JP7395937B2 - 品物の箱詰めシステム - Google Patents

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Description

特許法第３０条第２項適用 １．２０１９年９月３０日 土佐くろしお農業協同組合大間出荷場にて発表
本発明は、品物の箱詰めシステムに関し、特に、トレイに乗せて包装された食品を箱詰めするシステムに関する。
収穫された野菜や果物などの食品は、例えば、ビニール袋に小分けに収容された状態や、食品トレイに乗せられて蓋や包装フィルムなどにより覆われた状態で、箱詰めされて出荷される。
例えば食品トレイに乗せて包装された食品などの品物を箱詰めする際には、不良品か否かを選別し、発砲スチロールの梱包箱に品物を隙間なく並べて、効率よく箱詰めすることが要求される。また、箱詰め作業は、食品や包装を傷めることなく丁寧に行うとともに、食品の鮮度を保つために迅速に行うことが要求される。
現在、品物の箱詰め作業は、手作業により行われていることも多い。しかしながら、上記のように作業は迅速かつ丁寧に行うことが要求され、手作業により急いで箱詰めを行うことにより品物が不揃い並べられ、箱詰め後に品物を無理に並べなおすと包装フィルムが破れてしまう可能性があった。手作業で、不揃いにならないよう、慎重かつ迅速に品物を梱包箱に詰める作業を長時間続けることは、大変な労力であり、作業を行う人手を確保することも困難である。
従来、果実を収容凹部内に供給して、果実の箱詰めを行う果実の箱詰め装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６－１９１５０７号公報
上記文献に開示された技術では、一つの球形果実を収容する凹部を複数設けたパックを用いて、それぞれの凹部に球形果実を供給してパック詰めをしたのち、パックを梱包箱内に積んで箱詰めする装置が提案されている。
しかしながら、食品トレイに載せられて包装された品物を梱包箱に並べつつ収納するときには、梱包箱内に隙間なく並べていくことが好ましい。例えば、食品トレイの長辺（若しくは短辺）が梱包箱における所定の方向と平行となるように揃えて収納される。この場合、球形の品物を扱う場合と異なり、ベルトコンベアにて搬送される品物を保持する際のアームの位置や角度などを個々の品物に合わせて調整する必要があった。
本発明は、上記事情を鑑みて成されたものであって、トレイに乗せられて包装された品物を迅速に箱詰めする品物の箱詰めシステムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の第１態様による箱詰めシステムは、カメラにより撮影された品物の画像に基づいて前記品物のエッジを検出し、前記品物の搬送状態に関する情報を演算する画像処理装置と、前記品物を吸着することにより保持する複数のハンド部と、複数の前記ハンド部の３次元の位置座標および搬送方向に対する傾きを調整するアームと、を備えた第１ロボットと、前記品物の搬送状態に関する情報を前記画像処理装置から取得するとともに、前記品物が搬送される搬送速度を取得し、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第１ロボットの動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第１ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させる第１コントローラと、を備える。
また、本発明の第２態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様による品物の箱詰めシステムにおいて、前記品物の搬送状態に関する情報は、前記品物の中心座標と、前記搬送方向に対する傾きと、前記品物の位置との少なくとも１つを含むものである。
また、本発明の第３態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様による品物の箱詰めシステムにおいて、前記画像処理装置は、前記画像に基づいて、前記品物の包装状態を検出するものである。
また、本発明の第４態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様による品物の箱詰めシステムにおいて、複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記品物との間に空間を設けて密着する保持部を備え、前記空間の空気が吸引されることにより前記品物を吸着させる吸着部を少なくとも１つ備えている。
また、本発明の第５態様による品物の箱詰めシステムは、第４態様による品物の箱詰めシステムにおいて、複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記吸着部が前記品物を吸着したときに、前記品物の長手方向の縁に対向する位置において、前記品物の長手方向の縁との間に間隔をおいて端部が配置される補助板を備えている。
また、本発明の第６態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様の箱詰めシステムにおいて、高さ方向に移動可能であり前記高さ方向に延びた回転軸において回転可能であるシャフトと、長軸が前記高さ方向と直交する方向に延びるように前記シャフトの端部に固定されたバーと、を備え、複数の前記ハンド部は、前記長軸が延びる方向において、前記バーの一端に固定された第１ハンド部と、前記バーの他端に固定された第２ハンド部と、を含むものである。
また、本発明の第７態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様の箱詰めシステムにおいて、複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記品物との間に空間を設けて密着する保持部を備え、前記空間の空気が吸引されることにより前記品物を吸着させる吸着部を少なくとも１つ備え、前記品物を保持する前記ハンド部の前記吸着部の前記高さ方向における位置は、別の前記品物を保持する他の前記ハンド部の前記吸着部の前記高さ方向における位置よりも上側に位置している、ものである。
また、本発明の第８態様による品物の箱詰めシステムは、第１態様の品物の箱詰めシステムにおいて、カメラにより撮影された品物の画像に基づいて前記品物のエッジを検出し、前記品物の搬送状態に関する情報を演算する画像処理装置と、前記品物を吸着することにより保持する複数のハンド部と、複数の前記ハンド部の３次元の位置座標および搬送方向に対する傾きを調整するアームと、をそれぞれ備えた第１ロボットおよび第２ロボットと、前記品物の搬送状態に関する情報を前記画像処理装置から取得するとともに、前記品物が搬送される搬送速度を取得し、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第１ロボットの動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第１ロボットの複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第１ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第１ロボットの他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させる第１コントローラと、前記第２ロボットの前記アームの動作を制御する第２コントローラと、を備え、前記画像処理装置は、前記品物の搬送状態に関する情報のデータにタグを付して前記第１コントローラへ供給し、前記第１コントローラは、前記タグの値に応じて、受信したデータを前記第２コントローラへ転送し、前記第２コントローラは、前記品物の搬送状態に関する情報と、前記搬送速度と、を前記第１コントローラから取得するとともに、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第２ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第２ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、前記第２ロボットの複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第２ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第２ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第２ロボットの他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させるものである。
