JP2019177025A - 搬送システムと制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境変化の影響を受けることなく、ワークを所定の受渡位置に正しく搬送できる搬送システムと制御方法を提供する。【解決手段】CPUはアーム装置を制御し、布9を保持した保持装置45を撮影位置に移動する。CPUは布9を保持した保持部23と、位置が固定した枠状部材16の基準部17を含む領域をカメラで撮影する。CPUは撮影画像Eの画像解析を行い、基準部17の左角部を画像座標の原点とし、布9の位置を演算する。CPUはマスタ情報に基づき、布9の位置のマスタ画像における基準布の位置に対するずれ量を演算する。マスタ画像は、基準布を受渡位置に正常に搬送できるよう基準布を保持した保持装置を撮影位置に移動した状態で、カメラで予め撮影した撮影画像である。CPUはアーム装置を制御し、演算したずれ量を補正するように、布9を保持した保持装置45を受渡位置に移動する。【選択図】図10
Description
本発明は、搬送システムと制御方法に関する。
特許文献1に記載の搬送システムは、搬送装置とミシンを備える。搬送装置は布を保持する保持部を備える。搬送装置は、当該保持部の保持面に布を保持した状態で、所定の配置位置に布を搬送し、布を保持した保持面を撮影装置で撮影する。搬送システムは、撮影画像を解析し、マスタ画像の保持面と布の四隅の位置に基づき、布の四隅の位置に対応する基準位置を設定する。搬送システムは、撮影画像のフレームを基準として布の四隅の位置を保持位置として検出する。搬送システムは、基準位置に対する保持位置の相対的な位置座標と回転角度を演算する。保持位置が基準位置からずれて位置する場合、搬送システムは、布を配置位置から所定の受渡位置に搬送し、当該受渡位置に保持位置が重なるように、保持位置の演算結果に応じて受渡位置における布の位置を補正し、受渡位置に布を配置する。ミシンは、受渡位置に配置した布を受け取って縫製する。
特許文献1に記載の搬送システムにおいて、温度や湿度等の環境変化により、撮影装置の基板が伸縮したり、レンズに歪みが発生する場合がある。該場合、撮影装置の撮影画像はずれてしまい、撮影画像内における布の位置が変わってしまう。搬送システムは、撮影画像のフレームを基準として布の四隅の位置を保持位置として検出する。故に基準位置に対して保持面における布の保持位置がずれていなくても、撮影画像がずれてしまった場合は、基準位置に対して保持位置がずれてしまうので、布位置を補正する必要が無くても補正してしまう可能性があった。故に布は受渡位置に対してずれた位置に配置するので、ミシンは布を正しく受け取れない可能性があった。
本発明の目的は、環境変化の影響を受けることなく、ワークを所定の受渡位置に正しく搬送できる搬送システムと制御方法を提供することである。
請求項1の搬送システムは、加工対象のワークを保持可能な保持装置を備え、前記保持装置を所定の受渡位置に移動し、前記ワークを前記受渡位置に搬送可能な搬送装置と、前記搬送装置が前記受渡位置に搬送した前記ワークを受け取って加工する機械とを備える搬送システムにおいて、前記搬送装置を制御し、前記ワークを保持した前記保持装置を所定の配置位置に移動する第一移動制御部と、前記第一移動制御部が前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した後、前記ワークと、前記ワークの周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部とを含む領域を撮影画像としてカメラで撮影する撮影制御部と、前記撮影制御部が前記カメラで撮影した前記撮影画像の画像解析を行い、前記基準部に対する前記ワークの位置を演算する第一演算部と、前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となるよう前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した状態で、前記ワークと、前記基準部とを含む領域を前記カメラで予め撮影したマスタ画像の情報であるマスタ情報を記憶する第一記憶部と、前記第一記憶部に記憶する前記マスタ情報に基づき、前記第一演算部が演算した前記ワークの位置の前記マスタ画像における前記ワークの位置に対するずれ量を演算する第二演算部と、前記搬送装置を制御し、前記第二演算部が演算した前記ずれ量を補正するように、前記ワークを保持した前記保持装置を前記受渡位置に移動する第二移動制御部とを備えたことを特徴とする。搬送システムは、搬送装置を制御し、ワークを受渡位置に搬送する前に、保持装置を配置位置に移動してワークを配置位置に搬送する。搬送システムは、配置位置に搬送したワークと、そのワークの周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部とを含む領域を撮影画像としてカメラで撮影する。搬送システムは、その撮影画像の画像解析を行い、基準部に対するワークの位置を演算する。搬送システムは、第一記憶部が記憶するマスタ情報に基づき、保持装置によるワークの保持位置について、マスタ画像におけるワークの位置に対するずれ量を演算し、当該ずれ量を補正するように、ワークを保持した保持装置を受渡位置に移動し、ワークを受渡位置に搬送する。基準部は位置を固定するので、環境によって位置が変化しない位置決めの基準である。搬送システムは、その様な基準部を元にワークの位置を認識するので、仮にカメラが動作する環境(温度、湿度等)が変化し、カメラの撮影画像がずれたとしても、ワークの保持位置を正しく認識できる。故に搬送システムは、ワークの保持位置がずれたとしても、そのずれ量を補正しながらワークを受渡位置に搬送できるので、機械に対してワークを正しく受け渡すことができる。
請求項2の搬送システムの前記基準部は、前記配置位置に移動した前記保持装置における前記ワークの保持部と前記カメラとの間に位置し、前記カメラ側から見た場合において前記保持部よりも大きい開口を有する枠形状であるとよい。基準部は、撮影画像において保持部の周囲を取り囲むことができる。故に、撮影画像を画像解析する際に、基準部の位置を特定し易い。故に搬送システムは、基準部に対するワークの保持位置を速やかに演算できる。
請求項3の搬送システムの前記保持装置には、前記保持部側にマークを設け、前記撮影制御部が前記カメラで撮影した前記撮影画像を画像解析することによって、前記基準部に対する前記マークの位置を検出するマーク位置検出部と、前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となる前記保持装置を前記配置位置に移動した状態の前記基準部に対する前記マークの位置である基準位置を記憶する第二記憶部と、前記マーク位置検出部が検出した前記基準部に対する前記マークの位置を、前記第二記憶部に記憶した前記基準位置と比較することにより、前記保持装置が前記配置位置に正常に移動したか否か判定する判定部と、前記判定部が前記保持装置は前記配置位置に正常に移動していないと判定した場合、前記搬送装置の動作を停止する停止部とを備えるとよい。搬送システムは、カメラの撮影画像を画像解析することにより、基準部に対する保持装置のマークの位置を検出し、当該検出したマークの位置を基準位置と比較することにより、保持装置が配置位置に正常に配置したか否かを判定できる。保持装置が配置位置に正常に配置していないと判定した場合、理由として、例えば保持装置の異常(取付位置のずれ等)、搬送装置の異常(位置決め失敗、故障等)が考えられる。このような場合、搬送システムは、搬送装置の動作を停止する。故に搬送システムは、保持装置又は搬送装置の異常等によって、ワークを受渡位置に正常に搬送できず、機械がワークを受け取れない等の不具合を防止できる。
請求項4の搬送システムは、前記判断部が前記保持装置は前記配置位置に正常に移動していないと判断した場合、エラーを報知する報知部を備えるとよい。保持装置が配置位置に正常に配置していないと判定した場合、搬送システムはエラーを報知するので、作業者はエラーに対して速やかに対処できる。
請求項5の制御方法は、加工対象のワークを保持可能な保持装置を備え、前記保持装置を所定の受渡位置に移動し、前記ワークを前記受渡位置に搬送可能な搬送装置と、前記搬送装置が前記受渡位置に搬送した前記ワークを受け取って加工する機械とを備える搬送システムの制御方法において、前記搬送装置を制御し、前記ワークを保持した前記保持装置を所定の配置位置に移動する第一移動制御ステップと、前記第一移動制御ステップにて前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した後、前記ワークと、前記ワークの周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部とを含む領域を撮影画像としてカメラで撮影する撮影制御ステップと、前記撮影制御ステップにて前記カメラで撮影した前記撮影画像の画像解析を行い、前記基準部に対する前記ワークの位置を演算する第一演算ステップと、前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となるよう前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した状態で、前記ワークと、前記基準部とを含む領域を前記カメラで予め撮影したマスタ画像の情報であるマスタ情報を記憶する第一記憶部から前記マスタ情報を読出し、当該マスタ情報に基づき、前記第一演算ステップで演算した前記ワークの位置の前記マスタ画像における前記ワークの位置に対するずれ量を演算する第二演算ステップと、前記搬送装置を制御し、前記第二演算ステップで演算した前記ずれ量を補正するように、前記ワークを保持した前記保持装置を前記受渡位置に移動する第二移動制御ステップと
