JP2018087729A - センサレス製箱ライン - Google Patents

Abstract

【課題】製箱ラインのセンサ設定の煩雑さを解消すること。【解決手段】 製箱ライン１を所定以上の視野角にて動画撮影するビデオカメラ３０１と、ビデオカメラ３０１により動画撮影された製箱ライン１の二つ以上の領域において、箱Ｂの様相をそれぞれ抽出する様相抽出部３０２と、様相抽出部３０２により抽出されたそれぞれの様相に基づいて、当該様相に対応する領域における箱Ｂへ作用する機構（モータ制御部等）を制御する機構制御部３０３と、を具備したことを特徴とするセンサレス製箱ライン。【選択図】図５

Description

本発明は、製箱ラインに従来導入されている光電センサその他の多数のセンサに替え、動画撮像カメラによりセンサレスの製箱ラインを構築する技術に関する。

従来、広義の製箱ライン、すなわち、狭義の製箱ライン（箱の組み上げやフラップの糊付け）に加えて、収容物の搬送、収容物の箱への収容、ロット番号等の印字、輸送用大箱への箱の収容ないし箱の積層・ラッピング等の含まれるラインでは、光電センサその他の各種センサが用いられている。

たとえば、図８に示した倒立集積自動供給部を例に挙げると、
・箱受け取りセンサ
・箱倒立部確認センサ（これに基づき、横送りサーボプッシャを作動させる）
・倒立コンベア流入確認センサ（これに基づき、サーボバケットコンベアを作動させる）
・倒立前進端センサ（これに基づき、抜取シリンダを作動させる）
などが組み込まれる。これらを含め、センサ配置の例を▲印で示した。
このようなセンサ群により、製箱ラインは十全に制御され、製箱作業がなされていく。

しかしながら、このような製箱ラインでは、全体として数十箇所以上のセンサが必要となる。そして、センサを導入する場合、それぞれに、ブラケット設計、センサ手配、センサ仕分け、センサブラケットの取付け、センサ取付け配線、センサ調整、等が必要であり、センサ数が多ければ多いほど時間と手間と費用がかかってしまう、という問題点があった。すなわち、センサ設定が煩雑でありコストもかかるという問題点があった。

特に、製箱ラインでは、大量の箱が搬送される結果、紙粉が浮遊し、センサの誤検知が誘発されてしまう、という問題点もあった。

特開２０１６−３２９０１ 特開２０１５−１４５８１７ 特開２０１５−４９２１３ 特開２０１６−０３６９０５ 特開２０１０−１７９９５１ 特開２０１６−０６０５１５ 特開２０１５−２１７９９４

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、製箱ラインのセンサ設定の煩雑さを解消することを目的とする。

請求項１に記載のセンサレス製箱ラインは、製箱ラインを所定以上の視野角にて動画撮影する撮影手段と、撮影手段により動画撮影された製箱ラインの二つ以上の領域において、搬送対象物の様相をそれぞれ抽出する様相抽出手段と、様相抽出手段により抽出されたそれぞれの様相に基づいて、当該様相に対応する領域における搬送対象物へ作用する機構を制御する機構制御手段と、を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、箱その他の搬送対象物を広範囲に動画撮影して様相認識をおこうことにより、多数のセンサの代替とすることができる。
様相は、様子、状態、ということができる。

請求項２に記載のセンサレス製箱ラインは、請求項１に記載のセンサレス製箱ラインにおいて、様相抽出手段は、搬送対象物とともにまたは搬送対象物に替えて、搬送対象物へ作用する機構の様相も抽出することを特徴する。

すなわち、請求項２にかかる発明は、駆動部分その他の機構を広範囲に動画撮影して様相認識をおこうことにより、多数のセンサの代替とすることができる。

請求項３に記載のセンサレス製箱ラインは、請求項１または２に記載のセンサレス製箱ラインにおいて、搬送対象物は、箱および／または箱への収容物であり、様相は、搬送対象物の全体または部分の、位置および／または姿勢および／または配向方向および／または速度および／または重量であることを特徴とする。

請求項４に記載のセンサレス製箱ラインは、請求項１、２または３に記載のセンサレス製箱ラインにおいて、機構制御手段は、様相抽出手段により抽出されたそれぞれの様相をパターン認識して当該様相に対応する領域における搬送対象物へ作用する機構を制御することを特徴とする。

