(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンド部を有するロボットと、前記ロボットを制御することで、所定位置に載置されたワークを該ハンド部に把持させて工作機械内のワーク装着部にセットさせるワークセット処理を実行する制御装置と、を備えたワーク装着システムであって、
前記ロボットのハンド部に設けられ、該ハンド部に把持された前記ワークを撮像可能なカメラと、
前記ロボットのハンド部により前記ワークが正規の姿勢で把持された状態で前記カメラにより撮像した当該ワークの画像を基準画像として予め記憶しておく基準画像記憶部とをさらに備え、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記カメラに当該ワークの画像を撮像させ、該カメラによる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部への前記ワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成され、
前記制御装置は、前記撮像画像と前記基準画像との前記比較に際して、両画像間にずれが存在するか否かを判定し、ずれが存在すると判定した場合には、このずれに関する情報を基に、前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢との位置ずれ及び三次元の傾きのずれを算出して、算出した該位置ずれ及び三次元の傾きのずれを基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるよう前記ロボットの動作補正を行う一方、前記両画像間にずれが存在しないと判定した場合には前記ロボットの動作補正を行わないように構成されていることを特徴とするワーク装着システム。
【請求項２】
ハンド部を有するロボットと、前記ロボットを制御することで、所定位置に載置されたワークを該ハンド部に把持させて工作機械内のワーク装着部にセットさせるワークセット処理を実行する制御装置と、を備えたワーク装着システムであって、
前記工作機械に設けられ、該工作機械内において前記ロボットが所定姿勢を取った状態で前記ハンド部に把持された前記ワークを撮像可能なカメラと、
前記ロボットが前記所定姿勢を取り且つ前記ハンド部により前記ワークが正規の姿勢で把持された状態で前記カメラにより撮像した当該ワークの画像を基準画像として予め記憶しておく基準画像記憶部とを備え、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記ロボットに前記所定姿勢を取らせて、該所定姿勢において前記カメラに当該ワークの画像を撮像させ、該カメラによる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部への前記ワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成され、
前記制御装置は、前記撮像画像と前記基準画像との前記比較に際して、両画像間にずれが存在するか否かを判定し、ずれが存在すると判定した場合には、このずれに関する情報を基に、前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢との位置ずれ及び三次元の傾きのずれを算出して、算出した該位置ずれ及び該三次元の傾きのずれを基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるよう前記ロボットの動作補正を行う一方、前記両画像間にずれが存在しないと判定した場合には前記ロボットの動作補正を行わないように構成されていることを特徴とするワーク装着システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記両画像間にずれが存在すると判定した場合であっても、該ずれに関する情報を基に算出される前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢とのずれの度合が所定以上であるときには、前記ロボットに、前記ハンド部にて把持したワークを前記所定位置に戻させた後、該ハンド部による当該ワークの把持をやり直させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のワーク装着システム。
【請求項４】
前記ワークは軸状部材であり
前記カメラは、複数設けられ
複数の前記カメラは、第一カメラと第二カメラとを含み、該第一カメラ及び第二カメラが、前記ロボットのハンド部に正規の姿勢で把持されたワークの軸線方向から見て、該ワークの軸線を通り且つ所定方向に延びる直線に対して線対称に位置するとともに、該第一カメラ及び第二カメラのそれぞれの光軸が前記所定方向に対して所定角度で傾斜するように配置されており、
前記基準画像記憶部には、前記基準画像として、前記第一カメラにより撮像した第一基準画像と、前記第二カメラにより撮像した第二基準画像とが記憶され、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記第一カメラ及び第二カメラに当該ワークの画像を撮像させ、前記第一カメラよる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第一基準画像との比較、及び、前記第二カメラよる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第二基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のワーク装着システム。
【請求項５】
前記所定角度は４５°であることを特徴とする請求項４記載のワーク装着システム。
【請求項６】
前記ワークは軸状部材であり、
前記ワーク装着部は、水平方向に延びて前記ワークが挿入される挿入空間部からなり、
前記工作機械は、前記挿入空間部に対するワーク挿入方向及び鉛直方向の双方に直交する軸線回りに回動可能に構成されて前記カメラを保持する保持部材と、前記保持部材を、前記カメラの光軸が鉛直方向を向く第一位置と、該カメラの光軸が鉛直方向に対して所定角度で交差する第二位置との間で駆動する駆動部とを有し、
前記基準画像記憶部には、前記基準画像として、前記保持部材が前記第一位置にある状態で前記ハンド部に正規の姿勢で把持されたワークを前記カメラにより撮像した第一位置基準画像と、前記保持部材が前記第二位置にある状態で前記ハンド部に正規の姿勢で把持されたワークを前記カメラにより撮像した第二位置基準画像とが記憶されており、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記ロボットに前記所定姿勢を取らせて、該所定姿勢において前記駆動部により前記保持部材を前記第一位置に位置させた状態で前記カメラに撮像させた当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第一位置基準画像との比較、及び、前記所定姿勢において前記駆動部により前記保持部材を前記第二位置に位置させた状態で前記カメラに撮像させた当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第二位置基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２記載のワーク装着システム。
【請求項７】
前記工作機械は、加工工具を着脱可能な工具主軸が設けられ、
前記カメラは、前記加工工具に代えて前記工具主軸に着脱可能に構成され、
前記工具主軸が前記保持部材として兼用されていることを特徴とする請求項６記載のワーク装着システム。
【請求項８】
前記ハンド部は、複数の把持部材によって、又は、エアーによる吸引力によって、又は、磁石の磁力によって前記ワークを把持するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のワーク装着システム。
【請求項９】
前記ワークは軸状部材であり、
前記工作機械は、前記ワークを挿入可能な挿入空間部を有するとともに該挿入空間部に挿入されたワークをチャック可能なチャック装置を有しており、
前記ワーク装着部は前記チャック装置の挿入空間部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のワーク装着システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ハンド部を有するロボットと、ロボットを制御することで、所定位置に載置されたワークをハンド部に把持させて工作機械内のワーク装着部にセットさせるワークセット処理を実行する制御部とを備えたワーク装着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述したワーク装着システムの一例として、特開２０１７−１３２００２号公報（下記特許文献１）に開示されたワーク装着システムが知られている。このワーク装着システムでは、ロボットを搭載した無人搬送車が、工作機械に対して予め設定された作業位置に移動し、当該作業位置において、ロボットが工作機械に対してワークの着脱作業等を実行するようになっている。尚、ワーク装着システムの他の例として、特開２０１５−０２４４７５号公報（下記、特許文献２）に示すように、ロボットを無人搬送車に搭載せずに所定位置に固定するようにしたシステムも存在する。
【０００３】
この種のワーク装着システムにおいて、ロボットは通常、ワークを把持するためのハンド部を有している。ハンド部にてワークを把持した際に、ワークが正規の姿勢からずれていた場合（把持不良が発生した場合）、ロボットがワーク装着部にワークを上手く装着することができないという問題が生じる。
【０００４】
この問題に対処するべく、特許文献２に示すワーク装着システムでは、ハンド部によるワークの把持不良が発生した場合には、ロボット管理コンピュータによる制御の下、ロボットがその動作を停止して所定の待機姿勢に戻るようになっている。ここで、ロボットのハンド部にてワークの把持不良が発生したか否かは、該ハンド部に取付けられたセンサの出力に基づいてロボットコントローラにより判断される（特許文献２の段落［００３８］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３２００２号公報
【特許文献２】特開２０１５−０２４４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のワーク装着システムでは、ロボットコントローラによりワークの把持不良が検出される度に、ロボットが所定の待機姿勢に戻って停止するようになっている。このため、ロボットの稼働率が低下し、工作機械による部品の生産効率（単位時間当たりのワークの加工数）が低下するという問題がある。