本発明によれば、ベルトコンベアにより搬送される品物を迅速に箱詰めする品物の箱詰めシステムを提供することができる。
図１は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。 図２は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムにおいて、画像処理装置が品物の中心座標と傾きとを検出する動作の一例を説明するための図である。 図３は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの照明装置の一構成例を概略的に示す図である。 図４は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの照明装置の他の構成例を概略的に示す図である。 図５は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの、第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部に設けられた吸着部の構成例を概略的に示す図である。 図６は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの、第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部に設けられた補助板の構成例を概略的に示す図である。 図７は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの制御系の一構成例を概略的に示すブロック図である。 図８は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの動作の一例を説明するための図である。 図９は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの動作の一例を説明するための構成である。 図１０は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。 図１１は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部の構成例を概略的に示す図である。 図１２は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの画像処理装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図１３は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第１コントローラの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図１４は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第２コントローラの動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図１５は、第３実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図１は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、品物を、梱包箱Ｂ１－Ｂ４に箱詰めする。本実施形態では、品物として、食品トレイ上に食品、例えばみょうがを乗せたものの周囲を包装フィルムにより覆い、該包装フィルムにラベルを付した包装体を想定する。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、画像処理装置１０と、照明装置２０と、搬送速度検出器３０と、ベルトコンベア４０と、第１ロボットＲ１と、第２ロボットＲ２と、を備えている。
（ベルトコンベア）
ベルトコンベア４０は、品物を搬送方向（ｘ方向）へと搬送する搬送ベルトと、輪形状の搬送ベルトを送出する一対の回転支持体と、を備えている。
ベルトコンベア４０の回転支持体は、ベルトコンベア４０の上流端と下流端とのそれぞれに配設される。一対の回転支持体は、搬送ベルトに内接した円柱形状（若しくは円筒形状）の支持体である。回転支持体の回転軸は搬送ベルトの幅方向（ｙ方向）と略平行である。上流端と下流端とにおいて回転支持体が回転すると、搬送ベルトに接触した回転支持体の円柱面により搬送ベルトがｘ方向に送り出される。
（搬送速度検出器）
搬送速度検出器３０は、単位時間において搬送ベルトがｘ方向に送り出される距離に基づき搬送速度を検出する検出器であって、例えばエンコーダである。搬送速度検出器３０は、検出した値を後述する第１コントローラＣＴＲ１へ送信する。
（画像処理装置）
画像処理装置１０は、ベルトコンベア４０の上流端近傍において、ベルトコンベア４０の搬送ベルトの上側からベルトコンベア４０の搬送ベルト上に供給された品物の画像を撮影する。
画像処理装置１０は、撮影した画像から品物の食品トレイのエッジを検出し、包装フィルムが剥がれているか否か（食品トレイのエッジよりも所定の幅以上外側に包装フィルムが存在するか否か）を判断することができる。また、包装フィルムにラベルが付されている場合には、画像処理装置１０は、撮影した画像からラベルの位置を検出し、予め設定されたラベルに関する情報に基づいて、ラベルの形状に異常があるか否か、ラベルの位置が正しいか否か（ラベルに異常があるか否か）を判断することができる。
画像処理装置１０は、撮影した画像を用いて所定の画像処理を行い、品物の搬送状態に関する情報を演算することができる。品物の搬送状態に関する情報は、例えば、品物の中心座標と、品物の傾き（角度θ）と、品物を保持する際の搬送ベルトの位置（距離Ｄ）と、の少なくとも１つを含む。
図２は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムにおいて、画像処理装置が品物の中心座標と傾きとを検出する動作の一例を説明するための図である。
画像処理装置１０は、撮影した画像を用いて品物の食品トレイのエッジを検出し、食品トレイの略矩形状の外形の中心座標（ｘ０、ｙ０）を演算する。このとき、画像処理装置１０は、予め設定された基準点の座標を（０、０）とし、ベルトコンベア４０の搬送方向（ｘ方向）に沿って延びたｘ軸と、ｘ方向と直交する方向（ｙ方向）に沿って延びたｙ軸とにより規定される平面（二次元）における座標を演算する。
また、画像処理装置１０は、検出された品物の食品トレイのエッジに基づいて、食品トレイの長手方向と、ベルトコンベア４０の搬送方向（ｘ方向）とが成す角度θを演算することができる。
