JP2007516441A - 物体検出システム、検出方法および検出器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するための検出システムおよびエア捕捉センサー（１３５）、並びにエア捕捉センサーのためのセンサーツールを提供する。
【解決手段】 このシステムは：先端面に空気出口（７５）を有し、使用時に空気流をそこから吐出させるセンサーツール（３５）と；このセンサーツール（３５）の空気出口（７５）に通気的に連通するエア捕捉センサー（１３５）と；このセンサーツールが取着された位置決め機構（９）と；この位置決め機構（９）を制御してセンサーツール（３５）を前進させるための制御ユニット（１３９）であって、センサーツール（３５）の空気出口（７５）が少なくとも１つの検出点を通って前進するとき、そこで表面を検出し、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定する制御ユニット（１３９）と；を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体検出システムおよび物体の存在を判定する方法に関する。更に、本発明は、センサーツールおよびエア捕捉センサーの使用に関する。

本発明の異なる形態として、限定するものではないが、特に物体を取扱うための取扱いシステムへの適用が可能であり、この場合、この物体は異なる種類のもので異なる種類の物体キャリアに支持されていてもよい。このシステムの一例は物体を秤量するのに取り扱われる計量システムである。

本発明の第１の形態によれば、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定するための検出システムが提供され、このシステムは：先端面に空気出口を有し、使用時に空気流をそこから吐出させるセンサーツールと；このセンサーツールの空気出口に通気的に連通するエア捕捉センサーであって、物体の表面にこの空気出口が近づいていることを示唆する空気出口から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるものと；このセンサーツールが取着された位置決め機構と；この位置決め機構を制御し前記センサーツールを前進させるための制御ユニットであって、前記センサーツールの空気出口が少なくとも１つの検出点を通って前進するとき、そこで表面を検出し、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定する制御ユニットと；を具備してなる。

本発明の第２の形態によれば、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定するためのエア捕捉センサーユニットの使用法が提供され、このエア捕捉センサーユニットは：先端面に空気出口を有するセンサーツールと；このセンサーツールの空気出口に通気的に連通すると共に、この空気出口から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるエア捕捉センサーと；を具備してなり；前記センサーツールの空気出口が少なくとも１つの検出点を通って前進するとき、そこで表面を検出し、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定するようにしたことを特徴とする。

本発明の第３の形態によれば、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定する方法が提供され、その方法は：先端面に空気出口を有するセンサーツールと；このセンサーツールの空気出口に通気的に連通すると共に、この空気出口から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるエア捕捉センサーと；を具備してなるエア捕捉センサーユニットを用意すること；前記センサーツールを前進させ、その空気出口を少なくとも１つの検出点を通って前進させ、そこで表面を検出し、物体が予め定められる場所に存在するか否かを判定することを特徴とする。

本発明の第４の形態によれば、エア捕捉センサーのためのセンサーツールが提供される。このセンサーツールは、使用時において、捕捉センサーと通気的に連通する孔を有する本体と；この孔内に摺動自在に収納され、前記本体から外側に延出するノズルおよびこのノズルを前記本体の外側に向けて付勢する付勢部材を有するノズルユニットとを具備してなり、前記ノズルが、その先端面に使用時に空気流を吐出させる空気出口と、前記空気出口を前記孔に連通させるエアチャンネルとを有することを特徴とする。

本発明の好ましい特徴については、添付した請求の範囲および図面を参照して記載する実施例にて説明する。

この自動化取扱いシステムは、物体ＯＢ(本実施例では上端開口容器)を取扱うための物体ハンドラー１と、支持プラットホーム３と、少なくとも１つのキャリアホルダー５（本実施例では、支持プラットホーム３の所定の位置に装着された物体ＯＢを保持するための複数の同様のキャリアホルダー５a-d）と、物体ＯＢを分析するため支持プラットホーム３の所定の位置に装着された少なくとも１つの分析ステーション７とを具備してなる。

本実施例において、この取扱いシステムは、そのサイズからして、更に実験用作業台の作業面に配置、使用されるようになっていることからして、実験室用の卓上取扱いシステムである。

物体ハンドラー１はロボットアーム９およびツールアッセンブリー１１を具備してなり、このツールアッセンブリー１１はロボットアーム９に取着されていて物体ＯＢを取扱う際にロボットアーム９に操作されるようになっている。

本実施例において、ロボットアーム９はＳＣＡＲＡ（選択的追従アッセンブリーロボットアーム：スカラ形ロボット）ロボットであり、Ｘ，ＹおよびＺ軸方向の動きならびにＺ軸を中心とする回転を行うことができる。好ましい実施例において、このロボットアーム９はＥＰＳＯＮ ＥＳ３５１Ｓロボット（ＳＥＩＫＯ ＥＰＳＯＮ Ｃｏｒｐ．社製で、Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｖｉｃｅｓ社（Letchworth，Hertforshire、英国）から供給されるもの）である。他の例として、このロボットアーム９は関節アームロボット（例えば、６軸関節アームロボット）、あるいはＸ，ＹおよびＺ軸方向の動きならびにＺ軸を中心とする回転を行うことができるカルテシアン(Cartesian)ロボットでもよい。スカラ形ロボットは、設置面積が小さく、正確性、速度および信頼性がいずれも高いことから好ましい。