請求項５に記載の製箱ラインは、請求項１に記載のセンサレス製箱ラインにおいて、撮影手段の対物側表面の汚れを取り除く除去手段を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項５にかかる発明は、紙粉を除去し誤検知をなし、設計どおりの検出精度を維持することができる。

請求項６に記載のセンサレス製箱ラインは、請求項１〜５のいずれか一つに記載のセンサレス製箱ラインにおいて、撮影手段により撮影された動画データを記録する動画記録手段と、様相抽出手段により抽出された様相に基づいて搬送対象物または機構の不具合を検出する不具合検出手段と、不具合検出手段により不具合が検出された場合に、動画記録手段により記録された動画データの所定時間分を切り出すデータ切出手段と、データ切出手段により切り出された動画データを所定の送信先へ送信する送信手段と、を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項６にかかる発明は、動画に基づき、不具合の原因や不具合の程度を把握し、適切な処置を速やかにおこなうことができる。

本発明によれば、製箱ラインのセンサ設定の煩雑さを解消しコスト削減も実現する（請求項１〜４）。また、設計された検出精度を維持することができる（請求項５）。また、動画に基づき、不具合の原因や不具合の程度を把握し、適切な処置を速やかにおこなうことができる（請求項６）。

製箱ラインの構成ブロック図である。 箱の様子を示した説明図である。 収容部を中心として描いた構成概要の平面図である。 収容部を中心として描いた構成概要の正面図である。 ビデオカメラからの動画に基づく製箱ラインの制御を説明する機能ブロック図である。 収容部を中心とした領域例を示した説明図である。 パターン認識例を示した説明図である。 収容部を中心として描いた従来の構成概要の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、センサレス製箱ラインは、スタックされシート状に倒伏した箱を順次展開して筒状とし、移送しつつフラップを折り込み糊付けして筒の片方を閉じ、並走して送られるピロー包装体を収容し、更に移送しつつフラップを折り込み糊付けして筒の他方を閉じ（ピロー包装体が入った箱が完成する）、印字をしてから移送方向を変えつつ９０°転がし、３つの箱を一組とし、これを別途搬送された大箱に押し込むものとして説明する。なお、以降では、センサレス製箱ラインを単に製箱ラインと適宜称する。

図１は、本発明の製箱ラインの構成ブロック図である。
センサレス製箱ライン１は、その構成として、箱展開部１１と、第１筒閉じ部１２と、中身収容部１３と、第２筒閉じ部１４と、印字部１５と、大箱収容部１６と、包装体移送部２１と、大箱移送部２２と、撮影制御部３０と、を有する。

箱展開部１１は、スタックされ、二つ折りで倒伏した未完成の箱（図２ａ）を、一枚ずつ取り出し、その一辺を規制板に当てることにより、角筒状に展開して下流に送る。この展開された角筒は、その軸方向の両側にフラップ４枚がそれぞれ延伸した状態となっている（図２ｂ）。箱展開部１１の具体的構成は、たとえば、本出願人による特開２０１６−０３６９０５に開示されているのでその詳細な説明を省略する。

第１筒閉じ部１２は、角筒を移送しつつ折上板、折下板等により片側のフラップを折り込み、糊付けする（図２ｃ）。すなわち、角筒の片面が閉じて横に寝た有底角筒の箱となる。第１筒閉じ部１２の具体的構成は、たとえば、本出願人による特開２０１０−１７９９５１に開示されているのでその詳細な説明を省略する。

中身収容部１３は、有底角筒箱に同期して並走するピロー包装体を収容する（図２ｄ）。これは、連続移送であっても間欠移送であっても良い。一般的にはプッシャにより、有底角筒の開口方向から押し込む。中身収容部１３の具体的構成は、たとえば、本出願人による特開２０１６−０６０５１５に開示されているのでその詳細な説明を省略する。

第２筒閉じ部１４は、ピロー包装体を収容した箱を移送しつつ折上板、折下板等により開口側のフラップを折り込み、糊付けする。これにより、半製品であった二つ折りの箱が中身を入れた完成品の箱となる（図２ｅ）。第２筒閉じ部は第１閉じ部と同様な構成を採用することができる。

印字部１５は、箱に対してロット番号等を印字する。たとえば、印字の方式としてはレーザマーカなどを挙げることができる。印字部１５の具体的構成は、たとえば、特開２０１５−２１７９９４に開示されているのでその詳細な説明を省略する。

