JP6379454B2 - パーツフィーダ用画像処理装置及びパーツフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、カメラが取得した画像データに基づいてワークの外観若しくは姿勢を判別するものであり、密接した状態で搬送される複数のワークに対してもワークの撮像を開始してから当該ワークの外観若しくは姿勢を短時間で判別することが可能なパーツフィーダ用画像処理装置及びパーツフィーダに関する。

従来、電子部品等の搬送対象物であるワークを搬送路に沿って所定の供給先まで搬送可能なパーツフィーダが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に開示のパーツフィーダは、まず所定の間隔を空けて搬送される複数のワークを撮像手段によりワーク毎に撮像して画像データを取得する。そして、この画像データに基づいてワークの姿勢を判別し、不適切な姿勢（不正姿勢）のワークを排除手段により搬送路上から排除するように構成されている。

特開平６−１９７３４９号公報

このような特許文献１に開示のパーツフィーダの原理を図９に示すパーツフィーダ２００を利用してより具体的に説明すると、撮像手段としてのエリアカメラ２０２により得られた画像データは画像取込手段２０４ａを介して制御装置２０４に取り込まれた後、前処理手段２０４ｂにより２値化処理等の前処理が行われる。その後、姿勢判別手段２０４ｃにより、前処理後の画像データに基づいてワーク３の姿勢が判別され、この判別結果に基づいて不適切な姿勢のワーク３を排除手段５によって排除するように構成されている。エリアカメラ２０２は、複数の撮像素子が網の目状に配列しているものであり、画素数が比較的多い２次元の画像データを取得するものである。なお、この場合には、レーザセンサ２０３を利用して決定する構成とすることが通例であり、パーツフィーダ２００ではレーザセンサ２０３により搬送路３上の所定位置にワーク３が到達したことを検出すると、エリアカメラ２０２に外部トリガを入力して撮像を行わせるように構成している。また、ワーク３同士の間隔は、間隔調整手段１６によって所定の幅に調整するように構成することが通例である。

ところで、上記のような構成のパーツフィーダ２００では、単体のワーク３毎に画像データを取得する必要があることから、レーザセンサ２０３によってワーク３を１つずつ検出できるよう、複数のワークを所定の間隔を空けて搬送している。しかしながらこのように複数のワークを間隔を空けて搬送する場合、単位時間あたりのワークの搬送数が少なくなり、供給先へのワークの排出能力が低下するという問題がある。

このような問題を解決するために、図１０に示すように、複数のワーク３を搬送方向に沿って密接した状態で搬送させ、エリアカメラ２０２による撮像を連続して行うとともに、エリアカメラ２０２が取得した画像データにおいて１つ分のワーク３を認識して当該ワーク３の姿勢を判別可能な構成とすることが考えられる。この場合には、図１１に示すように、時刻ｔ１１でエリアカメラ２０２による撮像を行うと、エリアカメラ２０２が取得した画像データの取り込みを画像取込手段２５４ａを介して時刻ｔ１２に開始し、取り込んだ画像データに対して時刻ｔ１３に前処理手段２５４ｂによって２値化等の前処理を開始する。そして、この前処理手段２５４ｂで、画像データに現れているワーク３の端部を判別して画像データにおいて１つ分のワーク３の認識をも行い、その後、時刻ｔ１４に姿勢判別手段２５４ｃにより前処理後の画像データに基づいてワークの姿勢を判別することが常套手段として考えられる。

しかしながら、このようにエリアカメラ２０２を使用するパーツフィーダ２５０では、撮像エリアが広い場合、１回の撮像で取得される画像データの画素数が大きくデータ量が多いことから、撮像が行われてから画像データの取り込みが終了するまでに時間がかかり（画像データの転送時間が長くなり）、ひいては撮像が行われてからワーク３の姿勢が判別されるまで長時間を要する。また、撮像エリアが狭いと、１回の撮像で取得される画像データの画素数が小さくデータ量が少なくなるが、シャッタタイミングの同期をとらない連続撮像の方式では、ワーク３の一部しか撮像できていない姿勢判別に利用不可な画像データの取り込みも行うため、同様に長時間を要する。ワーク３は排除手段５による排除処理が行われる排除位置に到達する前に姿勢が判別される必要があることから、姿勢の判別に要する時間が長いとそれに合わせてワーク３の搬送速度を遅くする必要があり、ワーク３を高速で搬送することができないという欠点が生じる。このように上記のような構成のパーツフィーダ２００，２５０は、密接した状態で搬送される複数のワーク３に対して撮像が開始されてから短時間で姿勢を判別することが可能な装置を備えているものとは言い難い。

