JP4741094B2

JP4741094B2 - Article posture changing device

Info

Publication number: JP4741094B2
Application number: JP2001044291A
Authority: JP
Inventors: 一美上遠野
Original assignee: 株式会社川島製作所
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002240930A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クッキー、ビスケット、チョコレート等の菓子に代表される食品のように、輪郭形状や表面に描かれる絵柄等が非等方性であるものに見られるような方向性を備えた物品の姿勢を変更する姿勢変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クッキー、ビスケット、チョコレート製の菓子に代表される食品に見られるような脆弱な物品は、通常、連続して大量に製造され、コンベヤ等の搬送装置によって個別に又は所定の数のグループに集められた集合状態で包装位置まで供給され、包装位置においてピロー包装機のような袋包装機、上包み包装機等の適宜の包装機によって包装されている。菓子等の物品が、平面で見て概略円形のような方向性が問題にされない形状を有している場合には、包装位置までの搬送中の物品の姿勢が特に問題になることはない。しかしながら、物品が円形以外の、例えば、ハート形、リーフ形等の方向性のある物品である場合には、複数の物品を積層する等のグループ化するときには、すべての物品を統一した所定の姿勢に揃えたり、幾つかの物品ごとに複数の姿勢のうちから選択した姿勢を採らせることがある。また、包装状態での包装材や容器内での物品の姿勢が問題になる場合には、包装位置に供給される物品の姿勢を特定の姿勢に揃える必要がある。
【０００３】
方向性を有する物品を撮像して得られた映像を画像処理して、その物品を所定の方向に揃えることは、例えば、特開平５−５１００１号公報や特開平１０−９５４０３号公報に開示されている。特開平５−５１００１号公報に開示されている装置は、エビフライ、ソーセージ等の横長形等の方向性を有する物品を容器に所定方向に揃えて充填する作業を機械化・自動化した物品の充填装置であり、この充填装置においては、横長形等の方向性を有する物品をカメラやＣＣＤ等の撮像手段によって撮像し、物品の長手方向の角度を撮像された映像を画像処理して識別し、容器への充填時に取るべき物品の長手方向の角度との角度差を基に物品を把持するハンドの角度を制御し、所定方向を向いたハンドによって物品を容器に充填している。また、特開平１０−９５４０３号公報には、表面に図柄が描かれたＣＤを、綴じ込まれる雑誌の見栄えを良くする等の目的で、不織布からなる袋に所定の向きに装入する板状物の包装装置が開示されている。板状物供給部からの板状物の取出作動前又は取出作動中に板状物を画像処理して向きのズレを判断し、板状物を移送させる作動中に板状物の向きを所定方向に矯正している。
【０００４】
これらの公報に開示されている物品揃え手法は、搬送手段によって搬送されてくる個々の物品をカメラやＣＣＤ等の撮像手段を用いて撮影し、得られた撮像結果を画像処理し、物品の長手方向、表面の模様、印刷、凹凸、符号等を検出して、容器への装填等に予め設定された方向と一致しているか否かを判断し、一致していなければそのズレ量を検出して物品の方向を所定の向き一致するように修正する手法である。上記公報に開示されている方向修正の手法では、把持手段として採用されている吸着具で個々の物品を把持し、その後、把持手段を回動せさることにより、物品の方向を所定の方向に修正している。
【０００５】
しかしながら、上記のような把持手段の回動によって方向性を有する物品の姿勢を変更する手法では、物品の姿勢変更の処理能力が把持手段による個々の物品の吸着、上昇、回動、下降及び吸着解除の各動作速度に依存しており、多量の物品を処理するのには限界がある。また、撮像手段と把持手段との処理ユニットを多数配置すれば物品の姿勢変更の処理能力の向上については期待できるが、処理ユニット数が増加するに従って設備コストが上昇する。また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合、把持手段が吸着具であるときには、物品の表面に生じやすい凹凸に起因して吸着具による吸着が困難であったり、ハンド等の把持具が脆弱な菓子に傷をつけたり、欠けを生じさせて、物品を不良品としてしまう虞がある。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】
そこで、方向性のある物品が毎分２００個にも達する多数で連続して搬送される状況において、物品の搬送中の姿勢がランダムな方向を向いていても、また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合にも、搬送中の個々の物品の姿勢を検出し、検出した姿勢に応じて個々の物品に対して簡単な機構で且つ小さな力によって回転を与えることで、物品の姿勢を所定の姿勢に的確に変更する点で解決すべき課題がある。
【０００７】
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、姿勢がランダムな方向を向いて連続して搬送されてくる多数の物品の姿勢を、物品のグループ化や後流の包装機への一様な向きでの装入等を可能にするため、簡単な機構によって且つ高速で短時間で修正して、所定の姿勢に揃えることを可能にする物品の姿勢修正装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するため次のように構成されている。即ち、この発明は、方向性を有する物品を載置状態で搬送し且つ前記物品の搬送方向に対して横断する方向に傾斜した搬送コンベヤ、前記搬送コンベヤに載置されている前記物品を撮影する撮影手段、前記搬送コンベヤの傾斜下方側に前記搬送コンベヤに沿って配設されており前記物品の側部に当接しつつ変速駆動されるサイドコンベヤ、前記撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて前記方向性で定まる前記物品の姿勢を目標姿勢に一致させるため前記サイドコンベヤの走行速度を制御するコントローラ、及び前記搬送コンベヤの流入側に先行して、搬送方向及び横断方向にランダムに流されている前記物品を前記搬送方向に一列に揃えると共に前記物品の姿勢を概略揃える前処理機構から成り、前記前処理機構は、搬送方向に横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤと、当該傾斜コンベヤの傾斜下方から前記傾斜コンベヤの搬送面を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤとを備え、前記ガイドコンベヤのコンベヤ面は前記傾斜コンベヤの前記搬送面と略直交して配置されており、前記ガイドコンベヤは前記傾斜コンベヤと速度差をもって駆動されることから成る物品の姿勢変更装置に関する。
【０００９】
この発明による物品の姿勢変更装置によれば、サイドコンベヤは、搬送コンベヤの傾斜下方側に搬送コンベヤに沿って配設されており、搬送コンベヤに載置状態の物品の側部に当接した状態で変速駆動される。コントローラは、撮影手段が撮影した物品の映像データによって得られた物品の姿勢に基づいてサイドコンベヤを速度制御し、搬送コンベヤの搬送速度に対してサイドコンベヤのコンベヤ速度を変化させる。その結果、物品は、その側部に作用するサイドコンベヤの摩擦力で回転され、その姿勢が目標姿勢に一致することになる。この物品の姿勢変更装置において、搬送コンベヤの流入側に先行して、搬送方向及び横断方向にランダムに流されている物品を搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃える前処理機構が配設されている。更に、前処理機構は、搬送方向に横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤと、当該傾斜コンベヤの傾斜下方から傾斜コンベヤの搬送面を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤとを備え、ガイドコンベヤのコンベヤ面は傾斜コンベヤの搬送面と略直交して配置されており、ガイドコンベヤは傾斜コンベヤと速度差をもって駆動される。したがって、多量に連続して搬入されてくる物品を、予め、前処理機構において、重力の作用を利用した二つのコンベヤによって、搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃えることにより、物品の姿勢変更装置は方向性のある多数の物品の姿勢変更を一層正確に且つ高速で処理することが可能となる。
【００１０】
この物品の姿勢変更装置において、前記搬送コンベヤの傾斜下方側で且つ前記サイドコンベヤの上流側には、前記搬送コンベヤに沿って、前記搬送コンベヤと同速度で駆動されて前記物品の搬送経路を規制する規制サイドコンベヤが配設されており、前記撮影手段は前記規制サイドコンベヤで規制された状態の前記物品を撮影する。搬送コンベヤは物品の搬送方向に対して横断する方向に傾斜しているが、搬送コンベヤの傾斜下方側に搬送コンベヤに沿って規制サイドコンベヤが配設されているので、物品は搬送コンベヤによって載置状態のまま規制サイドコンベヤによってそれ以上に滑り落ちないように傾斜方向に規制されつつ搬送される。規制サイドコンベヤは搬送コンベヤの搬送速度と同速度で駆動されているので、物品は規制サイドコンベヤによって回転されることがなく搬入時のままの姿勢で一定しており、撮影手段はこの一定の姿勢を保っている物品を撮影する。物品は、規制サイドコンベヤからサイドコンベヤに受け渡される。
【００１１】
この物品の姿勢変更装置において、前記コントローラは、前記搬送コンベヤからの搬出時における前記物品の取るべき姿勢として設定される目標姿勢を記憶する目標姿勢記憶手段、前記撮影手段によって撮影された前記物品の映像データに基づいて前記物品の実姿勢を算出する実姿勢算出手段、前記搬送コンベヤによって搬送中の前記物品の前記実姿勢を前記目標姿勢に一致させるため前記実姿勢算出手段が算出した前記実姿勢と前記目標姿勢記憶手段に記憶されている前記目標姿勢との姿勢偏差に基づいて前記サイドコンベヤが駆動される際に従うべき速度パターンを演算する演算手段、及び前記速度パターンに基づいて前記サイドコンベヤを速度制御する制御信号を出力する出力手段を備えている。このコントローラによれば、目標姿勢記憶手段は搬送コンベヤからの搬出時に物品の取るべき方向として設定された目標姿勢を記憶し、実姿勢算出手段は撮影手段によって撮影した物品の映像データに基づいて物品の実姿勢を算出し、演算手段は実姿勢算出手段が算出した物品の実姿勢と目標姿勢記憶手段に記憶されている目標姿勢との偏差に基づいてサイドコンベヤが駆動される際に従うべき速度パターンを演算し、出力手段は、その速度パターンに基づいてサイドコンベヤを速度制御する制御信号を出力する。
【００１２】
前記速度パターンは、前記姿勢偏差が大きいほど、前記搬送コンベヤの搬送速度と前記サイドコンベヤとの速度差を大きくした、又は所定の速度差を継続する継続期間を長くした速度パターンである。物品の実姿勢と目標姿勢との偏差の正負及び大きさに応じて物品の姿勢を変更する際の物品を回転させる方向と回転量とが対応しているので、姿勢偏差を解消するべく、搬送コンベヤに対して速度差を生じるようにサイドコンベヤの速度パターンが演算される。姿勢偏差が大きいほど物品を回転すべき回転量が大きくなるので、上記速度差を大きくし又は速度差を継続する継続期間が長く設定される。速度パターンは、コントローラにおいて姿勢偏差に応じて予め設定されている式又はマップに基づいて演算される。
【００１３】
この物品の姿勢変更装置において、前記規制サイドコンベヤ、前記撮影手段、及び前記サイドコンベヤは、ユニットとして前記搬送コンベヤに前記搬送方向に沿って繰り返して配設されており、前記コントローラは、後続側に配設される前記ユニットについて、先行して配設される前記ユニットについてする制御と同様の制御を行う。規制サイドコンベヤ、撮影手段、及びサイドコンベヤから成るユニットを搬送コンベヤにその搬送方向に沿って繰り返して配設することにより、物品の姿勢を変更する機会が少なくとも二度与えられることになり、多数の物品の姿勢をより精度良く目標姿勢に一致させることが可能となる。コントローラは、上流側に配設されるユニットに関して備える各手段と同様、撮影手段によって撮影した物品の映像データに基づいて物品の実姿勢を算出する実姿勢算出手段、搬送コンベヤによって搬送中の物品の実姿勢を目標姿勢に一致させるため実姿勢算出手段が算出した物品の実姿勢と目標姿勢記憶手段に記憶されている目標姿勢との姿勢偏差に基づいてサイドコンベヤが従うべき速度パターンを演算する演算手段、及び前記速度パターンに基づいてサイドコンベヤへの制御信号を出力する出力手段を、後続側に配設されているユニット用として備えており、前記撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて前記物品の姿勢を前記目標姿勢に一致させるため前記サイドコンベヤのコンベヤ速度を制御する。
