(57)【要約】【課題】本発明は、ワークに傷や割れを発生させることなく、ワークを一定の姿勢に整列した状態で製造ラインに供給することができ、かつ省力化や省資源化を図ることができるワーク整列装置及びワーク整列方法を提供すること。  【解決手段】  ワーク２を撮像する第１の電子カメラ４と、該第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの微調整を行う第１水平方向姿勢変換装置と、第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの任意の一面を上面側とするために、ワークの面を整える垂直方向姿勢変換装置と、該垂直方向姿勢変換装置で姿勢を整えられたワークを撮像する第２の電子カメラ１０と、該第２の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの最終調整を行う第２水平方向姿勢変換装置１１と、を有するワーク整列装置。【選択図】  図１
2005288625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを撮像する第１の電子カメラと、
該第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの微調整を行う第１水平方向姿勢変換装置と、
第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの任意の一面を上面側とするために、ワークの面を整える垂直方向姿勢変換装置と、
該垂直方向姿勢変換装置で姿勢を整えられたワークを撮像する第２の電子カメラと、
該第２の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの最終調整を行う第２水平方向姿勢変換装置と、
を有することを特徴とするワーク整列装置。
【請求項２】
第１の電子カメラによりワークを撮像する工程と、
該第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、第１水平方向姿勢変換装置によりワークの水平方向の向きの微調整を行う工程と、
第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの任意の一面を上面側に位置させるために、垂直方向姿勢変換装置によりワークの面を整える工程と、  垂直方向姿勢変換装置で姿勢を整えられたワークを第２の電子カメラにより撮像する工程と、
該第２の電子カメラで撮像された情報に基づいて、第２水平方向姿勢変換装置によりワークの水平方向の向きの最終調整を行う工程と、
を有することを特徴とするワーク整列方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、姿勢を揃えた状態でワークを製造ラインに供給するためのワーク整列装置及びワーク整列方法に関する。
特に、ランダムな状態にあるワークの姿勢を電子カメラにより撮像し、機械的にワークを一定の姿勢に整えるワーク整列装置及びワーク整列方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に、ワークを搬送する搬送面を振動させることによってワークを所定方向に移動させるパーツフィーダが多くの製造ラインにおいて用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このパーツフィーダは、ボウル状の容器の中に投入された多数の比較的小型のワークを、容器内壁面に形成された螺旋状の搬送面に沿って上昇させ、この搬送面でワークの姿勢を整える装置である。
そして、搬送面において所定の姿勢以外のワークを搬送面から振り落とすことで、部品の整列を達成している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５３２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなパーツフィーダを用いた場合、振動によるワーク同士の摩擦、ガイドとワークとの摩擦、ワークのガイドに対する滑り等により、ワーク自体に傷や汚れが発生する欠点がある。
また、所定の姿勢以外のワークは、ガイドから振り落とされるので、ワークの種類によってはワークに割れや欠けが発生し致命的な問題となる。
なお、パーツフィーダを用いずに、エンボステープによりワークを整列し、製造ラインに供給する方法もあるが、エンボステープの作製に手間やコストを要し、またエンボステープは一度使用したら廃棄されるため省資源化の観点からも問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、ワークに傷や割れを発生させることなく、ワークを一定の姿勢に整列した状態で製造ラインに供給することができ、かつ省力化や省資源化を図ることができるワーク整列装置及びワーク整列方法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】
