(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送体によって搬送される複数のワークを所定の撮像領域で撮像する撮像工程と、当該撮像結果から各ワークの位置座標及び方向を取得するワーク情報取得工程と、前記搬送体の移動距離を取得する距離取得工程と、前記位置座標及び方向と前記移動距離に基づいて前記複数のワークを把持するグリッパを移動及び回転させることにより所定の可動領域内で前記複数のワークのハンドリングを制御するトラッキング工程と、を実行するトラッキング方法において、
前記グリッパの角度から各ワークをハンドリング可能な角度までの回転時間を考慮して、前記グリッパの位置から各ワークまでの移動時間を算出する移動時間算出工程と、
前記移動時間算出工程にて算出された前記グリッパの移動時間をハンドリング時間として設定し、当該ハンドリング時間が短いワークから順に前記所定の可動領域内のワークのハンドリング順序を決定する順序決定工程と、
を含むことを特徴とするトラッキング方法。
【請求項２】
搬送体によって搬送される複数のワークを所定の撮像領域で撮像手段により撮像し、当該撮像結果から各ワークの位置座標及び方向を取得する画像処理装置と、前記搬送体の移動距離を取得し、前記位置座標及び方向と前記移動距離に基づいて前記複数のワークを把持するグリッパを移動及び回転させることにより所定の可動領域内で前記複数のワークのハンドリングを制御するトラッキング装置と、から構成されるトラッキングシステムにおいて、
前記トラッキング装置は、
前記グリッパの角度から各ワークをハンドリング可能な角度までの回転時間を考慮して、前記グリッパの位置から各ワークまでの移動時間を算出する移動時間算出手段と、
前記移動時間算出手段により算出された前記グリッパの移動時間をハンドリング時間として設定し、当該ハンドリング時間が短いワークから順に前記所定の可動領域内の全てのワークのハンドリング順序を決定する順序決定手段と、
を備えたことを特徴とするトラッキングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送体によって搬送される複数のワークを撮像し、当該撮像結果から認識された各ワークの位置座標及び方向に基づいて各ワークのハンドリングを制御するトラッキング方法、及びトラッキングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来のトラッキングシステム１００について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、トラッキングシステム１００の全体構成を示す平面図、図１（ｂ）は、同システムの正面図である。図１に示すように、トラッキングシステム１００は、不規則に載置されたワークを搬送するコンベア２５と、コンベア２５によって搬送される複数のワークを所定の撮像領域内で上方から撮影するＣＣＤカメラ１１と、撮像情報からワークの位置、形状等を認識する視覚認識部１１２（図示略）と、第１コンベア２５ａの下流側に配置され、視覚認識部１１２によって認識されたワークの位置や方向に基づいてワークを所定の把持領域内で把持し、パレットＰに移載、整列させるロボット制御装置２０等から構成されている。
【０００３】
このような従来のトラッキングシステムとしては、例えば、特開平１０−２４９７６５号公報に開示されているように、コンベア２５上に不規則に載置された複数のワーク３のハンドリング順序をグリッパ２６ｃの移動距離が最小になるように決定する移動物体のハンドリング方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、コンベア２５上には多数のワーク３が不規則に置かれるため、ハンドリング順序によってグリッパ２６ｃの移動距離が大きく異なり、ハンドリング時間が全体のトラッキング処理時間に影響を与えるが、ハンドリングの対象となるワーク３の向き（以下、「載置角度」と称する。）によってはグリッパ２６ｃの回転時間がワーク３への移動時間を上回ることがあり、移動距離の短い順にハンドリングを実行しても、実際のハンドリング時間は必ずしも最短になるとは限らなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点を解決して、従来より高速にワークを供給するトラッキング方法、及びトラッキングシステムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
搬送体によって搬送される複数のワークを所定の撮像領域で撮像する撮像工程と、当該撮像結果から各ワークの位置座標及び方向を取得するワーク情報取得工程（例えば、ステップＳ１）と、前記搬送体の移動距離を取得する距離取得工程（例えば、ステップＳ２）と、前記位置座標及び方向と前記移動距離に基づいて前記複数のワークを把持するグリッパを移動及び回転させることにより所定の可動領域内で前記複数のワークのハンドリングを制御するトラッキング工程と、を実行するトラッキング方法において、
前記グリッパの角度から各ワークをハンドリング可能な角度までの回転時間を考慮して、前記グリッパの位置から各ワークまでの移動時間を算出する移動時間算出工程（例えば、ステップＳ６）と、
