(57)【要約】【課題】良好な姿勢の部品があるにも関わらず部品搭載面上の部品を排出するのを回避し、その結果、良好な姿勢の部品のみをステージ上に搭載する。【解決手段】山積みされている部品Ｗをマニプレータ３で取り出して一時的に搭載する場合に、支持台９の上方に部品搭載台８のみを支持し、その上面に形成される部品搭載面１０のみを撮像装置である姿勢認識カメラ６で撮像する。部品搭載台８を支持する支持台９の支持面１１は部品搭載台８より広く且つ支持面１１の外周から部品搭載台８までの距離が部品Ｗの全長より大きい。そして、支持台９の支持面１１から部品搭載台８の部品搭載面１０までの高さが搭載される部品Ｗの全長より大きい。また、部品Ｗを部品搭載面１０から排出する排出装置１２は、部移動機構１４で移動部材１３を部品搭載面１０の上方で往復移動させ、移動部材１３には部品搭載面１０に接触するブラシ１５を突出する。【選択図】図２
2016036878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山積みされている部品をマニプレータで取り出して一時的に搭載する山積み部品取出しステージであって、
前記部品が搭載される部品搭載面のみが撮像装置によって撮像される部品搭載台と、
前記部品搭載台のみを上方に支持し且つ前記部品搭載台を支持する支持面が前記部品搭載台より広く且つ前記支持面の外周から前記部品搭載台までの距離が前記部品の全長より大きい支持台とを備え、
前記支持台の支持面から前記部品搭載台の部品搭載面までの高さが前記搭載される部品の全長より大きい
ことを特徴とする山積み部品取出しステージ。
【請求項２】
前記部品搭載面に搭載された部品を前記部品搭載面から排出する排出装置を備え、
前記排出装置は、
前記部品搭載面の上方を往復移動する移動部材と、
前記移動部材を前記部品搭載面の上方で往復移動させる移動機構と、
前記移動部材から下方に向けて突出され且つ前記移動部材が前記部品搭載面の上方を往復移動するときに前記部品搭載面に接触するブラシと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の山積み部品取出しステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山積みされた部品をマニプレータで取り出して一時的に搭載する山積み部品取出しステージに関し、特にステージに搭載された部品の状態を撮像装置で撮像してから移動させるような場合に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
多品種少量生産では、小ロットで生産が行われている。従来は、様々な部品をロボットなどの自動機で扱うために、夫々の部品を供給するためのパーツフィーダや部品が整列されたパレットが用いられてきた。近年は、下記特許文献１に示すように、山積み状態で供給された部品をロボットのマニプレータで直接取出して、組立や整列を行うシステムも提案されている。この特許文献１では、取出した部品に操作を加えるために、部品を一時的に搭載するステージが設けられている。そして、特許文献１では、山積み状態から姿勢を認識しないで部品を取出すため、ステージを揺動して搭載された部品を特定の姿勢にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９４９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、山積みされている形状が複雑な部品を取出すときには、取出そうとする部品と他の部品が絡まって複数取出してしまうことがある。このように部品が絡まってしまうと、特許文献１のように部品が搭載されたステージを揺動させただけでは、部品の絡まりを外すのが困難な場合もある。また、このように部品が絡まった状態の部品は、ステージへの搬送途中に絡まった状態が解消されて搬送経路上に部品が落ちることがある。このとき、ステージの一部に落下した部品が引っ掛かる事もある。
【０００５】