【０００７】
この問題を回避するためには、ロボットによるワークの把持不良の発生頻度を極力低下させることが好ましい。そのためには、例えば、ハンド部によるワークの把持力を出来るだけ高めてハンド部に把持されたワークが簡単に動かないようにすることが考えられる。
【０００８】
しかし、ワークの形状にバラツキがあったり、ハンド部とワークとの間に異物噛み込み等が存在したりすると、ハンド部によるワークの把持力をいくら高めてもワークの把持不良を完全に無くすことはできない。
【０００９】
そして、このような把持不良が生じたままロボットによるワーク装着動作を続行すると、ワーク装着部に対するワークのセット姿勢が所定のセット姿勢からずれてしまい、結果として、ワークの脱落や加工不良を招くという問題がある。
【００１０】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、ロボットのハンド部にてワークの把持不良が発生したとしても、該ワークを工作機械のワーク装着部に所定のセット姿勢でセットすることができるワーク装着システムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面では、
ハンド部を有するロボットと、前記ロボットを制御することで、所定位置に載置されたワークを該ハンド部に把持させて工作機械内のワーク装着部にセットさせるワークセット処理を実行する制御装置と、を備えたワーク装着システムであって、
前記ロボットのハンド部に設けられ、該ハンド部に把持されたワークを撮像可能なカメラと、
前記ロボットのハンド部により前記ワークが正規の姿勢で把持された状態で前記カメラにより撮像した当該ワークの画像を基準画像として予め記憶しておく基準画像記憶部とをさらに備え、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記カメラに当該ワークの画像を撮像させ、該カメラによる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されている。
【００１２】
このワーク装着システムによれば、制御装置によるワークセット処理の実行に際して、ハンド部に設けられたカメラによって、該ハンド部に把持されたワークの画像が撮像される。一方、基準画像記憶部には、ロボットのハンド部に正規の姿勢で把持されたワークをカメラにより撮像した画像が基準画像として予め記憶されている。ここで、正規の姿勢とは、ロボットの動作補正を行わなくてもワークをワーク装着部に所定のセット姿勢でセット可能な姿勢である。
【００１３】
そして、前記制御装置では、前記記憶部に記憶された基準画像と、前記カメラにより撮像した前記ワークの撮像画像との比較を基に、ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようにロボットの動作を制御する。
【００１４】
これによれば、ワークの形状不良やハンド部とワークとの間の異物噛み込み等に起因してハンド部によるワークの把持姿勢が正規の姿勢からずれたとしても、ロボットの姿勢を制御（補正）することで、工作機械のワーク装着部にワークを所定のセット姿勢で装着することができる。しかも、カメラがロボットのハンド部に設けられているので、ロボットの姿勢ばらついたとしてもその影響を受けずに、カメラによるワークの撮像処理を実行することができる。
【００１５】
本発明の他の局面では、
ハンド部を有するロボットと、前記ロボットを制御することで、所定位置に載置されたワークを該ハンド部に把持させて工作機械内のワーク装着部にセットさせるワークセット処理を実行する制御装置と、を備えたワーク装着システムであって、
前記工作機械に設けられ、該工作機械内において前記ロボットが所定姿勢を取った状態で前記ハンド部に把持された前記ワークを撮像可能なカメラと、
前記ロボットが前記所定姿勢を取り且つ前記ハンド部により前記ワークが正規の姿勢で把持された状態で前記カメラにより撮像した当該ワークの画像を基準画像として予め記憶しておく基準画像記憶部とを備え、
前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記ロボットに前記所定姿勢を取らせて、該所定姿勢において前記カメラに当該ワークの画像を撮像させ、該カメラによる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されている。
【００１６】
このワーク装着システムによれば、ワークの画像を撮像するためのカメラがロボットのハンド部ではなく工作機械に設けられている。そして、制御装置によるワークセット処理の実行に際しては、該制御装置による制御の下、ロボットが工作機械内において所定姿勢を取ると、該ロボットのハンド部に把持されたワークの画像が前記工作機械に設けられたカメラにより撮像される。ここで、ワーク装着システムの基準画像記憶部には、ロボットに前記所定姿勢を取らせた状態でハンド部に正規の状態で把持されたワークを前記カメラにより撮像した撮像画像が予め記憶されている。制御装置では、前記ワークセット処理の実行に際して前記カメラにより撮像した画像と、基準画像記憶部に記憶された基準画像との比較を基に、ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようにロボットの動作を制御する。
【００１７】
これによれば、ハンド部によるワークの把持姿勢が正規の姿勢からずれていたとしても、ロボットの姿勢を制御（補正）することで、工作機械のワーク装着部にワークを所定のセット姿勢で装着することができる。また、工作機械にカメラが設けられているので、例えば、複数のロボットが協働して一つの工作機械に対してワークの投入・払出し作業を行う場合に、各ロボットのそれぞれにカメラを設ける必要がない。よって、ワーク装着システム全体として、カメラの数を極力減らしてコストを低減することができる。
【００１８】
前記制御装置は、前記撮像画像と前記基準画像との前記比較に際して、両画像間にずれが存在するか否かを判定し、ずれが存在すると判定した場合には、このずれに関する情報を基に、前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢とのずれを算出して、算出した該ずれを基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるよう前記ロボットの動作補正を行う一方、前記両画像間にずれが存在しないと判定した場合には前記ロボットの動作補正を行わないように構成されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、制御装置において、ワークの撮像画像と基準画像との比較を行うことで、両画像間にずれが存在するか否かを判定し、ずれが存在すると判定した場合には、このずれに関する情報を基に、前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢とのずれを算出する。このワークの姿勢のずれとしては、例えばワークの軸線の傾きやワーク先端の中心位置のずれ等が挙げられる。そして、制御装置では、算出したワークの姿勢のずれを基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が前記所定のセット姿勢になるよう前記ロボットの動作補正を行う。一方、制御装置では、ワークの撮像画像と基準画像との比較を行った結果、両画像間にずれが存在しないと判定した場合には、ワークがハンド部に正規の姿勢で把持されているものとしてロボットの動作補正は行わない。
【００２０】
これによれば、ハンド部に把持されたワークの撮像画像と基準画像とのずれに関する情報を基に、ワークの姿勢が正規の姿勢に対してどの程度ずれているかを容易に算出することができる。そして、算出したワークの姿勢のずれを基に、ロボットの動作補正を行うことで、ワーク装着部に対してワークが誤った姿勢で装着されるのを防止することができる。
【００２１】
ところで、例えばハンド部とワークとの間に異物が噛み込む等してハンド部によるワークの把持姿勢が正規の姿勢から大きくずれている場合には、ロボットの動作補正を行ってもワーク装着部にワークを正しく装着することができないという問題がある。
【００２２】
この問題を回避するべく、前記制御装置は、前記両画像間にずれが存在すると判定した場合であっても、このずれに関する情報を基に算出される前記ロボットのハンド部に把持されたワークの姿勢と前記正規の姿勢とのずれの度合が所定以上であるときには、前記ロボットに、前記ハンド部にて把持したワークを前記所定位置に戻させた後、該ハンド部による当該ワークの把持をやり直させるように構成されているこが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、前記カメラにより撮像した画像と、記憶部に記憶された基準画像との間にずれが存在すると制御装置が判定した場合であっても、ワークの正規の姿勢からのずれの度合が所定以上であるときには、前記制御装置による制御の下、ロボットがハンド部に把持したワークを所定位置に戻した後にハンド部によるワークの把持をやり直すこととなる。したがって、ハンド部によるワークの把持姿勢がロボットの姿勢補正により改善できないレベルに達している場合には、ロボットがワークの装着動作を試みるまでもなくハンド部によりワークを把持し直すことで、ロボットの無駄な動作を無くしてサイクルタイムを短縮することができる。
【００２４】
前記一局面に係るワーク装着システムにおいて、ワークは軸状部材であり、前記カメラは、複数設けられ、複数の前記カメラは、第一カメラと第二カメラとを含み、該第一カメラ及び第二カメラが、前記ロボットのハンド部に正規の姿勢で把持されたワークの軸線方向から見て、該ワークの軸線を通り且つ所定方向に延びる直線に対して線対称に位置するとともに、該第一カメラ及び第二カメラのそれぞれの光軸が前記所定方向に対して所定角度で傾斜するように配置されており、前記基準画像記憶部には、前記基準画像として、前記第一カメラにより撮像した第一基準画像と、前記第二カメラにより撮像した第二基準画像とが記憶され、前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記第一カメラ及び第二カメラに当該ワークの画像を撮像させ、前記第一カメラよる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第一基準画像との比較、及び、前記第二カメラよる当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第二基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、ワークの軸線方向から見て、ワークに対して異なる角度で配置された第一カメラ及び第二カメラによってワークの画像を撮像し、制御装置において、各カメラによる撮像画像をそれぞれの基準画像（第一基準画像及び第二基準画像）とを比較してロボットの動作制御を行うようにしたので、一つのカメラによる撮像画像を基にロボットの動作制御を行うようにした場合に比べてその制御精度を向上させることができる。すなわち、カメラが一つしかない場合には、該カメラの離接方向にワークの位置ずれ（傾きやオフセット）が生じたとしても、カメラによる撮像画像中にこの位置ずれが反映され難いが、二つのカメラをワークに対して異なる角度で配置することで、二つのカメラの少なくとも一方によってワークの位置ずれを確実に捉えることができる。延いては、撮像画像に基づくロボットの動作制御を精度良く行うことができる。
