JP6601612B2 - 容器処理装置 - Google Patents

Description

本発明は容器処理装置に関し、より詳しくは搬送手段を搬送される横転状態の容器を取り出す取り出し手段を備えた容器処理装置に関する。

従来、横転状態の容器を収容する複数の収容部を有した搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、上記搬送手段の収容部内の容器を保持して取り出す取り出し手段と、上記撮影手段が撮影した容器の画像から上記取り出し手段が容器を保持するための保持位置を設定する制御手段とを備えた容器処理装置が知られている（特許文献１）。
特許文献１の容器処理装置は角型容器の処理に好適となっており、Ｖ字形に形成された収容部の前後の板状部材に容器のいずれかの側面が当接することで、当該容器は傾斜した状態で搬送されるようになっている。
そして上記撮影手段がこの収容部内の容器を上方から撮影すると、傾斜した容器のうち上方を向いた２つの側面が撮影され、制御手段は撮影した容器の画像における幅方向中心に対して偏倚した位置に上記保持位置を設定するようになっている。

特許第５６５５５９６号公報

ここで、特許文献１のように容器が角型容器の場合、一つの側面が収容部の板状部分に当接することで、当該収容部に収容される当該容器の傾斜角度が一定となることから、上記保持位置は撮影手段が撮影した容器の画像の幅方向中心に対して画一的に設定されている。
また特許文献１の図４には、角型容器ではない断面楕円形を有した容器の処理について記載されているものの、このような断面楕円形状の容器は角型容器のように平坦な側面を有さないことから、実際には容器の傾斜角度がランダムな状態で搬送されることとなる。
そのため、このようなランダムに傾斜した容器に対し、容器の画像の幅方向中心に対して画一的に保持位置を設定しようとしても、実際には保持位置が容器の異なる位置に設定されてしまい、取り出し手段による保持不良が発生することとなる。
このような問題に鑑み、本発明は角型容器に限らないその他の形状を有した容器であっても正確に保持位置を設定することが可能な容器処理装置を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明にかかる容器処理装置は、横転状態の容器を収容する複数の収容部を有した搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される容器を上記搬送手段の側方から横転した容器の底部もしくは上部を撮影する第１撮影手段と、上記搬送手段の上方から横転した容器の側面を撮影する第２撮影手段と、上記第１撮影手段および第２撮影手段が撮影した画像から容器の保持位置を算出する画像処理手段と、上記搬送手段の収容部内の容器を保持して取り出す取り出し手段と、当該取り出し手段を制御して、画像処理手段が算出した上記容器の保持位置で保持させる制御手段とを備え、
上記画像処理手段は、上記第１撮影手段が撮影した容器の底部もしくは上部の画像から上記容器の傾斜角度を検出する傾斜角度算出部と、上記第２撮影手段が撮影した容器の側面の画像の幅方向中心を算出する中心算出部と、上記容器の傾斜角度ごとに、上記幅方向中心に対する上記保持位置のずれ量を記憶したずれ量記憶部と、上記中心算出部が算出した容器の幅方向中心と上記ずれ量記憶部が記憶したずれ量とから、撮影した容器についての上記保持位置を算出する保持位置算出部とを有することを特徴としている。

上記発明によれば、第１撮影手段が横転した容器の底部もしくは上部を撮影して、第１撮影手段、第２撮影手段が撮影した画像とともに容器の傾斜角度を認識することから、容器の保持位置を正確に算出することができる。
これにより、収容部にランダムな傾斜角度で収容される容器であっても、取り出し手段によって正確に保持することが可能となる。

