JP6687867B2 - 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、特定形態の複数のワークが搬送路上を互いに隙間なく搬送される場合であっても、１つ分のワークの長手方向端部を正確に判別して、ワークの姿勢判別精度を高く維持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、搬送路に沿って搬送されてくるワークの一面のみをエリアカメラと対向させた状態で撮像し、得られた画像データに基づいてワークの姿勢を判別するように構成されている。姿勢不良と判別されたワークは、搬送路上で所定方向に９０°回転（反転）させて姿勢矯正されたり、搬送路上から排除されることが通例となっている。

特開２０１３−３９９８１号公報

ところで、ワークとしては、例えば、図１４に示すように、長手方向両端にそれぞれ電極Ｗ２が設けられ、これら電極Ｗ２，Ｗ２の間にあるワーク本体Ｗ１の４つの面Ｗｆ１のうちの１つに姿勢判別用として特徴面Ｗ１０が形成され、ほかの３面Ｗｆ１は特徴面Ｗ１０と色が異なる非特徴面Ｗ２０とされているものが挙げられる。

このような特定形態のワークＷに対して姿勢判別を行う場合、図１５（ａ）の部分断面図にて示すように、ワークＷの１つの面とエリカカメラ２００とを互いに対向させつつ図示しない光源よりワークＷに光を当ててワークＷを撮像し、ワークＷの１つの面と電極Ｗ２とが現れた画像データを得て、その画像データに特徴面Ｗ１０が現れているかどうか判断することで、ワークの姿勢を判別することが考えられる（４分の１選別）。例えば、同図（ｂ）のパーツフィーダの一部分の平面図にて示すように、Ｘの方向に搬送されるワークＷ（ＷＡ〜ＷＤ）のうち、特徴面Ｗ１０が上方を向くワークＷＢ，ＷＤが正しい姿勢とすれば、非特徴面Ｗ２０が上方を向くワークＷＡ，ＷＣは、姿勢不良と判別されるべきものである。

ここで、ワークＷの排出能力（所定の供給先まで搬送される単位時間あたりのワークＷの数）を向上させるためには、複数のワークＷを互いに隙間をあけることなく搬送させることが有効である。

しかしながら、このような特定形態のワークＷを互いに隙間なく複数連続して搬送すると、得られる画像データにおいて、同図（ｃ）に示すように、互いに隣接する電極Ｗ２，Ｗ２同士の境界Ｗａを判別することが難しくなる（図では、判別し難い境界を二点鎖線で示す）。なお、同図（ｃ）では、電極Ｗ２が暗く写るように調整している。また、同図（ｄ）のように光源からの光の当て方により電極Ｗ２を明るく写した場合でも、電極Ｗ２，Ｗ２同士の境界Ｗａを判断することが難しくなる。（図では、判別し難い境界を二点鎖線で示す）。そのため、画像データにおいて１つ分のワークＷを正確に判断できず、パターンマッチング等による姿勢判定の精度が低下するという問題がある。

なお、このような問題は、ワークＷの長手方向端部Ｗａに電極Ｗ２が配置されたものを使用する場合に限定されず、ワークＷの長手方向両端部Ｗａにワーク本体Ｗ１と光の反射効率が異なる他の部材が設けられたものを使用する場合にも起こり得る。

一方、エリアカメラとして分解能等の性能が高いものを採用することで、微細な局面形状をとらえることを可能にし、ワークＷ，Ｗ同士の切れ目を画像データに明確に現わし、ワークＷの長手方向端部を判別可能にすることも考えられるが、このような高性能なカメラは高価であり、パーツフィーダのコスト上昇につながる。

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、互いに隙間なく複数連続して搬送される特定の形態のワークに対しても、高価な装置を用いることなく、ワークの長手方向端部を正確に判別可能にして、ワークの姿勢判別精度を高く維持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、搬送路上の既定の場所でワークを既定の撮影間隔で連続して撮影するエリアカメラと、このエリアカメラにより撮影間隔で撮影された複数の撮影画像のいずれかの画像データに対して画像計測処理を施すことによって、ワークの姿勢を判別する制御装置と、を備え、ワークは、略矩形状の４つの面を有し、この４面のうち何れか１つの面を姿勢判別用の特徴面としたワーク本体を有しており、エリアカメラは、ワーク本体の４面のうち、少なくともワークの搬送方向と略直交する方向において互いに隣接する２面を同時に撮像可能であり、制御装置は、画像データに現れるワーク本体の２面のうちの一方に対応する所定の第１領域と、他方に対応する所定の第２領域において色要素情報をそれぞれ取得するとともに、第１領域の色要素情報の変化と第２領域の色要素情報の変化とに基づいてワークの特徴面を検出し、前記ワーク本体の前記２面の画像データに基づいてワークの姿勢を判別することを特徴とする。