【００２６】
前記所定角度は４５°であることが好ましい。
【００２７】
これにより、第一カメラ及び第二カメラをスペース効率良く配置することができる。
【００２８】
前記他の局面に係るワーク装着システムにおいて、前記ワークは軸状部材であり、前記ワーク装着部は、水平方向に延びて前記ワークが挿入される挿入空間部からなり、前記工作機械は、前記挿入空間部に対するワーク挿入方向及び鉛直方向の双方に直交する軸線回りに回動可能に構成されて前記カメラを保持する保持部材と、前記保持部材を、前記カメラの光軸が鉛直方向を向く第一位置と、該カメラの光軸が鉛直方向に対して所定角度で交差する第二位置との間で駆動する駆動部とを有し、前記基準画像記憶部には、前記基準画像として、前記保持部材が前記第一位置にある状態で前記ハンド部に正規の姿勢で把持されたワークを前記カメラにより撮像した第一位置基準画像と、前記保持部材が前記第二位置にある状態で前記ハンド部に正規の姿勢で把持されたワークを前記カメラにより撮像した第二位置基準画像とが記憶されており、前記制御装置は、前記ワークセット処理の実行に際して、前記ロボットのハンド部に前記ワークを把持させた状態で前記ロボットに前記所定姿勢を取らせて、該所定姿勢において前記駆動部により前記保持部材を前記第一位置に位置させた状態で前記カメラに撮像させた当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第一位置基準画像との比較、及び、前記所定姿勢において前記駆動部により前記保持部材を前記第二位置に位置させた状態で前記カメラに撮像させた当該ワークの撮像画像と前記基準画像記憶部に記憶された前記第二位置基準画像との比較を基に、前記ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように前記ロボットの動作を制御するように構成されていることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、制御装置によるワークセット処理の実行に際して、制御装置による制御の下、ロボットが所定姿勢を取ると、カメラを保持する保持部材が駆動部によって第一位置と第二位置とに駆動される。第一位置は、カメラの光軸が鉛直になるような位置とされ、第二位置は、カメラの光軸が鉛直方向に対して所定角度で交差するような位置とされている。制御装置による制御装置の下、前記カメラは、保持部材が第一位置にある状態と第二位置にある状態とのそれぞれにおいてハンド部に把持されたワークの画像を撮像する。制御装置では、保持部材が第一位置及び第二位置にある状態で前記カメラにより撮像した各画像を、記憶部に記憶された各位置における基準画像（第一位置基準画像及び第二位置基準画像）と比較し、この比較を基に、ワーク装着部へのワークのセット姿勢を所定のセット姿勢になるように制御する。
【００３０】
したがって、このワーク装着システムによれば、工作機械に設けられた一つのカメラによってハンド部に把持されたワークを鉛直方向と鉛直方向に交差する方向との二方向から撮像して、撮像した二つの画像を基にハンド部によるワークの把持姿勢のずれを求めることができる。よって、複数のカメラを設ける場合に比べて、カメラの故障リスクや部品コストを低減しつつ、ハンド部によるワークの把持姿勢のずれを精度良く算出することができる。
【００３１】
前記工作機械は、加工工具を着脱可能な工具主軸が設けられ、前記カメラは、前記加工工具に代えて前記工具主軸に着脱可能に構成され、前記工具主軸が前記保持部材として兼用されていることが好ましい。
【００３２】
これによれば、工作機械に設けられた既存の工具主軸を前記カメラの保持部材として兼用することで部品点数を減らしてコストを低減することができる。
【００３３】
前記ハンド部は、複数の把持部材によって、又は、エアーによる吸引力によって、又は、磁石の磁力によって前記ワークを把持する構成を採用することができる。
【００３４】
このようなハンド部を有するロボットを使用した場合、ワークの形状誤差や異物噛込みに起因してハンド部によるワークの把持姿勢がばらつき易いので、本発明の構成が特に有用である。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、本発明に係るワーク装着システムによれば、制御装置によるワークセット処理の実行に際して、ロボットのハンド部に設けられたカメラによるワークの撮像画像又は工作機械に設けられカメラによるワークの撮像画像と、ハンド部に正規の姿勢で把持させたワークを前記カメラにより予め撮像した基準画像との比較を基に、ワーク装着部へのワークのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようにロボットの動作制御を行うようにしたことで、ロボットのハンド部にてワークの把持不良が生じたとしても、ワーク装着部にワークを所定のセット姿勢で確実に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態に係るワーク装着システムを含む生産システムを示す平面図である。
【図２】実施形態に係るワーク装着システムを含む生産システムを示す斜視図である。
【図３】ワーク装着システムの一部を構成するロボットを搭載した無人搬送車を示す斜視図である。
【図４】無人搬送車の上面に載置されたバケットを上側から見た平面図である。
【図５】図４のＶ-Ｖ線断面図である。
【図６】ロボットのハンド部を正面側から見た正面図である。
【図７】ロボットのハンド部を側方から見た側面図である。
【図８】工作機械の加工動作機構部を示す概略構成図である。
【図９】工作機械のワーク主軸に取付けられたチャックを示す斜視図である。
【図１０】生産システムの制御構成を示すブロック図である。
【図１１】ロボットがワーク挿入開始姿勢又はワーク引抜き完了姿勢にある状態を示す斜視図である。
【図１２】ロボットがワーク挿入完了姿勢又はワーク引抜き開始姿勢にある状態を示す斜視図である。
【図１３】生産システムにおける自動運転制御の内容を示すフローチャートである。
【図１４】自動運転制御の一部としてＡＧＶ制御装置により実行されるワークの姿勢ずれ算出処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１５Ａ】基準画像記憶部に記憶された第一基準画像及び第二基準画像の一例を示す概略図である。
【図１５Ｂ】撮像画像記憶部に記憶された第一撮像画像及び第二撮像画像の一例を示す概略図である。
【図１５Ｃ】第一撮像画像及び第二撮像画像とそれぞれの基準画像との比較図である。
【図１６】実空間におけるワークの傾斜方向（Ａ１方向〜Ａ８方向）を変化させたときの、第一撮像画像及び第二撮像画像におけるワークの軸線の傾斜角度の変化を示す図である。
【図１７】実施形態２を示す図８相当図である。
【図１８Ａ】基準画像記憶部に記憶された第一位置基準画像及び第二位置基準画像の一例を示す概略図である。
【図１８Ｂ】撮像画像記憶部に記憶された第一位置撮像画像及び第二位置撮像画像の一例を示す概略図である。
【図１９】実施形態２を示す図１３相当図である。
【図２０】第一位置撮像画像と第一位置基準画像との比較図である。
【図２１】第二位置撮像画像と第二位置基準画像との比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（実施形態）
図１及び図２は、本実施形態のワーク装着システム１００を備えた生産システム１を示している。この生産システム１は、工作機械１０、無人搬送車３５、この無人搬送車３５に搭載されるロボット２５、ロボット２５に取付けられた二つのカメラ３１ａ，３１ｂ、ロボット２５及び無人搬送車３５を制御する制御装置４０、並びに、工作機械１０を制御する制御装置６０などから構成される。以下の説明では、工作機械１０の制御装置６０を工作機械制御装置６０と称し、無人搬送車３５の制御装置４０をＡＧＶ制御装置と称する。この工作機械制御装置６０及びＡＧＶ制御装置４０は、互いに通信しながら工作機械１０とロボット２５とを協働させてワークＷの着脱及び加工等を含む一連の生産工程を無人で実行する。
【００３９】
図１〜図３に示すように、前記無人搬送車３５には、その上面である載置面３６に前記ロボット２５が搭載され、また、オペレータが携帯可能なＡＧＶ操作盤３７（図１参照）が付設されている。尚、このＡＧＶ操作盤３７は、データの入出力を行う入出力部、当該無人搬送車３５及びロボット２５を手動操作する操作部、並びに画面表示可能なディスプレイなどを備えている。
【００４０】
また、無人搬送車３５は、工場内における自身の位置を認識可能な位置センサ（例えば、レーザ光を用いた距離計測センサ）を備えており、ＡＧＶ制御装置４０による制御の下で、工場内を無軌道で走行するように構成され、本例では、前記工作機械１０に対して予め設定された作業位置に経由する。本例では、ＡＧＶ制御装置４０は、無人搬送車３５の筐体内に収容されている。
【００４１】
図３に示すように、前記ロボット２５は、第一アーム２６、第二アーム２７及び第三アーム２８の３つのアームを備えた多関節型のロボットであり、第三アーム２８の先端部には、ハンド部２９が装着され、また、支持バー３０を介して第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂが装着されている。
【００４２】
図３に示すように、ハンド部２９は、ボディ２９１と、互い対向する一対の把持部材２９２とを有している。ハンド部２９は、一対の把持部材２９２によりワークＷを挟んで把持するように構成されている。ワークＷは、本例では円柱状の軸状部材とされている。
【００４３】
無人搬送車３５の載置面３６におけるロボット２５よりも車両後側には、ワークＷを収納するバケット３８が載置されている。ロボット２５は、無人搬送車３５が工作機械１０の作業位置に停車した状態で、バケット３８内に収納された加工前のワークＷを取出して工作機械１０に投入する一方、加工後のワークＷを工作機械１０から取出してバケット３８内の元の位置に収納する。
【００４４】
