する。
【００１４】
本発明における搬送状態とは、搬送路ａ１上での被搬送物体Ｍの位置、特に、搬送路ａ１の幅方向位置と、被搬送物体Ｍの姿勢とを含んでおり、姿勢とは平面視における基準姿勢からの回転角である。すなわち、姿勢は搬送面に垂直な軸回りの回転角である。
【００１５】
図１に示すように、搬送状態判定装置Ｂは、第１検知部１，第２検知部２，制御装置３を備えている。第１検知部１は、第１発光部１１と第１受光部１２とを備えている。第１発光部１１は、常にレーザ光を照射するよう構成され、第１受光部１２はそのレーザ光を受光するよう構成されている。この第１発光部１１から第１受光部１２に向かうレーザ光が直線状の第１検知線Ｋ１を構成する。第１発光部１１と第１受光部１２とは、互いに搬送路ａ１の幅方向の反対側に対向配置されている。これにより、第１検知線Ｋ１は搬送路ａ１を横断し、搬送路ａ１上を搬送される被搬送物体Ｍがレーザ光を遮ることにより、第１受光部１２が非受光状態に変化するため、被搬送物体Ｍを検知することができる。すなわち、第１受光部１２が受光している状態が、被搬送物体Ｍを検知していない状態（非検知状態）であり、第１受光部１２が受光していない状態が、被搬送物体Ｍを検知している状態（検知状態）である。
【００１６】
第２検知部２も同様に、第２発光部２１と第２受光部２２とを備えており、第２発光部２１から第２受光部２２に向かうレーザ光が直線状の第２検知線Ｋ２を構成している。また、第１検知部１と同様に、第２発光部２１と第２受光部２２とは、互いに搬送路ａ１の幅方向の反対側に対向配置されている。なお、第２検知部２は、第２検知線Ｋ２が第１検知線Ｋ１と平行とならないように配置されている。また、第１検知部１および第２検知部２は、第１検知線Ｋ１と第２検知線Ｋ２とが搬送面に平行となるように配置することが好ましい。第１受光部１２および第２受光部２２による検知結果（検知状態（非受光状態）または非検知状態（受光状態））は制御装置３に入力されている。
【００１７】
制御装置３は、搬送状態判定装置Ｂの様々な動作を制御するための装置であり、例えば、汎用コンピュータや専用のハードウェア等で構成することができる。本実施形態における制御装置３は、第１検知結果取得部３１，第２検知結果取得部３２，搬送状態判定部３３，搬送状態出力部３４，計時部３５を備えている。計時部３５は、所定の時点からの経過時間を計測しており、任意の時点の時刻を出力することができる。なお、制御装置３を汎用コンピュータで構成した場合には、上述の機能部は、ソフトウェアとハードウェアとを協働させることによって構成することができる。
【００１８】
第１検知結果取得部３１は、第１受光部１２に接続され、第１受光部１２による検知結果を取得するよう構成されている。同様に、第２検知結果取得部３２は、第２受光部２２に接続され、第２受光部２２による検知結果を取得するよう構成されている。また、第１検知結果取得部３１および第２検知結果取得部３２は、取得した検知結果が変化したとき、具体的には、受光状態（非検知状態）から非受光状態（検知状態）に変化したとき、または、非受光状態（検知状態）から受光状態（非検知状態）に変化したときに、その時点の時刻を計時部３５から取得し、状態の変化の情報とともに、搬送状態判定部３３に通知する。
【００１９】
搬送状態判定部３３は、被搬送物体Ｍの搬送路ａ１上での搬送状態を判定する。搬送状態判定部３３は、第１検知結果取得部３１および第２検知結果取得部３２から通知を受けた時刻に基づき被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する。なお、具体的な判定方法は各実施例において説明する。
【００２０】
搬送状態判定部３３によって判定された被搬送物体Ｍの搬送状態は、搬送状態出力部３４を介して、搬送装置Ａや被搬送物体Ｍに対して処理を施す機器等に出力される。
【実施例１】
【００２１】
以下に、平面視形状が円である被搬送物体Ｍの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Ｂについて説明する。先ず、図２の本実施例における搬送状態判定装置Ｂの処理の流れを表すフローチャートを用いて、本実施例における搬送状態判定装置Ｂの処理の流れを説明する。ここでは、被搬送物体Ｍは先ず第１検知部１により検知され、その後第２検知部２によって検知される場合を説明する。なお、本実施例では、被搬送物体Ｍの平面視形状は円であるため、被搬送物体の姿勢は一定（例えば、回転角θ＝０°）として判定すればよいし、判定しなくとも構わない。
【００２２】
