JP2003034430A - ワーク取り出し装置 - Google Patents

ワーク取り出し装置

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JP2003034430A JP2001220242A JP2001220242A JP2003034430A JP 2003034430 A JP2003034430 A JP 2003034430A JP 2001220242 A JP2001220242 A JP 2001220242A JP 2001220242 A JP2001220242 A JP 2001220242A JP 2003034430 A JP2003034430 A JP 2003034430A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下積み／縦横積みされたワークの順次取り
出し作業の自動化。 【解決手段】 視覚センサをロボットに装着し、凹凸を
有するワーク５１の積載状況に応じて、最上部又は最端
部のワークの計測に適切な位置、姿勢に視覚センサをも
って来る。ワークの位置、姿勢を視覚センサで計測し、
それに基づいてワーク５１の取り出し位置にワーク取り
出し手段（ロボット）を移動させ、ワークを把持し、そ
のワークを取り出す。センサ計測位置は必要に応じて更
新されるが、その際、センサ計測位置は、前回以前にセ
ンサで計測したワーク位置、前回以前のセンサ位置、あ
るいは前回取出時のワーク取り出し手段の位置等に基づ
いて定めて良い。ワークを取り出すに際して、該ワーク
の前方移動の有無を検出し、該ワークが前方へ移動して
いる場合に該ワークを後方へ押し付ける押付け手段を設
けても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパレット、
ラックなどに重ねて積載された板金パネルなどの部品を
少なくとも１個ずつ取り出すワーク取り出し装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プレス成形、曲げ加工された複数枚の板
金パネルを上下又は前後に重ねて積載した状態から自動
機で１個ずつ取り出す装置としては、専用のワークの切
出し乃至取り出し手段を備えたものが、特公平７−１６
８３９等で知られている。例えば自動車の製造工程で
は、プレス成形されたボディーパネルが、パレットやラ
ックに無造作に平積み（上下に積み重ね）、縦横み（前
後に積み重ね）された状態で納入されるのが一般的であ
る。そこで、これを１個ずつ汎用の産業用口ボットで取
り出し、次の製造工程に投入するという作業工程の自動
化を実現したいという要求が強い。
【０００３】ところで、このようにパレットやラックに
積載された板状のワークは、一般に凹凸をもった形状の
ため、積重ねられた山の上部と下部では個々のワークの
傾き（姿勢）が変化する。また、ラックに複数枚吊り下
げで支持された状態からの取り出しにおいては、ワーク
同士がかみ込むため、前面側のワークを取り出す際に、
後続のワークが引き出されることによりワーク１個毎
に、位置、姿勢が変わるというやっかいな現象が起る。
【０００４】従来のティーチング・プレイバック方式の
ロボットでは、上記のような状況で円滑な取り出し作業
を行うことは困難であった。そのため、人手により１個
ずつワークを取り出して、事前に専用の位置決め治具に
ワークをセットしたのち、ロボットでハンドリングする
方法や、ロボットの先端に接触式のセンサを取付け、ワ
ークの複数箇所を接触することによりワークの位置、姿
勢を求めて取り出すという方法が採用されていた。
【０００５】前者の方法では、依然としてワークの整列
に多くの人手が必要であり、また、後者の方法では、測
定に時間がかかる上、精度が悪く取り出しに失敗すると
いう問題があった。このような問題は、上述した自動車
の製造工程のみならず、平積み又は縦横みされる、プレ
ス又は曲げ加工された板金、平面又は湾曲したガラス
板、プリント基板、平たい箱、平たく畳まれた布又は衣
類、食器皿、プレスチック成型品、木材などの取り出し
作業を行う諸ケースにおいて広く存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上述したような上下積みあるいは縦横積み状態のワ
ークを順次円滑に、人手による事前の整列なしで取り出
せるようにしたワーク取り出し装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、積載されたワークのうち最上部（平積
みの場合）又は最端部（縦横みの場合）のワークの位置
及び姿勢を視覚センサにより求め、その位置、姿勢に基
きロボットなどのワーク取り出し手段を動作させてワー
クの取り出しを行う。ここで、本発明が主として想定す
る状況は、上記従来技術の説明から理解されるように、
主としてワークが積載されることにより１個毎のワーク
の位置や姿勢の変化が大きいケースである。
【０００８】ところで、視覚センサは、一般に、ワーク
に対して適切な相対位置関係でないと、対象物の検出に
失敗したり、測定精度が得られないという欠点を持つ。
従って、１個毎のワークの位置、姿勢変化が大きい本発
