JP3385070B2 - ワーク移載装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを自動的に所定
の受入部材の穴部内に移載するワーク移載装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機械等の生産・組立工程におい
ては、多数のワークを順次定型的に所定の位置に移載す
る場面が多々生じるが、近年かかるワークの移載を自動
的に行うワーク移載装置ないしはワーク移載ロボットが
多用されている。そして、ワーク移載装置の種類は多岐
にわたるが、かかるワーク移載装置の１つとして、例え
ばワークを把握部材を用いて所定の部材に設けられた穴
部に挿入・移載するといったタイプのものが知られてい
る(例えば、特開平３−１７０２８７号公報参照)。

【０００３】そして、このように、ワークを所定の部材
(以下、これを受入部材という)の穴部に自動的に挿入・
移載する場合、受入部材の配置位置は一定であるとは限
らず、また受入部材が変形することもあるので、穴部の
位置は一定とはならない。したがって、ワークを穴部に
挿入する際、ワークを挿入すべき穴部の位置・形状を正
確に検出(把握)し、かかる穴部の位置・形状に応じて把
持部材の動作を制御する必要がある。このため、かかる
ワーク移載装置には、穴部の位置・形状を検出する位置
・形状検出手段が設けられる。

【０００４】そして、近年かかる位置・形状検出手段の
１つとして、例えば対象物(受入部材ないしは穴部)を撮
影する画像処理用カメラと、該画像処理用カメラによっ
て撮影された画像を処理(解析)することによって対象物
の位置・形状を検出(演算)する画像処理手段とを備えた
ものが多用されている。

【０００５】このように、画像処理により対象物(受入
部材ないしは穴部)の位置・形状を検出するようにした
位置・形状検出手段では、普通、画像処理用カメラによ
って撮影された画像に２値化処理とラベリング処理とを
施すことによって、対象物の位置・形状を検出するよう
にしている。ここで、２値化処理は、画像を多数の画素
にわけ、該画素中で、所定のしきい値より明るいものを
白とし、該しきい値より暗いものを黒として、各画素を
白又は黒の２値であらわすといった手法で行われる。そ
して、例えば、穴部を備えた受入部材の画像の２値化処
理においては、光を反射しない穴部に対応する画素は黒
であらわされ、その他の光を反射する部分は白であらわ
されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる穴部
を備えた受入部材として、例えば互いに離間して平行に
配置される上側板状部材と下側板状部材とが設けられ、
両板状部材に夫々これらを厚み方向に貫通する穴部が、
互いに対向するように配置されているものが使用される
ことがある。そして、この場合、ワークは上側板状部材
の穴部(以下、これを上側穴部といい、下側板状部材の
穴部を下側穴部という)に挿入されるので、ワークを移
載する際には上側穴部の位置・形状を検出する必要があ
る。

【０００７】この場合、画像処理用カメラで受入部材の
表面を撮影し、該画像に２値化処理を施すことによって
上側穴部の位置・形状を検出することになるが、かかる
画像においては、上側穴部と下側穴部とが重なり合う。
ここで、下側穴部が上側穴部より小さい場合は、下側板
状部材の下側穴部まわりの部分で反射した光が上側穴部
を通して画像処理用カメラに入るので、画像中の、平面
視で上側穴部の円周部と下側穴部の円周部との間のリン
グ状の部分の画素は、２値化処理においては白とされ
る。したがって、画像中の上側穴部に対応する部分が正
しく表示されず、このため上側穴部の位置・形状を正確
に検出することができず、把持部材の動作の制御が非常
にむずかしくなるといった問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、画像処理によってワークを
挿入すべき穴部の位置・形状を検出するようにしたワー
ク移載装置に対して、画像処理用カメラの視野に２つの
穴部が重なり合って存在するような場合でも、穴部の位
置・形状を正確に検出することができる手段を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、互いに離間して平行に配置される第
１,第２板状部材が設けられ、第１の板状部材に該第１
の板状部材を厚み方向に貫通する第１穴部が設けられ、
該第１穴部と対向する位置において第２板状部材に第２
穴部が設けられている受入部材に、第１穴部を通して所
定のワークを移載するワーク移載装置であって、第１板
状部材の、第２板状部材とは反対側の表面に、第１板状
部材の側方から光を照射する光源と、第１板状部材の上
記表面の正面に配置され、上記表面を撮影する画像処理
用カメラと、該画像処理用カメラによって撮影された画
像を処理することによって、第１穴部の位置・形状を検
出する画像処理手段と、上記光源と受入部材との間に配
置され、光源から第１板状部材への光は遮断せず、光源
から第２板状部材への光は遮断する遮蔽部材とが設けら
れていることを特徴とするワーク移載装置を提供する。

