JP5415431B2

JP5415431B2 - 包装容器に製品を挿入するピッキングライン並びに方法

Info

Publication number: JP5415431B2
Application number: JP2010529321A
Authority: JP
Inventors: ルッチュマンハリー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: JP2011500464A; ES2367090T3; US20100223883A1; EP2207721A1; WO2009049990A1; US8387342B2; DE102007049702A1; EP2207721B1; ATE511476T1

Description

本発明は、包装容器に製品を挿入するピッキングラインであって、搬送方向における製品の供給及び搬送のためのコンベヤベルトと、コンベヤベルトにおける製品のポジションを特定するためのポジション画像処理系を備えた少なくとも１つのピッカ（Picker 摘み取り機）とが設けられている形式のものに関する。本発明はまた、ピッキングラインを運転する方法にも関する。

従来の技術
運動するコンベヤベルト上にランダムな方向付けで配置された製品のポジションを検出するための画像処理系を備えたピッキングラインは、例えばＵＳ−Ａ−５０４００５６及びＵＳ−Ａ−６１２２８９５に基づいて公知である。

また、例えば製品の色や形状のような所定の品質特徴を検査するための画像処理系も公知である。

ピック・アンド・プレースシステム（Pick & Place System）によって製品を包装するピッキングラインでは、例えばビスケットやこれに類した小さなパンやケーキ類のような、包装される製品の品質検査は、通常、コンベヤベルト上を運ばれる製品の視覚的な検査によって行われる。品質基準に満たない製品は、手によって取り除かれる。

基本的には、コンベヤベルトによって運ばれる製品の品質は、製品の包装前にピッキングラインにおいて公知の画像処理系を用いて検査され、要求されている品質基準に満たない製品は、例えばＷＯ２００４／０１８３３２に記載された方法によって自動的に排除される。

発明の開示
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のピッキングラインを改良して、要求された所定の製品基準を満たす製品だけをピッキングする、つまり摘み取ることである。

本発明の別の目的は、中央の系における品質データの検出である。

本発明のさらに別の目的は、ピッキングされない製品の品質欠陥の視覚化である。

前記課題を解決するために本発明の構成では、搬送方向で見て少なくとも１つのピッカの上流側に、品質画像処理系が配置されていて、該品質画像処理系は、コンベヤベルト上を搬送方向において品質画像処理系のところを通過する製品を、所定の品質特徴に関して検査するために働き、かつ搬送方向で見て品質画像処理系の下流側に続くピッカに伝えられる、製品の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、製品との対応付けのために働く品質画像処理系であるようにした。

また極めて高い安全性に対する要求を満たすために、２つの系を重複して設けることも可能である。

本発明の有利な構成では、各１つのポジション画像処理系を備えた少なくとも２つのピッカが、搬送方向において相前後して配置されており、各ピッカは、製品の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカによって把持されなかった製品のためのポジションデータとを、後続のピッカに伝達するために設けられている。

各ピッカは、得た品質情報と、ポジション画像処理系によって検出されたポジションデータとをそれぞれ次のピッカにさらに与え、この場合品質画像処理系によって検出された品質データはすべてのピッカにおいて用いられる。各ピッカは、その固有のポジション画像処理系の故障時には、先行するピッカによって検出されたポジションデータを受け取り、つまり系は重複して設計されている。

１つの画像処理系又は１つのピッカの故障時に、製品の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカによって把持されなかった製品のためのポジションデータとを、次のピッカに伝達することができる。

１つのピッカの故障時には、故障したピッカに先行するピッカは、製品の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカによって把持されなかった製品のためのポジションデータとを、この故障したピッカに後続のピッカに伝達する。１つのピッカの完全な故障時には、このピッカは従って迂回され、つまり品質情報及びポジションデータは、先行するピッカから、後続のピッカに直に伝えられる。

品質基準として、製品の形状及び色並びに製品における視覚的な特徴の存在が評価されると有利である。

本発明による装置を運転するために有利な方法では、製品をスクリーンに示し、製品のために品質画像処理系によって検出された品質特徴を視覚化する。この場合ポジション画像処理系によって検出された製品を、個別にマーキングすると有利である。