明が主に想定している取り出しの状況では、視覚センサ
を適切な位置に配置して、計測を行うことが重要なポイ
ントとなる。
【０００９】そこで、本発明では、視覚センサをセンサ
移動手段（ロボットなど）に装着することにより、セン
サの位置、姿勢を可変にする。さらに、ワークの積載状
況に応じて、適切なセンサの計測位置、姿勢を与える手
段により、積載された最上部又は最端部のワークの計測
に適切な位置、姿勢を与え、その位置、姿勢に視覚セン
サを移動する。そして、ワークの位置、姿勢を視覚セン
サにより計測し、計測結果に基づいてワーク取り出し位
置にワーク取り出し手段を移動し、ワークを把持し、取
り出しを行う。
【００１０】本発明における課題解決手段をまとめれ
ば、次のようになる。即ち、本発明は、上下又は前後に
重ねられた複数のワークを、最上部又は最端部のワーク
から少なくとも１個ずつ取り出すワーク取り出し装置に
ついて以下の特徴を具備させることで上記課題を解決す
る。
【００１１】本発明に従った上記装置は、該ワークの位
置、及び／又は姿勢を求める視覚センサ手段と、該最上
部又は最端部のワークを計測するための前記視覚センサ
手段の位置を与える手段と、該与えられた位置に前記視
覚センサ手段を移動させるセンサ移動手段と、該ワーク
を取り出すワーク取り出し手段とを備える。そして、該
センサ移動手段により該視覚センサ手段を該与えられた
位置に移動させた後、該視覚センサ手段により該最上部
又は最端部のワークの位置、及び／又は姿勢に関する情
報を取得し、該情報に基づいて前記ワーク取り出し手段
が前記ワークを取り出す。
【００１２】ここで、前記ワークが、プレス又は曲げ加
工された板金、平面又は湾曲したガラス板、プリント基
抜、平たい箱、平たく畳まれた布又は衣類、食器皿、プ
ラスチック成形品、木材の何れかであって良い。
【００１３】前記視覚センサ手段の位置を与える手段に
よる位置を与える動作は、ワーク取り出し作業の毎回の
取り出し工程毎に、又は、周期的或いは不定期で繰り返
して行なわれて良い。また、前記視覚センサ手段の位置
を与える手段による位置を与える動作は、前回以前の取
り出し時に前記視覚センサ手段で計測した前記ワークの
位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位
置を求める過程を含んでいて良い。
【００１４】更に、前記視覚センサ手段の位置を与える
手段による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時
の該視覚センサ手段の計測位置及び姿勢から前記視覚セ
ンサ手段の位置を求める過程を含んでいても良い。
【００１５】更にまた、前記視覚センサ手段の位置を与
える手段による位置を与える動作は、前回以前のワーク
取り出し時における前記ワーク取り出し手段がワークを
把持した位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ
手段の位置を求める過程を含んでいても良く、ワーク１
個の厚み、個数、積載の厚みの何れかに基いて前記視覚
センサ手段の位置を求める過程を含んでいても良い。
【００１６】更に可能な発明の態様において、前記視覚
センサ手段の位置を与える手段による位置を与える動作
は、予め記憶された位置において最上部又は最端部のワ
ーク概略の位置、及び／又は姿勢を第２の視覚センサ手
段で取得し、該概略の位置、及び／又は姿勢の情報に基
づいて前記視覚センサ手段の位置を求める過程を含んで
いる。
【００１７】上記の各発明の態様において、前記視覚セ
ンサ手段は、３次元視覚センサであって良い。また、第
２の視覚センサ手段を用いる場合、同手段は前記視覚セ
ンサ手段が兼ねていても良く、それはカメラによる二次
元の画像処理を行なう視覚センサであって良い。
【００１８】また、上記の各発明の態様において、前記
センサ移動手段はロボットであり、前記視覚センサ手段
は該ロボットの手先又は、腕に装着されていて良い。そ
して、前記ワーク取り出し手段は、ロボットであって良
い。前記センサ移動手段が、前記ワーク取り出し手段を
兼ねていても良い。
【００１９】更にまた、上記の各発明の態様において、
前記上下又は前後に重ねられた複数のワークが、パレッ
ト、台車、ワークを吊り下げるラック又はハンガー、箱
などの収納部材に収納或いは支持されていて良い。ここ
で、前記収納部材に収納或いは支持されているワークの
個数、又は積載の厚みが、所定量以下になった場合に、
外部に信号を出力、又はメッセージを表示するようにし
ても良く、前記収納部材上にワークが存在する場合に
は、該ワークにより隠蔽されて検出されなることのない
特徴を設け、該特徴を前記視覚センサ手段による検出、
又は前記視覚センサ手段の未検出に応じて、前記収納部
材に収納或いは支持されているワークの有無を判断する
ようにしても良い。
【００２０】更にまた、前記ワーク１個の厚み、個数、
積載の厚みの少なくとも１つ以上に関する情報が、バー
コード、数字、マーカーなど機械認識が可能な形で前記
収納部材に付随して供給され、これらの情報を読み取り
装置で読み取り、ワーの１個の厚み、個数、積載の厚み
のいづれかの情報を自動的に取得するようにしても良