【００１０】第２の発明は、第１の発明にかかるワーク
移載装置において、第１,第２板状部材に、夫々、第１,
第２穴部が複数設けられ、画像処理手段が順次、ワーク
を通すべき第１穴部の位置・形状を検出するようになっ
ていて、遮蔽部材が、第１板状部材の上記表面と直交す
る方向に位置を変えることによって順次、ワークを通す
べき第１穴部への光は遮断せず、該第１穴部と対向する
第２穴部への光は遮断するようになっていることを特徴
とするワーク移載装置を提供する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図２〜図４に示すように、ワーク移載装置ＷＡは、所定
の置き場所に置かれた多数のワークＷを、ワーク把持機
構Ｒで１つづつ順次ピックアップして、搬送コンベア１
によって順次Ａ方向に搬送されるトレー２の穴部２c,２
d(図１参照)に自動的に挿入・移載するようになってい
る。なお、搬送コンベア１は、モータ３、チェン４、ス
プロケット５等を備えたコンベア駆動機構Ｄによって駆
動されるようになっている。なお、トレー２は、特許請
求の範囲に記載された「受入部材」に相当する。

【００１２】ワーク移載装置ＷＡには、水平面内におい
て、搬送コンベア１の長手方向すなわちトレー２の搬送
方向Ａと直交する方向に延びる２つの固定フレーム８
と、両固定フレーム８にまたがって該固定フレーム８と
直交する方向（Ａ方向)に延びるように配置され、両固
定フレーム８に沿って移動できるようになった可動フレ
ーム７とが設けられている。なお、可動フレーム７は、
図示していない駆動機構によって駆動されるようになっ
ている。そして、可動フレーム７には、ワークピックア
ップロボット９と、上下方向に延びワークピックアップ
ロボットを支持するアーム１０とを備えたワーク把持機
構Ｒが設けられている。このワーク把持機構Ｒにおいて
は、詳しくは図示していないが、アーム１０はアーム駆
動手段によって駆動され、上下方向に移動することがで
き、かつその軸線まわりに旋回することができるように
なっている。

【００１３】したがって、可動フレーム７の水平面内に
おけるＡ方向と直交する方向の移動動作と、アーム１０
の上下方向の移動動作と、アーム１０の旋回動作とを組
み合わせることによって、ワーク把持機構Ｒないしはワ
ークピックアップロボット９を、３次元的に任意の位置
に移動させることができるようになっている。また、ワ
ークピックアップロボット９は、図示していないロボッ
ト駆動手段によって駆動され、ワークＷを任意に把持し
又は該把持を解除することができるようになっている。

【００１４】かかる構成において、ワークピックアップ
ロボット９は、所定の置き場所に置かれたワークＷを把
持(ピックアップ)しうる位置に移動してワークＷを把持
し、このワークＷを所定の位置まで移送し、トレー２に
設けられた穴部２c,２dに挿入・移載するといった動作
を繰り返すようになっている。

【００１５】そして、このようにワークＷをトレー２の
穴部２c,２dに挿入・移載する際、ワークＷを挿入すべ
き穴部２cの位置・形状を正確に把握し、かかる穴部２c
の位置・形状に応じてワークピックアップロボット９の
動作を制御する必要がある。このため、ワーク移載装置
ＷＡには、ワークＷを移載すべきトレー２の上面を撮影
する画像処理用カメラ１１と、該画像処理用カメラ１１
によって撮影された画像を処理して、ワークＷを挿入す
べき穴部２cの位置・形状を検出(演算)する画像処理手
段Ｓとが設けられている。なお、画像処理用カメラ１１
は、ワークＷを移載すべきトレー２の上方に配置され
る。

【００１６】この画像処理手段Ｓは、一般に用いられて
いる普通の画像処理装置であって、画像処理用カメラ１
１によって撮影されたトレー２の上面の画像に、２値化
処理とラベリング処理とを施すことによって、穴部２c
の位置・形状を検出するようになっている。ここで、２
値化処理は、画像を多数の画素にわけ、該画素中で所定
のしきい値より明るいものを白とし、該しきい値より暗
いものを黒として、各画素を白又は黒の２値であらわす
といった普通の手法で行われる。なお、かかる２値化処
理においては、基本的には、光を反射しない穴部２cに
対応する画素は黒であらわされ、その他の光を反射する
部分は白であらわされることになる。