かくして、本発明者は、このような技術的背景に対して鋭意研究を重ねた結果、電子カメラによりランダムな姿勢状態のワークを撮像し、この撮像情報（画像情報）に基づいて姿勢変換装置を用いて機械的にワークを一定姿勢に整えることにより、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、（１）、ワークを撮像する第１の電子カメラと、該第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの微調整を行う第１水平方向姿勢変換装置と、第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの任意の一面を上面側とするために、ワークの面を整える垂直方向姿勢変換装置と、該垂直方向姿勢変換装置で姿勢を整えられたワークを撮像する第２の電子カメラと、該第２の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの水平方向の向きの最終調整を行う第２水平方向姿勢変換装置と、を有するワーク整列装置に存する。
【０００８】
また、本発明は、（２）、第１の電子カメラによりワークを撮像する工程と、該第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、第１水平方向姿勢変換装置によりワークの水平方向の向きの微調整を行う工程と、第１の電子カメラで撮像された情報に基づいて、ワークの任意の一面を上面側に位置させるために、垂直方向姿勢変換装置によりワークの面を整える工程と、垂直方向姿勢変換装置で姿勢を整えられたワークを第２の電子カメラにより撮像する工程と、該第２の電子カメラで撮像された情報に基づいて、第２水平方向姿勢変換装置によりワークの水平方向の向きの最終調整を行う工程と、を有するワーク整列装置に存する。
【０００９】
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上（１）から（２）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の電子カメラで撮像された情報（姿勢位置等の画像データ）に基づいて第１水平方向姿勢変換装置によりワークの水平方向の向きの微調整が行われ、次いで、垂直方向姿勢変換装置により、ワークの任意の一面が上面側とされ、次いで、第２の電子カメラで撮像された情報（姿勢位置等の画像データ）に基づいて第２水平方向姿勢変換装置により、ワークの水平方向の向きが整えられるので、製造ラインに供給されるワークは全て所定の姿勢に整えられる。
そのため、パーツフィーダを用いた場合のようにワークに傷や割れを発生させることがなく、また、エンボステープを使用しなくても良いため、省力化や省資源化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク整列装置を示している。
このワーク整列装置１には、多数の直方体状のワーク２が投入されたパレット３（例えば浅皿状の容器）が供給される。
このパレット３上に個々のワーク２がランダムな姿勢とランダムな位置に載置されている。
ここでワーク２は、例えばセラミック、ガラス、合成樹脂等よりなる電子部品であり、通常、外形ラインに平面を有するものが採用される。
【００１２】
パレット３より上方には、ワーク２を撮像（撮影）する第１の電子カメラ４が配置され、この電子カメラ４はスライド可能となっている。
電子カメラ４には、撮像素子が組み込まれ、ワーク２やパレット３の表面からの反射光をレンズで集光し、撮像素子に照射することで、撮像情報（姿勢位置等の画像データ）が収集される。
そのため、静止して載置されたパレット３の上方で、電子カメラ４を走査させることにより、パレット３内の全てのワーク２の一方向から見た姿勢が撮像される。
すなわち、電子カメラ４は少なくとも1個の撮像素子で構成され一定の視野を持ち、同一視野の中にあるワークは認識されてｘ−ｙ方向（図でいう左右方向）に順次移動して最終的にパレット３の全体に渡って載置されている全部のワークを撮像できるようになる。
【００１３】
電子カメラ４による撮像が済んだワーク２は、第１水平方向姿勢変換装置である移載ロボット５により、ワーク２の姿勢を変換させるための作業台６に搬送される。
この移載ロボット５は、ガイド８に沿って図でいう左右方向に平行移動するだけであるが、ガイド８自体は図でいう上下方向にスライド可能であるため、ワーク２は移載ロボット５により上下左右方向に自由自在に移動され、ワーク２を作業台６の必要とする位置に配置することができる。
すなわち、作業台６の上に載置されたどの姿勢変換装置を使うかが判断され、ワークの姿勢に該当する姿勢変換装置にワークが移載される。
ワーク２は、移載ロボット５で搬送される途中、電子カメラ４で撮像された情報に基づいてその一面が図中上下方向に沿うように、水平方向（図中紙面方向）の向きの微調整が行われる。
【００１４】
微調整は、ワーク２を０〜９０度の範囲で一方向に回転させることにより行われる。
因みに、このような微調整においては、ワーク２のどの面がどの位置にあるか、例えば、基準となる面が上面であるか下面であるか、或いは右側面であるか左側面であるかといったようなことまでは調整されない。
この調整は、次の作業台６において行われる。
【００１５】
作業台６には、所定の間隔を置いて垂直方向姿勢変換装置７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが配置されており、装置が設けられていない空の位置７Ａも用意されている。
ここで、垂直方向姿勢変換装置７Ｂは、作業台６の長手方向に沿ってワーク２を９０度又は１８０度垂直回転させてワーク２を反転させる作業を行う。
ここで垂直方向姿勢変換とは、ワーク２を紙面方向の軸により９０度又は１８０度垂直回転させる姿勢変換をいう。