い。
【００２１】なお、前記ワークの積載の厚み情報を利用
するに際して、前記ワークの積載の厚み情報を前記視覚
センサ手段、前記第２の視覚センサ手段、又は他のセン
サ手段により検出することにより、前記厚み情報を取得
するようにしても良い。また、前記ワークがラック又は
ハンガーに吊り下げ支持された状態から該ワークを取り
出すに際して、前記視覚センサ手段により取得した該ワ
ークの位置、及び／又は姿勢から該ワークの前方移動の
有無を検出し、該ワークが前方へ移動している場合に該
ワークを後方へ押し付ける押付け手段を備えていること
が好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の１つの実施形態
に係るワーク取り出し装置の全体構成を表わしている。
全体は、ロボットコントローラ１、画像処理装置２、レ
ーザを用いた３次元視覚センサ１０、３次元視覚センサ
のセンサ制御部２０、並びにロボット４０から構成され
ている。３次元視覚センサ１０は、ロボット４０の手先
部に搭載されている。なお、ロボットコントローラ１、
画像処理装置２はいずれもＣＰＵ、データメモリ、フレ
ームメモリ、画像処理プロセッサ、インタフェイス等を
装備した周知のものであるので、その構成、機能等の詳
細の説明は省略する。
【００２３】符号５０は、取り出し対象のワークを積載
したパレット又はラック（一般には、ワーク積載手段の
置かれる位置を表わしている。なお、ここでは図示を省
略したワークとその積載態様については、後述する（図
４、図５と関連説明を参照）。
【００２４】また、ワーク積載手段の置かれる位置の近
傍には、必要に応じて補助センサ１１０が配置される。
この補助センサ１１０は、後述するように、次に取り出
されるべきワーク（その時点で、最上部あるいは最前部
のワーク）の大まかな計測に用いられ得るもので、例え
ばカメラで画像を取得し、画像処理装置２で二次元の画
像処理を行なう視覚センサであって良い。
【００２５】次に、本実施例では、センサ移動手段とワ
ーク取り出し手段として１台のロボット４０を兼用す
る。また、ロボット４０の手先には、別途図示しないワ
ーク把持用のハンドが装着される。なお、ハンドは種
類、形状、サイズ、把持の仕方等について種々のものが
周知であり、いずれを選択するかは把持対象ワークの種
類、形状、サイズ等に応じて設計的に定められる。
【００２６】３次元視覚センサ１０は対象物の３次元的
な位置及び姿勢を計測するもので、複数のＣＣＤカメラ
によりステレオ方式によるもの、スポット状やスリット
状の光を参照光として照射する方式など種々のものが知
られているが、ここでは一例として、スリット光を参照
光とする３次元視覚センサを用いたケースについて述べ
ることにする。
【００２７】図２は、３次元視覚センサの概略を示して
いる。センサ１０の投射部１３はレーザ発振器１１及び
１２を備え、光検出部１４は、受光素子１４ａと結像用
の光学系１４ｂを備えている。回線２４を介して画像処
理装置２からレーザセンサの動作指令を受けると、レー
ザ駆動部２１、２２がレーザ発振器１１、１２を駆動
し、レーザビームＬＢ１、ＬＢ２を発生させる。対象物
面上の反射点Ｓ１、Ｓ２で拡散反射されたレーザビーム
は、光学系１４ｂにより反射点Ｓの位置に応じて受光素
子１４ａ上に像を作る。該受光素子にはＣＣＤなどが使
用できる。
【００２８】本例では受光素子１４ａとして２次元ＣＣ
Ｄアレイが使用される。３次元視覚センサ１０は２つの
レーザ光を投射する仕組みになっている。図３に示した
ように、レーザスリット光ＬＢ１、ＬＢ２はそれぞれ平
面を定め、その交線ＬＣが形成されることになる。周知
の手順に従ったキャリブレーションにより、これらＬＢ
１、ＬＢ２の作る平面あるいは交線ＬＣとレーザセンサ
本体の位置関係を予め求めておく。
【００２９】計測時には、レーザ光の反射点Ｓの受光素
子上での位置が画像処理装置２により検出され、三角測
量の原理により、レーザスリット光ＬＢ１、ＬＢ２のな
す平面と、受光泰子上の反射点の位置から、反射点の３
次元位置が画像処理装置２により計算される。
【００３０】複数の反射点の位置を求めることにより、
計測対象物の３次元的な位置、姿勢を求めることができ
る。また、３次元視覚センサ１０とロボット４０のアー
ム先端の位置関係が固定かつ既知であれば、対象物の位
置姿勢は、ロボット４０のもつ座標系空間内での値とし
て求めることができる。このような３次元視覚センサと
その動作は公知のものであるので、ここではこれ以上の
詳細な説明は省略する。
【００３１】図４及び図５は、本発明が対象とするワー
ク及びその供給形態の例を示している。図１において、
ワーク積載手段５０上に供給されるワークは、ここで
は、両図に示したように成形された凹凸を持つ板状部品
である。図４に示した例では、箱状の収納部材５２の中
にワーク５１が平置きで積重ねられた状態で供給され
る。ワークに凹凸があり単純な平面でないため、図示さ
れている通り、ワークの積重ねにより下側のワークと上
側のワークでは位置、傾きが変化する。
【００３２】図５のケースでは、ワークを吊下げて支持
するラック６１が収納部材であり、ラック６１の支持部
６２に、ワーク５１が複数枚引っかけられて吊り下げた