また、画像処理装置１０は、演算した品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）に基づいて、中心座標（ｘ０、ｙ０）からロボットＲ１又はロボットＲ２が品物を保持する位置までの、ｘ方向における距離Ｄを演算することができる。なお、画像処理装置１０は、ロボットＲ１およびロボットＲ２が品物保持する位置（ｘ方向における位置）として、予め設定された値を用いることができる。
（照明装置）
照明装置２０は、画像処理装置１０により撮影される品物に対して光を照射する。
図３は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの照明装置の一構成例を概略的に示す図である。
照明装置２０は、例えば、画像処理装置１０の撮影レンズと撮影対象の品物との間に配置され、品物を囲む枠形状である筐体と、筐体の各辺に沿って配置された線光源ＬＳ１－ＬＳ４と、を備えている。
照明装置２０の筐体の形状は、撮影対象である品物の形状に応じて決定されてもよい。本実施形態では、画像処理装置１０の撮影対象である品物をｚ方向から見たときの外形が略矩形状であり、照明装置２０の筐体も略矩形の枠形状に形成されている。また、照明装置２０の筐体は、画像処理装置１０からみたときに、撮影対象の品物が照明装置２０の筐体の内側に収まるように、品物との間に所定の距離を置いて配置される。なお、照明装置２０の筐体は、線光源ＬＳ１―ＬＳ４から出射された光を所定の方向に反射させる反射手段を備えていてもよい。
線光源ＬＳ１－ＬＳ４のそれぞれは、例えば複数のＬＥＤ（Light emitting diode）を備え、撮影対象の品物の食品トレイのエッジを照らすよう配置位置と、光を出射する方向が調整されている。例えば、線光源ＬＳ１と線光源ＬＳ３とは、食品トレイの短手方向のエッジに光を照射し、線光源ＬＳ２と線光源ＬＳ４とは、食品トレイの長手方向のエッジに光を照射する。なお、食品トレイの短手方向は、画像処理装置１０により食品トレイを撮影した画像における、略矩形状の食品トレイの短手方向である。食品トレイの長手方向は、画像処理装置１０にて食品トレイを撮影した画像における、略矩形状の食品トレイの長手方向である。
例えば、食品トレイをベルトコンベア４０上に配置し、食品トレイの上方から、食品トレイおよびその周辺に光を照射すると、ベルトコンベア４０の搬送ベルトや食品トレイにかけられた包装フィルムなどにおいて光が反射して、画像処理装置１０にて食品トレイのエッジを検出することができない場合があった。そこで、本実施形態では、食品トレイのエッジの高さにおいて、水平方向（ｘ－ｙ平面と平行な方向）から食品トレイのエッジに光を照射し、画像処理装置１０により高精度に食品トレイのエッジを画像検出可能としている。
しかしながら、食品トレイのエッジと同じ高さに線光源Ｌ１－Ｌ４を配置すると、ベルトコンベア４０上を搬送される品物と照明装置２０とがぶつかってしまう。したがって、照明装置２０は、搬送される品物が移動する領域よりも画像処理装置１０側にて、食品トレイのエッジに対して斜め上方向から光を照射するように位置が調整されている。
上記のように、照明装置２０により品物の食品トレイのエッジに光を照射することにより、画像処理装置１０にて撮影した画像により、食品トレイのエッジを検出することが容易となる。
なお、図３に示す例では、照明装置２０は、４つの線光源ＬＳ１－ＬＳ４を備えていたが、箱詰めシステムが設置される環境や、画像処理装置１０の撮影対象となる品物の形状などに応じて、光源の数や形状が設定されてもよい。例えば、照明装置２０は、撮影位置まで搬送された撮影対象の品物の長辺（又は短辺）に向かって光を照射する線光源のみを備えていてもよく、撮影対象の品物の食品トレイのエッジが交差する位置に光を照射する点光源を備えていてもよい。また、画像処理装置１０により十分鮮明な画像を撮影することができる場合には、照明装置２０が省略されても構わない。
図４は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの照明装置の他の構成例を概略的に示す図である。この例では、照明装置２０は、反射体ＲＥＦと、反射体ＲＥＦの内面に向けて光を出射する光源ＬＳと、を備えている。
図３では、例えば、食品トレイの上方から、食品トレイおよびその周辺に光を照射すると、ベルトコンベア４０の搬送ベルトや食品トレイにかけられた包装フィルムなどにおいて光が反射して、画像処理装置１０にて食品トレイのエッジを検出することができないときに、エッジの画像検出を高精度に行うことを可能とする照明装置２０の構成例を示したが、照明装置２０の構成はこれに限定されるものではない。
ここでは、品物の上方から品物およびその周囲に光を照射する照明装置２０の構成の一例を示す。品物の形状や包装部材の特性、および、搬送ベルトの特性やシステムが設置される環境によっては、品物の上方から光を照射することにより高精度にエッジを画像検出することが可能である。
反射体ＲＥＦは、画像処理装置１０の撮影レンズが挿入される開口２１を備え、開口２１と撮影対象の品物の周囲を囲む円形のエッジとの間を接続する略半球形状の内面とを備えている。反射体ＲＥＦは、品物側のエッジの位置が、撮影対象の品物が移動する領域よりも画像処理装置１０側となるように配置される。
光源ＬＳは、例えば、反射体ＲＥＦの品物側のエッジに並んで配置された複数のＬＥＤを備え、反射体ＲＥＦの略半球形状の内面に向けて光を出射するように光を出射する方向が調整されている。光源ＬＳから反射体ＲＥＦの内面に照射された光は、反射体ＲＥＦにて反射され、撮影対象である品物に対して主として上側から照射される。これにより、画像処理装置１０にて撮影対象である品物の鮮明な画像を撮影することが可能となる。
なお、図４に示す例では、照明装置２０は、反射体ＲＥＦの円形のエッジに並んで配置された複数のＬＥＤを含む光源ＬＳを備えていたが、箱詰めシステムが設置される環境や、画像処理装置１０の撮影対象となる品物の形状などに応じて、光源のＬＥＤの数や反射体ＲＥＦの形状が設定されてもよい。また、画像処理装置１０により十分鮮明な画像を撮影することができる場合には、照明装置２０が省略されても構わない。
（第１ロボットおよび第２ロボット）
第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とは同じ構成である。第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とのそれぞれは、台座６０と、第１アームＡ１と、第２アームＡ２と、第１軸ＡＸ１と、第２軸ＡＸ２と、第３軸ＡＸ３と、第４軸ＡＸ４と、ハンド調整部５０と、を備えている。
台座６０は、第１アームＡ１と第２アームＡ２とを支持している。また、第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２は、第１アームＡ１と第２アームＡ２とが動作しているときにロボットの位置がずれることがないように台座６０に固定されている。
第１軸ＡＸ１は、台座６０上に配置され、ｚ方向に延びた回転軸を備える。
第１アームＡ１は、第１軸ＡＸ１と第２軸ＡＸ２との間を接続するロボットのリンクである。第１アームＡ１は、ｘ－ｙ平面における第１軸ＡＸ１の位置と、ｘ－ｙ平面における第２軸ＡＸ２の位置とに間において、ｘ－ｙ平面と略平行に延びて配置されている。第１アームＡＸ１の一端は、第１軸ＡＸ１上に配置され、第１アームＡ１の他端上には第２軸ＡＸ２が配置されている。第１アームＡ１の位置は、第１軸ＡＸ１の回転角度により制御される。第２軸Ａｘは、ｚ方向に延びた回転軸を備える。
