(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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前記対象物を把持するチャックと、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに前記ロボットを対象物へ移動させ把持を行わせるための制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが姿勢を変更して前記対象物へ移動し、前記対象物を把持して、収納体への収納動作を行うデータを作成する
手順２：前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量が、あらかじめ定められた下限値より大きくあらかじめ定められた上限値より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
収納体を所定位置に供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする収納装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より小さいときには、データの再作成を行わず、前回作成されたデータによりロボットが前記対象物へ移動し、前記対象物を把持する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の収納装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた上限値より大きいときには、前記対象物を把持しない制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の収納装置。
【請求項４】
前記収納体はトレーであり、前記供給手段はトレーフィーダであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の収納装置。
【請求項５】
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、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前記対象物を把持するチャックと、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに前記ロボットを対象物へ移動させ把持を行わせるための制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが姿勢を変更して前記対象物へ移動し、前記対象物を把持して、収納体への収納動作を行うデータを作成する
手順２：前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より大きくあらかじめ定められた上限値より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
収納体を所定位置に供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする収納方法。
【請求項６】
前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より小さいときには、データの再作成を行わず、前回作成されたデータによりロボットが前記対象物へ移動し、前記対象物を把持する制御を行うことを特徴とする請求項５記載の収納方法。
【請求項７】
前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた上限値より大きいときには、前記対象物を把持しない制御を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の収納方法。
【請求項８】
前記収納体はトレーであり、前記供給手段はトレーフィーダであることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の収納方法。
【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を、トレーなどの収納体へ収納する収納装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、例えば成形機などの部品製造機により作られたパーツ１は、搬送コンベア３上を搬送され、ロボット５が把持しトレー７に収納される。トレー７に収納することで、パーツは位置や姿勢の規制ができ、後行程における処理が容易となる。
【０００３】
ところが、このロボット５による把持は、搬送コンベア３上のパーツ１の位置が位置決めされている必要がある。また、パーツ１によっては、姿勢も決まっている必要がある。
この位置・姿勢決めは、従来は例えば図３（Ａ）に示すように、パーツ１をパーツフィーダ９により整列させて行っていた。パーツフィーダ９には、振動によってパーツ１が送られ整列されていく螺旋状の通路１０に、パーツ１の形状にあわせた図示しない凹部が形成される。
【０００４】
あるいは図３（Ｂ）に示すように、搬送コンベア３の上面に接近した状態で一対のガイド１１を設け、このガイド１１によりパーツ１の整列を行うことがある。