本発明によるピック・アンド・プレースシステムによって、所定の品質要求を満たす製品だけをピッキングすることが保証される。製品の特徴は、この場合品質画像処理系によって検出され、製品はその形状、色、構造又は、香辛料混合又はこれに類したもののような特定の特性の存在に応じて、分類される。これらの情報は、ピッキングラインにおいて個々のピッカに伝えられる。この場合各ピッカはそれぞれ固有のポジション画像処理系を有している。それというのは、製品は時間の経過と共に移動することができるからである。品質画像処理系によって検出された品質情報は、ポジション画像処理系において正確な座標で検出された製品に対応付けられる。ピッキングされなかった製品は、搬送方向において後続のピッカに、全体的な品質情報「良好」もしくは「不良」と共に引き渡されねばならず、この場合品質情報のうちの１つだけが不足していても、ピッカを制御するために決定的な認定は「不良」となる。不良な製品、つまり品質に関する要求が少なくとも１つのポイントにおいて十分ではない製品は、いずれのピッカによってもピッキングされず、ピッキングラインの端部において放出される。発生した品質不足の原因を突き止めるために、１つの製品に所属のすべての品質情報が、以下に述べる監視系へと送られる。

ピッキングラインを監視するために、有利にはユーザインターフェース、通常はスクリーンが設けられており、このスクリーンにおいては、良好な製品及び不良な製品並びにエラー形式を認識することができるので、製品が、品質エラーに基づいてピッキングされなかったのか、又は他の理由が存在するのかを区別することができ、他の理由としては、例えばピッキングラインの過負荷時やピッキングラインの調整に問題があるような場合を挙げることができ、このような場合にも製品は包装されない。さらに、ピッカが品質情報を製品に対応付けることができたか、又は品質画像処理系とポジション画像処理系との間におけるポジション許容誤差が大きすぎたか否かを、認識できることが望ましい。エラー形式の表示は、製品の製造プロセスにおける問題（例えば不適切な焼き温度、香辛料混入に関する問題など）に直に結び付けることができるので、このような問題は解決することができる。さらに系は、個々のピッカ及び画像処理系の故障時にも、ラインをさらに運転できることが望ましい。

本発明による装置を備えた本発明による系は、特に下記の利点を有している：
・品質画像処理系は、ポジション画像処理系とは無関係に独立している。この場合ポジション画像処理系による位置検出は、すべての形式の製品に対してスタンダードであり、品質画像処理系はそれぞれのプロジェクトに個別に合わせられる。
・１つの品質画像処理系しか存在せず、これにより、簡単な取扱いが可能となり、コストを節減することができる。
・ピッキングされなかった製品に対する原因が、直ちに明らかになり、例えば、製品の欠陥のある品質やどのような品質問題が具体的に存在しているかが、直ちに明らかになり、又は、品質画像処理系とポジション画像処理系との間における大きすぎる誤差や、ピッカの過負荷等に基づく、ポジション画像処理系における製品の対応付け時における問題を、直ちに明らかにすることができる。
・良好な製品と不良な製品とを異ならせて視覚化することができるので、系の特性に関して直感的に学習することができる。例えば複数のベルトを有するラインにおいて、ベルト走行方向に対して直角に見てどのベルトにおいて、多くの問題が発生しているかを、迅速に認識することができる。このことは、可能なプロセス最適化の箇所へのフォードバックを可能にする。
・個々のピッカ又は視角系の故障時にも、エラーに対する大きな許容範囲がある。

次に図面を参照しながら本発明の有利な実施例を説明する。

ピッキングラインを上から見た平面図である。品質画像処理系によって特徴付けられた製品を、各ピッカに所属のポジション画像処理系によって認識する様子を示す図である。視覚化された品質特徴によってスクリーンに示された製品を示す図である。