を備えたことを特徴とする。搬送システムは上記各ステップを行うことにより、請求項1に記載の効果を得ることができる。
を備えたことを特徴とする。搬送システムは上記各ステップを行うことにより、請求項1に記載の効果を得ることができる。
上述した請求項1から4の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項1の全部または一部を備えずに他の請求項2から4の少なくとも何れか1つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項1の構成を備えて、請求項2から4の少なくとも何れか1つの構成と組み合わせを備えると良い。また、請求項1から4の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本願出願人は、これらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。以下説明は、図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。
図1,図2を参照し、搬送システム1の構成を説明する。搬送システム1は、フレーム2、ストッカー3、アーム装置4、カメラ5、運搬装置6、ミシン7、PC10(図8参照)を備える。
フレーム2は鉄又はアルミ製の棒材を矩形に組んで構成する。設置板12は、フレーム2上面の前端側に設置し、左右方向と前後方向に延びる。受取口13は、設置板12の前部に形成する。受取口13は、平面視で左右方向に延びる矩形状であり、設置板12を上下方向に貫通する。
ストッカー3は、受取口13の下方、且つフレーム2内部に設ける。ストッカー3は、二つのストッカー3Aと3Bを左右に併設する。ストッカー3A,3Bは、布9を載置台18A,18B上に夫々複数積載可能である。ストッカー3A,3Bは、載置台18A,18Bを上昇し、布9を受取口13上方の受取位置に搬送する。以下、ストッカー3A,3Bを総称する場合は、ストッカー3と称する。アーム装置4、運搬装置6、ミシン7は、ストッカー3の後方で、前側から順に並べて設ける。
アーム装置4は、保持装置45を備える。アーム装置4は、ストッカー3Aが受取位置に搬送した布9、及びストッカー3Bが受取位置に搬送した布9を選択的に保持可能であり、例えば交互に保持することも可能である。アーム装置4は、ストッカー3が受取位置に搬送した布9を保持装置45で保持し、カメラ5上方に位置する撮影位置を経由し、後述する作業台61上の受渡位置に搬送する。
カメラ5は、アーム装置4の右側で、且つアーム装置4の後述する保持装置45の保持部23よりも下方に設ける。枠状部材16は、フレーム2におけるカメラ5の上方で且つ設置板12の後側に設ける。枠状部材16は略中央に矩形状の開口部16Aを備える。枠状部材16は下面の開口部16Aの縁部に沿って、カメラ5による撮影時の位置決め用の基準部17(図9参照)を備える。基準部17は開口部16Aと同じ矩形枠状である。カメラ5は、開口部16Aを介して撮影位置に位置決めした保持装置45の保持部23と、基準部17を含む所定領域を下方から撮影する。
運搬装置6は、アーム装置4が作業台61上の受渡位置に搬送した布9を挟持し、後方に移動することでミシン7に運搬する。ミシン7は、運搬装置6が運搬した布9を受け取り縫製する。縫製後、ミシン7は、縫製後の布9を運搬装置6に再度受け渡す。運搬装置6はミシン7から受け取った縫製後の布9を挟持して前方に移動し、作業台61上の通過孔62まで運搬する。縫製後の布9は通過孔62にて落下し、通過孔62下方に設けた積載台68(図2参照)に積載する。
PC10(図7参照)は、アーム装置4、カメラ5、運搬装置6、ミシン7と電気的に接続し、夫々の動作を制御する。本実施形態のPC10は、カメラ5で撮影した撮影画像の画像分析を行い、基準部17に対する布9の保持位置を演算する。PC10は、後述するマスタ情報に基づき、演算した布9の保持位置を、予め撮影したマスタ画像の保持位置と比較することで布9のずれ量を演算する。PC10はアーム装置4を制御し、布9の保持位置のずれ量を補正するように、布9を作業台61上の受渡位置に載置する。
図1,図2を参照し、アーム装置4の構造を説明する。アーム装置4は、多関節ロボットアームであり、好ましくは「Scara robot」を適用できる。「Scara」は「Selective Compliance Assembly Robot Arm」の略である。アーム装置4は、支持部41、第一アーム部42、第二アーム部43、ボール螺子44、保持装置45等を備える。支持部41は、土台部15から上方に延び、筒状である。土台部15は、フレーム2の設置板12の後側に隣接して固定し、略水平に延びる。支持部41は、第一駆動モータ47(図7参照)を内部に収容する。第一駆動モータ47の出力軸は上方に向けて突出し、支持部41と同軸である。
第一アーム部42は、支持部41の上端から水平方向に延び、第一駆動モータ47の出力軸に連結する。第一アーム部42は、第一駆動モータ47の駆動により、支持部41の軸線Sを中心に回動可能である。第二アーム部43は、第一アーム部42よりも上側で水平方向に延びる。第二アーム部43の一端部は、上下方向を軸方向とする連結軸を介して、第一アーム部42に回動可能に連結する。ボール螺子44は上下方向に延び、第二アーム部43の他端部に挿通して螺合する。ボール螺子44は所謂ボール螺子スプライン軸である。第二アーム部43は内部に、第二駆動モータ48、第三駆動モータ49、第四駆動モータ451を収容する。第二駆動モータ48は連結軸と連結する。第二アーム部43は第二駆動モータ48の駆動により、連結軸の軸線Tを中心に回動する。第三駆動モータ49は、上下伝動機構を介してボール螺子44に連結する。第三駆動モータ49が駆動することで、上下伝動機構はボール螺子44を上下動する。保持装置45は、ボール螺子44の下端部に固定する。故に保持装置45は、ボール螺子44と共に上下動する。第四駆動モータ451は、回転伝動機構を介してボール螺子44に連結する。第四駆動モータ451が駆動することで、回転伝動機構はボール螺子44を回転し、保持装置45はボール螺子44と共に回転する。
図3〜図6を参照し、保持装置45の構造を説明する。保持装置45は、基部22、流路50〜58、針82、84、エアシリンダ25、26を備える。基部22は平面視矩形状の部材である。図5に示す如く、基部22の前後方向の中心を左右方向に延びる仮想線を中心線Mとする。基部22は保持部23、装着部24、支持部28、29、38、39、供給口27(図7参照)を備える。保持部23は基部22下面であり、シート状の布9(図10参照)を保持する。保持部23は底面視矩形状である。保持部23外周部は水平に延びる水平部231である。水平部231は右前角部にマーク87、左後角部にマーク88を備える。後述するが、マーク87,88は、カメラ5の撮影画像の画像解析において保持装置45の位置を認識する為に利用する。マーク87,88の形状は特に限定しないが、画像解析において位置を特定し易い形状が好ましい。
流路50〜58は基部22に設け、保持部23に設けた孔101〜108と連通する。基部22は保持部23に、第一流路部31、凹部33、第二流路部32、第一傾斜部34、第二傾斜部35を備える。水平部231は、第一流路部31、凹部33、第二流路部32、第一傾斜部34、第二傾斜部35を囲む。第一流路部31、凹部33、第二流路部32は底面視左右方向に長い矩形状である。第一流路部31、凹部33、第二流路部32の前後方向の長さは同じであり、基部22の中心線M上に右方から左方にこの順で並ぶ。第一流路部31と第二流路部32の左右方向の長さは互いに同じであり、凹部33の左右方向の長さよりも長い。第一流路部31は孔101、103、105、106を設け、凹部33よりも下方に突出する。孔101、103、105、106は前後方向に開口する。孔105、106は、孔101、103より右方にて対向配置する。孔101、105は第一流路部31後面に設け、孔103、106は第一流路部31前面に設ける。凹部33は孔101と孔102の間に設け、保持部23の水平部231より上方に凹む。凹部33は孔101〜108より上方に凹む。第二流路部32は第一流路部31に対して凹部33を間にして配置し、孔102、104、107、108を設け、凹部33よりも下方に突出する。孔102、104、107、108は前後方向に開口する。孔107、108は、孔102、104より左方にて対向配置する。孔104、107は第二流路部32後面に設け、孔102、108は第二流路部32前面に設ける。孔101〜108は凹部33の上端より下方に設ける。