一方、撮像が開始されてから姿勢が判別されるまでの時間を短縮するために、制御装置２５４（ＣＰＵ）の性能を向上させて前処理手段２５４ｂによる前処理や姿勢判別手段２５４ｂによる姿勢判別処理にかかる時間を短縮することも考えられる。しかしながら、図１１に示すように、撮像が行われてから姿勢が判別されるまでの時間のうち、画像データの取り込みに要する転送時間が占める割合は前記前処理や前記姿勢判別処理に要する時間と比較して十分に大きいことから、制御装置２５４の性能を向上させたとしても撮像が開始されてから姿勢が判別されるまでの時間を十分に短縮することはできない。また、制御装置２５４の性能を向上させると、コストの上昇に繋がるという欠点がある。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、撮像が行われてから画像データの取り込みが終了するまでの時間が短く、撮像が行われてからワークの姿勢が判別されるまでの時間を十分に短縮することができるパーツフィーダ用画像処理装置及びパーツフィーダを提供することを目的としている。

本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のパーツフィーダ用画像処理装置は、搬送路に沿って振動搬送されるワークを撮像するカメラを備えたパーツフィーダに適用されるものであって、前記カメラとして、前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有するラインカメラを採用し、このラインカメラにより前記搬送路上に設定された撮像位置を通過するワークを順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得するように構成するとともに、前記ラインカメラによる撮像によって取得された画像データを即時に取り込む画像取込手段と、前記画像取込手段が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワークの略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段と、前記前処理手段で生成された合成画像データに基づいてワークの良否判別処理を行うワークの良否判別手段と、を備え、前記ラインカメラが撮像を行う動作と前記画像取込手段が即時にその画像データを取り込む動作が交互に繰り返されるとともに、前記前処理手段は前記合成画像データの生成に加えて、前記ラインカメラの撮像動作とオーバーラップするタイミングで前記画像取込手段が取り込んだ画像データの前処理を行うことを特徴とする。

ここでワークの良否の判別とは、ワークの外観や姿勢が所定のものか否か判別することを示す。また、ラインカメラは撮像範囲が搬送方向におけるワークの一部分であり、１回の撮像で取得される画像データは画素数が少なくデータ量が少ない。このようなラインカメラを使用する構成とすることで、ラインカメラが撮像を行うたびにそれによって取得された画像データは画像取込手段を介して即時に取り込まれていく。そのため、ラインカメラによる撮像動作と並行して画像データの取り込み処理が行われて、１つのワークについてその略全体の撮像を終える前、すなわちワークの後端を撮像する前に、それ以前に取得された全ての或いはほとんどの画像データについて取り込みを終えた状態となる。したがって、ワークの前端側の撮像が開始されてから短時間で１つ分のワーク略全体の画像データを取り込むことができるため、その後の前処理手段及びワークの良否判別手段による処理の開始時期を早めて、ワークの撮像が開始されてから当該ワークの良否判別処理が終了するまでの時間を十分に短縮することができる。

また、前処理手段が前記合成画像データの生成に加えてその生成の前に前記画像取込手段が取り込んだ画像データを２値化する２値化処理を行うものである場合に、ワークの撮像が開始されてから当該ワークの良否判別処理が終了するまでの時間を一層短縮するためには、前記画像取込手段により画像データの取り込みが行われると、当該画像データに対して即時に２値化処理を行うように構成されることが好ましい。

また、ワークの搬送速度が変化した場合でも１つのワークの略全体が現れた合成画像データを安定して生成して、ワークの良否判別手段による判別精度を上げるためには、前記前処理手段は、さらに、前記画像取込手段が取り込んだ画像データにおいてワークの前端及び後端を判別可能なものであり、ワークの前端が現れた画像データから当該ワークの後端が現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて前記合成画像データを生成するように構成されることが好ましい。

さらに、パラメータ等に汎用性を持たせて、種々の構成のワークについて良否判別処理を可能にするためには、前記ワークの良否判別手段による前記良否判別処理をソフトウェアを用いて行う構成とすることが好ましい。

ワークの撮像が開始されてから当該ワークの良否判別処理が終了するまでの時間が短く、ワークの搬送速度を速くしてもワーク処理手段により所定の外観若しくは姿勢でないワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正することができ、単位時間あたりのワークの処理数を増加させることが可能なパーツフィーダを実現するためには、上記パーツフィーダ用画像処理装置を用いるとともに、ワークが搬送される搬送路を有するパーツフィーダ本体と、前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路上に設定された撮像位置を通過するワークを順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得するラインカメラと、搬送路に設定されたワーク処理位置を通過するワークに対して、ワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正する処理を行うワーク処理手段と、前記ワークの良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別すると、前記ワーク処理手段に前記処理を行わせるための指令を出力する指令出力手段とを備える構成とすることが好ましい。