本実施例において、支持プラットホーム３はグリッド（ここでは、ブレッドボード）を具備してなり、これにキャリアホルダー５a-dおよび前記の少なくとも１つの分析ステーション７を所望に応じて種々の構成で装着させることができる。この構成により、この取扱いシステムは非常に多様性のものとなり、オペレータは所望に応じてキャリアホルダー５a-dおよび前記の少なくとも１つの分析ステーション７の配置を任意に構成することができる。

特に、図２（a）ないし図２（ｄ）を参照すると、本実施例において、キャリアホルダー５a-dはそれぞれ本体１２を有し、これに窪み１５（本実施例では矩形）が設けられていて、以下に更に詳述するように、物体キャリア２１をこれに受理し得るようになっている。本実施例において、窪み１５は、或る種の物体キャリア２１がキャリアホルダー５a-d上にて一方位でのみ配置され、それにより、この物体キャリア２１により支持された物体ＯＢが常に同一の位置から引き抜かれるよう形成されている。本実施例において、窪み１５には基準ラグ(凸部)１９が１隅角部に設けられていて、前記の或る種の物体キャリア２１中の対応する基準孔２７を受理するようになっていて、それにより物体キャリア２１の基準孔２７に上記基準ラグ１９が嵌合されているときにのみ、この物体キャリア２１が正しく配向されるようになっている。このような実施例のような例において、基準ラグ１９は、合せ穴に合せピンを挿入することにより設けられる。以下の記載から明らかなように、物体ＯＢの各位置を物体キャリア２１内にて固定することは、物体ＯＢが独特の識別手段を有しない場合にも、記録すべき物体ＯＢについて分析を行うことを可能にすることで重要な意味を有する。

この実施例において、以下に詳述するように、この取扱いシステムは、存在する２つの異なる種類の物体キャリア２１の識別を行うよう構成されている。この場合、或る種の物体キャリア２１は２つの異なる状態、つまり蓋付きのもの、蓋なしのもの場合と、更に、キャリアホルダー５a-d上に物体キャリア２１が存在しない場合である。この実施例の取扱いシステムは、現存するデザインの物体キャリア２１の使用に関して記載されているが、本発明の取扱いシステムは他のデザインの物体キャリア２１を使用する場合にも適用し得ることを理解されるべきである。

図３（a）および図３（ｂ）は物体キャリア２１の一種を示しており、これは“グラスプレート”と呼ばれるものである。この場合、物体キャリア２１は、本体２３(本実施例ではプレート)を含み、これはキャリアホルダー５a-d中の複数の窪み１５に対応する形状(本実施例では矩形)を有している。この物体キャリア２１は更に、複数の物体支持部２５を含み、これらは物体ＯＢ(本実施例ではグラスバイアル)を支持するために整列されている。本実施例では、この物体支持部２５の配列は、所定数の行列、つまり、６行と、４列（Ａ-Ｅ）とからなっている。本体２３はその１隅角部に基準孔２７を有し、それをキャリアホルダー５ａ−ｄ上の基準ラグ１９と嵌合させることにより物体キャリア２１の位置を照合させることが可能となっている。

図４（a）および図４（ｃ）は物体キャリア２１の他の種類を示しており、これは“チューブプレート”と呼ばれるものである。この場合、物体キャリア２１は、本体２３(本実施例ではハウジング)を含み、これはキャリアホルダー５a-d中の複数の窪み１５に対応する形状(本実施例では矩形)を有している。この物体キャリア２１は更に、複数の物体支持部２５を含み、これらは物体ＯＢ(本実施例ではプラスチック管)を支持するために整列されている。この物体キャリア２１には更に、支持された物体ＯＢを覆う蓋２９が設けられている。本実施例において、この物体支持部２５の配列は、所定数の行列、つまり、１２行と、８列（Ａ-Ｈ）とからなっている。

図５（a）および図５（ｂ）を参照すると、ツールアッセンブリー１１は、ロボットアーム９に取着された取付け体３１と、この取付け体３１に取着された支持ユニット３３とを有する。この支持ユニット３３は、第1のキャリア感知配置(図５(a)に示す)と、第２の物体保持配置（図５（ｂ）に示す）との間で動作自在となっている。ツールアッセンブリー１１は更に、支持ユニット３３に装着され、キャリア感知配置において物体キャリア２１を感知するセンサーツール３５と、物体保持配置において物体ＯＢを保持する保持ツール３７とを有する。

支持ユニット３３は、支持部材４１を有し、この支持部材４１は、センサーツール３５が装着された第１のアーム４３と、保持ツール３７が装着された第２のアーム４５とを具備してなる。支持ユニット３３は更に、取付け体３１に取着された回り継手マウント（台）４７を有し、これに支持部材４１が連結されており、この回り継手マウント４７の操作により、支持部材４１が、前記センサーツール３５が作動位置(本実施例では横方向に向った)にある第１のキャリア感知配置（図５(a)に示す）と、前記保持ツール３７が作動位置(本実施例では下方に向った)にある第２の物体保持配置（図５（ｂ）に示す）との間で旋回自在となっている。本実施例では支持ユニット３３は空気作動ユニットからなる（ここでは、Schunk Intec社(Newport Pagnell， Bedfordshire，英国）により供給されるＳＫＥ−１８）。この支持ユニット３３は、速度減速器を含む空気弁に連通する空気ラインを備え、支持ユニット３３の円滑な操作を可能にしている。

この支持ユニット３３は、その支持部材４１の位置を検出するための第１および第２の検出器５１および５３(本実施例では誘導センサー)を有し、ツールの変化（支持部材４１がキャリア感知位置および物体保持位置のいずれか１つに交代自在になっていることで表されるように）が成功裏に完了したことを確実にするようにしている。