【００１５】
この物品の姿勢変更装置において、前記搬送コンベヤの搬出側に前記搬送コンベヤからの搬出時の前記物品を撮影する最終撮影手段及び前記物品を前記搬送コンベヤから排除する排除手段が設けられており、前記コントローラは、前記最終撮影手段が撮影した前記物品の映像データに基づいて求めた前記物品の最終実姿勢と前記目標姿勢との最終姿勢偏差が所定の値以上であることに応答して、前記物品を姿勢不良品として前記搬送コンベヤから排除するため前記排除手段を作動させる排除制御信号を出力する排除決定手段を備えている。姿勢不良品と成る物品は、グループ化する際にも、包装機への導入姿勢としても不適であるので、最終撮影手段が撮影した物品の映像データに基づいて求めた物品の最終実姿勢が目標姿勢と所定の値以上にズレたときに、排除決定手段はその物品を姿勢不良品として排除するよう排除手段に排除制御信号を出力し、それによって姿勢不良品を搬送コンベヤから排除する。
【００１６】
前記物品は、前記方向性を有する形としてハート形又はリーフ形をした板状のクッキー、ビスケット、又はチョコレート製菓子である。これらの食品は、個々に又はグループ化された状態で、袋、トレー、包みフィルム等によって包装機で包装される。包装位置における個々の物品の姿勢が問題となるときには、そうした物品は、その輪郭形状や物品の表面に描かれる絵柄等によって方向性を識別できるものである。そのような輪郭や絵柄は撮影装置で検出可能であり、画像データを演算処理することで、物品の方向性を識別することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、この発明による物品の姿勢変更装置の実施例を説明する。図１はこの発明による物品の姿勢変更装置の全体を示す概略図、図２は図１に示す物品の姿勢変更装置の要部を示す断面図、図３は図１に示す物品の姿勢変更装置に先行して配設される前処理機構の平面図、図４は図３に示す前処理機構の断面図である。
【００１８】
図１に示すように、この発明による物品の姿勢変更装置１は、姿勢を変更される物品Ａを菓子とした場合の実施例であり、物品Ａは、菓子製造ラインから次々とランダムな間隔と姿勢で供給される。姿勢変更装置１の上流側には、搬送方向に沿う方向と横断する方向の双方にランダムに搬送されて来る物品Ａを一列に且つ姿勢を略一定の方向に揃える前処理をするため、前処理機構３０（詳細は後述）が配設されている。前処理機構３０によって一列に且つ姿勢が略一定の方向に揃えられた物品Ａは、次々と、搬送コンベヤ２によって搬入される。搬送コンベヤ２は、搬送方向Ｂに対して横断する方向に所定の角度θで傾斜して配設されており、複数のロ−ラ４に支持され且つ変速制御可能なインバータモータ３によって設定された一定速度で駆動用ローラ４ａを介して駆動される。物品Ａは、搬送コンベヤ２の傾斜した搬送面５上に載置された状態で搬送される。インバータモータ３の出力速度は、物品Ａの単位時間当たりの処理個数に応じて変更可能であるが、その処理が継続される間は一定に設定される。物品Ａは、搬送面５の傾斜によって次第に低い側に滑り落ちる傾向を有するので、物品Ａの滑落ちを規制するため、搬送方向Ｂに沿って、規制サイドコンベヤ６と、規制サイドコンベヤ６に隙間なく接続した姿勢変更用のサイドコンベヤ１１とが配設されている。
【００１９】
規制サイドコンベヤ６は、ローラ８，８を介してインバータモータ７によって駆動される。インバータモータ７は、搬送コンベヤ２のためのインバータモータ３による搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと等速のコンベヤ速度Ｖ₁となるように規制サイドコンベヤ６を駆動する。規制サイドコンベヤ６のコンベヤ面９は、搬送コンベヤ３の搬送面５と直交した状態に配置されている。搬送面５上に載置された方向性のある物品Ａは、コンベヤ面９に当接することで規制されても、回転されることはなく、搬入されたときの姿勢のまま搬送される。撮影手段であるカメラ１０は、規制サイドコンベヤ６によって規制されて姿勢が一定している物品Ａを撮影し、その映像データＤ₁をコントローラ５０に出力する。
【００２０】
物品Ａは、搬送コンベヤ２の搬送面５に載置状態のまま、規制サイドコンベヤ６から後続の姿勢変更用のサイドコンベヤに１１に受け渡される。サイドコンベヤに１１は、規制サイドコンベヤ６と同様に、搬送コンベヤ２の傾斜下方側に搬送方向Ｂに沿って配設され、搬送面５と直交するコンベヤ面１４を有している。コンベヤ面１４は、物品Ａの側部ａ（図２参照）と摩擦係合を確かにするため、多少の凹凸面としておくのが好ましい。サイドコンベヤ１１は、駆動部として応答性が良いサーボモータ１２によってローラ１３を介して駆動される。コントローラ５０は、カメラ１０が撮影した物品の映像データＤ₁に基づいてサーボモータ１２の回転速度を制御し、搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに対してサイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ₂を変化させる。その結果、物品Ａは、その側部ａに作用するコンベヤ面１４の摩擦力で回転され、物品Ａの姿勢はその方向性によって定まる目標姿勢（詳細は後述する）に一致させるように制御される。
【００２１】
規制サイドコンベヤ６、カメラ１０及びサイドコンベヤ１１は第一ユニットＵ１を構成しており、第一ユニットＵ１の下流には、第一ユニットＵ１と同等の構成を有する第二ユニットＵ２が設けられている。即ち、第二ユニットＵ２は、規制サイドコンベヤ１６、撮影手段としてのカメラ２０及びサイドコンベヤ２１から成り、搬送コンベヤ２の搬送方向Ｂの下流側に第一ユニットＵ１に接続されている。コンベヤ面１９を持つ規制サイドコンベヤ１６は、インバータモータ１７によってローラ１８を介して搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと同速度で駆動され、コンベヤ面２４を持つサイドコンベヤ２１は、サーボモータ２２によってローラ２３を介して駆動される。第二ユニットＵ２は第一ユニットＵ１で目標姿勢に変更し切れなかった物品Ａの姿勢を再度変更する機会を与え、物品Ａの姿勢をより精度良く目標姿勢に合わせることができる。コントローラ５０は、第二ユニットＵ２について、カメラ２０が撮影した物品Ａの映像データＤ₂に基づいて物品Ａの姿勢を目標姿勢に一致させるため、第一ユニットＵ１の場合と同様の制御態様で、姿勢変更用のサイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ₃を制御する。
【００２２】
搬送コンベヤ２は、搬出端２５に近づくにつれて傾斜が次第に緩やかになり、搬出端２５の近傍では略平坦となっている。搬出端２５に対応して、搬送コンベヤ２から搬出される物品Ａを撮影する最終撮影手段としてのカメラ２７が配設されている。カメラ２７が撮影した物品Ａの映像データＤｆはコントローラ５０に送られる。物品Ａの最終姿勢が目標姿勢と許容値以上にズレている場合、当該物品Ａを姿勢不良品として搬送経路から排除するため、搬出端２５には、コントローラ５０からの作動信号によって作動して物品Ａを搬送コンベヤ２から排除する排除手段２６が設けられている。排除手段２６は、例えば、搬送面５に沿ってエアを吹き出して物品Ａを吹き飛ばすエアジェットや搬送面５上を横断方向に作動して物品Ａを押し出すプッシャとすることができる。
【００２３】
前処理機構３０は、図３及び図４に示すように、菓子製造ラインのコンベヤ３１の後流に接続配置されて、搬送方向Ｂに横断する方向に傾斜させた傾斜コンベヤ３２と、傾斜コンベヤ３２の傾斜下方から傾斜コンベヤ３２の搬送面３３を途中まで斜めに這い上がりその後、斜めに下るガイドコンベヤ４０とから成っている。傾斜コンベヤ３２は、コンベヤ３１との接続端３４では接続が滑らかになるように横断方向の傾斜率はゼロであるが、搬送方向Ｂに沿って傾斜率が次第に増加している。ガイドコンベヤ４０のコンベヤ面４１は、搬送面３３と略直交して配置されている。傾斜コンベヤ３２はインバータモータ３７によってローラ３８を介して駆動され、ガイドコンベヤ４０はインバータモータ４２によってローラ４３を介して傾斜コンベヤ３２の搬送速度より所定の速度差をもって駆動されている。傾斜コンベヤ３２に移載された物品Ａは、搬送方向Ｂ及び横断方向にランダムに分散して供給されても、傾斜コンベヤ３２と速度差をもって駆動されるガイドコンベヤ４０に当接し、ガイドコンベヤ４０によって回転を与えられる。物品Ａはその方向性により、続けて回転力が与えられても、ガイドコンベヤ４０によって略安定した姿勢に規制された状態で搬送される。ガイドコンベヤ４０のコンベヤ面４１に沿って密に並んだ一連の物品Ａは、搬出端３５から高速で駆動される分離コンベヤ４４に移載されるとき、個別に分離される。
【００２４】
図５は、この発明による物品の姿勢変更装置の制御システム図、即ち、コントローラ５０の構成を示す図である。図５に示すにように、コントローラ５０は、搬送コンベヤ２からの搬出時に製品としての物品Ａの取るべき方向として設定された目標姿勢α₀を記憶する目標姿勢記憶手段５１を備えている。目標姿勢α₀は、例えば、方向性のある物品Ａの方向が基準方向（搬送方向）から所定の方向を向いた角度として目標姿勢設定手段４５によって設定される。搬送コンベヤ２の上流側に配設されている第一ユニットＵ１に関して、規制サイドコンベヤ６によって規制された状態で搬送コンベヤ２によって搬送されている物品Ａを撮影したカメラ１０からの映像データＤ₁は、コントローラ５０において第一ユニットＵ１用として配設されている実姿勢算出手段５２に入力される。実姿勢算出手段５２は、物品Ａの映像データＤ₁に基づいて物品Ａの実姿勢α₁を算出する。
【００２５】
搬送コンベヤ２の下流側に配設されている第二ユニットＵ２に関して、撮影手段としてのカメラ２０が規制サイドコンベヤ１６によって規制されつつ搬送コンベヤ２によって搬送されている物品Ａを撮影し、コントローラ５０においては、カメラ２０からの映像データＤ₂が実姿勢算出手段５６に入力される。実姿勢算出手段５６は、物品Ａの映像データＤ₂に基づいて物品Ａの実姿勢α₂を算出する。更に、搬送コンベヤ２の搬出側に配設され且つ搬送コンベヤ２から搬出されようとしている物品Ａを撮影した最終撮影手段としてのカメラ２７からの映像データＤｆが、最終実姿勢算出手段６０に入力され、最終実姿勢算出手段６０は、物品Ａの映像データＤｆに基づいて物品Ａの最終実姿勢αｆを算出する。
【００２６】
図６及び図７は、照明手段としての白色ＬＥＤによって照らされた物品Ａの映像を撮影手段であるカメラ１０，２０，２７で撮影した映像を示す図である。ここでは、方向性がある物品Ａは平面形状がハート形である平板状の菓子である。カメラ１０，２０，２７の視野は、物品Ａ全体が写るように調整され、映像データＤ（Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄｆ）は、背景を白画像に、物品を黒画像（ハッチングで示す）に設定されている。図６に示すように、搬送コンベヤ２から搬出された時点で取るべき姿勢に対応して、物品Ａの形状についてモデル登録を行っておき、撮影された映像データＤに基づいてモデル登録された形状についてのデータとの比較によって物品Ａの実姿勢α（α₁，α₂，αｆ）が算出される。この例では、目標姿勢α₀は、基準方向である搬送方向Ｂと同じ方向を向いた角度として設定される（α₀＝０°）。図７は、図６に示す目標姿勢α₀に揃えた状態から物品Ａの姿勢がズレている状態を示している。図７において、物品Ａの実姿勢αを算出する具体的な手法としては、例えば、物品Ａの画像の重心Ｇを計算し、その重心Ｇを中心として例えば４つの画面Ｓ_A〜Ｓ_Dに分割し、分割された各画面Ｓ_A〜Ｓ_Dに占める物品Ａの面積Ｓ₁〜Ｓ₄に基づいて求める方法や、物品Ａの形状を特徴付けるラインＬ（図６）等を参照することで求める方法がある。また、カメラは、カラーカメラとして、物品Ａの表面の絵柄や模様を認識できるようにして、絵柄や模様から物品Ａの実姿勢αを算出してもよいことは、勿論である。
【００２７】
第一ユニットＵ１に関して、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α₀と実姿勢算出手段５２が算出した実姿勢α₁とは比較器５３によって比較され、両者の差が姿勢偏差Δα₁（＝α₁−α₀）として計算される。姿勢偏差Δα₁の入力を受けて、演算手段５４は、予め保存されている速度パターンを参照して、実際にサイドコンベヤ１１を駆動する速度パターンＰ₁を演算する。出力手段５５は、演算された速度パターンＰ₁に基づいた所定のタイミングで、サイドコンベヤ１１の駆動部であるサーボモータ１２に制御信号Ｃ₁を演算する。
【００２８】