前記移動時間算出工程にて算出された前記グリッパの移動時間をハンドリング時間として設定し、当該ハンドリング時間が短いワークから順に前記所定の可動領域内のワークのハンドリング順序を決定する順序決定工程（例えば、ステップＳ７〜Ｓ８）と、
を含むことを特徴としている。
【０００７】
この請求項１記載の発明によれば、実際にハンドリングに要する時間が最小となるハンドリング順序を算出でき、移動距離が最小となる順にハンドリングする場合に比べて全体のトラッキング処理時間を短縮できる。したがって、減速開始時の衝撃発生に伴うワークへのダメージやグリッパの耐久性低下を防止しつつ、高速にワークを供給するトラッキングシステムを実現できる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、
搬送体（例えば、コンベア２５）によって搬送される複数のワーク（例えば、ワーク３）を所定の撮像領域で撮像手段（例えば、ＣＣＤカメラ１１）により撮像し、当該撮像結果から各ワークの位置座標及び方向を取得する画像処理装置と、前記搬送体の移動距離を取得し、前記位置座標及び方向と前記移動距離に基づいて前記複数のワークを把持するグリッパ（例えば、グリッパ２６ｃ）を移動及び回転させることにより所定の可動領域内で前記複数のワークのハンドリングを制御するトラッキング装置と、から構成されるトラッキングシステム（例えば、トラッキングシステム１）において、
前記トラッキング装置（例えば、トラッキング装置２０）は、
前記グリッパの角度から各ワークをハンドリング可能な角度までの回転時間を考慮して、前記グリッパの位置から各ワークまでの移動時間を算出する移動時間算出手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、
前記移動時間算出手段により算出された前記グリッパの移動時間をハンドリング時間として設定し、当該ハンドリング時間が短いワークから順に前記所定の可動領域内の全てのワークのハンドリング順序を決定する順序決定手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
したがって、請求項１記載の発明をトラッキングシステムとして実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、本発明を適用した好適な一実施の形態におけるトラッキングシステム１について説明する。
【００１１】
まず、図１〜図２を参照して構成について説明する。図１は、本実施の形態におけるトラッキングシステム１の概観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本実施の形態におけるトラッキングシステム１の全体構造は、上記従来の技術において図１に示したトラッキングシステム１と同一であるため、従来技術からの改良点を除き同一の符合を付し、その概略構成の図示及び説明は省略する。
【００１２】
次に、図２は本実施の形態におけるトラッキングシステム１の要部構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像処理装置１０は、ＣＣＤカメラ１１、視覚認識部１２、画像取得制御部１３から構成されている。
【００１３】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１１は、例えば工業用テレビカメラ（ＩＴＶ）であり、進行方向に一定の視覚幅を有する可視領域を撮像領域として画像情報を取得する。
【００１４】
視覚認識部１２は、上記撮像領域内のワーク３の中から予め記憶装置２３に記憶されているワークデータ２３ａに誤差を含ませた値と一致するワークの陰影をワーク３の画像情報として抽出する。また、視覚認識部１２は、取得された画像情報に基づいて、例えばパターンマッチング等の処理を行い、各ワークの重心位置座標（ｘ，ｙ）及び載置角度を算出し、当該算出結果を画像取得制御部１３へ出力する。
【００１５】
画像取得制御部１３は、コンベア２５の移動距離及び撮像領域内のワーク３の有無等に応じてＣＰＵ２１から送信される入力信号に従って、視覚認識部１２へ画像情報を取り込むタイミングを決定する。表示部１４（図示略）は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であり、画像取得制御部１３の指示に従ってＣＣＤカメラ１１から取得された画像情報を表示させる。
【００１６】
また、ロボット制御装置２０は、以下の機能を有するＣＰＵ２１、ＳＲＡＭ２２、記憶装置２３、コンベア制御部２４、コンベア２５、ロボット制御部２６、バス２７により構成されている。ＣＰＵ２１は、記憶装置２３から所定のプログラムを読み出してＳＲＡＭ２２のワークエリア２２ａ（図示略）に展開し、展開されたプログラムやワーク３の位置座標データ等の処理結果を一時的に格納し、当該プログラムに基づく各種処理を実行し、画像処理装置１０、ロボット制御装置２０の各部を集中制御する。