【００１７】図１に示すように、トレー２には、互いに
離間して平行に配置される上側板状部材２aと下側板状
部材２bとが設けられ、上側板状部材２aの所定の位置に
は夫々該上側板状部材２aを厚み方向に貫通する上側穴
部２cが設けられている。また、下側板状部材２bの、上
側穴部２cと対向する位置には夫々該下側板状部材２bを
厚み方向に貫通する下側穴部２dが設けられている。こ
こで、上側穴部２cと下側穴部２dとは、平面視で中心が
一致するように配置され、かつ上側穴部２cは下側穴部
２dよりも大径とされている。

【００１８】また、トレー２の斜め上方にはハロゲンラ
ンプ１３が配置され、このハロゲンランプ１３は、基本
的には、トレー２の上面に斜めに光を照射するようにな
っている。なお、ハロゲンランプ１３は、特許請求の範
囲に記載された「光源」に相当する。

【００１９】ところで、画像処理用カメラ１１側からト
レー２の上面を見ると、上側穴部２cと下側穴部２dとが
重なって見えることになる。このため、「発明が解決し
ようとする課題」の欄で説明したとおり、単純に、トレ
ー２の上面に光を照射すると、下側板状部材２bの下側
穴部２dまわりの部分で反射した光が上側穴部２cを通し
て画像処理用カメラ１１に入るので、平面視で上側穴部
２cの円周部と下側穴部２dの円周部との間のリング状の
部分は、２値化処理においては白とされる。したがっ
て、上側穴部２cの位置・形状を正確に検出することが
できなくなる。

【００２０】そこで、本実施例では、かかる不具合の発
生を防止するために、ハロゲンランプ１３とトレー２と
の間に、ハロゲンランプ１３から、ワークＷを挿入すべ
き上側穴部２c付近への光は遮断しないが、該上側穴部
２cと対向する下側穴部２d付近への光は遮断する遮蔽部
材１４が設けられている。かかる遮蔽部材１４が設けら
れているので、画像処理用カメラ１１側からみて、上側
穴部２cと下側穴部２dとが重なり合っていても、下側穴
部２d付近には光が照射されないので、下側板状部材２b
の下側穴部２dまわりでは反射光が生じない。このた
め、画像処理用カメラ１１によって撮影されたトレー２
の上面の画像においては、上側穴部２cに相当する部分
がすべて十分暗くなり(しきい値以下となり)、２値化処
理によって上側穴部２cに相当する部分の画素はすべて
黒となる。したがって、ワークＷを挿入すべき上側穴部
２cの位置・形状が正確に検出され、ワークピックアッ
プロボット５を的確に位置決めすることができ、ワーク
Ｗを所定の上側穴部２cに確実に挿入することができ
る。

【００２１】しかしながら、トレー２には、ワークＷを
挿入すべき上側穴部２c(下側穴部２d)が複数設けられて
いるので、これらの上側穴部２cに順次１つづつワーク
Ｗを挿入することになる。したがって、遮蔽部材１４の
位置を固定したのでは、すべてのワークＷの挿入に際し
て、上側穴部２c付近には光が照射され、かつ下側穴部
２d付近には光が照射されないといった状況をつくるこ
とができない。そこで、本実施例では、ワークＷを挿入
すべき上側穴部２cの位置に応じて遮蔽部材１４の位置
を変更し、どの上側穴部２cにワークＷを挿入する際に
も、上側穴部２c付近には光が照射される一方、これに
対向する下側部材２dには光が照射されないようにして
いる。

【００２２】具体的には、遮蔽部材１４を上下方向に移
動させることによって、順次、ワークＷを挿入すべき上
側穴部２cへの光は遮断せず、該上側穴部２cと対向する
下側穴部２dへの光は遮断するようにしている。すなわ
ち、図１中の位置関係において右側から順に、１番目
(遮蔽部材１４に最も近い)から３番目までの３つの上側
穴部２cに夫々ワークＷを挿入する際には、遮蔽部材１
４をその上端部がＰ₁位置にくるように配置する。この
とき、ハロゲンランプ１３の光は、直線Ｌ₁より上側に
は照射されるが直線Ｌ₁より下側には照射されない。し
たがって、これらの３組の上側,下側穴部２c,２dにおい
てはすべて、上側穴部２c付近には光が照射される一
方、下側穴部２d付近には光が照射されない。