図４及び図５に示すように、バケット３８は偏平な矩形箱状をなしている。バケット３８内には、複数のワークＷが車両左右方向に間隔を空けて収納されている。バケット３８内の底面には、各ワークＷの両端部を支持する一対一組の支持板３９が、複数組、突設されている。各支持板３９の上端部には、ワークＷの周面を支持するＶ字状の係合溝３９ａが形成されている。各ワークＷは、両端部が支持板３９の係合溝３９ａに係合することでバケット３８内で動くことなく安定に収納されている。
【００４５】
［カメラの詳細構成］
図６及び図７に示すように、ハンド部２９におけるボディ２９１の側面には、第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂを支持する支持バー３０が取付けられている。支持バー３０は、一対の把持部材２９２に正規の姿勢で把持されたワークＷの軸線Ｊと直交する方向に延設されている。以下では、特に断らない限り、支持バー３０がＹ軸方向に延びる状態（図６の状態）にあるものとして説明を行う。
【００４６】
第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂは、一対の把持部材２９２に正規の姿勢で把持されたワークＷの軸線方向から見て（図６の紙面垂直方向から見て）、該ワークＷの軸線Ｊを通り且つ鉛直方向に延びる直線Ｌ０に対して線対称に配置されている。第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂは、それぞれの光軸Ｌ１，Ｌ２が鉛直方向に対して４５°（所定角度の一例）で傾斜するとともにワークＷの中心位置（軸線Ｊの位置）で交差するように配置されている。
【００４７】
第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂは、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラにより構成されていて、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子を備え、受光強度に応じて各光電変換素子から出力される電圧信号をデジタル化した後、これを濃淡レベル値に変換して、前記光電変換素子の配列と同配列の二次元濃淡画像データとして出力する。各カメラ３１ａ,３１ｂから出力された画像データは、後述するＡＧＶ制御装置４０の撮像画像記憶部５０に格納される。
【００４８】
［工作機械の構成］
前記工作機械１０は、固定工具を用いた旋削機能と、回転工具を用いたミーリング機能とを有する複合型のＮＣ（数値制御）工作機械である。
【００４９】
具体的には、工作機械１０は、図２示すように、加工エリア内にてワークＷを加工する加工動作機構部２０と、加工動作機構部２０の動作を制御する前記工作機械制御装置６０（図１参照）と、オペレータが工作機械１０に対して種々の設定及び指令を行うためのＮＣ操作盤１６とを備えている。
【００５０】
図８に示すように、加工動作機構部２０は、ワークＷが装着されるチャック１１と、先端部に該チャック１１が取り付けられたワーク主軸１２と、ワーク主軸１２をその軸線回りに回転可能に支持するワーク主軸台（図示省略）と、回転工具Ｔｒ（加工工具の一例）が保持される工具主軸１３と、工具主軸１３を回転可能に支持する工具主軸台２１と、旋削加工のための固定工具Ｔｆが取付けられる下刃物台１４とを有している。また、加工動作機構部２０は、ワーク主軸１２、工具主軸１３及び下刃物台１４のそれぞれを、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のうち予め定めた一つ又は複数の軸に沿って送り駆動する送り装置（図示省略）をさらに有している。
【００５１】
前記ワーク主軸１２は、チャック１１にワークＷを保持させた状態でＺ軸に平行な軸線回りに回転可能に構成されている。
【００５２】
チャック１１は、図９に示すように、中空円筒状の本体１１ａと、本体１１ａの端面にその軸線を中心として放射状に配置された三つの把持爪１１ｂと、各把持爪１１ｂを径方向に進退可能に駆動する爪駆動部（図示省略）とを有している。爪駆動部は、工作機械制御装置６０からの指令を受けて、各把持爪１１ｂを、本体１１ａの径方向に沿って開位置と閉位置との間で駆動する。各把持爪１１ｂが開位置にある状態では、三つの把持爪１１ｂの先端面の内側に、ワークＷを挿入可能な挿入空間部Ｋが形成されている。この挿入空間Ｋ部に、ワークＷを本体１１ａの軸線方向（Ｚ軸方向）に沿って挿入した後、爪駆動部によって各把持爪１１ｂを閉位置側（径方向内側）に駆動すると、ワークＷが三つの把持爪１１ｂにより三方向から圧着されて移動不能に固定される。尚、本例では、チャック１１の一例として三つの把持爪１１ｂを有する三つ爪チャックを挙げて説明したが、これに限ったものでなく、把持爪１１ｂは二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。
【００５３】
工具主軸１３は、回転工具Ｔｒを保持した状態でＸ軸に平行な軸線回りに回転可能に構成されている。工具主軸１３を支持する工具主軸台２１は、外観視が上下方向に長い略直方体状をなしていて、送り装置によりＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。また、工具主軸台２１は、図示しないチルトモータ（駆動部の一例）によってＹ軸に平行な軸線回りに揺動可能に構成されている。尚、以下の説明では特に断らない限り、工具主軸台２１が鉛直状態にあるものとして説明を行う。
【００５４】
前記回転工具Ｔｒは、工具ホルダ１７を介して工具主軸１３の下端部に着脱可能に装着される。工具主軸１３は、工具ホルダ１７のテーパシャンク１７ａに嵌合するテーパ状の嵌合穴１３ａと、嵌合穴１３ａに装着された工具ホルダ１７を脱落不能に引き込むドローバー機構（図示省略）とを有している。嵌合穴１３ａに装着される工具ホルダ１７は、工作機械１０に搭載されたＡＴＣ（Automatic tool changer）装置によって、不図示の工具マガジン内に収容された他の工具ホルダと交換可能になっている。
【００５５】
下刃物台１４は、Ｚ軸と平行に延びる軸線回りに旋回可能なタレット１４１を有していて、送り装置によってＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能に構成されている。タレット１４１には、複数の固定工具Ｔｆが工具ホルダと共に放射状に取り付けられている。タレット１４１を軸線回りに回転させることで固定工具Ｔｆの割り出しを行えるようになっている。
【００５６】
以上のように構成された加工動作機構部２０は、後述する工作機械制御装置６０の数値制御部６２からの指令を受けたサーボ機構によって駆動される。サーボ機構は、例えば、サーボアンプと、サーボアンプにより駆動されるサーボモータと、サーボモータの回転角度をフィードバックするエンコーダと（いずれも図示せず）から構成される。そして、加工動作機構部２０は、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸の直交三軸方向において、回転工具Ｔｒ、固定工具Ｔｆ、及びワークＷを相対移動させることでワークＷを所定形状に加工する。
【００５７】
前記工作機械１０の正面側には、前記加工動作機構部２０によるワークＷの加工エリアにアクセスするためのアクセス開口１０ａ（図２参照）が形成されている。アクセス開口１０ａは、Ｚ軸方向にスライドする開閉カバー１５によって開閉可能になっている。工作機械１０におけるアクセス開口１０ａの右側には、ＮＣ操作盤１６が設けられている。
【００５８】
ＮＣ操作盤１６は、オペレータによる各種操作を受付けるとともに必要な情報をディスプレイ上に表示可能に構成されている。具体的には、オペレータは、ＮＣ操作盤１６を介してＮＣプログラムの入力操作を行ったり、手動運転モードと自動運転モードとの選択操作を行ったりすることができる。ＮＣ操作盤１６は、オペレータの操作に応じた操作信号を工作機械制御装置６０に送信する。
【００５９】
［工作機械制御装置の構成］
図１０に示すように、工作機械制御装置６０は、大まかには、工作機械１０の全体動作を制御するＰＬＣ(Programmable logic controller)６１と、ＰＬＣ６１からの指令を受けて加工動作機構部２０の動作を制御する数値制御部６２と、ＡＧＶ制御装置４０との間で通信を行う無線通信部６３とで構成されている。
【００６０】
工作機械制御装置６０は、手動運転モードが選択されている状態では、ＮＣ操作盤１６からの操作信号に基づいて工作機械１０の動作制御を行う一方、自動運転モードが選択されている状態では、ＡＧＶ制御装置４０との連携（通信）によってオペレータを介さずに、開閉カバー１５の開閉動作、チャック１１によるワークＷのチャック動作及びアンチャック動作、並びにＮＣプログラムに基づくワークＷの加工動作など、一連の工程動作を順次実行する。
【００６１】
［ＡＧＶ制御装置の構成］
図１０に示すように、ＡＧＶ制御装置４０は、動作プログラム記憶部４１、移動位置記憶部４２、動作姿勢記憶部４３、マップ情報記憶部４４、マップ情報生成部４５、位置認識部４６、手動運転制御部４７、自動運転制御部４８、基準画像記憶部４９、撮像画像記憶部５０、ワーク姿勢ずれ算出部５１、データ記憶部５２、及び入出力インターフェース５３等から構成される。そして、ＡＧＶ制御装置４０は、この入出力インターフェース５３を介して、ロボット２５、第一カメラ３１ａ、第二カメラ３１ｂ、無人搬送車３５及びＡＧＶ操作盤３７に接続されている。また、ＡＧＶ制御装置４０は、入出力インターフェース５３を介して工作機械制御装置６０と無線通信可能に構成されている。
【００６２】
尚、ＡＧＶ制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、マップ情報生成部４５、位置認識部４６、前記手動運転制御部４７、自動運転制御部４８、ワーク姿勢ずれ算出部５１及び入出力インターフェース５３は、コンピュータプログラムによってその機能が実現され、後述する処理を実行する。また、動作プログラム記憶部４１、移動位置記憶部４２、動作姿勢記憶部４３、マップ情報記憶部４４、基準画像記憶部４９、撮像画像記憶部５０及びデータ記憶部５２は、ＲＯＭ及びＲＡＭなどの適宜記憶媒体から構成される。
【００６３】
前記手動運転制御部４７は、オペレータにより前記ＡＧＶ操作盤３７から入力される操作信号に従って、前記無人搬送車３５、ロボット２５、カメラ３１ａ，３１ｂを動作させる機能部である。即ち、オペレータは、この手動運転制御部４７による制御の下で、ＡＧＶ操作盤３７を用いた、前記無人搬送車３５、ロボット２５及びカメラ３１ａ，３１ｂの手動操作を実行することができる。
【００６４】