大箱収容部１６は、移送方向を変えつつ箱を９０°回転させる（横倒しする）。そして三つ組みとして別途搬送された大箱に押し込む。大箱収容部１６の具体的構成は後述する。

包装体移送部２１は、中身収容部１３にて収容されるピロー包装体を有底角筒箱の移送に同期して並走させる。

大箱移送部２２は、大箱収容部１６にて収容される三つ組みの箱を受け入れるべく、大箱を間欠移送する。

撮影制御部３０は、単数若しくは複数のカメラで、各部を撮影し、ライン上の駆動部等の各要素の制御をおこなう。

大箱収容部１６における動画撮影および制御について、以下に詳細に説明する。
図３は、本発明の製箱ラインのうち、大箱収容部１６を中心として描いた構成概要の平面図であり、また、図４は、図３に示した構成概要の正面図である（なお、図においては、説明の便宜上適宜構成を省略して描画している。たとえば、図４では、大箱移送部１６は省略している）。

大箱収容部１６は、第１移送部１００と第２移送部２００とを有する。また、大箱収容部１６上空には撮影制御部３０を構成するビデオカメラ３０１が備わる。

第１移送部１００は、コンベア１０１と、ストッパ１０２と、プッシャ１０３とにより構成される。
コンベア１０１は、ベルト１１１と、ローラ１１２と、駆動モータ１１３と、モータ制御部１１４と、を有する。

ベルト１１１はローラ１１２に巻回され、印字部１５から送られてきた箱Ｂを受け取り、ローラ１１２を回転する駆動モータ１１３により箱Ｂを所定速度で下流に移送する。モータ制御部１１４は、駆動モータ１１３の回転を制御する。なお、ここでは図示したように、箱Ｂはその長手方向が移送方向であるように配向している。

ストッパ１０２は、コンベア１０１下流の上空に配された規制板であり、箱Ｂをその場に留めおく（箱Ｂはコンベア１０１上を滑ることとなる）。

プッシャ１０３は、モータ１３１とモータ制御部１３２とプッシャアーム１３３とにより構成される。モータ制御部１３２の制御によりモータ１３１が駆動しプッシャアーム１３３が移送方向に直角な向きに往復し、箱Ｂを第２移送部２００へ横送りする。

第２移送部２００は、コンベア２０１と、起立ガイド２０２と、プッシャ２０３とにより構成される。
起立ガイド２０２は、曲率のついた滑り台であって、第１移送部１００（プッシャ１０３）により押し出された箱Ｂを滑らせつつ９０°回転させ、これをコンベア２０１に載置する。

コンベア２０１は、ベルト２１１と、ローラ２１２と、駆動モータ２１３と、モータ制御部２１４と、を有する。

ベルト２１１はローラ２１２に巻回され、ローラ２１２を回転する駆動モータ２１３により箱Ｂを移送する。図示したように、コンベア１０１の移送方向とコンベア２０１の移送方向とは直交している。すなわち、ベルト２１１の延伸方向は、コンベア１０１の移送方向に直角である。

プッシャ２０３は、モータ２３１とモータ制御部２３２とプッシャアーム２３３とにより構成される。モータ制御部２３２の制御により、箱Ｂが三つ揃う毎にモータ２３１が駆動しプッシャアーム２３３がこれらを大箱ＬＢに押し込む（図ではガイドも備わる）。
なお、モータ制御部２１４は、箱Ｂがベルト２１１上にて所定間隔空くように間欠駆動し、かつ、箱Ｂが三つ揃う毎に駆動モータ２１３の速度を上げ速やかにプッシャアーム２３３の近くに３つの箱Ｂを移送する。

大箱収容部１６における各種検出・制御は以下の例を挙げることができる。
・箱Ｂの印字部１５からの受け取り検知（載置検知）
・コンベア２０１の移送速度検知
・箱Ｂのストッパ１０２への到達検知
・上記到達検知に基づくモータ制御部１３２のモータ制御およびプッシャアーム１３３の正常動作検知
・起立ガイド２０２による箱Ｂの回転載置検知
・モータ制御部２１４によるベルト２１１の間欠移送
・上記間欠移送に基づき箱Ｂが３つ載置されたことをカウントする三つ組み検知
・上記三つ組み検知に基づき、次の箱Ｂが起立ガイド２０２からスライドするまでの間にモータ制御部２１４によるベルト２１１の所定量の移送
・三つ組み箱Ｂのプッシャアーム２３３の前への到来検知
・上記到来検知に基づくモータ制御部２３２のモータ制御およびプッシャアーム２３３の正常動作検知
・大箱ＬＢの適正位置での待ち受け検知
・大箱ＬＢへの三つ組み箱Ｂの適正収容検知

