JP3074382B1 - トラッキング搬送によるマーキング装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 ワークの整列や停止の必要がなく、ワークを
搬送しながらマーキングの可能なトラッキング搬送によ
るマーキング装置を提供する。 【解決手段】 コンベア１上に、ワーク３を複数個間
隔、位置、姿勢をランダムに載置する。カメラ９により
予め設定した撮像距離間隔（１ピッチ）毎に１回撮像を
行う。アームロボット１７は、印字部１５をワーク３の
上空に移動させ、ワーク３の追従を開始する。印字部１
５の移動はコンベア１と同じ速度で継続しつつ印字作業
を行う。このときの移動速度の追従は、エンコーダーパ
ルスの信号により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラッキング搬送に
よるマーキング装置に係わり、特にワークの整列や停止
の必要がなく、ワークを搬送しながらマーキングの可能
なトラッキング搬送によるマーキング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマーキング装置は、インク吹付け
による印字装置、またはレーザー装置によるドット印字
による印字装置と、ワークの搬送装置、更に、印字対象
のワークを整列させるための整列装置の組み合わせで構
成される。

【０００３】そして、搬送装置の上流で、又は搬送しな
がらワークを整列させ、印字装置位置を通過させる。こ
の時、ワークを通過させながら、または一旦停止させて
印字装置によりワークに印字を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマー
キング装置では、印字対象のワークを整列させなければ
ならないため、パーツフィーダ等の整列装置が必要であ
ったり、整列が困難なワークに対し人手による整列が行
われていた。また、ワークを印字位置で停止させる場合
には、停止ユニットが必要であった。

【０００５】このように、整列装置や、停止ユニット、
更に人手の介入など余分な装置や行程が入り、装置のト
ラブルにより稼働率が低下したり、搬送効率や、作業効
率においても無駄を生じていた。

【０００６】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、ワークの整列や停止の必要がなく、ワー
クを搬送しながらマーキングの可能なトラッキング搬送
によるマーキング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、モー
タにより駆動される搬送装置と、該搬送装置の移動距離
を検出するエンコーダと、前記搬送装置に間隔、位置、
姿勢がランダムに給材された少なくとも一つのワーク
と、該ワークを前記エンコーダで検出された移動距離が
所定距離になる毎に撮像するカメラと、該カメラで撮像
された前記ワークの初期位置及び／又は姿勢を演算する
画像処理手段と、前記ワークの給材地点より前記搬送装
置の移動方向下流に設定され、前記ワークに対するマー
キングが可能な印字エリアと、前記画像処理手段で演算
された前記ワークの初期位置及び／又は姿勢に対し、前
記エンコーダで検出された移動距離を加算して前記ワー
クの現在位置及び／又は姿勢を演算する現在位置・姿勢
演算手段と、前記印字エリア内に前記ワークが入ったと
き、前記エンコーダで検出した移動距離に追従させつ
つ、前記現在位置・姿勢演算手段で演算された前記ワー
クの現在位置及び／又は姿勢に基づき、前記ワークに対
しマーキングを行うため水平面内の回動、平行移動、下
降及び上昇の内のいずれか少なくとも一つの動作を行う
アームロボットと、該アームロボットの端部に配設さ
れ、前記ワークに対するマーキングを行うマーカーヘッ
ドと、該マーカーヘッドより前記ワークに付与されるマ
ーキングデータの読み込み、編集及び保存の内のいずれ
か少なくとも一つを行うマーキングデータ処理手段とを
備えて構成した。

【０００８】搬送装置はモータにより駆動される。エン
コーダは搬送装置の移動距離を検出可能である。ワーク
は少なくとも一つ搬送装置に載置等される。このワーク
は、間隔、位置、姿勢がランダムに給材されている。カ
メラは、ワークをエンコーダで検出された移動距離が所
定距離になる毎に撮像する。カメラは、カメラの視野範
囲内で少なくとも１回はワークの全姿を撮像する。

【０００９】所定距離は、このように少なくとも１回は
ワークの全姿を撮像可能なように設定する。例えば、こ
の所定距離をカメラの視野範囲内で間隔を開け過ぎる
と、ワークの全姿を撮像出来ない場合が出てくる。