実施例の記載
図１に示されたピッキングライン１０は、包装される製品１４を搬送方向ｘの方向で搬送するための循環するコンベヤベルト１２を有している。このコンベヤベルト１２に沿って搬送方向ｘには、それぞれの作業領域によって特徴付けられた各３つの摘み取り機、つまりピッカ１８_1.1，１８_1.2，１８_1.3；１８_2.1，１８_2.2，１８_2.3が相前後して平行な２つのラインに配置されており、作業領域はそれぞれオーバラップしていて、これによりコンベヤベルト１２をその幅全体にわたってカバーしている。搬送方向ｘにおいて各ピッカ１８_1.1，１８_1.2，１８_1.3；１８_2.1，１８_2.2，１８_2.3の上流側には、それぞれ対応するピッカに所属のポジション画像処理系２０_1.1，２０_1.2，２０_1.3；２０_2.1，２０_2.2，２０_2.3が、搬送方向ｘに対して横方向に、それぞれ所属のピッカによってカバーされるコンベヤベルト１２の領域にわたって延在していて、各２つのポジション画像処理系２０が、コンベヤベルト１２の全幅をカバーするようになっている。コンベヤベルト１２の始端部には品質画像処理系１６が、コンベヤベルト１２の全幅にわたって横方向に延在している。品質画像処理系１６によって検出することができるエラー及び製品特性は、例えば形状、損傷、色、マークなどである。

図示の実施例では、ピッキングライン１０は、それぞれ３つのピッカ１８を備えたただ２つの平行な列しか有していない。しかしながらまた、３つのピッカ１８よりも少ない又は多いピッカが、ただ１つの列に又は３つ以上の列に配置されているような構成も可能である。一般的にはピッキングライン１０は、相前後して配置された複数のピッカ１８から成っており、これらのピッカ１８は単数又は複数の平行な列に配置されている。品質画像処理系１６からはすべての製品データが第１のピッカ１８に送られる。平行に配置された複数のピッカ列を備えた設備では、それぞれ第１のピッカ１８に、オーバラップ領域を含む作業領域に相当するデータ部分が製品データから送られる。

包装される製品１４、例えばオーブンから包装なしにピッキングライン１０に送られた小さなパン類は、搬送方向ｘで見て品質画像処理系１６の上流側において、ランダムに、コンベヤベルト１２の全幅にわたって分配されてピッキングライン１０に引き渡される。品質画像処理系１６の下を製品１４が通過する際に、各製品１４に関して、コンベヤベルト１２におけるそのポジションの他に、形状、色及びこれに類した特徴のような所定の品質特徴が、完成した製品において認識可能な、製品品質を特定するために適した特性が記録され、搬送方向ｘで見て品質画像処理系１６の下流側に配置された第１のピッカ１８に伝えられる。第１のピッカ１８のポジション画像処理系２０の下を製品１４が通過する際に、コンベヤベルト１２における製品の正確な座標が検出され、品質画像処理系１６に記録されたデータと比較され、この場合、品質画像処理系１６によるポジション検出があまり正確でないことに基づいて、品質画像処理系１６からのデータの対応付けが、ポジション画像処理系２０によって許容誤差ウインド（Toleranzfenster）２４を介して行われる（図２）。ポジション画像処理系２０は、そのようにして認識された製品１４のデータを、所属のピッカ１８に伝え、このピッカ１８は良好な製品１４の一部を包装する。ポジション画像処理系２０によって認識された製品１４のデータは、同様に、後続のピッカ１８のポジション画像処理系２０に伝えられる。この過程は、搬送方向ｘで見て下流に続くそれぞれ別のピッカ１８のために繰り返される。各ピッカ１８は必要な場合には、先行するピッカ１８のポジションデータにアクセスすることもできる。包装能力に相応して十分な数のピッカ１８を備えたピッキングライン１０では、コンベヤベルト１２の終端部において最後のピッカ１８の後ろでは、品質画像処理系１６によって品質欠陥に基づいて「不良」と記録され、ゆえに包装されなかった製品１４だけが、欠陥品として残っている。

図２に示されているように、品質画像処理系１６によって認識された製品１４と、ピッカ１８のポジション画像処理系２０によって検出された製品との対応付けは、ピッカ１８のポジション画像処理系２０に比べて品質画像処理系１６によるポジション検出があまり正確でないことに基づいて、許容誤差ウインド２４を介して行われる。製品１４の種々様々なポジションのためには、以下の名称が使用される：
Ｐ１：ピッカ１８のポジション画像処理系２０によって検出されたローカルなポジション（個々のピッカ１８に所属のポジション画像処理系２０によって検出された、ローカルな、つまりその作業領域限定のポジション）
Ｐ２：品質画像処理系１６によって検出された、許容誤差ウインド２４の内部に位置するポジション
Ｐ３：品質画像処理系１６によって検出された、許容誤差ウインド２４の外部に位置するポジション
ｘ，ｙ：ポジション座標、Ｐ１のためには許容誤差ウインド２４の位置に相当、Ｐ２及びＰ３のためにはコンベヤベルト１２の方向付けに相当。