【００１７】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１は、画像取得制御部１３から入力されるワーク３の位置座標データ及び載置角度データからワーク３のハンドリング順序を指示するハンドリング順序データを作成し、当該ハンドリング順序データをワーク３の位置座標データ及び載置角度データと共にハンドリングデータとしてロボット制御部２５へ送信すると同時にＳＲＡＭ２２に一時的に格納する。このハンドリングデータは、視覚認識部１２が画像取得する都度、随時更新される。また、画像取得制御部１３とロボット制御装置２０の各部とは、バス２７，２８を介して相互に各種信号の送受信を行う。
【００１８】
ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）２２は、ＣＰＵ２１が各種制御プログラムを実行する際に各種プログラムコードを展開するプログラムコード格納領域を形成するとともに、ＣＰＵ２１が各種処理を実行する際に処理されるワーク３のハンドリングデータ及び処理結果等を格納するワークエリア２２ａを有する。記憶装置（Read Only Memory）２３には、上記プログラムやプログラムを実行する際に必要なワーク３の形状、長径等のワークデータ２３aが予め記憶されている。
【００１９】
コンベア制御部２４は、ＣＰＵ２１から入力されるワーク３の位置座標データ、及びエンコーダ２４ａから入力される移動距離データに基づいて、ロボット２６ａが機構的な可動範囲（以下、「ロボット可動領域」と称する。）内の全てのワーク３を取り出せるように、コンベアモータ２４ｂの駆動または停止を制御する。
【００２０】
コンベア２５は、互いに搬送方向の異なる第１コンベア２５ａ、第２コンベア２５ｃ、及び反転機構２５ｂを有し、ワーク３はループ状に形成されたコンベア２５上を等速で循環する。エンコーダ２４ａは、コンベア２５に取り付けられ、コンベアモータ２４bの回転量から第１コンベア２５ａのｘ方向への移動距離を測定し、測定結果をコンベア制御部２４へ出力する。
【００２１】
ロボット制御部２６は、ＳＲＡＭ２２に格納されるワーク３のハンドリングデータに基づいて、ロボット２６ａの駆動または停止を制御する。ハンド２６ｂは、当該制御に従ってその先端部のグリッパ２６ｃにより実際にワーク３を把持し、パレットＰへ移載する。この時、ハンド２６ｂは、把持センサーによりハンドリングが確実に行われているか否かを判断し、ＣＰＵ２１はワーク３の移載終了と同時に対応するハンドリングデータをワークエリア２２ａから削除する。
【００２２】
次に、上記構成を有するトラッキングシステム１の動作について説明する。まず、ＣＰＵ２１によって実行されるハンドリング順序算出処理について図４を参照しながら、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２３】
図３に示すように、まずＣＰＵ２１は、画像処理装置１０から送信されるワーク３の位置座標データ及び載置角度データを取得する（ステップＳ１）と共に、エンコーダ２４ａにより算出されたコンベア２５の移動距離データを取得する（ステップＳ２）。次に、ＣＰＵ２１は、取得された位置座標データと移動距離データに基づいてハンドリング時におけるワーク３の位置座標を認識し、載置角度データに基づいてワーク３の載置角度を認識する（ステップＳ３）。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、ワークエリア２２ａにカウンタ「ｎ」の初期値として“ｎ＝１”を設定する（ステップＳ４）。次に、ＣＰＵ２１は、最初にハンドリングするワーク３の候補として、ロボット可動範囲の下流側の限界線に近い方から順に例えば３個のワーク３を選択する（ステップＳ５）。次に、ＣＰＵ２１は、グリッパ２６ｃの回転時間を考慮して、現在の位置座標から各ワーク3の位置座標への移動時間を算出する（ステップＳ６）。
【００２５】
次に、ＣＰＵ２１は、各ワーク毎に算出された移動時間をハンドリング時間として設定する（ステップＳ７）。そして、上記３つのワーク３の中から上記ハンドリング時間が最も短いワーク３を最初にハンドリングするワーク３としてＲＡＭ２２のワークエリア２２ａに記憶する（ステップＳ８）。
【００２６】
次に、ＣＰＵ２１は、ロボット可動範囲内の全てのワーク３のハンドリング順序が決定したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、全てのワーク３のハンドリング順序が決定していない場合（ステップＳ９；Ｎｏ）、ＣＰＵ２１は、カウンタ「ｎ」に「１」を追加し、“ｎ＝ｎ＋１”とする（ステップＳ１０）。
【００２７】
そして、再度ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜ステップＳ１０の処理を実行することにより２回目にハンドリングするワーク３を決定、記憶する。以下同様の処理を繰り返し実行し、ｎ＋１回目にハンドリングするワーク３を決定、記憶する。そして、ロボット可動領域内の全てのワーク３のハンドリングが終了した時点でハンドリング順序算出処理を終了する。ロボット制御部２６は、ワークエリア２２ａに記憶されたハンドリング順序に従って、ロボット可動領域内の全ワーク３に対して実際にハンドリングを実行する。
