JP5370788B2 - 対象物加工システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、対象物に対し加工を行う対象物加工システムに関する。

従来、対象物に対し加工を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術においては、搬送装置（ベルトコンベア）が設けられており、搬送装置の近傍には２つの加工装置が設けられている。搬送装置の走行方向に対し、２つの加工装置の上流側には、搬送装置と２つの加工装置との間で対象物（ワーク）を授受させるために三次元運動のできるロボット（三次元ロボット）が設けられている。

対象物は、搬送装置により搬送され、ロボットにより一方の加工装置に渡されて、一方の加工装置で加工が行われた後にロボットにより再び搬送装置上に載せられる。そして、他方の加工装置の位置まで搬送されると、同様にしてロボットが介入して他方の加工装置で加工が行われ、搬送装置上に載せられる。

特開２００３−２３７９４０号公報

ところで、例えば野菜や果物といった自然物や、複数種類が混在した状態の人工物（工業製品）等、個体間で形状が不定な不定形物を対象物として加工を行う場合、上記従来技術においては、ロボットが、搬送されてくる対象物を加工を行う位置へ移動させようとしても、対象物間の形状にばらつきがあるため、対象物にツールを接触させることができず対象物を持ち上げられなかったり、対象物にツールを接触させても接触位置が悪く対象物を持ち上げられなかったり、持ち上げても移動途中で落下させてしまう等により、ロボットにより対象物を加工を行う位置へ移動させることができないおそれがあった。また、対象物を加工を行う位置へ移動させることができても、上述のように対象物間の形状にばらつきがあり、一般に各対象物ごとに加工目標部位の設定を細かく行うことはできないため、加工の際に対象物間で加工部位のばらつきが生じるおそれがあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、対象物が不定形物である場合でも、加工の際の対象物間での加工部位のばらつきを抑制できる対象物加工システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、対象物を搬送する搬送装置と、前記対象物を持ち上げ可能なツールを備えたロボットと、を有し、前記対象物に対し所定の加工を行う対象物加工システムであって、前記搬送装置により搬送経路上を搬送されてくる前記対象物を検知する第１センサと、前記第１センサの検知結果に基づき、前記搬送経路上を搬送されてくる前記対象物の接触目標部位の設定を行う第１設定手段と、前記対象物が前記ツールの可動範囲内に搬送されてきたとき、前記ツールを前記対象物の前記接触目標部位に接触させ当該対象物を持ち上げつつ所定の位置へ移動させるように、前記ロボットを制御する第１制御手段と、前記所定の位置に移動した前記対象物の姿勢を検知する第２センサと、前記第２センサの検知結果に基づき、前記ロボットの前記ツールにより持ち上げられた前記対象物の加工目標部位の設定を行う第２設定手段と、前記ツールにより持ち上げられた前記対象物の前記加工目標部位が前記加工を行う位置へ導かれるように、前記ロボットを制御する第２制御手段と、を有する対象物加工システムが適用される。

本発明の対象物加工システムによれば、対象物が不定形物である場合でも、加工の際の対象物間での加工部位のばらつきを抑制することができる。

一実施の形態のらっきょう切断加工システムの全体構成を模式的に表す上面図である。 らっきょう切断加工システムの全体構成を模式的に表す側面図である。 コントローラの機能構成を表す機能ブロック図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 らっきょう切断加工システムの動作の一例を説明する説明図である。 カメラを正面側が上向きになるように設置する変形例における、らっきょう切断加工システムの全体構成を模式的に表す上面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のらっきょう切断加工システム１０（対象物加工システム）は、らっきょう１２（対象物）に対し、根毛部１２ａ及び茎部１２ｂを切除して球根部１２ｃを抽出する切断加工（所定の加工）を行うシステムである。らっきょう１２は、球根野菜、すなわち自然物であり、個体間の形状（例えば、根毛部１２ａ、茎部１２ｂ、及び球根部１２ｃの位置、大きさ、及び範囲等）にばらつきがあって、個体間の形状が不定な不定形物の一例である。このらっきょう切断加工システム１０は、コンベア１４（搬送装置）と、３次元センサ１８（第１センサ）と、複数のロボット１６と、コントローラ２８とを有している。なお、コンベア１４、３次元カメラ１８、及び各ロボット１６と、コントローラ２８とは、相互通信可能に接続されている。