品質画像処理系１６によって検出されたポジションＰ２が許容誤差ウインド２４の内部に位置している製品１４だけが、この製品に対する品質要求を満たしている場合に限り、ピッカ１８によってピッキングされる。許容誤差ウインド２４の外部に位置するポジションＰ３を有する製品１４は、品質に関係なく、ピッキングされない。

図３には、品質画像処理系１６によって認識されかつ分類されて、コンベヤベルト１２上を搬送方向ｘにおいて進む製品１４が、スクリーン２２においてコンベヤベルト上のそのポジションで、方形の形で明るい色調は「良好」（１４ｇ）として、又は欠陥モードに相応するハッチングで「不良」（１４ｓ）として示されている。ポジション画像処理系２０によって対応付けられた（ｚ）製品は、暗い色調で示されている。

スクリーン２２には、いつでも、コンベヤベルト１２における製品カーペットの現在の状態を見ることができる。スクリーン２２においては特にまた次のことも認識することができる。すなわち、如何なる理由から製品１４が装置を包装されずに去ったのか、つまり認識された品質欠陥のため、過大なポジション誤差（品質画像処理系１６及びポジション画像処理系２０のデータは一致させることができなかった）のため、又は装置の過負荷のためなのかが、スクリーン２２において分かる。

ポジション画像処理系２０が故障した場合、このことは認識され、故障に遭遇したピッカ１８には、前方に位置するピッカ１８の画像処理データが伝えられ、これによって製造を維持することができる。ピッカ制御装置の故障もまた認識されることができるので、データは故障したピッカを通過して、次の使用可能なピッカに伝えられる。品質画像処理系１６の故障時にだけ、ラインは停止する。

伝達されたデータとローカルに検知されたデータとの間におけるポジション偏差は、スクリーン２２において、ローカルに検知された製品の中心からの線もしくはハイフン（Strich）として示される。スクリーン２２に１つの点しか見えない場合には、データは安定している。この機能は、複数のカメラ系の間におけるオフセットを調整する場合に役立つ。さらに、ベルトの運動、エンコーダ・同期化問題及びこれに類した不都合な作用を、診断することができる。

スクリーン２２には、ポジションＰ１を備えた、ローカルに検知された各部分（＝品質画像処理系によって認識されかつピッカのポジション画像処理系によって検出された部分）のために、次のこと、すなわち、許容誤差ウインド２４の内部に位置するポジションＰ２を備えた、通過する離れた部分（＝品質画像処理系によって認識されかつポジション画像処理系によって検出されなかった部分）が存在するか否かが、示される。この場合以下の状態を区別することができる。
・ローカルに検知された部分のために、通過する離れた部分が存在している：ローカルに検知された部分は、品質情報と結び付けられることができる。品質が要求に見合っている場合には、この製品はピッカ・待ち行列に連絡される。
・ローカルに検知された部分のために、通過する離れた部分が存在していない：製品はピッカ・待ち行列に連絡されない。
・離れた部分が存在しているが、相応な部分がローカルに検知されない：この部分は既に先行するピッカによって包装されたと予測される。ピッカ・待ち行列へのデータ伝達は行われない。

各系は、相応な製品がピッカの作業領域から外れるや否や、その製品データを後続の系に送る。正確に送られた製品データ１４ｖは固有の色でマーキングされる。

図示の例では、ローカルなピッカ制御における視角化系が実現されていて、この視角化系は、そこで固有の作業領域と隣接したピッカの作業領域とから成るそれぞれ１つの区分を表示する。この系はしかしながらまた、装置に関して包括的に実現することも可能であり、装置全体の状態を示すことができる。