物品Ａを姿勢変更させる回転方向と回転量とは、姿勢偏差Δα₁の値（正負とその絶対値の大きさ）に対応しているので、搬送コンベヤ２で搬送中の物品Ａを回転させて実姿勢α₁が目標姿勢α₀に一致するように、サイドコンベヤ１１と搬送コンベヤ２との間に速度差ΔＶを生じさせる速度パターンＰ₁が演算される。速度パターンＰ₁は、図８に例示されているように、サイドコンベヤ１１の速度がステップ状（階段状、又は滑らかに変化してもよい）に変化し、一定の継続期間Ｔ、搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと速度差ΔＶを保った後、再び搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖと同じ速度に戻るパターンに設定されている。搬送コンベヤ２とサイドコンベヤ１１との間に速度差ΔＶがある期間、物品Ａは、速度差ΔＶの正負及び大きさに応じてサイドコンベヤ１１のコンベヤ面１４との摩擦係合によって回転し、姿勢を変更する。姿勢変更は、サイドコンベヤ１１と係合している間に終了するように実行される。物品Ａは、その方向性の故に安定となる姿勢（例えば、図６に示すラインＬがサイドコンベヤのコンベヤ面１４に当接する姿勢）があり、その安定方向を目標姿勢α₀に設定することにより、目標姿勢α₀からの僅かな姿勢のズレは、搬送中の振動等により自動的に修正される。
【００２９】
サーボモータ１２を変速させる速度差ΔＶ及び所定の速度差ΔＶが継続される継続時間Ｔは、予め、幾つかの姿勢偏差Δα₁の値に応じて実験等に基づいて式又はマップとして求められており、適宜の補完を施すことで任意の姿勢偏差Δα₁に対して速度パターンＰ₁が求められる。速度パターンＰ₁は、姿勢偏差Δα₁の絶対値が大きいほど物品Ａを回転すべき回転量が大きくなる。ここでは、姿勢変更のための物品Ａの回転量は、継続期間Ｔを変更することにより調節されているが、必要な回転量が過大であるときには、速度差ΔＶを大きく設定したり、速度差ΔＶと継続期間Ｔとの両方を変えて設定してもよいよい。速度パターンＰ₁の例として、図８には、時刻ｔ₀〜ｔ₁までの期間Ｔ₁の間に速度差ΔＶ₁を与えたもの、時刻ｔ₀〜ｔ₂までの期間Ｔ₂の間に速度差ΔＶ₁を与えたもの、時刻ｔ₀〜ｔ₃までの期間Ｔ₃の間に速度差−ΔＶ₁を与えたものがある。
【００３０】
第二ユニットＵ２に関しても、第一ユニットＵ１の場合と同様に、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α₀と、カメラ２０が撮影した物品Ａの映像データＤ₂に基づいて実姿勢算出手段５６が算出した実姿勢α₂とが比較器５７によって比較され、姿勢偏差Δα₂（＝α₂−α₀）が計算される。姿勢偏差Δα₂の入力を受けて、演算手段５８は物品Ａの実姿勢α₂を目標姿勢α₀に一致させるためのサイドコンベヤ２１の速度パターンＰ₂を演算し、出力手段５９は速度パターンＰ₂に基づいてサイドコンベヤ２１の駆動部であるサーボモータ２２へ制御信号Ｃ₂を出力する。速度パターンＰ₂は、第一ユニットＵ１に関しての速度パターンＰ₁と同様（又はより高精細度）であってよいのでその詳細な説明を省略する。第二ユニットＵ２によって、第一ユニットＵ１で変更し切れなかった物品Ａの姿勢をより精度良く目標姿勢α₀に一致させることができる。
【００３１】
コントローラ５０による物品Ａの姿勢制御フローが、図９に示されている。先ず、搬送コンベヤ２からの搬出時において基準方向に対する所定の角度として入力された物品Ａの取るべき目標姿勢α₀が目標姿勢設定手段４５によって入力され、その目標姿勢α₀は目標姿勢記憶手段５１に記憶されることで設定される（ステップ１）。第一ユニットＵ１において、規制サイドコンベヤ６に規制された状態で物品Ａが搬送コンベヤ２で次々に搬送されてくるとき、カメラ１０が各物品Ａを撮影し、その映像データＤ₁が実姿勢算出手段５２に入力される（ステップ２）。実姿勢算出手段５２が、映像データＤ₁に基づいて物品Ａの実姿勢α₁を算出する（ステップ３）。比較器５３において、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α₀と実姿勢算出手段５２が算出した実姿勢α₁との姿勢偏差Δα₁（＝α₁−α₀）が算出される（ステップ４）。姿勢偏差Δα₁の絶対値が予め定められた値δ₁以下であるか否かが判定される（ステップ５）。姿勢偏差Δα₁の絶対値がδ₁以下である場合には、物品Ａの姿勢は充分目標姿勢α₀に近く物品Ａの姿勢変更は必要ないと判断されるので、サイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ₂を搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに設定し（ステップ６）、物品Ａはそのままの姿勢で第二ユニットＵ２に移行される。姿勢偏差Δα₁の絶対値がδ₁を超える場合には、演算手段５４は、姿勢偏差Δα₁に基づいて、物品Ａの実姿勢α₁を目標姿勢α₀に一致させるようなサイドコンベヤ１１のコンベヤ速度Ｖ₂についての速度パターンＰ₁を演算する（ステップ７）。出力手段５５は、演算手段５４が演算した速度パターンＰ₁に基づいてサイドコンベヤ１１のサーボモータ１２を制御する制御信号Ｃ₁を出力する（ステップ８）。
【００３２】
第二ユニットＵ２において、規制サイドコンベヤ１６による規制状態で物品Ａが搬送コンベヤ２で搬送されているとき、カメラ２０が物品Ａを撮影し、その映像データＤ₂が実姿勢算出手段５６に入力される（ステップ９）。実姿勢算出手段５６は、映像データＤ₂に基づいて物品Ａの実姿勢α₂を算出する（ステップ１０）。比較器５７において、目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α₀と実姿勢算出手段５６が算出した実姿勢α₂との姿勢偏差Δα₂が求められる（ステップ１１）。姿勢偏差Δα₂の絶対値が、予め定められた値δ₂以下であるか否かが判定される（ステップ１２）。姿勢偏差Δα₂の絶対値がδ₂以下である場合には、第一ユニットＵ１における物品Ａの姿勢変更で物品Ａの実姿勢と目標姿勢α₀との姿勢偏差が充分解消されており第二ユニットＵ２において物品Ａの姿勢変更は必要ないと判断されるので、サイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ₃を搬送コンベヤ２の搬送速度Ｖに設定し（ステップ１３）、物品Ａは最終姿勢判定に移行する。姿勢偏差Δα₂の絶対値がδ₂を超える場合、即ち、第一ユニットＵ１において物品Ａの姿勢偏差Δα₁が充分解消されていない場合には、演算手段５８は、姿勢偏差Δα₂に基づいて、物品Ａの実姿勢α₂を目標姿勢α₀に一致させるようなサイドコンベヤ２１のコンベヤ速度Ｖ₃の速度パターンＰ₂を演算する（ステップ１４）。出力手段５９は、演算手段５８が演算した速度パターンＰ₂に基づいてサイドコンベヤ２１の駆動部としてのサーボモータ２２を制御する制御信号Ｃ₂を出力する（ステップ１５）。
【００３３】
物品Ａが第二ユニットＵ２を通過して搬送コンベヤ２の搬出端２５に接近すると、最終撮影手段としてのカメラ２７が撮影した搬出時の物品Ａの映像データＤｆが最終実姿勢算出手段６０に入力される（ステップ１６）。最終実姿勢算出手段６０は、映像データＤｆに基づいて物品Ａの最終実姿勢αｆを算出する（ステップ１７）。最終実姿勢αｆと目標姿勢記憶手段５１に記憶されている目標姿勢α₀との最終姿勢偏差Δαｆ（＝αｆ−α₀）が算出される（ステップ１８）。最終姿勢偏差Δαｆの絶対値が予め定められた値δｆ以上であるか否かが判定される（ステップ１９）。ステップ１９の判定が肯である場合、排除決定手段６２は当該物品Ａは姿勢が良好であるとして排除手段２６を非作動とし（ステップ２０）、ステップ１９の判定が否である場合、当該物品Ａを姿勢不良品として搬送コンベヤ２から排除させるため、排出制御信号Ｃｆが排除手段２６に出力される（ステップ２１）。上記フローの制御が、各物品Ａに対して順次行われる。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、輪郭形状や表面の絵柄等、撮影装置で検出可能な方向性を備えている物品であれば、毎分２００個にも達する多数の物品がランダムな方向を向いて連続して搬送されてきても、それらの物品の姿勢を、従来のように把持手段の回動によって得るのではなく、搬送コンベヤとサイドコンベヤとの速度差を利用した簡単な機構によって且つ短時間で変更して、目標姿勢に揃えることができる。従って、複数の物品を所定の向きに揃えた状態でグループ化させることや、後流に配設されている包装機へ物品を一様な向きで装入することも可能になる。また、物品がビスケット、クッキー、チョコレート等の脆弱な菓子である場合にも、個々の物品を姿勢変更をさせるための回転力は、サイドコンベヤのコンベヤ面が物品の周縁に作用する摩擦力によって得られるので、従来の把持手段による物品の把持に見られるような把持の失敗や過大な力が作用することによる物品の損傷を回避して、所定の姿勢に高速で簡単に且つ的確に変更することができる。特に、本発明においては、多量に連続して搬入されてくる物品を、予め、前処理機構において、重力の作用を利用した二つのコンベヤという簡単な構成によって効果的に、搬送方向に一列に揃えると共に物品の姿勢を概略揃えることができるので、物品の姿勢変更装置は方向性のある多数の物品の姿勢変更を一層正確に且つ高速で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による物品の姿勢変更装置の全体を示す概略図である。
【図２】図１に示す物品の姿勢変更装置の要部を示す断面図である。
【図３】図１に示す物品の姿勢変更装置に先行して配設される前処理機構の平面図である。
【図４】図３に示す前処理機構の断面図である。
【図５】この発明による物品の姿勢変更装置の制御システム図である。
【図６】目標姿勢にある物品Ａを撮影手段で撮影した映像を示す図である。
【図７】目標姿勢から姿勢変化した物品Ａの映像を撮影手段で撮影した映像を示す図である。
【図８】コントローラの演算手段が演算して得る速度パターンの一例を示す図である。
【図９】コントローラによる物品の姿勢制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ物品
Ｂ搬送方向
Ｃ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃｆ）制御信号、排除制御信号
Ｄ（Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄｆ）映像データ
Ｐ（Ｐ₁，Ｐ₂）速度パターン
Ｔ（Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃）継続時間
Ｕ１，Ｕ２ユニット（第一ユニット、第二ユニット）
Ｖ搬送速度（搬送コンベヤ）
ΔＶ速度差
α₀ 目標姿勢
α（α₁，α₂，αｆ）実姿勢、最終実姿勢
Δα（Δα₁，Δα₂，Δαｆ）姿勢偏差、最終姿勢偏差
ａ物品の側部
１姿勢変更装置
２搬送コンベヤ
６，１６規制サイドコンベヤ
１０，２０カメラ（撮影手段）
１１，２１サイドコンベヤ
２６排除手段
２７カメラ（最終撮影手段）
３０前処理機構
５０コントローラ
５１目標姿勢記憶手段
５２，５６実姿勢算出手段
５４，５８演算手段
５５，５９出力手段
６０最終実姿勢算出手段
６２排除決定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an article having a directionality such as a food such as cookies, biscuits, chocolate, and other confectionery, such as those having an anisotropic shape or pattern drawn on the surface. The present invention relates to a posture changing device that changes a posture.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, fragile articles such as those found in foods such as cookies, biscuits and chocolate confections are usually manufactured in large quantities continuously and individually or in a predetermined number of groups by conveyors or other transport devices. The collected state is supplied to the packaging position, and the packaging position is packaged by a suitable packaging machine such as a bag packaging machine such as a pillow packaging machine or an overwrapping machine. When an article such as a confectionery has a shape in which the directionality is not considered as a problem when viewed in a plan view, the posture of the article being conveyed to the packaging position is not particularly problematic. However, if the article is a non-circular article, such as a heart-shaped or leaf-shaped article, when a plurality of articles are grouped such as stacked, a predetermined attitude that unifies all the articles. Or a posture selected from a plurality of postures may be adopted for some articles. Moreover, when the attitude | position of the articles | goods in the packaging material and container in a packaging state becomes a problem, it is necessary to align the attitude | position of the articles | goods supplied to a packaging position to a specific attitude | position.