以上、説明した本発明によれば、ラインカメラによる撮像動作と並行して撮像により取得された画像データの取り込みを行うことで、ワークの撮像が開始されてから当該ワークの良否判別処理が終了するまでの時間を短くすることができるパーツフィーダ用画像処理装置及びパーツフィーダを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るパーツフィーダを示す側面図。 同パーツフィーダに備わる計測手段を示す平面図。 同パーツフィーダが行うタイミング制御処理を説明するための説明図。 同パーツフィーダの動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明の変形例を示す側面図。 本発明の変形例の動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明の変形例を示す側面図。 本発明の変形例を示す側面図。 従来のパーツフィーダの構成を基にしたパーツフィーダを示す側面図。 図９に示すパーツフィーダの問題点を解決するパーツフィーダを示す側面図。 図１０に示すパーツフィーダの動作を説明するためのタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるパーツフィーダ１００は、パーツフィーダ本体１の搬送路１０に沿って搬送物である複数のワーク３を図示しない供給先に向けて比較的高速で搬送するものであり、ワーク３は図１における左から右へ密接した状態で搬送される。

パーツフィーダ本体１は、前記搬送路１０と駆動手段１１とを含んで構成され、駆動手段１１によって搬送路１０を振動させることで搬送路１０上にある複数のワーク３を搬送するものである。ワーク３は、その長手方向又は短手方向がワーク３の搬送方向と平行に搬送される。

搬送路１０上に設定された撮像位置（撮影点）Ｐ１の上方にはラインカメラ２が設けられている。このラインカメラ２は、ワーク３の搬送方向（搬送路１０の延在方向）に直交して１列に並ぶ複数の感度の高い撮像素子を有し、搬送路１０上を搬送されるワーク３の撮像を行う。ラインカメラ２の撮像範囲（撮像エリア）は、ワーク３の長手方向が搬送方向と平行である場合、ワーク３の搬送方向においてはワーク３の長手方向の一部を撮像する範囲、ワーク３の搬送方向に直交する方向においてはワーク３の短手方向全体を撮像する範囲に設定され、ワーク３の短手方向が搬送方向と平行である場合、ワーク３の搬送方向においてはワーク３の短手方向の一部を撮像する範囲、ワーク３の搬送方向に直交する方向においてはワーク３の長手方向全体を撮像する範囲に設定されている。

このようなラインカメラ２を設置する位置は不適正な姿勢のワーク３を排除するタイミングをとる上で重要であり、ラインカメラ２を所望の位置に精度良く設置するために、搬送路１０には図２に示す計測手段（ラインカメラ用メジャー）１０ａが設けられている。計測手段１０ａは、ワーク３の搬送方向と直交する方向に延びる第１目盛１０ａｂと、一定距離毎の２進数のドット表示である第２目盛１０ａｃとが付与されたものであり、第１目盛１０ａｂを後述する排除位置（排除作用点）Ｐ２にあて、ラインカメラ２により取得された画像データにおいて排除位置Ｐ２近傍からラインカメラ２の下方に向かって延びる第２目盛１０ａｃを確認することで、排除位置Ｐ２から所望の距離に撮像位置Ｐ１を設定することができる。

図１に示すラインカメラ２により取得される画像データは、撮像素子が網の目状に複数配置されて１つのワーク３全体を撮像範囲とするエリアカメラよりも画素数が少なく、データ量が少なくなっている。ラインカメラ２はワーク３が撮像位置Ｐ１に到達する前から一定間隔で連続して撮像を行うように動作するものであり、下流側へ向けて搬送されているワーク３が撮像位置Ｐ１を通過する間に複数回撮像を行ない、そのワーク３の前端３ａ（搬送方向下流側のワーク端部、図３参照）から後端３ｂ（搬送方向上流側のワーク端部、図３参照）にわたって当該ワーク３の異なる位置がそれぞれ現れた複数の画像データを取得する。取得された画像データは、１回の撮像が行われるたびに後述する制御装置（コントローラ）４に転送される。

なおラインカメラ２は、通常、撮像対象物の搬送速度が一定のものを撮像する場合、若しくは搬送速度が一定でなくてもエンコーダ等を使用して撮像対象物の速度若しくは位置との同期をとり、撮像する場合に使用されるものであり、搬送路１０の振動によって搬送されるために撮像対象物であるワーク３の搬送速度が安定しにくいパーツフィーダでは一般的に使用し難いものであるが、本実施形態ではワーク３の前端３ａおよび後端３ｂを捉えることで搬送速度ムラに起因したラインカメラ２の使いづらさを解消している。これについては後述する。