この実施例において、センサーツール３５は、エアノズルユニットを有し、これは以下に詳述するように、デジタルエア捕捉センサー１３５(例えば、SMC Pneumatics (UK)社（Milton Keynes, Bedfordshire，英国）)に接続されている。

図６（a）ないし図６（ｄ）を参照すると、センサーツール３５は、本体ユニット５７を含み、この本体ユニット５７は、支持部材４１の第１のアーム４３に装着された本体５９を有し、この本体５９には透孔６１が設けられ、この透孔６１の後端がデジタルエア捕捉センサー１３５と通気的に連通している。この本体５９は更に、透孔６１の先端に配置された封止部材(本実施例ではリングシール)６３を有すると共に、締付けプレート６５を有している。この締付けプレート６５は、本実施例ではボルト６７を介して、本体５９に取着され封止部材６３を所定位置に締付けるよう作用している。

センサーツール３５は更に、ノズルユニット６９を有する。このノズルユニット６９は、本体５９の透孔６１内に収納され本体５９の先端から延出したノズル７１を備えている。このノズル７１は封止部材６３と気密に嵌合している。このノズルユニット６９は更に、付勢部材７３(本実施例では弾性部材)を有し、ノズル７１を本体５９の外側に向けて付勢するよう作用している。このノズルユニット６９は更に、連結部材７４を有し、これにより本体５９の透孔６１との通気的連通(本実施例では、ネジによる螺合)を提供し、更に付勢部材７３のためのストッパーとして作用している。本実施例において、この連結部材７４はＫＱ２Ｌ空気コネクター（例えば、SMC Pneumatics (UK)社（Milton Keynes, Bedfordshire，英国））である。ノズル７１は、以下に詳述するように、外側に向けて付勢されることにより、物体キャリア２１の位置の許容度を有利に高め、物体キャリア２１が損傷されることなく収容されるようになっている。

ノズル７１は、その先端に空気出口７５を有し、そこから感知用空気流が吐出されるようになっている。ノズル７１は更に、その長手方向に延びたエアチャンネル７６を有し、本体５９の透孔６１と空気出口７５との間の通気的連通を果たしている。本実施例では、このエアチャンネル７６は第１の大径の内部チャンネル部７６ａ(ここでは、３ｍｍ)と、ノズル７１の先端として第２の小径の外部チャンネル部(円筒部)７６ｂ(ここでは、１ｍｍ)とを有している。このノズル７１先端は空気出口７５で終わっている。

この構成において、センサーツール３５は、ノズル７１のエアチャンネル７６を介して移送される感知用空気流の圧力増加を介して、その前方の短い範囲内、つまり、一般に約１０μｍないし約３００μｍの範囲に配置された表面を検出する。

以下に詳述するように、図５(a)に示す操作位置にあるセンサーツール３５を用いることにより、取扱いシステムは、キャリアホルダー５a-dにおける物体キャリア２１の種類の識別およびその状態の識別(本実施例では、蓋の有無、キャリアホルダー５a-dでの物体キャリア２１の不在)を、センサーツール３５を所定数のポイントを通って前進させることにより行うことができる。図７に示すように、本実施例において、センサーツール３５は共通軸に沿って３点を通って前進させることにより、物体キャリア２１の前述の２つの異なる種類（すなわち、“グラスプレート”および“チューブプレート”、ここで、“チューブプレート”は２つの状態、蓋あり、蓋なしの１つであり得る）を識別することができる。センサーツール３５は最初に図７(a)に示す第１の検出ポイントに前進させ、物体キャリア２１の１つの種類にについて感知する。つまり、“チューブプレート”で、１つの状態、つまり蓋付きを感知する。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は１つの種類のもので、１つの状態のものであることが識別される。感知信号が得られなかったとき、図７(ｂ)に示すように、物体キャリア２１は更に第２の検出ポイントまで前進させ、物体キャリア２１の１つの種類について感知する。つまり、“チューブプレート”で、他の状態、つまり蓋なしを感知する。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は上述の１つの種類のもので、他の状態のものであることが識別される。感知信号が得られなかったとき、図７(ｃ)に示すように、物体キャリア２１は更に第３の検出ポイントまで前進させ、物体キャリア２１の他の種類について感知する。つまり、“グラスプレート”である。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は他の種類のものであることが識別される。感知信号が得られなかったとき、物体キャリア２１が存在しないことが検出される。

本実施例において、図８(a)ないし図８(d)に示すように、保持ツール３７はコレットグリッパー（ここでは、ＬＧ ４−２０コレットグリッパー;Sommer Automatic社製で、Richard R． Leader社(ロンドン、英国)から市販されている）を有する。

この保持ツール３７は、複数(本実施例では、３個)の把持用ジョー８３a-cを画成する本体８１を有し、これら把持用ジョー８３a-cが通常の収縮形状および拡張形状に変形可能となっていて、物体の輸送において、物体ＯＢを把持し、解放し得るようになっている。この保持ツール３７は更に、本体８１内に配置されたダイアフラム８５(本実施例では空気により駆動される)を有し、本体８１を拡張させて、物体ＯＢを把持し、解放し得るようになっている。この保持ツール３７は更に、付勢部材８７(本実施例では、環状弾性部材からなり把持用ジョー８３a-cの周りに配置されている)を有し、把持用ジョー８３a-cを収縮形状に向けて付勢させ、ダイアフラム８５の作動を解除したとき、把持用ジョー８３a-cを収縮形状に戻すようにしている。

