(57)【要約】【課題】表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態のみが異なるワークについて表裏判別が可能なワークの表裏判別装置を提供する。【解決手段】ナットの上面が表裏いずれの面であるかを判別するナットの表裏判別装置であって、ナットの上面を撮影するカメラと、カメラが撮影した画像データ中の画像として表示されるワーク形状（ナット表示画像）の面積に基づいてナットの表裏を判別する表裏判別手段とを備えた。表裏判別手段は、カメラが撮影したナット表示画像の画素数（面積）を算出し、その画素数（面積）がしきい画素数（しきい面積値）より大きいか否かでナットの表裏を判別する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの上面が表裏いずれの面であるかを判別するワークの表裏判別装置であって、
前記ワークの上面と下面の少なくとも一方の面を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段が撮影した画像データ中のワーク表示画像の面積に基づいて前記ワークの表裏を判別する表裏判別手段とを備えたことを特徴とするワークの表裏判別装置。
【請求項２】
ワークの上面が表裏いずれの面であるかを判別するワークの表裏判別装置であって、
前記ワークの上面と下面の少なくとも一方の面を撮影する撮像手段と、
前記撮像手段が撮影した画像データ中のワーク表示画像のワーク形状に基づいて前記ワークの表裏を判別する表裏判別手段とを備えたことを特徴とするワークの表裏判別装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のワークの表裏判別装置であって、
前記ワークは、表面と裏面のいずれか一方の周縁部に、表面又は裏面から連続する傾斜面によって凹部が形成され、他方の周縁部に、裏面又は表面からほぼ垂直に窪む垂直面と裏面又は表面にほぼ平行な水平面によって凹部が形成されたものであることを特徴とするワークの表裏判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナット、板状部品等のワークの上面が表裏いずれの面であるかを判別するワークの表裏判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワークの表裏判別装置としては、判別治具を用いたものがある（特許文献１の従来例参照）。この判別治具は、ワーク載置面に凹部を有し、ワーク載置面上に置かれたワークの高さより上面が表裏面のいずれであるかを判別する。具体的には、ワークの表面が凹凸面であり、ワークの裏面がフラット面である場合に、ワークの上面が表面であれば、ワークの裏面がワーク載置面の凹部に入り込むことがないためワークの高さが高い。これに対し、ワークの上面が裏面であれば、ワークの表面の凸部がワーク載置面の凹部に入り込むため、ワークの高さが低い。以上より、ワーク載置面に置かれたワークの高さによって上面が表裏面のいずれであるかを判別する。
【特許文献１】特開平１０−２０６２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のワークの表裏判別装置では、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態のみが異なるワークについて、表裏を判別することができない恐れがある。
【０００４】
尚、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、凹部又は凸部の形態が同じであれば、そのワークは表裏のないワークであり、表裏判別の必要がなく、表裏判別の必要があるものは、常に凹部又は凸部の形態に相違がある。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態のみが異なるワークについて表裏判別が可能なワークの表裏判別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ワークの上面が表裏いずれの面であるかを判別するワークの表裏判別装置であって、前記ワークの上面と下面の少なくとも一方の面を撮影する撮像手段と、前記撮像手段が撮影した画像データ中のワーク表示画像の面積に基づいて前記ワークの表裏を判別する表裏判別手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、ワークの上面が表裏いずれの面であるかを判別するワークの表裏判別装置であって、前記ワークの上面と下面の少なくとも一方の面を撮影する撮像手段と、前