図１に示す制御装置４は、図示しないＣＰＵやメモリ、インターフェース等を備えた通常のマイクロコンピュータユニットにより構成されるもので、メモリ内に適宜のプログラムが格納されており、ＣＰＵは逐次そのプログラムを読み込み、周辺ハードリソースと協働して画像取込手段４０と、前処理手段４１と、姿勢判別手段４４と、速度算出手段４２と、指令出力手段４５と、タイミング制御手段４６としての役割を担う。

画像取込手段４０はラインカメラ２が取得した画像データを撮像が行われるたびに即時に制御装置４に取り込むものである。前処理手段４１は、２値化処理手段としての２値化処理部４１ａと端部検出手段としての端部検出部４１ｂと合成画像データ生成手段としての合成画像データ生成部４１ｃとを有し、画像データが画像取込手段４０を介して取り込まれると、２値化処理部４１ａはその画像データ毎に即時に２値化処理等の所定の前処理を行う。また、端部検出部４１ｂは画像データにおいてワーク３の前端３ａ及び後端３ｂ（図３参照）を適宜の画像処理を通じて判別する。例えば、画像データではワーク３が現れている部分とワーク３以外のものが現れている部分（具体的には搬送路１０）とでは色合い等が異なり、またワーク３を搬送方向に沿って密接に搬送している場合でもワーク３同士の間にはわずかに隙間ができていることから、ワーク３の前端３ａまたは後端３ｂを撮像した画像データには、ワーク３の搬送方向に直交する方向に亘って色の濃さの異なる部分が現れる。端部検出部４１ｂはこのような色の濃さの違い等から、画像データに現れたワーク３の前端３ａ及び後端３ｂを検出（画像判別）する。或いは、端部検出部４１ｂが画像データにおいてワーク３の隅にあるＲ形状を判別することで前端３ａ及び後端３ｂを検出するように構成されてもよい。さらに合成画像データ生成部４１ｃは、ワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて、１つのワーク３の略全体が現れた２次元の画像データとして合成画像データを生成する。

ワークの良否判別手段としての姿勢判別手段４４は、このような合成画像データに基づいてワーク３の姿勢を判別（画像判別）する良否判別処理としての姿勢判別処理を行う。例えば、前述のメモリに適切な姿勢のワーク３の画像データを予め記憶しておき、合成画像データとメモリに記憶された画像データとをパターンマッチングにより比較することでワーク３の姿勢を判別する。なお、所定の姿勢以外の姿勢としては、例えば表裏が反転していたり、前後方向の向きが逆になっていることが挙げられる。このように画像取込手段４０、前処理手段４１及び姿勢判別手段４４はワーク３の姿勢を判別する本発明のパーツフィーダ用画像処理装置８を構成するものである。本実施形態は、上記のように画像データにおいてワーク３の前端３ａと後端３ｂとを検出する構成であることから、ワーク３の搬送速度が変化したとしてもワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて１つのワーク３の略全体が現れた合成画像データを得ることができ、前述の理由から従来のパーツフィーダでは一般的に使用されないラインカメラ２を用いてワーク３の姿勢を判別することができる。

速度算出手段４２は、このように姿勢判別で利用する合成画像データを用いてワーク３の搬送速度を算出する速度算出処理を行うものであり、具体的には、下記式（１）に基づいてワーク３の搬送速度Ｖｗ（ｍ／ｓ）を算出する。
Ｖｗ＝Ｌｗ１／Ｓ・Ａ・・・（１）

ここで、Ｓはラインカメラ２のスキャンレートすなわちラインカメラ２の撮像間隔（ｓｅｃ）であり、Ａはラインカメラ２が単体のワーク３の略全体すなわちワーク３の前端側から後端側までを撮像するのに要する撮像回数（回）であり、Ｌｗ１はワーク３の搬送方向長さ（ｍ）である。速度算出手段４２は、ラインカメラ２の撮像間隔Ｓと撮像回数Ａとの積である撮像所要時間をワーク３が撮像位置Ｐ１を通過するに要した時間とみなし、その撮像所要時間とワーク３の搬送方向長さＬｗ１とに基づいてワーク３の搬送速度を算出している。ワーク３の搬送方向長さＬｗ１は実物のワーク３のものが予め設定されている。なお、ワーク３の搬送方向長さＬｗ１やラインカメラ２の撮像間隔Ｓは入力手段４８を介して入力される。また、速度算出手段４２は撮像回数取得手段としての撮像回数取得部４２ａを有し、撮像回数取得部４２ａは１回の撮像で得られる画像データの画素数と合成画像データの画素数とから撮像回数Ａを算出する。

このように画像取込手段４０、前処理手段４１及び速度算出手段４２はワーク３の搬送速度を検出する本発明のパーツフィーダ用速度検出装置７を構成するものである。このパーツフィーダ用速度検出装置７により算出されたワーク３の搬送速度は、次に述べる不正姿勢にあるワーク３を排除するタイミング制御に用いられるほか、図１に示す表示手段４７に表示される。また、このようにして算出されたワーク３の搬送速度を、ワーク３が搬送されているか或いは停止しているかの判断材料として用いてもよい。