本実施例にかかる容器処理装置の平面図。 容器を搬送する第１搬送手段の正面図。 第１撮影手段および第２撮影手段が撮影した画像を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる傾斜角度で搬送される容器の画像を示す。 制御手段の構成を説明する図。 容器の傾斜角度と容器の幅方向中心に対する保持位置のずれ量との関係を示した図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１は横転した状態で供給される空の容器１を、下流側に設けた図示しない充填装置に起立させてから供給するための容器処理装置２となっている。
この容器処理装置２は、横転状態の容器１を搬送する第１搬送手段３と、上記第１搬送手段３に並行して配置された第２搬送手段４と、第１搬送手段３から容器１を取り出して第２搬送手段４へ受け渡す取り出し手段としてのロボット５とを備えている。
上記容器処理装置２は制御手段６（図４参照）によって制御されるとともに、上記第１搬送手段３に隣接した位置には、第１搬送手段３上の容器１を撮影する第１撮影手段７および第２撮影手段８が設けられ、これらが撮影した画像は上記制御手段６に送信されるようになっている。
そして上記制御手段６では、これら第１、第２撮影手段７、８が撮影した第１搬送手段３上の容器１の画像から、上記ロボット５による容器１の保持位置Ｈを算出し、算出した保持位置Ｈに基づいて上記ロボット５を制御するようになっている。

上記容器１は、図２に示すように断面楕円形状を有しており、楕円形を有した底部１Ａと、当該底部１Ａに隣接して形成された側面１Ｂと、上記側面１Ｂの上部に設けられて図示しないキャップが装着される口部１Ｃとから構成されている。
そして本実施例の容器１は、横転状態で第１搬送手段３上に供給されるようになっており、その際、上記口部１Ｃが第１搬送手段３の図示上方もしくは図示下方を向いた状態でランダムに供給されるようになっている。
本実施例のロボット５には従来公知の産業用ロボットが使用され、先端に設けられた吸着ヘッド５ａが上記容器１の側面１Ｂを吸着保持するようになっている。
上記吸着ヘッド５ａは略円形の吸盤（図示せず）を対象物に密着させてこれを吸着保持するものとなっているため、容器１を良好に保持するには断面楕円形状を有した側面１Ｂにおける、曲率が極力大きな部分を上記保持位置Ｈとして設定する必要がある。

図２に示すように、第１搬送手段３は、図示しないモータによって駆動する無端状ベルト１１と、この無端状ベルト１１に搬送方向の所定間隔毎に配置されて容器１を収容する複数の収容部１２とを備えている。
上記無端状ベルト１１には、エンコーダ１１ａが設けられており、このエンコーダ１１ａによって制御手段６は第１搬送手段３の各収容部１２の位置を認識するようになっている。
収容部１２は、断面が略Ｖ字形の板状の部材によって構成され、下端部に形成された平坦な底面１２ａと、当該底面１２ａに対して搬送方向前方および後方に形成された板状部材１２ｂとから構成されている。
上記底面１２ａは上記無端状ベルト１１の搬送方向に対して直交する方向に固定されており、また上記板状部材１２ｂは無端状ベルト１１の上面に対して同じ傾斜角度に設けられている。
このような構成により、図示しない供給機構が各収容部１２内に１個ずつ横転状態の容器１を供給すると、図１に示すように上記収容部１２の底面１２ａに従って、各容器１はその上下方向が第１搬送手段３の搬送方向に直交した状態で収容されることとなる。
一方、容器１は断面楕円形状を有していることから、各容器１は上記板状部材１２ｂによって図２に示すようにランダムに傾斜し、その中心位置は収容部１２の底面１２ａの中央に対して搬送方向にランダムに偏倚している。