【００２８】
次に、上記処理に基づく具体的処理例として、図４を参照して本実施の形態におけるハンドリング順序の決定方法について説明する。図４は、本発明を適用したハンドリング工程におけるグリッパ２６ｃとワーク３の位置関係の一例を示す模式図である。
【００２９】
図４に示すように、ロボット可動領域の下流側の限界線に近いワーク３から順にワーク３ａ，３ｂ，３ｃとする。この図４において、「ａ」はグリッパ２６ｃの中心位置からワーク３ａの重心位置までの距離を表し、以下同様に「ｂ」はワーク３ｂまでの距離、「ｃ」はワーク３ｃまでの距離を表す定数であり、“ｂ＜ａ＜ｃ”なる関係がある。また、ｘ軸方向を０度とした場合のワーク３ａ，３ｂ，３ｃの載置角度をそれぞれ∠ａ，∠ｂ，∠ｃとすると、“∠ａ＜∠ｃ＜∠ｂ”なる関係があるものとする。さらに、初期位置におけるグリッパ２６ｃの向きと∠ａは共に０度である。
【００３０】
以上を前提として、まず最初にハンドリングするワーク３の決定方法について説明する。初期位置におけるグリッパ２６ｃの向きと∠ａはともに０度と同一であるため、ワーク３ａのハンドリングに際しては、グリッパ２６ｃは回転しない。このため、回転時間を考慮する必要はなくハンドリング時間は移動時間となる。これに対して、ワーク３ｂのハンドリングに際しては、グリッパ２６ｃを∠ｂ回転させる必要があり、移動時間より回転時間が大きくなるため、ハンドリング時間は回転時間となる。また、ワーク３ｃのハンドリングに際しては、グリッパ２６ｃを∠ｃ回転させる必要があるが、移動時間がこの回転時間より大きいため、ハンドリング時間は移動時間となる。このため、最初にハンドリングするワークはワーク３ａに決定する。
【００３１】
次に、グリッパ２６ｃの基準位置をワーク３ａの重心位置とし、回転角度もワーク３ａと同一の角度（０度）として、上述の動作をワーク３ｂ，３ｃ，３ｄに対して実行することにより２回目にハンドリングするワーク３が決定する。以下同様の動作を繰り返し実行し、ロボット可動領域内の全てのワーク３のハンドリング順序を決定する。この様に、例えばワーク３ａに対するワーク３ｂのように、ワーク３の載置角度によっては必ずしもグリッパ２６ｃから近い順にハンドリングするとは限らない。
【００３２】
上述のように、本発明を適用したトラッキングシステム１では、グリッパ２６ｃの回転時間を考慮したハンドリング時間に基づいてハンドリング順序を決定する演算を行うことにより、単にワーク間の移動距離に基づいてハンドリング順序を決定する場合に比べて全体のトラッキング処理時間を短縮できる。したがって、高速にワーク３を供給するトラッキングシステムを実現することができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施の形態における記述内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態においては、ワーク３の長径を予めオペレータが設定し、設定情報を記憶装置２３にワークデータ２３ａとして記憶させる構成としたが、例えば、視覚認識部１２がワーク３の形状を自動認識して長径を算出する機能を有する構成としてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態においては、画像処理装置１０は、ワーク３の画像情報を２次元で認識する構成としたが、ハンドリング処理の短縮時間を撮像時間に充てることにより、ワーク３の画像情報を３次元認識する構成としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、実際にハンドリングに要する時間が最小となるハンドリング順序を算出でき、移動距離が最小となる順にハンドリングする場合に比べて全体のトラッキング処理時間を短縮できる。したがって、高速にワーク３を供給するトラッキングシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるトラッキングシステムの概観図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図２】トラッキングシステムの要部構成、及び接続構成を示すブロック図である。
【図３】図２のＣＰＵによって実行されるハンドリング順序算出処理を示すフローチャートである。
【図４】ハンドリング工程におけるグリッパとワークの位置関係の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１      トラッキングシステム
１０    画像処理装置
１１    ＣＣＤカメラ
１２    視覚認識部
１３    画像取得制御部
２０    ロボット制御装置
２１    ＣＰＵ
２４    コンベア制御部
２５    コンベア
２６    ロボット制御部
２６ｃ  グリッパ
３      ワーク
【図１】
0004303411.tif 000002
【図２】
0004303411.tif 000003
【図３】
0004303411.tif 000004
【図４】
0004303411.tif 000005