指令出力手段４５は、姿勢判定手段４４が不適切な姿勢（不正姿勢）であると判定すると、図１に示すワーク処理手段としての排除手段５に、搬送路１０に設定されたワーク処理位置としての排除位置Ｐ２にあるワーク３を搬送路１０上から排除する排除処理（排除動作）を行わせるための指令を出力する。排除手段５は、前記撮像位置Ｐ１よりもワーク３の搬送方向下流側において設定された排除位置Ｐ２に向けて圧縮空気を噴射する付勢力付与手段としての空気噴射ノズル５０を有し、この空気噴射ノズル５０から噴射された圧縮空気によりワーク３に付勢力を付与してワーク３を搬送路１０上から排除する。空気噴射ノズル５０は前記指令としての通電指令が入力されることで圧縮空気が噴射される。ワーク３上にはこの付勢力を作用させる目標位置Ｐｗ（図３参照）が予め設定されており、本実施形態では排除手段５と対向するワーク３側面の搬送方向中央が目標位置Ｐｗとして設定されている。この目標位置Ｐｗに付勢力を作用させることで、搬送路１０上から排除する際に排除対象であるワーク３が水平回転しながら移動することを抑制できる。なお、本発明における排除処理には、ワーク３を搬送路１０上から搬送路１０の下方にあるワーク受容部等に落下させる処理や、ワーク３を排除位置Ｐ２より枝分かれした何れかの搬送路１０等に振り分ける処理等が含まれる。

タイミング制御手段４６は、速度算出手段４２が算出したワーク３の搬送速度に基づいて指令出力手段４５が噴射ノズル５０に通電指令を出力するタイミングを制御する。具体的には、下記式（２）に基づいて、姿勢判別手段４４が不正姿勢であると判別してから指令出力手段４５が前記通電指令を出力するまでの待機時間ｔα（ｓｅｃ）（図４参照）を算出し、この待機時間ｔαに基づいて指令出力手段４５が空気噴射ノズル５０に通電指令を出力するタイミングを制御することで、ワーク３の搬送速度が設定値から変化した場合でも前記目標位置Ｐｗに付勢力を作用させることができるようにしている。
ｔα＝｛（Ｌ−Ｌｗ２）／Ｖｗ｝−ｔｐ−ｔｄ・・・（２）

ここで、Ｖｗは搬送路１０上を搬送されるワーク３の搬送速度（ｍ／ｓ）（図３参照）であり、Ｌは撮像位置Ｐ１から排除位置Ｐ２までの距離（ｍ）（図３参照）であり、Ｌｗ２はワーク３の後端３ｂから目標位置Ｐｗまでの距離（ｍ）（図３参照）であり、ｔｐは前記画像取込手段４０による取り込みの完了から前記姿勢判別手段４４による姿勢判別の完了までに要する画像処理時間（ｓｅｃ）（図４参照）である。画像処理時間ｔｐは、前処理、姿勢判別処理及び速度算出処理にかかる時間が常に一定となるように構成されている場合には、固定値又は設定値となる。一方、搬送速度の変化を原因とする合成画像データの画素数の増減に応じて画像処理時間ｔｐが変化するように構成されている場合には制御装置４内で画像処理時間ｔｐのカウントを行う。ｔｄは、前記通電指令を受けた排除手段５が排除処理を通じてワーク３に付勢力を作用させるまでの機械的な伝達時間（ｓｅｃ）（図４参照）であり、排除手段５毎のパラメータ設定である。上記距離Ｌや伝達時間ｔｄ等は入力手段４８を介して入力される。なお、本実施形態では前記計測手段を用いて撮像位置Ｐ１から排除位置Ｐ２までの距離Ｌを求めているが、現物合わせで求めてもよい。

以上のような構成のパーツフィーダ１００における動作を、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、以下では不適切な姿勢の１つのワーク３がラインカメラ２により撮像されてから排除手段５により排除されるまでの動作を記載している。