このような構成であると、１台のエリアカメラで、ワークの搬送方向と略直交する方向においてワーク本体の互いに隣接する２面を同時に撮影することで、２面の画像データ、具体的には第１領域および第２領域それぞれの色要素情報を同時に取得できる。これら２面、すなわち、第１領域または第２領域の少なくとも一方は特徴面でない３面に対応するものであることから、第１領域および第２領域の色要素情報の変化の違いを利用してワークの特徴面を検出することができる。そして、異なる色要素情報の変化が検出された場合にはその面が特徴面であることが判明するため、特徴面がどの方向を向いているかを効率よく特定でき、さらにこの特徴面の方向と上記の隣接する２面の画像データから、ワーク搬送方向に沿った前後の姿勢判別はもちろんのこと、表裏や左右方向の判別をも精度よく行うことが可能となる。また、制御装置が色要素情報を取得するとともに、第１領域の色要素情報の変化と第２領域の色要素情報の変化とに基づいてワークの特徴面を検出し、ワーク本体の２面の画像データに基づいてワークの姿勢を判別するので、隣接２面の色要素情報の違いを利用して特徴面の検出や姿勢を判別するため、互いに隙間なく連続して搬送される特定形態の複数のワークに対しても、高性能で高価なカメラを用いることなく、ワークの姿勢判別精度を高く維持することができる。
したがって、従来技術のように個々のワークの位置を検知するためのトリガ信号を生成する必要がなく、また、ワークが繋がって搬送されてくる場合などにおいて個々のワークの検知漏れを考慮する必要がないために事前にワーク間に間隙を形成する必要がなくなるなどの理由により、パーツフィーダ用画像処理装置の全体構成を簡易に構成することができる。また、エリアカメラにより撮影された複数の撮影画像のいずれかの画像データに対して画像計測処理を施すことでワークの特徴面の画像を検出するため、この画像データを処理することでワークの姿勢に関して確実に判別することができる。

また、本発明のパーツフィーダ用画像処理装置は、撮影画像内の搬送路上の搬送方向の相互に異なる場所に設定された第１の撮像範囲と第２の撮像範囲においてそれぞれ画像計測処理を施して、第１の撮像範囲の画像データの画像計測処理により第１の撮像範囲に撮像された第１のワークの姿勢を判別するとともに、第２の撮像範囲の画像データの画像計測処理により第２の撮像範囲に撮像された第２のワークの姿勢を判別する構成であることが好ましい。

また、本発明のパーツフィーダ用画像処理装置は、制御装置により実行される画像計測処理の設定を変更する設定手段をさらに有し、この設定手段により、搬送路に沿って搬送されるワークを、その搬送方向に対しては一部のみ、搬送方向と略直交する方向に対してはほぼ全体の撮像範囲で順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得可能にすることが好ましい。

また、本発明のパーツフィーダ用画像処理装置は、制御装置がエリアカメラにより撮像されるワーク本体の互いに隣接する２面の画像データを、ワークの搬送方向及びワークの搬送方向と略直交する方向において複数の領域に分割し、この分割された複数の領域における各色要素情報に基づいてワークの姿勢を判別することが好ましい。

また、本発明のパーツフィーダは、搬送路を備えたパーツフィーダ本体と、搬送路を振動させる駆動手段と、上記記載のパーツフィーダ用画像処理装置、を具備することが好ましい。

以上、説明した本発明によれば、エリアカメラが取得したワークの搬送方向と略直交する方向におけるワーク本体の互いに隣接する２面の画像データに基づいて、制御装置が２面のうち一方に対応する第１領域の色要素情報の変化と、他方に対応する第２領域の色要素情報の変化とに基づきワークの特徴面を検出し、ワーク本体の２面の画像データに基づいてワークの姿勢を判別することで、互いに隙間なく連続して搬送される特定形態の複数のワークに対しても、高価な装置を用いることなく、ワークの姿勢判別精度を高く維持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。 同パーツフィーダで搬送可能なワークを示す斜視図。 図１に示す同パーツフィーダを切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して示す断面図。 同パーツフィーダの搬送路に沿って搬送される複数のワークを上方から示す図。 同パーツフィーダで取得される画像データを模式的に示す図。 画像データに現れるワークの輝度の変化を説明するための図。 ワークの部位ごとの輝度を示すグラフ。 ワーク本体の４つの領域の平均輝度について説明するための図。 他のワークを用いた場合に画像データに現れる輝度の変化を説明するための図。 同ワークの部位ごとの輝度を示すグラフ。 ワーク本体の４つの領域の平均輝度について説明するための図。 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図。 従来より用いられるワークの一例を示す図。 従来のパーツフィーダの課題を説明するための図。

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１００が備える搬送路１０に沿って搬送物である複数のワークＷを図示しない供給先に向けて搬送するものである。