第２アームＡ２は、第２軸ＡＸ２と第３軸ＡＸ３との間、および、第２軸ＡＸ２と第４軸ＡＸ４との間を接続するロボットのリンクである。第２アームＡ２は、ｘ－ｙ平面における第２軸ＡＸ２の位置と、ｘ－ｙ平面における第３軸ＡＸ３（又は第４軸ＡＸ４）の位置とに間において、ｘ－ｙ平面と略平行に延びて配置されている。第２アームＡ２の一端は第２軸ＡＸ２上に配置され、第２アームＡ２の他端にはｚ方向に延びたシャフトＳＦＴが保持されている。第２アームＡ２の位置は、第１軸ＡＸ１および第２軸ＡＸ２の回転角度により制御される。
第３軸ＡＸ３は、例えばｘ－ｙ平面と略平行な方向に延びた円柱状の軸を備え、第２アームＡ２の他端に保持されているシャフトＳＦＴに接触することにより、シャフトＳＦＴをｚ方向に移動させる。
第４軸ＡＸ４は、例えばｚ方向に延びた円柱状の軸を備え、第２アームＡ２の他端に保持されているシャフトＳＦＴに接触することによりシャフトＳＦＴをｚ方向に延びた回転軸において回転させる。
ハンド調整部５０は、第３軸ＡＸ３によりｚ方向に移動可能であり、第４軸ＡＸ４によりｚ方向に延びた回転軸において回転可能であるシャフトＳＦＴと、シャフトＳＦＴの一端に固定されたハンド部ＨＮＤと、を備えている。
アームＡ１、Ａ２およびハンド調整部５０は、第１乃至第４軸ＡＸ１－ＡＸ４およびシャフトＳＦＴの位置および回転角によりハンド部ＨＮＤの３次元の位置座標および搬送方向に対する傾きを制御し、ハンド部ＨＮＤの吸着部５００を品物の所定の位置に押圧させて、品物を吸着することにより品物を保持させることができる。本実施形態では、ハンド部ＨＮＤは、２つの吸着部５００を備えている。
図５は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの、第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部に設けられた吸着部の構成例を概略的に示す図である。
ここでは、吸着部５００について（Ａ）－（Ｄ）の４つの構成例を概略的に示している。なお、吸着部５００の構成は、品物の吸着部分の材料および形状や、品物の重量、吸引する圧力などを考慮して、適切な構成を選択することが可能であり、図５に示す構成に限定されるものではない。
図５（Ａ）に示す吸着部５００は、吸着管５１と、ＳＵＳ管５２と、保持部５３と、を備えている。
保持部５３は保持対象の品物に押圧される部分であり、例えばゴムにより形成されている。保持部５３は、吸着管５１が挿入される開口が設けられたＳＵＳ管５２の一端により塞がれる開口と、品物の吸着部分に押圧される開口と、を備えた略筒形状である。保持部５３が品物に押圧された状態のときに、吸着管５１と保持部５３と品物とに囲まれた空間を密閉空間とする必要があるため、保持部５３は品物の吸着部分に密着する材料により形成される。
吸着管５１は、保持部５３が品物に押圧されているときに、保持部５３と品物とに囲まれた空間と接続される。吸着管５１に接続された吸引機（図示せず）により、保持部５３と品物とに囲まれた空間から空気を吸引することにより、保持部５３に品物を吸着させることができる。
ＳＵＳ管５２は、吸着管５１を内部に収容し、吸着管５１の一端が挿入される開口を備えた端部により保持部５３の一方の開口に取り付けられている。ＳＵＳ管５２は保持部５３が品物に押圧されたときの品物への衝撃を抑制する。
図５（Ｂ）に示す吸着部５００は、緩衝体５５と、吸い込み防止ガイド５４と、を更に備えている。
例えば、品物の吸着部分が薄い包装フィルムであるときに、吸着管５１からの吸引力が強いと、包装フィルムに吸着痕がついたり、包装フィルムが延びたりして傷んでしまうおそれがある。そこで、図５（Ｂ）に示す例では、緩衝体５５と吸い込み防止ガイド５４とを取り付けて、包装フィルムが吸着部５００内に引き込まれることを防止している。
緩衝体５５は、保持部５３の内部に配置され、吸着管５１に連続する開口が設けられている。緩衝体５５は、吸着管５１による吸引を阻害することがないように、例えば、スポンジや布などの多孔質材料により形成されている。
吸い込み防止ガイド５４は、ＳＵＳ管５２の端部に設けられ、品物の一部が保持部５３からＳＵＳ管５２側へ引き込まれないように、保持部５３の開口を塞いでいる。吸い込み防止ガイド５４は、例えば、プラスチックなどの硬質材料により形成されている。
図５（Ｃ）に示す吸着部５００は、ＳＵＳ管５２に代えてジャバラ形状の管５６を備えるとともに、吸着管５１とジャバラ形状の管５６との間をゴムで覆い、品物に押圧されたときに、品物に接触する部分が全面ゴムとなる保持部５３と、を備えている。
この吸着部５００によれば、ジャバラ形状の管５６により、保持部５３が品物に押圧されたときの品物への衝撃を抑制することができる。また、保持部５３の内側が全面ゴムであるため、保持部５３が当接することにより品物が傷む現象を回避することができる。
図５（Ｄ）に示す吸着部５００は、ばね式の緩衝体５８と図５（Ｃ）に示す保持部５３とを備えている。
緩衝体５８は、例えばコイルバネであって、内部に吸着管５１が収容されている。緩衝体５８により、保持部５３が品物に押圧されたときの品物への衝撃を抑制することができる。
図６は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの、第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部に設けられた補助板の構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の品物の箱詰めシステムでは、ハンド部ＨＮＤは、２つの補助板ＳＰを備えている。補助板ＳＰは、２つの吸着部５００が並んだ方向（保持した品物の長手方向）とｚ方向とに略平行となるように、２つの吸着部の両側に配置されている。補助板ＳＰの長手方向の幅は、品物の長手方向の幅よりも小さい。補助板ＳＰの短手方向（ｚ方向）の幅は、ハンド部ＨＮＤが品物を吸着する際に、補助板ＳＰの長手方向の端が品物の食品パックの長手方向の縁との間に間隔をおいて対向し、長手方向の縁とぶつからない大きさである。また、補助板ＳＰは、ハンド部ＨＮＤが品物を吸着したときに、品物の食品パックの短手方向の幅よりも外側に配置されないように配置位置が調整されている。
すなわち、ハンド部ＨＮＤが品物を吸着した状態で、ｘ－ｙ平面に対して垂直な方向にハンド部ＨＮＤおよび品物を見たときに、ハンド部ＨＮＤの外形は品物の外形の内側に収まるよう形成されている。補助板ＳＰが品物の外形よりも外側に配置されないことにより、品物を梱包箱Ｂ１－Ｂ４に箱詰めする際に、補助板ＳＰが箱の一部や他の品物にぶつかることを回避することができ、品物を梱包箱Ｂ１－Ｂ４内に隙間なく並べることが可能となる。
本実施形態では、ハンド部ＨＮＤの吸着部５００は、品物の長手方向における両端部近傍を吸着するように配置されている。このことにより、ハンド部ＨＮＤにより品物を吸着したときに、品物が短手方向を軸として回転することが抑制される。また、ハンド部ＨＮＤが補助板ＳＰを備えることにより、品物が長手方向を軸として回転することが抑制される。したがって、ハンド部ＨＮＤにより品物を吸着した状態で、アームＡ１、Ａ２が回転することにより品物を移動させたときにも、品物が不安定になることがなく、スムーズに品物を箱詰めすることが可能となる。
なお、本実施形態では、ハンド部ＨＮＤは、品物の長手方向に並んだ２つの吸着部５００を備え、品物の長手方向の両端部近傍であり短手方向の略中央部分を吸着することによりハンド部ＨＮＤにより保持するように構成されていたが、これに限定されるものではない。ハンド部ＨＮＤは、少なくとも１つの吸着部５００を備えていればよく、３つ以上の吸着部５００を備えていてもよい。また、吸着部５００が品物を吸着する位置は、品物の形状や吸着部分の材料などに応じて設定され得る。吸着部５００で吸着することにより十分安定して品物を保持することが可能な場合には、補助板ＳＰを省略しても構わない。