第２搬送手段４は、図示しない駆動手段によって駆動される無端状ベルト１３と、この無端状ベルト１３上を搬送されるとともにひとつの容器１を収容可能な複数のハカマ１４と、上記無端状ベルト１３上のハカマ１４を所定間隔に整列させるスクリュー１５とを備えている。
上記ハカマ１４は略直方体形状を有し、上面中央に容器１を収容する断面楕円形状の収容部１４ａが形成されており、この収容部１４ａに容器１を挿入することにより、容器１を直立した状態で保持することが可能な構成となっている。
上記ロボット５は横転状態の容器１を保持して起立させた後、上記ハカマ１４の収容部１４ａに底部１Ａを下方にした直立した状態で収容するようになっており、その際ロボット５は保持した容器１の向きを収容部１４ａの向きに一致させるようになっている。
上記スクリュー１５は無端状ベルト１３の搬送方向下流側に設けられており、図示しない駆動手段によって駆動することにより、ランダムな間隔で搬送されるハカマ１４を所定間隔に整列させるようになっている。
また制御手段６は当該スクリュー１５に設けられたエンコーダ１５ａを介して各ハカマ１４の位置を認識し、ハカマ１４の位置に応じて上記ロボット５を制御するようになっている。

上記第１、第２撮影手段７、８はそれぞれ従来公知のカメラとなっており、第１、第２撮影手段７、８が撮影した画像はそれぞれ上記制御手段６に送信されるようになっている。
図３（ａ）（ｂ）はそれぞれ上記第１、第２撮影手段７、８が撮影した容器の画像の一例となっており、このうち下段は第１撮影手段７が撮影した画像を、上段は上記第２撮影手段８が撮影した画像をそれぞれ示している。
具体的に説明すると、上記第１撮影手段７は上記第１搬送手段３の側方に配置されており、第１撮影手段７の正面を通過する収容部１２内の容器１の底面１Ａもしくは口部１Ｃ側を撮影するようになっている。
次に第２撮影手段８は、上記第１搬送手段３の上方に下方を向けて配置されており、第２撮影手段８の下方を通過する収容部１２内の容器１の側面１Ｂを上方から撮影するようになっている。
この時、図３（ａ）（ｂ）に示すように、収容部１２に収容された容器１が傾斜している場合には、上方から撮影された容器１の側面１Ｂはその搬送方向の幅が異なって撮影されることとなる。

図４に示すように、上記制御手段６には上記第１、第２撮影手段７、８が撮影した画像を処理する画像処理手段２１と、当該画像処理手段２１が算出した保持位置Ｈに基づいて上記ロボット５を制御する指令部２２とを備えている。
そして上記画像処理手段２１は、上記第１撮影手段７が撮影した容器１の底部１Ａもしくは口部１Ｃ側の画像から上記容器１の傾斜角度θを検出する傾斜角度算出部２１ａと、上記第２撮影手段８が撮影した容器１の側面１Ｂの画像の幅方向中心Ｃｗを算出する中心算出部２１ｂと、上記容器１の傾斜角度θごとに、上記幅方向中心Ｃｗに対する上記保持位置Ｈのずれ量Ｇを記憶したずれ量記憶部２１ｃと、上記中心算出部２１ｂが算出した容器１の幅方向中心Ｃｗと上記ずれ量記憶部２１ｃが記憶したずれ量Ｇとから、撮影した容器１についての上記保持位置Ｈを算出する保持位置算出部２１ｄとを有している。
また詳細な説明については省略するが、上記制御手段６は第１搬送手段３に設けられたエンコーダ１１ａおよび第２搬送手段４に設けられたエンコーダ１５ａに基づいて、第１、第２搬送手段３、４の各収容部１２およびハカマ１４の位置を認識しながら上記ロボット５を制御するようになっている。