前記動作プログラム記憶部４１は、生産時に前記無人搬送車３５及び前記ロボット２５を自動運転するための自動運転用プログラム、並びに後述する工場内のマップ情報を生成する際に前記無人搬送車３５を動作させるためのマップ生成用プログラムを記憶する機能部である。自動運転用プログラム及びマップ生成用プログラムは、例えば、前記ＡＧＶ操作盤３７に設けられた入出力部から入力され、当該動作プログラム記憶部４１に格納される。
【００６５】
尚、この自動運転用プログラムには、無人搬送車３５が移動する目標位置としての移動位置、移動速度及び無人搬送車３５の向きに関する指令コードが含まれ、また、ロボット２５が順次動作する当該動作に関する指令コード、及び前記カメラ３１ａ，３１ｂの操作に関する指令コードが含まれる。また、マップ生成用プログラムは、前記マップ情報生成部４５においてマップ情報を生成できるように、無人搬送車３５を無軌道で工場内を隈なく走行させるための指令コードが含まれる。
【００６６】
前記マップ情報記憶部４４は、無人搬送車３５が走行する工場内に配置される機械、装置、機器など（装置等）の配置情報を含むマップ情報を記憶する機能部であり、このマップ情報は前記マップ情報生成部４５によって生成される。
【００６７】
前記マップ情報生成部４５は、詳しくは後述する前記ＡＧＶ制御装置４０の自動運転制御部４８による制御の下で、前記動作プログラム記憶部４１に格納されたマップ生成用プログラムに従って無人搬送車３５を走行させた際に、前記位置センサによって検出される距離データから工場内の空間情報を取得するとともに、工場内に配設される装置等の平面形状を認識する。そして、マップ情報生成部４５は、予め登録された装置等の平面形状を基に、工場内に配設された具体的な装置、本例では、工作機械１０の位置、平面形状等（配置情報）を認識する。マップ情報生成部４５は、得られた空間情報及び装置等の配置情報を工場内のマップ情報として前記マップ情報記憶部４４に格納する。
【００６８】
前記位置認識部４６は、前記位置センサによって検出される距離データ、及び前記マップ情報記憶部４４に格納された工場内のマップ情報を基に、工場内における無人搬送車３５の位置を認識する機能部であり、この位置認識部４６によって認識される無人搬送車３５の位置に基づいて、当該無人搬送車３５の動作が前記自動運転制御部４８によって制御される。
【００６９】
前記移動位置記憶部４２は、前記無人搬送車３５が移動する具体的な目標位置としての移動位置であって、前記動作プログラム中の指令コードに対応した具体的な移動位置を記憶する機能部であり、この移動位置には、上述した工作機械１０に対して設定される作業位置が含まれる。尚、この移動位置は、例えば、前記手動運転制御部４７による制御の下、前記ＡＧＶ操作盤３７により前記無人搬送車３５を手動運転して、目標とする各位置に移動させた後、前記位置認識部４６によって認識される位置データを前記移動位置記憶部４２に格納する操作によって設定される。この操作は所謂ティーチング操作と呼ばれる。
【００７０】
前記動作姿勢記憶部４３は、前記ロボット２５が所定の順序で動作することによって順次変化するロボット２５の姿勢（動作姿勢）であって、前記動作プログラム中の指令コードに対応した動作姿勢に係るデータを記憶する機能部である。この動作姿勢に係るデータは、前記手動運転制御部４７による制御の下で、前記ＡＧＶ操作盤３７を用いたティーチング操作により、当該ロボット２５を手動運転して、目標とする各姿勢を取らせたときの、当該各姿勢におけるロボット２５の各関節（モータ）の回転角度データであり、この回転角度データが動作姿勢に係るデータとして前記動作姿勢記憶部４３に格納される。
【００７１】
動作姿勢記憶部４３に記憶されるロボット２５の動作姿勢は、撮像姿勢（所定姿勢）と待機姿勢と作業姿勢との三つに大別される。
【００７２】
前記撮像姿勢は、ロボット２５のハンド部２９により把持されたワークＷを各カメラ３１ａ,３１ｂにより撮像するための姿勢である。図３は、ロボット２５が撮像姿勢にある状態の一例を示している。この撮像姿勢では、ハンド部２９が平面視でバケット３８よりも外側に位置しており、これにより、両カメラ３１ａ,３１ｂによる撮像画像中に、ハンド部２９が把持したワークＷ以外のワークＷ（バケット３８内に収納されたワークＷ）が映り込まないようになっている。本例では、ハンド部２９は、前記ロボット２５が撮像姿勢にある状態で、無人搬送車３５におけるバケット３８の載置面３６よりも右側に位置している。ワークＷは、ロボット２５が撮像姿勢にある状態においてその軸線Ｊが無人搬送車３５の左右方向に水平に延びるようにハンド部２９に把持される。
【００７３】
前記待機姿勢は、ロボット２５を所定の中立位置で待機させた姿勢である。図２には、ロボット２５が待機姿勢にある状態の一例を示している。
【００７４】
前記作業姿勢は、無人搬送車３５が工作機械１０の作業位置に停車した状態で、ロボット２５に各種作業を行わせるための姿勢である。
【００７５】
本例では、この作業姿勢として、バケット３８内に収容された加工前のワークＷをハンド部２９に把持させて取り出すためのワーク取出し姿勢（図示省略）と、加工前のワークＷをハンド部２９に把持させた状態で工作機械１０内に進入させ、該ワークＷをワーク主軸１２と同軸に保持するワーク挿入開始姿勢（図１１参照）と、ワークＷをチャック１１の挿入空間部Ｋに向けて挿入して行く複数のワーク挿入動作姿勢（図示省略）と、挿入空間部ＫへのワークＷの挿入が完了したワーク挿入完了姿勢（図１２参照）と、ワーク挿入完了姿勢と同じ姿勢であって、加工後のワークＷの引抜きを開始するための引抜き開始姿勢（図１２参照）と、加工後のワークＷをワーク主軸１２と同軸に維持しながらチャック１１の挿入空間部Ｋから引抜いて行く複数の引抜き動作姿勢（図示省略）と、ワーク挿入開始姿勢と同じ姿勢であって、引抜いた加工後のワークＷをチャック１１から離間した位置で保持する引抜き完了姿勢（図１１参照）と、引抜き完了姿勢でハンド部２９により把持されているワークＷを無人搬送車３５のバケット３８に収納するワーク収納姿勢（図示省略）とが設定されている。
【００７６】
前記自動運転制御部４８は、前記動作プログラム記憶部４１に格納された自動運転用プログラムに従って、無人搬送車３５、ロボット２５及びカメラ３１ａ，３１ｂを動作させる機能部である。その際、前記移動位置記憶部４２及び動作姿勢記憶部４３に格納されたデータが必要に応じて使用される。自動運転制御部４８による無人搬送車３５、ロボット２５及びカメラ３１ａ，３１ｂの具体的な制御処理については後述する。
【００７７】
前記基準画像記憶部４９は、ティーチング操作時に、無人搬送車３５を工作機械１０に対して設定された作業位置に停車させ且つロボット２５に前記撮像姿勢を取らせた状態で、ハンド部２９に正規の状態で把持されたワークＷを第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂによって撮像した画像をそれぞれ、第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２（図１５Ａ参照）として記憶する機能部である。
【００７８】
撮像画像記憶部５０は、前記自動運転制御部４８による制御の下で、前記ロボット２５が前記自動運転用プログラムにしたがって、ハンド部２９によってバケット３８内に収納された加工前のワークＷを取出した後、前記撮像姿勢に移行して前記第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂによってワークＷを撮像した第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２（図１５Ｂ参照）を記憶する機能部である。撮像画像記憶部５０に記憶される第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２は、各カメラ３１ａ,３１ｂによるワークＷの撮像処理が実行される度に新たな撮像画像に更新される。
【００７９】
前記ワーク姿勢ずれ算出部５１は、撮像画像記憶部５０に記憶された第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２を、それぞれに対応する第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２と比較して、各撮像画像Ｇ１,Ｇ２とそれぞれの基準画像Ｓ１，Ｓ２とのずれに関する情報（例えば、ワークＷの輪郭のずれに限らず、例えば輝度値（濃淡）のずれ等）を取得する。そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、取得した各撮像画像Ｇ１，Ｇ２とそれぞれの基準画像Ｓ１，Ｓ２とのずれに関する情報と、データ記憶部５２に記憶された後述の角度算出用データとを基に、ロボット２５のハンド部２９に把持されたワークＷの姿勢とその正規の姿勢とのずれを算出する。
【００８０】
そして、自動運転制御部４８は、ワーク姿勢ずれ算出部５１が算出したワークＷの姿勢のずれを基に、チャック１１へのワークＷのセット姿勢が所定のセット姿勢になるように、ロボット２５によるワークＷの挿入開始姿勢、ワーク挿入完了姿勢、及び各ワーク挿入動作姿勢の補正量（例えばロボット２５の各関節における直交三軸回りの回転角の補正量）を算出する。ここで、所定のセット姿勢とは、ワークＷの軸線Ｊがワーク主軸１２の回転軸線に対して同軸になるような姿勢である。
【００８１】
［自動運転制御の説明］
図１３は、ＡＧＶ制御装置４０により実行される無人搬送車３５及びロボット２５の自動運転制御の一例を示すフローチャートである。
【００８２】
この自動運転制御では、先ず、自動運転制御部４８が、動作プログラム記憶部４１に記憶された自動運転用プログラムに従って、無人搬送車３５を工作機械１０に対して設定された作業位置に停車させた後、ロボット２５に前記待機姿勢（図２参照）を取らせる（ステップＳＡ１）。
【００８３】
そして、自動運転制御部４８では、入出力インターフェース５３を介して受信した工作機械制御装置６０の無線通信部６３からの信号を基に、工作機械１０側にてＮＣプログラムに基づく加工サイクルが終了したか否かを判定し（ステップＳＡ２）、終了していないと判定した場合（ステップＳＡ２でＮＯの場合）にはリターンする一方、加工サイクルが終了していると判定した場合（ステップＳＡ２でＹＥＳの場合）には、ロボット２５にワークＷの払い出し動作を実行させる（ステップＳＡ３）。具体的には、自動運転制御部４８は、工作機械制御装置６０と通信することにより、工作機械１０の開閉カバー１５が開放状態にあることを確認した後、ロボット２５に上述したワーク引抜き開始姿勢、各ワーク引抜き動作姿勢、及びワーク引抜き完了姿勢を順次取らせることで、ロボット２５にチャック１１からワークＷを引抜かせて、その後、ロボット２５にワーク収納姿勢を取らせることでワークＷをバケット３８内に収納する。
【００８４】