コンベア１４は、搬送面に載置されたらっきょう１２を一方向（図１中の右側から左側、図２中の紙面奥行き側から紙面手前側）へ搬送する装置であり、モータ１４２と、コンベア駆動部１４４（駆動部）と、エンコーダ１４６とを備えている。モータ１４２は、回転力を発生する。コンベア駆動部１４４は、モータ１４２に連結されており、当該モータ１４２の回転力により回転駆動される。エンコーダ１４６は、コンベア駆動部１４４に連結されており、当該コンベア駆動部１４４の回転位置を検出する。エンコーダ１４６の検出結果、すなわちコンベア駆動部１４４の回転位置情報は、コントローラ２８へ出力される。

３次元センサ１８は、レーザ光源及びカメラを備えており、コンベア１４による搬送経路の上流側において、当該搬送経路の上方に位置すると共にレーザ光源及びカメラが下方を向くように、床部に固定された略逆Ｌ字状の支持部材３２に固定されている。具体的には、レーザ光源は、コンベア１４の搬送面における所定の位置に、コンベア１４の搬送方向と直交する方向に長いスリット状（線状）のレーザ光（以下適宜、「レーザスリット光」と称する）を連続して照射（投光）するように配向されている。カメラは、レーザ光源によるレーザ光スリット照射経路とは異なる光路の反射光（入射光に対し所定の角度を有する反射光）を受光するように配向されており、レーザ光源によるレーザスリット光照射位置及びその近傍を連続的に撮像する。

この３次元センサ１８は、搬送経路上を所定の速度で連続して続々と搬送されてくる、すなわち、検知領域が設定された下方を通過していくらっきょう１２にレーザ光源からレーザスリット光を照射し、そのレーザスリット光の反射光をカメラで撮像して、下方を通過していくらっきょう１２を走査する。そして、カメラの撮像画像に基づき、三角測量の原理を用いて上記走査したらっきょう１２までの距離を算出して、当該らっきょう１２の３次元形状を検知する。３次元センサ１８の検知結果、すなわち３次元センサ１８のカメラの撮像画像及びその撮像画像上の距離情報は、コントローラ２８へ出力される。

各ロボット１６は、３次元センサ１８よりも搬送経路の下流側において、当該搬送経路に沿って各ロボット１６同士がある程度（例えば１ｍ程度）離間するように、搬送経路の幅方向一方側（図１中の上側、図２中の左側）領域及び他方側（図１中の下側、図２中の右側）領域に亘ってそれぞれ設置されている。また、複数のロボット１６のうち搬送経路の最も上流側のロボット１６Ａは、後述の吸着パッド１６６ａにより、搬送経路上を搬送されてくるらっきょう１２を持ち上げる領域が、３次元センサ１８の固定位置、具体的には３次元センサ１８によるらっきょう１２の検知領域、から搬送経路の下流側に、当該搬送経路に沿って所定の距離Ｓ（らっきょう１２が３次元センサ１８の検知結果から後述の距離画像を取得するための処理にかかる処理時間に搬送される距離。例えば１ｍ）以上離間するように、設置されている。

これら各ロボット１６は、この例では垂直多関節ロボットであり、基台１６２と、旋回ベース１６３と、アーム１６４と、吸着パッド１６６（吸着装置、ツール）とを備えている。基台１６２は、図示しない床部に固定された台座３０の天側に対し固定されている。旋回ベース１６３は、基台１６２に対し旋回自在に取り付けられている。アーム１６４は、複数の部材から構成されており、各部材同士が回転自在に取り付けられている。吸着パッド１６６は、アーム１６４の先端に取り付けられており、図示しない真空装置により真空状態にされることで、らっきょう１２を吸着により持ち上げ可能に構成されている。また、各ロボット１６の周囲には、カメラ２０（撮像装置、第２センサ）、切断装置２２、廃棄ボックス２４、及び投入ボックス２６がそれぞれ設置されている。なお、各カメラ２０と、コントローラ２８とは、相互通信可能に接続されている。

このような各ロボット１６は、旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作することで、搬送経路上を搬送されてくるらっきょう１２（詳細には、後述のようにらっきょう１２の球根部１２ｃの部分）に吸着パッド１６６ａを接触させ、吸着パッド１６６ａによる真空吸着により当該らっきょう１２を持ち上げつつ、周囲の後述のカメラ２０のレンズ２０１の視野内の撮像撮像位置へ移動させる。そして、吸着パッド１６６ａにより持ち上げているらっきょう１２を、周囲の後述の切断装置２２の円形カッタ２２２の刃２２２１の位置へ移動させ、当該切断装置２２により上記切断加工を行わせる。その後、吸着パッド１６６ａにより持ち上げている、上記切断加工により根毛部１２ａ及び茎部１２ｂが切除されたらっきょう１２の球根部１２ｃを、周囲の投入ボックス２６の上方へ移動させ、当該投入ボックス２６へ投入する（詳細は後述）。