本実施形態のパーツフィーダ１００は、図２に示すように、略矩形状の４つの面Ｗｆ１と当該面Ｗｆ１の長手方向両端にある略正方形状の端面Ｗｆ２とで略四角柱状をなすワーク本体Ｗ１と、ワーク本体Ｗ１の長手方向両端にそれぞれ設けられた端部部材としての電極Ｗ２とを有して構成されるワークＷを、その長手方向が搬送方向と平行になるように搬送可能なものである。電極Ｗ２は表面に比較的凹凸が少ない一方、ワーク本体Ｗ１は表面に比較的凹凸が多いことから、電極Ｗ２の表面とワーク本体Ｗ１の表面とは、それぞれ光の反射効率が異なっている。

ここで、光の反射効率とは、ある位置に置いた光源より与えられる光が物体の表面で反射して、別の位置に置いた撮像手段の撮像素子に入射される量の程度を表すものであり、反射効率が高いものとは、それに反射した光のうち撮像素子へ入射する光の量が相対的に多いものをいい、反射効率が低いものとは、それに反射した光のうち撮像素子へ入射する光の量が相対的に少ないものをいう。なお、同じ物体であっても、光源や撮像手段の位置によっては、反射効率は異なるものとなり得る。また、この反射効率は、光を当てる物体の材質や形状、表面粗さ、色などの表面性状によっても変化する。この反射効率の違いは、エリアカメラ２の撮像によって得られる画像データでの現れ方（色要素）に影響を及ぼす。この点に関しては、後で詳述する。

また、ワーク本体Ｗ１の４つの面Ｗｆ１のうち、１つの面Ｗｆ１には、他の３つの面Ｗ２０と光の反射効率が異なる姿勢判別用の特徴面Ｗ１０が形成されている。光の反射効率は、色や表面形状によって調整可能であり、本実施形態では、比較的凹凸の多いワーク本体Ｗ１の１つの面Ｗｆ１に、他の３つの面Ｗｆ１と色及び表面形状の異なる特徴面Ｗ１０が形成されている。この特徴面Ｗ１０には、ワークＷの長手方向端部Ｗａの偏った位置に、ワークＷの前後方向の姿勢を判別するための略矩形状のマークＭが形成されている。このマークＭと、特徴面Ｗ１０のうちマークＭ以外の部分である非マーク部分Ｗ１１とは、互いに異なる色で構成され、互いに光の反射効率が異なっている。マークＭは、他の３つの面である非特徴面Ｗ２０と反射効率が略等しく、非マーク部分Ｗ１１は、電極Ｗ２と反射効率が略等しく構成されている。なお、ワーク本体Ｗ１と電極Ｗ２とはわずかに高さが異なっている。また、ワークＷとして、特徴面Ｗ１０にマークＭが形成されていないものを用いてもよい。

パーツフィーダ本体１００は、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Ｗを搬送する。搬送路１０は、図３に示すように、ワークＷの搬送方向と直交する断面が略Ｖ字状に形成されており、ワーク本体Ｗ１の４面Ｗｆ１のうちの２面Ｗｆ１，Ｗｆ１と同時に当接し、残りの２面Ｗｆ１，Ｗｆ１を斜め上方に向けつつ、図４の平面図に示すように、複数のワークＷを長手方向と平行な方向に互いに隙間なく搬送可能なものである。

このような搬送路１０の上方には、図１に示すように撮像手段としてエリアカメラ２が設けられており、このエリアカメラ２は、ワークＷの搬送方向（搬送路１０の延在方向）およびそれに直交する方向に並ぶ複数の感度の高い撮像素子（ＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ））を有し、図示しない光源よりワークＷの長手方向両側からワークＷに光を当てつつ撮像を行う。そのため、ワーク本体Ｗ１と電極Ｗ２の高さが異なることによる影をこれらの境界部分に生じさせることなく、ワークＷを撮像することができる。また、本実施形態では、ワークＷの上面に対して光が浅い角度で入射されるような位置に上記光源を配置しており、光源の配置位置によって画像データに現れるワークＷの各部位の後述する色要素情報を調整することができる。なお、エリアカメラ２のスキャンレートは数十ｋＨｚ程度であり、ワークＷの搬送速度に対し十分に早い速度に設定されている。

エリアカメラ２は、設定手段３０によって、ワークＷの搬送方向に直交して並ぶ一部の撮像素子（本実施形態では１列）のみを撮像に利用することができる。エリアカメラ２の撮像範囲（撮像ライン）Ｅは、ワークＷを搬送方向においては一部のみ、搬送方向と直交する方向に対しては略全体を撮像可能な範囲に設定される。そのため、エリアカメラ２は、ワーク本体Ｗ１の互いに隣接する２面Ｗｆ１，Ｗｆ１を同時に撮像することができ、例えば図５に示すような画像データａ〜ｄを得ることができる。