孔101、103、105、106が開口する方向は、孔102、104、107、108の開口する方向と平行である。孔101〜108の大きさと上下方向の位置は互いに同じである。孔101、104、105、107は基部22の中心線Mの後方、孔102、103、106、108は中心線Mの前方にある。
第一傾斜部34は、第一流路部31、凹部33、第二流路部32の後方に設ける。第一傾斜部34は第一流路部31の上端、凹部33、第二流路部32の上端と接続し、後方に向けて下方に傾斜する。第二傾斜部35は第一流路部31、凹部33、第二流路部32の前方に設ける。第二傾斜部35は第一流路部31の上端、凹部33、第二流路部32の上端と接続し、前方に向けて下方に傾斜する。第一傾斜部34、第二傾斜部35は第一流路部31、凹部33、第二流路部32を間にして前後方向に対向配置する。保持装置45は流路50〜58に供給した流体を孔101〜108から噴出することで、保持部23と布9の間に生じる負圧により布9を吸着して保持する。本実施形態の流体は空気である。
流路50は左右方向に延びる。流路50は流路51〜58の八個の流路に分岐する。流路51〜58は前後方向に延びる。流路51は孔101と連通し、孔101に向かい後方に延びる。流路52は孔102と連通し、孔102に向かい前方に延びる。流路53は孔103及び流路51と連通する。流路53から孔103に向かう方向は前方である。流路54は孔104及び流路52と連通する。流路54から孔104に向かう方向は後方である。各流路55、57は孔105、107と連通し、孔105、107に向かい後方に延びる。各流路56、58は孔106、108と連通し、孔106、108に向かい前方に延びる。
装着部24はアーム装置4のボール螺子44下端に取り外し可能に装着する。装着部24は基部22上面中央に設ける。装着部24は平面視円形の筒状であり、ボール螺子44の下端を挿通する。
針82、84は保持部23に対して傾斜した姿勢で基部22に設ける。針82、84は水平部231と平行な前後方向において、孔101〜108を間にして対向配置する。針82、84は突出位置にある時、針82、84の先端が孔101〜108から離れる方向に保持部23に対して傾斜する。針82は中心線Mの後方にある。針82は保持部23に対して傾斜し、先端が後下方を向く。針82は六本の針821〜826を有する。針821〜826は左右方向に略等間隔で並ぶ。針84は中心線Mの前方にある。針84は保持部23に対して傾斜し、先端が前下方を向く。針84は六本の針841〜846を備える。針841〜846は左右方向に略等間隔で並ぶ。各針82、84は保持部23に設けた孔81、83に挿通する。孔81、83は左右方向に矩形状に延びる。
支持部28、38は中心線Mの後方に設け、支持部29、39は中心線Mの前方に設ける。支持部28は左右方向に延び、針82を移動可能に支持する。支持部28は部材281、282を有する。部材281は後上方に傾斜する部分283、部分283の前端から後下方に傾斜する部分284を有する正面視L字状である。部材282は部分284と平行に延びる板状であり、部分284と連結する。支持部28は針82を部分284と部材282の間に挟んで支持する。同様に支持部29は左右方向に延び、針84を移動可能に支持する。支持部29は部材291、292を有する。部材291は前上方に傾斜する部分293、部分293の後端から前下方に傾斜する部分294を有する正面視L字状である。部材292は部分294と平行に延びる板状であり、部分294と連結する。支持部29は針84を部分294と部材292の間に挟んで支持する。
支持部38、39は左右方向に延び、基部22の上面に設ける。支持部38は部材381、382を備え、部材381、382の間に、支持部28を移動可能に支持する。孔81は部材381、382の間で、後下方に傾斜して延びる。支持部38は支持部28の移動を案内する。同様に支持部39は部材391、392を備え、部材391、392の間に、支持部29を移動可能に支持する。孔83は部材391、392の間で、前下方に傾斜して延びる。支持部39は支持部29の移動を案内する。
エアシリンダ25、26は基部22の上面側に設ける。エアシリンダ25は針82を保持部23の孔81から下方に突出する突出位置と、保持部23よりも上方に退避した退避位置の間で移動する。エアシリンダ25は左右方向に並ぶエアシリンダ251、252を含む。同様にエアシリンダ26は針84を保持部23の孔83から下方に突出する突出位置と退避位置の間で移動する。エアシリンダ26は左右方向に並ぶエアシリンダ261、262を含む。エアシリンダ25、26はピストン(図示略)と、ピストンを上方に付勢する付勢部材(図示略)を有する。エアシリンダ25のピストンは支持部28を介して針82と連結する。エアシリンダ26のピストンは支持部29を介して針84と連結する。突出位置における保持部23からの針82、84の突出量は布9の厚みよりも小さい。突出量は布9の厚みに応じて変更可能でもよい。エアシリンダ25、26はエアチューブ95を介してエアコンプレッサ(図示略)に接続する。供給口27(図7参照)は基部22の上面に設け、流路50と連通し、エアチューブ(図示略)を介してエアコンプレッサに接続する。供給口27に接続するエアチューブとエアシリンダ25、26に接続するエアチューブ95は別である。
保持装置45は、電磁弁225、226(図7参照)を備える。電磁弁225は、エアコンプレッサが供給口27へ供給する空気の供給経路に設ける。電磁弁226はエアコンプレッサがエアシリンダ25、26へ供給する空気の供給経路に設ける。アーム装置4は、電磁弁225、226を開閉し、保持装置45の駆動を制御する。
保持装置45による布9の保持動作を説明する。保持装置45は第一保持動作と第二保持動作を選択的に実行可能である。第一保持動作は、針82,84を突出位置に移動して布9を保持する動作である。第二保持動作は、針82,84を突出位置に移動させずに布9を保持する動作である。第一保持動作は、例えば布9が空気を通しやすい時に選択するとよい。第二保持動作は、例えば布9が空気を通しにくい時に選択するとよい。保持動作の選択は、作業者が例えば布9の素材に応じてPC10を介して保持装置45に指示を入力することで行う。保持動作開始時、電磁弁225,226は閉じている。保持動作が開始すると、ボール螺子44は下降し、保持部23は下方にある布9と当接する。
第一保持操作を選択した場合、保持装置45は、例えば電磁弁226を閉から開にして、針82,84を退避位置から突出位置に移動する。電磁弁226が開の時、エアチューブ95を介してエアシリンダ25,26に空気が流れる。エアシリンダ25,26は、支持部28、29を孔81、83の延設方向に沿った斜め下方向に押す。支持部28、29は支持部38、39から案内を受け、孔81、83に沿って斜め下に移動する。支持部28、29が支持する針82、84は保持部23の水平部231から下方に突出する。針82、84は例えばストッカー3Aの載置台18Aに載置した最上位の布9に突き刺さり、最上位の布9を保持する。針82、84は下側程中心線Mから離れるように傾斜する。針82、84は中心線Mに対して互いに反対側に傾斜する。故に保持装置45は布9を左右方向に引っ張った状態で保持できる。
なお、保持終了の時、保持装置45は電磁弁226を開から閉にして、針82、84を突出位置から退避位置に移動する。針82、84は布9から抜け、布9は保持部23から離れる。
第二保持操作を選択した場合、電磁弁225を閉から開にし、且つ電磁弁226を閉に維持して、針82、84を退避位置に維持し、且つ流路50〜58に流体を供給する。孔101〜108は保持部23に沿って空気を噴出する。空気は保持部23の第一傾斜部34、第二傾斜部35に沿って、保持部23と最上位の布9の間を流れる。凹部33の前方に設けた孔101、103、105、106と凹部33の後方に設けた孔102、104、107、108から噴出する空気は中心線M(図5参照)から離れる側に流れる。孔101、104、105、107と、孔102、103、106、108は中心線Mを間にして配置する。孔101〜108から噴出する空気は、凹部33にある空気と共に流れ易い。故に凹部33は負圧になり易い。保持装置45は保持部23と載置台18Aに載置した最上位の布9の間に生じる負圧により最上位の布9を吸着して保持する。
なお、保持終了の時、電磁弁225を開から閉にして、電磁弁226は閉を維持して、流路50〜58に空気を供給する処理を停止する。保持装置45は基部22の孔101〜108から保持部23に沿った空気噴出を停止する。布9は自重により保持部23から離れる。
図1,図2を参照し、ミシン7の構造を説明する。ミシン7は、ベッド部71、脚柱部72、アーム部73、縫製機構、水平動機構を備える。ベッド部71は、フレーム2の後方に配置した配置台70に設置する。ベッド部71は前後方向に延び、上面前側に保持板75を固定する。保持板75は針板76を装着する。針板76上面と保持板75上面は面一である。針板76は針穴を有する。脚柱部72は、ベッド部71後側から上方に延びる。アーム部73は、脚柱部72上端からベッド部71上面に対向して前方に延び、前端に前端部74を備える。