（制御ブロック）
図７は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの制御系の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、第１ロボットＲ１の動作を制御する第１コントローラＣＴＲ１と、第２ロボットＲ２の動作を制御する第２コントローラＣＴＲ２と、画像処理を行うビジョンシステムＶＳと、ネットワークハブＨＡＢと、を備えている。
第１コントローラＣＴＲ１は、画像処理装置１０および搬送速度検出器３０から得た情報を用いて、第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２を制御するための種々の演算を行う、マスターコントローラである。第１コントローラＣＴＲ１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）などのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えている。
第２コントローラＣＴＲ２は、第１コントローラＣＴＲ１から得た情報に従って、第２ロボットＲ２を制御するスレーブコントローラである。第２コントローラＣＴＲ２は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えている。
ビジョンシステムＶＳは、カメラにて撮影された画像のデータを用いて、品物のエッジやラベルの形状を検出するとともに、品物の中心座標と傾きとベルトコンベア４０上の位置とを演算する。ビジョンシステムＶＳは、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）などのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えている。
ネットワークハブＨＡＢは、例えばイーサネット（登録商標）ケーブルなどのネットワークケーブルを介して、第１コントローラＣＴＲ１と、第２コントローラＣＴＲ２と、ビジョンシステムＶＳとに接続されている。第１コントローラＣＴＲ１、第２コントローラＣＴＲ２、及び、ビジョンシステムＶＳは、ネットワークハブＨＡＢを介して通信を行うことが可能である。
なお、本実施形態の品物の箱詰めシステムの制御ブロックは、上記に限定されるものではない。例えば、第１コントローラＣＴＲ１、第２コントローラＣＴＲ２、およびビジョンシステムＶＳは、ネットワークハブＨＡＢを介することなく通信可能に接続されていてもよい。第１コントローラＣＴＲ１、第２コントローラＣＴＲ２、およびビジョンシステムＶＳが、無線による通信を行うことが可能な場合には、ネットワークケーブルは省略可能である。
また、第１コントローラＣＴＲ１と第２コントローラＣＴＲ２とは、マスターとスレーブとの関係でなく、同等の制御を行う構成であっても構わない。例えば、品物の箱詰めシステムはシステム全体を協調制御するシステムコントローラを備え、システムコントローラにより第１コントローラＣＴＲ１、第２コントローラＣＴＲ２、および、ビジョンシステムＶＳの動作を制御することが可能である。
（品物の箱詰め動作）
次に、上記第１実施形態の品物の箱詰めシステムの動作の一例について説明する。ここでは、第１コントローラＣＴＲが第１ロボットＲ１を制御して品物を箱詰めする動作の一例について説明する。
ベルトコンベア４０の上流端に品物が供給されると、ベルトコンベア４０の動作によりｘ方向に品物が搬送される。
図８は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの動作の一例を説明するための図である。
画像処理装置１０のビジョンシステムＶＳは、ベルトコンベア４０の所定の位置まで品物が搬送されたときにカメラで撮影された画像のデータを取得し、品物の包装フィルムやラベルに異常があるか否か判断するとともに、取得した画像のデータから品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と、傾きθと、を演算する。画像処理装置１０は、包装フィルムやラベルに異常がないと判断した品物について、算出した値のデータ（ｘ０，ｙ０，θ）を第１コントローラＣＴＲに供給する。
第１コントローラＣＴＲ１は、画像処理装置１０から品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθとのデータを受信するとともに、搬送速度検出器３０にて検出されたベルトコンベア４０の搬送速度を取得し、対象商品が第１ロボットＲ１の動作範囲Ｄ１に到達したか否か判断する。第１コントローラＣＴＲ１は、例えば対象商品が第１ロボットＲ１の動作範囲Ｄ１に到達したタイミングで、ハンド部ＨＮＤが座標（ｘ０＋Ｄ，ｙ０，ｚ０）にてｘ方向に対して傾きθ分回転した状態となるように、第１アームＡ１、第２アームＡ２、およびシャフトＳＦＴの位置を制御して移動させて、品物を真空吸着によって保持する。
なお、第１ロボットＲ１の動作範囲Ｄ１は、アーム形態が右腕か左腕かに応じて異なる範囲に設定され得る。なお、本実施形態では、第１ロボットＲ１はベルトコンベア４０側を正面として設置され、アーム形態が右腕のときには、第１ロボットＲ１はアームＡ１およびアームＡ２を人の右腕に相当する可動範囲にて動作させ、アーム形態が左腕のときには、第１ロボットＲ１はアームＡ１およびアームＡ２を人の左腕に相当する可動範囲にて動作させる。また、ｚ方向の座標ｚ０は、吸着部５００にて品物を吸着する位置のｚ方向の座標値であり、予め設定された値を用いることができる。
このとき、第１コントローラＣＴＲ１は、例えば、２つの吸着部５００の吸着面の中心の中間点の座標を座標（ｘ０＋Ｄ，ｙ０，ｚ０）とし、２つの吸着部５００の吸着面の中心を結ぶラインとｘ方向との成す角度が傾きθと等しくなるように、第１ロボットＲ１の動作を制御する。
上記座標（ｘ０＋Ｄ，ｙ０，ｚ０）の「Ｄ」は、例えば第１コントローラＣＴＲ１により演算することが可能であり、初めに画像処理した品物の中心のｘ座標ｘ０と、待機している第１ロボットＲ１のハンド部ＨＮＤの２つの吸着部５００の吸着面の中心の中間点のｘ座標との差である。ベルトコンベア４０の搬送ベルトは、第１ロボットＲ１が動作している間であっても常に動いているため、第１ロボットＲ１の吸着動作中もＤは変化（増加）する。この為、第１ロボットＲ１は、常にＤの増加に追従させながら品物を吸着部５００で掴み上げる。吸着後は、速やかにハンド部ＨＮＤが－θ回転し、品物の長手方向がｘ方向と略平行となるように食品パックの傾きが解消される。
なお、第１コントローラＣＴＲ１は、例えば、ベルトコンベア４０の搬送速度と、品物の中心座標（ｘ０，ｙ０）のデータとに基づいて、現時点から品物の中心座標が座標（ｘ０＋Ｄ，ｙ０）となるまでの時間を演算することが可能である。
続いて、第１ロボットＲ１は、保持した品物を梱包箱Ｂ１、Ｂ２の所定の位置へ箱詰めする。
図９は、第１実施形態の品物の箱詰めシステムの動作の一例を説明するための構成である。第１ロボットＲ１が保持した品物を運んでいく場所の座標は、例えば下記のように演算される。
ｘ＝ｘＡ＋｛ｌ－（１／２）Ｌ｝
ｙ＝ｙＡ＋｛ｍ－（１／２）Ｗ｝
ｚ＝ｚＡ＋（ｎ＋１）Ｈ
ここで、ｌ＝１，２、ｍ＝１，２，３，４，５、ｎ＝１，２，３，４であって、（ｘＡ、ｙＡ、ｚＡ）は、梱包箱Ｂ１、Ｂ２の内側の底面での左下（ｘ座標とｙ座標とｚ座標との値が最小となる点）の座標である。すなわち、ｌはｘ方向に並べる品物の列数であり、ｍはｙ方向に並べる品物の行数であり、ｎはｚ方向に積み上げる品物の段数である。
