JP3055281B2 - 振動フィ−ダ用視覚装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は物品を振動によって移
送する振動フィーダ用視覚装置に係り，特に，振動フィ
ーダによって移送される被移送品の形状方向等を誤りな
く認識できる振動フィーダ用視覚装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工工場や組立工場等においては，ボウ
ルの周囲に渦巻状にもうけた移送路に電磁石と板ばねを
組合わせる等の手段によって振動を加え，このボウルに
積載した加工品やパーツ類を所定の位置に順次移送する
渦巻状の移送路を備えた振動フィーダや，上述と同様の
加振機構によって直線状の移送路に振動を加えて加工品
やパーツ類を所定の位置に順次移送するリニアパ−ツフ
ィ−ダと呼ばれる直線状の振動フィーダが用いられてい
る。これら振動フィーダにおいては，移送途中におい
て，被移送品である加工品やパーツ類を次工程にとって
必要適切な方向に向けるために被移送品の方向を整列す
るための手段が用いられている。振動フィーダにおいて
被移送品の方向等を認識し処置をするには，例えば，次
のような手段が用いられている。 振動フィーダの移送機構中間部に設けた被移送品の形
態寸法に合わせた機構構造によって被移送品を所定の方
向に整列する。 渦巻状の移送路を備えた振動フィーダにおいては，機
構的な邪魔板や開口部を設けて異なった方向の被移送品
を一旦ボウルに落下させ，再度移送路にのせることで被
移送品の姿勢を修正している。 振動フィーダの移送機構中間部に設けたリミットスイ
ッチ等のセンサによって被移送品の形態方向等を認識
し，電磁プランジャ等を駆動して被移送品を所定の方向
に整列し，またはゲート或いは傾斜するスライダ等を操
作して分類する。 振動フィーダの移送機構中間部に設けた複数の光ダイ
オード等の光電素子によって被移送品の形態方向等を認
識し，電磁プランジャ等を駆動して被移送品を所定の方
向に整列し，または，ゲート或いは傾斜するスライダ等
を操作して分類する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うな振動フィーダにおける被移送品の形状または方向弁
別のための認識装置によると，構造形態が方向によって
明確に異なるような限定された物品でないと適用が困難
であった。また，被移送品の変更に対応して光電素子等
のセンサその他検知手段の配置等を変える必要があっ
た。近時はＣＣＤカメラと画像処理技術との組合せによ
って複雑な構造形態，或いは逆に単純な外形構造の物品
の認識が可能になってきているが，振動フィーダによる
移送機構は被移送品が加振力によって跳ね上がるものの
移送機構と被移送品とが接触し一体になって撮影される
機会が多いので，画像処理を行っても正しい被移送品の
認識判定が困難なためにカメラによる認識装置が実現で
きないという問題点があった。

【０００４】即ち，例えば，図７に示すように被移送品
１１が移送路１２上の所定表面１３で接触している状態
を撮影すると，図８に示すような影絵が得られる。図８
において２０は撮影された映像画面全体を示していて，
３０は撮影された影絵を示している。影絵３０において
は，図７に示した被移送品１１を移送路１２から分離し
たその明確な形状を判定することは出来ない。また, 移
送路１２自体が振動により変位し, 常時静止状態でない
ため被移送品のみを抽出する正確な画像処理ができなか
った。本発明は，上記従来の問題点の対策として振動フ
ィーダにおける被移送品の認識装置において，被移送品
をこの振動フィーダの移送路から確実に分離して撮影で
きる振動フィーダ用視覚装置を提供することを目的（課
題）としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく振動フィーダ用視覚装置は，被移送品
を振動により移送する振動フィーダ上の該被移送品認識
装置において，当該振動フィーダの移送路における前記
認識装置の視野内に２個のマークを付与し，当該２個の
マークが付与された部分の移送路を含む被移送品の撮影
手段と，被移送品が存在しない基準状態における該撮影
手段による撮影画像信号を記録する記憶手段と，前記被
移送品撮影画像信号上の前記２個のマークと前記記憶手
段に記録された基準状態における撮影画像信号上の２個
のマークとをそれぞれ対応するマーク同士の面積上にお
ける重心位置を一致させた状態で，被移送品撮影画像信
号から前記記憶手段に記録された基準状態における撮影
画像信号を減算することにより被移送品のみの画像信号
を得る画像処理手段とを備えるように構成した。