各カメラ２０は、レンズ２０１と、レンズ２０１の周囲にリング状に配置された複数のＬＥＤで構成された照明２０２とを正面側に備えており、背面側がコンベア１４の側面側に向くと共に、レンズ２０１の視野が、周囲のロボット１６の吸着パッド１６６の可動範囲内に位置するように、各ロボット１６の近傍にそれぞれ設置されている。各カメラ２０を正面側が上方に向かないように設置することで、上方から落下してくる水滴よりレンズ２０１を守ることができる。また、各カメラ２０のレンズ２０１の正面側には、図示しないバックライトが設置されている。そして、これら各カメラ２０は、上記のように、周囲のロボット１６によってらっきょう１２がレンズ２０１の視野内の上記撮像位置に移動させられたとき、レンズ２０１を介して当該視野内を撮像することで、撮像位置に移動させられたらっきょう１２を撮像して、当該らっきょう１２の形状及び姿勢を検知する。各カメラ２０の検出結果、すなわち各カメラ２０の撮像画像は、コントローラ２８へ出力される。

各切断装置２２は、らっきょう１２に対し上記切断加工を行う刃２２２１を外周に備えた、周方向に回転する円形カッタ２２２を有しており、円形カッタ２２２の刃２２２１の位置（加工を行う位置）がロボット１６の吸着パッド１６６の可動範囲内に位置するように、各ロボット１６の近傍にそれぞれ設置されている。

各廃棄ボックス２４は、切断装置２２で切断されたらっきょう１２の根毛部１２ａ及び茎部１２ｂを廃棄するための天側が開放した箱であり、各切断装置２２の下方にそれぞれ設置されている。

各投入ボックス２６は、切断装置２２で根毛部１２ａ及び茎部１２ｂが切除されたらっきょう１２の球根部１２ｃを投入するための天側が開放した箱であり、各ロボット１６の近傍にそれぞれ設置されている。

コントローラ２８は、３次元カメラ１８、各ロボット１６、及び各カメラ２０等の動作を制御するための、入力装置、表示装置、記憶装置、及び演算装置等を備えたコンピュータで構成されている。このコントローラ２８は、図３に示すように、第１画像処理部２８１（第１設定手段）と、第２画像処理部２８３（第２設定手段）と、ロボット選択部２８５と、ロボット制御部２８６とを備えている。

第１画像処理部２８１は、３次元センサ１８より入力した当該３次元センサ１８のカメラの撮像画像及びその撮像画像上の距離情報に基づき、３次元センサ１８との距離を画像上に表した距離画像（３次元情報）を生成する。そして、その生成した距離画像に基づき、３次元センサ１８の下方を通過したらっきょう１２（以下適宜、「特定のらっきょう１２」と称する）の３次元形状を検出して、当該特定のらっきょう１２の吸着目標部位（接触目標部位）の設定を行う（詳細は後述）。吸着目標部位は、ロボット１６の吸着パッド１６６による真空吸着（接触）の目標となる部位（吸着パッド１６６で吸着できそうな部位）である。

第２画像処理部２８３は、カメラ２０より入力した当該カメラ２０の撮像画像に基づき、カメラ２０で撮像された特定のらっきょう１２の形状及び姿勢を検出して、当該特定のらっきょう１２の加工目標部位の設定を行う（詳細は後述）。加工目標部位は、上記刃２２２１による切断開始位置及びそこからの切断角度を含む切断部分全体の目標となる部位である。

ロボット選択部２８５は、複数のロボット１６のうち、特定のらっきょう１２を処理するロボット１６の選択を行う。例えば、予め設定された順番（例えば３次元センサ１８に近い順に順位付けした順番）に沿ってロボット１６を選択する。又は、処理を行っていない（処理を終了している）ロボット１６を優先順位の高いロボット１６（例えば、３次元センサ１８に近い順に順位付けした順番が早いロボット１６や、処理を終了したタイミングが早いロボット１６等）から選択してもよい。又は、処理を行っていない（処理を終了している）ロボット１６をランダムに選択してもよい。又は、３次元センサ１８より入力した当該３次元センサ１８のカメラの撮像画像に基づき、特定のらっきょう１２の搬送位置（コンベア１４の幅方向の位置）を検出して、その検出した位置側（例えば、コンベア１４の幅方向一方側）に設置されているロボット１６を選択してもよい。