状態で格納されている。図５の状態では、ワークの間に
隙間ができ、１個毎に位置、姿勢が変わる。また、複数
のワークが密着している場合は、前側（最端部）のワー
クを取り出す際に、後ろ側のワークが引きずられて前方
に移動することが起こり得る。そのため、ワークの間の
隙間及び最端部のワークの位置、姿勢は共に１回毎に変
化する可能性がある。
【００３３】ところで、図４、図５に示したような例で
は、１ｍ四方を超えるような大型のワークを扱うことが
多い。また物流の効率の観点から、可能な限り多くのワ
ークを積載することが通例である。従って、図４におい
ては、ワークを積重ねた厚み（高さ）、図５において
は、奥行き方向のワークの積載の厚み（一端から他端ま
での幅）が１ｍを超えるようなケースも珍しくない。
【００３４】一方、視覚センサは、その構造上、計測可
能範囲と計測精度との間にはいわゆるトレードオフの関
係があり、高精度を望めば計測範囲が狭くなる。作業の
信頼性を高めるには高精度の計測が望まれるのは言うま
でもないから、結局、計測対象物に対し、計測可能範囲
内の適切な位置、姿勢にセンサを位置決めすることが重
要となる。
【００３５】適切な計測範囲を外れた場合は、計測不
能、誤検出、測定精度の低下等の問題が発生する。例え
ばロボットを用いて取り出し及び次工程への供給作業を
行なう場合に必要とされる精度は、通常数ｍｍ程度以下
であり、それを実現するには、視覚センサの計測範囲
は、数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度とする必要がある。
【００３６】即ち、計測範囲は上述したような一般的な
ワークの存在範囲に比べて非常に狭い。従って、視覚セ
ンサを固定設置して、全てのワークの位置、姿勢を測定
し、ワークの取り出しを行うことは不可能であった。本
発明に従った本実施形態では、次に述べるように、視覚
センサに適切な位置、姿勢を与え、このような困難を克
服する。以下、本発明に従ったワーク取り出しのプロセ
スについて説明する。
【００３７】図４のように積載されたワークが図１のパ
レット位置５０に置かれたところからプロセスの説明を
開始する。収納部材５２には、一定数（Ｎ個）のワーク
が積載され、ワーク５１の最上部にあるワークの位置、
姿勢、高さ等は予め既知であるとする。それ以外のワー
クの位置、姿勢、高さ等は未知であって良い。また、ワ
ーク個数は一応既知とする。
【００３８】ロボットコントローラ１のプログラムに
は、最初の状態で最上部のワーク５１を計測するに適し
たセンサ１０の位置、姿勢が教示されている。便宜上、
この教示通りにセンサ１０の位置、姿勢を定めることを
「第１回センサ位置、姿勢決定」と呼ぶ。
【００３９】そして、このプログラムを実行することに
より、ロボット４０が移動し、センサ１０をワーク５１
の計測位置に位置決めする。これを「第１回センサ位置
決め」と呼ぶ。
【００４０】次に、ロボットコントローラ１からの計測
起動指令が、画像処理装置２に発せられ、センサ１０に
より積載された最上部のワーク５１の位置、姿勢を計測
する。これを「第１回ワーク位置、姿勢計測」と呼ぶ。
第１回ワーク位置、姿勢計測の計測結果はロボットコン
トローラ１に送信される。ロボットコントローラ１は、
この計測結果に基づいて、ロボット４０をワークの取り
出し位置まで移動させ、ワークを取り出す。ここで、こ
のロボット移動とそれに続くワークを取り出しをそれぞ
れ「第１回ワークアクセス」及び「第１回ワーク取り出
し」と呼ぶ。
【００４１】最上部のワークを取り出したことにより、
今度は初期状態では上から２番目に重ねられていたワー
クが最上部に現れる。この２番目のワークを計測するた
めのセンサの位置、姿勢は、前回取り出し時に、センサ
で計測されたワークの位置、姿勢に対し、センサが一定
の位置、姿勢となるようにロボットコントローラ１で計
算により求められる。これを「第２回センサ位置、姿勢
決定」と呼ぶ。
【００４２】なお、本実施形態では上述した通り、「第
１回センサ位置、姿勢決定」では教示済みのデータをそ
のまま用いたのに対し、第２回以降のセンサ位置、姿勢
決定では、計算に基づいてセンサの位置、姿勢が決定さ
れる点に注意されたい。
【００４３】第２回以降のセンサ位置、姿勢決定の結果
に基づき、センサ１０を位置決めするように、ロボット
４０の位置が移動する。これを「第２回センサ位置決
め」とする。
【００４４】この新しい計測位置で、センサ１０がその
時点における最上部（初期状態では、上から２枚目に相
当）のワークの位置、姿勢を計測する。これを「第２回
ワーク位置、姿勢計測」とする。
【００４５】第２回ワーク位置、姿勢計測の結果に基づ
いて、ロボット４０が再度ワーク取り出し位置に移動し
て、ワークを取り出す。これを「第２回ワークアクセ
ス」及び「第２回ワーク取り出し」とする。
【００４６】以下、同様の手順を順次繰り返すことによ
り、積載されたワークを１個ずつ取り出し、収納部材５
２中のＮ個のワークをすべて取り出して作業の１サイク
ルを終了する。以上と同様のプロセスは、縦横積みされ
た図５のケース（ラック６１に前後に重ねて吊り下げら
れたワーク群）でも適用可能なことは言うまでもない。
