JP2002113678A - トラッキング方法、及びトラッキングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、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。 【解決手段】 トラッキング装置の移動時間算出手段
は、グリッパの角度から所定の可動領域内の各ワークを
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所定の可動領域内の各ワークをハ
ンドリング可能な位置までの移動時間を算出し、順序決
定手段は、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構成とした。

Description

【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１０
０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２６
ｃ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２６
ｃ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、ＣＰＵ２
１）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ＣＰ
Ｕ２１から送信される入力信号に従って、視覚認識部１
２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 Dis
play）であり、画像取得制御部１３の指示に従ってＣＣ
Ｄ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２
６、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ＳＲＡＭ
２２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 Memor
y）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２
４ａ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２６
ｂ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、Ｃ
ＰＵ２１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Ｓ
６）。

【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２２
ａ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Ｓ
９；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，３
ｂ，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，３
ｄ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

フロントページの続き (72)発明者 奥山 正幸 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 3C033 NN07 PP19 PP20 3F059 AA01 BA08 BB02 DB04 FB12 FC04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。