ロボット制御部２８６は、ロボット１６の動作を制御する部分であり、第１制御部２８６１（第１制御手段）と、第２制御部２８６２（第２制御手段）とを備えている。

第１制御部２８６１は、コンベア１４のエンコーダ１４６より入力したコンベア駆動部１４４の回転位置情報に基づき、搬送経路上を搬送されるらっきょう１２の移動量を算出する。そして、その算出したらっきょう１２の移動量、及び、上記第１画像処理部２８１で設定されたらっきょう１２の吸着目標部位の位置に基づき、特定のらっきょう１２がロボット１６の吸着パッド１６６の可動範囲内に搬送されてくるタイミング、言い換えれば特定のらっきょう１２の吸着目標部位を吸着パッド１６６で吸着して持ち上げるためのロボット１６の動作開始タイミングを算出する。また、第１制御部２８３１は、上記算出した動作開始タイミングになったときに旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、吸着パッド１６６を特定のらっきょう１２の吸着目標部位に接触させ、吸着により当該特定のらっきょう１２を持ち上げつつ、周囲のカメラ２０のレンズ２０１の視野内の撮像位置に移動させるように、各ロボット１６の動作を制御する（詳細は後述）。

第２制御部２８６２は、旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、吸着パッド１６６により持ち上げられた特定のらっきょう１２の上記第２画像処理部２８３で設定された加工目標部位が、上記刃２２２１の位置（加工を行う位置）へ導かれるように、各ロボット１６の動作を制御する（詳細は後述）。

以下、図４〜図１０を用いて、らっきょう切断加工システム１０の動作の一例を説明する。

まず、図４に示すように、搬送経路の上流側を所定の速度で連続して続々と搬送されるらっきょう１２が、３次元センサ１８の下方を通過するとき、３次元センサ１８により検知される。そして、その検知結果、すなわち３次元センサ１８のカメラの撮像画像及びその撮像画像上の距離情報が、コントローラ２８へ出力される。すると、コントローラ２８が、上記第１画像処理部２８１で、３次元センサ１８より入力した当該３次元センサ１８のカメラの撮像画像及びその撮像画像上の距離情報に基づいて、上記距離画像を生成する。図５（ａ）（ｂ）に、生成された距離画像の一例をモデル化した模式図を示す。なお、図５（ａ）（ｂ）に示す距離画像は、互いに同じ情報を別視点でモデル化したものである。図５（ａ）（ｂ）に示すように、生成された距離画像には、３次元センサ１８の下方を通過した上記特定のらっきょう１２の形状が３次元で表されており、第１画像処理部２８１では、この距離画像に基づいて、特定のらっきょう１２の３次元形状を検出して、当該特定のらっきょう１２の上記吸着目標部位の設定を行う。本実施形態では、生成した距離画像に表された特定のらっきょう１２の球根部１２ｃにおける、吸着パッド１６６による真空吸着の障害物（例えば根毛部１２ａの根毛や茎部１２ａの葉等）が上方に存在しておらず、かつ、所定の面積（例えば１ｃｍ^３）以上の平坦面積を備える最も高い位置に存在する部位（図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す例では符号３１で示す部位）を検出して、その検出した部位を、特定のらっきょう１２の吸着目標部位として設定する。

その後、図６に示すように、上記ロボット選択部２８５で選択されたロボット１６が、上記ロボット制御部２８６の第１制御部２８６１の制御により、当該第１制御部２８６１で算出された動作開始タイミングに基づいて旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、搬送経路上を搬送されてくる特定のらっきょう１２の上記設定された吸着目標部位（図６に示す例では符号３１で示す部位）に吸着パッド１６６を接触させる。そして、図７に示すように、吸着パッド１６６による真空吸着により特定のらっきょう１２を持ち上げ、予め定められた所定の撮像姿勢となるように旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作することで、吸着パッド１６６で持ち上げている特定のらっきょう１２を、周囲のカメラ２０のレンズ２０１の視野内の上記撮像位置に移動させる。