先ず、被搬送物体Ｍが搬送路ａ１に沿って上流（左側）から下流（右側）に搬送され、被搬送物体Ｍの下流側先端が第１検知線Ｋ１に到達する（＃０１）と、被搬送物体Ｍによって、第１発光部１１から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第１受光部１２は受光状態（非検知状態）から非受光状態（検知状態）に変化する。第１受光部１２の検知結果を取得した第１検知結果取得部３１は、検知結果が変化したことを受け、計時部３５から時刻Ｔ１を取得し（＃０２）、その時刻Ｔ１を、第１検知部１が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。
【００２３】
その後、被搬送物体Ｍの先端が第２検知線Ｋ２に到達する（＃０３）と、被搬送物体Ｍによって、第２発光部２１から照射されたレーザ光が遮断され、第２受光部２２は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２を取得し（＃０４）、その時刻Ｔ２を、第２検知部２が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。
【００２４】
第１検知部１および第２検知部２の検知状態の変化時刻Ｔ１およびＴ２を取得した搬送状態判定部３３は、これらの時刻の差に基づいて、被搬送物体Ｍの位置を判定する（＃０５）。判定された被搬送物体Ｍの位置情報は搬送状態出力部３４から出力される。
【００２５】
次に、図３の被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する際の平面模式図を用いて、具体的な被搬送物体Ｍの搬送状態（位置）の求め方を説明する。なお、以下の説明では、被搬送物体Ｍの平面視形状を単に円と表記する。先ず、図３に示すように、搬送路ａ１（搬送面）に対して２次元の直交座標系を定義する。ここでは、ｘ座標原点は搬送路ａ１の任意の位置に設定し、ｙ座標原点は搬送路ａ１の幅方向の中央に設定している。また、円の重心をＧとする。
【００２６】
先ず、第１検知線Ｋ１と第２検知線Ｋ２とは以下の式（１），（２）により表される。
【数１】
2019158593.tif 000004
【００２７】
また、被搬送物体Ｍが第１検知部１によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ１（ｘｇ１，ｙｇ）、第２検知部２によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ２（ｘｇ２，ｙｇ）とする。すなわち、円の重心Ｇが座標Ｇ１にあるとき、円は第１検知線Ｋ１と接し、円の重心Ｇが座標Ｇ２にあるとき、円は第２検知線Ｋ２と接している。なお、通常の搬送装置では、被搬送物体Ｍはｘ軸（搬送方向）に平行に搬送されるため、ｙ座標は一定である。そのため、座標Ｇ１と座標Ｇ２とのｙ座標は同じになっている。このような幾何関係に基づき被搬送物体Ｍの搬送状態である位置として座標Ｇ２を求める。具体的には、以下の通りである。
【００２８】
先ず、第１検知線Ｋ１に平行で、第１検知線Ｋ１から搬送方向上流側に距離ｒの位置にある直線Ｋ１Ｓを以下の式（３）によって規定する。
【数２】
2019158593.tif 000005
なお、直線Ｋ１Ｓは第１検知線Ｋ１から搬送方向上流側に位置しているため、ｂＫ１Ｓ＜ｂＫ１である。
【００２９】
次に、直線Ｋ１Ｓ上の点をＰ０（ｘ０，ｙ０）とすると、点Ｐ０と第１検知線Ｋ１との距離はｒであるため、以下の式（４）が得られる。
【数３】
2019158593.tif 000006
【００３０】
また、点Ｐ０は直線Ｋ１Ｓ上にあることから
【数４】
2019158593.tif 000007
となり、式（５）を式（４）に代入すると、
【数５】
2019158593.tif 000008
となる。
【００３１】
式（６）をｂＫ１Ｓについて解くと、
【数６】
2019158593.tif 000009
となる。
したがって、直線Ｋ１Ｓは以下の式（８）で表される。
【数７】
2019158593.tif 000010
【００３２】
同様に、第２検知線Ｋ２に平行で、第２検知線Ｋ２から搬送方向上流側に距離ｒの位置にある直線Ｋ２Ｓは以下の式（９）で表される。
【数８】
2019158593.tif 000011
【００３３】
上述の定義より、直線Ｋ１ＳはＧ１（ｘｇ１，ｙｇ）を通り、直線Ｋ２ＳはＧ２（ｘｇ２，ｙｇ）を通るため、
【数９】
2019158593.tif 000012
となる。
【００３４】
式（１１）と式（１０）の各辺を減算し、ｙｇについて解くと、以下の式（１２）が得られる。
【数１０】
2019158593.tif 000013
【００３５】
したがって、
【数１１】
2019158593.tif 000014
となる。ここで、ｘｇ１およびｘｇ２は未知であるが、ｘｇ２−ｘｇ１は、第１検知部１および第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知されたときの被搬送物体Ｍの重心Ｇのｘ座標の差であるため、ｘｇ２−ｘｇ１は（Ｔ２−Ｔ１）×搬送速度により求めることができる。したがって、式（１３）により、被搬送物体Ｍが第２検知部２によって検知されたときの被搬送物体Ｍの位置を求めることができる。