具体的に、画像データａは電極Ｗ２を撮像したものであり、画像データａ中で電極Ｗ２が比較的暗く現れる。また、画像データｂはワーク本体Ｗ１のうち電極Ｗ２との境界近傍を撮像したものであり、画像データｂ中で非マーク部分Ｗ１１が比較的暗く現れ、ワーク本体Ｗ１の４つの面Ｗｆ１のうち非特徴面Ｗ２０が比較的明るく現れる。また、画像データｃはマークＭを撮像したものであり、画像データｃ中で非マーク部分Ｗ１１が比較的暗く現れ、マークＭ及び非特徴面Ｗ２０が比較的明るく現れる。さらに、画像データｄはマーク本体Ｗ１のうちマークＭに対応しない部分を撮像したものであり、画像データｄ中で非マーク部分Ｗ１１が比較的暗く現れ、非特徴面Ｗ２０が比較的明るく現れる。なお、ワークＷの姿勢によっては、画像データには、非特徴面Ｗ２０が２つ現れたり、特徴面Ｗ１０が同図の下側に現れる場合もある。なお、上記光源からの光の当て方によって、電極Ｗ２を明るく現わすことも可能である。

図１に示すエリアカメラ２はワークＷ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し、下流側へ向けて搬送されるワークＷ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Ｗの長手方向略全体にわたって当該ワークＷ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）３に転送される。エリアカメラ２により取得された上記のような画像データは、エリアカメラ２のほぼ全ての撮像素子を利用した撮像によって取得される画像データよりも画素数が少なく、データ量が少ないことから、図１に示す画像取込手段３１を介して制御装置３に即時に取り込むことができる。

図１に示す制御装置３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設定手段３０、画像取込手段３１、前処理手段３２、姿勢判別手段３３及び指令出力手段３４としての役割を担う。

画像取込手段３１は、エリアカメラ２が取得した画像データを制御装置３に取り込むものであり、エリアカメラ２が撮像を行うたびに画像データを即時に取り込む。

前処理手段３２は、２値化処理部３２ａと検出部３２ｂと合成画像データ生成部３２ｃとを有し、画像データが画像取込手段３１を介して取り込まれると、２値化処理部３２ａは、図６に示すように、画像データに現れたワーク本体Ｗ１の２面Ｗｆ１，Ｗｆ１のうちの一方に対応する第１領域６１の色要素情報としての輝度データと、第１領域６１に対してワークＷの搬送方向と略直交する方向に離間し、２面Ｗｆ１，Ｗｆ１のうちの他方に対応する第２領域６２の輝度データを順次取得していく。

そして、得られた輝度の値が閾値Ａよりも高ければＵＰ（１）、低ければＤＯＷＮ（０）として、ワークＷの長手方向における輝度変化データを生成する。本実施形態において、輝度値は、電極Ｗ２及び非マーク部分Ｗ１１でＤＯＷＮ（０）となり、マークＭ及び非特徴面Ｗ２０でＵＰ（１）となる。

そのため、図７に示すように、第１領域６１及び第２領域６２でともに電極Ｗ２の輝度値はＤＯＷＮ（０）となってＯＲ出力が０になる。また、ワーク本体Ｗ１のうちマークＭに対応しない範囲（非マーク範囲Ｎ（図６参照））では、特徴面Ｗ１０に位置する第１領域６１でＤＯＷＮ（０）となり、非特徴面Ｗ２０に位置する第２領域６２でＵＰ（１）となってＯＲ出力が１になる。さらに、ワーク本体Ｗ１のうちマークＭに対応する範囲（マーク対応範囲Ｍ１（図６参照））では、第１領域６１でＵＰ（１）となり、第２領域６２でＵＰ（１）となってＯＲ出力が１になる。なお、第１領域６１及び第２領域６２は、特徴面Ｗ１０が画像データに現れている場合にマークＭと重なるよう、ワークＷの搬送方向と直交する方向の位置が適宜設定されている。

検出部３２ｂは、輝度変化データに基づいて、ワーク本体Ｗ１に対応する輝度の変化を判別するものである。具体的に、検出部３２ｂは、一方の領域６１（６２）と他方の領域６２（６１）のＯＲ出力が０から１になると、それがワークＷの搬送方向下流側（進行方向前側）にある電極Ｗ２とワーク本体Ｗ１との境界（ワーク本体１の搬送方向下流側の端部Ｗ１０ａ）に対応するものと判断する。また、検出部３２ｂは、一方の領域６１（６２）と他方の領域６２（６１）のＯＲ出力が１から０になると、それがワークＷの搬送方向上流側（進行方向後ろ側）にある電極Ｗ２とワーク本体Ｗ１との境界（ワーク本体Ｗ１の搬送方向上流側の端部Ｗ１０ａ）に対応するものと判断する。

このようにしてワーク本体Ｗ１の端部Ｗ１０ａが検出されると、合成画像データ生成部３２ｃは、画像データを撮像順につなぎ合わせて、１つのワークＷ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。合成画像データ生成部３２ｃは、ワーク本体Ｗ１と電極Ｗ２の実寸となる設定値およびスキャンレート、レンズ倍率、ＣＭＯＳ受光素子サイズから、ワーク本体Ｗ１前後にある電極Ｗ２部の取得画像を推測し、おおよその１ワーク分の画像を合成することが可能なものである。なお、ワーク本体Ｗ１の略全体が現れた画像データがあれば後述する姿勢判別処理が可能であることから、合成画像データ生成部３２ｃは、合成画像データとして、電極Ｗ２は現われず、ワーク本体Ｗ１の略全体が現れたものを生成するものであってもよい。