縫製機構は、図示しない主モータ、主軸、針棒駆動機構、針棒、垂直釜等を備える。主モータは脚柱部72内部に設ける。主軸は、アーム部73内部で前後方向に延び、且つ主モータに連結する。針棒駆動機構は前端部74内部に設け、主軸前端部に連結する。針棒は針棒駆動機構と連結し、且つ前端部74から下方へ延びる。針棒は下端部に縫針を装着する。針棒駆動機構は、主軸の回転に伴い針棒を上下動し、縫針は針穴を通過する。垂直釜は、針板76下方且つベッド部71内部に設け、下糸を巻いたボビンを収容する。垂直釜は、ベッド部71と脚柱部72内部に設けた連結機構を介して主軸と連結し、主モータの駆動に伴い回転する。
水平動機構は、Y軸モータ(図示略)、X軸モータ(図示略)、押え腕77等を備える。Y軸モータは、押え腕77をY軸方向(前後方向)に移動し、X軸モータは、押え腕77をX軸方向(左右方向)に移動する。押え腕77は、左右方向に並ぶ一対のエアシリンダを備える。押え腕77は、前端部にて、左右方向に並ぶ一対の押え板771を上下動可能に支持する。一対の押え板771は、左側面視L字状の板状部材であり、保持板75上方にある。一対の押え板771は、一対のエアシリンダの駆動で夫々上下動する。エアシリンダは、押え板771を押え位置と解放位置の間で上下動する。押え位置は、保持板75との間で布9を押える押え板771の上下位置である。解放位置は、保持板75上の布9から上方に離隔する押え板771の上下位置である。
押え腕77の可動範囲は、開始位置、終了位置、待機位置を含む。開始位置は、押え腕77の可動範囲右前端である。押え腕77が開始位置にある場合、押え板771は、針棒よりも右方にある。終了位置は、押え腕77の可動範囲左前端である。押え腕77が終了位置にある場合、押え板771は、針棒よりも左方にある。待機位置は、アーム部73下方にある押え腕77の位置である。押え腕77が待機位置にある場合、押え板771は平面視で針棒の近傍にある。
図1,図2を参照し、運搬装置6の構造を説明する。運搬装置6は、作業台61、通過孔62、運搬機構63等を備える。作業台61は、左右方向と前後方向に延びる台であり、フレーム2上端にて支持する。作業台61は、アーム装置4の支持部41後方、且つミシン7の後述する保持板75前方に配置する。作業台61上面は保持板75上面と略面一である。作業台61上面は布9を支持可能である。通過孔62は平面視矩形状であり、作業台61左後部を上下方向に貫通する。通過孔62は、保持板75の左部と前後方向に並び、終了位置にあるときの押え腕77前方にある。通過孔62は縫製後の布9が通過可能である。
運搬機構63は、アーム装置4が作業台61に載置した布9をミシン7まで搬送し、且つミシン7が縫製した縫製後の布9を通過孔62まで運搬可能である。運搬機構63は、一対の支持部64、移動体65、右挟持部66、左挟持部67等を備える。
一対の支持部64は、作業台61に固定し、運搬機構63が運搬する布9の運搬領域を間にして左右方向に並ぶ。各支持部64は、案内部641、一対の支持壁部643、運搬エアシリンダ654等を備える。一対の支持壁部643は、前後方向に間隔を空けて配置する。案内部641は、一対の支持壁部643にて支持した前後方向に延びる円柱状である。案内部641は、運搬エアシリンダ654を前後動可能に支持する。運搬エアシリンダ654は、案内部641に挿通したロッドレスシリンダである。運搬エアシリンダ654は移動体65の左右両端に接続する。運搬エアシリンダ654は駆動することで案内部641に沿って前後動し、移動体65は前後動する。
移動体65は、左右方向に延びる板状部材である。移動体65は、運搬エアシリンダ654と一体的に前後動可能である。故に一対の案内部641は、移動体65を前後動可能に支持する。移動体65は上面に、右エアシリンダ651と左エアシリンダ652を備える。右エアシリンダ651は移動体65上面右側、左エアシリンダ652は移動体65上面左側に配置する。
右挟持部66は、前後方向と左右方向に延びる板状であり、右エアシリンダ651に連結する。右挟持部66は、開始位置にあるときの押え腕77と前後方向に並ぶ位置にある。右エアシリンダ651の駆動により、右挟持部66は、挟持位置と離隔位置の間を上下動する。挟持位置は、作業台61又は保持板75の間で布9を挟む右挟持部66の上下位置である。離隔位置は、作業台61又は保持板75が支持する布9から上方に退避する右挟持部66の上下位置である。離隔位置にある右挟持部66は、解放位置にある押え板771よりも上方にある。
左挟持部67は、右挟持部66と同様に、前後方向と左右方向に延びる板状であり、左エアシリンダ652に連結する。左挟持部67は、開始位置にあるときの押え腕77と前後方向に並ぶ位置にある。左エアシリンダ652の駆動により、左挟持部67は、挟持位置と離隔位置の間を上下動する。挟持位置は、作業台61又は保持板75の間で布9を挟む左挟持部67の上下位置である。離隔位置は、作業台61又は保持板75が支持する布9から上方に退避する左挟持部67の上下位置である。離隔位置にある左挟持部67は、解放位置にある押え板771よりも上方にある。
運搬エアシリンダ654が駆動すると、移動体65は、前位置と後位置の間を前後動する。前位置は、移動体65の可動範囲前端である。前位置にある移動体65は、作業台61上方にある。移動体65が前位置にあるときの右挟持部66は、受渡位置にあるときの保持装置45の保持部23と平面視で重なる。後位置は、移動体65の可動範囲後端である。後位置にある移動体65は、保持板75上方にある。移動体65が後位置にあるときの右挟持部66は、押え腕77が開始位置にあるときの押え板771と平面視で重なる。移動体65が後位置にあるときの左挟持部67は、押え腕77が終了位置にあるときの押え板771と平面視で重なる。
図7を参照し、アーム装置4の電気的構成を説明する。アーム装置4の制御部410は、CPU411、ROM412、RAM413、記憶装置419、通信I/F414、入出力I/F415、駆動回路466〜469を備える。CPU411、ROM412、RAM413はバスを介して入出力I/F415と電気的に接続する。CPU411はアーム装置4の制御を司り、ROM412が記憶する各種プログラムに従い処理を実行する。ROM412は各種プログラム、各種初期設定パラメータ等を記憶する。RAM413はCPU411の演算結果、各種データ等を一時的に記憶する。記憶装置419は、不揮発性であり、種データ等を記憶する。通信I/F414は入出力I/F415と電気的に接続する。通信I/F414は例えばシリアル通信用のインターフェースである。通信I/F414はPC10の通信I/F120(図8参照)に接続する。
駆動回路466〜469は、入出力I/F415と電気的に接続する。駆動回路466〜469は夫々、第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第三駆動モータ49、第四駆動モータ451に接続する。入出力I/F415は、保持装置45の電磁弁225,226と電気的に接続する。CPU411は、電磁弁225,226を駆動する。
図8を参照し、PC10の電気的構成を説明する。PC10はCPU111を備える。CPU111はPC10の制御を司る。CPU111は、チップセット114を介してROM112、RAM113と電気的に接続する。チップセット114は、CPU111と、ROM112、RAM113との間でデータの送受信を管理する一連の回路群である。ROM112はBIOS等を記憶する。RAM113は、種々の一時データを記憶する。
チップセット114はチップセット115と接続する。CPU111は、チップセット115を介し、記憶装置116、入力部117、表示制御部118、通信I/F120と電気的に接続する。チップセット115は、CPU111と、記憶装置116、入力部117、表示制御部118、通信I/F120との間でデータの送受信を管理する一連の回路群である。記憶装置116は、例えばハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)等、不揮発性の記憶装置である。記憶装置116は、OS、プログラム、データ等を記憶する。記憶装置116は、PC10に対して着脱可能なメモリカードであってもよい。入力部117は、例えばキーボード、マウス等であり、作業者からの各種指示を検出する。入力部117は、検出した各種指示をCPU111に出力する。表示制御部118は、ディスプレイ119への映像の表示を制御する。通信I/F120は、例えばシリアル通信用のインターフェースである。通信I/F120は、アーム装置4、カメラ5、運搬装置6、ミシン7に電気的に接続する。
図9,図10を参照し、カメラ5の撮影領域を説明する。図9は、カメラ5側から枠状部材16の開口部16Aを介して、保持装置45の保持部23を見上げた図である。保持装置45は、アーム装置4の移動により撮影位置に位置決めした状態である。カメラ5側から見ると、保持部23は、開口部16Aの内側に位置する。故に開口部16Aの内縁部に沿って設けた矩形枠状の基準部17は、保持部23周囲を取り囲むようにして位置する。基準部17は、枠状部材16下面に設けた部分である。枠状部材16はフレーム2に固定する。故に基準部17の位置は温度、湿度等の環境変化によっては変わらない。本実施形態の搬送システム1は、保持部23と基準部17を含めた所定領域を、カメラ5の撮影領域に設定する。