【実施例２】
【００３６】
以下に、平面視形状が楕円である被搬送物体Ｍの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Ｂについて説明する。先ず、図４の本実施例における搬送状態判定装置Ｂの処理の流れを表すフローチャートを用いて、本実施例における搬送状態判定装置Ｂの処理の流れを説明する。なお、本実施例においても実施例１と同様に、被搬送物体Ｍは先ず第１検知部１により検知され、その後第２検知部２によって検知される。また、本実施例では、第１検知部１による検知状態が終了した後に、第２検知部２に検知されるとするが、被搬送物体Ｍの大きさと、第１検知部１および第２検知部２の配置状態によっては、第１検知部１による検知状態が終了する前に、第２検知部２によって検知され得る。その場合には、各検知部における検知状態の変化の順序が異なるが、搬送状態の判定処理に変わりはない。
【００３７】
先ず、被搬送物体Ｍが搬送路ａ１に沿って上流（左側）から下流（右側）に搬送され、被搬送物体Ｍの先端が第１検知線Ｋ１に到達する（＃１１）と、被搬送物体Ｍによって、第１発光部１１から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第１受光部１２は受光状態（非検知状態）から非受光状態（検知状態）に変化する。第１受光部１２の検知結果を取得した第１検知結果取得部３１は、検知結果が変化したことを受け、計時部３５から時刻Ｔ１ｓを取得し（＃１２）、その時刻Ｔ１ｓを、第１検知部１が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。
【００３８】
その後、被搬送物体Ｍの搬送が継続し、被搬送物体Ｍの後端が第１検知線Ｋ１を通過する（＃１３）と、第１受光部１２は非受光状態（検知状態）から受光状態（非検知状態）に変化する。このとき第１検知結果取得部３１は計時部３５から時刻Ｔ１ｅを取得し（＃１４）、その時刻Ｔ１ｅを、第１検知部１が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。
【００３９】
被搬送物体Ｍの搬送が継続し、被搬送物体Ｍの先端が第２検知線Ｋ２に到達する（＃１５）と、第２受光部２２は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２ｓを取得し（＃１６）、その時刻を、第２検知部２が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。さらに、被搬送物体Ｍの後端が第２検知線Ｋ２を通過する（＃１７）と、第２受光部２２は非受光状態（検知状態）から受光状態（非検知状態）に変化する。このとき第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２ｅを取得し（＃１８）、その時刻Ｔ２ｅを、第２検知部２が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。
【００４０】
第１検知部１および第２検知部２の検知結果の変化時刻を取得した搬送状態判定部３３は、これらの時刻に基づいて、被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する（＃１９）。判定された被搬送物体Ｍの搬送状態は搬送状態出力部３４から出力される。
【００４１】
次に、図５の被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する際の平面模式図を用いて、具体的な被搬送物体Ｍの搬送状態の求め方を説明する。なお、以下の説明では、被搬送物体Ｍの平面視形状を単に楕円と表記する。本実施例においても、実施例１と同様な２次元直交座標系を定義し、楕円の重心をＧとしている。また、本実施例においても、被搬送物体Ｍが第１検知部１によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ１（ｘｇ１，ｙｇ）、第２検知部２によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ２（ｘｇ２，ｙｇ）とする。
【００４２】
先ず、重心が原点にある楕円は以下の式（１４）で表される。ここで、ａ＞ｂとする。なお、本実施例における楕円の基準姿勢は、長軸がｘ軸に平行となる姿勢である。
【数１２】
2019158593.tif 000015
【００４３】