【００４７】これら両ケースで適用可能なプロセス（処
理手順）をフローチャートで示せば、図６のようにな
る。各ステップの要点は、次の通りである。
【００４８】 ステップＳ１；ワーク取り出し回数指標ｉをｉ＝０に初
期設定。 ステップＳ２；第ｉ回センサ位置、姿勢決定の実行。第
１回については、上述した通り、教示済みのデータをそ
のまま用いる。第２回以降のセンサ位置、姿勢決定で
は、計算に基づいてセンサの位置、姿勢を決定する。
【００４９】 ステップＳ３；第ｉ回センサ位置決めの実行。 ステップＳ４；第ｉ回ワーク位置、姿勢計測の実行。 ステップＳ５；第ｉ回ワークアクセスの実行。 ステップＳ６；第ｉ回ワーク取り出しの実行。 ステップＳ７；ワーク取り出し回数指標ｉの１カウント
ダウン ステップＳ８；ｉ＝０か否かチェックする。イエスなら
処理終了、ノーならステップＳ２以下を再実行する。
【００５０】以上説明した例では、ステップＳ２（但し
２回目以降）のセンサの計測位置は、前回（１個前）の
ワークの計測結果に基いて求めている。これは、積重ね
られたワークの一番上と下（あるいは最前部と最後部）
のワークでは、位置、姿勢の違いが大きいが、直前に取
り出したワークと、次のワークでの位置、姿勢の違いは
それほど大きくなく、一般にセンサの計測範囲内に収ま
るので、前回のワークの位置、姿勢に基いて次回のワー
クを計測するセンサの位置を決定しても、ワークの位
置、姿勢計測は十分可能であるからである。
【００５１】１個毎のワークの位置姿勢変化が小さけれ
ば、このセンサ計測位置の更新は、毎回行わずに、５枚
毎、あるいは１０枚毎に行うということも可能である。
その場合、上記ステップＳ２における第ｉ回センサ位
置、姿勢決定は、Ｎが５の倍数、あるいは１０の倍数の
時以外では、改めて計算することなく、前回のものがそ
のまま決定されることになる。
【００５２】あるいは、計測に失敗するまではセンサの
位置を前回と同じにして、計測を行うという方法も可能
である。センサの計測位置を決定する別の方法として
は、前回のワークの計測時のセンサ１０の位置及び姿
勢、又はワーク取出す際のロボット４０の位置及び姿勢
をロボットコントローラ１に記憶しておき、この計測時
のセンサの位置、姿勢、又はワーク取り出し時のロボッ
トの位置、姿勢を基準として次回のセンサ計測位置を決
定しても良い。
【００５３】更に別の方法としては、ワークの厚さ、個
数に応じて、１個取り出す毎のセンサの計測位置、姿勢
の変更量を予めロボットコントローラに記憶しておき、
取り出しの度に、この変更量分だけセンサの計測位置、
姿勢を変化させるという方法もある。１回毎のセンサの
計測位置、姿勢の変更量としては、例えばワーク１個分
の厚さだけ計測位置をワークに接近する方向に移動する
というようにしても良い。
【００５４】更に別の１つの方法としては、予め記憶し
た位置、姿勢（例えば、ワークが満載状態で最上部のワ
ークを計測する際のセンサの位置、姿勢や、前回のワー
ク取り出し時におけるセンサの位置、姿勢）に一旦セン
サを位置決めし、最上部のワークの位置、姿勢を大まか
に計測し、その結果に基づいて、センサの計測位置、姿
勢を求め、この位置にセンサを移動して、ワーク位置、
姿勢の計測を行い、ワークを取り出すようにしても良
い。
【００５５】この方法は、特に、図５の縦横積みワーク
のように、ワーク同士が密着していなかったり、ワーク
取り出し時に、次回以降に取り出すワークが動く可能性
があり、最上部にあるワークの位置、姿勢が、前回取り
出したワーク（前回、最上部にあったワーク）の位置、
姿勢と、比較的変化が大きいような場合に効果的であ
る。
【００５６】この場合、大まかな計測はセンサ１０によ
り行っても良いし、あるいは、別に設けた視覚センサを
用いても良い（図１における予備センサ１１０を参
照）。例えば、収納部材近傍に予め設置されたカメラが
撮影した画像を画像処理装置２で画像処理してワークの
大まかな位置、姿勢を計測することも考えられる。この
ようにして取り出しの進行とともに、搬送（収納）部材
中にワークの数量が減少する。
【００５７】なお、ワークの残り数量、ワークの積載の
厚み（最下面と最上部のワークの間の高さ、又は距離）
が一定以下になったとき、ワークの補充又は、収納部材
の交換のために、外部に信号を出力する、あるいはメッ
セージを表示してオペレータにワーク補充の必要性を伝
えるようにすることも出来る。この場合、ワークの補
充、収納部材の交換を空き時間なく行、生産効率を向上
させることができる。あるいは、収納部材の底面（平置
きの場合）や、最も奥（縦置きの場合）にワークが無い
場合にのみ、視覚センサで検出できるマークなどの特徴
あるいは、ワークには存在しない場合に露出する収納部
材面の特徴を視覚センサで検出することにより、ワーク
の有無を判断することで、収納部材中が空になったこと
を検知しても良い。
【００５８】なお、以上の説明では、収納部材に一定量
のワークが積み込まれた状態で投入される場合を想定し
たが、収納部材中に積載されるワークの数量が一定でな
い場合（Ｎは未知で良い）は、ワークの厚み、個数、積
載の厚みなど積載に関する情報が、バーコード、マー
ク、数字など機械的に認識可能な形で、収納部材の所定