【０００６】

【作用】本発明は，上述のように被移送品撮影画像信号
上の２個のマークと予め記録された移送路のみの画像信
号上の２個のマークとが，それぞれ対応するマーク同士
が完全に一致した状態で，この被移送品の撮影画像信号
から移送路のみの画像信号を減算することによって被移
送品の画像信号を得るようにしたので，被移送品の撮影
画像信号から移送路の画像信号が完全に削除でき，従っ
て，振動により変位する振動フィーダ用移送路上にある
被移送品の形状方向等を明確に認識判定できる。

【０００７】

【実施例】本発明を振動フィーダの応用品であるパーツ
フィーダに適用した例を図を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に基づく振動フィーダ用視覚装置を説明す
る実施例の概要構成を示していて，本発明に関連しない
パーツフィーダの詳細な図示説明は省略している。図１
において１はパーツフィーダ（以下この実施例の説明で
は振動フィーダをパーツフィーダと称す）であって，加
振装置１ａに装着され定振幅コントローラ８により駆動
される電磁石（図示せず）によって一定振幅の振動が加
えられている。従って，パーツフィーダ１のボウル１ｂ
内の被移送品であるパーツ類（図示せず）はこの振動に
よって上方向及び移送方向への加振力をうけて移送路１
ｃ上をパーツフィーダ１の出口１ｄ方向に移送され，出
口１ｄの先方に装置された自動加工機（図示せず）等に
移送される。パーツフィーダ１の移送路１ｃの外壁１ｅ
には所定形状寸法の乳白色半透明合成樹脂等をはめ込ん
だ半透明窓２が設けられていて，この半透明窓２を挟ん
で光源としてのランプ３と撮影手段である例えばＣＣＤ
カメラ（以下カメラと称す）４が対向して装備されてい
る。従って，パーツフィーダ１の移送路１ｃ上の被移送
品（図示せず）の形状は映像としてカメラ４に検知され
る。

【０００８】パーツフィーダ１の半透明窓２近傍には被
移送品検知センサ５，例えばカメラ４に写らないように
した光センサ等条件対応の適切なセンサが設けられてい
る。被移送品検知センサ５は被移送品の到達を検知する
とカメラ制御装置６を作動させてカメラ４のシャッタを
切り被移送品の映像を捕らえる。カメラ４のシャッタが
切られるとカメラ４の各画像素子はカメラ制御装置６に
より縦横比１：１の走査信号によって縦横両方向に走査
され，得られた画像信号はカメラ制御装置６において所
定の直列ディジタル信号になって画像処理装置７に入力
される。パーツフィーダ１の移送路１ｃにおけるカメラ
４の視野内には図２に示すようにマーク２２を付与して
いる。このマーク２２はカメラ４の視野内の移送路１ｃ
の位置を特定するため２個必要である。図２はパーツフ
ィーダ１の半透明窓２部を示していて，２３は通過中の
被移送品，２１は移送路下側面を示している。この側面
２１には円形のマーク２２が平行に２個付与されてい
る。この２個のマーク２２は半透明窓２と同様の半透明
窓にしてランプ３の光を透過するようにしている。画像
処理手段である画像処理装置７（以下画像処理装置とい
う）は入力した画像信号と予めこの画像処理装置７の記
憶装置に記録された詳細を後述する基準状態の画像信号
とを比較判定し，その判定結果によってこの振動フィー
ダ用視覚装置を含む上位装置の条件に対応した処置を実
行する。例えば出口１ｄ手前の移送路１ｃに設けられた
排除機構（図示せず）に対して所定の操作信号を出力す
る。即ち，画像処理装置７によって認識された正規方向
の被移送品以外はこの排除機構の駆動によってボウル１
ｂに落下する。

【０００９】次に，上述のように構成される本発明装置
の動作を図６に示す概要フロー図およびカメラ４によっ
て撮影された映像を示す図４，図５をも参照してさらに
詳細に説明する。図６に示すように，ステップ−１にお
いて，本発明に基づく振動フィーダ用視覚装置を，振動
フィーダ，本実施例においてはパーツフィーダ１に装着
すると，まず，振動を発生させず，従って，被移送品が
存在しない基準状態でカメラ４により撮影する。即ち，
図３に示すような映像が得られる。図３において，２０
ａは撮影画面を示していて，２１ａは移送路である背景
画像，２２ａは図２で示した２個のマーク２２のマ−ク
画像を示している。２４ａは背景画像２１ａ以外の空間
部である。このカメラ制御装置６では，この撮影した，
即ち図３に示した映像信号を所定の直列ディジタル信号
として画像処理装置７に伝送する。画像処理装置７にお
いては，装置内にもうけた記憶装置に基準画像信号とし
て記録する。この基準画像信号は，移送路を映した背景
画像２１ａから２個のマーク画像２２ａを除いた部分が
画像信号として「１」で，その他の空間部２４ａとマー
ク画像２２ａが「０」の２値のディジタル信号列になっ
ている。