把持用ジョー８３a-cは一緒になって、下向きに垂下したスピゴット(差し口)８９を画成し、これは第１の外側に向う第１の直径の把持面９１を画成し、ダイアフラム８５の作動により把持用ジョー８３a-cが拡張形状となったとき、１つの種類の物体ＯＢの内側周面を把持するよう作用し、ダイアフラム８５の作動を解除したとき、物体ＯＢを解放するようになっている。本実施例では、この外側に向う第１の直径の把持面９１は通常の収縮形状のときは６ｍｍであり、拡張形状のときは７ｍｍであり、平均内径が６.６mmの標準のプラスチックチューブを把持することができるようになっている。これらのサイズの関係において、この外側に向う第１の直径の把持面９１は１つの種類の物体ＯＢ内への挿入を許容する収縮形状に十分なクリアランスを持たせることができ、かつ、この物体ＯＢをしっかりと把持する拡張形状を形成させるのに十分な把持力を生じさせることができる。図９(a)ないし図９(c)は、保持ツール３７を用いて１つの種類の物体ＯＢを把持する場合の過程を示している。ここで、保持ツール３７を、把持用ジョー８３a-cを収縮形状にした状態で、最初に物体ＯＢ上に降下させる（図９(a)に示すように）。それにより、把持用ジョー８３a-cのスピゴット８９を物体ＯＢ内に挿入させる(この実施例では約５mmの深に)（図９(b)に示すように）。ついで、ダイアフラム８５の作動により把持用ジョー８３a-cを拡張させて拡張形状とし、物体ＯＢを把持し、物体ＯＢを移送できるようにする（図９(c)に示すように）。

把持用ジョー８３a-cは一緒になって、第２の内側に向う第２の直径の把持面９３を画成することができる。この第２の直径は、前記の第１の外側に向う把持面９１の第１の直径よりも大きくなっており、把持用ジョー８３a-cは通常の収縮形状のとき他の種類の物体ＯＢの外側周面を把持するよう作用し、ダイアフラム８５の作動により把持用ジョー８３a-cが拡張形状となったとき、この物体ＯＢを解放するようになっている。本実施例では、この内側に向う把持面９３は通常の収縮形状のときは直径が９.９ｍｍであり、拡張形状のときは１１.５ｍｍであり、平均内径が８.２ｍｍ、平均外径が１０.９ｍｍの標準のガラス瓶を把持することができるようになっている。これらのサイズの関係において、この外側に向う把持面９１は他の種類の物体ＯＢへの挿入を許容する拡張形状に十分なクリアランスを持たせることができ、かつ、内側に向う把持面９３はこの物体ＯＢをしっかりと把持する収縮形状を形成させるのに十分な把持力を生じさせることができる。図１０(a)ないし図１０(c)は、保持ツール３７を用いてこの他の種類の物体ＯＢを把持する場合の過程を示している。ここで、保持ツール３７を、ダイアフラム８５の作動により把持用ジョー８３a-cを拡張形状にした状態で、最初に物体ＯＢ上に降下させる（図１０(a)に示すように）。それにより、把持用ジョー８３a-cのスピゴット８９に物体ＯＢを挿入させる（図１０(b)に示すように）。このとき、物体ＯＢの上方外周面が内側に向う把持面９３と対向する形となる。ついで、ダイアフラム８５の作動を解除して把持用ジョー８３a-cを収縮させて収縮形状とし、物体ＯＢを把持し、物体ＯＢを移送できるようにする（図１０(c)に示すように）。

これに関連して、物体ＯＢが軽量であり、従って、必要な把持力は小さい。すなわち、プラスチックチューブは重量が約０.５ｇであり、ガラス瓶は重量が約３ｇである。

本実施例において、前述の少なくとも１つの分析ステーション７は物体ＯＢを秤量するための計量ユニットである。この少なくとも１つの分析ステーション７は、物体ＯＢを秤量するための秤量セル９９(本実施例においては電磁力復元セルであり、ここではWipotec GmbH (Kaiserlauten,ドイツ国)市販のMTC 10/30-ZER-01秤量セルであって、測定範囲が１０ｇ、分解能が０.１ｍｇ、標準偏差が０.２ｍｇ)と、秤量セル９９上に配置され、秤量されるべき物体ＯＢを安定に支持するよう構成された秤量プレート１０１とを具備してなる。

図１１(a)ないし図１１(c)を参照すると、秤量プレート１０１は、秤量セル９９を受理するため下面に窪み１０７を有するベース１０５と、異なる種類の物体ＯＢ(本実施例の場合、グラスバイアルおよびプラスチックチューブ)をそれぞれ受理するための第１および第２の同心凹部１１１，１１３を有する支持体１０９とを具備してなる。この第１および第２の同心凹部１１１，１１３の深さは、上述の２つの異なる種類の物体ＯＢが各凹部１１１，１１３内に配置されたきに、それらの上縁が同一の高さとなるようにしている。この構成は取扱いを容易にするものである。なぜならば、保持ツール３７は１つの面で操作されればよいからである。本実施例において、第１の凹部１１１よりも径が小さく、深さが深い第２の凹部１１３は長尺の物体ＯＢを受理するよう構成され、その直径は各物体ＯＢとほぼ密着するようになっていて、それにより物体ＯＢを垂直に配向させた状態で支持するようになっている。この実施例において、第１の凹部１１１の直径は１３ｍｍ、深さは５ｍｍであり、第２の凹部１１３の直径は７.７５ｍｍ、深さは１７ｍｍである。