そうしてロボット２５によるワークＷの払い出し動作が完了した後は、自動運転制御部４８が、ロボット２５に上述したワーク取出し姿勢を取らせて、ハンド部２９の一対の把持部材２９２を閉じることでバケット３８内に収納された加工前のワークＷを把持して取出す（ステップＳＡ４）。そして、ハンド部２９により加工前のワークＷを取出した後、自動運転制御部４８がロボット２５に前記撮像姿勢（図３参照）を取らせる（ステップＳＡ５）。次いで、自動運転制御部４８は、ロボット２５に撮像姿勢を取らせた状態で第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂによる撮像処理を実行する（ステップＳＡ６）。これにより、ハンド部２９に把持されたワークＷの画像が、第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂに撮像される。各カメラ３１ａ,３１ｂによる撮像画像である第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２は、ＡＧＶ制御装置４０に送信されて撮像画像記憶部５０（図１０参照）に記憶される。
【００８５】
そして、ＡＧＶ制御装置４０のワーク姿勢ずれ算出部５１では、撮像画像記憶部５０に記憶された第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２をそれぞれ、基準画像記憶部４９に記憶された第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２と比較する。そして、第一撮像画像Ｇ１と第二撮像画像Ｇ２との少なくとも一方の画像において対応する基準画像Ｓ１，Ｓ２との間でずれが存在するか否かを判定する（ステップＳＡ７）。
【００８６】
そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１において、第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２の双方が対応する基準画像Ｓ１，Ｓ２に一致している、つまり撮像画像と基準画像とのずれが存在しないと判定した場合（ステップＳＡ７でＮＯの場合）には、自動運転制御部４８が、ロボット２５に上述したワーク取出し姿勢、ワーク挿入開始姿勢（図１１参照）、各ワーク挿入動作姿勢（図示省略）及びワーク挿入完了姿勢（図１２参照）を順次取らせることで、チャック１１にワークＷをセットし（ステップＳＡ１３）、その後、ロボット２５を待機姿勢に戻して（ステップＳＡ１１）、工作機械制御装置６０と通信することで、開閉カバー１５を閉じて工作機械１０にワークＷの加工サイクルを開始させ（ステップＳＡ１２）、しかる後にリターンする。
【００８７】
一方、ワーク姿勢ずれ算出部５１において、第一撮像画像Ｇ１と第二撮像画像Ｇ２との少なくとも一方の画像について基準画像Ｓ１，Ｓ２との間でずれが存在すると判定した場合（ステップＳＡ７でＹＥＳの場合）には、このずれに関する情報を取得して、取得したずれに関する情報を基に、ロボット２５のハンド部２９に把持されたワークＷの姿勢と正規の姿勢とのずれ（実空間におけるずれ）を算出する（ステップＳＡ８）。
【００８８】
自動運転制御部４８は、ワーク姿勢ずれ算出部５１が算出したワークＷの姿勢のずれを基に、ワークＷをチャック１１に所定のセット姿勢でセットするために必要なロボット２５のワーク挿入時の各姿勢（前記ワーク挿入開始姿勢、各ワーク挿入動作姿勢、及びワーク挿入完了姿勢）の補正量を算出し（ステップＳＡ９）、算出した補正量を用いて、ロボット２５に工作機械１０のチャック１１へのワーク装着動作を実行させる（ステップＳＡ１０）。具体的には、先ず、自動運転制御部４８が工作機械制御装置６０との通信を行うことにより開閉カバー１５が開放状態にあることを確認した後（開放状態にない場合には工作機械制御装置６０に開閉カバー１５の開放指令を行って工作機械制御装置６０よりカバー開完了信号を受信した後）、ロボット２５にワーク挿入開始姿勢（図１１参照）、各ワーク挿入動作姿勢（図示省略）、及びワーク挿入完了姿勢（図１２参照）を順次取らせてハンド部２９に把持されたワークＷをチャック１１の挿入空間部Ｋに挿入する。このワークＷの挿入過程においては、ロボット２５に、動作姿勢記憶部４３に記憶されたワーク挿入開始姿勢、各ワーク挿入動作姿勢、及びワーク挿入完了姿勢をそのまま取らせるのではなく、前記ステップＳＡ９で算出した補正量に基づいて補正した姿勢を取らせる。
【００８９】
そうして、チャック１１に対するワークＷの挿入（セット）が完了した後、自動運転制御部４８が工作機械制御装置６０に対して挿入完了信号を送信する。工作機械制御装置６０は、挿入完了信号を受信すると、チャック１１の爪駆動部（図示省略）によって三つの把持爪１１ｂを閉側に駆動させる。これにより、ワークＷがチャック１１に挿抜不能に固定される。
【００９０】
チャック１１にワークＷが固定された後は、自動運転制御部４８がロボット２５を待機姿勢に戻すとともに（ステップＳＡ１１）、工作機械制御装置６０に対して完了信号を出力する。工作機械制御装置６０では、この完了信号を受信すると、工作機械１０の開閉カバー１５を閉位置に駆動した後、工作機械１０にＮＣプログラムに基づくワークＷの加工サイクルを開始させ（ステップＳＡ１２）。そして、工作機械１０におけるワークＷの加工サイクルが開始した後はリターンする。
【００９１】
図１４は、前記ワーク姿勢ずれ算出部５１により実行されるワークＷの姿勢ずれ算出処理（ステップＳＡ８）の詳細を示すフローチャートである。
【００９２】
ワーク姿勢ずれ算出部５１は、撮像画像記憶部５０に記憶された第一撮像画像Ｇ１（第一カメラ３１ａによるワークＷの撮像画像）及び第二撮像画像Ｇ２（第二カメラ３１ｂによるワークＷの撮像画像）を所定の閾値で二値化し、二値化した画像をラスター方向に走査してワークＷの輪郭線をそれぞれ抽出する（ステップＳＡ８１）。
【００９３】
次いで、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２にてそれぞれ抽出したワークＷの輪郭線のうち、ワークＷの長手方向に直線状に延びる二本の輪郭線を特定し、特定した二本の輪郭線の間に位置し且つ各輪郭線からの距離が等しい点（画像）の集合を直線近似してワークＷの軸線Ｊとして算出する（ステップＳＡ８２）。
【００９４】
同様に、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、基準画像記憶部４９に記憶された第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２（図１５Ｂ参照）に対して二値化処理及び輪郭抽出処理を実行した後、各基準画像Ｓ１,Ｓ２においてワークＷの軸線Ｊを算出する（ステップＳＡ８３）。尚、第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２については、ワークＷの輪郭線と軸線Ｊとを予め算出して記憶しておいてもよい。
【００９５】
そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、第一撮像画像Ｇ１におけるワークＷの軸線Ｊと第一基準画像Ｓ１におけるワークＷの軸線Ｊとのなす角度である第一交差角θ１（図１５Ｃ参照）、及び、第二撮像画像Ｇ２におけるワークＷの軸線Ｊとのなす角度である第二交差角θ２を算出する（ステップＳＡ８４）。
【００９６】
ワーク姿勢ずれ算出部５１は、算出した第一交差角θ１及び第二交差角θ２を基に、実空間におけるワークＷの傾斜方向及び傾斜角を算出する（ステップＳＡ８５）。この傾斜方向及び傾斜角の算出に際しては、データ記憶部５２に記憶された角度算出用データを使用する。この角度算出用データは、ワークＷを正規の姿勢（ワークＷの軸線ＪがＺ軸方向を向く姿勢）から、ハンド部２９を支点に図６のＡ１方向〜Ａ８方向に所定角度で傾斜させたときの第一交差角θ１及び第二交差角θ２の値をテーブル化したデータである。前記所定角度は、例えば０°〜５°の間で等間隔に（本例では０．２°刻みに）設定される。角度算出用データに記述された第一交差角θ１及び第二交差角θ２は、予めテストを行うことにより実測してもよいし、コンピュータを用いて幾何学的に算出される理論値であってもよい。
【００９７】
図１６は、実空間においてワークＷを正規の姿勢から図６のＡ１方向〜Ａ８方向にそれぞれ所定角度で傾斜させたときの第一交差角θ１及び第二交差角θ２の変化の一例を示す図である。ワークＷの傾斜方向がＡ１方向である場合には、第一交差角θ１と第二交差角θ２は共にα°であり、ワークＷの傾斜方向がＡ１方向と反対側のＡ５方向である場合には、第一交差角θ１と第二交差角θ２とは共に−α°であり、その他の場合には、第一交差角θ１と第二交差角θ２とは異なる角度になる。いずれにせよ、画像平面における第一交差角θ１及び第二交差角θ２が分かれば、前記角度算出用データを基に、実空間におけるワークＷの傾斜方向及び傾斜角度を一意に求めることができる。
【００９８】
このことを利用して、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、ステップＳＡ８４で算出した第一交差角θ１及び第二交差角θ２に対応するワークＷの傾斜方向及び傾斜角度を、前記角度算出用データを基に算出する（ステップＳＡ８６）。この算出に際しては、線形補間を行うことで、角度算出用データのテーブルに載っていない第一交差角θ１及び第二交差角θ２に対するワークＷの傾斜方向（Ａ１〜Ａ８の間に位置する方向）及び傾斜角度を算出することができる。
【００９９】
ワーク姿勢ずれ算出部５１は、実空間におけるワークＷの傾斜方向及び傾斜角度を算出した後は、第一撮像画像Ｇ１におけるワークＷの先端縁と軸線Ｊとの交点と、第一基準画像Ｓ１におけるワークＷの軸線Ｊとのオフセット量δ１（図１５Ｃ参照）、及び、第二撮像画像Ｇ２におけるワークＷの先端縁と軸線Ｊとの交点と、第二基準画像Ｓ２におけるワークＷの軸線Ｊとのオフセット量δ２を算出する（ステップＳＡ８６）。
【０１００】
その後、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、算出したオフセット量δ１,δ２を基に、実空間におけるワークＷの先端位置のＸ軸方向及びＹ軸方向のオフセット量（ワークＷの傾斜の影響を除くオフセット量）を算出する（ステップＳＡ８７）。このオフセット量の算出においても、例えば予め算出したテーブルデータを使用すればよい。そうして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、実空間におけるワークＷの傾斜方向及びその傾斜角度、並びに、ワークＷの先端位置（先端中心位置）におけるＸ軸方向及びＹ軸方向のオフセット量を算出した後、図１３のメインフローに戻る。
【０１０１】