すると、カメラ２０で、レンズ２０１の視野内の、撮像姿勢となっているロボット１６、及び、撮像位置に移動させられた特定のらっきょう１２が撮像される。そして、その撮像画像が、コントローラ２８へ出力される。図８（ａ）に、コントローラ２８がカメラ２０より入力した当該カメラ２０の撮像画像の一例をモデル化した模式図を示す。図８（ａ）に示すように、カメラ２０の撮像画像には、ロボット１６及び特定のらっきょう１２の形状及び姿勢が２次元で表されており、コントローラ２８は、上記第２画像処理部２８３で、この撮像画像に基づいて、カメラ２０で撮像された特定のらっきょう１２の形状及び姿勢を検出して、当該特定のらっきょう１２の加工目標部位の設定を行う。本実施形態では、まず、図８（ａ）に示すようなカメラ２０の撮像画像に表されたロボット１６の画像１６′を除外した画像を生成する。その後、図８（ｂ）に示すように、その生成した画像に表された特定のらっきょう１２の画像１２′の最大内接円（図８（ｂ）に示す例では符号３３で示す円）を算出し、その算出した最大内接円の中心位置を求め、その位置を特定のらっきょう１２の画像１２′の重心（図８（ｂ）に示す例では符号３４で示す位置）とする。次に、図９（ａ）に示すように、上記求めた特定のらっきょう１２の画像１２′の重心の、一方側の所定の範囲（図９（ａ）に示す例では符号３５で示す範囲）の面積と、他方側の所定の範囲（図９（ａ）に示す例では符号３６で示す範囲）の面積とを比較し、面積が大きい側（図９（ａ）に示す例では符号３５で示す範囲側）を根毛部１２ａ側、面積が小さい側（図９（ａ）に示す例では符号３６で示す範囲側）を茎部１２ｂ側と判断する。そして、図９（ｂ）に示すように、上記求めた特定のらっきょう１２の画像１２′の重心から茎部１２ｂ側の幅（太さ）を計測して幅が所定の値以下になった部位（図９（ｂ）に示す例では符号３７で示す部位）と、上記求めた特定のらっきょう１２の画像１２′の重心から根毛部１２ａ側の幅（太さ）を計測して幅が所定の値以下になった部位（図９（ｂ）に示す例では符号３８で示す部位）とを、特定のらっきょう１２の加工目標部位として設定する。

その後、図１０に示すように、ロボット１６が、上記ロボット制御部２８６の第２制御部２８６２の制御により、旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、吸着パッド１６６で持ち上げている特定のらっきょう１２の上記設定された加工目標部位（図１０に示す例では符号３７，３８で示す部位）を、上記刃２２２１の位置へ導く。そして、旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、吸着パッド１６６で持ち上げている特定のらっきょう１２を刃２２２１で加工目標部位に沿って切断させる。これにより、根毛部１２ａ及び茎部１２ｂが球根部１２ｃより切り離され落下することで、刃２２２１の下方の上記廃棄ボックス２４内へ入る。そして、ロボット１６が、ロボット制御部２８６制御により、旋回ベース１６３及びアーム１６４を協調動作し、吸着パッド１６６で持ち上げている特定のらっきょう１２の球根部１２ｃを、周囲の投入ボックス２６の上方へ移動させ、そこで吸着パッド１６６による真空吸着を解除することで、特定のらっきょう１２の球根部１２ｃを投入ボックス２６へ投入する。

以上説明したように、本実施形態のらっきょう切断加工システム１０においては、ロボット１６が、コンベア１４で吸着パッド１６６の可動範囲内に搬送されてきたらっきょう１２に吸着パッド１６６を接触させ、らっきょう１２を持ち上げて、切断装置２２の円形カッタ２２２の刃２２２１の位置へ移動させ、そこでらっきょう１２の切断加工が行われる。

ここで、前述した不定形物であるらっきょう１２に対し切断加工を行う場合、ロボット１６が、搬送されてくるらっきょう１２を上記刃２２２１の位置へ移動させようとしても、らっきょう１２の個体間の形状にばらつきがあるため、らっきょう１２に吸着パッド１６６を接触させることができずらっきょう１２を持ち上げられなかったり、らっきょう１２に吸着パッド１６６を接触させても接触位置が悪くらっきょう１２を持ち上げられなかったり、持ち上げても移動途中で落下させてしまう等により、ロボットによりらっきょう１２を上記刃２２２１の位置へ移動させることができないおそれがあった。また、らっきょう１２を上記刃２２２１の位置へ移動させることができても、上述のようにらっきょう１２の個体間の形状にばらつきがあり、各らっきょう１２ごとに加工目標部位の設定を細かく行うことはできないため、加工の際にらっきょう１２の個体間で切断加工部位のばらつきが生じるおそれがあった。