垂直方向姿勢変換装置７Ｃ，７Ｄは、作業台６でワーク２を９０度垂直回転させる作業を行い、垂直方向姿勢変換装置７Ｂは、１８０度垂直回転させる（反転させる）作業を行う。
この垂直方向姿勢変換装置７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを用いることで、電子カメラ４で撮像された情報（姿勢位置等の画像データ）に基づいて、ワーク２の任意の一面（基準とする面）が上面側に位置するようにされる。
【００１６】
なお、位置７Ａは、何も作業しない場合である。
このようにして、姿勢を整えられたワーク２は、再び移載ロボット５に保持されて、移載ロボット５により平行移動させられながら回転テーブル９に搬送される。
この回転テーブル上では、先ず、ワーク２が第２の電子カメラ１０により撮像される。
ここでの電子カメラ１０は、１つのワーク２のみで基準となる面が例えば上面を向いているワークを撮像することとなる。
【００１７】
次いで、ワーク２は、第２水平方向姿勢変換装置１１により、電子カメラ１０で撮像された情報に基づいて、ワーク２の水平方向の向きが一定の方向を向くように最終調整される。
【００１８】
次いで、姿勢が完全に整えられたワーク２は、検査装置１２により傷や汚れ等の外観検査、及びワークの性能検査が行われた後、移載ロボット１３に保持されながら、トレイ１４に搬送され、トレイ１４に整列配置される。
前記のワークの性能検査とは、例えばワークがＬＥＤであればＬＥＤの発光強度とかの検査を意味する。
ここで、移載ロボット１３は、回転テーブル上で常に一定の位置に整列されたワーク２を保持してトレイ１４に置き換えることとなる。
ここで検査装置１２において、ワーク２が不良品であると判定された場合には、ワーク２は不良品ストッカー１５に投入され、廃棄される。
なお、ワーク２がロボット５により回転テーブル上に移載された場合、回転テーブルの回転による位相の変化は補正されるため問題はない。
【００１９】
次に、図２のブロック図を用いてワーク整列装置１の制御回路について説明する。
なお、第２の電子カメラ１０の回路については第１の電子カメラ４と同様であるので、省略した。
第１の電子カメラ４では、被写体であるワーク２からの反射光がレンズ等の撮像光学系１６に入射する。
そして、撮像光学系１６を介して集光された光が撮像素子１７に入射する。
【００２０】
撮像素子１７では、その入射光の強度に応じたアナログ信号を発し、アナログ信号処理部１８において、撮像素子１７の出力に元々含まれるノイズを除去するＣＤＳ処理及びＡ／Ｄ変換後のＤレンジを有効に用いるために撮像出力を非線形化する処理等が行われる。
そして、アナログ信号処理部１８で信号処理が行われた出力はＡ／Ｄ変換部１９においてデジタル信号に変換される。
【００２１】
上述した撮像素子１７、アナログ信号処理部１８、及びＡ／Ｄ変換部１９はタイミング制御部２０によりタイミング制御され、撮像素子１７の各画素からの出力がバス２１を介して順次バッファメモリ２２に記憶される。
次いで、バッファメモリ２２に蓄積された画像データが、画像処理部２３に送信される。
【００２２】
ところで、撮像素子１７において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが配置されており、画像データはＲＧＢ表色系で示される。
画像データを構成する各画素には、ＲＧＢのいずれか１つの色成分の色情報が存在する。
画像処理部２３は、このような画像データに対し、階調変換や輪郭強調等を施すことが可能であり、特にここでは階調変換されたデータをあるしきい値で白色と黒色とに分ける二値化処理を行う。
例えば、パレットを白色樹脂とすれば、ワーク２が黒色でなくとも、容易にワークの形状を算出することができる。
そして、この画像処理部２３で算出された二値化データに基づき、ワーク２の姿勢制御を行う。
【００２３】
具体的には、メカ駆動回路２４を介して移載ロボット５，１３、垂直方向姿勢変換装置７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ、第２水平方向姿勢変換装置１１、ガイド８、回転テーブル９、及び検査装置１２の制御を行う。
なお、バス２１にはパーソナルコンピュータ２５、表示画像生成部２６、モニタ２７、及びメモリ２８が設けられる。
【００２４】
次に、図３のフローチャート、及び図４と図５を用いてワーク２の姿勢が修正されて行く流れについて、例を挙げて説明する。
図４（Ａ）は、ワーク２の任意の一面、すなわちここでは、突起２ａが形成されている面が上面側に位置している場合の流れを示している。
この突起２ａが形成されている面が上面側に位置しているという情報は、ステップＳ１の第１の電子カメラ４によって撮像し、上述したように画像処理することによって得られる。
ステップＳ２では、第１の電子カメラ４によって撮像した情報を基に、移載ロボット５によりワーク２を搬送中に姿勢微変換、すなわち水平方向の向きが調整される。
ステップＳ３では、作業台６において、ワーク２の任意の一面（基準の面）が上面側となるように、ワーク２の面が整えられる。
【００２５】
〔図４（Ａ）のワーク２の場合〕
既にワーク２の突起２ａが上面側に位置しているので、ワーク２は位置７Ａに運ばれ、垂直方向姿勢変換装置７Ｂ，７Ｃ，７Ｄによる作業は行われない。
【００２６】
〔図４（Ｂ）のワーク２の場合〕
