(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を連続的に搬送し、複数の搬送板を含む搬送コンベアと、前記対象物を撮像するカメラと、撮像した画像を処理して前記対象物の位置および姿勢を認識する画像処理装置と、搬送コンベアの搬送距離を検知するエンコーダと、前記カメラよりも前記搬送コンベアの下流側に配置されるロボットと、このロボットに取り付けられたラベリング用のチャックと、このチャックへラベルを供給するためのラベルフィーダーと、前記ロボットを前記対象物へ移動させる前に前記ラベルフィーダーへ移動させ、前記チャックにラベルを供給させ、認識された前記対象物の位置および前記検知された搬送距離から、前記ロボットが前記対象物へ移動するための移動データを作成してロボットを移動させ、認識された前記対象物の姿勢により前記ロボットの姿勢を変更してラベリング動作を行わせる制御装置とを備えるラベリング装置において、
前記ラベルフィーダーは複数台が配置され、前記画像処理装置は前記対象物の形状を認識し、前記制御装置は前記画像処理装置で認識された前記対象物の形状に基づき、予め前記対象物の形状に対応した特定のラベルを供給する前記ラベルフィーダーへ前記ロボットを選択的に移動させ、前記チャックに前記特定のラベルを供給させるとともに、
前記複数の搬送板が透明部材で構成されており、
前記複数の搬送板を介して前記対象物を照射する第１の照明手段を備え、この第１の照明手段は、前記複数の搬送板の両側のうち対象物が備えられている側とは逆側に配置されることを特徴とするラベリング装置。
【請求項２】
前記対象物を直接照射する第２の照明手段を備え、この第２の照明手段は、前記複数の搬送板の両側のうち対象物が備えられている側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のラベリング装置。
【請求項３】
前記第１の照明手段が前記搬送コンベアの往路と復路の間に配置されることを特徴とする請求項１記載のラベリング装置。
【請求項４】
前記搬送コンベアの一部と前記カメラを外光から遮蔽するとともに、前記カメラを内包する遮蔽手段を備え、前記遮蔽手段は、前記複数の搬送板の両側のうち対象物が備えられている側に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のラベリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、搬送コンベアの上を連続的に搬送されてくる対象物に対し、ラベルを貼る作業を行うラベリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、搬送コンベア上を搬送されてくる対象物へラベルを貼るためには、ラベルを貼るラベリング機械の下方向、あるいは横方向を通過する対象物が、所定の位置で所定の姿勢をしている必要があった。このため、例えば図４（Ａ）に示すように、対象物１を搬送する搬送コンベア３の上面に接近した状態で一対のガイド５を設け、このガイド５により対象物１の位置と姿勢を規制することがある。
【０００３】
また、このようなガイド５によっても対象物１の姿勢が一定しない場合には、たとえば図４（Ｂ）に示すように、各対象物１を搬送用のパレット７に保持させて搬送を行う。このパレット７は、たとえば、上面中央に対象物１に合わせたくぼみ９が形成され、このくぼみ９に対象物１を嵌合することで、対象物１のある程度の姿勢を規制する。このようなパレット７を用いることで前記図４（Ａ）に示すようなガイド５を用いて位置と完全な姿勢の規制を行うことが可能となる。
【０００４】
また、位置や姿勢のずれがわずかである場合には、たとえば図４（Ｃ）に示すように、位置規制装置１１を用いることが可能である。すなわち、対象物１に向かって前進後退を行う一対の接触体１３により、対象物１を両側から挟み、位置と姿勢を規制するものである。
【０００５】
また、図５に示すように従来の技術として、搬送コンベア３の上を搬送されてくる姿勢と位置が一定しない対象物１を、ハンドリングし、次工程への作業を行うために、図５に示すように、画像処理装置とロボット１５を備えたコンベアトラッキングシステムが存在する。
【０００６】