また、第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２を以下の式（１５），（１６）で定義する。なお、α１およびα２はそれぞれ第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２とｙ軸とがなす角であり、−９０°＜α１＜９０°，−９０°＜α２＜９０°である。なお、図５中のα１およびα２は、回転の方向を考慮せずに示しており、詳細には｜α１｜および｜α２｜を意味している。
【数１３】
2019158593.tif 000016
【００４４】
また、楕円が第１検知線Ｋ１に検知され始めてから検知され終わるまでのｘ軸方向の移動距離をＥ１，楕円の重心Ｇから楕円と第１検知線Ｋ１との接点までの距離をＤ１とすると、図５に示すように、次式が成り立つ。なお、移動距離Ｅ１は、第１検知部１が、被搬送物体Ｍを検知し終えた時刻Ｔ１ｅと、検知し始めた時刻Ｔ１ｓと、の差から求めることができる。
【数１４】
2019158593.tif 000017
【００４５】
ここで、式（１４）で表される楕円の接線と重心Ｇとの距離が距離Ｄとすると、接線とｙ軸とがなす角θ（−９０°≦θ≦９０°）は以下の式（１８）で表すことができる。
【数１５】
2019158593.tif 000018
【００４６】
これを上述の場合に適用すると、
【数１６】
2019158593.tif 000019
となり、楕円の回転角は以下の式（２０），（２１）により求めることができる。
【数１７】
2019158593.tif 000020
【００４７】
検知線Ｋ２についても同様に、楕円の回転角は以下の式（２２），（２３）によって求められる。
【数１８】
2019158593.tif 000021
【００４８】
ここで、式（２０）および（２１）から選択した一つの値と、式（２２）および（２３）から選択した一つの値とから、４組の組み合わせを作成し、値が一致する組の値を楕円の回転角とする。これらの計算によって得られる角度は計算誤差を含んでいる可能性があるため、値が一致しない場合がある。その場合には、値が最も近似する組を選択し、それらから回転角を求める。例えば、その組の２つの値の平均値を楕円の回転角とする。
【００４９】
なお、第１検知線Ｋ１と第２検知線Ｋ２とが直交する場合には、値が一致する（近似を含む）組が２つ得られる。そのため、被搬送物体Ｍの平面視形状が楕円の場合には、第１検知線Ｋ１と第２検知線Ｋ２とが直交しないように、第１検知部１と第２検知部２とを配置することが望ましい。
【００５０】
次に、被搬送物体Ｍの位置を求める。先ず、ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ＝ｔで表される直線が、式（１４）で表される楕円を反時計回りに（α＋θ）回転させ、（ｘｇ，ｙｇ）平行移動した楕円に接する時、ｘｇは以下の式（２４）で表すことができる。なお、点（ｘｇ，ｙｇ）は、回転および平行移動した後の楕円の重心である。また、−９０°＜α＜９０°とする。
【数１９】
2019158593.tif 000022
【００５１】
したがって、第１検知部１および第２検知部２が検知被搬送物体Ｍを検知し始めた時、すなわち、楕円の下流側先端が第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２に接した時の楕円の重心のｘ座標ｘｇ１，ｘｇ２は、以下の式（２５），（２６）で求めることができる。
【数２０】
2019158593.tif 000023
【００５２】
ここで、
【数２１】
2019158593.tif 000024
と置くと、式（２５），（２６）はそれぞれ以下の式（２８），（２９）となる。
【数２２】
2019158593.tif 000025
【００５３】
式（２９）から式（２８）を減じ、ｙｇについて解けば、以下の式（３０）により楕円の重心のｙ座標ｙｇを求めることができる。
【数２３】
2019158593.tif 000026
このｙｇを式（２９）に代入すれば、ｘｇ２も求めることができる。
【００５４】
以上の処理によって、被搬送物体Ｍが第２検知部２によって検知されたときの被搬送物体Ｍの搬送状態である姿勢（回転角）と位置とを求めることができる。
【実施例３】
【００５５】
次に、平面視形状が矩形である被搬送物体Ｍの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Ｂについて説明する。本実施例における処理の流れは実施例２における処理の流れと同様であるため、処理の流れの説明は省略する。なお、本実施例の第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２もそれぞれ式（１５），（１６）により表されている。以下の説明では、被搬送物体Ｍの平面視形状を単に矩形と表記する。
【００５６】
図６は、本実施例における被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する際の平面模式図である。また、図７は矩形の定義を説明する図である。図７は、矩形と検知線とを、検知線の回転角だけ時計回りに回転させたものである。