Claims

包装容器に製品を挿入するピッキングラインであって、搬送方向（ｘ）における製品（１４）の供給及び搬送のためのコンベヤベルト（１２）と、コンベヤベルト（１２）における製品（１４）のポジションを特定するためのポジション画像処理系（２０）を備えた少なくとも１つのピッカ（１８）とが設けられている形式のものにおいて、
搬送方向（ｘ）で見て少なくとも１つのピッカ（１８）の上流側に、品質画像処理系（１６）が配置されていて、該品質画像処理系（１６）は、コンベヤベルト（１２）上を搬送方向（ｘ）において品質画像処理系（１６）のところを通過する製品（１４）を、所定の品質特徴に加えてポジションに関して検査するために働き、かつ搬送方向（ｘ）で見て品質画像処理系（１６）の下流側に続くピッカ（１８）に伝えられる、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報の対応付けのために働く品質画像処理系（１６）であり、
品質画像処理系（１６）によって認識された製品（１４）と、ピッカ（１８）のポジション画像処理系（２０）によって検出された製品との対応付けは、許容誤差ウインド（２４）を介して行われ、品質画像処理系（１６）によって検出されたポジション（Ｐ２）が許容誤差ウインド（２４）の内部に位置している製品（１４）だけが、この製品に対する品質要求を満たしている場合に限り、ピッカ（１８）によってピッキングされるよう構成されていることを特徴とする、包装容器に製品を挿入するピッキングライン。
各１つのポジション画像処理系（２０）を備えた少なくとも２つのピッカ（１８）が、搬送方向（ｘ）において相前後して配置されており、各ピッカ（１８）は、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカ（１８）によって把持されなかった製品（１４）のためのポジションデータとを、後続のピッカ（１８）に伝達するために設けられている、請求項１記載のピッキングライン。
包装容器に製品を挿入する方法であって、搬送方向（ｘ）における製品（１４）の供給及び搬送のためのコンベヤベルト（１２）と、該コンベヤベルト（１２）における製品（１４）のポジションを特定するためのポジション画像処理系（２０）を備えていてコンベヤベルト（１２）に配属されている少なくとも１つのピッカ（１８）とを有するピッキングラインを用いて、包装容器に製品を挿入する方法のものにおいて、
搬送方向（ｘ）で見て少なくとも１つのピッカ（１８）の上流側に配置された品質画像処理系（１６）を用いて、コンベヤベルト（１２）上を搬送方向（ｘ）において品質画像処理系（１６）のところを通過する製品（１４）を、所定の品質特徴に加えてポジションに関して検査し、この際に製品（１４）に、搬送方向（ｘ）で見て品質画像処理系（１６）の下流側に続くピッカ（１８）に伝えられる、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報を、対応付け、
品質画像処理系（１６）によって認識された製品（１４）と、ピッカ（１８）のポジション画像処理系（２０）によって検出された製品との対応付けを、許容誤差ウインド（２４）を介して行い、品質画像処理系（１６）によって検出されたポジション（Ｐ２）が許容誤差ウインド（２４）の内部に位置している製品（１４）だけを、この製品に対する品質要求を満たしている場合に限り、ピッカ（１８）によってピッキングすることを特徴とする、包装容器に製品を挿入する方法。
各１つのポジション画像処理系（２０）を備えた少なくとも２つのピッカ（１８）が、搬送方向（ｘ）において相前後して配置されており、各ピッカ（１８）は、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカ（１８）によって把持されなかった製品（１４）のためのポジションデータとを、後続のピッカ（１８）に伝達する、請求項３記載の方法。
１つの画像処理系（１６，２０）又は１つのピッカ（１８）の故障時に、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカ（１８）によって把持されなかった製品（１４）のためのポジションデータとを、次のピッカ（１８）に伝達する、請求項４記載の方法。
１つのピッカ（１８）の故障時に、故障したピッカ（１８）に先行するピッカ（１８）が、製品（１４）の把持又は非把持のための制御命令として役立つ品質情報と、このピッカ（１８）によって把持されなかった製品（１４）のためのポジションデータとを、故障したピッカ（１８）に後続のピッカ（１８）に伝達する、請求項４記載の方法。
製品（１４）の形状及び色並びに製品（１４）における視覚的な特徴の存在を、品質基準として評価する、請求項３から６までのいずれか１項記載の方法。
製品（１４）をスクリーン（２２）に示し、製品（１４）のために品質画像処理系（１６）によって検出された品質特徴を視覚化する、請求項３から７までのいずれか１項記載の方法。
ポジション画像処理系（２０）によって検出された製品（１４）を、個別にマーキングする、請求項８記載の方法。