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-50001 and 10-95403 disclose that image processing is performed on an image obtained by capturing an image of a directional product and the product is aligned in a predetermined direction. ing. An apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-50001 is an article filling apparatus that mechanizes and automates the work of filling a container with a directional article such as shrimp fries and sausages in a predetermined direction. Yes, in this filling apparatus, an article having directionality such as a horizontally long shape is picked up by an image pickup means such as a camera or a CCD, and the image of the image of the angle in the longitudinal direction of the article is identified by image processing, and then transferred to the container. The angle of the hand that grips the article is controlled based on the angle difference with the longitudinal angle of the article to be taken at the time of filling, and the article is filled into the container by the hand that faces in a predetermined direction. JP-A-10-95403 discloses a plate-like shape in which a CD having a pattern drawn on it is inserted into a non-woven bag in a predetermined direction for the purpose of improving the appearance of a magazine to be bound. A product packaging apparatus is disclosed. The plate-like object is subjected to image processing before or during the operation of taking out the plate-like object from the plate-like object supply unit to judge the direction deviation, and the direction of the plate-like object is determined during the operation of transferring the plate-like object. Corrected in the direction.
[0004]
The article alignment methods disclosed in these publications photograph individual articles conveyed by the conveyance means using an imaging means such as a camera or a CCD, image-process the obtained imaging results, and perform longitudinal processing of the articles. Direction, surface pattern, printing, unevenness, sign, etc. are detected to determine whether or not it matches the direction set in advance for loading into the container. This is a method of correcting the direction of the article so that it matches a predetermined direction. In the direction correcting method disclosed in the above publication, each article is gripped by an adsorbing tool employed as a gripping means, and then the gripping means is rotated to change the direction of the article to a predetermined direction. It has been corrected.
[0005]
However, in the method of changing the attitude of an article having directionality by the rotation of the gripping means as described above, the processing ability for changing the attitude of the article has the ability to attract, raise, rotate, lower, and attract individual articles by the gripping means. Depending on the operating speed of the release, there is a limit to processing large quantities of articles. Further, if a large number of processing units of the image pickup means and the gripping means are arranged, it can be expected to improve the processing ability for changing the posture of the article, but the equipment cost increases as the number of processing units increases. Also, when the article is a fragile confectionery such as biscuits, cookies, chocolate, etc., when the gripping means is an adsorber, it is difficult to adsorb by the adsorber due to unevenness that tends to occur on the surface of the article, There is a risk that the gripping tool may damage the fragile confectionery or cause chipping, thereby making the article defective.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in a situation where a number of directional articles are continuously conveyed at as many as 200 pieces per minute, even if the posture during conveyance of the articles is in a random direction, the articles are biscuits, cookies, Even in the case of a fragile confectionery such as chocolate, by detecting the posture of the individual article being conveyed, by giving a rotation to the individual article with a simple mechanism and a small force according to the detected attitude, There is a problem to be solved in that the posture of the article is accurately changed to a predetermined posture.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-described problem, and the postures of a large number of articles that are continuously conveyed in a random direction are grouped into an article grouping or downstream packaging machine. To provide a posture correcting device for an article that can be corrected in a short time at a high speed by a simple mechanism and can be aligned in a predetermined posture in order to enable charging in a uniform direction. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is configured as follows to solve the above problems. That is, the present invention conveys an article having directionality in a loaded state and photographs the article placed on the conveyor, which is inclined in a direction transverse to the article conveyance direction. An imaging means, a side conveyor that is disposed along the lower side of the conveyor and along the conveyor, and that is driven while being in contact with the side of the article.,in frontA controller for controlling the traveling speed of the side conveyor so that the posture of the article determined by the directionality matches the target posture based on the video data of the article taken by the photographing meansAnd a pre-processing mechanism that aligns the articles randomly flowing in the conveying direction and the transverse direction in a line in the conveying direction and roughly aligns the posture of the articles in advance of the inflow side of the conveying conveyor.Made ofThe pre-processing mechanism includes an inclined conveyor inclined in a direction transverse to the conveying direction, a guide conveyor that crawls up the conveying surface of the inclined conveyor halfway from below the inclined conveyor, and then descends diagonally. The conveyor surface of the guide conveyor is disposed substantially orthogonal to the conveying surface of the inclined conveyor, and the guide conveyor is driven with a speed difference from the inclined conveyor.It is related with the attitude | position change apparatus of the articles | goods which consist of.
[0009]
  According to the apparatus for changing the attitude of an article according to the present invention, the side conveyor is arranged along the conveyor below the inclined side of the conveyor and is in contact with the side of the article placed on the conveyor. Is driven at a variable speed. The controller controls the speed of the side conveyor based on the posture of the article obtained from the video data of the article photographed by the photographing means, and changes the conveyor speed of the side conveyor with respect to the transport speed of the transport conveyor. As a result, the article is rotated by the frictional force of the side conveyor acting on its side, and its posture matches the target posture.In this article attitude changing device, a pre-processing mechanism is arranged in front of the inflow side of the conveyor to align articles randomly flowing in the conveying direction and the transverse direction in a line in the conveying direction and roughly align the attitude of the articles. It is installed. Further, the pretreatment mechanism includes an inclined conveyor inclined in a direction transverse to the conveying direction, and a guide conveyor that crawls up the conveying surface of the inclined conveyor halfway from the inclined lower side of the inclined conveyor and then descends diagonally. The conveyor surface of the guide conveyor is arranged substantially orthogonal to the conveying surface of the inclined conveyor, and the guide conveyor is driven with a speed difference from the inclined conveyor. Therefore, the articles that are continuously carried in a large amount are preliminarily arranged in a line in the transport direction and roughly aligned in the pretreatment mechanism by the two conveyors using the action of gravity. The posture change device can process the posture change of many directional articles more accurately and at high speed.
[0010]
In this article attitude changing device, the conveyance path of the article is regulated by being driven at the same speed as the conveyance conveyor along the conveyance conveyor on the lower side of the inclination of the conveyance conveyor and on the upstream side of the side conveyor. A regulating side conveyor is arranged, and the photographing means photographs the article in a state regulated by the regulating side conveyor. Although the conveyor is inclined in a direction transverse to the conveying direction of the article, since the regulation side conveyor is disposed along the conveying conveyor on the lower side of the conveying conveyor, the article is placed by the conveying conveyor. In the state, it is conveyed while being regulated in the inclined direction so as not to slide down further by the regulated side conveyor. Since the regulated side conveyor is driven at the same speed as the conveying speed of the conveyor, the articles are not rotated by the regulated side conveyor and are kept in the same posture as they are brought in. Take a picture of an article that holds Articles are delivered from the regulated side conveyor to the side conveyor.
[0011]
In this article posture changing apparatus, the controller is configured to store a target posture set as a posture to be taken of the article when the article is taken out from the conveyor, and to store the article photographed by the photographing means. An actual posture calculating means for calculating an actual posture of the article based on video data; and the actual posture calculated by the actual posture calculating means for making the actual posture of the article being conveyed by the transfer conveyor coincide with the target posture. And a calculating means for calculating a speed pattern to be followed when the side conveyor is driven based on an attitude deviation between the target attitude stored in the target attitude storing means, and the side conveyor based on the speed pattern. Output means for outputting a control signal for speed control is provided. According to this controller, the target posture storage means stores the target posture set as the direction in which the article should be taken when being taken out from the conveyor, and the actual posture calculation means is based on the video data of the article photographed by the photographing means. The speed pattern to be followed when the side conveyor is driven based on the deviation between the actual attitude of the article calculated by the actual attitude calculation means and the target attitude stored in the target attitude storage means The output means outputs a control signal for controlling the speed of the side conveyor based on the speed pattern.