部品姿勢の認識には、ステージの部品搭載面をカメラなどの撮像装置で撮像するのが一般的である。このようにステージの部品搭載面を撮像装置で撮像して部品の姿勢を認識しようとするとき、ステージの形状が特定の要件を満たさないと、良好な姿勢の部品があるにも関わらず部品の姿勢を上手く認識できないという問題の生じることが明らかになってきた。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、良好な姿勢の部品のみをステージ上に搭載することが可能な山積み部品取出しステージを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、山積みされている部品をマニプレータで取り出して一時的に搭載する山積み部品取出しステージであって、部品が搭載される部品搭載面のみが撮像装置によって撮像される部品搭載台と、部品搭載台のみを上方に支持し且つ部品搭載台を支持する支持面が部品搭載台より広く且つ支持面の外周から部品搭載台までの距離が部品の全長より大きい支持台とを備え、支持台の支持面から部品搭載台の部品搭載面までの高さが搭載される部品の全長より大きい山積み部品取出しステージが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の山積み部品取出しステージによれば、良好な姿勢の部品があるにも関わらず部品搭載面上の部品を排出するのを回避することができ、その結果、良好な姿勢の部品のみをステージ上に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の山積み部品取出しステージの一実施形態が適用された山積み部品取出し装置の概略構成図である。
【図２】図１の山積み部品取出しステージの斜視図である。
【図３】図２の山積み部品取出しステージの排出装置の説明図である。
【図４】図２の山積み部品取出しステージの排出装置の説明図である。
【図５】図２の山積み部品取出しステージの説明図である。
【図６】図５の山積み部品取出しステージの部品搭載面の撮像画像である。
【図７】山積み部品取出しステージの比較例の説明図である。
【図８】図７（ａ）の山積み部品取出しステージの部品搭載面の撮像画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の山積み部品取出しステージの一実施形態について、図面を引用して説明する。この実施形態の山積み部品取出しステージ１が適用された山積み部品取出し装置は、図１に示すように、トレイ５に山積みされた部品を、多関節ロボット２に取付けられたマニプレータ３で取出す。トレイ５の上方には、三次元認識装置としてのステレオカメラ４が配置されている。このステレオカメラ４でトレイ５に山積みされた部品Ｗを撮像し、取出そうとする部品Ｗの姿勢を認識し、マニプレータ３で取出す。取出した部品Ｗを山積み部品取出しステージ１に一時的に搭載し、搭載された部品Ｗの姿勢を撮像装置である姿勢認識カメラ６で認識し、図示しない個別の装置やロボットで部品Ｗを山積み部品取出しステージ１から他所に移動する。移動した部品Ｗは、加工や組立に供されたり、整列されたりする。なお、トレイ５には、特許文献１と同様に、揺動装置７が取付けられており、後述するように部品Ｗの姿勢を変更したい場合には、揺動装置７によってトレイ５を揺動し、山積みされた部品Ｗを攪拌する。
【００１０】
この実施形態の山積み部品取出しステージ１は、図２に示すように、上面に部品搭載面１０を有する部品搭載台８と、その部品搭載台８を支持面１１で支持する支持台９とを備えている。この実施形態では、支持台９は部品搭載台８のみを支持する。また、撮像装置としての姿勢認識カメラ６は、部品搭載台８の部品搭載面１０のみを撮像する。そして、支持台９の支持面１１から部品搭載台８の部品搭載面１０までの高さは、搭載される部品Ｗの全長より大きい。一方、支持台９のうち、部品搭載台８を支持する支持面１１は部品搭載台８より広く、支持面１１の外周から部品搭載台８までの距離は部品Ｗの全長より大きい。なお、部品搭載面１０の形状は図示する正方形以外の形状であってもよい。同様に、支持面１１の外周形状は図示する正方形以外の形状であってもよい。
【００１１】
また、この実施形態では、部品搭載台８の部品搭載面１０に搭載されている部品Ｗを排出する排出装置１２が設けられている。この排出装置１２は、部品搭載面１０の上方を往復移動する移動部材１３と、移動部材１３を部品搭載面１０の上方で往復移動させる移動機構１４と、移動部材１３から下方に向けて突出され且つ移動部材１３が部品搭載面１０の上方を往復移動するときに部品搭載面１０に接触するブラシ１５とを備えて構成される。移動機構１４には、例えば直動装置としてシリンダ装置やボールねじ装置などを使用することができる。また、移動部材１３は部品搭載面１０全面を覆う大きさとし、ブラシ１５は、少なくとも移動部材１３の往復移動方向と直交方向の全長にわたって突出されている（移動機構１４の突出端側）。さらに、移動部材１３の待機位置（移動機構１４の戻り端側）では、支持台９の支持面１１の垂直上方の領域と、移動機構１４および移動部材１３とは干渉しない位置となる。