このような整列させて収納を行う技術は、パーツをトレーへ収納する場合のみならず、他の製品などをダンボール箱などへ収納する場合などでも使用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パーツフィーダ９やガイド１１によってパーツ１などの対象物を位置・姿勢決めすると、位置・姿勢決めの際に対象物に外力を与えることになり、傷や欠けなどの破損を生じることがある。
【０００６】
また、種々の対象物へ対応するためには、パーツフィーダ９に用いられ対象物に接触する部分である治具を交換したり、ガイド１１を交換したりする必要が生じ、ランニングコストが高くなってしまうものであった。
また、対象物が柔らかい物や安定しない形状を有する物である場合には、パーツフィーダ９やガイド１１などを用いることが困難な場合があった。
【０００７】
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、対象物に破損を生じず、ランニングコストが低く、対象物が柔らかいもの、あるいは安定しない形状を有する物である場合においても、容易にトレーなどの収納体へ収納を行うことができる収納装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、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前記対象物を把持するチャックと、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに前記ロボットを対象物へ移動させ把持を行わせるための制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが姿勢を変更して前記対象物へ移動し、前記対象物を把持して、収納体への収納動作を行うデータを作成する
手順２：前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より大きくあらかじめ定められた上限値より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
収納体を所定位置に供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする収納装置である。
【０００９】
本発明は、前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より小さいときには、データの再作成を行わず、前回作成されたデータによりロボットが前記対象物へ移動し、前記対象物を把持する制御を行うこと特徴とする収納装置である。
【００１０】
本発明は、前記制御手段は、前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた上限値より大きいときには、前記対象物を把持しない制御を行うことを特徴とする前記記載の収納装置である。
【００１１】
本発明は、前記収納体はトレーであり、前記供給手段はトレーフィーダであることを特徴とする収納装置である。
【００１２】
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、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前記対象物を把持するチャックと、前記認識された対象物の位置または姿勢をもとに前記ロボットを対象物へ移動させ把持を行わせるための制御を以下の手順を含んで行う制御手段と、
手順１：前記認識された対象物の位置と姿勢、およびロボットの位置と姿勢から、ロボットが姿勢を変更して前記対象物へ移動し、前記対象物を把持して、収納体への収納動作を行わせるデータを作成する
手順２：前記データを作成した時点で認識された対象物の位置または姿勢と新たに認識された位置または姿勢との変化量があらかじめ定められた下限値より大きくあらかじめ定められた上限値より小さいときには、ロボットの位置を現在位置に置き換えて前記データを再作成する
手順３：再作成したデータをもとに制御を継続する
収納体を所定位置に供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする収納方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、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。
対象物２１を連続的に搬送する搬送コンベア２３の下流に、この実施形態に係る収納装置２５が配置される。搬送コンベア２３の上流には、対象物２１であるパーツなどを製造する部品製造機である成形機、焼成機、あるいはプレス製造機などが配置される。
【００１４】
この収納装置２５は、搬送コンベア２３を跨いで据え付けられるフレーム２７に、対象物２１を撮像するカメラ２９、モニター３１、及び照明手段３３が設けられる。また、撮像した画像を処理して、対象物２１の位置及び姿勢を認識するための二次元又は三次元の画像処理装置３５が備えられる。また、搬送コンベア２３を構成する図示しない駆動スプロケットには、搬送コンベア２３の搬送距離を検知する図示しないエンコーダが取り付けられる。
【００１５】