そこで本実施形態においては、３次元センサ１８が、コンベア１４により搬送経路上を搬送されてくるらっきょう１２を検知し、コントローラ２８が、第１画像処理部２８１で、３次元センサ１８の検知結果に基づき、３次元センサ１８の下方を通過した上記特定のらっきょう１２の吸着目標部位の設定を行う。その後、特定のらっきょう１２が吸着パッド１６６の可動範囲内に搬送されてきたとき、ロボット１６が、コントローラ２８の第１制御部２８６１の制御により、吸着パッド１６６を特定のらっきょう１２の上記設定された吸着目標部位に接触させ、特定のらっきょう１２を持ち上げつつ上記撮像位置へ移動させる。これにより、らっきょう１２に対し切断加工を行う場合でも、ロボット１６によりらっきょう１２を上記刃２２２１の位置へ確実に移動させることができる。そして、カメラ２０が、上記撮像位置に移動した特定のらっきょう１２の姿勢を検知し、コントローラ２８が、第２画像処理部２８３で、カメラ２０の検知結果に基づき、ロボット１６の吸着パッド１６６で持ち上げられた特定のらっきょう１２の加工目標部位の設定を行う。その後、ロボット１６が、コントローラ２８の第２制御部２８６２の制御により、吸着パッド１６６で持ち上げた特定のらっきょう１２の上記設定された加工目標部位を上記刃２２２１の位置へ導く。これにより、らっきょう１２に対し切断加工を行う場合でも、らっきょう１２の加工目標部位を上記刃２２２１の位置へと導くことができるので、加工の際のらっきょう１２の個体間での加工部位のばらつきを確実に抑制することができ、加工精度を向上することができる。

また、本実施形態においては、上述のように、３次元センサ１８によりらっきょう１２を検知した後、カメラ２０により再度らっきょう１２の姿勢を検知する。これにより、３次元センサ１８により検知した後の搬送においてらっきょう１２の姿勢が変わったとしても、カメラ２０により再度らっきょう１２の姿勢を確認してから、らっきょう１２の加工を行うことができ、これによっても加工精度を向上できる効果がある。

また、本実施形態では特に、コンベア１４が、モータ１４２と、モータ１４２により回転駆動されるコンベア駆動部１４４と、コンベア駆動部１４４に連結され当該コンベア駆動部１４４の回転位置を検出するエンコーダ１４６とを備えている。そして、コントローラ２８が、ロボット制御部２８６の第１制御部２８６１で、エンコーダ１４６の検出結果に基づき、ロボット１６の動作開始タイミングを算出する。これにより、コンベア１４によるらっきょう１２の搬送動作と確実に連動しつつ、らっきょう１２をロボット１６により確実に持ち上げることができる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、コンベア１４による搬送経路の上流側にカメラを設置して、そのカメラの撮像画像に基づいてらっきょう１２の形状（２次元形状）を判断する場合、例えば、コンベア１４の搬送面を構成する部材を光透過性の材質で構成し、搬送面の下側かららっきょう１２に対しバックライトを照射する等して、カメラ周辺の光学条件を厳格に管理してらっきょう１２を鮮明に撮像する必要があり、設備に対するコストの増大を招く。そこで本実施形態においては、コンベア１４による搬送経路の上流側に３次元カメラ１８を設置して、コントローラ２８が、第１画像処理部２８１で、その３次元カメラ１８の検知結果に対応する距離画像に基づき、らっきょう１２の接着目標部位の設定を行う。３次元センサ１８の検知結果に対応する距離画像に基づいてらっきょう１２の形状（３次元形状）判断する場合、３次元センサ１８周辺の光学条件を、カメラを設置する場合ほど厳格に管理する必要はない。したがって、設備に対するコストを低減することができる。また、らっきょう１２の３次元形状に基づいてらっきょう１２の接触目標部位の設定を行うことができるので、ロボット１６が吸着パッド１６６を確実に接触させることができる部位、上記の例ではらっきょう１２における所定の面積以上の平坦面積を備える最も高い位置に存在する部位を判断することができる。この結果、らっきょう１２の接触目標部位の設定をさらに高精度に行うことができる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。上記所定の位置に移動したらっきょう１２の姿勢を検知するセンサとしては、ロボット１６の吸着パッド１６６の可動範囲内であれば、周辺の光学条件を厳格に管理（例えば、周辺にバックライトを設置する等）可能な位置に設置できる。したがって、当該センサをカメラで構成しても、らっきょう１２を鮮明に撮像することができる。そこで本実施形態においては、上記所定の位置に移動したらっきょう１２の姿勢を検知するセンサをカメラ２０で構成して、コントローラ２８が、第２画像処理部２８３で、そのカメラ２０の撮像画像に基づき、らっきょう１２の加工目標部位の設定を行う。これにより、上記所定の位置に移動したらっきょう１２の姿勢を検知するセンサを高価な３次元センサで構成しなくても、カメラ２０の撮像画像に基づき、らっきょう１２の姿勢や重心等を求めることで、らっきょう１２の加工を行うべき部位を判断することができ、らっきょう１２の加工目標部位の設定を高精度に行うことができる。