【００１２】
この排出装置１２によれば、例えば図３に示すように、部品搭載台８の部品搭載面１０に搭載されている部品Ｗが絡んでいるような場合、その絡みを外すことは困難なので、一旦、絡んでいる部品Ｗを部品搭載面１０から排出する。従って、姿勢認識カメラ６で撮像された部品搭載面１０上の部品Ｗが絡んでいる場合、移動機構１４によって移動部材１３を部品搭載面１０の上方で、図３の右方から図４のように左方に移動する。その際、移動部材１３から下方に突出しているブラシ１５は部品搭載面１０に接触しながら図３の右方から図４の左方に移動するので、部品搭載面１０上の部品Ｗが部品搭載台８の側方に排出される。このとき、部品搭載面１０に接触しながら移動するブラシ１５は、部品Ｗだけでなく、部品搭載面１０上のごみなども部品搭載面１０から排出する。また、部品Ｗの姿勢を変更して置き直しができないような場合にも、部品Ｗの排出を行う。
【００１３】
ロボット２のマニプレータ３は、部品Ｗを１つずつ取出すように構成されている。しかしながら、山積みされている部品Ｗ同士が絡まっている場合には、取出した１つの部品Ｗに別の部品Ｗが絡まって２つ以上の部品Ｗを部品搭載台８の部品搭載面１０に搭載することもある。絡まった複数の部品Ｗが部品搭載面１０に搭載された場合に、排出装置１２で部品搭載面１０上の部品Ｗを排出するのは前述の通りである。一方、部品搭載面１０に搭載される以前に、絡まった複数の部品Ｗが外れることもある。絡まった部品Ｗが外れるのは、いつ外れるか分からないので、外れた方の部品Ｗはどこに落ちるか分からない。
【００１４】
この実施形態では、外れた部品Ｗが部品搭載面１０上に落ちた場合も、前述と同様に、排出装置１２で排出される。しかしながら、取出された部品Ｗに絡まった部品Ｗが部品搭載面１０上以外の場所で外れた場合、例えば部品搭載面１０の外周部分で外れた場合には、外れた部品Ｗは部品搭載面１０には載らず、支持台９の支持面１１上に落ちる。そのような場合に、この実施形態では、支持台９の支持面１１から部品搭載台８の部品搭載面１０までの高さを部品Ｗの全長より大きくしているので、図５に示すように、支持台９の支持面１１上に落ちた部品Ｗの一部が部品搭載面１０上に載ることはない。さらに、支持台９の部品搭載台８を支持する支持面１１は部品搭載台８より広く、支持面１１の外周から部品搭載台８までの距離は部品Ｗの全長より大きいので、部品搭載台８と図に記載されていない他の部材とにまたがって部品Ｗが載ることはない。従って、図６に示すように、姿勢認識カメラ６で撮像された部品搭載面１０上の画像には、部品搭載面１０の良好な姿勢の部品Ｗ以外に落下している部品が映ることはなく、部品Ｗが良好な姿勢であるにも関わらず、余計な排出動作を行うことはない。
【００１５】
これに対し、図７（ａ）に示すように、支持台９の支持面１１から部品搭載台８の部品搭載面１０までの高さが部品Ｗの全長より小さいと、支持台９の支持面１１上に落下した部品Ｗの一部が部品搭載台８の部品搭載面１０上に載ることがある。このように支持台９の支持面１１上に落下した部品Ｗの一部が部品搭載台８の部品搭載面１０上に載っていると、図８に示すように、姿勢認識カメラ６で撮像された部品搭載面１０上の画像に、良好な姿勢の部品Ｗと共に良好でない姿勢の部品Ｗが映ることになる。そして、そのように良好でない姿勢の部品Ｗが画像に映り込むと、排出装置１２によって部品搭載面１０上の部品Ｗを排出してしまう。つまり、良好な姿勢の部品Ｗがあるにも関わらず、部品搭載面１０上の部品Ｗを排出してしまうという余計な排出動作が行われる。
【００１６】
また、図７（ｂ）に示すように、支持台９の部品搭載台８を支持する支持面１１は部品搭載台８より広いが、支持面１１の外周から部品搭載台８までの距離は部品Ｗの全長より小さいと、支持台９と支持面１１の周辺にある他の部材２０上に落下した部品Ｗが、他の部材２０と部品搭載台８とにまたがって載ることがある。このようにトレイ５から部品搭載台８への搬送途中に落下した部品Ｗが他の部材２０と部品搭載台８とにまたがって載っていると、前記同様に、姿勢認識カメラ６で撮像された部品搭載面１０上の画像に、良好な姿勢の部品Ｗと共に良好でない姿勢の部品Ｗの一部が映ることになるため、排出装置１２によって部品搭載面１０上の部品Ｗを排出してしまう。やはり、良好な姿勢の部品Ｗがあるにも関わらず、部品搭載面１０上の部品Ｗを排出してしまうという余計な排出動作が行われる。