位置に記入あるいは、添付されて、取り出し位置に収納
部材が設置される。これらの情報をバーコードリーダ
や、視覚センサにより読みとり、ワークの積載情報の初
期値を取得するようにしても良い。また、積載の厚みに
ついては、視覚センサで積載されたワークを側面から測
定し、積載の厚みを検出することも考えられる。
【００５９】
【発明の効果】全請求項に共通する基本構成を定めらた
請求項１あるいはこれにワークの代表例に関する限定を
課した請求項２の発明では、視覚センサをワークに対し
適切な計測位置、姿勢計測に移動させて、ワークの位
置、姿勢を計測し、その情報に基いてワークを取り出
す。このため、、積載された板状ワークなど、１個毎に
位置、姿勢が変化する場合やセンサの計測視野範囲こ比
べてワークの存在範囲が大きい場合でも確実にワークを
取り出すことが可能になる。
【００６０】請求項３の発明では、計測時のセンサ位置
及び姿勢を適宜変更することにより、積載により位置、
姿勢が変化していく積載ワークに対し、適切なセンサ計
測位置を保つことにより、計測及び取り出しの信頼性を
向上させるという利点がる。
【００６１】請求項４〜請求項７の各発明では、センサ
の計測位置決定方法に関する限定に特徴がある。先ず請
求項４では、前回以前にセンサで計測したワーク位置、
姿勢データから、請求項５では、前回以前のセンサ計測
位置、姿勢データから、請求項６では、前回以前のワー
ク取り出し時位置から、請求項７では、積載ワークの厚
み、個数の情報から、次回のセンサ計測位置を決定す
る。
【００６２】これらの手法を適宜適用することで、平積
みのように、前回取り出したワークと、次回に取り出す
ワークの位置、姿勢変化が比較的小さな場合に効率よ
く、センサ計測位置を求めることができる。
【００６３】請求項８の発明は、センサ計測位置を決定
するために、ワークのおよその位置、姿勢を第２の視覚
センサで、大まかに計測し、その結果により、ワーク取
り出しのための計測位置を決定するものである。それ
故、センサによる計測が１回余分に必要となり、処理に
やや時間がかかるが、特に縦横みワークのように、前回
取り出したワークと、今回取り出すワーク位置、姿勢と
の変化が大きい場合でも、ワークの計測、取り出しを行
うことが可能となる。
【００６４】請求項９の発明では、視覚センサとして３
次元視覚センサを用い、ワークの位置、姿勢を３次元的
に計測するので、ワーク毎の位置、姿勢の変動が大きい
場合でもワークの取り出しが可能となる。
【００６５】請求項１０の発明では前述の３次元視覚セ
ンサが請求項８における第２の視覚センサを兼ねること
により、新たなセンサを設けなくて済み、装置全体を低
コストで構築できる。
【００６６】諸求項１１の発明では請求項８における第
２の視覚センサがカメラにより画像処理によるセンサで
ある。この場合も、低コストのセンサを用いて装置全体
を低コストで構築できるという利点が得られる。
【００６７】請求項１２及び請求項１３の各発明は、セ
ンサ移動機構、又はワーク取り出し機構をロボットとし
たもので、専用の移動装置を使用するかわりに、汎用の
ロボット装置を使用することにより、装置全体を低コス
トで構築できるという利点が得られる。
【００６８】請求項１４の発明では、センサ移動手段
と、ワーク取り出し用移動機構を兼用することにより、
装置全体を低コスト化する、移動機構１台分の設置面積
を用意すれば良いので、装置の設置面積を低減する利点
がある。
【００６９】請求項１５の発明では、ワークが供給され
るパレット、ラック、あるいは箱から、事前の整列作業
なしに直接ワークの取り出しを行うことができる。ま
た、請求項１６及び請求項、１７の各発明では、ワーク
数量の減少、あるいはワークの有無を検知することによ
り、ワーク補充の必要性を外部に通知するになるため、
ワーク補充を適切な時期に行うことが可能となり、ワー
クが無い状態で装置が停止した状態を続けるような状況
を防止できる。
【００７０】請求項１８の発明では、収納部材中に積載
されたワークの積載状態についての情報を、収納部材に
付随して供給することにより、ワーク取り出し装置は、
ワークの積載状態を認識し、１個目の取り出しを行うた
めのセンサの初期位置及び姿勢を決定することができ
る。これにより、収納部材中に積載されるワークの数量
が一定でない場合でも、自動で連続して運転することが
できる。
【００７１】請求項１９の発明では、収納部材中に積載
されたワークの積載の情報の内、積載の厚さについて、
視覚センサで検出する。特に、前記３次元視覚センサを
使用することにより、新たなセンサを設けずに、装置全
体を低コストで構築できる。請求項２０の発明では、ラ
ックに収納されたワークが、前方方向に動きだしてしま
い、ぶら下がって不安定な状態のワークを、一旦後方に
押し付けることにより、ワークの位置、姿勢を安定させ
ることが出来るため、確実にそのワークを掴み、取り出
すことを可能にするという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態に係るワーク取り出し
装置の全体構成を表わした図である。
【図２】実施形態で用いれられる３次元視覚センサの概
略構成を説明する図である。