この取扱いシステムは更に、物体ＯＢ上のラベル（もし存在する場合）を読み取るためのカメラユニット１１７を有し、それにより各物体キャリア２１上の物体ＯＢの位置を参照することなく、割り当てられるべき物体ＯＢのデータを得ることができるようになっている。

このカメラユニット１１７は、以下に詳述するように、カメラ１２１(本実施例では、DVT社(Milton Keynes, Bedfordshire,英国)より市販のDVT Smart Readerであり、物体ＯＢ上のラベル（もし存在する場合）のデジタル化画像を捉えるためのＣＣＤセンサーおよびレンズ配列を有する)と、このラベル内に含まれている物体識別名を含むデータを翻訳するためのプロセッサーと、このラベルの画像をカメラ１２１(本実施例では物体ＯＢの下に設けられている)に中継するためのリフレクター１２３とを備えている。

本実施例において、このラベルはデータマトリックスコード(ここでは、１２ｘ１２サイズを有するＥＣＣ２００コード)を含んでいる。

図１２(a)ないし図１２(c)を参照すると、本実施例において、リフレクター１２３は、支持プラットホーム３に装着された支持体１２７（これは前記の少なくとも１つのキャリアホルダー５a-dおよび前記の少なくとも１つの分析ステーション７と同様に、任意の利用可能な領域に配置することができる）と、垂直方向から傾斜した(ここでは、物体ＯＢの底面、従って水平面に設けられたラベルの画像を、支持プラットホーム３の面に平行な軸上に垂直な面で提供するように４５度に傾斜した)ミラータイル１２９とを具備している。この構成により、物体ＯＢは取扱い時に支持プラットホーム３の表面近傍に維持され、物体ＯＢを支持プラットホーム３上に或る距離、上に持ち上げる必要はなくなる。このように構成されない場合は、物体ＯＢの底面のラベルの画像をカメラ１２１で直接とるために物体ＯＢを支持プラットホーム３上に持ち上げる必要がある。

この取扱いシステムは更に、前記の少なくとも１つの分析ステーション７の秤量プレート１０１上の物体ＯＢの存在を検出するための検出器ユニット１３３を有し、物体ＯＢが秤量プレート１０１上に存在する間において、他の物体ＯＢが物体ハンドラー１により取り扱われるのを防止するよう、取扱いシステムを制御し得るようになっている。

本実施例において、検出器ユニット１３３は、光電センサー(ここでは、Rockwell Automation社(Milton Keynes, Bedfordshire,英国)により市販されている分極逆反射光電センサー)を備え、前記の少なくとも１つの分析ステーション７の秤量プレート１０１上の物体ＯＢの存在を検出するようになっている。この光電センサーは、光エミッターと、光レシーバーとを備え、これら両者には偏光フィルターが備えられている。この光電センサーは更に、伝達された光を消極し、反射させるためのリフレクターを有する。秤量プレート１０１上の物体ＯＢが存在しない場合、伝達された偏光は消極された光としてこのリフレクターにより反射され、光レシーバーにより検出される。この時点で、検出器ユニット１３３は物体不存在信号を発生することになる。秤量プレート１０１上の物体ＯＢが存在している場合、伝達された光は偏光として物体ＯＢにより反射され、光レシーバーにより検出されることはない。この時点で、検出器ユニット１３３は物体存在信号を発生することになる。

上述したように、前記の少なくとも１つの分析ステーション７の秤量プレート１０１上の物体ＯＢの存在を検出することにより、この取扱いシステムは、１個を超えた数の物体ＯＢが同時に取り扱われる可能性を防止するフェイルセイフモードを提供するものである。この実施例において、このフェイルセイフモードは以下の手法からなる。すなわち、（ｉ）物体ＯＢが秤量プレート１０１上に検出されたとき、物体キャリア２１から物体ＯＢを回収するのを防止する;(ｉｉ)物体ＯＢを秤量プレート１０１上に配置する物体ハンドラー１の操作の後に秤量プレート１０１上に物体ＯＢが検出されない場合、物体ハンドラー１を操作して物体ＯＢを物体キャリア２１内の当初の回収位置に戻し、物体キャリア２１内の次のプログラムされた位置から物体ＯＢを回収する；（ｉｉｉ）物体ＯＢを秤量プレート１０１に戻す物体ハンドラー１の操作の後に秤量プレート１０１上に物体ＯＢが検出された場合、物体ハンドラー１を操作して、この動作を所定回数繰り返す(ここでは３回)。そして、物体ＯＢが依然として秤量プレート１０１上に検出された場合、オペレータに対し警告メッセージが発せられ、オペレータによる介入のため、取扱いシステムは停止される。

取扱いシステムは更に、ツールアッセンブリー１１のセンサーツール３５に通気的に接続された(本実施例では連結部材７４を介して)エア捕捉センサー１３５を備えると共に、以下に詳述するように、空気供給部１３７を備えていて、センサーツール３５のノズル７１近傍の表面の存在を検出するよう操作されるようになっている。前述のように、このエア捕捉センサー１３５は、センサーツール３５のノズル７１を介して送られる空気流の圧力増加から物体キャリア２１のセンサーツール３５のノズル７１への接近を検出するよう操作される。この圧力増加は、物体キャリア２１の接近の結果として発生する背圧からもたらされるものであり、センサーツール３５のノズル７１を介して送られる空気流の圧力を、大気に排出される基準流と参照することにより検出される。上述のように、このエア捕捉センサー１３５は、センサーツール３５のノズル７１への或る接近範囲内（一般に、約１０μｍないし約３００μｍの範囲）における表面を検出するように調整することができる。