【００１７】
山積み状態から部品Ｗを取出すには、まず部品Ｗを認識することが必要である。このとき、山積み状態に供給されている全ての部品Ｗを認識しようとすると、膨大な時間が必要となるため、予め設定された少数の部品Ｗを短時間に認識するアルゴリズムが望ましい。しかしその一方で、そうしたアルゴリズムでは、部品Ｗを認識できる機会が小さくなるというトレードオフが生じる。そのため、部品Ｗの様態、つまり姿勢を変更する必要が生じ、そのために例えば揺動装置７を用いて山積み状態の部品Ｗを攪拌する。すると、部品Ｗ同士が接触して細かなゴミが生じ、そのゴミが取出された部品Ｗと共に部品搭載台８の部品搭載面１０上に次第に溜まる。この部品搭載面１０上に溜まったゴミは、姿勢認識カメラ６による部品姿勢認識の妨げとなり、部品姿勢誤認識の原因となる。これに対し、この実施形態では、排出装置１２によって、部品Ｗだけでなく、部品搭載面１０上のゴミも排出することができるので、姿勢認識カメラ６による部品姿勢認識を確実に行うことができる。
【００１８】
このように、この実施形態の山積み部品取出しステージ１では、山積みされている部品Ｗをマニプレータ３で取り出して一時的に搭載する場合に、支持台９の上方に部品搭載台８のみを支持し、その上面に形成される部品搭載面１０のみを撮像装置である姿勢認識カメラ６で撮像する。部品搭載台８を支持する支持台９の支持面１１は部品搭載台８より広く且つ支持面１１の外周から部品搭載台８までの距離が部品Ｗの全長より大きい。そして、支持台９の支持面１１から部品搭載台８の部品搭載面１０までの高さが搭載される部品Ｗの全長より大きい。そのため、支持台９の支持面１１上に落ちた部品Ｗの一部が部品搭載面１０上に載ることがなく、部品搭載面１０以外に落下している部品Ｗは姿勢認識カメラ６の画像に映ることがないから、良好な姿勢の部品Ｗがあるにも関わらず、部品搭載面１０上の部品を排出することがない。そして、その結果、良好な姿勢の部品のみをステージ上に搭載することができる。
【００１９】
また、部品搭載面１０に搭載された部品Ｗを部品搭載面１０から排出する排出装置１２は、部品搭載面１０の上方を往復移動する移動部材１３、移動部材１３を部品搭載面１０の上方で往復移動させる移動機構１４、移動部材１３から下方に向けて突出され且つ移動部材１３が部品搭載面１０の上方を往復移動するときに部品搭載面１０に接触するブラシ１５を備えて構成される。そのため、部品Ｗ同士が絡んだり、姿勢を変更して置き直しができなかったりした場合に、部品搭載面１０上の部品Ｗを確実に排出することができる。また、部品搭載面１０上に溜まったゴミも部品搭載面１０から排出することができるため、撮像装置である姿勢認識カメラ６による部品Ｗの姿勢認識を確実に行うことができる。
【００２０】
なお、この実施形態では、山積み部品を取出す装置としてロボット２を用いたが、部品Ｗをマニプレータ３で把持して取出す装置であれば、如何様な装置も適用することができる。また、部品搭載台８や支持台９の形状も、実施形態の形状に限定されるものではなく、部品搭載面１０のみを撮像装置である姿勢認識カメラ６で撮像するようにすれば、如何様な形状にも適用できる。
【符号の説明】
【００２１】
１  山積み部品取出しステージ
２  ロボット
３  マニプレータ
４  ステレオカメラ
５  トレイ
６  姿勢認識カメラ（撮像装置）
７  揺動装置
８  部品搭載台
９  支持台
１０  部品搭載面
１１  支持面
１２  排出装置
１３  移動部材
１４  移動機構
１５  ブラシ
Ｗ  部品
【図１】
2016036878.tif 000003
【図２】
2016036878.tif 000004
【図３】
2016036878.tif 000005
【図４】
2016036878.tif 000006
【図５】
2016036878.tif 000007
【図６】
2016036878.tif 000008
【図７】
2016036878.tif 000009
【図８】
2016036878.tif 000010