以上のように構成されたワーク装着システム１００を備えた生産システム１では、オペレータによりＮＣ操作盤１６を介して自動運転モードが設定されると、ＡＧＶ制御装置４０の自動運転制御部４８による制御の下、無人搬送車３５が工作機械１０の作業位置に停車し、ロボット２５が加工後のワークＷを工作機械１０から払い出してバケット３８内に収納した後、加工前の一のワークＷをバケット３８内から取出して工作機械１０のチャック１１に装着（セット）する。
【０１０２】
このとき、加工前のワークＷの形状ばらつきやハンド部２９の把持部材２９２とワークＷとの間の異物噛み込み等に起因して把持部材２９２によるワークＷの把持姿勢が正規の姿勢からずれる場合がある。ワークＷの把持姿勢が正規の姿勢からずれた状態でロボット２５がチャック１１の挿入空間部ＫにワークＷを挿入しようとすると、ワークＷがチャック１１の把持爪１１ｂと干渉して挿入不能になったり、仮にワークＷを挿入空間部Ｋに挿入できてもワークＷが傾いてセットされたりする虞がある。
【０１０３】
これに対して本実施形態では、ＡＧＶ制御装置４０は、ロボット２５によってワークＷをチャック１１にセットさせるワークセット処理を実行する際に、ロボット２５のハンド部２９にワークＷを把持させた状態で第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂに当該ワークＷの画像を撮像させ（ステップＳＡ５）、各カメラ３１ａ，３１ｂによるワークＷの撮像画像である第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２と、基準画像記憶部４９に予め記憶された正規の把持姿勢にあるワークＷの撮像画像である第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２との比較を基に、チャック１１へのワークＷのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようにロボット２５の動作を制御するように構成されている（ステップＳＡ８〜Ｓ１０）。
【０１０４】
これにより、ハンド部２９により把持したワークＷの把持姿勢が正規の姿勢からずれていたとしても、ＡＧＶ制御装置４０によってロボット２５の動作を制御して、チャック１１へのワークＷのセット姿勢を所定のセット姿勢に制御することができる。
【０１０５】
具体的には、ＡＧＶ制御装置４０は、ワーク姿勢ずれ算出部５１によって、第一撮像画像Ｇ１及び第二撮像画像Ｇ２と、それぞれの基準画像である第一基準画像Ｓ１及び第二基準画像Ｓ２との間にずれが存在するか否かを判定し（ステップＳＡ７）、存在すると判定し場合（ステップＳＡ７でＹＥＳの場合）には、このずれに関する情報を算出して（ステップＳＡ８４及びＳＡ８６）、算出した画像間のずれに関する情報を基に、ハンド部２９に把持されたワークＷの姿勢と正規の姿勢とのずれに関する情報を算出する（ステップＳＡ８５及びＳ８７）。そして、ＡＧＶ制御装置４０の自動運転制御部４８は、算出したワークＷのずれに関する情報を基に、チャック１１へのワークＷのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようロボット２５の動作補正を行うように構成されている（ステップＳＡ９及びＳＡ１０）。
【０１０６】
これによれば、ハンド部２９に把持されたワークＷの撮像画像Ｇ１，Ｇ２と基準画像Ｓ１，Ｓ２とのずれに関する情報を基に、ワークＷの姿勢が正規の姿勢に対してどの程度ずれているかを容易に算出することができる。そして、算出したワークＷの姿勢ずれを基に、ロボット２５の動作補正を行うことで、チャック１１に対してワークＷが誤った姿勢で装着されるのを防止することができる。
【０１０７】
また、第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂは、ロボット２５のハンド部２９に正規の姿勢で把持されたワークＷの軸線方向から見て、該ワークＷの軸線Ｊを通り且つ鉛直方向に延びる直線Ｌ０に対して線対称に配置されるとともに、該第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂのそれぞれの光軸Ｌ１，Ｌ２が鉛直方向に対して所定角度θａで傾斜するように配置されている（図６参照）。
【０１０８】
これによれば、ワーク姿勢ずれ算出部５１によってワークＷの姿勢のずれを算出する際に、直線Ｌ０に対して線対称に配置された二つのカメラ３１ａ，３１ｂの撮像画像を使用するようにしたので、一つのカメラによって撮像した一つの撮像画像を使用する場合に比べて、前記ワークＷの姿勢ずれの算出精度を向上させることができる。
【０１０９】
本実施形態においては、前記所定角度θａは４５°とされている。
これにより、第一カメラ３１ａ及び第二カメラ３１ｂをスペース効率良くコンパクトに配置することができる。
【０１１０】
（実施形態２）
図１７は実施形態２を示している。この実施形態では、ハンド部２９に把持されたワークＷを撮像するためのカメラの配置構成、及び、撮像した画像に基づくワークＷの姿勢ずれ算出処理の内容が実施形態１とは異なっている。尚、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１１１】
すなわち、本実施形態では、図１７に示すように、工作機械１０に設けられた一つのカメラ１９ａによって、ハンド部２９に把持されたワークＷの画像を二つの異なる位置から撮像するようにしている。
【０１１２】
カメラ１９ａは、工具ホルダ１７に取付けられた撮像装置１９に内蔵されている。撮像装置１９を取付けた該工具ホルダ１７は、回転工具Ｔｒを装着した他の工具ホルダ１７と同様に不図示の工具マガジンに収容可能であり、必要に応じてＡＴＣ装置により工具マガジンから取出されて工具主軸１３の嵌合穴１３ａに装着される。そして、工具主軸１３は、工具ホルダ１７を介して撮像装置１９のカメラ１９ａを保持可能になっている。本例では、この工具主軸１３がカメラ１９ａを保持する保持部材として機能する。
【０１１３】
撮像装置１９は、外観視が円筒状をなしていて、その下端面の中心部からカメラ１９ａの撮像レンズが露出するように構成されている。カメラ１９ａは、その光軸が撮像装置１９の軸線と一致するように配置されている。
【０１１４】
工具主軸台２１は、工作機械制御装置６０の数値制御部６２（図１０参照）からの指令を受けたチルトモータによってＹ軸方向に平行な軸線回りに（チャック１１へのワーク挿入方向及び鉛直方向の双方に直交する軸線回りに）揺動可能に構成されている。
【０１１５】
数値制御部６２は、チルトモータによる工具主軸台２１の揺動と、送り装置による工具主軸台２１のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の直線移動とを制御することで、工具主軸台２１に保持された工具主軸１３を後述する第一撮像位置と第二撮像位置とに切替え可能に構成されている。
【０１１６】
ロボット２５は、工具主軸１３が第一撮像位置及び第二撮像位置にある状態で予め定めた撮像姿勢を取る。ロボット２５が撮像姿勢を取ることで、ワークＷがハンド部２９により工作機械１０内の所定位置に保持される。具体的には、ワークＷは、ロボット２５が撮像姿勢を取った状態で、ワーク主軸１２から離間した位置に該ワーク主軸１２と同軸に保持される。尚、ロボット２５の撮像姿勢は、上述したワーク挿入開始姿勢と同じ姿勢であってもよい。
【０１１７】
工具主軸１３が第一撮像位置にある状態では、図１７の実線で示すように、カメラ１９ａは、その光軸が鉛直方向に延びるように且つロボット２５のハンド部２９に正規の姿勢で把持されたワークＷの先端中心位置を通るように配置される。
【０１１８】
工具主軸１３が第二撮像位置にある状態では、図１７の二点鎖線で示すように、カメラ１９ａは、その光軸が鉛直方向に対して所定角度θｂで傾斜するように且つロボット２５のハンド部２９に正規の姿勢で把持されたワークＷの先端中心位置を通るように配置される。前記所定角度θｂは、例えば３０°〜６０°であることが好ましく、４５°であることがより好ましい。
【０１１９】
基準画像記憶部４９には、工具主軸１３が第一撮像位置にある状態で、ロボット２５のハンド部２９に正規の姿勢で把持されたワークＷをカメラ１９ａにより撮像した第一位置基準画像Ｓｐ１（図１８Ａ参照）と、工具主軸台２１が第二撮像位置にある状態でロボット２５のハンド部２９に正規の姿勢で把持されたワークＷをカメラ１９ａにより撮像した第二位置基準画像Ｓｐ２とが記憶されている。
【０１２０】
図１９は、実施形態２のＡＧＶ制御装置４０により実行される無人搬送車３５及びロボット２５の自動運転制御の一例を示すフローチャートである。
【０１２１】
ステップＳＢ１〜ＳＢ４及びステップＳＢ９〜１３の処理は、実施形態１のステップＳＡ１〜ＳＡ４、ステップＳＡ９〜ＳＡ１３と同様の処理であるため詳細な説明を省略し、以下では、主に、実施形態１とは異なる処理であるステップＳＢ５〜ＳＢ８について説明する。
【０１２２】
すなわち、本実施形態では、自動運転制御部４８がロボット２５にバケット３８内から加工前の一のワークＷを取り出させた後、ロボット２５に撮像姿勢を取らせる（ステップＳＢ５）。この撮像姿勢では、実施形態１とは異なりハンド部２９が工作機械１０の加工エイラに進入して、ハンド部２９に把持されたワークＷはチャック１１（ワーク主軸１２）と同軸に保持される
【０１２３】
自動運転制御部４８は、ロボット２５に撮像姿勢を取らせた後、工作機械制御装置６０に対して撮像指令を行う。工作機械制御装置６０では、撮像指令を受信すると、数値制御部６２によりチルトモータを駆動して工具主軸１３を第一撮像位置に位置させるとともに、カメラ１９ａにワークＷの撮像処理を実行させる（ステップＳＢ６）。カメラ１９ａによるワークＷの撮像画像は、無線通信部６３を介してＡＧＶ制御装置４０に送信されるとともに撮像画像記憶部５０に第一位置撮像画像Ｇｐ１として記憶される。第一撮像位置におけるカメラ１９ａの撮像処理が終了した後、工作機械制御装置６０は、数値制御部６２によりチルトモータを駆動して工具主軸１３を第二撮像位置に移動させて、カメラ１９ａによりワークＷの撮像処理を実行させる（ステップＳＢ６）。カメラ１９ａによるワークＷの撮像画像は、無線通信部６３を介してＡＧＶ制御装置４０に送信されるとともに撮像画像記憶部５０に第二位置撮像画像Ｇｐ２として記憶される。図１８Ｂには、撮像画像記憶部５０に記憶された第一位置撮像画像Ｇｐ１及び第二位置撮像画像Ｇｐ２の一例を示している。
【０１２４】
そして、ＡＧＶ制御装置４０のワーク姿勢ずれ算出部５１では、撮像画像記憶部５０に記憶された第一位置撮像画像Ｇｐ１及び第二位置撮像画像Ｇｐ２をそれぞれ、基準画像記憶部４９に記憶された第一位置基準画像Ｓｐ１及び第二位置基準画像Ｓｐ２と比較する。そして、第一位置撮像画像Ｇｐ１と第二位置撮像画像Ｇｐ２との少なくとも一方の画像において対応する基準画像Ｓ１，Ｓ２との間でずれが存在するか否かを判定する（ステップＳＢ７）。