[0012]
The speed pattern is a speed pattern in which, as the posture deviation is larger, a speed difference between the transport speed of the transport conveyor and the side conveyor is increased, or a duration for continuing a predetermined speed difference is lengthened. Since the direction and amount of rotation of the article when changing the attitude of the article according to the sign of the deviation between the actual attitude of the article and the target attitude and the size of the article correspond to the amount of rotation, transport to eliminate the attitude deviation The speed pattern of the side conveyor is calculated so as to produce a speed difference with respect to the conveyor. Since the amount of rotation to rotate the article increases as the posture deviation increases, the duration for increasing the speed difference or continuing the speed difference is set longer. The speed pattern is calculated based on a formula or a map set in advance according to the attitude deviation in the controller.
[0013]
In this article posture changing device, the regulated side conveyor, the photographing means, and the side conveyor are repeatedly arranged as a unit on the transfer conveyor along the transfer direction, and the controller is arranged on the subsequent side. For the unit to be disposed, the same control as that for the unit disposed in advance is performed. By repeatedly arranging the unit composed of the regulated side conveyor, the photographing means, and the side conveyor along the conveying direction in the conveying conveyor, an opportunity to change the posture of the article is given at least twice. It becomes possible to match the posture of the article with the target posture with higher accuracy. The controller, as well as each means provided for the unit arranged on the upstream side, actual posture calculating means for calculating the actual posture of the article based on the video data of the article photographed by the photographing means, and the article being conveyed by the conveyor Calculation to calculate the speed pattern that the side conveyor should follow based on the attitude deviation between the actual attitude of the article calculated by the actual attitude calculation means and the target attitude stored in the target attitude storage means in order to match the actual attitude with the target attitude And an output means for outputting a control signal to the side conveyor based on the speed pattern for a unit disposed on the subsequent side, and based on video data of the article taken by the photographing means The conveyor speed of the side conveyor is controlled to match the posture of the article with the target posture.
[0015]
In this article posture changing device, a final photographing means for photographing the article at the time of unloading from the transfer conveyor and an excluding means for removing the article from the transfer conveyor are provided on the unloading side of the transfer conveyor, The controller, in response to a final posture deviation between the final actual posture of the article and the target posture obtained based on the video data of the article taken by the final photographing means being equal to or greater than a predetermined value, Is excluded from the conveying conveyor as a defective posture, and is provided with an exclusion determining means for outputting an exclusion control signal for operating the exclusion means. Articles that are defective in posture are not suitable for grouping and introduction into the packaging machine, so the final actual posture of the article obtained based on the image data of the article photographed by the final photographing means is the target. When the posture is deviated from a predetermined value or more, the exclusion determining means outputs an exclusion control signal to the exclusion means so as to exclude the article as a defective attitude product, thereby rejecting the defective attitude product from the conveyor.
[0016]
The article is a plate-shaped cookie, biscuit, or chocolate confectionery having a heart shape or leaf shape as the shape having the directionality. These foods are individually or grouped and packaged by a packaging machine with bags, trays, wrapping films and the like. When the posture of an individual article at the packaging position becomes a problem, such an article can be identified in its direction by its contour shape, a picture drawn on the surface of the article, or the like. Such contours and patterns can be detected by the photographing apparatus, and the directionality of the article can be identified by calculating the image data.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an article posture changing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an entire article posture changing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the article posture changing apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an article posture changing apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view of the pretreatment mechanism shown in FIG. 3.
[0018]
As shown in FIG. 1, an article posture changing apparatus 1 according to the present invention is an embodiment in which an article A whose posture is changed is a confectionery, and the article A has a random interval from the confectionery production line. Supplied in posture. The upstream side of the posture changing device 1 is pre-processed in order to perform pre-processing for aligning the articles A that are randomly transported in both the direction along the crossing direction and the transverse direction in a row and in a substantially constant direction. A mechanism 30 (details will be described later) is provided. Articles A whose postures are aligned in a line and in a substantially constant direction by the preprocessing mechanism 30 are successively carried in by the conveyor 2. The transfer conveyor 2 is disposed at a predetermined angle θ in a direction transverse to the transfer direction B, and is set by an inverter motor 3 that is supported by a plurality of rollers 4 and capable of speed change control. It is driven at a constant speed through the driving roller 4a. The article A is conveyed while being placed on the inclined conveying surface 5 of the conveying conveyor 2. The output speed of the inverter motor 3 can be changed according to the number of articles A processed per unit time, but is set constant while the process continues. Since the article A has a tendency to gradually slide down to the lower side due to the inclination of the conveyance surface 5, there is no gap between the regulated side conveyor 6 and the regulated side conveyor 6 along the conveyance direction B in order to regulate the sliding of the article A. A connected posture change side conveyor 11 is disposed.
[0019]
The regulating side conveyor 6 is driven by an inverter motor 7 via rollers 8 and 8. The inverter motor 7 is a conveyor speed V equal to the transport speed V of the transport conveyor 2 by the inverter motor 3 for the transport conveyor 2.₁The regulated side conveyor 6 is driven so that The conveyor surface 9 of the regulated side conveyor 6 is arranged in a state orthogonal to the transport surface 5 of the transport conveyor 3. The directional article A placed on the conveyance surface 5 is not rotated even if it is regulated by contacting the conveyor surface 9, and is conveyed in the posture when it is loaded. The camera 10 which is a photographing means photographs the article A which is regulated by the regulated side conveyor 6 and has a fixed posture, and the video data D₁Is output to the controller 50.
[0020]
The article A is transferred from the restricted side conveyor 6 to the subsequent side conveyor 11 for posture change while being placed on the conveying surface 5 of the conveying conveyor 2. Similarly to the regulated side conveyor 6, the side conveyor 11 has a conveyor surface 14 that is disposed along the conveyance direction B on the inclined lower side of the conveyance conveyor 2 and is orthogonal to the conveyance surface 5. The conveyor surface 14 is preferably provided with a slight uneven surface to ensure frictional engagement with the side portion a (see FIG. 2) of the article A. The side conveyor 11 is driven via a roller 13 by a servo motor 12 having good response as a drive unit. The controller 50 reads the video data D of the article photographed by the camera 10.₁The rotation speed of the servo motor 12 is controlled based on the conveyor speed V of the side conveyor 11 with respect to the conveyance speed V of the conveyor 2.₂To change. As a result, the article A is rotated by the frictional force of the conveyor surface 14 acting on the side part a, and the attitude of the article A is controlled to match a target attitude (details will be described later) determined by the directionality. .
[0021]
The regulated side conveyor 6, the camera 10, and the side conveyor 11 constitute a first unit U1, and a second unit U2 having a configuration equivalent to that of the first unit U1 is provided downstream of the first unit U1. . That is, the second unit U2 includes a regulated side conveyor 16, a camera 20 as a photographing unit, and a side conveyor 21, and is connected to the first unit U1 on the downstream side in the transport direction B of the transport conveyor 2. The regulated side conveyor 16 having the conveyor surface 19 is driven by the inverter motor 17 through the roller 18 at the same speed as the conveying speed V of the conveying conveyor 2, and the side conveyor 21 having the conveyor surface 24 is driven by the servomotor 22 with the roller 23. Driven through. The second unit U2 gives an opportunity to change again the posture of the article A that has not been changed to the target posture by the first unit U1, and can adjust the posture of the article A to the target posture with higher accuracy. The controller 50 records the video data D of the article A taken by the camera 20 for the second unit U2.₂In order to make the posture of the article A coincide with the target posture based on the above, the conveyor speed V of the side conveyor 21 for posture change is controlled in the same manner as in the case of the first unit U1._ThreeTo control.
[0022]
The conveyor 2 gradually becomes inclined as it approaches the carry-out end 25, and is substantially flat in the vicinity of the carry-out end 25. Corresponding to the carry-out end 25, a camera 27 is disposed as a final photographing means for photographing the article A carried out from the transport conveyor 2. The video data Df of the article A photographed by the camera 27 is sent to the controller 50. When the final posture of the article A is deviated from the target posture and an allowable value or more, the article A is removed from the transport path as a defective posture product. Exclusion means 26 for eliminating A from the conveyor 2 is provided. The exclusion means 26 can be, for example, an air jet that blows air along the conveying surface 5 and blows off the article A, or a pusher that operates in the transverse direction on the conveying surface 5 to push out the article A.