この取扱いシステムは更に、空気供給部１３７を備えている。これはツールアッセンブリー１１の支持部材３３の回り継手マウント４７に通気的に接続されていて、キャリア感知配置と、物体保持配置との間での支持部材３３の動きを生じさせるものである。この取扱いシステムは更に、ダイアフラム８５を作動させるツールアッセンブリー１１の保持ツール３７のダイアフラム８５および検出空気圧流を提供するエア捕捉センサー１３５を有する。

この取扱いシステムは更に、その操作を制御するための制御ユニット１３９（本実施例ではＰＣ制御ユニット）を有する。この制御ユニット１３９は、以下のそれぞれの部材、つまり、ロボットアーム９の動きを制御するための物体ハンドラー１と、各物体ＯＢについての分析信号（ここでは秤量信号）を受理するための前記の少なくとも１つの分析ステーション７と、支持部材３３の形状を検出するためのツールアッセンブリー１１のセンサー５１,５３と、物体ＯＢ上のラベルから読み取ったデータを受理するためのカメラユニット１２１と、前記の少なくとも１つの分析ステーション７で物体ＯＢの存在を検出する検出信号を受理するための検出器ユニット１３３と、センサーツール３５のノズル７１が物体ＯＢの表面に接近したときの感知信号を受理するためのエア捕捉センサー１３５と、およびツールアッセンブリー１１の支持部材３３の回り継手マウント４７、ツールアッセンブリー１１の保持ツール３７のダイアフラム８５、およびエア捕捉センサー１３５のそれぞれに選択的に空気圧を供給することにより取扱いシステムの操作を制御するための空気供給部１３７とに操作自在に接続されている。

次に、この取扱いシステムの操作について説明する。１又はそれ以上のキャリアホルダー５a-dに最初に物体キャリア２１が搭載される。本実施例において、任意の物体キャリア２１を任意のキャリアホルダー５a-dに搭載することができ、１又はそれ以上のキャリアホルダー５a-dは空のままでもよい。

キャリアホルダー５a-dを搭載したのち、ツールアッセンブリー１１はツールセンサー３５が作動位置にあるよう構成される。これにより、キャリアホルダー５a-dのそれぞれについて、感知操作が行われ、物体キャリア２１(それが各キャリアホルダー５a-d上に存在する場合は)の種類が識別される。

この取扱いシステムは、ツールセンサー３５を所定数の検出ポイントを通って前進させることにより、物体キャリア２１の種類およびその状態(本実施例では、蓋の有無、又は物体キャリア２１の不在)の識別を行う。図７に示すように、本実施例では、ツールセンサー３５は共通軸に沿って３点を通って前進させ、前述の異なる２種類の物体キャリア２１の識別を行う（すなわち、“グラスプレート”および“チューブプレート”、ここで、“チューブプレート”は２つの状態、蓋あり、蓋なしの１つであり得る）。センサーツール３５は最初に図７(a)に示す第１の検出ポイントに前進させ、物体キャリア２１の１つの種類について感知する。つまり、“チューブプレート”で、１つの状態、つまり蓋付きを感知する。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は１つの種類のもので、蓋付きのものであることが識別される。そこで、オペレータは蓋を取り除くことを催促される。感知信号が得られなかったとき、図７(ｂ)に示すように、物体キャリア２１は更に第２の検出ポイントまで前進させ、物体キャリア２１の１つの種類について感知する。つまり、“チューブプレート”で、他の状態、つまり蓋なしを感知する。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は上述の１つの種類のもので、蓋なしであることが識別される。感知信号が得られなかったとき、図７(ｃ)に示すように、物体キャリア２１は更に第３の検出ポイントまで前進させ、物体キャリア２１の他の種類にについて感知する。つまり、“グラスプレート”である。感知信号が得られたとき、物体キャリア２１は他の種類のものであることが識別される。感知信号が得られなかったとき、物体キャリア２１が存在しないことが検出される。

物体キャリア２１の種類並びにキャリアホルダー５a-d上に物体キャリア２１が存在しないことが識別されたとき、物体キャリア２１の種類についての所定の取扱いルーチンに従って各キャリアホルダー５a-dからの物体ＯＢの取扱いが制御ユニット１３９により提供される。このようにして、この取扱いシステムでは、公知の任意の種類の物体キャリア２１について、それらが任意のキャリアホルダー５a-d上に存在することを許容するものであり、それにより柔軟性に富んだ取扱いシステムが提供され、物体キャリア２１の特定の種類のものを、キャリアホルダー５a-dの特定のものの上に搭載する必要性については、何ら拘束されない。