【００５７】
図７に示すように、矩形は、ｘ軸方向長さＬ，ｙ軸方法長さＷ（Ｌ≧Ｗ）であり、回転角θ（−９０°≦θ≦９０°）とする。なお、本実施例における矩形の基準姿勢は、長辺がｘ軸と平行となる姿勢である。また、矩形の４つの頂点Ｐ１（ｘｐ１，ｙｐ１），Ｐ２（ｘｐ２，ｙｐ２），Ｐ３（ｘｐ３，ｙｐ３），Ｐ４（ｘｐ４，ｙｐ４）を図７に示すように定め、重心をＧとする。このとき、この矩形の水平フィレ径（矩形の外接矩形のｘ軸方向長さ）をＤとすると、回転角θは次の式（３１）によって表すことができる。
【数２４】
2019158593.tif 000027
【００５８】
矩形の場合には、回転角の正負によって、検知部によって検知され始める頂点および検知され終わる頂点が異なる。具体的には、検知線に対する相対的な回転角が正（反時計回り）の場合には、検知部によって検知され始める頂点がＰ１であり、検知され終わる点がＰ３である（図８（ａ））。一方、回転角が負（時計回り）の場合には、検知部によって検知され始める点がＰ２であり、検知され終わる点がＰ４である場合（図８（ｂ））。なお、図８中のＫは第１検知線Ｋ１または第２検知線Ｋ２である。
【００５９】
ここで、図８を用いて、それぞれの場合について検討する。先ず、図８に示すように、検知線Ｋの回転角をα，矩形の対角線と検知線Ｋとがなす角をδ，矩形の対角線と矩形の長辺とがなす角をγ，矩形の長辺とｘ軸とがなす角（矩形の回転角）をβとする。このとき、δ＝９０°―α＋β―γとなる。なお、図８（ｂ）の場合には、βは負の値となる。
【００６０】
また、図８（ａ），（ｂ）それぞれの場合において、δが鋭角か鈍角かで場合分けをする。図８（ａ）において、δが鋭角の場合のβをβ＋Ｓ、鈍角の場合のβをβ＋Ｌと表記し、図８（ｂ）において、δが鋭角の場合のβをβ−Ｓ、鈍角の場合のβをβ−Ｌと表記すると、以下の関係が成り立つ。
【数２５】
2019158593.tif 000028
【００６１】
式（３１）を図８の場合に適用すると、第１検知部１によって検知された矩形の回転角β１は以下の式（３３）によって求めることができる。
【数２６】
2019158593.tif 000029
ここで、Ｄ１＝Ｅ１ｃｏｓα１である。また、Ｅ１は、第１検知部１が、被搬送物体Ｍを検知し終えた時刻Ｔ１ｅと、検知し始めた時刻Ｔ１ｓと、の差から求めることができる。
【００６２】
さらに、式（３３）を加算，減算の場合別に書き分けると式（３４）から式（３７）が得られる。
【数２７】
2019158593.tif 000030
【００６３】
同様に、第２検知部２によって検知された矩形の回転角β２として以下の式（３８）から式（４１）が得られる。
【数２８】
2019158593.tif 000031
【００６４】
ここで、式（３４）から（３７）から選択した一つの値と、式（３８）および（４１）から選択した一つの値とから、１６組の組み合わせを作成し、角度条件を満たし、値が一致する組の値を矩形の回転角とする。なお、これらの計算によって得られる角度は計算誤差を含んでいる可能性があるため、値が一致しない場合がある。その場合には、値が近似する組を選択し、それらから回転角を求める。例えば、その組の２つの値の平均値を矩形の回転角とする。
【００６５】
また、矩形の場合には、回転角が−９０°と９０°との場合では同一姿勢となる。そのため、この場合を考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。さらに、矩形が正方形（Ｌ＝Ｗ）の場合には、β１とβ２との角度差が９０°の場合にも姿勢は同一となるため、この場合をも考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。
【００６６】
次に、被搬送物体Ｍの位置を求める。先ず、第１検知線Ｋ１と平行で、第１検知部１に検知され始めた時の被搬送物体Ｍの重心Ｇ１（ｘｇ１，ｙｇ）を通る直線Ｋ１’は以下の式（４２）で定義される。
【数２９】
2019158593.tif 000032
【００６７】
このとき、Ｋ１とＫ１’との距離ｕ１は以下の式（４３），（４４）として表現することができる。なお、βは上述の処理によって求めた矩形の回転角である。
【数３０】
2019158593.tif 000033
したがって、ｔ１’は式（４５）となる。
【数３１】
2019158593.tif 000034
【００６８】
ここで、Ｋ１’が点Ｇ１（ｘｇ１，ｙｇ）を通ることから式（４６）が得られる。
【数３２】
2019158593.tif 000035
【００６９】
第２検知線Ｋ２と平行で、第２検知部２に検知され始めた時の被搬送物体Ｍの重心Ｇ２（ｘｇ２，ｙｇ２）を通る直線Ｋ２’についても同様に考えると、式（４７）が得られる。
【数３３】
2019158593.tif 000036