また、Ｌは品物の長手方向の幅であり、Ｗは品物の短手方向の幅であり、Ｈは品物の厚さ方向（ｚ方向）の幅である。例えば、食品トレイに野菜などの食品を乗せてパックした品物は、その外形に個体差があるが、長手方向の幅Ｌ、短手方向の幅Ｗ、及び厚さ方向の幅Ｈは、梱包箱Ｂ１、Ｂ２の容量に応じて所定の範囲となるように、予め設定された値とすることが可能である。
第１ロボットＲ１は、例えば図８に示すように、梱包箱Ｂ１、Ｂ２のｙ座標およびｚ座標が小さく、ｘ座標が大きい位置から順に、順次、品物を移動させた後に吸着部５００による吸着を解除し、品物を箱詰めする。第１ロボットＲ１は、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ２との一方に品物を箱詰めし終わると、他方への箱詰めを開始する。第１ロボットＲ１が他方の箱詰めをしている間に、一方の梱包箱は空箱と交換される。
例えば図１に示す例では、第１ロボットＲ１の正面にベルトコンベア４０が右から左に向かって品物を搬送し、第１ロボットＲ１の右側に梱包箱Ｂ１が配置され、左側に梱包箱Ｂ２が配置されている。このとき、梱包箱Ｂ１に箱詰めする際に第１ロボットＲ１はアームＡ１およびアームＡ２により人の左腕に相当する動作を行い（アーム形態が左腕であり）、梱包箱Ｂ２に箱詰めする際に第１ロボットＲ１はアームＡ１およびアームＡ２により人の右腕に相当する動作を行う（アーム形態が右腕である）こととなる。
なお、第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とが箱詰めする作業分担は、例えば、ビジョンシステムＶＳにて画像処理したデータへ交互にタグ付けされ、第１コントローラＣＴＲ１がタグにより仕分けを行う。
上記のように、本実施形態の品物の箱詰めシステムによれば、ベルトコンベア４０により搬送される品物を位置や傾きに応じて順次保持し、梱包箱へ箱詰めすることが可能である。
すなわち、本実施形態によれば、ベルトコンベアにより搬送される品物を迅速に箱詰めする品物の箱詰めシステムを提供することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の品物の箱詰めシステムについて図面を参照して詳細に説明する。
図１０は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。
図１１は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第１ロボットおよび第２ロボットのハンド部の構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２のハンド調整部５０が第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とを備えている点が上述の第１実施形態と異なっている。
ハンド調整部５０は、シャフトＳＦＴと、水平バーＢＡＲと、第１ハンド部ＨＮＤ１と、第２ハンド部ＨＮＤ２と、を備えている。
水平バーＢＡＲは、シャフトＳＦＴが延びる方向（ｚ方向）と直交する方向に延びるように、シャフトＳＦＴの端部に固定されている。水平バーＢＡＲは、長手方向における中央部においてシャフトＳＦＴに固定されている。
水平バーＢＡＲの両端には、第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とが固定されている。水平バーＢＡＲの長手方向が延びる方向は、第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とのそれぞれの吸着部５００が並ぶ方向と略平行である。すなわち、シャフトＳＦＴをｚ方向の回転軸において回転させることにより、吸着部５００が並ぶ方向とｘ方向とが成す角度を調整することができる。
また、第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とは、吸着部における品物の当接面のｚ方向における位置が異なっている。例えば図１１に示す例では、第１ハンド部ＨＮＤ１の吸着位置が第２ハンド部ＨＮＤ２の吸着位置よりもΔｄだけ上側（搬送路から離れる方向）にずらして配置されている。本実施形態では、第１ハンド部ＨＮＤ１にて品物を保持し、第１ハンド部ＨＮＤ１により品物を保持した状態のまま、第２ハンド部ＨＮＤ２により別の品物を保持する。例えば、第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２との吸着部における品物の当接面がｚ方向における同じ位置に配置されると、第２ハンド部ＨＮＤ２により品物を保持しようとしたときに、既に第１ハンド部ＨＮＤ１で保持されている品物が搬送ベルトと接触して、第１ハンド部ＨＮＤ１による品物の保持が解除されてしまうおそれがある。第１ハンド部ＨＮＤ１の吸着位置が第２ハンド部ＨＮＤ２の吸着位置よりもΔｄだけ上側（搬送路から離れる方向）にずらして配置することにより、例えば、第１ハンド部ＨＮＤ１により品物を保持した状態で、続けて第２ハンド部ＨＮＤ２により他の品物を保持するときに、第１ハンド部ＨＮＤ１により保持した品物が搬送ベルトと接触することを回避することができる。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、上記ハンド調整部５０の構成以外は上述の第１実施形態と同様である。
（品物の箱詰め動作）
図１２は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの画像処理装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１２の説明において、Ｔは、品物を第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とのいずれかにより保持されるか振り分けるためのタグであり、例えば、０又は１のタグＴが付された品物は第１ロボットＲ１により保持され、２又は３のタグＴが付された品物は第２ロボットＲ２により保持される。
ベルトコンベア４０の上流端から搬送ベルト上に順次品物が供給されると、画像処理装置１０のカメラにより品物の画像が撮影される。
ビジョンシステムＶＳは最初にＴの値をゼロにして（ステップＳＡ１）、カメラにより撮影された画像のデータを受信する（ステップＳＡ２）。
続いて、ビジョンシステムＶＳは、受信した画像のデータから、品物の食品トレイのエッジと、ラベルの形状とを検出する画像処理を行う（ステップＳＡ３）。
ビジョンシステムＶＳは、検出した食品トレイのエッジと画像とを比較して、包装フィルムが剥がれているか否か判断する（ステップＳＡ４）。包装フィルムが剥がれていると判断したときには、ビジョンシステムＶＳは、現在処理中の品物を不良品として箱詰めの対象とせず、次の品物の処理を開始する（ステップＳＡ２へ戻る）。
包装フィルムが剥がれていないと判断したときには、ビジョンシステムＶＳは、検出したラベルの形状に基づいて、ラベルに異常があるか否か判断する（ステップＳＡ５）。例えば、ビジョンシステムＶＳは、検出したラベルの形状が予め設定された形状か否か、食品トレイのエッジの位置に対してラベルが貼られた位置が、予め設定された位置であるか否かを判断する。ビジョンシステムＶＳは、ラベルの形状や位置が予め設定された形状や位置ではないときに、ラベルに異常があるものと判断する。ラベルに異常があると判断したときに、ビジョンシステムＶＳは、は現在処理中の品物を不良品として箱詰めの対象とせず、次の品物の処理を開始する（ステップＳＡ２へ戻る）。
ラベルに異常がないと判断したとき、ビジョンシステムＶＳは、品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とを演算してデータ化する（ステップＳＡ６）。