ワーク２の突起２ａが形成されている面が下面側に位置しているので、垂直方向姿勢変換装置７Ｂが配置されている場所に搬送される。
そこで、ワーク２の下面側が上面側にくるように、垂直姿勢変換装置７Ｂによって、垂直方向に１８０度回転するようにして姿勢変換（反転）が行われる。
【００２７】
〔図５（Ａ）のワーク２の場合〕
既にワーク２の突起２ａが形成されている面が側面側に位置しており幅広面が水平面に沿っているので、垂直方向姿勢変換装置７Ｃが配置されている場所に搬送される。
そこでワーク２の突起２ａが形成されている面が上面側にくるように、ワーク２は垂直方向姿勢変換装置７Ｃによって垂直方向に９０度回転するようにして姿勢変換が行われる。
【００２８】
〔図５（Ｂ）のワーク２の場合〕
既にワーク２の突起２ａが形成されている面が側面側に位置しており幅広面が垂直面に沿っているので、垂直方向姿勢変換装置７Ｄが配置されている場所に搬送される。
そこでワーク２の突起２ａが形成されている面が上面側にくるように、ワーク２は垂直方向姿勢変換装置７Ｄによって垂直方向に９０度回転するようにして、姿勢変換が行われる。
【００２９】
次いで、このように作業台６で水平方向の姿勢変換を受けたワーク２は移載ロボット５により水平移動させられ、回転テーブル９に搬送され、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、第２の電子カメラ１０によりワーク２の撮像が上述したように行われる。
ステップＳ５では、この撮像情報（姿勢位置等の画像データ）に基づいて、メカ駆動回路２４を介して第２水平方向姿勢変換装置１１によりワーク２の姿勢変換、すなわち水平方向の向きが切欠部２ｂを目印として調整される。
なお、画像データを二値化した際に突起２ａ及び切欠部２ｂを目印とすることができるように、突起２ａ及び切欠部２ｂはワーク２の本体と異なる色にすると良い。
【００３０】
上述した一実施形態のワーク整列装置１では、電子カメラ４で撮像された情報に基づいて各垂直方向姿勢変換装置７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにより、ワーク２の任意の一面（基準となる面）が上面側とされ、電子カメラ１０で撮像された情報に基づいて第２水平方向姿勢変換装置１１により、ワーク２の水平方向の向きが整えられるので、製造ラインに供給されるワーク２は全て効率よく所定の姿勢に揃えられる。
そのため、従来のパーツフィーダを用いた場合のように、ワーク２に傷や割れを発生させることがなく、また、エンボステープを使用しないため、省力化や省資源化を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した一実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上述した一実施形態では、作業台６にある垂直方向姿勢変換装置は、その数を増やすことで、作業の流れはより効率的となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、傷、汚れ、割れなどの発生を嫌うワークの姿勢を揃えた状態でワークを製造ラインに供給するためのワーク整列装置及びワーク整列方法に関するものであるが、その原理を生かせる限り、他の技術分野、例えば物流等の倉庫管理等にも利用できるものであり、その応用分野は広いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るワーク整列装置を示す説明図である。
【図２】図２は、図１のワーク整列装置の制御回路を示すブロック図である。
【図３】図３は、ワークの姿勢を修正する際の流れを示す説明図である。
【図４】図４は、ワークの姿勢が修正されて行く流れを示す説明図である。  図４（Ａ）は、突起が形成されている面が上面側に位置している場合の流れを示しており、図４（Ｂ）は、突起が形成されている面が下面側に位置している場合の流れを示している。
【図５】図５は、ワークの姿勢が修正されて行く流れを示す説明図である。  図５（Ａ）はワークの長手方向に沿った面が上下面側に位置している場合の流れを示しており、図５（Ｂ）はワークの長手方向に対して垂直な方向に沿った面が上下面側に位置している場合の流れを示している。
【符号の説明】
【００３４】
１  ワーク整列装置
２  ワーク
２ａ  突起
２ｂ  切欠部
３  パレット
４  第１の電子カメラ
５  移載ロボット（第１水平方向姿勢変換装置）
６  作業台
７Ａ  位置
７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ  垂直方向姿勢変換装置
８  ガイド
９  回転テーブル
１０  第２の電子カメラ
１１  第２水平方向姿勢変換装置
１２  検査装置
１３  移載ロボット
１４  トレイ
１５  不良品ストッカー
１６  撮像光学系
１７  撮像素子
１８  アナログ信号処理部
１９  Ａ／Ｄ変換部
２０  タイミング制御部
２１  バス
２２  バッファメモリ
２３  画像処理部
２４  メカ駆動回路
２５  パーソナルコンピュータ
２６  表示画像生成部
２７  モニタ
２８  メモリ
【図１】
2005288625.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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