【００１０】一方、間隔を狭くし過ぎると、カメラの視
野範囲内でワークの全姿を短距離毎に何枚も撮像するこ
とになり無駄である。但し、この複数枚の画像の内、例
えば最初の１枚のみを用いる等することは可能である。
なお、エンコーダで検出された移動距離を基に撮像する
のは、後のマーキング処理との間に時間的な関連を持た
せるためである。

【００１１】画像処理手段では、カメラで撮像されたワ
ークの初期位置及び／又は姿勢を演算する。印字エリア
は、ワークの給材地点より搬送装置の移動方向下流に設
定され、ワークに対するマーキングが可能な領域であ
る。

【００１２】現在位置・姿勢演算手段は、画像処理手段
で演算されたワークの初期位置及び／又は姿勢に対し、
エンコーダで検出された移動距離を加算してワークの現
在位置及び／又は姿勢を演算する。

【００１３】アームロボットは、印字エリア内にワーク
が入ったとき、エンコーダで検出した移動距離に追従さ
せる。そして、現在位置・姿勢演算手段で演算されたワ
ークの現在位置及び／又は姿勢に基づき、ワークに対し
マーキングを行うため、水平面内の回動、平行移動、下
降及び上昇の内のいずれか少なくとも一つの動作を行
う。

【００１４】座標系は、カメラの属するカメラ座標系や
アームロボットの属するロボット座標系がそれぞれ存在
するが、ワークの初期位置及び／又は姿勢、ワークの現
在位置及び／又は姿勢は、処理のし易さや演算効率を考
え、予め仮想した一つの座標系に対しデータ化する。

【００１５】印字エリア内にワークが入ったか否かは、
現在位置・姿勢演算手段で演算されたワークの現在位置
から判断する。このために特別な位置検出センサ等を要
しないので安価に構成可能である。

【００１６】マーカーヘッドは、アームロボットの端部
に配設され、ワークに対するマーキングを行う。マーカ
ーヘッドは例えば印字、焼き付け、刻印、捺印等が可能
なものであり、ワークに対する接触、非接触を問わな
い。アームロボットを下降や上昇させるのは、ワークが
凹凸のある場合に、ワークの凹部に対しマーキングをす
る際等に、凸部にマーカーヘッドが衝突しないようにす
るためである。

【００１７】マーキングデータ処理手段は、マーカーヘ
ッドよりワークに付与されるマーキングデータの読み込
み、編集及び保存の内のいずれか少なくとも一つを行
う。マーキングデータは、別のコンピュータ等で作成さ
れたものを読み込んで使用してもよいし、また、マーキ
ングデータ処理手段で編集したものを用いてもよい。以
上により、ワーク整列の必要がないため、整列装置が不
要である。また、整列装置のトラブルによる稼働率低下
が無くなる。

【００１８】更に、ワークに追従する形でアームロボッ
トはマーキングを行うため、ワーク停止ユニットが不要
である。そして、停止ユニットのトラブルによる稼働率
低下も無くなる。搬送しながらマーキング作業を行うた
めに作業効率が上がる。また、ワーク形状の違いによる
ツーリング（例えばクランパー等）が必要無い。整列困
難なワークの場合でも、人手の介入が必要なくなる。

【００１９】また、本発明は、前記アームロボットは、
前記印字エリア内に前記ワークが入ったとき、前記現在
位置・姿勢演算手段で演算された前記ワークの現在位置
及び／又は姿勢に基づき、前記ワークに対するマーキン
グのスタート点に移動し、該スタート点を基準として、
前記エンコーダで検出した移動距離に追従させつつ、前
記マーキングデータ処理手段で保存されたマーキングデ
ータの全てを前記ワークに対し一時にマーキングするこ
とを特徴とする。

【００２０】アームロボットは、ワークに対するマーキ
ングのスタート点に移動する。そして、このスタート点
を基準として、エンコーダで検出した移動距離に追従さ
せつつ、マーキングデータ処理手段で保存されたマーキ
ングデータの全てを、ワークに対し一時にマーキングす
る。このことにより、捺印等の場合のマーキングが簡単
に行える。マーキングデータの全てとは、マーカーヘッ
ドにより一時にマーキング可能なデータをいう。