ビデオカメラ３０１は、少なくとも大箱収容部１６全体を動画撮影できる視野角をもって所定の高さに設置されている。視野角の例としては、長方形映像の対角線画角として、４０°以上が好ましく、好適には６０°〜１２０°、特に、７０°〜１００°が好ましい。解像度、歪み、周辺の光量落ちを考慮して適宜レンズを採用すれば良い。

ビデオカメラ３０１は、上空から大箱収容部１６を動画撮影して、上記の各検出・制御をおこなう。
図５は、ビデオカメラ３０１からの動画に基づく製箱ライン１の制御を説明する機能ブロック図である。

製箱ライン１は、ビデオカメラ３０１と、様相抽出部３０２と、機構制御部３０３と、不具合検出部３０４と、動画記録部３０５と、データ切出部３０６と、送信部３０７と、を有する。
様相抽出部３０２は、ビデオカメラ３０１により動画撮影された大箱収容部１６を予め５つの領域に分けており、各領域から大箱収容部１６にあるそれぞれの箱Ｂやプッシャ１０３やプッシャ２０３，また、ベルト１１１や２１１等の全体像または部分映像に基づき、その様相、ここでは、位置、姿勢、配向方向、移送速度を抽出ないし認識する。認識方法としてはパターン認識を挙げることができる。
なお、領域の区分けの様子を図６に示した。

機構制御部３０３は、様相抽出部３０２により抽出ないし認識されたそれぞれの様相に基づいて、当該様相に対応する領域における箱Ｂへ作用する各機構を制御する。具体的には、モータ制御部１１４、モータ制御部１３２、モータ制御部２１４と、モータ制御部２３２を制御する。

図７に、プッシャ１０３やコンベア２０１のパターン認識例（駆動制御例）を示した。図７ａが、プッシャ１０３近傍（領域２）で認識すべきパターンの画像である。図７ｂに示したように、中途までの移送では、まだパターンが一致しない結果、駆動信号は出さない。箱Ｂがストッパ１０２に到来すると、パターンが一致し、これに基づき機構制御部３０３がモータ制御部１３２に制御信号を送信し、プッシャアーム１３３を往復させる。

また、図７ｃは、プッシャアーム１３３の延伸位置におけるパターン画像である。機構制御部３０３がモータ制御部１３２へ制御信号を送信してから、プッシャアーム１３３の伸びきった時間として予め設定された時間経過後にパターン認識する。合致すれば、問題なくプッシャアーム１３３が箱Ｂを押し出したと判定できる。

また、制御信号を送信してから所定時間経過後に、ベルト２１１上に移載された箱Ｂが９０°回転しており所定位置にあるかを検出する。所定位置にあるとする領域３の認識パターン（制御開始パターン）を図７ｄに示した。

このような各領域でのパターン認識により、大箱収容部１６を初め、従来の製箱ライン上の多数のセンサに替えた製箱ラインを構築することができる。
なお、領域設定や、認識すべきパターンや制御信号の発信タイミングの設定は、予め設定しておく。これらの設定は様相抽出部３０２や機構制御部３０３にておこなうが、たとえば、パーソナルコンピュータを用いて構築することができる。
また、静止画だけでなく、動画によるパターン認識をおこなわせることも当然できる。

不具合検出部３０４は、様相抽出部３０２により抽出された様相に基づいて箱Ｂまたは各機構の不具合を検出する。すなわち、所定のタイミングにて認識すべきパターンと、実際の像が一致しない場合、不具合が発生したと認識する。たとえば、タイミング的に、図７（ａ）の状態となっていないといけない時に、実際の像が図（ｂ）である場合、不具合であると認識する。

動画記録部３０５は、ビデオカメラ３０１により撮影された動画データを記録する。これは、大箱収容部１６の全体像の動画であってもよく、各領域の動画であってもよい。動画撮影の撮影時間は、たとえば１時間とし、順次上書きするようにする。動画形式は特に制限されないが、ｍｐ４やａｖｉ、ＷｅｂＭといったコンテナを採用することができる。