【００１０】図６に示すステップ０において稼働を開始
し，図１に示した定振幅コントローラ８の駆動によって
パーツフィーダ１が稼働をはじめると，パーツフィーダ
１の中央にあるボウル１ｂ中の被移送品（図示せず）は
パーツフィーダ１の振動に伴いパーツフィーダ１の移送
路１ｃ上を順次出口１ｄに向けて移送される。被移送品
（図示せず）が移動して被移送品検知センサ５が被移送
品の存在を検知すると，ステップ１においてカメラ４の
シャッタを切って撮影する。例えば，図２に示したよう
な被移送品と移送路とが接触した状況においては，カメ
ラ４は，図４に示すような被移送品と背景である移送路
とが結合した影絵を得る。図４において２０ｂは撮影画
面全体の映像を示していて２５は撮影された影絵，２２
ｂは図２に示した２個のマーク２２の各マーク画像であ
る。また，２４ｂは影絵２５以外の空間部である。この
撮影信号は，被移送品と移送路を映した影絵２５からマ
ーク画像２２ｂを除いた部分が画像信号として「１」
で，その他の空間部２４ｂとマーク画像２２ｂが「０」
の２値のデジタル信号になっている。上記画像信号がカ
メラ制御装置６から画像処理装置７に伝送されると，ス
テップ２において，画像処理装置７においては，ステッ
プ−１で記録した基準状態の画像信号，即ち，図３に示
した移送路の背景画像２１ａに含まれる２個のマーク２
２ａと上記２個のマーク２２ｂそれぞれの対応するマー
ク同士のマーク形状の重心位置間（通常円形状が用いら
れ，この場合は中心位置間）の距離を判定し，この距離
がゼロになるように図４に示した映像２０ｂの影絵２５
をスライドする。従って，画像信号上で２個のマーク画
像２２ａとそれぞれに対応するマーク画像２２ｂとの位
置が一致する。

【００１１】図３に示した２個のマーク画像２２ａと，
それぞれに対応する図４に示したマーク画像２２ｂとが
一致すると，ステップ３において，図４に示す映像の画
像信号から図３に示す映像の基準画像信号を減算する。
即ち，図４に示す画像信号の内の移送路を示す背景部を
削除する。従って，図５に示すような被移送品のみを示
す画像信号が得られる。図５において２０ｃは撮影画面
全体の映像を示していて２６は被移送品の影絵，２４ｃ
は影絵２６の周囲の空間部である。次に、ステップ４に
おいて，画像処理装置７においては予めこの画像処理装
置７の記憶装置に記録された画像情報と上記被移送品の
みを示す画像信号とを比較して，それらの画像形状から
この撮影した被移送品の状態、例えば方向の正否等を判
定する。次にステップ５において，前記判定結果に基づ
いて所定の処理装置，例えば，被移送品の方向が正しく
ないと図示しない排除機構に信号を伝送してこれを駆動
し，不正方向の被移送品（図示せず）を排除する。被移
送品の方向が正しいとそのまま移送路出口１ｄに被移送
品（図示せず）を移送して次工程装置である例えば自動
組立機械（図示せず）に供給する。

【００１２】上述の説明は本発明についての実施例にお
ける基本構成と基本実施方法について説明したものであ
って，例えば，カメラ装着箇所に被移送品センサを設け
るように説明したが，被移送品センサを用いないで，画
像処理の最初の段階で映像画面の側部と被移送品との関
係を判定し，被移送品が画面の側部にかかっていない場
合にはその画像信号を以降の画像処理に用いるようにし
ても良い。また，上述の実施例では被移送品の輪郭形状
を判定する場合について説明したが，影絵のみではなく
その他詳細映像を捕らえたい場合等，必要条件に対応し
て光源のランプとカメラとの関係位置や窓の材質等の条
件も適切に設定すれば良く，画像信号も上述よりも詳細
なコード化した信号で表すようにしても良い。従って，
また，マークは乳白色半透明円形窓形状を移送路下側面
に２個平行に設けるように説明したが，上記条件に対応
して光透過窓ではなく目的に対応した位置形状個数のマ
ークを描く等任意適切に設ければ良い。また，カメラを
シャッタによって機能させるように説明したがストロボ
等によって機能させるようにしても良い。また，映像撮
影手段にＣＣＤカメラを用いるように説明したが，目的
条件に対応すればその他の撮影手段であっても良く，カ
メラを配置する空間余裕がない場合や局部映像を必要と
する場合等には映像伝送用のオプティカルファイバを使
用してその先端に適切な映像撮影手段を設ければ良い。