姿勢判別手段３３は、このような合成画像データに基づいてワークＷの姿勢を判別する。具体的に、姿勢判別手段３３は、合成画像データに現れたワーク本体Ｗ１を搬送方向中央で２分割するとともに、搬送方向と直交する方向で２分割して図８に示す計４つの領域（第１−１領域、第１−２領域、第２−１領域、第２−２領域）に分ける。そして、マークＭが存在する領域の平均輝度がＵＰ（１）となり、それ以外の領域の平均輝度がＤＯＷＮ（０）となるような閾値を設けて、各領域を２値化し、その４つの領域の相関関係により、予め設定された姿勢に対するワークＷの良否を判断する。図８には、ワークＷを用いる場合における４つの領域の相関関係のすべてのパターンが記載されており、具体的には、第１領域６１の搬送方向下流側（前側）または搬送方向上流側（後ろ側）にマークＭが現れるものを正しい姿勢とした場合、図８のａ，ｂのパターンのものを良品と判別して４分の１選別を行うことができ、またマークＭがワーク本体Ｗの搬送方向下流側（前側）に現れるものを正しい姿勢とした場合、図８のａのパターンのみを良品と判断して８分の１選別を行うことができる。なお、特徴面Ｗ１０にマークＭが形成されていないワークを用いた場合も、おおむね同じ考えで４分の１選別を行うことが可能である。

また、このような輝度を用いたワーク本体Ｗ１の検出および領域分割によるパターンマッチングは、図９に示すように、マークＭと電極Ｗ２との光の反射効率が同程度であり、非マーク部分Ｗ１１と非特徴面Ｗ２０と同程度の反射効率を有するようなワークＷ´であっても、正確に検出することができる。

具体的に、ワークＷ´は、図１０に示すように、ワーク本体Ｗ１のうちマークＭに対応しない範囲（非マーク範囲Ｎ）において、第１領域６１でＵＰ（１）となり、第２領域６２でＵＰ（１）となってＯＲ出力が１になる。また、マーク対応範囲Ｍ１において、第１領域６１でＤＯＷＮ（０）となり、第２領域６２でＵＰ（１）となってＯＲ出力が１になる。そのため、検出部３２ｂは、両方の領域６１，６２のＯＲ出力が０から１になると、それがワークＷの搬送方向下流側（進行方向前側）にある電極Ｗ２とワーク本体Ｗ１との境界（ワーク本体Ｗ１の搬送方向下流側の端部Ｗ１０ａ）に対応するものと判断する。また、検出部３２ｂは、両方の領域６１，６２のＯＲ出力が１から０になると、それがワークＷの搬送方向上流側（進行方向後ろ側）にある電極Ｗ２とワーク本体Ｗ１との境界（ワーク本体Ｗ１の搬送方向上流側の端部Ｗ１０ａ）に対応するものと判断する。

また、姿勢判別手段３３は、第１領域６１の搬送方向下流側（前側）または搬送方向上流側（後ろ側）にマークＭが現れるものを正しい姿勢とした場合、図１１のａ，ｂのパターンのものを良品と判別して４分の１選別を行うことができ、またマークＭがワーク本体Ｗの搬送方向下流側（前側）に現れるものを正しい姿勢とした場合、図１１のａのパターンのみを良品と判断して８分の１選別を行うことができる。

このように画像取込手段３１、前処理手段３２及び姿勢判別手段３３はワークＷ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。

指令出力手段３４は、姿勢判定手段３３が不適切な姿勢（不正姿勢）であると判定すると、図１に示す姿勢矯正手段５に対して、搬送路１０に設定された姿勢矯正位置Ｐ２にあるワークＷを搬送路１０上で搬送方向と平行な軸回りに９０°回転（反転）させるための指令を出力する。この指令は、ワークＷの特定箇所（長手方向の端部Ｗ１０ａ等）を検出部３２ｂが検出した時点を基準として、所定時間経過後に発信されることから、指令出力のためのトリガが不要となり、同期トリガ用のファイバーセンサや同期用の孔加工が不要となる。姿勢矯正手段５は、エリアカメラよりも搬送方向下流側に設定された姿勢矯正位置Ｐ２に向けて圧縮空気を噴射する付勢力付与部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Ｗに付勢力を付与してワークＷを搬送路１０上で９０°回転させ、姿勢変更させる。空気噴射ノズル５０は、例えば搬送路１０の側壁１０ａに設けられた孔により形成され、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。