【００２１】更に、本発明は、前記マーキングデータ処
理手段で保存されたマーキングデータは行方向及び／又
は列方向に連続する文字、図形、記号、模様、画像及び
色彩のいずれか少なくとも一つを含む連続データであ
り、前記アームロボットは、前記印字エリア内に前記ワ
ークが入ったとき、前記現在位置・姿勢演算手段で演算
された前記ワークの現在位置及び／又は姿勢に基づき、
前記ワークに対するマーキングのスタート点に移動し、
該スタート点より前記エンコーダで検出した移動距離に
追従させつつ前記姿勢から算出されるマーキング方向に
向けて、前記マーキングデータ処理手段で保存されたマ
ーキングデータを前記ワークに対し順次連続的に行方向
又は列方向にマーキングすることを特徴とする。

【００２２】マーキングデータは、連続する文字、図
形、記号、模様、画像及び色彩のいずれか少なくとも一
つを含む連続データである。このマーキングデータは、
行方向に連続していてもよいし、また列方向に連続して
いてもよい。更に、双方向共に連続していてもよい。

【００２３】この場合、アームロボットは、印字エリア
内にワークが入ったとき、現在位置・姿勢演算手段で演
算されたワークの現在位置及び／又は姿勢に基づき、ワ
ークに対するマーキングのスタート点に移動する。この
姿勢からは、マーキング方向が算出される。そして、こ
のスタート点よりエンコーダで検出した移動距離に追従
させつつマーキング方向に向けて、マーキングデータを
マーキングする。

【００２４】このときのマーキングの方法は、ワークに
対し順次連続的に行方向又は列方向に対し行う。即ち、
複数ドットを行方向にマーキングした後、アームロボッ
トを列方向に移動し、再び複数ドットを行方向にマーキ
ングする作業を繰り返す。又は、一文字等の単位毎にマ
ーキングを繰り返してもよい。以上により、位置及び／
又は姿勢が異なるワークに対しても、容易に連続データ
をマーキング出来る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１に、本発明の実施形態の全体外観図を示
す。図１において、コンベア１には、ワーク３が複数個
間隔、位置、姿勢をランダムに載置されている。コンベ
ア１は、モータ５により回転されるようになっている。
コンベア１の移動距離は、エンコーダ７から出力される
エンコーダーパルスにより検出されるようになってい
る。

【００２６】コンベア１上の所定範囲を監視するように
カメラ９がコンベア１の上方に配設されている。ワーク
３の陰影を明確にするために照明１１及び照明１３が設
けられている。そして、印字部１５は、アームロボット
１７の先端に取り付けられている。

【００２７】図２に本発明の実施形態の簡略平面図を、
また図３に本発明の実施形態の簡略正面図を示す。図２
及び図３において、印字エリア１９は、アームロボット
１７が動作可能な範囲で、ワーク３ヘの印字作業を行う
領域である。

【００２８】次に、本発明の実施形態の主要構成要素で
あるコンベア１、カメラ９及びアームロボット１７の各
相互間の位置合わせについて説明する。まずエンコーダ
ーパルス１パルス当たりのコンベア１の移動距離を実測
により算出する。コンベア１の所定位置を移動させ、そ
のときのコンベア１の移動距離とその移動に追随させた
ときのアームロボット１７の位置関係を補正する。そし
て、カメラ９の１画素当たりのアームロボット１７の移
動距離を補正する。

【００２９】カメラ９の属するカメラ座標系とアームロ
ボット１７の属するロボット座標系とが存在するが、デ
ータ処理のし易さや演算効率を考え、コンベア１の移動
方向をＸ軸に一致させたグローバル座標系を定義する。
以上のように、前もって、コンベア１、カメラ９及びア
ームロボット１７の位置関係をキャリブレーションによ
って求めておく。

【００３０】次に、本発明の実施形態の動作を図４及び
図５のフローチャートに従い説明する。まず、図４の画
像認識タスクについて説明する。ステップ０で画像認識
タスクを開始する。ステップ１（図中Ｓ１と略す。以下
同旨）でモータ５を駆動し、コンベア１を動作させる。
コンベア１上には、図２に示すようにワーク３を複数個
間隔、位置、姿勢をランダムに載置する。但し、印字対
象となる面は上方に位置させる。

【００３１】ステップ２では、予め設定した撮像距離間
隔（１ピッチ）か否かを判断し、１ピッチに至った場合
にはステップ３に進み、カメラ９による撮像を行う。例
えば、４００ｍｍの視野範囲のカメラを用いた場合に
は、約１００〜２００ｍｍを１ピッチとして、１ピッチ
毎に１回撮像を行う。