上記傾斜角度算出部２１ａは、第１撮影手段７が撮影した容器１の底面１２ａもしくは口部１Ｃ側の画像から、当該容器１が垂直方向に対してどれだけ傾斜しているかを画像認識する。なお、以下の説明では上記第１撮影手段７が容器１の底面１２ａを撮影したものとして説明する。
図３を用いて説明すると、傾斜角度算出部２１ａは第１撮影手段７が撮影した容器１の画像から、容器１の底面１２ａを従来公知の画像処理方法を用いて認識し、当該認識した画像から容器１の中心軸Ｃと、上記底部１Ａの短軸に一致した断面中心Ｃｓとを認識する。
そして傾斜角度算出部２１ａは、上記断面中心Ｃｓが垂直方向に対してどれだけ傾斜しているかを検出し、この角度を容器１の傾斜角度θとして認識する。
具体的に、図３（ａ）に示す容器１は傾斜角度θが０°、すなわち容器１の断面中心Ｃｓが垂直方向に対して傾斜していない状態を示しており、図３（ｂ）に示す容器１は傾斜角度θが４５°、すなわち容器１の断面中心Ｃｓが垂直方向に対して４５°傾斜した状態を示している。

上記中心算出部２１ｂは、第２撮影手段８が撮影した容器１の側面１Ｂの画像から、当該容器１の幅方向中心Ｃｗを画像認識により算出するものとなっている。
図３を用いて説明すると、中心算出部２１ｂは第２撮影手段８が撮影した容器１の側面１Ｂの画像を認識して、当該容器１の搬送方向における中心位置を上記幅方向中心Ｃｗとして認識する。なおこの幅方向中心Ｃｗは、容器１を上方から見た場合には当該容器１の中心軸Ｃに一致する。
また上述したように、容器１は収容部１２の内部で搬送方向前後方向にランダムな位置に位置していることから、中心算出部２１ｂは収容部１２の中央に対する容器１の幅方向中心Ｃｗまでの距離を認識する。

上記ずれ量記憶部２１ｃは、容器１の傾斜角度θごとに上記容器１の側面１Ｂの幅方向中心Ｃｗに対する保持位置Ｈのずれ量Ｇを記憶している。
上記ずれ量Ｇとは、容器１を上方から見た場合における、幅方向中心Ｃｗと上記ロボット５による容器１の保持位置Ｈとの距離をいい、図３（ａ）に示すように、容器１の傾斜角度θが０°の場合、上記ロボット５による保持位置Ｈは上方から見て上記幅方向中心Ｃｗと一致する。
これに対し、図３（ｂ）に示すように容器１が傾斜している場合には、ロボット５による保持位置Ｈは、上方から見て上記幅方向中心Ｃｗより搬送方向前方もしくは後方にずれることとなる。
この幅方向中心Ｃｗに対する保持位置Ｈのずれ量Ｇは、容器１の傾斜角度θによって変化するため、上記ずれ量記憶部２１ｃには図５に示すような容器１の傾斜角度θと上記ずれ量Ｇとの関係が予め登録されている。
従って、上記傾斜角度算出部２１ａが容器１の傾斜角度θを算出すると、ずれ量記憶部２１ｃはこの算出された傾斜角度θに対応するずれ量Ｇを出力するようになっている。
また上記ずれ量Ｇは容器１の断面形状によって異なるため、容器処理装置２が処理する容器１の種類を変更する毎に、ずれ量記憶部２１ｃに登録される上記容器１の傾斜角度θとずれ量Ｇとの関係が変更されるようになっている。

上記保持位置算出部２１ｄは、上記中心算出部２１ｂが算出した容器１の幅方向中心Ｃｗの位置と上記ずれ量記憶部２１ｃが記憶したずれ量Ｇとから、撮影した容器１についての上記保持位置Ｈを算出するようになっている。
具体的には、上記中心算出部２１ｂが算出した、容器１の幅方向中心Ｃｗが収容部１２の中心から離隔した距離に、上記ずれ量記憶部２１ｃが出力した、容器１の傾斜角度θに対するずれ量Ｇを加算して、収容部１２の中央に対する容器１の保持位置Ｈを算出する。
このようにして保持位置算出部２１ｄが算出した保持位置Ｈは、その後上記制御手段６の指令部２２に送信され、指令部２２は上記保持位置Ｈに吸着ヘッド５ａを移動させるようロボット５を制御して、上記第１搬送手段３の収容部１２に収容された容器１を保持させる。
この時、ロボット５は上記画像処理手段２１が算出した保持位置Ｈの位置で容器１を保持するため、当該容器１の側面１Ｂにおける曲率の大きい部分が吸着保持されるようになっている。
また第１搬送手段３を搬送される全ての容器１を一定の保持位置Ｈで保持することから、ロボット５が保持した容器１を第２搬送手段４のハカマ１４に収容する際において、容器１を収容部１４ａの向きに合わせて収容することができ、挿入不良を防止することができる。