図10は、撮影領域をカメラ5で撮影して生成した撮影画像Eである。図10は、保持部23内側の形状を省略して図示する。撮影画像E内には、保持部23と、該保持部23に保持した布9に加え、保持部23の周囲に位置する基準部17が映る。上記の通り、基準部17の位置は環境変化によっては変わらない。故に環境変化によって仮にカメラ5のレンズに歪みが発生し、カメラ5の撮影領域がずれても、PC10は、基準部17との位置関係で布9の保持位置を演算することで、布9の保持位置を正しく認識できる。
図1,図2を参照し、搬送システム1の一連動作を説明する。アーム装置4のCPU411は、PC10からの制御指令を受け、第一駆動モータ47と第二駆動モータ48を制御し、保持装置45を例えばストッカー3Aの受取位置に移動する。保持装置45が受取位置まで移動した後、CPU411は、第三駆動モータ49を制御し、保持部23が下方にある載置台18A上の布9と当接する位置まで、ボール螺子44を下降する。第一保持動作が選択されている場合、CPU411は電磁弁226を開にし、針82,84を退避位置から突出位置に移動し、布9を保持する。
CPU411は、PC10からの制御指令を受け、第三駆動モータ49を制御して保持装置45を上方に移動後、第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451を制御し、保持装置45を撮影位置まで移動して位置決めする。保持装置45は布9を保持した状態を維持する。保持装置45の保持部23は、枠状部材16の開口部16Aを介して、カメラ5の上方に位置する(図9参照)。
カメラ5は、PC10からの制御指令を受け、布9を保持した保持部23と、その周囲に位置する基準部17とを含む撮影領域を下方から撮影する。保持部23に保持した布9が撮影領域の中心に在るように、保持装置45は布9を保持する。
PC10のCPU111は、カメラ5から撮影画像のデータを取得する。CPU111は、取得した撮影画像について後述する画像解析処理(図11参照)を実行し、布9の保持位置を検出する。続いて画像解析処理にて、CPU111は、検出した布9の保持位置に応じ、作業台61上の受渡位置に布9を載置する為に必要な第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451の駆動条件を算出する。
アーム装置4のCPU411は、PC10の制御指令を受け、PC10が算出した駆動条件で、第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451を駆動し、第一アーム部42、第二アーム部43、ボール螺子44を回動する。保持装置45は、作業台61上の受渡位置の上方位置に移動する。CPU411は第三駆動モータ49を制御し、ボール螺子44を下降する。保持部23は布9を保持した状態で下降する。CPU411は電磁弁226を閉にし、針82、84を突出位置から退避位置に移動する。針82、84は布9から抜け、布9は保持部23から離れ、PC10により特定した受渡位置に載置する。
運搬装置6は、PC10からの制御指令を受け、運搬エアシリンダ654を制御し、移動体65を後位置から前位置に移動する。右挟持部66は受渡位置に載置した布9上方まで移動する。運搬装置6は、右エアシリンダ651を制御し、右挟持部66を離隔位置から挟持位置に移動する。右挟持部66は、作業台61との間で布9を挟む。運搬装置6は、運搬エアシリンダ654を制御し、移動体65を前位置から後位置に移動する。右挟持部66で押えた布9は、作業台61と保持板75に対して順に摺動しながら、移動体65と共に後方に移動する。移動体65が後位置に到達後、運搬装置6は、右エアシリンダ651を制御し、右挟持部66を離隔位置に移動する。布9は保持板75上に配置する。
ミシン7は、PC10からの制御指令を受け、X軸モータとY軸モータを制御し、押え腕77を待機位置から開始位置に移動する。押え腕77が開始位置まで移動することで、押え板771は、布9と、離隔位置にある右挟持部66との間まで移動する。ミシン7はエアシリンダを制御し、押え板771を解放位置から押え位置に移動する。押え板771が保持板75との間で布9を押えることで、布9は押え腕77と共に移動可能となり、ミシン7は布9を受け取る。
ミシン7は、縫製処理を実行する。ミシン7は、PC10からの制御指令を受け、X軸モータとY軸モータを制御し、布9が針棒下方となる位置まで押え腕77を移動する。布9が針棒の下方まで移動後、ミシン7は、X軸モータとY軸モータと同期して主モータを制御する。主モータが駆動すると、針棒と垂直釜は同期して動作する。ミシン7は、X軸モータ、Y軸モータ、主モータを同期駆動することで、布9に所定針数分の縫目を形成する。縫製動作完了後、ミシン7は、X軸モータ、Y軸モータ、主モータの駆動を停止する。押え腕77は待機位置で停止する。ミシン7は、X軸モータとY軸モータを駆動して押え腕77を終了位置まで移動する。
縫製後の布9は押え板771と共に、左挟持部67の下方まで移動する。ミシン7は、エアシリンダを制御して押え板771を解放位置に移動する。布9は保持板75上に配置する。ミシン7は、X軸モータとY軸モータを制御し、押え腕77を待機位置まで移動する。
運搬装置6は、左エアシリンダ652を制御し、左挟持部67を離隔位置から挟持位置に移動する。左挟持部67が布9を保持板75との間で挟むことで、運搬機構63は布9を受け取る。運搬装置6は運搬エアシリンダ654を制御し、移動体65を後位置から前位置に移動する。移動体65の前位置への移動に伴い、左挟持部67は布9を通過孔62まで前方に運搬する。布9は通過孔62にて落下する。通過孔62にて落下した布9は、積載台68上に積載する。搬送システム1の一連動作は終了し、当該動作を繰り返すことで、布9の連続自動縫製を実行できる。
図11を参照し、PC10のCPU111による画像解析処理を説明する。本実施形態は、保持部23における布9の保持位置がずれることを考慮し、カメラ5の撮影画像の画像解析を行い、保持装置45による布9の保持位置を正確に演算することにより、アーム装置4が布9を作業台61上の受渡位置に載置する時の布9の位置合わせ位置を特定する。以下説明は、画像解析の対象の基準となる布9を基準布9と称す。位置合わせ位置を特定する対象であって作業台61上の受渡位置に載置し、ミシン7で加工する布9を加工布9と称す。
PC10は、加工布9の保持位置を演算する為に、保持位置の基準となるマスタ画像をカメラ5で取得する必要がある。マスタ画像とは、基準布9を受渡位置に正常に搬送可能となるように、基準布9を保持部23の中央において正確に保持した状態を、基準部17を含めて撮影した画像である。PC10は、取得したマスタ画像の画像解析を行うことで、基準布9の位置、大きさ等に関するマスタ情報を取得し、記憶装置116に予め記憶する。記憶装置116にマスタ情報を記憶する為、作業者は基準布9の撮影を指定し、且つ画像解析処理開始の指示をPC10に入力する。PC10のCPU111は画像解析処理開始の指示を取得した場合、記憶装置116に記憶したプログラムを実行することで本処理を実行する。
CPU111は、基準布9の撮影を受け付けたか否か判断する(S1)。基準布9の撮影を受け付けた場合(S1:YES)、CPU111は、マスタ情報記憶処理を実行する(S2)。
図12を参照し、マスタ情報記憶処理を説明する。CPU111は、カメラ5が撮影により生成した基準布9の撮影画像のデータ(以下、撮影画像と称す)をマスタ画像Fとして、通信I/F120を介してカメラ5から取得する(S10)。取得したマスタ画像Fは、記憶装置116に記憶する。CPU111は、アーム装置4の異常の有無を判定する為、マスタ画像Fを用いて異常判定処理を行う(S11)。
図14を参照し、異常判定処理を説明する。CPU111は、記憶装置116からマスタ画像Fを読出し、読み出したマスタ画像Fの画像解析を行う。例えば図15(A)に示す如く、CPU111は、マスタ画像Fにおいて、保持部23に設けた二つのマーク87,88の夫々の座標位置を特定する(S50)。具体的に言うと、CPU111は、マスタ画像Fに映る基準部17の左上角部を画像座標の原点Gに設定し、当該画像座標におけるマーク87,88の夫々の座標位置を特定する。画像座標は、基準部17の左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向とする。X軸のスケールは基準部17の左右方向長さ、Y軸のスケールは基準部17の前後方向長さとする。基準部17は環境変化があっても位置が変わらない。本実施形態は、撮影画像のフレームではなく、マスタ画像Fに映る基準部17の左上角部を画像座標の原点Gに設定するので、仮に環境変化でカメラ5の撮影領域がずれても、マスタ画像Fに映るマーク87,88の位置を、基準部17との位置関係で正確に特定できる。