[0023]
As shown in FIGS. 3 and 4, the pretreatment mechanism 30 is connected to the downstream of the conveyor 31 of the confectionery production line and is inclined in the direction transverse to the conveying direction B, and the inclined conveyor 32. It is composed of a guide conveyor 40 that crawls diagonally from the lower part of the conveyor surface 33 of the inclined conveyor 32 halfway and then descends obliquely. The inclined conveyor 32 has a zero inclination rate in the transverse direction so that the connection at the connection end 34 with the conveyor 31 is smooth, but the inclination ratio gradually increases along the conveyance direction B. A conveyor surface 41 of the guide conveyor 40 is disposed substantially orthogonal to the conveying surface 33. The inclined conveyor 32 is driven by the inverter motor 37 via the roller 38, and the guide conveyor 40 is driven by the inverter motor 42 via the roller 43 with a predetermined speed difference from the conveying speed of the inclined conveyor 32. Even if the articles A transferred to the inclined conveyor 32 are supplied in a distributed manner in the conveying direction B and the transverse direction, they are brought into contact with the guide conveyor 40 driven with a speed difference from the inclined conveyor 32, Given rotation. The article A is conveyed in a state in which the article A is regulated in a substantially stable posture by the guide conveyor 40 even if a rotational force is continuously applied. A series of articles A closely arranged along the conveyor surface 41 of the guide conveyor 40 are individually separated when transferred from the carry-out end 35 to the separation conveyor 44 driven at high speed.
[0024]
FIG. 5 is a control system diagram of the article posture changing apparatus according to the present invention, that is, a diagram showing the configuration of the controller 50. As shown in FIG. 5, the controller 50 sets the target posture α set as the direction in which the article A as a product should be taken when the product is carried out from the transport conveyor 2.₀The target posture storage means 51 is stored. Target posture α₀Is set by the target posture setting means 45 as an angle in which the direction of the directional article A is directed in a predetermined direction from the reference direction (conveyance direction), for example. Video data D from the camera 10 that has photographed the article A being transported by the transport conveyor 2 in a state of being regulated by the regulation side conveyor 6 with respect to the first unit U1 disposed on the upstream side of the transport conveyor 2₁Is input to the actual posture calculation means 52 arranged for the first unit U1 in the controller 50. The actual posture calculation means 52 is the video data D of the article A₁Based on the actual posture α of the article A₁Is calculated.
[0025]
With respect to the second unit U <b> 2 arranged on the downstream side of the conveyor 2, the camera 20 as an imaging unit images the article A being conveyed by the conveyor 2 while being regulated by the regulating side conveyor 16. Is the video data D from the camera 20₂Is input to the actual posture calculation means 56. The actual posture calculation means 56 is the video data D of the article A₂Based on the actual posture α of the article A₂Is calculated. Further, the video data Df from the camera 27 as the final imaging means that images the article A that is arranged on the carry-out side of the transfer conveyor 2 and is about to be discharged from the transfer conveyor 2 is input to the final actual posture calculation means 60. The final actual posture calculating means 60 calculates the final actual posture αf of the article A based on the video data Df of the article A.
[0026]
6 and 7 are views showing images obtained by photographing the images of the article A illuminated by the white LED as the illumination means with the cameras 10, 20, and 27 as the photographing means. Here, the directional article A is a flat confectionery whose planar shape is a heart shape. The fields of view of the cameras 10, 20, and 27 are adjusted so that the entire article A is captured, and the video data D (D₁, D₂, Df) is set to a white image for the background and a black image (indicated by hatching) for the article. As shown in FIG. 6, model registration is performed for the shape of the article A corresponding to the posture to be taken when it is unloaded from the conveyor 2, and the model registered based on the captured video data D The actual posture α of the article A (α₁, Α₂, Αf) is calculated. In this example, the target posture α₀Is set as an angle facing the same direction as the transport direction B which is the reference direction (α₀= 0 °). FIG. 7 shows the target posture α shown in FIG.₀This shows a state where the posture of the article A is deviated from the state of being aligned. In FIG. 7, as a specific method for calculating the actual posture α of the article A, for example, the center of gravity G of the image of the article A is calculated, and for example, four screens S around the center of gravity G are calculated._A~ S_DAnd each divided screen S_A~ S_DArea S of article A₁~ S_FourThere are a method for obtaining the shape of the article A and a method for obtaining the shape by referring to a line L (FIG. 6) characterizing the shape of the article A. Of course, as a color camera, the camera may recognize the pattern or pattern on the surface of the article A and calculate the actual posture α of the article A from the pattern or pattern.
[0027]
The target posture α stored in the target posture storage means 51 for the first unit U1.₀And the actual posture α calculated by the actual posture calculation means 52₁Is compared by the comparator 53, and the difference between the two is the posture deviation Δα.₁(= Α₁-Α₀). Attitude deviation Δα₁, The computing means 54 refers to the speed pattern stored in advance, and actually drives the side conveyor 11 speed pattern P.₁Is calculated. The output means 55 outputs the calculated speed pattern P₁At a predetermined timing based on the control signal C to the servo motor 12 which is the drive unit of the side conveyor 11₁Is calculated.
[0028]
The rotation direction and the rotation amount for changing the posture of the article A are the posture deviation Δα.₁(The magnitude of the positive and negative values and the absolute value thereof), the actual posture α is rotated by rotating the article A being conveyed by the conveyor 2.₁Is the target posture α₀A speed pattern P that causes a speed difference ΔV between the side conveyor 11 and the transfer conveyor 2 so as to match₁Is calculated. Speed pattern P₁As illustrated in FIG. 8, the speed of the side conveyor 11 is changed stepwise (may be changed stepwise or smoothly), and the transport speed V of the transport conveyor 2 is maintained for a certain duration T. After the speed difference ΔV is maintained, the pattern returns to the same speed as the transport speed V of the transport conveyor 2 again. During a period in which there is a speed difference ΔV between the transport conveyor 2 and the side conveyor 11, the article A is rotated by frictional engagement with the conveyor surface 14 of the side conveyor 11 according to the sign of the speed difference ΔV, and the posture. To change. The posture change is executed so as to end while the side conveyor 11 is engaged. The article A has a stable posture (for example, a posture in which the line L shown in FIG. 6 abuts against the conveyor surface 14 of the side conveyor) because of its directionality, and the stable direction is set to the target posture α.₀By setting the target posture α₀The slight misalignment of the posture is automatically corrected by vibration during conveyance.
[0029]
The speed difference ΔV for shifting the servo motor 12 and the duration T during which the predetermined speed difference ΔV is continued are determined in advance by several posture deviations Δα.₁Is calculated as an equation or a map based on experiments, etc., depending on the value of₁Speed pattern P₁Is required. Speed pattern P₁Is the posture deviation Δα₁The larger the absolute value of is, the larger the amount of rotation for rotating the article A becomes. Here, the rotation amount of the article A for posture change is adjusted by changing the duration T, but when the necessary rotation amount is excessive, the speed difference ΔV is set to be large or the speed difference is set. Both ΔV and duration T may be set differently. Speed pattern P₁As an example, FIG.₀~ T₁Period T₁Speed difference ΔV during₁Time t₀~ T₂Period T₂Speed difference ΔV during₁Time t₀~ T_ThreePeriod T_ThreeSpeed difference-ΔV during₁There is something that gave.
[0030]
Regarding the second unit U2, the target posture α stored in the target posture storage means 51 is the same as in the case of the first unit U1.₀And video data D of the article A photographed by the camera 20₂Based on the actual posture α calculated by the actual posture calculation means 56₂Are compared by the comparator 57, and the posture deviation Δα₂(= Α₂-Α₀) Is calculated. Attitude deviation Δα₂, The calculation means 58 receives the actual posture α of the article A.₂The target posture α₀Speed pattern P of the side conveyor 21 for matching₂The output means 59 calculates the speed pattern P₂Based on the control signal C to the servo motor 22 which is the drive unit of the side conveyor 21₂Is output. Speed pattern P₂Is the speed pattern P for the first unit U1₁The detailed description thereof will be omitted. By the second unit U2, the posture of the article A that could not be changed by the first unit U1 can be more accurately set to the target posture α₀Can match.
[0031]
The posture control flow of the article A by the controller 50 is shown in FIG. First, the target posture α to be taken by the article A input as a predetermined angle with respect to the reference direction at the time of carrying out from the transport conveyor 2₀Is input by the target posture setting means 45, and the target posture α₀Is set by being stored in the target posture storage means 51 (step 1). In the first unit U1, when the articles A are successively conveyed by the conveyor 2 while being regulated by the regulated side conveyor 6, the camera 10 photographs each article A, and the video data D₁Is input to the actual posture calculation means 52 (step 2). The actual posture calculation means 52 receives the video data D₁Based on the actual posture α of the article A₁Is calculated (step 3). In the comparator 53, the target posture α stored in the target posture storage means 51.₀And the actual posture α calculated by the actual posture calculation means 52₁Attitude deviation Δα₁(= Α₁-Α₀) Is calculated (step 4). Attitude deviation Δα₁The absolute value of is a predetermined value δ₁It is determined whether or not the following is true (step 5). Attitude deviation Δα₁Is the absolute value of δ₁In the case of the following, the posture of the article A is sufficiently the target posture α₀Since it is determined that it is not necessary to change the posture of the article A, the conveyor speed V of the side conveyor 11 is determined.₂Is set to the transport speed V of the transport conveyor 2 (step 6), and the article A is transferred to the second unit U2 in the same posture. Attitude deviation Δα₁Is the absolute value of δ₁When the value exceeds the attitude deviation Δα,₁Based on the actual posture α of the article A₁The target posture α₀Side conveyor 11 conveyor speed V₂Speed pattern P for₁Is calculated (step 7). The output means 55 is a speed pattern P calculated by the calculating means 54.₁Control signal C for controlling the servomotor 12 of the side conveyor 11 based on₁Is output (step 8).