記撮像手段が撮影した画像データ中のワーク表示画像のワーク形状に基づいて前記ワークの表裏を判別する表裏判別手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載のワークの表裏判別装置であって、前記ワークは、表面と裏面のいずれか一方の周縁部に、表面又は裏面から連続する傾斜面によって凹部が形成され、他方の周縁部に、裏面又は表面からほぼ垂直に窪む垂直面と裏面又は表面にほぼ平行な水平面によって凹部が形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形状のみが異なるワークは、その表面と裏面に光を照射した場合に、凹部又は凸部の形態の相違によって反射光の反射パターンが相違するため、撮像手段でワークの表面を撮影した場合とワークの裏面を撮影した場合では、画像として表示されるワーク形状（ワーク表示画像）が異なり、その結果としてワーク表示画像の面積が相違する。従って、撮像手段でワークの上面又は下面を撮影し、表裏判別手段が画像データ中のワーク表示画像の面積を算出し、この算出データよりワークの表裏を判別することができる。以上より、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態のみが異なるワークについて表裏判別が可能である。
【００１０】
又、ワーク表示画像の面積は、画像データの各画素の輝度レベルを基準輝度レベルと比較することにより簡単に算出できるため、簡単な画像処理によって表裏を判別でき、処理スピードの高速化が可能である。
【００１１】
請求項２の発明によれば、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態が異なるワークは、その表面と裏面に光を照射した場合に、凹部又は凸部の形態の相違によって反射光の反射パターンが相違するため、撮像手段でワークの表面を撮影した場合とワークの裏面を撮影した場合では、画像として表示されるワークの形状（ワーク表示画像）が相違する。従って、撮像手段でワークの上面又は下面を撮影し、表裏判別手段が画像データ中のワーク表示画像の形状に基づいてワークの表裏を判別することができる。以上より、表裏両面の同じ位置に凹部又は凸部があり、且つ、その凹部又は凸部の形態のみが異なるワークについて表裏判別が可能である。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の作用により、傾斜面からなる凹部に入射した光は、入射方向とは別方向に反射するため、当該凹部が映らないワーク表示画像となり、垂直面と水平面からなる凹部に入射した光は、入射方向と同じ方向に反射するため、当該凹部が映るワーク表示画像となる。従って、表裏面の周縁側の凹部の形態のみ異なるワークについて、表裏を判別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は本発明のワークの表裏判別装置を適用した部品供給装置の概略斜視図、図２は部品供給装置の概略回路ブロック図、図３（ａ）は表向き（上面が表面）のナットの斜視図、図３（ｂ）は裏向き（上面が裏面）のナットの斜視図、図４（ａ）は表向きのナットに光を照射した場合の光の反射状態を示す図、図４（ｂ）は裏向きのナットに光を照射した場合の光の反射状態を示す図、図５（ａ）は表向きのナットを撮影した場合の撮影画像を示す図、図５（ｂ）は裏向きのナットを撮影した場合の撮影画像を示す図、図６は部品供給装置の動作フローチャート、図７はナットの表裏判別動作のフローチャートである。
【００１５】
図１に示すように、部品供給装置１は、ワークである多数のナット１０を一列に整列させ、一列整列させたナット１０を連続的に送り出す部品フィーダ２と、この部品フィーダ２によって送り出されたナット１０の上面が表面であるか裏面であるか否かを判別する表裏判別装置３と、上面が表面であると判別されたナット１０をナット取り出し位置に移動するナット取出機構４と、上面が裏面であると判別されたナット１０を排出するナット排出機構５とを備えている。
【００１６】
部品フィーダ２は、多数のナット１０がその表裏面の向きを問わず不整列で投入される円錐部２ａと、この円錐部２ａの最下方に円周状に配置され、且つ、この円周状の搬送出口側が直線状に延びるナット搬送通路２ｂとを有し、振動によってナット１０を一列にナット搬送通路２ｂ上に並べ、且つ、一列に整列されたナット１０の列を搬送出口側へと送り出す。
【００１７】