CPU111は、マーク基準位置情報を記憶装置116から読み出す(S51)。マーク基準位置情報とは、基準部17に設定した原点Gの画像座標におけるマーク87,88の各基準位置の座標情報であり、記憶装置116に予め記憶する。CPU111は、マスタ画像Fで特定した二つのマーク87,88の座標位置と、マーク基準位置情報が示す二つの座標位置とを比較し、夫々のマーク87,88の各基準位置に対するずれ量を算出する(S52)。CPU111は算出したずれ量が許容範囲内か否か判断する(S53)。許容範囲の情報は、記憶装置116に予め記憶する。例えば図15(A)に示す例では、マスタ画像Fで特定した二つのマーク87,88の座標位置と、マーク基準位置情報が示す二つの座標位置は一致する。故に算出したずれ量は許容範囲内であるので(S53:YES)、保持装置45は撮影位置に正確に位置決めしている。故にCPU111は本処理を終了し、図12のマスタ情報記憶処理に戻り、S12に処理を進める。
例えば図15(B)に示す例では、環境変化によってカメラ5の撮影領域が図15(A)と比較してずれている。このことから、図15(A)のマスタ画像Fとは違って見えるが、基準部17に設定した原点Gの画像座標では、マスタ画像Fで特定した二つのマーク87,88の座標位置と、マーク基準位置情報が示す二つの座標位置とは一致する。故に算出したずれ量は許容範囲内であるので(S53:YES)、保持装置45は撮影位置に正確に位置決めしている。故にCPU111は本処理を終了し、図12のマスタ情報記憶処理に戻り、S12に処理を進める。
一方、図15(C)に示す例では、マスタ画像Fにおける保持部23の位置は、図15(A)と同じように見えるが、基準部17との位置関係ではずれている。このとき、マーク基準位置情報が示す二つの座標位置に対して、マスタ画像Fで特定した二つのマーク87,88の座標位置はずれている。算出したずれ量が許容範囲を超えていた場合(S53:NO)、保持装置45は撮影位置からずれた位置に位置決めしていることから、アーム装置4に異常がある可能性が高い。保持装置45が撮影位置からずれている原因として、例えば保持装置45における螺子の緩み、アーム装置4による保持装置45の撮影位置への位置決め失敗、若しくは故障等が想定される。アーム装置4にこれらの異常がある場合、カメラ5で撮影した撮影画像は、位置合わせの基準となるマスタ画像Fとして利用できない。また、異常があるアーム装置4を駆動した場合、加工布9を作業台61上の受渡位置に正確に載置できず、運搬装置6を介してミシン7に対して加工布9を正確に受け渡すことができない可能性がある。
故にCPU111は、アーム装置4の動作を停止し(S54)、PC10のディスプレイ119でエラー報知を行う(S55)。CPU111は、例えば保持装置45が撮影位置に正確に位置決めできていない旨をディスプレイ119に表示して報知するとよい。エラー報知の方法は、ディスプレイ119の表示のみならず、例えばLED等の発光部を点灯又は点滅して報知してもよく、アラーム等の音声を出力してもよい。ディスプレイ119を見た作業者は、アーム装置4に何等かの異常が有ることに気づくことができるので、アーム装置4の異常に速やかに対応できる。CPU111はアーム装置4の動作を停止するので、作業台61上の受渡位置に布9が正確に載置されないことで、ミシン7において発生する布9の縫製不良を未然に防止できる。アーム装置4の動作停止後、CPU111は本処理を終了する。
異常判定処理(S11)でアーム装置4に異常が無かった場合、保持装置45は撮影位置に正確に位置決めしている。CPU111は、図12のマスタ情報記憶処理に戻り、図16(A)に示すマスタ画像F中で、作業者が指定する指定位置Pを取得する(S12)。指定位置Pはマスタ画像F中のうち基準部17の任意の位置でよく、指定位置Pの取得方法は適宜設定してよい。CPU111は例えば次の手順で指定位置Pを取得する。CPU111はS10で取得したマスタ画像Fをディスプレイ119に表示する。作業者はディスプレイ119が表示するマスタ画像Fを参照し、入力部117を用い、マスタ画像F中の基準部17の一点を選択する指示を入力する。図16(B)に示す如く、CPU111は入力部117を介し取得した指示により指定位置Pを取得する。
CPU111はS10で取得したマスタ画像Fの画像処理を行い、マスタ画像F中の基準布9の輪郭を特定する(S13)。輪郭の特定方法は公知の方法を適宜用いればよい。CPU111は例えば次の手順で基準布9の輪郭を特定する。CPU111は、マスタ画像Fのデータからノイズを除去する。具体的には、CPU111は、基準布9を一様なオブジェクトとして認識する為、マスタ画像Fのデータに平滑化フィルタを適用する。CPU111はノイズ除去後、マスタ画像Fを二値化する。図16(B)に示す如く、CPU111は、二値化画像において黒画素の連結部分を追跡することにより環状の境界部分を輪郭Uとして特定する。
CPU111は、例えばS13で特定した輪郭Uから布9の基準位置Rを決定する(S14)。CPU111はS10で取得したマスタ画像F中の基準布9の重心位置を基準位置Rとして決定し、重心位置の計算方法は公知の方法を適宜用いればよい。CPU111は例えばマスタ画像Fの二値化画像中の基準布9の零次モーメントと一次モーメントを用い、マスタ画像F中の基準布9の重心位置を決定する。二値化画像の零次モーメントは輝度値が1である画素数の総和を表し、二値化画像の一次モーメントは輝度値が1である画素の位置座標値の総和を表す。マスタ画像F中の基準布9の重心のX座標は、X軸方向の一次モーメントに零次モーメントの逆数を乗じた値である。マスタ画像F中の基準布9の重心のY座標は、Y軸方向の一次モーメントに画像の零次モーメントの逆数を乗じた値である。
CPU111は、S14で決定した基準布9の基準位置Rと、S12で取得した指定位置Pを結んだ線分Vと、輪郭Uの交点Cを特定する(S15)。図16(C)に示す如く、線分Vと輪郭Uの交点Cは一点である。輪郭の形状によっては、線分と輪郭の交点が複数になる時がある。CPU111はS15で特定した交点が複数かを判断する(S16)。交点Cが一点である場合(S16:NO)、CPU111は、S15で特定した交点Cの位置を位置合わせ位置Cとして特定する(S17)。線分と輪郭の交点が複数ある時(S16:YES)、CPU111は指定位置Pからの距離が最も小さい交点の位置を位置合わせ位置Cとして特定する(S18)。
CPU111は、原点Gの画像座標における基準布9の傾き方向としてモーメント軸Aの傾きを算出する(S19)。原点Gの画像座標における布9の傾き方向の計算方法は公知の方法を適宜用いればよい。CPU111は例えば二値化画像中の基準布9の二次モーメントを用い、原点Gの画像座標中の基準布9の傾き方向を決定する。図16(D)に示す如く、例えばモーメント軸Aは基準位置R(重心)を通り、X方向に延びる。
図16(E)に示す如く、CPU111は、S13で特定した輪郭Uに外接矩形D1を設定する(S20)。外接矩形D1は、S19でマスタ画像Fから特定した基準布9の傾き方向に延びる二辺を有する矩形である。外接矩形D1は、傾き方向(X軸方向)に延びる二辺と傾き方向に直交する方向(Y軸方向)に延びる二辺を有する長方形である。CPU111は基準布9の大きさを示す第一情報として、基準布9の長手方向の第一長手長さL1、基準布9の短手方向の第一短手長さL2を取得する(S21)。第一長手長さL1はS20で設定した外接矩形D1の長手方向の長さである。第一短手長さL2はS20で設定した外接矩形D1の短手方向の長さである。
CPU111は位置情報、S21で取得した第一情報、S19で算出したモーメント軸Aの傾きをマスタ情報として記憶装置116に記憶する(S22)。位置情報は、基準布9上の基準位置Rと位置合わせ位置Cの夫々の座標位置を示す情報であり、具体的には、S14で決定した基準位置RとS17又はS18で特定した位置合わせ位置Cの各座標位置である。座標位置は、基準部17の左上角部を原点Gとする画像座標上の位置である。CPU111はマスタ情報記憶処理を終了し、図11の画像解析処理に戻る。CPU111は終了指示を取得したかを判断する(S5)。作業者は例えば入力部117を操作して終了指示を入力できる。終了指示を未取得時(S5:YES)、CPU111はS1に戻る。
作業者が基準布9の撮影を指示しない時(S1:NO)、CPU111はカメラ5が加工布9を撮影したか判断する(S3)。搬送システム1の上記一連動作において、カメラ5はPC10からの制御指示を受け、アーム装置4が保持装置45を受取位置から撮影位置に位置決めした状態で撮影し、撮影画像E(図10参照)をPC10に出力する。CPU111は基準布9の撮影指示がない条件で、撮影画像E取得時にカメラ5が加工布9を撮影したと判断する(S3:YES)。CPU111は位置合わせ位置特定処理を実行する(S4)。
図13を参照し、位置合わせ位置特定処理を説明する。CPU111は、カメラ5が撮影により生成した加工布9の撮影画像Eを取得する(S31)。図17(A)に示す撮影画像Eは、加工布9の保持位置がマスタ画像の基準布9の保持位置に対してずれている画像の一例である。CPU111は、撮影画像Eにおいて、基準部17の左角部を画像座標の原点Gに設定する。