また、本実施形態では特に、ロボット１６が、アーム１６４の先端にらっきょう１２を吸着により持ち上げ可能な吸着パッド１６６を備えている。そして、コントローラ２８が、第１画像処理部２８１で、吸着パッド１６６による真空吸着の吸着目標部位の設定を行う。これにより、吸着パッド１６６の真空吸着力により、搬送されてくるらっきょう１２を迅速かつ確実に持ち上げることができる。

また、本実施形態では特に、らっきょう１２に対し切断加工を行う刃２２２１を備えた切断装置２２を有している。そして、コントローラ２８が、ロボット制御部２８６の第２制御部２８６２で、ロボット１６の吸着パッド１６６により持ち上げられたらっきょう１２の加工目標部位が刃２２２１の位置に導かれるように、ロボット１６を制御する。これにより、ロボット１６の吸着パッド１６６により持ち上げられたらっきょう１２の加工目標部位を切断装置２２の刃２２２１の位置に確実に導くことができるので、らっきょう１２の切断加工を高精度に行うことができる。

なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、図１１に示すように、各カメラ２０を正面側（レンズ２０１及び照明２０２が備えられている側）が上方を向くように設置してもよい。本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、カメラ２０を正面側が上方に向くように設置することで、ロボット１６がらっきょう１２をレンズ２０１の視野内の上記撮像位置に迅速に移動させることが可能となるので、ロボット１６のサイクルタイムを短縮することができる。

また以上では、コントローラ２８が、第１画像処理部２８１と、第２画像処理部２８３と、第１制御部２８６１及び第２制御部２８６２を備えたロボット制御部２８６とを有しており、各種の演算及び処理を一括して行っていたが、これに限られない。すなわち、これら各種の演算及び処理をコントローラ２８とは別の装置が分担して行ってもよい。例えば、第１画像処理装置、第２画像処理装置、及びロボットコントローラを設け、第１画像処理装置が第１画像処理部２８１と同様の演算及び処理を行い、第２画像処理装置が第２画像処理部２８３と同様の演算及び処理を行い、ロボットコントローラがロボット制御部２８６と同様の演算及び処理を行ってもよい。この場合、第１画像処理装置が、特許請求の範囲に記載の第１設定手段に相当し、第２画像処理装置が第２設定手段に相当し、ロボットコントローラが第１制御手段及び第２制御手段に相当する。

また以上では、コンベア１４による搬送経路上を搬送されてくるらっきょう１２を検知するセンサとして、３次元センサ１８を設置していたが、これに限られず、カメラや距離センサ等を設置してもよい。この場合、カメラや距離センサ等が、特許請求の範囲に記載の第１センサに相当する。

また以上では、不定形物であるらっきょう１２に対し切断加工を行っていたが、これに限られず、らっきょう１２以外の野菜や果物といった自然物や、複数種類が混在した状態の人工物（工業製品）等の不定形物に対し加工を行ってもよい。この場合、らっきょう１２以外の野菜や果物といった自然物や、複数種類が混在した状態の人工物等の不定形物が、特許請求の範囲に記載の対象物に相当する。また、不定形物に限られず、定形物に対し加工を行ってもよい。この場合、定形物が、特許請求の範囲に記載の対象物に相当する。