ツールアッセンブリー１１はついで、保持ツール３７が操作位置に置かれるよう構成され、物体ハンドラー１の操作により、分析操作が行われる。それにより、識別された各物体キャリア２１上の物体ＯＢの一部又は全てが順次(一回に１つ)、前記の少なくとも１つの分析ステーション７に向けて移送され、分析(本実施例では、秤量)が行われ、ついで、各物体キャリア２１の元の位置に戻される。物体ＯＢの各種類の１つを支持する識別された物体キャリア２１のそれぞれについて、保持ツール３７が物体ＯＢの取扱いにおける２つの操作モードのそれぞれの１つについて操作される。本実施例においては、物体ハンドラー１は、予めプログラム化されたルーチンに従って操作され、それぞれの種類の物体ＯＢが所定の経路に従うことになる。

本実施例において、１つの種類の物体キャリア２１上の物体ＯＢはラベルが付されておらず、他の種類の物体キャリア２１上の物体ＯＢはラベルが付されている。ラベルのない物体ＯＢについては、得られたデータは、各物体キャリア２１上の物体ＯＢの位置に従って各ファイルに記録される。ラベル付き物体ＯＢについては、各物体ＯＢ上のラベルが各取り扱い操作においてカメラユニット１１７により読み取られる。本実施例では、カメラユニット１１７のリフレクター１２３上に各物体を位置させ、それによりカメラ１２１によりラベル中に含まれるデータの取得が行われる。

この分析操作を完了したとき、物体キャリア２１がキャリアホルダー５a-dから降ろされ、各物体キャリア２１上の物体ＯＢのそれぞれについての分析結果が後のプロセスで利用可能となる。この手法は、更なるセットの物体キャリア２１について繰り返される。

なお、明らかなように、この取扱いシステムの制御ユニット１３９は、支持プラットホーム３上のキャリアホルダー５a-d、分析ステーション７およびカメラユニット１１７のそれぞれの所定の位置(ロボット座標)で予めプログラム化されており、それにより、この制御ユニット１３９は、使用時において、ロボットアーム９を介して、ツールアッセンブリー１１を支持プラットホーム３上の所定の通路に沿って移動させることができる。すなわち、これらの操作はこれらの所定の位置において、所定の順序でなされ、上述のように、それぞれのキャリアホルダー５a-d、分析ステーション７および、適宜、カメラユニット１１７において適当なサブルーチンを実行することができる。

他の実施例として、制御ユニット１３９は、ロボットアーム９をキャリアホルダー５a-dの１つのみ、又は選択されたもののみに、次に分析ステーション７に、更に、適宜、カメラユニット１１７に移動させるよう操作することもできる。

最後に、本発明を好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明は添付した請求の範囲から逸脱することなく、多くの異なる様式で変更することも可能であることを理解されたい。

添付した請求の範囲内の参照符号に関して、これらの参照符号は説明のためだけのものであり、請求の範囲に対する制限を意図したものでないことを理解されるべきである。

本発明の好ましい実施例に係わる自動物体取扱いシステムを示す斜視図である。 図１の物体取扱いシステムの１個の物体キャリアを示す斜視図である。 図２(a)の物体キャリアを示す平面図である。 図２(a)の物体キャリアの１つの角部(図２(b)中の領域Ａ)を示す平面図である。 図２(a)の物体キャリアの一部(図２(ｂ)中のＩ−Ｉ線に沿う)を示す縦断面図である。 物体キャリアの１種である、いわゆる“グラスプレート”を示す平面図である。 図３(a)の物体キャリアの（II−II線に沿う）縦断面図である。 物体キャリアの他の種類である、いわゆる“チューブプレート”の蓋を取り除いた状態を示す平面図である。 図４(a)の蓋を取り除いた状態の物体キャリアの（III−III線に沿う）縦断面図である。 図４(a)の蓋を装着した状態の物体キャリアの（III−III線に沿う）縦断面図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの斜視図であって、キャリア感知構成を説明する図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの斜視図であって、物体取扱い構成を説明する図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーのツールセンサーの斜視図である。 図６(a)のツールセンサーの分解斜視図である。 図６(a)のツールセンサーの（IV−IV線に沿う）縦断面図である。 (a)、(b)、(c)はともに、図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーのツールセンサーの動作を示す側面図であって、第１の検出ポイントから第３の検出ポイントへ前進する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの斜視図である。 図８(a)の保持ツールの立面図である。 図８(a)の保持ツールの平面図である。 図８(a)の保持ツールの縦断面図（図８(ｃ)中のV−V線に沿う断面図）である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、１つの種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、１つの種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、１つの種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、他の種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、他の種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの物体ハンドラーのツールアッセンブリーの保持ツールの動作を示す断面図であって、他の種類の物体を把持する過程を示す図である。 図１の物体取扱いシステムの計量ステーションの計量ユニットの計量プレートの斜視図である。 図１１(a)の計量プレートの平面図である。 図１１(a)の計量プレートの縦断面図（図１１(b)中のVI−VI線に沿う断面図である。 図１の物体取扱いシステムのカメラユニットの反射器の斜視図である。 図１２(a)の反射器の立面図である。 図１２(a)の反射器の縦断面図（図１２(b)中のVII−VII線に沿う断面図）である。

符号の説明

１…物体ハンドラー、３…支持プラットホーム、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…キャリアホルダー、７…分析ステーション、９…ロボットアーム（位置決め機構）、１１…ツールアッセンブリー、１５…窪み、２１…物体キャリア、２３…本体、２５…物体支持部、２７…基準孔、３５…センサーツール、３７…保持ツール、５１,５３…センサー、８３a-c…把持用ジョー、８５…ダイアフラム、９９…秤量セル、１０１…秤量プレート、１０５…ベース、１０７…窪み、１１１，１１３…凹部、１２１…カメラユニット、１３３…検出器ユニット、１３５…制御ユニット、ＯＢ…物体