CPU111は、図12のS11と同様に異常判定処理を実行し(S32)、アーム装置4に異常が有るか否か判定する。アーム装置4に異常が無い場合、CPU111は、図17(B)に示す如く、CPU111は、図12のS13と同じ方法で、S31で取得した加工布9の撮影画像E中の輪郭Wを特定する(S32)。CPU111は、図12のS14と同じ方法で、S32で特定した輪郭Wから加工布9の基準位置Qを決定する(S33)。CPU111は、例えばS31で取得した撮影画像E中の加工布9の重心位置を基準位置Qに決定するとよい。
CPU111は、図12のS19と同じ方法で、原点Gの画像座標における加工布9の傾き方向としてモーメント軸Hの傾きを算出する(S34)。図17(C)に示す如く、CPU111はS31で取得した撮影画像E中の加工布9の第二モーメントを用いてモーメント軸Hの傾きを算出する。
図17(D)に示す如く、CPU111は、図12のS20と同じ方法で、S32で特定した輪郭Wに外接矩形D2を設定する(S35)。外接矩形D2は、S34で撮影画像Eから特定した加工布9の傾き方向に延びる二辺を有する矩形である。外接矩形D2は、傾き方向に延びる二辺と傾き方向に垂直に延びる二辺を有する長方形である。CPU111は加工布9の大きさを示す第二情報として、加工布9の長手方向の第二長手長さM1、布9の短手方向の第二短手長さM2を取得する(S36)。第二長手長さM1はS35で設定した外接矩形D2の長手方向の長さである。第二短手長さM2はS35で設定した外接矩形D2の短手方向の長さである。
CPU111は記憶装置116から基準布9の位置情報、第一情報を取得する(S37)。記憶装置116は位置情報、第一情報をCPU111がS37の処理を実行する迄に記憶すればよい。記憶装置116は画像解析処理の起動毎に基準布9の位置情報、第一情報をS22で記憶する必要はない。
CPU111はS37で取得した第一情報と、S36で特定した第二情報から、基準布9に対する加工布9の伸縮率を算出する(S38)。CPU111は伸縮率として、第一長手長さL1、第二長手長さM1から基準布9に対する加工布9の長手方向の第一伸縮率(M1/L1)を算出する。CPU111は伸縮率として、第一短手長さL2、第二短手長さM2から基準布9に対する加工布9の短手方向の第二伸縮率(M2/L2)を算出する。
CPU111はS38で算出した第一伸縮率、第二伸縮率、S37で取得した基準布9の位置情報、S33で決定した加工布9の基準位置Qから、図17(E)に示す如く、加工布9の位置合わせ位置Jを特定する(S40)。CPU111はマスタ画像F中の基準布9の傾きに対する、撮影画像E中の加工布9の傾きを考慮して加工布9の位置合わせ位置Jを特定する。例えばCPU111は、基準布9の位置情報から、基準布9の基準位置Rから位置合わせ位置Cに向かうベクトルV(図16(D),(E)参照)を算出する。算出するベクトルは基準布9の基準位置Rから作業者が指定する指定位置Pに向かうベクトルでもよい。CPU111は算出したベクトルVに伸縮率(第一伸縮率、第二伸縮率)を乗じる。CPU111はS33で決定した加工布9の基準位置Qから、伸縮率を乗じたベクトル分離れた位置を仮位置合わせ位置として特定する。CPU111は基準布9のモーメント軸Aに対する加工布9のモーメント軸Hの差を算出する。CPU111は仮位置合わせ位置を、S33で決定した基準位置Qを中心に算出した差だけ回転した位置を位置合わせ位置Jとして特定する。マスタ画像F中の基準布9の傾きに対する、撮影画像E中の加工布9の傾きが無視できる時、CPU111は仮位置合わせ位置を位置合わせ位置Jと特定してもよい。
CPU111は、S39で特定した加工布9の位置合わせ位置情報、加工布9の傾き方向に関する情報を、アーム装置4に出力する(S40)。位置合わせ位置情報は、S39で特定した位置合わせ位置Jの座標位置でもよいし、基準布9の位置合わせ位置Cの座標位置と、加工布9の位置合わせ位置Jの座標位置から算出する補正量でもよい。座標位置は、マスタ画像F及び撮影画像Eに映る基準部17に設定する原点Gの画像座標における座標位置である。位置合わせ位置情報は、基準布9のアーム装置4の駆動量を該補正量で補正した値でもよい。傾き方向に関する情報は、S34で算出した加工布9の傾き方向でもよいし、S37で取得した基準布9の傾き方向、加工布9の傾き方向から算出される補正量でもよい。傾き方向に関する情報は、基準布9のアーム装置4の駆動量を該補正量で補正した値でもよい。
CPU111は、前述のように撮影画像E中の加工布9の位置に応じ、作業台61上の受渡位置に布9を載置する為に必要な第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451の駆動条件を算出する。故にCPU111はS40の処理で、基準布9の場合の第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451の駆動量に対し基準布9の位置合わせ位置Cと、加工布9の位置合わせ位置Jから算出される補正量、及びS37で取得した基準布9の傾き方向、加工布9の傾き方向から算出される補正量で補正した値を、加工布9の場合の第一駆動モータ47、第二駆動モータ48、第四駆動モータ451の駆動条件として算出し、アーム装置4に出力する。CPU111は位置合わせ位置特定処理を終了し、図11の画像解析処理に戻る。CPU111は終了指示を取得したかを判断する(S5)。終了指示を未取得時(S5:YES)、CPU111はS1に戻って処理を繰り返す。終了指示を取得時(S5:YES)、CPU111は画像解析処理を終了する。
本実施形態のCPU111は、マスタ画像F及び撮影画像Eにおいて布9の保持位置を演算する際に、カメラ5のフレーム(撮影画像)を基準にするのではなく、同一の撮影画像に映り込む基準部17を基準とする。故に環境変化によって仮にカメラ5の撮影画像に映る保持部23が拡大又は収縮してしまった場合でも、基準部17に対する布9の保持位置は変わらない。例えば、図18に示す撮影画像Eは、図10に示す撮影画像Eに対して保持部23が縮小しているが、基準部17に対する布9の保持位置は変わらない。故にCPU111は上記のように伸縮率を計算することで、マスタ画像Fの基準布9の保持位置に対する加工布9の保持位置のずれ量を計算し、正しく補正できる。
本実施形態において、枠状部材16の下面に設けた基準部17は、撮影位置に移動した保持装置45の保持部23とカメラ5との間に位置し、カメラ5側から見た場合において保持部23よりも大きい開口を有する枠形状である。故に基準部17は、撮影画像Eにおいて保持部23の周囲を取り囲むことができる。故に撮影画像Eを画像解析する際、CPU111は基準部17の位置を特定し易い。さらに基準部17は矩形枠状であるので、角部を認識し易く、当該角部に原点Gを速やかに設定できる。故にCPU111は、基準部17に対する布9の保持位置を速やかに演算できる。
以上説明の如く、本実施形態の搬送システム1は、アーム装置4とミシン7を備える。アーム装置4は、縫製対象である布9を保持可能な保持装置45を備え、保持装置45を所定の受渡位置に移動し、布9を受渡位置に搬送可能である。ミシン7は、アーム装置4が受渡位置に搬送した布9を受け取って縫製する。搬送システム1はアーム装置4を制御するPC10を備える。PC10のCPU111は、アーム装置4を制御し、加工布9を保持した保持装置45を所定の撮影位置に移動する。加工布9を保持した保持装置45を撮影位置に移動した後、CPU111は、加工布9と、加工布9の周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部17とを含む領域を撮影画像としてカメラ5で撮影する。CPU111は、カメラ5で撮影した撮影画像の画像解析を行い、基準部17に設定した原点Gの画像座標における加工布9の座標位置を演算する。PC10の記憶装置116は、マスタ画像の情報であるマスタ情報を記憶する。マスタ画像は、基準布9を受渡位置に正常に搬送可能となるよう基準布9を保持した保持装置45を撮影位置に移動した状態で、基準布9と、基準部17とを含む領域をカメラ5で予め撮影した撮影画像である。CPU111は、記憶装置116に記憶するマスタ情報を読出し、加工布9の位置のマスタ画像における基準布9の位置に対するずれ量を演算する。CPU111は、アーム装置4を制御し、演算したずれ量を補正するように、加工布9を保持した保持装置45を受渡位置に移動する。
上記構成を有する搬送システム1において、基準部17の位置は固定なので、環境によって位置が変化しない位置決めの基準となる。搬送システム1は、その様な基準部17を元に加工布9の位置を認識するので、仮にカメラ5が動作する環境(温度、湿度等)が変化し、カメラ5の撮影画像がずれたとしても、加工布9の保持位置を正しく認識できる。故に搬送システム1は、加工布9の保持位置がずれたとしても、そのずれ量を補正しながら加工布9を受渡位置に搬送できるので、ミシン7に対して加工布9を正しく受け渡すことができる。