【００２３】図１中の位置関係において右側から順に、
４番目から６番目までの３つの上側穴部２cに夫々ワー
クＷを挿入する際には、遮蔽部材１４をその上端部がＰ
₂位置にくるように配置する。このとき、ハロゲンラン
プ１３の光は、直線Ｌ₂より上側には照射されるが直線
Ｌ₂より下側には照射されない。したがって、これらの
３組の上側,下側穴部２c,２dにおいてはすべて、上側穴
部２c付近には光が照射される一方、下側穴部２d付近に
は光が照射されない。

【００２４】図１中の位置関係において右側から順に、
７番目と８番目の２つの上側穴部２cに夫々ワークＷを
挿入する際には、遮蔽部材１４をその上端部がＰ₃位置
にくるように配置する。このとき、ハロゲンランプ１３
の光は、直線Ｌ₃より上側には照射されるが直線Ｌ₃より
下側には照射されない。したがって、これらの２組の上
側,下側穴部２c,２dにおいてはすべて、上側穴部２c付
近には光が照射される一方、下側穴部２d付近には光が
照射されない。

【００２５】このように、どの上側穴部２cにワークＷ
を挿入する際にも、該上側穴部２cの位置・形状が正確
に検出され、ワークピックアップロボット９の制御精度
を高めることができ、ワークＷの移載を能率化すること
ができる。

【００２６】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、遮蔽部材に
よって、光源から第２板状部材への光が遮断されるの
で、第２穴部まわりでは反射光が生じない。このため、
画像処理用カメラによって撮影された受入部材の画像に
おいては、第１穴部に相当する部分がすべて正確に表示
される。したがって、ワークを挿入すべき穴部の位置・
形状が正確に検出され、ワークを所定の穴部に的確に挿
入・移載することができる。

【００２７】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、遮蔽部材が
その位置を変えることによって順次、ワークを通すべき
第１穴部と対向する第２穴部への光を遮断するようにな
っているので、ワークを挿入・移載すべき第１穴部の位
置が変わっても、該穴部の位置・形状を的確に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるワーク移載装置のトレーまわ
りの立面説明図である。

【図２】 本発明にかかるワーク移載装置の側面説明図
である。

【図３】 図２に示すワーク移載装置の平面説明図であ
る。

【図４】 図２に示すワーク移載装置の正面説明図であ
る。

【符号の説明】

ＷＡ…ワーク移載装置 Ｓ…画像処理手段 Ｗ…ワーク ２…トレー ２a,２b…上側,下側板状部材 ２c,２d…上側,下側穴部 １１…画像処理用カメラ １３…ハロゲンランプ １４…遮蔽部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野▲崎▼ 智之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−284978（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−170287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 B65G 47/90 - 47/96

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに離間して平行に配置される第１,
   第２板状部材が設けられ、第１の板状部材に該第１の板
   状部材を厚み方向に貫通する第１穴部が設けられ、該第
   １穴部と対向する位置において第２板状部材に第２穴部
   が設けられている受入部材に、第１穴部を通して所定の
   ワークを移載するワーク移載装置であって、 第１板状部材の、第２板状部材とは反対側の表面に、第
   １板状部材の側方から光を照射する光源と、 第１板状部材の上記表面の正面に配置され、上記表面を
   撮影する画像処理用カメラと、 該画像処理用カメラによって撮影された画像を処理する
   ことによって、第１穴部の位置・形状を検出する画像処
   理手段と、 上記光源と受入部材との間に配置され、光源から第１板
   状部材への光は遮断せず、光源から第２板状部材への光
   は遮断する遮蔽部材とが設けられていることを特徴とす
   るワーク移載装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたワーク移載装置に
   おいて、 第１,第２板状部材に、夫々、第１,第２穴部が複数設け
   られ、画像処理手段が順次、ワークを通すべき第１穴部
   の位置・形状を検出するようになっていて、 遮蔽部材が、第１板状部材の上記表面と直交する方向に
   位置を変えることによって順次、ワークを通すべき第１
   穴部への光は遮断せず、該第１穴部と対向する第２穴部
   への光は遮断するようになっていることを特徴とするワ
   ーク移載装置。