ナットフィーダ２のナット搬送通路２ｂの搬送出口端には、部品供給シリンダ１１によって駆動される送り出し規制プレート１２が設けられている。この送り出し規制プレート１２を部品供給シリンダ１１によって選択的に駆動することによって、ナット搬送通路２ｂ上に一列に整列されたナット１０で、且つ、その先頭のナット１０を一個ずつ撮影位置に供給する。
【００１８】
ナット取出機構４は、ナット搬送レール部１３と、このナット搬送レール部１３上を移動するナット送りハンド部１４と、このナット送りハンド部１４を駆動するシリンダ手段１５とを有する。そして、シリンダ手段１５の駆動によってナット送りハンド部１４を撮影位置（図１の実線位置）からナット取り出し位置（図１の仮想線位置）に移動することによってナット１０を撮影位置からナット取り出し位置に移動する。
【００１９】
ナット排出機構５は、上面が表裏判別装置３の撮影位置とされる撮影台１６と、この撮影台１６を駆動するシリンダ手段１７と、撮影位置の下方に配置された回収ボックス１８とを有する。そして、シリンダ手段１７の駆動で撮影台１６を撮影位置（図１の実線位置）からナット落下位置（図１の仮想線位置）まで移動することによって撮影位置上のナット１０を下方のナット回収ボックス１８に排出する。
【００２０】
ナット１０の表裏判別装置３は、図２に示すように、撮影位置の真上に配置された撮像手段であるカメラ２０と、このカメラ２０が撮影した画像データよりナット１０の上面が表裏面のいずれであるかを判別する表裏判別手段２１とから構成されている。
【００２１】
表裏判別手段２１は、カメラ２０が撮影した画像データ中の画像として表示されるワーク形状（ワーク表示画像）の面積に基づいてナット１０の表裏を判別し、その判別結果を制御部２２に出力する。この表裏判別内容については、下記に詳しく説明する。
【００２２】
制御部２２は、部品供給装置１の全体制御を担当し、カメラ２０及び表裏判別手段２１と共に、部品フィーダ２、部品供給シリンダ１１、ナット取出機構４、ナット排出機構５をそれぞれ制御する。この制御内容については、下記の作用の箇所で説明する。
【００２３】
次に、ナット１０の表裏判別内容について説明する。判別対象であるナット１０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、表裏面１０ａ，１０ｂの中央にねじ孔３０が貫通する扁平六角形状を有し、表面１０ａ及び裏面１０ｂのほぼ同じ位置である周縁側に凹部３１，３２がそれぞれ形成されている。表面１０ａの周縁側の凹部３１は、表面１０ａより連続するアール状の傾斜面３１ａによって形成されている。裏面１０ｂの周縁側の凹部３２は、六角形の角部の位置で裏面１０ｂに対し垂直に窪む垂直面３２ａとこの垂直面３２ａの底より裏面１０ｂに平行に配置された水平面３２ｂとから形成されている。
【００２４】
上面が表面１０ａである表向きのナット１０をカメラ２０で撮影すると、図４（ａ）に示すように、凹部３１に照射された光は、傾斜面３１ａで反射するために、入射方向とは異なる方向に反射する。そのため、カメラ２０で撮影したナット表示画像Ｂ１は、図５（ａ）に示すように、中心の貫通孔３０が映らず、且つ、凹部３１が映らない単純なリング状の画像（図５（ａ）の白抜き箇所）となる。
【００２５】
上面が裏面１０ｂである裏向きのナット１０をカメラ２０で撮影すると、図４（ｂ）に示すように、凹部３２に照射された光は、水平面３２ｂで反射するために、入射方向と同じ方向に反射する。そのため、カメラ２０で撮影したナット表示画像Ｂ２は、図５（ｂ）に示すように、中心の貫通孔３０が映らないが、凹部３２が映る六角形の画像（図５（ｂ）の白抜き箇所）となる。つまり、投影図形と同じとなる。
【００２６】
表向きのナット１０のナット表示画像Ｂ１（図５（ａ）の画像）と裏向きのナット１０のナット表示画像Ｂ２（図５（ｂ）の画像）では、ナット表示画像Ｂ１，Ｂ２の面積Ｓ１，Ｓ２、換言すれば、輝度レベルが高いエリアの面積が大きな相違する。従って、ナット表示画像Ｂ１，Ｂ２の平均輝度レベルＹａとナット表示画像以外の箇所ＢＧ１，ＢＧ２の平均輝度レベルＹｂのほぼ中間レベルを基準輝度レベルＹ（Ｙａ＞Ｙ＞Ｙｂ）として設定し、画像データの各画素の輝度レベルと基準輝度レベルＹとの大小比較よりナット表示画像の画素数（面積）を算出し、表向きのナット１０のナット表示画像Ｂ１の平均画素数（ナット面積）Ｎ１と裏向きのナット１０のナット表示画像Ｂ２の平均画素数（ナット面積）Ｎ２とのほぼ中間画素数をしきい画素数（しきい面積値）Ｎ（Ｎ１＜Ｎ＜Ｎ２）として設定し、ナット表示画像の画素数（面積）としきい画素数（しきい面積値）Ｎとの大小比較より表裏を判別できる。具体的な判別動作については、下記の動作の箇所で詳しく説明する。
【００２７】