搬送路１０上を搬送されるワーク３を時刻ｔ０１で撮像すると、それによって取得された画像データは即時に画像取込手段４０を介して取り込まれ（転送され）、その画像データに対して２値化処理部４１ａが２値化等の前処理を行う。また端部検出部４１ｂがワーク３の前端３ａ及び後端３ｂの検出を行い、時刻ｔ０１に取得された画像データにおいてはワーク３の前端３ａが検出される。時刻ｔ０１における撮像後も所定の間隔で順次撮像が行われ、そのたびに画像データの取り込み及び前処理が即時に行われていく。そして、時刻ｔ０２の撮像で取得された画像データにおいて端部検出部４１ｂによりワーク３の後端３ｂが認識されると、時刻ｔ０３で合成画像データ生成部４１ｃが合成画像データの生成を開始するとともに、この合成画像データに基づいて姿勢判別手段４４による姿勢判別処理及び速度算出手段４２による速度算出処理を行う。なお、時刻ｔ０３までの処理はハードウエア（例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array））により行われ、時刻ｔ０３以後の処理はメモリに記憶させたプログラムを実行することによりソフト的に行われる。その後、タイミング制御手段４６が待機時間ｔαを算出し、タイミング制御手段４６は時刻ｔ０４から待機時間ｔαが経過した時刻ｔ０５に通電指令が出力されるように指令出力手段４５を制御する。そして、これにより排除手段５の空気噴射ノズル５０から圧縮空気が噴射され、時刻ｔ０５から伝達時間ｔｄが経過した時刻ｔ０６でワーク３に空気による付勢力が実際に作用する。なお、仮に姿勢判別処理が行われたワーク３が適切な姿勢であり、姿勢判別処理により所定の姿勢であると判別された場合には、そのワーク３を搬送路１０上から排除するための処理（通電指令の出力及び空気噴射ノズル５０からの噴射）は行われない。なお、本解説では分かりやすく１つ分のワーク３で動作を説明したが、実際にはワーク３は密接した状態で連続して搬送されるため、撮像、画像データの取り込み、前処理までは常時連続して行われる一方、時刻ｔ０３以降の処理は１つ分のワーク３の画像データ取得後に１回ずつ行われる（間欠動作）。

このようにして、姿勢が不適切なワーク３は排除され、適切な姿勢のワーク３のみが供給先に供給されることになる。

以上のように本実施形態のパーツフィーダ用画像処理装置８は、搬送路１０に沿って搬送されるワーク３を撮像するカメラを備えたパーツフィーダ１００に適用されるものであって、前記カメラとして、前記ワーク３の搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有するラインカメラを採用し、このラインカメラにより前記搬送路１０上に設定された撮像位置Ｐ１を通過するワーク３を順次撮像して、１つのワーク３毎に複数の画像データを取得するように構成するとともに、前記ラインカメラ２による撮像によって取得された画像データを即時に取り込む画像取込手段４０と、前記画像取込手段４０が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワーク３の略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段４１と、前記前処理手段４１で生成された合成画像データに基づいて良否判別処理としての姿勢判別処理を行うワークの良否判別手段としての姿勢判別手段４４と、を備えるように構成したものである。

ここで、ラインカメラ２は撮像範囲が搬送方向におけるワーク３の一部分であり、１回の撮像で取得される画像データは画素数が少なくデータ量が少ない。このようなラインカメラ２を使用する構成としていることから、ラインカメラ２が撮像を行うたびにそれによって取得された画像データは画像取込手段４０を介して即時に取り込まれていく。そのため、ラインカメラ２によりワーク３の前端側が撮像されるとそれ以後の撮像動作と並行して画像データの取り込み処理が行われて、１つのワーク３についてその略全体の撮像を終える前、すなわちワーク３の後端３ｂを撮像する前に、それ以前に取得された全ての或いはほとんどの画像データについて取り込みを終えた状態となる。したがって、ワーク３の前端側の撮像が開始されてから短時間で１つ分のワーク３略全体の画像データを取り込むことができるため、その後の前処理手段４１及び姿勢判別手段４４による処理の開始時期を早めて、ワーク３の撮像が開始されてから当該ワーク３の姿勢が判別されるまでの時間を十分に短縮することができ、ワーク３の処理の高速化を実現することができる。

また、前処理手段４１が前記合成画像データの生成に加えてその生成の前に前記画像取込手段４０が取り込んだ画像データを２値化する２値化処理を行うものであり、前記画像取込手段４０により画像データの取り込みが行われると、当該画像データに対して即時に２値化処理を行うように構成したことから、ワーク３の後端側を撮像する前にそれ以前に取得された全ての或いはほとんどの画像データの２値化処理を終えた状態とすることができ、撮像が開始されてからワーク３の姿勢が判別されるまでに要する時間をより短縮することができる。

特に、前記前処理手段４１がさらに前記画像取込手段４０が取り込んだ画像データにおいてワーク３の前端３ａ及び後端３ｂを判別可能なものであり、ワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて前記合成画像データを生成するように構成したことから、ワーク３の搬送速度が変化した場合でも１つのワーク３の略全体が現れた合成画像データを安定して生成して、姿勢判別手段４４による判別精度を上げることができる。

さらに、前記姿勢判別手段４４による前記姿勢判別処理をソフトウェアを用いて行う構成としたことから、姿勢判別処理におけるパラメータ等に汎用性を持たせて、種々の構成のワーク３について姿勢判別を可能にすることができる。