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１２に示すタイミングチャートを参照して説明する。以下では、不適切な姿勢の１つのワークＷがエリアカメラ２により撮像されてから姿勢矯正手段５により姿勢矯正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Ｗ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３１を介して取り込まれ（転送され）、その画像データに対して前処理手段３２が前処理を行う。この前処理のうち、検出部３２ｂは輝度変化データより時刻ｔ０２でワーク本体Ｗ１と電極Ｗ２との境界（ワーク本体Ｗ１の長手方向の端部Ｗ１０ａ）に対応する箇所を検出する。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ｔ０３で合成画像データ生成部３２ｃ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時刻ｔ０４まで姿勢判別手段３３による姿勢判別処理（領域分割によるパターンマッチング）を行う。なお、時刻ｔ０３までの処理はソフト的に行われる以外に、ハードウエア（例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array））により行われることも可能であり、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、時刻ｔ０２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３４を制御する。そして、これにより姿勢矯正手段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Ｗ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Ｗ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Ｗを搬送路１０上で姿勢矯正するための処理（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。

このようにして、ワークＷの姿勢が矯正されて供給先に供給されることになる。

以上のように第１実施形態のパーツフィーダ用画像処理装置８は、略矩形状の４つの面Ｗｆ１と当該４面Ｗｆ１の長手方向両端にある端面Ｗｆ２とで略四角柱状をなし、４面Ｗｆ１のうちの１面Ｗｆ１を他の３面Ｗｆ１と光の反射効率が異なる姿勢判別用の特徴面Ｗ１０としたワーク本体Ｗ１と、ワーク本体Ｗ１の端面Ｗｆ２にそれぞれ設けられ、ワーク本体Ｗ１の前記３面Ｗｆ１と光の反射効率が異なる端部部材としての電極Ｗ２とを有するワークＷを、搬送路１０に沿ってワーク１０の長手方向と平行な方向に搬送しつつエリアカメラ２で撮像可能なパーツフィーダ１に適用されるものであって、エリアカメラ２として、複数の撮像素子を有し、ワーク本体Ｗ１の前記４面Ｗｆ１のうち少なくとも互いに隣接する２面Ｗｆ１，Ｗｆ１を同時に撮像可能な位置に設けられたものを採用し、エリアカメラ２が取得した画像データを取り込む画像取込手段３１と、画像取込手段３１が取り込んだ画像データに基づいて、ワークＷの姿勢を判別する姿勢判別手段３３とを備え、画像データに現れた前記２面Ｗｆ１，Ｗｆ１のうちの一方に対応する所定の第１領域６１と、他方に対応する所定の第２領域６２において、ワークＷの長手方向のほぼ全体に亘って色要素情報をそれぞれ取得するとともに、第１領域６１の色要素情報と第２領域６２の色要素情報とに基づいてワーク本体Ｗ１の長手方向の端部Ｗ１０ａを検出し、ワークＷの姿勢を判別するように構成されたものである。

このような構成であると、１台のエリアカメラ２で、ワーク本体Ｗ１の互いに隣接する２面Ｗｆ１，Ｗｆ１が現れた画像データを同時に取得でき、画像取込手段３１を介して取り込まれた画像データからは、姿勢判別手段３３により、ワークＷの長手方向のほぼ全体に亘って第１領域６１と第２領域６２の色要素情報が取得される。第１領域６１または第２領域６２の少なくとも一方は、非特徴面Ｗ２０に対応するものであることから、特徴面Ｗ１０のうちの非マーク部分Ｗ１１と電極Ｗ２とが同程度の反射効率を有する場合であっても、第１領域６１の色要素情報の変化と第２領域６２の色要素情報の変化に基づくことで、電極Ｗ２による色要素情報の変化を検出して、ワーク本体Ｗ１０の長手方向の端部Ｗａを正確に判別することができる。ワークＷの長手方向端部が判別できれば、１つ分のワークＷの切り出しを行って、１つ分のワークＷが現れた合成画像データを得ることができ、合成画像データに基づいて正確に姿勢判別を行うことができる。したがって、互いに隙間なく連続して搬送される特定形態の複数のワークＷに対しても、高性能で高価なカメラを用いることなく、ワークＷの姿勢判別精度を高く維持することができる。

また、特徴面Ｗ１０がワークＷの前後方向の姿勢を判別するためのマークＭをワークＷの長手方向の偏った位置に有するとともに、エリアカメラ２は、ワークＷをその搬送方向に対しては一部のみ、搬送方向と略直交する方向に対してはほぼ全体を撮像し、搬送路１０に沿って搬送されるワークＷを順次撮像して、１つのワークＷ毎に複数の画像データを取得可能なものであり、画像取込手段３１が取り込んだ画像データを撮像順につなぎ合わせて合成画像データを生成する前処理手段３２をさらに備え、電極Ｗ２に対応する色要素情報の変化、及び、マークＭを含む特徴面Ｗ１０に対応する色要素情報の変化をそれぞれ特定するとともに、合成画像データに基づいてマークＭの位置を判別することから、エリアカメラ２の分解能等を上げることなく、ワークＷの長手方向端部Ｗａ及びマークの位置を正確に判別して、ワークＷの姿勢を正確に判別することができる。