すなわち搬送コンベア３の上流側で、カメラ１７が対象物１を撮像し、この撮像した画像を画像処理装置（図示せず）が処理して、対象物１の位置、姿勢、及び形状などを認識する。搬送コンベア３の下流側に配置されたロボット１５は、前記認識された位置、姿勢、形状などにより、自らの姿勢を変更して対象物１を掴み、たとえば次工程への作業を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の従来技術のうち、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す技術は、対象物１によっては使えない場合がある。すなわち、対象物１がセラミックやガラスなどで成形され欠けやすいものである場合、食品のこんにゃくあるいは袋詰めされた食品などのように柔らかいものである場合には、同図（Ａ）（Ｂ）の技術の使用は困難であり、さらには炉から出てきたＩＣセラミックパッケージのような高温状態の焼成品などの場合には、特に同図（Ｂ）は不都合である。
【０００８】
また図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の場合に、対象物１の大きさや形状が変更されると、ガイド５、パレット７、接触体１１などを変更せねばならず、この変更のためのコストが増加し、また不要となったガイド５、パレット７、接触体１１などの廃棄が必要となり、環境への影響が心配される。
【０００９】
また、図５のコンベアトラッキングシステムにおいては、対象物１がロボット１５の作業位置にきた際に、搬送コンベア３を一度停止させ、対象物１が静止した状態でロボット１５の作業が行われていた。このため、作業効率が悪くなってしまうものであった。
【００１０】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、対象物が欠けやすいもの、柔らかいもの、または熱いものであっても自在にラベリングが行われ、ガイド、パレット、更には接触体の変更が必要であり、搬送コンベアを停止させずにラベリング作業を行うことができるラベリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、対象物を連続的に搬送する搬送コンベアと、前記対象物を撮像するカメラと、撮像した画像を処理して対象物の位置および姿勢を認識する画像処理装置と、搬送コンベアの搬送距離を検知するエンコーダと、前記カメラよりも搬送コンベアの下流側に配置されるロボットと、このロボットに取り付けられたラベリング用のチャックと、このチャックへラベルを供給するためのラベルフィーダーと、ロボットを対象物へ移動させる前に前記ラベルフィーダーへ移動させ、前記チャックにラベルを供給させ、認識された前記対象物の位置および前記検知された搬送距離から、ロボットが前記対象物へ移動するための移動データを作成してロボットを移動させ、 認識された前記対象物の姿勢によりロボットの姿勢を変更してラベリング動作を行わせる制御装置とを備えるとともに、前記ラベルフィーダーは複数台が配置され、前記画像処理装置は対象物の形状を認識し、前記制御装置は前記画像処理装置で認識された対象物の形状に基づき、予め前記対象物の形状に対応した特定のラベルを供給する前記ラベルフィーダーへ前記ロボットを選択的に移動させ、前記チャックに前記特定のラベルを供給させることを特徴とするラベリング装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１及び図２において説明する。
図１（Ａ）に示すように搬送コンベア３の上流側には、対象物１ａ、１ｂを撮像するためのカメラ２１が設けられる。このカメラ２１は、搬送コンベア３を覆うボックス状の覆い２３の天井部分に取り付けられている。また、この覆い２３の天井部分、及び搬送コンベア３の往路３ａと復路３ｂの間には、蛍光灯などからなる照明装置２５が配置される。カメラ２１には、撮像した画像を処理するための画像処理装置２７が接続される。
【００１５】
搬送コンベア３の下流側には、ラベリングを行うロボット２９が配置される。このロボット２９は三次元の動きを行うロボットであり、水平面内で二次元の動きを行うために、本体３１に対し取り付けられ水平面内で回動する第一アーム３３と、第一アーム３３の先端において水平面内で回動する第二アーム３５、第二アーム３５の先端で上下方向にスライドし、回動するスライドロッド３７を有し、このスライドロッド３７の先端にラベリングを行うための吸着チャック３９が取り付けられている。
【００１６】
搬送コンベア３を構成する複数枚の搬送板４１は、透明のアクリル板などからなり、照明のための光が透過できる。搬送コンベア３の搬送を、従動軸４３とともに行うための図示しないコンベアモータの駆動軸には、この駆動軸の回転数を検出することで搬送コンベアの搬送距離を検知するエンコーダ４５が設けられている。