データ切出部３０６は、不具合検出部３０４により不具合が検出された場合に、動画記録部３０５により記録された動画データの所定時間分を切り出す。たとえば、不具合を検知した時を基準として前６０秒、後３０秒の９０秒のデータを切り出すようにする。

送信部３０７は、データ切出部３０６により切り出された動画データを所定の送信先へ送信する。送信先は、製箱ライン１を導入した導入先に設置されたパソコンであってもよいし、製箱ライン１（または大箱収容部１６）の製造元に設置されたパソコンであってもよい。これにより、送信先側で速やかにかつ適正に不具合の原因や程度が把握でき、速やかなライン復旧を実現することが可能となる。導入先や製造元で情報を共有することもでき、不具合発生確率をより低くするライン運用も構築できる。
送信手法は特に限定されず、インターネット等を介したデータ送信を挙げることができる。

なお、製箱ライン１では、静電気等によりビデオカメラ３０１のレンズに紙粉が付着することがある。そこで、撮影制御部３０には、ブロア３１１が備わり、定期的にレンズに対してエアを吹き付け、十全な画像撮影を保障し、各種の検出精度を保証している。

以上説明したように、製箱ライン１では、従来のようなセンサ設定の煩雑さを解消しコスト削減も実現する。また、設計された検出精度を維持することができる。また、不具合の原因や不具合の程度を把握し、適切な処置を速やかにおこなうことができる。

本発明によれば、ビデオカメラ３０１を二つ一組として、３次元認識によりラインの制御をおこなわせることもできる。すなわち、３次元データとして様相を動的に把握可能となり、複雑な制御の監視等も実現可能となる。

１ センサレス製箱ライン
１１ 箱展開部
１２ 第１筒閉じ部
１３ 中身収容部
１４ 第２筒閉じ部
１５ 印字部
１６ 大箱収容部
２１ 包装体移送部
２２ 大箱移送部
３０ 撮影制御部
１００ 第１移送部
１０１ コンベア
１０２ ストッパ
１０３ プッシャ
１１１ ベルト
１１２ ローラ
１１３ 駆動モータ
１１４ モータ制御部
１３１ モータ
１３２ モータ制御部
１３３ プッシャアーム
２００ 第２移送部
２０１ コンベア
２０２ 起立ガイド
２０３ プッシャ
２１１ ベルト
２１２ ローラ
２１３ 駆動モータ
２１４ モータ制御部
２３１ モータ
２３２ モータ制御部
２３３ プッシャアーム
３０１ ビデオカメラ
３０２ 様相抽出部
３０３ 機構制御部
３０４ 不具合検出部
３０５ 動画記録部
３０６ データ切出部
３０７ 送信部
３１１ ブロア

Claims (6)

1. 製箱ラインを所定以上の視野角にて動画撮影する撮影手段と、
   撮影手段により動画撮影された製箱ラインの二つ以上の領域において、搬送対象物の様相をそれぞれ抽出する様相抽出手段と、
   様相抽出手段により抽出されたそれぞれの様相に基づいて、当該様相に対応する領域における搬送対象物へ作用する機構を制御する機構制御手段と、
   を具備したことを特徴とするセンサレス製箱ライン。
2. 様相抽出手段は、搬送対象物とともにまたは搬送対象物に替えて、搬送対象物へ作用する機構の様相も抽出することを特徴する請求項１に記載のセンサレス製箱ライン。
3. 搬送対象物は、箱および／または箱への収容物であり、
   様相は、搬送対象物の全体または部分の、位置および／または姿勢および／または配向方向および／または速度および／または重量であることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサレス製箱ライン。
4. 機構制御手段は、様相抽出手段により抽出されたそれぞれの様相をパターン認識して当該様相に対応する領域における搬送対象物へ作用する機構を制御することを特徴とする請求項１、２または３に記載のセンサレス製箱ライン。
5. 撮影手段の対物側表面の汚れを取り除く除去手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載のセンサレス製箱ライン。
6. 撮影手段により撮影された動画データを記録する動画記録手段と、
   様相抽出手段により抽出された様相に基づいて搬送対象物または機構の不具合を検出する不具合検出手段と、
   不具合検出手段により不具合が検出された場合に、動画記録手段により記録された動画データの所定時間分を切り出すデータ切出手段と、
   データ切出手段により切り出された動画データを所定の送信先へ送信する送信手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のセンサレス製箱ライン。