以上のような構成のパーツフィーダ用画像処理装置８を用いるとともに、ワーク３が搬送される搬送路１０を有するパーツフィーダ本体１と、前記ワーク３の搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路１０上に設定された撮像位置Ｐ１を通過するワーク３を順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得するラインカメラ２と、搬送路１０に設定されたワーク処理位置としての排除位置Ｐ２を通過するワーク３に対して、ワーク３を搬送路１０から排除する排除処理を行うワーク処理手段としての排除手段５と、前記姿勢判別手段４４が所定の姿勢以外の不正姿勢であると判別すると、前記排除手段５に排除処理を行わせるための指令としての通電指令を出力する指令出力手段４５とを備える構成としたことから、ワーク３の撮像が開始されてから当該ワーク３の姿勢が判別されるまでの時間が短く、ワーク３の搬送速度を速くしても排除手段５により不適切な姿勢のワーク３を搬送路１０上から排出することができ、単位時間あたりのワーク３の処理数を増加させることが可能なパーツフィーダ１００とすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、不適切な姿勢であると判別されたワーク３に対して搬送路１０上から排除する排除処理を行っているが、図５に示すようにワーク処理手段として排除手段５の代わりに姿勢矯正手段６を設けて、不適切な姿勢であると判別されたワーク３の姿勢を搬送路１０上に設定された矯正位置Ｐ３で矯正する構成としてもよい。姿勢矯正手段６は、搬送路１０の姿勢矯正位置Ｐ３に設けられた図示しない孔を介してワーク３に向けて圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル６０を備え、空気噴射ノズル６０から圧縮空気を噴射して、矯正位置Ｐ３にあるワーク３を反転又は回転させることにより姿勢を矯正する。なお、姿勢矯正手段６としてはワークの姿勢を矯正可能なものであればこの構成に限定されない。姿勢矯正手段６は、指令出力手段４５から通電指令が出力されると空気噴射ノズル６０から圧縮空気を噴射するように構成されており、通電指令が出力されるタイミングはパーツフィーダ用画像処理装置８及びパーツフィーダ用速度検出装置７の検出結果に基づいてタイミング制御手段４６により制御される。

また本実施形態では、パーツフィーダ用画像処理装置８をワーク３の姿勢を判別するために用いているが、ワーク３の形状や色、ワーク３上のシルク文字等、ワーク３の外観を検査するために用いてもよい。この場合のパーツフィーダ用画像処理装置は、ワーク３の姿勢の判別を行う姿勢判別手段４４の代わりに、ワーク３の外観を検査する手段を適宜有する構成となる。

また本実施形態では、前処理手段４１は画像取込手段４０により画像データが取り込まれるたびに即時に２値化処理等の前処理を行っているが、図６に示すように時刻ｔ０２ａで１つ分のワーク３の取り込みが終了してから当該ワーク３が現れている全ての画像データに対して前処理である２値化処理および画像の結合を行うように構成されてもよい。その後、時刻ｔ０３ａで前処理が終了すると同時に姿勢判別処理及び速度算出処理を開始してこれらの処理を時刻ｔ０４ａに終了し、時刻ｔ０５ａに指令出力手段４５から通電指令を出力して時刻ｔ０６ａでワーク３に空気による付勢力を実際に作用させる。この場合、１つ分のワーク３の撮像を開始する時刻ｔ０１から前処理を終了する時刻ｔ０３ａまでの時間は、撮像、画像データの取り込み及び前処理を連続して行う上記パーツフィーダ１００において1つ分のワーク３の撮像を開始する時刻ｔ０１（図４参照）から前処理を終了する時刻ｔ０３（図４参照）までの時間よりも長くなる。このような構成は、前処理を即時に行わせる手段及び装置等を必要としない分、汎用性や自由度が高いものであり、前処理の開始からワーク３の排除までの時間が比較的大きくとれる、又はワーク３の搬送速度が比較的遅いパーツフィーダ等に好適に適用されるものである。またこのような構成は、ワーク３の搬送速度が設定値からほとんど変化しないために前処理によって予めワーク３の前端３ａおよび後端３ｂを検出する必要がない場合に適用でき、ラインカメラ２によりワークの前端３ａから当該ワーク３の後端３ｂまで撮像されたことは例えばラインカメラ２の撮像回数により推定して処理を行うことができる。

また図７に示すように、制御装置１５４が、速度算出手段４２で算出されたワーク３の搬送速度に基づいて駆動手段１１の制御を行う駆動制御手段４３を備える構成としてもよい。駆動制御手段４３は、算出されたワーク３の搬送速度と設定値とを比較し、駆動手段１１の振幅及び周波数を調整することでワーク３の搬送速度をフィードバック制御する。このような構成のパーツフィーダ１５１であれば、ワーク３の搬送速度が変化したとしても設定値に調整することができ、ワークの搬送速度を安定させることができる。