次に、上記部品供給装置１の動作を図６及び図７のフローに基づいて説明する。図６に示すように、部品フィーダ２が駆動されると（ステップＳ１）、ナット搬送通路２ｂ上に多数のナット１０が一列に整列する。ここで、ナット１０は偏平部品であるため、表裏面１０ａ，１０ｂのいずれかを上面として一列に整列する。
【００２８】
部品供給シリンダ１１の駆動で送り出し規制プレート１２を移動し、一列に整列したナット１０の内の先頭のナット１０を撮影位置にセットする（ステップＳ２）。ナット１０が撮影位置にセットされると、カメラ２０がナット１０の上面を撮影する（ステップＳ３）。表裏判別手段２１は、カメラ２０で撮影した画像データより以下のようにして表裏を判別する（ステップＳ４）。
【００２９】
つまり、図７に示すように、表裏判別手段２１は、画像データを取得すると（ステップＳ１０）、制御部２２に内蔵のカウンタ（図示せず）をリセットし（ステップＳ１１）、画像データ中の各画素の輝度レベルと基準輝度レベルＹを比較し（ステップＳ１２）、輝度レベルが基準輝度レベルＹを越えている画素数をカウントアップする（ステップＳ１３）。この輝度レベルと基準輝度レベルＹとの比較を全ての画素について行うと（ステップＳ１２〜Ｓ１４）、カウントアップされたトータルのカウント値がしきい画素数Ｎを越えているか否かを比較する（ステップＳ１５）。カウント値がしきい画素数Ｎ以下であれば、ナット１０が表向きであると判別し（ステップＳ１６）、カウント値がしきい画素数Ｎを越えていれば、ナット１０が裏向きであると判別する（ステップＳ１７）。
【００３０】
図６に戻り、表裏判別手段２１は、ナット１０の表裏判別結果を制御部２２に出力する（ステップＳ５）。制御部２２は、ナット１０が表向きであると判別された場合には（ステップＳ５）、ナット取出機構４を駆動してナット１０を撮影位置（図１の実線位置）からナット取り出し位置（図１の仮想線位置）に移動する（ステップＳ６）。ナット１０が裏向きであると判別された場合には、ナット排出機構５を駆動して撮影台１６を撮影位置（図１の実線位置）からナット落下位置（図１の仮想線位置）に移動する。これによって、ナット１０が排出位置である回収ボックス１８内に落下する（ステップＳ７）。
【００３１】
ナット１０を取り出し位置又は排出位置に送ると、部品供給シリンダ１１を駆動して送り出し規制プレート１２によって次のナットを撮影位置にセットする。そして、上記した表裏判別動作を繰り返す。
【００３２】
以上、この第１の実施の形態では、ナット１０の上面を撮影するカメラ２０と、カメラ２０が撮影した画像データ中のナット表示画像の面積に基づいてナット１０の表裏を判別する表裏判別手段２１とを備えたので、表裏面１０ａ，１０ｂの同じ位置に凹部３１，３２があり、且つ、その凹部３１，３２の形態のみが異なるナット１０について表裏判別が可能である。
【００３３】
又、ワーク表示画像の面積は、画像データの各画素の輝度レベルを基準輝度レベルと比較することにより簡単に算出できるため、簡単な画像処理によって表裏を判別でき、処理スピードの高速化が可能である。
【００３４】
この第１の実施の形態では、撮影したワーク表示画像の画素数と予め設定されたしきい画素数Ｎとの大小比較によって表裏判別を行うよう構成したが、ナット１０の上面と下面を共に撮影し、その双方のワーク表示画像の画素数自体を直接比較して表裏判別を行うようにしても良く、ワーク表示画像の面積に基づく表裏判別方法の内容については、種々のものが考えられる。
【００３５】
この第１の実施の形態では、ワークがナット１０の場合について説明したが、ナット１０以外のものでも同様に表裏判別できる。つまり、この第１の実施の形態では、表向きのワークのワーク表示画像と裏向きのワークのワーク表示画像の双方の面積が異なるものであれば、表裏判別が可能である。
【００３６】
この第１の実施の形態では、裏向きのナット１０を排出したが、ナット１０の表裏を反転することによって表向きに変更するようにしても良い。このようにすれば、部品供給の作業性が向上する。
【００３７】
図８は第２の実施の形態にかかる表裏判別動作のフローチャートである。第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態と比較して、ワークであるナットの表裏判別動作のみが相違し、他の構成は同一であるため、同一構成箇所については重複説明を回避するべく説明を省略する。
【００３８】
つまり、ナットの表裏判別装置（図示せず）は、図８に示すように、カメラが撮影した画像データ中の画像として表示されるナット（ナット表示画像）の形状に基づいてナットの表裏を判別する。具体的には、図８に示すように、画像データを取得すると（ステップＳ２０）、この取得したナット表示画像と予め記憶された表面の基準ナット表示画像とのパターンマッチングを行う（ステップＳ２１）。形状パターンが一致すれば、ナットが表向きであると判別する（ステップＳ２２）。形状パターンが一致しなければ、ナットが裏向きであると判別する（ステップＳ２３）。