【図３】２つのレーザ光を投射する３次元視覚センサの
キャリブレーションに説明する図である。
【図４】本発明が対象とするワーク供給の形態の一例
（上下積載状態）について説明する図である。
【図５】本発明が対象とするワーク供給の形態の別の一
例（縦横積載状態）について説明する図である。
【図６】実施形態で実行される処理手順の概要を示した
フローチャートである。
【符号の説明】
１ ロボットコントローラ ２ 画像処理装置 １０ 視覚センサ １１、１２ レーザ発振器 １３ 投射部 １４ 光検出部 １４ａ 受光素子（ＣＣＤアレイ） １４ｂ 結像用の光学系 ２０ センサ制御部 ２４ 回線 ２１、２２ レーザ駆動部 ４０ ロボット ５０ パレット又はラック（ワーク積載手段） ５１ ワーク ５２ 箱状の収納部材 ６１ ラック ６２ ラックの支持部 ＬＢ１、ＬＢ２ レーザビーム Ｓ１、Ｓ２ 対象物面上の反射点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴 一訓 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 管野 一郎 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 AS04 KS03 KS04 KT02 KT03 KT05 LT00 LT06 LW03 MT09

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上下又は前後に重ねられた複数のワーク
    を、最上部又は最端部のワークから少なくとも１個ずつ
    取り出すワーク取り出し装置において、 該ワークの位置、及び／又は姿勢を求める視覚センサ手
    段と、 該最上部又は最端部のワークを計測するための前記視覚
    センサ手段の位置を与える手段と、 該与えられた位置に前記視覚センサ手段を移動させるセ
    ンサ移動手段と、 該ワークを取り出すワーク取り出し手段とを備え、 該センサ移動手段により該視覚センサ手段を該与えられ
    た位置に移動させた後、該視覚センサ手段により該最上
    部又は最端部のワークの位置、及び／又は姿勢に関する
    情報を取得し、該情報に基づいて前記ワーク取り出し手
    段が前記ワークを取り出すことを特徴とする、ワーク取
    り出し装置。
  2. 【請求項２】 前記ワークが、プレス又は曲げ加工され
    た板金、平面又は湾曲したガラス板、プリント基抜、平
    たい箱、平たく畳まれた布又は衣類、食器皿、プラスチ
    ック成形品、木材の何れかであることを特徴とする、請
    求項１に記載のワーク取り出し装置。
  3. 【請求項３】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、ワーク取り出し作業の毎回
    の取り出し工程毎に、又は、周期的或いは不定期で繰り
    返して行なわれることを特徴とする、請求項１又は請求
    項２に記載のワーク取り出し装置。
  4. 【請求項４】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時に前
    記視覚センサ手段で計測した前記ワークの位置、及び／
    又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位置を求める過
    程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内
    いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  5. 【請求項５】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、前回以前の取り出し時の該
    視覚センサ手段の計測位置及び姿勢から前記視覚センサ
    手段の位置を求める過程を含むことを特徴とする、請求
    頃１乃至請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り
    出し装置。
  6. 【請求項６】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、前回以前のワーク取り出し
    時における前記ワーク取り出し手段がワークを把持した
    位置、及び／又は姿勢に基いて前記視覚センサ手段の位
    置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至
    請求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装
    置。
  7. 【請求項７】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、ワーク１個の厚み、個数、
    積載の厚みの何れかに基いて前記視覚センサ手段の位置
    を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至請