【０１２５】
そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１において、当該ずれが存在しないと判定した場合（ステップＳＢ７でＮＯの場合）には、実施形態１と同様にロボット２５の動作補正を行わずにワークＷをチャック１１に装着した後（ステップＳＢ１３）、ロボット２５を待機姿勢に戻して（ステップＳＢ１１）、工作機械１０にワークＷの加工サイクルを開始させ（ステップＳＢ１２）、しかる後にリターンする。
【０１２６】
一方、ワーク姿勢ずれ算出部５１において、第一位置撮像画像Ｇｐ１と第二位置撮像画像Ｇｐ２との少なくとも一方の画像について対応する基準画像との間でずれが存在すると判定した場合（ステップＳＢ７でＹＥＳの場合）には、このずれに関する情報を取得して、取得したずれに関する情報を基に、ロボット２５のハンド部２９に把持されたワークＷの姿勢と正規の姿勢とのずれ（実空間におけるずれ）を算出する（ステップＳＢ８）。
【０１２７】
具体的には、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、第一位置撮像画像Ｇｐ１及び第一位置基準画像Ｓｐ１に対してそれぞれ二値化処理及び輪郭線抽出処理を実行するとともに、抽出したワークＷの輪郭線を基にその軸線Ｊを求める。そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、図２０に示すように、第一位置撮像画像Ｇｐ１におけるワークＷの軸線Ｊと、第一位置基準画像Ｓｐ１におけるワークＷの軸線Ｊとの交差角θｃ、及び、第一位置撮像画像Ｇｐ１におけるワークＷの先端中央位置と、第一位置基準画像Ｓｐ１におけるワークＷの軸線Ｊとの距離δａを算出する。
【０１２８】
さらにワーク姿勢ずれ算出部５１は、第二位置撮像画像Ｇｐ２及び第二位置基準画像Ｓｐ２に対してそれぞれ二値化処理及び輪郭線抽出処理を実行するとともに、抽出したワークＷの輪郭線を基にその軸線Ｊを求める。そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、図２１に示すように、第二位置撮像画像Ｇｐ２におけるワークＷの先端面の輪郭線の間隔ｄｒと、第二位置基準画像Ｓｐ２におけるワークＷの先端面の輪郭線の間隔ｄｓとの比率σ（＝ｄｒ／ｄｓ）を算出する。さらに、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、第二位置撮像画像Ｇｐ２におけるワークＷの先端面の中心位置と、第二位置基準画像Ｓｐ２におけるワークＷの先端面の中心位置との距離δｂを算出する。
【０１２９】
そして、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、算出した距離δａ及び距離δｂを基に実空間におけるワークＷの先端中心位置のＸ軸方向及びＹ軸方向のずれ量を求める。また、ワーク姿勢ずれ算出部５１は、前記交差角θｃを基に、実空間においてワークＷの軸線Ｊの水平方向の傾斜角を算出し、前記比率σを基に、実空間におけるワークＷの軸線Ｊの上下方向の傾斜角を算出する。
【０１３０】
自動運転制御部４８は、ワーク姿勢ずれ算出部５１がステップＳＢ８で算出した実空間におけるワークＷの軸線Ｊの傾斜方向、傾斜角、及びワーク先端中心位置のＸ軸方向及びＹ軸方向のずれ量（ワークＷの姿勢ずれ）を基に、ワークＷの軸線Ｊがチャック１１の挿入空間部Ｋと同軸に挿入されるように（所定のセット姿勢になるように）、ワーク挿入開始姿勢、各ワーク挿入動作姿勢及びワーク挿入完了姿勢の補正量を算出する。そして、自動運転制御部４８は、算出した補正量を基に、チャック１１へのワークＷのセット処理に際して、ロボット２５の各姿勢を補正する。
【０１３１】
したがって、本実施形態のワーク装着システム１００では、前記実施形態１と同様に、ハンド部２９によるワークＷの把持姿勢が正規の姿勢からずれたとしても、ロボット２５のワーク挿入動作に関連する各姿勢を補正することで、工作機械１０のチャック１１にワークＷを所定のセット姿勢で装着することができる。
【０１３２】
また、工作機械１０にカメラ１９ａを設けるようにしたので、カメラ１９ａの数を極力低減することができる。すなわち、例えば、複数の無人搬送車３５に搭載したロボット２５が協働して一つの工作機械１０に対してワークＷの投入・払出し作業を行う場合に、一つのカメラ１９ａを複数のロボット２５で共通に使用することができる。よって、実施形態１のように各ロボット２５のそれぞれにカメラ３１ａ，３１ｂを設ける場合に比べてカメラの数を減らしてコストを低減することができる。
【０１３３】
また、本実施形態のワーク装着システム１００によれば、工作機械１０に設けられた一つのカメラ１９ａによってハンド部２９に把持されたワークＷを鉛直方向と鉛直方向に交差する方向との二方向から撮像し、撮像した二つの画像（第一位置撮像画像Ｇｐ１と第二位置撮像画像Ｇｐ２）を基にハンド部２９によるワークＷの把持姿勢のずれを精度良く求めることができる。よって、複数のカメラを設ける場合に比べて、カメラの故障リスクや部品コストを低減することができる。
【０１３４】
また、本実施形態では、カメラ１９ａを保持する保持部材として工具主軸１３を利用するようにしている。これによれば、工具主軸台２１を駆動するチルトモータや送り装置を前記保持部材の駆動部として利用することができる。よって、部品の共通化を図ってコストを低減することができる。
【０１３５】
（他の実施形態）
前記各実施形態では、撮像画像と基準画像との間にずれが存在する判定した場合（実施形態１のステップＳＡ７でＹＥＳの場合、及び実施形態２のステップＳＢ７でＹＥＳの場合）には、ワークＷをチャック１１に装着する際に必ずロボット２５の動作補正を行うようにしているが、これに限ったものではない。例えば、ワーク姿勢ずれ算出部５１によって画像間のずれが生じていると判定した場合であっても、該画像間のずれに関する情報を基に算出した実空間におけるワークＷの姿勢のずれの度合が所定以上である場合には、自動運転制御部４８によってハンド部２９が把持したワークＷを一旦、バケット３８内の元の位置に戻して該ハンド部２９によるワークＷの把持動作をやり直させるようにしてもよい。
【０１３６】
これによれば、例えばハンド部２９とワークＷとの間に異物が噛み込む等して、ハンド部２９によるワークＷの把持姿勢のずれがロボット２５の動作補正により改善できないレベルに達している場合には、ハンド部２９によりワークＷを把持し直すことで、ハンド部２９によるワークＷの把持姿勢を改善することがきる。
【０１３７】
また、前記実施形態１では、ロボット２５に二つのカメラ３１ａ，３１ｂを設けるようにしているが、これに限ったものではない。カメラの数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
【０１３８】
前記各実施形態では、ＡＧＶ制御装置４０は、無人搬送車３５に搭載されているが、これに限ったものではなく、例えば工場内の所定位置に固定された上位の管理コンピュータ等により構成されていてもよい。この場合、無人搬送車３５及びロボット２５は、ＡＧＶ制御装置４０により遠隔制御される。
【０１３９】
前記各実施形態では、ハンド部２９は、二つの把持部材２９２によりワークＷを挟持するように構成されているが、これに限ったものではない。例えば、中空状のワークＷに対しては、ハンド部２９に設けた複数の把持部材２９２をワークＷの径方向内側から外側に拡張させることでワークＷを把持するようにしてもよい。また、ハンド部２９は、エアーの吸引力によって又は磁石の磁力によってワークＷを吸着して把持するように構成されていてもよい。
【０１４０】
前記各実施形態では、ワーク装着部は、複数の把持爪１１ｂを開閉させるチャック１１により構成されているが、これに限ったものではない。ワーク装着部は、例えば中空状のワークＷを内側から固定するコレットチャックなど、如何なる構成であってもよい。また、ワーク装着部は、マシニングセンタ等にワークをセットするためのワークパレットであってもよい。また、ワークＷは軸状部材に限定されないことは言うまでもない。
【０１４１】
前記各実施形態では、工作機械１０が複合型のターニングセンタとされているが、これに限ったものではなく、工作機械１０はマシニングセンタ等であってもよい。
【０１４２】
尚、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と
均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
１０      工作機械
１１      チャック（ワーク装着部）
１３      工具主軸
１９ａ    カメラ
２１      工具主軸台（保持部材）
２５      ロボット
２９      ハンド部
３１ａ    第一カメラ
３１ｂ    第二カメラ
３５      無人搬送車
４０      制御装置
４９      基準画像記憶部
６０      制御装置
１００    ワーク装着システム
２９２    把持部材
Ｇ１      第一撮像画像（撮像画像）
Ｇ２      第二撮像画像（撮像画像）
Ｇｐ１    第一位置撮像画像（撮像画像）
Ｇｐ２    第二位置撮像画像（撮像画像）
Ｊ        軸線
Ｋ        挿入空間部
Ｌ１      光軸
Ｌ２      光軸
Ｓ１      第一基準画像（基準画像）
Ｓ２      第二基準画像（基準画像）
Ｓｐ１    第一位置基準画像（基準画像）
Ｓｐ２    第二位置基準画像（基準画像）
Ｔｆ      固定工具
Ｔｒ      回転工具（加工工具）
Ｗ        ワーク
θａ      所定角度
θｂ      所定角度
【要約】
【課題】ロボットのハンド部によるワークの把持不良が生じたとしても、該ワークを工作機械のワーク装着部に所定のセット姿勢で装着可能なワーク装着システムを提供する。
【解決手段】ワーク装着システムは、ハンド部２９に把持されたワークＷを撮像可能なカメラ３１ａ，３１ｂと、ロボットのハンド部２９にワークＷが正規の姿勢で把持された状態でカメラ３１ａ，３１ｂにより撮像したワークＷの画像を基準画像として予め記憶しておく基準画像記憶部と、ロボットを制御する制御装置とを備えている。制御装置は、ワークセット処理の実行に際して、ロボットのハンド部２９にワークＷを把持させた状態でカメラ３１ａ，３１ｂにワークＷの画像を撮像させ、カメラ３１ａ，３１ｂによるワークＷの撮像画像と基準画像記憶部に記憶された基準画像との比較を基に、ワーク装着部へのワークＷのセット姿勢が所定のセット姿勢になるようにロボットの動作を制御する。
【選択図】図６【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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