以上説明において、布9は本発明のワークの一例である。アーム装置4は本発明の搬送装置の一例である。ミシン7は本発明の機械の一例である。カメラ5の撮影位置は、本発明の配置位置の一例である。アーム装置4を制御し、布9を保持した保持装置45を撮影位置に移動するCPU111は本発明の第一移動制御部の一例である。布9を保持した保持装置45を撮影位置に移動した後、布9と、布9の周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部17とを含む領域を撮影画像としてカメラ5で撮影するCPU111は、本発明の撮影制御部の一例である。マスタ情報を記憶する記憶装置116は本発明の第一記憶部の一例である。図13のS33の処理を実行するCPU111は本発明の第一演算部の一例である。S34〜S39の処理を実行するCPU111は本発明の第二演算部の一例である。S40の処理を実行するCPU111は本発明の第二移動制御部の一例である。
図14のS50の処理を実行するCPU111は本発明のマーク位置検出部の一例である。マーク基準位置情報を記憶する記憶装置116は本発明の第二記憶部の一例である。S53の処理を実行するCPU111は本発明の判定部の一例である。S54の処理を実行するCPU111は本発明の停止部の一例である。S55の処理を実行するCPU111は本発明の報知部の一例である。
本発明は上記実施形態の他に種々の変更が可能である。上記実施形態は、ミシン7に縫製対象である布9を搬送可能な搬送システムであるが、本発明は加工対象であるワークを機械に搬送可能なシステムに適用可能である。機械はミシン以外に、例えば、布接着装置、工作機械等であってもよい。
上記実施形態のストッカー3は、二つのストッカー3A,3Bを備えるが、一つでもよく、三つ以上であってもよい。
上記実施形態の搬送システム1は、アーム装置4とミシン7の間に、運搬装置6を備えるが、例えば運搬装置6を省略し、アーム装置4が所定の受渡位置に搬送した布9をミシン7が直接受け取るようにしてもよい。
上記実施形態のアーム装置4は、多関節ロボットアームを有する「Scara robot」であるが、その他の構造を有する搬送装置であってもよい。
上記実施形態の保持装置45は、針82,84を突出して布9を保持する第一保持動作と、針82,84を突出しないで空気の負圧を利用して布9を保持する第二保持動作を選択的に実行可能であるが、何れか一方の方式で保持可能な装置であってもよい。保持装置45は、第一保持動作と第二保持動作を同時に行ってもよい。保持装置45における布9を保持する仕組みは、上記実施形態以外でもよい。
上記実施形態の搬送システム1では、PC10が、アーム装置4、運搬装置6、ミシン7の夫々の動作を統括制御するものであるが、例えば、PC10を省略し、アーム装置4のCPU411、運搬装置6のCPU、ミシン7のCPUの何れかが、搬送システムの動作を統括制御するようにしてもよい。
上記実施形態は、カメラ5の撮影画像Eにおいて、保持部23の周囲に位置する基準部17を位置決めの基準とするが、保持部23の周囲に位置し、且つ環境変化によって位置が変わらない部分であれば、基準部17以外の部分を位置決めの基準にしてもよい。基準部17は矩形枠状であるが、画像解析で位置を認識できる形状であれば、矩形枠状でなくてもよい。基準部17は枠状にするのが良く、さらに好ましくは矩形枠状がよい。基準部17は、撮影位置に移動した保持装置45の保持部23とカメラ5との間に位置せず、カメラ5に対し保持部23よりも離れた位置にあってもよい。基準部17は、保持部23の外周に枠状に設けてもよい。
上記実施形態において、保持部23には、保持部23の位置を認識する為の二つのマーク87,88を備えるが、マークの数は少なくとも二つあればよく、それ以上であってもよい。マーク87,88の各形状は限定しないが、撮影画像の画像解析によって認識し易い単純な形状が好ましい。
1 搬送システム
4 アーム装置
5 カメラ
7 ミシン
9 布
10 PC
16 枠状部材
17 基準部
23 保持部
45 保持装置
87,88 マーク
111 CPU
116 記憶装置
E 撮影画像
F マスタ画像
4 アーム装置
5 カメラ
7 ミシン
9 布
10 PC
16 枠状部材
17 基準部
23 保持部
45 保持装置
87,88 マーク
111 CPU
116 記憶装置
E 撮影画像
F マスタ画像
Claims (5)
- 加工対象のワークを保持可能な保持装置を備え、前記保持装置を所定の受渡位置に移動し、前記ワークを前記受渡位置に搬送可能な搬送装置と、
前記搬送装置が前記受渡位置に搬送した前記ワークを受け取って加工する機械と
を備える搬送システムにおいて、
前記搬送装置を制御し、前記ワークを保持した前記保持装置を所定の配置位置に移動する第一移動制御部と、
前記第一移動制御部が前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した後、前記ワークと、前記ワークの周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部とを含む領域を撮影画像としてカメラで撮影する撮影制御部と、
前記撮影制御部が前記カメラで撮影した前記撮影画像の画像解析を行い、前記基準部に対する前記ワークの位置を演算する第一演算部と、
前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となるよう前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した状態で、前記ワークと、前記基準部とを含む領域を前記カメラで予め撮影したマスタ画像の情報であるマスタ情報を記憶する第一記憶部と、
前記第一記憶部に記憶する前記マスタ情報に基づき、前記第一演算部が演算した前記ワークの位置の前記マスタ画像における前記ワークの位置に対するずれ量を演算する第二演算部と、
前記搬送装置を制御し、前記第二演算部が演算した前記ずれ量を補正するように、前記ワークを保持した前記保持装置を前記受渡位置に移動する第二移動制御部と
を備えたことを特徴とする搬送システム。 - 前記基準部は、前記配置位置に移動した前記保持装置における前記ワークの保持部と前記カメラとの間に位置し、前記カメラ側から見た場合において前記保持部よりも大きい開口を有する枠形状であること
を特徴とする請求項1に記載の搬送システム。 - 前記保持装置には、前記保持部側にマークを設け、
前記撮影制御部が前記カメラで撮影した前記撮影画像を画像解析することによって、前記基準部に対する前記マークの位置を検出するマーク位置検出部と、
前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となる前記保持装置を前記配置位置に移動した状態の前記基準部に対する前記マークの位置である基準位置を記憶する第二記憶部と、
前記マーク位置検出部が検出した前記基準部に対する前記マークの位置を、前記第二記憶部に記憶した前記基準位置と比較することにより、前記保持装置が前記配置位置に正常に移動したか否か判定する判定部と、
前記判定部が前記保持装置は前記配置位置に正常に移動していないと判定した場合、前記搬送装置の動作を停止する停止部と
を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送システム。 - 前記判定部が前記保持装置は前記配置位置に正常に移動していないと判断した場合、エラーを報知する報知部を備えたこと
を特徴とする請求項3に記載の搬送システム。 - 加工対象のワークを保持可能な保持装置を備え、前記保持装置を所定の受渡位置に移動し、前記ワークを前記受渡位置に搬送可能な搬送装置と、
前記搬送装置が前記受渡位置に搬送した前記ワークを受け取って加工する機械と
を備える搬送システムの制御方法において、
前記搬送装置を制御し、前記ワークを保持した前記保持装置を所定の配置位置に移動する第一移動制御ステップと、
前記第一移動制御ステップにて前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した後、前記ワークと、前記ワークの周囲に位置し、且つ位置が固定した基準部とを含む領域を撮影画像としてカメラで撮影する撮影制御ステップと、
前記撮影制御ステップにて前記カメラで撮影した前記撮影画像の画像解析を行い、前記基準部に対する前記ワークの位置を演算する第一演算ステップと、
前記ワークを前記受渡位置に正常に搬送可能となるよう前記ワークを保持した前記保持装置を前記配置位置に移動した状態で、前記ワークと、前記基準部とを含む領域を前記カメラで予め撮影したマスタ画像の情報であるマスタ情報を記憶する第一記憶部から前記マスタ情報を読出し、当該マスタ情報に基づき、前記第一演算ステップで演算した前記ワークの位置の前記マスタ画像における前記ワークの位置に対するずれ量を演算する第二演算ステップと、
前記搬送装置を制御し、前記第二演算ステップで演算した前記ずれ量を補正するように、前記ワークを保持した前記保持装置を前記受渡位置に移動する第二移動制御ステップと
を備えたことを特徴とする制御方法。
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Publication number | Publication date |
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CN110318171A (zh) | 2019-10-11 |
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