Claims (21)

1. 物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するための検出システムであって、このシステムは：
   先端面に空気出口（７５）を有し、使用時に空気流をそこから吐出させるセンサーツール（３５）と；
   このセンサーツール（３５）の空気出口（７５）に通気的に連通するエア捕捉センサー（１３５）であって、物体（２１）の表面にこの空気出口（７５）が近づいていることを示唆する空気出口（７５）から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるものと；
   このセンサーツール（３５）が取着された位置決め機構（９）と；
   この位置決め機構（９）を制御し前記センサーツール（３５）を前進させるための制御ユニット（１３９）であって、前記センサーツール（３５）の空気出口（７５）が少なくとも１つの検出点を通って前進するとき、そこで表面を検出し、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定する制御ユニット（１３９）と；
   を具備してなることを特徴とする検出システム。
2. 前記制御ユニット（１３９）が、前記位置決め機構（９）を制御して前記センサーツール（３５）を連続的に複数の検出点を通って前進させ、そこで表面を感知するよう操作されるものであって、この複数の検出点の１つでの表面の感知が各既知の種類の物体（２１）の存在を示唆するものとした請求項１記載の検出システム。
3. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）から１つの物体（２１）の存在を識別できるようにした請求項２記載の検出システム。
4. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）が、異なる状態の１つの種類の物体（２１）を含む請求項３記載の検出システム。
5. 前記センサーツール（３５）が１つの軸に沿って前進するようにされてなる請求項１ないし４のいずれかに記載の検出システム。
6. 前記物体（２１）が、複数の部材（ＯＢ）を支持するキャリア（２１）を有し、これら部材（ＯＢ）が予定の操作ルーチンに従って操作されるようになっている請求項１ないし５のいずれかに記載の検出システム。
7. 物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するためのエア捕捉センサーユニットの使用法であって、このエア捕捉センサーユニットは：
   先端面に空気出口（７５）を有するセンサーツール（３５）と；
   このセンサーツール（３５）の空気出口（７５）に通気的に連通すると共に、この空気出口（７５）から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるエア捕捉センサー（１３５）と；を具備してなり、
   前記センサーツール（３５）の空気出口（７５）が少なくとも１つの検出点を通って前進するとき、そこで表面を検出し、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するようにしたことを特徴とする使用法。
8. 前記センサーツール（３５）を連続的に複数の検出点を通って前進させ、そこで表面を感知するようにしたものであって、この複数の検出点の１つでの表面の感知が各既知の種類の物体（２１）の存在を示唆するものとした請求項７記載の使用法。
9. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）から１つの物体（２１）の存在を識別できるようにした請求項８記載の使用法。
10. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）が、異なる状態の１つの種類の物体（２１）を含む請求項９記載の使用法。
11. 物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定する方法であって：
    先端面に空気出口（７５）を有するセンサーツール（３５）と；このセンサーツール（３５）の空気出口（７５）に通気的に連通すると共に、この空気出口（７５）から吐出される空気流の圧力変化を検出するよう操作されるエア捕捉センサー（１３５）と；を具備してなるエア捕捉センサーユニットを用意すること；
    前記センサーツール（３５）を前進させ、その空気出口（７５）を少なくとも１つの検出点を通って前進させ、そこで表面を検出し、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定すること；
    を具備してなることを特徴とする方法。
12. 前記センサーツールを前進させる過程が：
    前記センサーツール（３５）を連続的に複数の検出点を通って前進させ、そこで表面を感知するようにしたものであって、この複数の検出点の１つでの表面の感知が各既知の種類の物体（２１）の存在を示唆するものとした請求項１１記載の方法。
13. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）から１つの物体（２１）の存在を識別できるようにした請求項１２記載の方法。
14. 既知の異なる種類の複数の物体（２１）が、異なる状態の１つの種類の物体（２１）を含む請求項１３記載の方法。
15. 前記センサーツール（３５）が１つの軸に沿って前進するようにした請求項１１ないし１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記物体（２１）が、複数の部材（ＯＢ）を支持するキャリア（２１）を有し、これら部材（ＯＢ）が予定の操作ルーチンに従って操作されるようになっている請求項１１ないし１５のいずれかに記載の方法。
17. エア捕捉センサー（１３５）のためのセンサーツールであって:
    使用時において、捕捉センサー（１３５）と通気的に連通する孔（６１）を有する本体（５９）と；この孔（６１）内に摺動自在に収納され、前記本体（５９）から外側に延出するノズル（７１）およびこのノズル（７１）を前記本体（５９）の外側に向けて付勢する付勢部材（７３）を有するノズルユニット（６９）とを具備してなり、前記ノズル（７１）が、その先端面に使用時に空気流を吐出させる空気出口（７５）と、前記空気出口（７５）を前記孔（６１）に連通させるエアチャンネル（７６）とを有することを特徴とするセンサーツール。
18. 添付図面を参照して本明細書に実質的に記載されているところの、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するための検出システム。
19. 添付図面を参照して本明細書に実質的に記載されているところの、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定するためのエア捕捉センサーユニットの使用法。
20. 添付図面を参照して本明細書に実質的に記載されているところの、物体（２１）が予め定められる場所に存在するか否かを判定する方法。
21. 添付図面を参照して本明細書に実質的に記載されているところの、エア捕捉センサー（１３５）のためのセンサーツール。

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