また以上では、らっきょう１２に対し切断加工を行っていたが、これに限られず、らっきょう１２に対し、切断加工以外の加工を行ってもよい。

また以上では、ロボット１６が、アーム１６４の先端に吸着パッド１６６を備えていたが、これに限られず、アーム１６４の先端にらっきょう１２を把持することで持ち上げ可能なロボットハンドを備えていてもよい。この場合、ロボットハンドが、特許請求の範囲に記載のツールに相当する。また、アーム１６４の先端にらっきょう１２を刺すことで持ち上げ可能な有刺部材を備えていてもよい。この場合、有刺部材が、特許請求の範囲に記載のツールに相当する。また、鉄等の磁性体からなる対象物に対し加工を行う場合、アーム１６４の先端に鉄等の磁性体からなる対象物を電磁吸着力により電磁吸着して持ち上げ可能な電磁石を備えていてもよい。この場合、電磁石が、特許請求の範囲に記載の吸着部材及びツールに相当する。

また以上では、ロボット１６を複数台設置していたが、これに限られず、ロボット１６を１台だけ設置してもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０ らっきょう切断加工システム（対象物加工システム）
１２ らっきょう（対象物）
１４ コンベア（搬送装置）
１６ ロボット
１８ ３次元カメラ（第１センサ）
２０ カメラ（撮像装置、第２センサ）
２２ 切断装置
２８ コントローラ
１４２ モータ
１４４ コンベア駆動部（駆動部）
１４６ エンコーダ
１６６ 吸着パッド（吸着装置、ツール）
２２２ 円形カッタ
２８１ 第１画像処理部（第１設定手段）
２８３ 第２画像処理部（第２設定手段）
２８６ ロボット制御部
２２２１ 刃
２８６１ 第１制御部（第１制御手段）
２８６２ 第２制御部（第２制御手段）

Claims (6)

1. 対象物を搬送する搬送装置と、
   前記対象物を持ち上げ可能なツールを備えたロボットと、
   を有し、
   前記対象物に対し所定の加工を行う対象物加工システムであって、
   前記搬送装置により搬送経路上を搬送されてくる前記対象物を検知する第１センサと、
   前記第１センサの検知結果に基づき、前記搬送経路上を搬送されてくる前記対象物の接触目標部位の設定を行う第１設定手段と、
   前記対象物が前記ツールの可動範囲内に搬送されてきたとき、前記ツールを前記対象物の前記接触目標部位に接触させ当該対象物を持ち上げつつ所定の位置へ移動させるように、前記ロボットを制御する第１制御手段と、
   前記所定の位置に移動した前記対象物の姿勢を検知する第２センサと、
   前記第２センサの検知結果に基づき、前記ロボットの前記ツールにより持ち上げられた前記対象物の加工目標部位の設定を行う第２設定手段と、
   前記ツールにより持ち上げられた前記対象物の前記加工目標部位が前記加工を行う位置へ導かれるように、前記ロボットを制御する第２制御手段と、
   を有することを特徴とする、対象物加工システム。
2. 前記搬送装置は、
   モータと、
   前記モータにより回転駆動される駆動部と、
   前記駆動部に連結され当該駆動部の回転位置を検出するエンコーダと、
   を備え、
   前記第１制御手段は、
   前記エンコーダの検出結果に基づき、前記ロボットの動作開始タイミングを算出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の対象物加工システム。
3. 前記第１センサは、
   前記搬送経路上を搬送されてくる前記対象物の３次元形状を検知する３次元センサであり、
   前記第１設定手段は、
   前記３次元センサの検知結果に対応する３次元情報に基づき、前記対象物の前記接触目標部位の設定を行う
   ことを特徴とする、請求項２に記載の対象物加工システム。
4. 前記第２センサは、
   前記所定の位置へ移動した前記対象物を撮像する撮像装置であり、
   前記第２設定手段は、
   前記撮像装置の撮像画像に基づき、前記対象物の前記加工目標部位の設定を行う
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の対象物加工システム。
5. 前記ロボットの前記ツールは、
   前記対象物を吸着により持ち上げ可能な吸着装置であり、
   前記第１設定手段は、
   前記対象物の前記接触目標部位として吸着目標部位の設定を行う
   ことを特徴とする、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の対象物加工システム。
6. 前記対象物に対し前記所定の加工として切断加工を行う刃を備えた切断装置をさらに有し、
   前記第２制御手段は、
   前記ロボットの前記ツールにより持ち上げられた前記対象物の前記加工目標部位が前記加工を行う位置としての前記切断装置の前記刃の位置に導かれるように、前記ロボットを制御する
   ことを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の対象物加工システム。

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