【００１７】
ロボット２９の近くには、ラベルフィーダー４７ａ、４７ｂが二台配置される。各ラベルフィーダー４７ａ、４７ｂは異なるラベル４９ａ、４９ｂを供給する。各ラベル４９ａ、４９ｂは、搬送コンベア３上を混在した状態で搬送されてくる二種類の対象物１ａ、１ｂに対し、どちらのラベルをどちらの対象物に貼るのかが、予め決められている。
【００１８】
ラベルフィーダー４７ａ、４７ｂは、ラベル４９ａ、４９ｂが貼り付けられたエンドレスのベース紙５１（図１（Ｂ））がコイル状に巻かれた供給ロール５３と、このベース紙５１が導かれ先端が鋭角になっている台座５５を有する。この台座５５の先端で、ベース紙５１は下側へ鋭角に折り曲げられて戻され、図示しない巻取ロールに巻き取られる。
【００１９】
台座５５の先端で、ベース紙５１のみが鋭角に折り曲げられ、このベース紙５１の表面に貼り付いているラベル４９が自動的に剥がれ、ほぼ水平に位置する。所定寸法が剥がれた状態で、ラベル４９の大部分は空中に存在する。そこへロボット２９のチャック３９が移動してきて、ラベル４９を吸着する。
【００２０】
このラベリング装置の制御を図２において説明する。
ロボット２９は所定の待機位置に待機した状態（Ｓ１）で、搬送コンベア３の上を二種類の対象物１ａ、１ｂが混在した状態で連続的に搬送されてくる。搬送コンベア３の上流側に配置されたカメラ２１が、対象物１ａまたは１ｂを撮像し、この撮像された画像信号は、画像処理装置２７へ送られ、対象物の形状、姿勢、及び位置が認識される（Ｓ２）。
【００２１】
認識された形状が対象物１ａの形状ａであれば（Ｓ３）、制御装置はロボットの一方のラベルフィーダー４７ａへ移動させ、ロボット２９の先端のチャック３９へラベル４９ａを吸着させる（Ｓ４）。このようにしてラベル４９ａが選択される。
【００２２】
その後、認識された対象物１ａの位置によりロボット２９はあらかじめ予定されるラベリング位置の上空へ移動する（Ｓ７）。このとき、前記認識された対象物１ａの位置とエンコーダ４５により検知された搬送距離とにより作成された移動データに基づいて、対象物１ａへの移動を行う。そして、認識された対象物１ａの姿勢に基づいて、自らのチャック３９の姿勢を、すなわち貼り付けようとするラベル４９ａの水平面内における姿勢を変更する（Ｓ８）。
【００２３】
その後、対象物１ａがロボット２９の稼動領域内に存在するか否かを判定する（Ｓ９）。対象物１ａがロボット２９の稼動領域内に存在しない場合は、そのままの状態で待機する。対象物１ａがロボット２９の稼動領域内に存在する場合は、チャック３９が下降し、対象物１ａにラベル４９ａを貼り付ける。その後、チャック３９は上昇し（Ｓ１０）、再び待機位置に待機する。
認識された形状が対象物１ｂの形状が、形状ａでなく（Ｓ３）形状ｂであれば（Ｓ５）、類似の手順（Ｓ６）（Ｓ７）（Ｓ８）（Ｓ９）（Ｓ１０）で、ラベル４９ｂを貼り付ける。
【００２４】
以上の実施形態において、ラベリングを行う際のチャック３９の対象物１への接触圧力は、非常に小さくて済むので、対象物１が欠けやすい材料のものであっても欠けたりすることがない。また、対象物１が炉から出てきたばかりの熱いものであっても、ラベリングのための接触は瞬間的なもので済むので、不都合を生じない。
【００２５】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、ラベルフィーダー４７ａ、４７ｂはロボット２９とは別体に配置されるものであったが、他の実施形態においては、例えば図３に示すように、ラベルフィーダー４７ａ、４７ｂに相当する装置を要素別に分けたりして、ロボットと一体に取り付けることも可能である。また、ラベルフィーダーの台数は２台に限定されるものではなく、図３に示すような１台の場合でも３台以上であっても良い。
【００２６】
また、以上の実施形態のロボット２９は三次元の動きをするために、二本のアームと一本のスライドロッドを有するものであったが、他の実施形態においては図３に示すように、搬送コンベア３の搬送方向に対し直交し直線移動する左右スライダー６１と、この左右スライダー６１の上で搬送方向へ直線移動を行う前後スライダー６３と、この前後スライダー６３に対し上下方向へスライド移動および回動を行うスライドロッド６５を有するものとしても良い（図５参照）。
【００２７】