特に、エリアカメラ２が有する複数の撮像素子のうち、前記搬送方向に直交して列をなす一部の撮像素子のみを撮像に利用するよう設定する設定手段３０をさらに備え、この設定手段３０で設定された撮像素子により、搬送路１０に沿って搬送されるワークＷを、ワークＷをその搬送方向に対しては一部のみ、搬送方向と略直交する方向に対してはほぼ全体の撮像範囲Ｅで順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得可能に構成したものである。

このような構成であると、エリアカメラ２が１回の撮像で取得する画像データの画素数が少なくて済むので、画像取込手段３１による取込速度（転送速度）が向上し、１つのワークＷに対して撮像から姿勢判別処理までの時間を短縮してワークＷの搬送を高速化できる。したがって、一般的に汎用しているエリアカメラ２を利用して、姿勢判別精度を高水準で維持可能な上記効果を発揮しつつ、さらに姿勢判別処理の高速化をも実現し、複数のワークＷを互いに隙間なく搬送可能であることと併せて、ワークＷの処理能力を大幅に向上させることができる。

さらに、本発明のパーツフィーダ１は、上記パーツフィーダ用画像処理装置８を用いるものであって、ワークＷが搬送される搬送路１０を有するパーツフィーダ本体１００と、複数の撮像素子を有し、ワーク本体Ｗ１の前記４面Ｗｆ１のうち少なくとも互いに隣接する２面Ｗｆ１，Ｗｆ１を同時に撮像可能な位置に設けられたエリアカメラ２と、エリアカメラ２が取得した画像データを取り込む画像取込手段３１と、画像取込手段３１が取り込んだ画像データを利用して、ワークＷの姿勢を判別する姿勢判別手段３３とを備えるものであることから、互いに隙間なく連続して搬送される特定形態の複数のワークＷに対しても、高性能で高価なカメラを用いることなく、ワークＷの姿勢判別精度を高く維持することができる。

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、上記実施形態のパーツフィーダ１００ではエリアカメラ２において１列の撮像素子だけが撮像に用いられているが、図１３に示すように、ワークＷの搬送方向に直交して列をなす第１撮像素子群と、この第１撮像素子群よりも搬送方向下流側において前記搬送方向に直交して列をなす第２撮像素子群とを設定して、第１撮像素子群の撮像範囲（第１撮像ライン）ＥＬ１または第２撮像素子群の撮像範囲（第２撮像ライン）ＥＬ２に位置するワークＷが撮像されるように構成される。なお、ＥＥは、全ての撮像素子を用いた場合のエリアカメラ２の撮像範囲を示す。また、姿勢矯正手段５が２つの空気噴射ノズル５０ａ，５０ｂを有し、一方の空気噴射ノズル５０ａを第１撮像素子群の撮像範囲ＥＬ１と第２撮像素子群の撮像範囲ＥＬ２との間の位置に設けるとともに、他方の空気噴射ノズル５０ｂを第２撮像素子群の撮像範囲ＥＬ２よりも搬送方向下流側に設けてもよい。これによって、姿勢判別手段３３（図１参照）は、第１撮像素子群が取得した画像データに基づいて姿勢判別処理を行い、その結果、不適正な姿勢と判別されたワークＷに対しては一方の空気噴射ノズル５０ａを用いて姿勢矯正を行うとともに、第２撮像素子群が取得した画像データに基づいて再度姿勢判別処理を行うように構成されている。再度の姿勢判別処理で不適正な姿勢と判別されたワークＷは、他方の空気噴射ノズル５０ｂを用いて姿勢矯正処理が行われる。

エリアカメラ２は、例えばワークＷ，Ｗ同士の隙間を明確に現すために分解能を上げると視野が狭くなるが、本発明はワーク本体Ｗ１の長手方向の端部Ｗ１０ａを検出するにあたってエリアカメラ２の分解能を高くする必要がないので、１台のエリアカメラ２を用いて１つのワークＷに対して姿勢判別処理を複数回行うこともできる。また、カメラ設置のためのスペースを複数台分確保できない場合であっても、１つのワークＷに対する複数回の姿勢判別処理を好適に行うことができる。

また、エリアカメラ２は、エリアカメラ２に備わるすべての撮像素子（またはある一部分撮像素子）を撮像に利用するエリアスキャンモードと、前記搬送方向に直交して並ぶ一部の撮像素子（本実施形態では１列）のみを撮像に利用するラインスキャンモードとに切り替え可能なものとし、ラインスキャンモード設定時に検出部３２ｂ（図１参照）によってワークＷの長手方向端部Ｗａ等を検出すると、エリアスキャンモードでワークＷの略全体を撮像し、合成画像データでなく、エリアモードで取得した画像データに基づいて姿勢判別処理を行うようにしてもよい。