続いて、ビジョンシステムＶＳは、Ｔの値がゼロか否か判断する（ステップＳＡ７）。Ｔの値がゼロでないときには、ビジョンシステムＶＳは、Ｔの値が１か否か判断する（ステップＳＡ８）。Ｔの値がゼロでも１でもないときには、ビジョンシステムＶＳは、Ｔの値が２か否か判断する（ステップＳＡ９）。Ｔの値がゼロ、１、２のいずれでもないときには、ビジョンシステムＶＳは、Ｔの値が３であるか否か判断する（ステップＳＡ１０）。
ステップＳＡ７にてＴの値がゼロであると判断したとき、ビジョンシステムＶＳは、品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータにゼロ（０）番のタグを付して（ステップＳＡ１１）、Ｔを１とする（ステップＳＡ１２）。
ステップＳＡ８にてＴの値が１であると判断したときに、ビジョンシステムＶＳは、品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータに１番のタグを付して（ステップＳＡ１３）、Ｔを２とする（ステップＳＡ１４）。
ステップＳＡ９にてＴの値が２であると判断したときに、ビジョンシステムＶＳは、品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータに２番のタグを付して（ステップＳＡ１５）、Ｔを３とする（ステップＳＡ１６）。
ステップＳＡ１０にてＴの値が３であると判断したときに、ビジョンシステムＶＳは、品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータに３番のタグを付して（ステップＳＡ１７）、Ｔをゼロとする（ステップＳＡ１８）。
続いてビジョンシステムＶＳは、上記のようにタグ付けしたデータを第１コントローラＣＴＲ１へ転送する（ステップＳＡ１９）。
ビジョンシステムＶＳは、例えば第１コントローラＣＴＲ１から供給される運転継続指令によりオン（ＯＮ）となる運転継続フラグがオンであるか否か判断し（ステップＳＡ２０）、運転継続フラグがオンである間は上記ステップＳＡ２乃至ステップＳＡ１９を繰り返して実行する。
図１３は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第１コントローラの動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下の説明において、ＮとＮ´とは、第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２により箱詰めされた品物の数をカウントするために用いられる値である。ここでは、一例として、第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２が１つの梱包箱に４０個の品物を箱詰めす動作について説明する。
第１コントローラＣＴＲ１は、処理を開始すると、まずＮをゼロとし（ステップＳＢ１）、第１ロボットＲ１のアーム形態を左腕として設定する（ステップＳＢ２）。
第１コントローラＣＴＲ１は、ビジョンシステムＶＳからのデータを待機し、ビジョンシステムＶＳから品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータが入力されると、データに付されたタグの番号を確認する（ステップＳＢ４）。
データに付されたタグの番号が２番又は３番であるとき、第１コントローラＣＴＲ１は、受信した品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと位置Ｄ０とのデータを第２コントローラＣＴＲ２へ転送する（ステップＳＢ５）。
データに付されたタグの番号が０番又は１番であるとき、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ロボットＲ１の第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着しているか否か判断する（ステップＳＢ６）。
第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着していないときには、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ハンド部ＨＮＤ１の位置が品物の中心座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と傾きθとに合わせて配置されるように第１ロボットＲ１を動作させる（ステップＳＢ９）。
続いて、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ハンド部ＨＮＤ１に品物を吸着させた後、第１ハンド部ＨＮＤ１を上昇させ（ステップＳＢ１０）、Ｎに１を加算する（ステップＳＢ１１）。
ステップＳＢ６にて第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着していると判断したとき、第１コントローラＣＴＲ１は、第２ハンド部ＨＮＤ２の位置が品物の中心座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と傾きθとに合わせて配置されるように第１ロボットＲ１を動作させる（ステップＳＢ７）。
続いて、第１コントローラＣＴＲ１は、第２ハンド部ＨＮＤ２に品物を吸着させた後、第２ハンド部ＨＮＤ２を上昇させ（ステップＳＢ８）、Ｎに１を加算する（ステップＳＢ１１）。
ステップＳＢ１１の後、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ロボットＲ１の第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２との両方が品物を吸着した状態であるか否か判断する（ステップＳＢ１１）。なお、第１コントローラＣＴＲ１は、例えば、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２の吸着部５００による吸引圧力により、品物が吸着されているか否かを判断することが可能である。
第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とのいずれかに品物が吸着されていないとき、第１コントローラＣＴＲ１は、ステップＳＢ３に戻って新たな品物に対する処理を行う。
第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２との両方に品物が吸着されているとき、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ロボットＲ１のアーム形態が左腕であるか右腕であるか判断する（ステップＳＢ１３）。
アーム形態が左腕であるときに、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２に吸着された品物を、梱包箱Ｂ１へ箱詰めさせる（ステップＳＢ１５）。
アーム形態が右腕であるときに、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２に吸着された品物を、梱包箱Ｂ２へ箱詰めさせる（ステップＳＢ１４）。
続いて、第１コントローラＣＴＲ１はＮが４０か否かを判断し（ステップＳＢ１６）、Ｎが４０であると判断したときに、第１ロボットＲ１のアーム形態を変更する（ステップＳＢ１７）。なお、ここでは、梱包箱Ｂ１、Ｂ２には４０個の品物が箱詰めされる例について説明し、ステップＳＢ１６では、第１コントローラＣＴＲ１は梱包箱Ｂ１、Ｂ２のいずれかの箱詰めが完了したか否かを判断している。