この場合、左右スライダー６１の上にラベルの供給ロール６７と巻取ロール６９が設けられる。供給ロール６７から巻き出されたベース紙５１は、前後スライダー６３に一体的に設けられたガイドローラ７１にガイドされつつ、スライドロッド６５の先端に設けられたラベリングユニット７３に供給される。
ラベリングユニット７３では、ベース紙５１から剥がされたラベル４９（図１（Ｂ）参照）が、粘着面を下向きにして対象物１へ押し付けられ、ラベリングが行われる。
【００２８】
ラベル４９が剥がされたベース紙５１は、再び上方へ戻されガイドローラ７５にガイドされつつ、巻取ローラ６９に巻き取られる。ガイドローラ７１、７５の働きにより、前後スライダー６３の水平方向の動きに対し、及びスライドロッド６５の上下方向の動きに対しベース紙５１が邪魔にならずに済む。
【００２９】
また、以上の実施形態においては、画像処理装置は二次元の画像処理を行うもので、対象物の位置、姿勢、形状を水平面内において認識するものであったが、他の実施形態においては、三次元の画像処理を行うものであっても良い。この場合には、ロボットのロッドが昇降する距離をあらかじめ設定するか、又は図示しないバネによって対象物との接触誤差を吸収する対策手段を設けなくても、画像によってあらかじめロッドの昇降すべき距離が認識できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、対象物の位置や姿勢が一定しない状態でも、ロボットの姿勢を変更してラベリング動作が行えると共に、画像処理装置により認識された対象物の位置、及びエンコーダにより検知された搬送コンベアの搬送距離から、搬送コンベアを停止させないまま、ロボットが対象物へ移動してラベリングを行うことができ、作業効率を向上できる。
【００３１】
したがって、対象物が欠けやすいもの、柔らかいもの、または熱いものであっても自在にラベリングが行われる。また、従来必要であったガイド、パレット、更には接触体の変更が不要である。
また、本発明によれば、たとえばラベルフィーダーをロボットと一体に設けた場合に比べ、ラベルフィーダーを別体に配置し、ロボットはラベルフィーダーへ移動しロボットのチャックにラベルが供給された後に、対象物へ移動しラベリングを行うことになり、ロボットの重量負担を軽くすることができる。
【００３２】
更に、本発明によれば、搬送コンベアの上を複数種類の対象物が混在した状態で搬送されてきても、画像処理装置が対象物の形状を認識することで、ロボットはその認識された形状によって特定されるラベルを供給するラベルフィーダーへ移動し、必要なラベルをチャックに供給させることで、混在する複数種類の対象物へ自在にラベリングを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）この発明の一実施形態に係るラベリング装置の全体概略図
（Ｂ）（Ａ）のラベルフィーダーの先端の縦断面図である。
【図２】図１のラベリング装置の制御を示すフローチャート図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るラベリング装置を示すもので、ラベルフィーダーがロボットに一体的に設けられた状態を示す一部側面図である。
【図４】従来例を示すもので
（Ａ）はコンベア状の対象物の位置及び姿勢をガイドによって規制する状態を示す斜視図
（Ｂ）は対象物の姿勢を規制するために用いられるパレットの斜視図
（Ｃ）は対象物の位置及び姿勢を規制するための規制装置を示す平面図である。
【図５】従来例を示すコンベアトラッキングシステムの全体概略図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  対象物
３  搬送コンベア
２１  カメラ
２３  覆い
２５  照明装置
２７  画像処理装置
２９  ロボット
３１  本体
３３  第一アーム
３５  第二アーム
３７  スライドロッド
３９  吸着チャック
４１  搬送板
４３  従動軸
４５  エンコーダ
４７ａ、４７ｂ  ラベルフィーダー
４９ａ、４９ｂ  ラベル
５１  ベース紙
５３  供給ロール
５５  台座
６１  左右スライダー
６３  前後スライダー
６５  スライドロッド
６７  供給ロール
６９  巻取ロール
７１  ガイドローラ
７３  ラベリングユニット
７５  ガイドローラ
【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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