    求項３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  8. 【請求項８】 前記視覚センサ手段の位置を与える手段
    による位置を与える動作は、予め記憶された位置におい
    て最上部又は最端部のワーク概略の位置、及び／又は姿
    勢を第２の視覚センサ手段で取得し、該概略の位置、及
    び／又は姿勢の情報に基づいて前記視覚センサ手段の位
    置を求める過程を含むことを特徴とする、請求項１乃至
    請求頃３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装
    置。
  9. 【請求項９】 前記視覚センサ手段が、３次元視覚セン
    サであることを特徴とする、請求項１乃至請求項８の内
    いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  10. 【請求項１０】 前記視覚センサ手段が、前記第２の視
    覚センサ手段を兼ねていることを特徴とする、請求項８
    又は請求項９に記載のワーク取り出し装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２のセンサ手段が、カメラによ
    る二次元の画像処理を行なう視覚センサであることを特
    徴とする、請求項８又は請求項９に記載のワーク取り出
    し装置。
  12. 【請求項１２】 前記センサ移動手段が、ロボットであ
    り、前記視覚センサ手段は該ロボットの手先又は、腕に
    装着されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項
    １１の内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  13. 【請求項１３】 前記ワーク取り出し手段が、ロボット
    であることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２の内
    いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  14. 【請求項１４】 前記センサ移動手段が、前記ワーク取
    り出し手段を兼ねていることを特徴とする、請求項１乃
    至請求項１３の内いずれか１項に記載のワーク取り出し
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記上下又は前後に重ねられた複数の
    ワークが、パレット、台車、ワークを吊り下げるラック
    又はハンガー、箱などの収納部材に収納或いは支持され
    ていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１４の内
    いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  16. 【請求項１６】 前記収納部材に収納或いは支持されて
    いるワークの個数、又は積載の厚みが、所定量以下にな
    った場合に、外部に信号を出力、又はメッセージを表示
    することを特徴とする、請求項１５に記載のワーク取り
    出し装置。
  17. 【請求項１７】 前記収納部材上にワークが存在する場
    合には、該ワークにより隠蔽されて検出されることのな
    い特徴を設け、該特徴を前記視覚センサ手段による検
    出、又は前記視覚センサ手段の未検出に応じて、前記収
    納部材に収納或いは支持されているワークの有無を判断
    することを特徴とする、請求項１５又は請求項１６に記
    載のワーク取り出し装置。
  18. 【請求項１８】 前記ワーク１個の厚み、個数、積載の
    厚みの少なくとも１つ以上に関する情報が、バーコー
    ド、数字、マーカーなど機械認識が可能な形で前記収納
    部材に付随して供給され、これらの情報を読み取り装置
    で読み取り、ワーの１個の厚み、個数、積載の厚みのい
    づれかの情報を自動的に取得することを特徴とする、請
    求項１５乃至請求項１７の内いずれか１項に記載のフー
    一ク取り出し装置。
  19. 【請求項１９】 前記ワークの積載の厚み情報を前記視
    覚センサ手段、前記第２の視覚センサ手段、又は他のセ
    ンサ手段により検出することにより、前記厚み情報を取
    得することを特徴とする、請求項１５乃至請求項１８の
    内いずれか１項に記載のワーク取り出し装置。
  20. 【請求項２０】 前記ワークがラック又はハンガーに吊
    り下げ支持された状態から該ワークを取り出すに際し
    て、前記視覚センサ手段により取得した該ワークの位
    置、及び／又は姿勢から該ワークの前方移動の有無を検
    出し、該ワークが前方へ移動している場合に該ワークを
    後方へ押し付ける押付け手段を備えたことを特徴とす
    る、請求項１４乃至請求項１８の内いずれか１項に記載
    のワーク取り出し装置。
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