【００３２】このように、撮像距離間隔は視野範囲で必
ず１回以上、ワーク３の全姿の撮像が可能となるように
設定する。ワーク３の途中で切れた画像は画像処理によ
り破棄する。１ピッチへのカウントは、エンコーダ７か
ら出力されるエンコーダーパルスにより行う。

【００３３】また、ステップ４では、最初にワーク３の
全姿を捉えたもののみを検出し、画像処理を簡単にする
ため、以降のピッチで視野範囲内において検出したワー
ク３の姿はすべて破棄する。

【００３４】ステップ５では、ワーク３の傾き及び印字
を開始するスタート点２１をグローバル座標系での座標
値と共に保存登録する。登録されたデータは、コンベア
１の移動量により、随時その値が変化する。そして、ス
テップ６で停止ボタンが押されていなければステップ２
に戻り、カメラ９による撮像から繰り返す。ステップ６
で停止ボタンが押された場合には、ステップ７で画像認
識タスクを終了する。

【００３５】次に、図５のロボット動作タスクについて
説明する。ステップ１０でロボット動作タスクを開始す
る。ステップ１１では、ステップ５で登録された、ワー
ク３のデータがあるか否かが判定される。ワーク３のデ
ータが登録されていれば、ステップ１２に進み印字作業
に入る。

【００３６】但し、ワーク３が印字エリア１９に完全に
入るまでは、アームロボット１７は印字エリア１９の上
流の所定位置に待機している。上流で待機するのは、ワ
ーク３が上流から流れてくるため、アームロボット１７
の移動距離を出来るだけ少なくするためである。 ワー
ク３のデータが登録されていなければ、アームロボット
１７はずっと待機状態を続ける。

【００３７】ステップ１２では、アームロボット１７に
取り付けられた印字部１５を図６（ａ）に示すようにワ
ーク３の上空に移動させる。このとき、ステップ５で登
録されたワーク３の傾き及び印字を開始するスタート点
２１を基に印字部１５を水平面内で回動させ、かつ印字
を開始するスタート点２１まで平行移動させる。

【００３８】次に、ステップ１３でアームロボット１７
は、ワーク３の追従を開始する。そして、ステップ１４
で図６（ｂ）に示すように印字部１５を下降する。ステ
ップ１５では、図６（ｂ）から図６（ｃ）に移動する最
中に、移動をコンベア１と同じ速度で継続しつつ印字作
業を行う。

【００３９】このときの移動速度の追従は、エンコーダ
ーパルスの信号により行う。そして、ステップ１６で図
６（ｄ）に示すように印字部１５を上昇させる。ステッ
プ１７でアームロボット１７は、ワーク３の追従を終了
する。

【００４０】図７に示すように、ワーク３への印字が例
えば一文字の場合には、コンベア１の移動速度に追従さ
せつつアームロボット１７を移動し、ワーク３の現在位
置と姿勢を基に算出したスタート点２１を基準としてス
ポット的に印字が可能である。この場合、印字は短時間
で行うことが出来る。

【００４１】一方、図８に示すように、ワーク３への印
字が例えば連続データの場合には、ワーク３の現在位置
と姿勢を基に算出したスタート点２１に、アームロボッ
ト１７をまず移動する。また、この姿勢からは連続デー
タを印字する印字方向が算出可能である。

【００４２】そして、このスタート点２１より、エンコ
ーダ７で検出した移動距離に追従させつつ、印字方向に
向けて、印字データを印字する。この場合、位置や姿勢
が異なるワーク３に対しても、容易に連続データを印字
出来る。

【００４３】なお、ワーク３が複数個の場合には、印字
エリア１９に入った順序毎に、優先順位を付けて印字作
業を繰り返す。ワーク３への印字が一つ終了した段階で
一時、待機状態位置まで戻ってもよいし、戻らずに次の
ワーク３の現在位置及び姿勢にまで移動し、続けて印字
を行ってもよい。

【００４４】ステップ１４での印字部１５の下降及びス
テップ１６での印字部１５の上昇は、例えばワーク３に
凹凸が存在し、凹部に対し印字する場合に印字部１５が
凸部に衝突し、破損等するのを避けるためである。