【００７０】
式（４７）にｃｏｓα１を乗じたものから、式（４６）にｃｏｓα２を乗じたものを減じ、ｙｇについて解くと式（４８）が得られる。
【数３４】
2019158593.tif 000037
【００７１】
なお、上述の姿勢（回転角）の算出において、複数の回転角の解が得られる場合がある。具体的には、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、が同一の場合に、複数の回転角の解が得られる。したがって、一意の回転角の解を得るためには、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、を異ならせればよい。例えば、第１検知線Ｋ１には点Ｐ２から通過し、第２検知線Ｋ２には点Ｐ１から通過するように検知線を配置すればよい。
【００７２】
ここで、矩形（図９中のＭ）と、その矩形の重心を中心として回転前後の対角線が重なるように回転した矩形（図９中のＭ’）と、を考え、図９に示すようにＱを設定すると、Ｑは以下の式（４９）により表すことができる。
【数３５】
2019158593.tif 000038
【００７３】
このとき、｜α１―α２｜ ＞  Ｑとなるように第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２を配置すれば、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、を異ならせることができ、一意の回転角の解を得ることができる。
【００７４】
〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、第１検知部１および第２検知部２を、レーザ光を投受光するセンサによって構成したが、他のデバイスによって構成しても構わない。例えば、投受光型のファイバーセンサを用いることもできる。当然ながら、検知線がシャープなほど、被搬送物体Ｍの搬送状態の検知精度を高めることができるため、必要な検知精度に応じて第１検知部１および第２検知部２を構成するデバイスを選択すればよい。
【００７５】
（２）本発明においては、第１検知線Ｋ１と第２検知線Ｋ２とは平行でないため、これは必ず交差する。ただし、その交差位置は、搬送面上でも、搬送面上外でも構わない。
【００７６】
（３）上述の実施形態では、第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２はいずれも搬送路ａ１の幅方向に平行ではない、すなわち、搬送方向に直交しないように設定されているが、第１検知線Ｋ１および第２検知線Ｋ２の一方は、搬送路の幅方向に平行となるよう設定しても構わない。
【００７７】
（４）上述の実施形態では、搬送状態を判定するに際して、被搬送物体の搬送速度が既知であるとして、２つの時刻間に被搬送物体が搬送される距離を算出したが、搬送距離の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、搬送装置にロータリーエンコーダ等の位置検出器を設け、２つの時刻間における位置検出器の数値差から搬送距離を求めることができる。なお、前者の方法が、搬送状態を求めるに際して、時刻を直接的に使用する場合であり、後者が時刻を間接的に使用する場合の例である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、搬送路上での被搬送物体の姿勢および位置との少なくとも一方を含む状態を判定する状態判定装置に用いることができる。このような状態判定装置は、例えば、搬送路に沿って被搬送物体を搬送しつつ、被搬送物体に対して処理を施したり、被搬送物体の仕分けを行なったりするオートメーション装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
Ａ：搬送装置
ａ１：搬送路
Ｂ：搬送状態判定装置
Ｍ：被搬送物体
Ｋ１：第１検知線
Ｋ２：第２検知線
Ｔ１：時刻
Ｔ１ｓ：時刻
Ｔ１ｅ：時刻
Ｔ２：時刻
Ｔ２ｓ：時刻
Ｔ２ｅ：時刻
１：第１検知部
２：第２検知部
３３：搬送状態判定部
【図１】
2019158593.tif 000040
【図２】
2019158593.tif 000041
【図３】
2019158593.tif 000042
【図４】
2019158593.tif 000043
【図５】
2019158593.tif 000044
【図６】
2019158593.tif 000045
【図７】
2019158593.tif 000046
【図８】
2019158593.tif 000047
【図９】
2019158593.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月6日(2018.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における形状および大きさが既知の楕円または矩形である被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、
直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、
直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、
前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、
前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、
前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、
前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、
前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。
【請求項２】
前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とが直交しないように配置されている請求項１記載の搬送状態判定装置。
【請求項３】
前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さＬ、短辺長さＷの矩形であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とがなす角の大きさが
2019158593.tif 000049
以上となるように配置されている請求項１または２記載の搬送状態判定装置。
【請求項４】
搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、
直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、
直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、
前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、
前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、
前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、
前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、
前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における形状および大きさが既知の楕円または矩形である被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、平面視において前記第１検知線が搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月28日(2018.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、
直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、
直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、
前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、
前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、
前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、
前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、
前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻、および、前記第１検知線と第２検知線とを表す各々の直線の傾きと切片と、に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における形状および大きさが既知の楕円または矩形である被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、平面視において前記第１検知線が搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻、および、前記第１検知線と第２検知線とを表す各々の直線の傾きと切片と、に基づいて前記搬送状態を判定する。