また、画像データに現れた互いに隣接する２面Ｗｆ１から、所定姿勢とするまでに必要な反転の予想回数を求め、それに応じて姿勢矯正処理を行うようにしてもよい。たとえば、第１領域６１に特徴面Ｗ１０が現れるものが正しい姿勢とすると、第２領域６２に特徴面Ｗ１０が現れれば１回、特徴面Ｗ１０が現れていなければ、少なくとも２回姿勢矯正処理を行う必要があるとわかるので、このようなワークＷに対して、次に姿勢判別を行うまでの間に２回回転させておく等の処理を行うことで、撮像の回数を最大３回から２回に減少させることができる。

また上記実施形態では、前処理手段３２は画像取込手段３１により画像データが取り込まれるたびに即時２値化処理等の前処理を行っているが、１つ分のワークＷの取り込みが終了してから当該ワークＷ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。

またさらに上記実施形態ではエリアカメラ２で取得された画像データが合成されるが、
合成されることなく判別が行われるようにしてもよい。

さらに、撮像素子群は撮像素子が１列のみ配列したものに限らず、本発明の効果が発揮される範囲内において、ワークＷの搬送方向に沿って隣接する２列以上の撮像素子が配列したものであってもよい。また、撮像手段として、エリカカメラ２の代わりにラインカメラを用いてもよい。またさらに、ワークＷとして、ワーク本体Ｗ１の両端面Ｗｆ２に電極Ｗ２が設けられたものだけでなく、ワーク本体Ｗ１の両端面Ｗｆ２にワーク本体Ｗ１と光の反射効率が異なる他の部材が設けられたものであっても、好適に姿勢判別処理を行うことができる。また、上記実施形態では色要素情報として輝度を用いたが、彩度や照度等の別の検出値を用いても良い。さらに、ワークＷとして、搬送方向と直交する方向が長手方向となるワーク本体Ｗ１を有する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
２・・・エリアカメラ
８・・・パーツフィーダ用画像処理装置
１０・・・搬送路
３０・・・設定手段
３１・・・画像取込手段
３２・・・前処理手段
３３・・・姿勢判別手段
６１・・・第１領域
６２・・・第２領域
Ｅ・・・撮像範囲
Ｍ・・・マーク
Ｗ，Ｗ´・・・ワーク
Ｗ１・・・ワーク本体
Ｗ２・・・端部部材（電極）
Ｗ１０・・・特徴面
Ｗ１０ａ・・・ワーク本体の端部
Ｗａ・・・ワークの長手方向端部
Ｗｆ１・・・面
Ｗｆ２・・・端面

Claims (5)

1. 搬送路上の既定の場所でワークを既定の撮影間隔で連続して撮影するエリアカメラと、該エリアカメラにより前記撮影間隔で撮影された複数の撮影画像のいずれかの画像データに対して画像計測処理を施すことによって、前記ワークの姿勢を判別する制御装置と、を備え、
   前記ワークは、略矩形状の４つの面を有し、該４面のうち何れか１つの面を姿勢判別用の特徴面としたワーク本体を有しており、前記エリアカメラは、前記ワーク本体の前記４面のうち、少なくとも前記ワークの搬送方向と略直交する方向において互いに隣接する２面を同時に撮像可能であり、該制御装置は、前記画像データに現れる前記ワーク本体の前記２面のうちの一方に対応する所定の第１領域と、他方に対応する所定の第２領域において色要素情報をそれぞれ取得するとともに、前記第１領域の色要素情報の変化と前記第２領域の色要素情報の変化とに基づいて前記ワークの特徴面を検出し、前記ワーク本体の前記２面の画像データに基づいて前記ワークの姿勢を判別することを特徴とするパーツフィーダ用画像処理装置。
2. 前記撮影画像内の前記搬送路上の搬送方向の相互に異なる場所に設定された第１の撮像範囲と第２の撮像範囲においてそれぞれ前記画像計測処理を施して、前記第１の撮像範囲の画像データの前記画像計測処理により前記第１の撮像範囲に撮像された第１の前記ワークの姿勢を判別するとともに、前記第２の撮像範囲の画像データの前記画像計測処理により前記第２の撮像範囲に撮像された第２の前記ワークの姿勢を判別することを特徴とする請求項１に記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
3. 前記制御装置により実行される前記画像計測処理の設定を変更する設定手段をさらに有し、該設定手段により、前記搬送路に沿って搬送されるワークを、その搬送方向に対しては一部のみ、搬送方向と略直交する方向に対してはほぼ全体の撮像範囲で順次撮像して、１つのワーク毎に複数の画像データを取得可能にしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
4. 前記制御装置は、前記エリアカメラにより撮像される前記ワーク本体の互いに隣接する前記２面の画像データを、前記ワークの搬送方向及び前記ワークの搬送方向と略直交する方向において複数の領域に分割し、該分割された前記複数の領域における前記色要素情報に基づいて前記ワークの姿勢を判別することを特徴とする請求項１又は２に記載のパーツフィーダ用画像処理装置。
5. 前記搬送路を備えたパーツフィーダ本体と、前記搬送路を振動させる駆動手段と、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパーツフィーダ用画像処理装置と、を具備することを特徴とするパーツフィーダ。
   

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