更に、前記カメラ２９よりも搬送コンベア２３の下流側には、ロボット３７が配置される。このロボット３７は直角座標型のロボットであり、搬送コンベア２３に平行に設けられた第一スライドガイド３９の上を、第二スライドガイド４１が移動し、この第二スライドガイド４１の上をスライダ４３が移動自在に設けられる。このスライダ４３に上下方向にスライド移動するロッド４５が設けられ、このロッド４５の下端に、対象物２１を把持するチャック４７が取り付けられている。
【００１６】
搬送コンベア２３を挟んでロボット３７と反対側には、収納体であるトレー４９を供給するためのトレーフィーダ５１が配置される。トレー４９には対象物２１に合わせた所定の形状のくぼみ５０が形成されている。このトレーフィーダ５１は、搬送コンベア２３と平行に設けられるトレーコンベア５３の両端に、各々トレー昇降装置５５が取り付けられて構成される。
【００１７】
トレー昇降装置５５は、トレーコンベア５３の上に重ねて配置されたトレー４９から１枚のトレー４９を搬送したり、あるいは１枚のトレー４９を搬入して重ねる動作を行う機構を有する。すなわち図１（Ｃ）に示すように、トレーコンベア５３のコンベアベルト５７を構成する部材５９の隙間を通って昇降動作を行い、トレー４９を上方へ持ち上げるピストン部材６１と、このピストン部材６１の昇降動作を行うシリンダ６３とが備えられる。また、持ち上げられたトレー４９に係止し支持するため開閉動作する支持爪６５とを備える。
【００１８】
トレー４９を１枚搬送する場合には、シリンダ６３によりピストン部材６１が上昇し、重ねられたすべてのトレー４９を一度すべて持ち上げる。持ち上げた状態で支持爪６５が閉じ、下から２段目のトレー４９に係止し、２段目以上のトレー４９を支持する。その後、ピストン部材６１は再び下降し、トレーコンベア５３と干渉しない下方に退避する。この状態でトレーコンベア５３が動き、最下段のトレー４９のみが搬出される。
【００１９】
トレー４９を１枚搬入し重ねる動作は、以上説明した動作とほぼ逆の動作として行われる。すなわち、ピストン部材６１が上昇しすべてのトレー４９を持ち上げ、支持爪６５が最下段のトレー４９に係止しすべてのトレー４９を支持する。この状態でピストン部材６１は下降し退避する。そしてトレーコンベア５３が動き１枚のトレー４９が搬入される。
【００２０】
その後、ピストン部材６１が再び上昇し、搬入されたトレー４９を持ち上げ、それまで重ねられ支持されていたトレー４９の下側に押し付ける。この状態で支持爪６５が開き、すべてのトレー４９はピストン部材６１の上に支えられる。そしてピストン部材６１が下降することで、新たに搬入されたトレー４９を含むすべてのトレー４９が、トレーコンベア５３の上に配置されることになる。
【００２１】
カメラ２９が撮像した画像信号は画像処理装置３５に送られ、画像処理装置３５が画像を処理して対象物２１の位置及び姿勢を認識し、認識したデータは、ロボット３７のコントローラ６７へ送られる。コントローラ６７は、ドライバー６９を介してロボット３７及びトレーフィーダ５１を制御する。
【００２２】
（作用）
この実施形態における制御を図２おいて説明する。
ロボット３７は待機位置で待機し（Ｓ１）、トレー４９はトレーフィーダ５１により所定位置へ供給される（Ｓ２）（図１（Ａ）（Ｂ）参照）。トレー４９が所定位置へ供給されたことが確認され（Ｓ３）、カメラ２９によって撮像された対象物２１の画像が画像処理装置３５で処理され、対象物２１の形状、姿勢、位置が認識される（Ｓ４）。そして搬送コンベア２３の図示しないエンコーダーが所定カウントをカウントすることで、所定の搬送距離が検知され（Ｓ５）、このエンコーダからの搬送距離と、画像処理装置３５で認識された対象物２１の位置とから、移動データが作成される。
【００２３】
この移動データをもとにロボット３７は移動し、対象物の真上に位置する。認識された対象物２１の姿勢により、ロボット３７のロッド４５が軸回りに回転し、チャック４７の姿勢が変更される。そして、チャック４７が下降し対象物２１を把持する動作を行う（Ｓ６）。次に、供給されたトレー４９の上へ移動し、トレー４９のくぼみ５０へ対象物２１を収納する（Ｓ７）。対象物２１が収納されたトレー４９は、トレーフィーダ５１により搬送され、すでに対象物２１が収納されている他のトレー４９が積み重ねられた状態の下へ、重ねられる。
【００２４】
（実施形態の効果）
この実施形態によれば、対象物２１の位置・姿勢決めをすることなしに、搬送コンベア２３上で位置が異なる対象物２３へロボット３７が正確に移動し、対象物２１の姿勢に合わせて、ロボット３７のチャック４７の姿勢を変更して対象物２１を把持し、トレー４９へ収納を行うことができる。よって、従来のように位置・姿勢決めのためのパーツフィーダ９やガイド１１を用いる必要がなく、したがって位置・姿勢決め際の破損の心配がない。また、パーツフィーダ９の治具やガイド１１の交換が不要であり、ランニングコストが低くなる。さらに、これらパーツフィーダ９やガイド１１による位置・姿勢決めが困難な対象物であっても、容易に収納動作が可能となる。
【００２５】
また、画像処理装置３５は対象物２１の位置及び姿勢のみならず形状も認識することが可能であり、したがって異なる形状の対象物が混在している場合であっても、把持、収納動作が容易に行える。こ場合には異なるトレーを用意し、対象物２１ごとに決められたトレーへ収納することが可能である。
【００２６】
（他の実施形態）