さらに、本実施形態において前記撮像回数取得手段４２ａは、上記式（１）に適用する撮像回数Ａの算出に合成画像データの画素数を用いているが、合成画像データの画素数の代わりに、ワーク３の前端３ａが現れた画像データから当該ワーク３の後端３ｂが現れた画像データまでの複数の画像データにおける画素数の合計値を用いてもよい。また、撮像回数Ａを取得するためにラインカメラ２が撮像する回数を直接カウントする構成であってもよい。具体的には、図８に示すように制御装置１６１が前記ラインカメラ２による撮像の回数をカウントするカウンタ手段１６２を備える構成とし、前記撮像回数取得手段１４２ａが前記端部検出手段４１ａの検出結果に基づいて、前記ワーク３の前端３ａが検出された画像データに対応する前記カウンタ手段１６２のカウント値と、当該ワーク３の後端３ｂが検出された画像データに対応する前記カウンタ手段１６２のカウント値とを取得し、これらのカウント値より前記撮像回数Ａを取得する構成であってもよい。このような構成のパーツフィーダ１６０であっても、前述のパーツフィーダ１００と同様の効果を発揮することができる。

さらに本実施形態では複数のワーク３が密接した状態で搬送路３を搬送される構成となっているが、所定の間隔を空けて搬送される構成であってもよい。また、ラインカメラ２として撮像素子が１列に配列したものを用いているが、本発明の効果が発揮される範囲内において撮像素子が２列以上配列したものを用いてもよい。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・パーツフィーダ本体
２・・・ラインカメラ
３・・・ワーク
３ａ・・・ワークの前端
３ｂ・・・ワークの後端
５・・・ワーク処理手段（排除手段）
８・・・パーツフィーダ用画像処理装置
１０・・・搬送路
４０・・・画像取込手段
４１・・・前処理手段
４４・・・ワークの良否判別手段（姿勢判別手段）
４５・・・指令出力手段
１００・・・パーツフィーダ
Ｐ１・・・撮像位置
Ｐ２・・・ワーク処理位置（排除位置）

Claims (5)

1. 搬送路に沿って振動搬送されるワークを撮像するカメラを備えたパーツフィーダに適用されるものであって、
   前記カメラとして、前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有するラインカメラを採用し、このラインカメラにより前記搬送路上に設定された撮像位置を通過するワークを順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得するように構成するとともに、
   前記ラインカメラによる撮像によって取得された画像データを即時に取り込む画像取込手段と、
   前記画像取込手段が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて、単体のワークの略全体が現れた合成画像データを生成する前処理手段と、
   前記前処理手段で生成された合成画像データに基づいてワークの良否判別処理を行うワークの良否判別手段と、を備え、
   前記ラインカメラが撮像を行う動作と前記画像取込手段が即時にその画像データを取り込む動作が交互に繰り返されるとともに、前記前処理手段は前記合成画像データの生成に加えて、前記ラインカメラの撮像動作とオーバーラップするタイミングで前記画像取込手段が取り込んだ画像データの前処理を行うことを特徴とするパーツフィーダ用画像処理装置。
2. 前記前処理手段は、前記合成画像データの生成に加えて、その生成の前に前記画像取込手段が取り込んだ画像データを２値化する２値化処理を行うものであり、前記画像取込手段により画像データの取り込みが行われると、当該画像データに対して即時に２値化処理を行うことを特徴とする請求項１記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
3. 前記前処理手段は、さらに、前記画像取込手段が取り込んだ画像データにおいてワークの前端及び後端を判別可能なものであり、ワークの前端が現れた画像データから当該ワークの後端が現れた画像データまでを撮像順につなぎ合わせて前記合成画像データを生成することを特徴とする請求項１又は２記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
4. 前記ワークの良否判別手段による前記良否判別処理をソフトウェアを用いて行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のパーツフィーダ用画像処理装置を用いるものであって、
   ワークが搬送される搬送路を有するパーツフィーダ本体と、
   前記ワークの搬送方向に直交して配列された複数の撮像素子を有し、前記搬送路上に設定された撮像位置を通過する前記ワークを順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得するラインカメラと、
   前記搬送路に設定されたワーク処理位置を通過するワークに対して、前記ワークを搬送路から排除若しくは搬送路上で姿勢矯正する処理を行うワーク処理手段と、
   前記ワークの良否判別手段が所定の外観若しくは姿勢のものでないと判別すると、前記ワーク処理手段に前記処理を行わせるための指令を出力する指令出力手段と、を備えることを特徴とするパーツフィーダ。

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