【００４５】ステップ１８で停止ボタンが押された場合
には、ステップ１９でロボット動作タスクを終了する。
ステップ１８で停止ボタンが押されていない場合には、
ステップ１１に戻り、ステップ１１からステップ１７の
動作をワーク３が存在する限り繰り返し行う。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンコーダで検出された移動距離を基に、マーカーヘッド
をワークの現在位置及び／又は姿勢に追従させつつワー
クに対しマーキングするように構成したので、ワークの
整列や停止の必要がない。このため、ワーク整列装置や
停止ユニットが不要であり、安価かつ整列装置等のトラ
ブルによる稼働率低下が無くなる。搬送しながらマーキ
ング作業を行うために作業効率が上がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の全体外観図

【図２】 本発明の実施形態の簡略平面図

【図３】 本発明の実施形態の簡略正面図

【図４】 画像認識タスクについて説明するフローチャ
ート

【図５】 ロボット動作タスクについて説明するフロー
チャート

【図６】 印字作業の様子を示す図

【図７】 ワークに対しスポット的に印字する場合を示
す図

【図８】 ワークに対し連続データを印字する場合を示
す図

【符号の説明】

１ コンベア ３ ワーク ５ モータ ７ エンコーダ ９ カメラ １５ 印字部 １７ アームロボット １９ 印字エリア ２１ スタート点

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより駆動される搬送装置と、該
   搬送装置の移動距離を検出するエンコーダと、前記搬送
   装置に間隔、位置、姿勢がランダムに給材された少なく
   とも一つのワークと、該ワークを前記エンコーダで検出
   された移動距離が所定距離になる毎に撮像するカメラ
   と、該カメラで撮像された前記ワークの初期位置及び／
   又は姿勢を演算する画像処理手段と、前記ワークの給材
   地点より前記搬送装置の移動方向下流に設定され、前記
   ワークに対するマーキングが可能な印字エリアと、前記
   画像処理手段で演算された前記ワークの初期位置及び／
   又は姿勢に対し、前記エンコーダで検出された移動距離
   を加算して前記ワークの現在位置及び／又は姿勢を演算
   する現在位置・姿勢演算手段と、前記印字エリア内に前
   記ワークが入ったとき、前記エンコーダで検出した移動
   距離に追従させつつ、前記現在位置・姿勢演算手段で演
   算された前記ワークの現在位置及び／又は姿勢に基づ
   き、前記ワークに対しマーキングを行うため水平面内の
   回動、平行移動、下降及び上昇の内のいずれか少なくと
   も一つの動作を行うアームロボットと、該アームロボッ
   トの端部に配設され、前記ワークに対するマーキングを
   行うマーカーヘッドと、該マーカーヘッドより前記ワー
   クに付与されるマーキングデータの読み込み、編集及び
   保存の内のいずれか少なくとも一つを行うマーキングデ
   ータ処理手段とを備えたことを特徴とするトラッキング
   搬送によるマーキング装置。
2. 【請求項２】 前記アームロボットは、前記印字エリア
   内に前記ワークが入ったとき、前記現在位置・姿勢演算
   手段で演算された前記ワークの現在位置及び／又は姿勢
   に基づき、前記ワークに対するマーキングのスタート点
   に移動し、該スタート点を基準として、前記エンコーダ
   で検出した移動距離に追従させつつ、前記マーキングデ
   ータ処理手段で保存されたマーキングデータの全てを前
   記ワークに対し一時にマーキングすることを特徴とする
   請求項１記載のトラッキング搬送によるマーキング装
   置。
3. 【請求項３】 前記マーキングデータ処理手段で保存さ
   れたマーキングデータは行方向及び／又は列方向に連続
   する文字、図形、記号、模様、画像及び色彩のいずれか
   少なくとも一つを含む連続データであり、前記アームロ
   ボットは、前記印字エリア内に前記ワークが入ったと
   き、前記現在位置・姿勢演算手段で演算された前記ワー
   クの現在位置及び／又は姿勢に基づき、前記ワークに対
   するマーキングのスタート点に移動し、該スタート点よ
   り前記エンコーダで検出した移動距離に追従させつつ前
   記姿勢から算出されるマーキング方向に向けて、前記マ
   ーキングデータ処理手段で保存されたマーキングデータ
   を前記ワークに対し順次連続的に行方向又は列方向にマ
   ーキングすることを特徴とする請求項１記載のトラッキ
   ング搬送によるマーキング装置。