このように、本実施例における容器処理装置２によれば、断面が楕円形を有するような、収容部１２にランダムな傾斜角度で収容される容器１であっても、当該容器１の保持位置Ｈを正確に認識することが可能となっている。
これに対し、特許文献１に記載された容器処理装置では、角型容器を処理しており、当該角型容器は収容部に一定の傾斜角度で収容されることから、保持位置が容器の幅方向中心に対して一定の距離に設定されていた。
このため、この特許文献１の構成では、本実施例のようにランダムな傾斜角度で供給される容器を適切な保持位置で保持することができず、曲率の大きな保持に適した部分を保持せずに曲率の小さな部分を保持してしまう場合があった。
その結果、容器を収容部から取り出すことができない場合が発生し、また本実施例のように取り出した容器を第２搬送手段４のハカマ１４に挿入するような場合には、保持位置Ｈが一定とならないことから、ハカマ１４への挿入不良が発生する恐れがあった。

なお、ケチャップやマヨネーズの容器１といった、断面形状が上方から下方に向けて拡開する形状を有した容器１については、底部１Ａの形状を撮影するために第１搬送手段３の両側に第１撮影手段７を設けてもよい。
また上記実施例のように断面楕円形の容器１に限らず、収容部１２に収容された場合にランダムな傾斜角度θで収容されてしまう断面形状を有した容器１であれば、本実施例にかかる容器処理装置２によって処理することが可能である。
さらに、上記第１撮影手段７と第２撮影手段８との順番を逆にすることも可能である。すなわち、先に容器１の側面１Ｂを上方から撮影した後に、底面１Ａもしくは口部１Ｃを側方から撮影しても良い。

１容器 １Ａ 底面
１Ｂ 側面 １Ｃ 口部（上部）
２ 容器処理装置 ３ 第１搬送手段
５ ロボット（取り出し手段） ６ 制御手段
７ 第１撮影手段 ８ 第２撮影手段
２１ 画像処理手段 ２１ａ 傾斜角度算出部
２１ｂ 中心算出部 ２１ｃ ずれ量記憶部
２１ｄ 保持位置算出部

Claims (1)

1. 横転状態の容器を収容する複数の収容部を有した搬送手段と、上記搬送手段によって搬送される容器を上記搬送手段の側方から横転した容器の底部もしくは上部を撮影する第１撮影手段と、上記搬送手段の上方から横転した容器の側面を撮影する第２撮影手段と、上記第１撮影手段および第２撮影手段が撮影した画像から容器の保持位置を算出する画像処理手段と、上記搬送手段の収容部内の容器を保持して取り出す取り出し手段と、当該取り出し手段を制御して、画像処理手段が算出した上記容器の保持位置で保持させる制御手段とを備え、
   上記画像処理手段は、上記第１撮影手段が撮影した容器の底部もしくは上部の画像から上記容器の傾斜角度を検出する傾斜角度算出部と、上記第２撮影手段が撮影した容器の側面の画像の幅方向中心を算出する中心算出部と、上記容器の傾斜角度ごとに、上記幅方向中心に対する上記保持位置のずれ量を記憶したずれ量記憶部と、上記中心算出部が算出した容器の幅方向中心と上記ずれ量記憶部が記憶したずれ量とから、撮影した容器についての上記保持位置を算出する保持位置算出部とを有することを特徴とする容器処理装置。

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