以上実施形態においては、対象物２１は成形機、焼成機、あるいはプレス製造機などの部品製造機から送られるパーツであったが、他の実施形態においては、例えば食品などの完成品であっても良い。この場合、収納する収納体はトレイではなく、所定のパッケージあるいはダンボール箱などであっても良い。
【００２７】
また、以上の実施形態においては、ロボットの移動は、画像処理装置によって認識される対象物の位置とエンコーダによって検知される搬送距離によって作成される移動データに基づいて行われるものであったが、他の実施形態においてはエンコーダを用いずに１台のカメラによる画像処理でロボットが移動し把持動作を行うこととすることが可能である。
【００２８】
すなわち、ロボット３７はチャック４７を所定の姿勢で所定の待機位置に待機させ、処理した画像により対象物２１が所定の作業範囲（例えばカメラ２９の画像範囲）に入ってくると、対象物２１の位置および姿勢が認識され、ロボット３７が自律的に認識するチャック４７の待機位置および姿勢を元にして、移動データが作成される。この移動データは、ロボット３７がチャック４７を対象物２１の真上まで移動させ、対象物２１を把持するために必要なデータである。そして、この移動データを元に移動と把持の一連の動作を開始する。
【００２９】
この動作が開始された後、対象物２１の位置または姿勢が何らかの原因で変化し、その変化量が所定の範囲、すなわち所定量２＞変化量＞所定量１である場合に、ロボット３７のチャック４７がそれまでに移動している現在位置を前記待機位置として置き換えて、移動データを再び作成する。その後、継続して移動および把持の動作を行い、対象物２１の位置または姿勢の変化がなければ、対象物２１の把持が行われ、供給されたトレー４９の上へ移動し、トレー４９のくぼみ５０へ対象物２１を収納して、動作を終了する。このように移動データの再作成によりロボットの動作の補正が行われる。
【００３０】
なお、変化量が所定量２により大きければ、対象物２１への移動および把持を諦め、待機位置へ戻る。また、変化量の数量化は種々の方法により行われる。例えば、対象物２１の画像上での重心位置がＧからＧ´へ変化し姿勢も変わったものとすると、変化量は、位置の変化量ＧＧ´の大きさ、あるいは姿勢の角度変化が、ある大きさ以上であるかどうかなどである。また、この変化量は、変化した距離や角度のみならず、その変化の速度を考慮したものとすることができる。
【００３１】
また、以上の制御では、カメラ２９は連続的に撮像を繰り返すが、この撮像、および撮像された画像の画像処理装置による処理は、１秒間に数十回が可能である。そして、ロボットの動作の補正は、１秒間にそれ以上の回数を行うことが可能である。
【００３２】
また、以上の実施形態においては、対象物が収納されたトレー４９は、トレーフィーダ５１により積み重ねられるものであったが、他の実施形態においては、積み重ねられずにロボット３７により次工程の搬送コンベアへ乗せられるものとすることが可能である。
【００３３】
また、以上の実施形態においては、ロボット３７は直角座標型ロボットであったが、他の実施形態においては多関節型ロボットであっても良い。
【００３４】
また、以上の実施形態においては、トレー４９を供給する供給手段としてトレーフィーダを用いたが、他の実施形態においてはロボット３７が供給手段を兼ねるものとすることが可能である。この場合には、例えばロボット３７の近くに空のトレー４９を重ねて準備しておき、このトレー４９をロボット３７が掴んで所定位置に供給するものとできる。その場合、対象物２１が収納されたトレー４９を積み重ねる動作もロボットが行うものとすることができる。
【００３５】
以上説明したように、第一、第二の発明によれば、対象物の位置・姿勢決めをすることなしに、ロボットは対象物へ移動し、姿勢を変更して対象物を把持し収納体へ収納を行うことができるので、従来のように位置・姿勢決め際の破損の心配がない。また、パーツフィーダの治具やガイドの交換が不要であり、ランニングコストが低くなる。さらに、これらパーツフィーダやガイドによる位置・姿勢決めが困難な場合であっても、容易に収納動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る収納装置を示すもので
（Ａ）は、収納装置の平面図
（Ｂ）は、（Ａ）の正面図
（Ｃ）は、（Ｂ）の要部の詳細図である。
【図２】図１の実施形態の制御を示すフローチャート図である。
【図３】従来例を示すもので
（Ａ）は位置・姿勢決めにパーツフィーダを用いる例を示す平面図
（Ｂ）位置・姿勢決めにガイドを用いる例を示す平面図である。
【符号の説明】
２１  対象物
２３  搬送コンベア
２５  収納装置
２７  フレーム
２９  カメラ
３１  モニター
３３  照明手段
３５  画像処理装置
３７  ロボット
３９  第一スライドガイド
４１  第二スライドガイド
４３  スライダ
４５  ロッド
４７  チャック
４９  トレー
５０  くぼみ
５１  トレーフィーダ
５３  トレーコンベア
５５  トレー昇降装置
５７  コンベアベルト
５９  部材
６１  ピストン部材
６３  シリンダ
６５  支持爪
６７  コントローラ
６９  ドライバー
【図１】
0004236793.tif 000002
【図２】
0004236793.tif 000003
【図３】
0004236793.tif 000004