【００３９】
以上、この第２の実施の形態では、ナットの上面を撮影するカメラと、カメラが撮影した画像データ中のナット表示画像のナット形状に基づいてナットの表裏を判別する表裏判別手段とを備えたので、表裏両面の同じ位置に凹部があり、且つ、その凹部の形態のみが異なるナットについて表裏判別が可能である。
【００４０】
この第２の実施の形態では、表面の基準ナット表示画像とのパターンマッチングのみを行うが、表面の基準ナット表示画像とのパターンマッチングと、裏面の基準ナット表示画像とのパターンマッチングの両方を行うようにすれば、より精度の高い表裏判別が可能である。
【００４１】
この第２の実施の形態では、ナット表示画像のナット形状のパターンマッチングによって表裏面を判別するが、ナット表示画像のナット形状の特徴的な箇所、例えば外側の輪郭線の形状（表向きの場合には円形、裏向きの場合には六角形）のみに着目し、その箇所のパターンマッチングによって表裏を判別しても良い。又、ナット表示画像の最大幅寸法（又は、最小幅寸法）によって表裏判別をしても良く、ワーク表示画像の形状に基づく表裏判別方法の内容については、種々のものが考えられる。
【００４２】
この第２の実施の形態では、ワークがナットの場合について説明したが、ナット以外のものでも表裏判別できる。つまり、表面のワーク表示画像と裏面のワーク表示画像の形状パターンさえ異なるものであれば、表裏双方のワーク表示画像の面積が同じであっても表裏判別ができる。
【００４３】
尚、前記第１及び第２の実施の形態によれば、ナット１０は、表裏同じ箇所で、且つ、異なる形態の凹部３１，３２を有するものであるが、表裏同じ箇所で、且つ、異なる形態の凸部を有するものであっても本発明を適用できることはもちろんである。
【００４４】
尚、前記第１及び第２の実施の形態によれば、カメラ２０でナット１０の上面を撮影したが、ナット１０の下面を撮影しても良く、又、ナット１０の上面と下面の両方を撮影するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、部品供給装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、部品供給装置の概略回路ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は表向きのナットの斜視図、（ｂ）は裏向きのナットの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は表向きのナットに光を照射した場合の光の反射状態を示す図、（ｂ）は裏向きのナットに光を照射した場合の光の反射状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は表向きのナットを撮影した場合の撮影画像を示す図、図５（ｂ）は裏向きのナットを撮影した場合の撮影画像を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示し、部品供給装置の概略動作フローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示し、ナットの表裏判別動作のフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示し、ナットの表裏判別動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  部品供給装置
３  表裏判別装置
１０  ナット（ワーク）
１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
２０  カメラ（撮像素子）
２１  表裏判別手段
３１  凹部
３１ａ  傾斜面
３２  凹部
３２ａ  垂直面
３２ｂ  水平面
【図１】
2009121919.tif 000003
【図２】
2009121919.tif 000004
【図３】
2009121919.tif 000005
【図４】
2009121919.tif 000006
【図５】
2009121919.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009121919.tif 000009
【図８】
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