【００１３】上述した実施例の説明では本発明をパーツ
フィーダに適用し，本発明による検知信号によってパー
ツフィーダの移送路に設けた排除機構を操作するように
説明したが，本発明に基づく振動フィーダ用視覚装置
は，電磁石により駆動される以外の振動フィーダや直線
フィーダ等任意の構造の振動フィーダに適用することが
でき，その必要条件に対応して，その検知結果は振動フ
ィーダの移送路途中に設けた修正機能や移送路外の分類
機能等各種の機構装置の稼働を操作するようにすること
ができる。また，カメラ制御装置，画像処理装置等別個
の装置として説明したが，本発明の実施例に説明した機
能装置は，それぞれ適切に一体にし，また，分離させて
も良い。撮影手段としての採用装置に対応してカメラ制
御装置の機能や内部で用いる信号の形態が変更されるの
も当然である。なお，本実施例では被移送品撮影画像信
号上の２個のマ−クを背景のみを撮影した記憶手段に記
録された撮影画像上の各対応するマ−ク位置にスライド
させることにより位置合わせをし，背景画像を減算する
場合について説明したが，これとは逆に背景のみの撮影
画像上の２個のマ−クを被移送品撮影画像信号上の各対
応するマ−ク位置にスライドさせて両者の位置合わせを
し，背景画像を減算するようにしても良く，要するに両
者の画像は画像処理装置７によって各画像それぞれの２
個のマークを各対応するマ−ク同士を一致させることに
より位置合わせをし，背景画像を減算すれば良い。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上記のように振動フィーダの部
品移送路上を走行中の被移送品の方向，姿勢などを判
別，特定するために，撮影した被移送品を含む全体の画
像から移送路を主体とした背景画像を除去するように構
成したのものであって，とりわけ振動フィーダの移送路
及び当該移送路上を走行する被移送品が変位することの
補償として前記画像の視野中の部品移送路に２個のマー
クを付与し，部品移送路及び被移送品全体の画像信号か
ら部品移送路を主体とする背景の画像信号を減算するに
当たって，各対応マークに相当する信号が各マークの面
積上の重心を一致させるようにしたものであるから，振
動フィーダにより移送すべき物品を周囲環境から完全に
独立分離した状態で判別することができる。従って，移
送する物品の移送路における姿勢等の状況を明確に判別
し，その状況に対応した処置が的確に実行できるという
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく振動フィーダ用視覚装置をパー
ツフィーダに適用した実施例の構成を説明するパーツフ
ィーダの斜視図を含めた接続図である。

【図２】本発明を適用した振動フィーダにおける被移送
品と移送路との接触状況例を説明する側面図である。

【図３】本発明を適用した振動フィーダの基準状態にお
ける撮影画像図例である。

【図４】図２に示した状況を撮影した撮影画像図例であ
る。

【図５】本発明を適用した結果得られた被移送品の影絵
を画像化した画像図例である。

【図６】本発明の動作を説明する概要フロー図である。

【図７】振動フィーダにおいて撮影によって被移送品の
状態判定に用いる場合に問題になる被移送品と移送路と
の関係を示す側面図である。

【図８】図７に示す状況を撮影した映像の画像図であ
る。

【符号の説明】

１：パーツフィーダ（振動フィーダ） １ｃ：移送路 ３：ランプ（光源） ４：カメラ（撮影手段） ６：カメラ制御装置 ７：画像処理装置 ２２：マーク

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−209114（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−201111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107504（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220076（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被移送品を振動により移送する振動フィ
   ーダ上の該被移送品認識装置において，当該振動フィー
   ダの移送路における前記認識装置の視野内に２個のマー
   クを付与し，当該２個のマークが付与された部分の移送
   路を含む被移送品の撮影手段と，被移送品が存在しない
   基準状態における該撮影手段による撮影画像信号を記録
   する記憶手段と，前記被移送品撮影画像信号上の前記２
   個のマークと前記記憶手段に記録された基準状態におけ
   る撮影画像信号上の２個のマークとをそれぞれ対応する
   マーク同士の面積上における重心位置を一致させた状態
   で，被移送品撮影画像信号から前記記憶手段に記録され
   た基準状態における撮影画像信号を減算することにより
   被移送品のみの画像信号を得る画像処理手段とを備える
   ようにしたことを特徴とする振動フィーダ用視覚装置。