[0032]
In the second unit U2, when the article A is being transported by the transport conveyor 2 in a regulated state by the regulated side conveyor 16, the camera 20 takes an image of the article A and the video data D₂Is input to the actual posture calculation means 56 (step 9). The actual posture calculation means 56 is used for the video data D₂Based on the actual posture α of the article A₂Is calculated (step 10). In the comparator 57, the target posture α stored in the target posture storage means 51.₀And the actual posture α calculated by the actual posture calculation means 56₂Attitude deviation Δα₂Is obtained (step 11). Attitude deviation Δα₂Is the predetermined value δ₂It is determined whether or not the following is true (step 12). Attitude deviation Δα₂Is the absolute value of δ₂When the following is true, the actual posture and the target posture α of the article A by changing the posture of the article A in the first unit U1.₀Since the posture deviation of the item A is determined to be unnecessary in the second unit U2, the conveyor speed V of the side conveyor 21 is determined._ThreeIs set to the transport speed V of the transport conveyor 2 (step 13), and the article A shifts to the final posture determination. Attitude deviation Δα₂Is the absolute value of δ₂In other words, that is, the posture deviation Δα of the article A in the first unit U1.₁Is not sufficiently resolved, the calculation means 58 calculates the posture deviation Δα.₂Based on the actual posture α of the article A₂The target posture α₀Side conveyor 21 conveyor speed V_ThreeSpeed pattern P₂Is calculated (step 14). The output means 59 is a speed pattern P calculated by the calculation means 58.₂Control signal C for controlling the servo motor 22 as the drive unit of the side conveyor 21 based on₂Is output (step 15).
[0033]
When the article A passes through the second unit U2 and approaches the carry-out end 25 of the conveyor 2, the video data Df of the article A taken by the camera 27 as the final photographing means is input to the final actual posture calculating means 60. (Step 16). The final actual posture calculating means 60 calculates the final actual posture αf of the article A based on the video data Df (step 17). Final actual posture αf and target posture α stored in target posture storage means 51₀And a final posture deviation Δαf (= αf−α₀) Is calculated (step 18). It is determined whether or not the absolute value of the final posture deviation Δαf is greater than or equal to a predetermined value δf (step 19). If the determination in step 19 is affirmative, the exclusion determination means 62 deactivates the exclusion means 26 because the article A is in a good posture (step 20), and if the determination in step 19 is negative, the article A Is discharged from the conveyor 2 as a defective product, a discharge control signal Cf is output to the removal means 26 (step 21). The above flow control is sequentially performed on each article A.
[0034]
【The invention's effect】
  Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, as long as the article has a directionality that can be detected by the photographing apparatus, such as a contour shape and a surface pattern, a large number of articles reaching 200 pieces per minute are continuously conveyed in random directions. However, the posture of these articles is not obtained by rotating the gripping means as in the prior art, but is changed by a simple mechanism using the speed difference between the transfer conveyor and the side conveyor in a short time, and the target Can be aligned with the posture. Therefore, it is possible to group a plurality of articles in a state where they are aligned in a predetermined direction, and to load the articles in a uniform direction into a packaging machine disposed in the downstream. In addition, when the article is a fragile confectionery such as a biscuit, cookie, or chocolate, the rotational force for changing the posture of the individual article is obtained by the frictional force that the conveyor surface of the side conveyor acts on the periphery of the article. Therefore, it is possible to easily and accurately change to a predetermined posture at high speed by avoiding the failure of gripping as seen in the gripping of the article by conventional gripping means and damage of the article due to excessive force acting. Can do.In particular, in the present invention, articles that are continuously carried in a large amount are effectively aligned in advance in a pre-processing mechanism with a simple configuration of two conveyors utilizing the action of gravity in a pre-processing mechanism. At the same time, since the postures of the articles can be roughly aligned, the posture changing apparatus for the articles can process the posture changes of many directional articles more accurately and at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an entire article posture changing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the article posture changing apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of a pre-processing mechanism disposed prior to the article posture changing apparatus shown in FIG. 1;
4 is a cross-sectional view of the pretreatment mechanism shown in FIG.
FIG. 5 is a control system diagram of the article posture changing apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an image obtained by photographing an article A in a target posture with a photographing unit.
FIG. 7 is a diagram showing an image obtained by photographing an image of an article A whose posture has changed from a target posture with a photographing means.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a speed pattern obtained by calculation by a calculation unit of a controller.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of posture control of an article by a controller.
[Explanation of symbols]
A article
B Transport direction
C (C₁, C₂, Cf) Control signal, exclusion control signal
D (D₁, D₂, Df) Video data
P (P₁, P₂) Speed pattern
T (T₁, T₂, T_Three) Duration
U1, U2 units (first unit, second unit)
V Conveying speed (conveyor)
ΔV Speed difference
α₀            Target posture
α (α₁, Α₂, Αf) Actual posture, final actual posture
Δα (Δα₁, Δα₂, Δαf) Posture deviation, Final posture deviation
a Side of goods
1 Attitude change device
2 Conveyor
6,16 Regulated side conveyor
10, 20 camera (photographing means)
11, 21 Side conveyor
26 Exclusion means
27 Camera (Final shooting means)
30 Pretreatment mechanism
50 controller
51 Target posture storage means
52, 56 Actual posture calculation means
54, 58 computing means
55, 59 output means
60 Final actual posture calculation means
62 Exclusion decision means

Claims

Conveying conveyor that inclines the article having directionality in a loaded state and traverses the conveying direction of the article, photographing means for photographing the article placed on the conveying conveyor, and the conveying conveyor the side conveyor is speed driven while in contact with the side of the conveyor the article is disposed along the direction based on the image data of the article before Symbol imaging means has captured the inclined lower side of the The controller that controls the traveling speed of the side conveyor to match the posture of the article determined by the above to the target attitude , and the article that is randomly flowed in the transport direction and the transverse direction prior to the inflow side of the transport conveyor Ri formed from pre-processing mechanism to align schematic a posture of the article with aligning in a row in the conveying direction,
The pre-processing mechanism includes an inclined conveyor that is inclined in a direction transverse to the conveying direction, and a guide conveyor that crawls up the conveying surface of the inclined conveyor halfway from below the inclined conveyor and then descends obliquely. An apparatus for changing the posture of an article , wherein a conveyor surface of the guide conveyor is disposed substantially orthogonal to the conveying surface of the inclined conveyor, and the guide conveyor is driven with a speed difference from the inclined conveyor .

A regulating side conveyor that is driven at the same speed as the conveying conveyor and regulates the conveying path of the article is disposed along the conveying conveyor at a lower inclined side of the conveying conveyor and upstream of the side conveyor. 2. The article posture changing apparatus according to claim 1, wherein the photographing means photographs the article in a state regulated by the regulation side conveyor.

The controller is configured to store a target posture set as a posture to be taken of the article at the time of unloading from the conveyor, and based on video data of the article photographed by the photographing unit. Real posture calculation means for calculating an actual posture, and the real posture calculated by the real posture calculation means and the target posture storage means for matching the real posture of the article being conveyed by the transfer conveyor with the target posture. Calculating means for calculating a speed pattern to be followed when the side conveyor is driven based on an attitude deviation from the target attitude, and a control signal for controlling the speed of the side conveyor based on the speed pattern. The apparatus for changing the posture of an article according to claim 1 or 2, further comprising output means.

The speed pattern is a speed pattern in which, as the posture deviation is larger, a speed difference of the side conveyor with respect to a transport speed of the transport conveyor is increased or a duration for continuing a predetermined speed difference is lengthened. Item 4. A posture changing apparatus for an article according to Item 3.

The regulated side conveyor, the imaging means, and the side conveyor are repeatedly disposed as a unit on the transport conveyor along the transport direction, and the controller is configured for the unit disposed on the subsequent side. The article posture changing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the apparatus is configured to perform control similar to control performed on the unit disposed in advance.

A final photographing means for photographing the article at the time of unloading from the transport conveyor and an excluding means for removing the article from the transport conveyor are provided on the unloading side of the transport conveyor. In response to a final posture deviation between the final actual posture of the article and the target posture obtained based on the final video data of the photographed article being a predetermined value or more, the article is transported as a defective posture product. The article posture changing apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising an exclusion determining means for outputting an exclusion control signal for operating the exclusion means for exclusion from a conveyor.

The posture of the article according to any one of claims 1 to 6 , wherein the article is a plate-shaped cookie, biscuit, or chocolate confectionery having a heart shape or a leaf shape as the shape having the directionality. Change device.