第１コントローラＣＴＲ１は、Ｎが４０でないと判断したときには更にＮが８０であるか否かを判断する（ステップＳＢ１８）。なお、Ｎが８０であるときには、第１ロボットＲ１のアーム形態が左腕と右腕とで１回ずつの動作を完了したものであり、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ２との両方の箱詰めが完了した状態である。
なお、ここでは、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ２とのそれぞれに４０個の品物を箱詰めする際の動作について説明したが、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ２とに箱詰めされる品物の数は上記に限定されるものではない。たとえば、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ２とに箱詰めされる品物の数が互いに異なっていても構わない。第１コントローラＣＴＲ１は、ステップＳＢ１７で、Ｎが梱包箱Ｂ１に箱詰めされる品物の数と等しいか否か判断し、ステップＳＢ１８で、Ｎが梱包箱Ｂ１に箱詰めされる品物の数と梱包箱Ｂ２とに箱詰めされる品物の数との和と等しいか否か判断すればよい。
第１コントローラＣＴＲ１は、Ｎが８０ではないと判断したときには、ステップＳＢ３に戻って新たな品物に対する処理を行い、Ｎが８０であると判断したときには、箱詰めが１サイクル分完了したものとして処理を終了する。なお、第１コントローラＣＴＲ１は、上記箱詰めを複数サイクル分繰り返して行うことも可能である。
上記のように、本実施形態では、第１コントローラＣＴＲ１は、第１ロボットＲ１の第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とを、ベルトコンベア４０により連続して搬送される品物を順次吸着するように動作させることができる。したがって、第１ハンド部ＨＮＤ１により品物を吸着した後、第２ハンド部ＨＮＤ２を次の品物の位置まで移動させるときのアームの移動距離を短くすることが可能であり、ベルトコンベア４０の搬送速度を高速にすることができる。
図１４は、第２実施形態の品物の箱詰めシステムの第２コントローラの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
第２コントローラＣＴＲ２は、処理を開始すると、まずＮ´をゼロとし（ステップＳＣ１）、第２ロボットＲ２のアーム形態を左腕として設定する（ステップＳＣ２）。
第２コントローラＣＴＲ２は、第１コントローラＣＴＲ１からのデータを待機し、第１コントローラＣＴＲ１から品物の中心座標（ｘ０、ｙ０）と傾きθと搬送速度とのデータが入力されると（ステップＳＣ３）、第２ロボットＲ２の第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着しているか否か判断する（ステップＳＣ４）。
第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着していないときには、第２コントローラＣＴＲ２は、第１ハンド部ＨＮＤ１の位置が品物の中心座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と傾きθとに合わせて配置されるように第２ロボットＲ２を動作させる（ステップＳＣ７）。
続いて、第２コントローラＣＴＲ２は、第１ハンド部ＨＮＤ１に品物を吸着させた後、第１ハンド部ＨＮＤ１を上昇させ（ステップＳＣ８）、Ｎ´に１を加算する（ステップＳＣ９）。
ステップＳＣ４にて第１ハンド部ＨＮＤ１が品物を吸着していると判断したとき、第２コントローラＣＴＲ２は、第２ハンド部ＨＮＤ２の位置が品物の中心座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と傾きθとに合わせて配置されるように第２ロボットＲ２を動作させる（ステップＳＣ５）。
続いて、第２コントローラＣＴＲ２は、第２ハンド部ＨＮＤ２に品物を吸着させた後、第２ハンド部ＨＮＤ２を上昇させ（ステップＳＣ６）、Ｎ´に１を加算する（ステップＳＣ９）。
ステップＳＣ９の後、第２コントローラＣＴＲ２は、第２ロボットＲ２の第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２との両方が品物を吸着した状態であるか否か判断する（ステップＳＣ１０）。なお、第２コントローラＣＴＲ２は、例えば、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２の吸着部５００による吸引圧力により、品物が吸着されているか否かを判断することが可能である。
第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とのいずれかに品物が吸着されていないとき、第２コントローラＣＴＲ２は、ステップＳＢ３に戻って新たな品物に対する処理を行う。
第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２との両方に品物が吸着されているとき、第２コントローラＣＴＲ２は、第２ロボットＲ２のアーム形態が左腕であるか右腕であるか判断する（ステップＳＣ１１）。
アーム形態が左腕であるときに、第２コントローラＣＴＲ２は、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２に吸着された品物を、梱包箱Ｂ３へ箱詰めさせる（ステップＳＣ１３）。
アーム形態が右腕であるときに、第２コントローラＣＴＲ２は、第１ハンド部ＨＮＤ１および第２ハンド部ＨＮＤ２に吸着された品物を、梱包箱Ｂ４へ箱詰めさせる（ステップＳＣ１２）。
続いて、第２コントローラＣＴＲ２はＮが４０か否かを判断し（ステップＳＣ１４）、Ｎが４０であると判断したときに、第２ロボットＲ２のアーム形態を変更する（ステップＳＣ１５）。なお、ここでは、梱包箱Ｂ３、Ｂ４には４０個の品物が箱詰めされる例について説明し、ステップＳＣ１４では、第２コントローラＣＴＲ２は梱包箱Ｂ３、Ｂ４のいずれかの箱詰めが完了したか否かを判断している。
第２コントローラＣＴＲ２は、Ｎが４０でないと判断したときには更にＮが８０であるか否かを判断する（ステップＳＣ１６）。なお、Ｎが８０であるときには、第２ロボットＲ２のアーム形態が左腕と右腕とで１回ずつの動作を完了したものであり、梱包箱Ｂ３と梱包箱Ｂ４との両方の箱詰めが完了した状態である。第２コントローラＣＴＲ２は、Ｎが８０ではないと判断したときには、ステップＳＢ３に戻って新たな品物に対する処理を行い、Ｎが８０であると判断したときには、箱詰めが１サイクル分完了したものとして処理を終了する。なお、第２コントローラＣＴＲ２は、上記箱詰めを複数サイクル分繰り返して行うことも可能である。
第１コントローラＣＴＲ１と同様に、第２コントローラＣＴＲ２は、第２ロボットＲ２の第１ハンド部ＨＮＤ１と第２ハンド部ＨＮＤ２とを、ベルトコンベア４０により連続して搬送される品物を順次吸着するように動作させることができる。したがって、第１ハンド部ＨＮＤ１により品物を吸着した後、第２ハンド部ＨＮＤ２を次の品物の位置まで移動させるときのアームの移動距離を短くすることが可能であり、ベルトコンベア４０の搬送速度を高速にすることができる。
上記のように、本実施形態の品物の箱詰めシステムによれば、ベルトコンベア４０により搬送される品物を位置や傾きに応じて順次保持し、梱包箱へ箱詰めすることが可能である。
すなわち、本実施形態によれば、ベルトコンベアにより搬送される品物を迅速に箱詰めする品物の箱詰めシステムを提供することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例について図面を参照して詳細に説明する。
図１５は、第３実施形態の品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の品物の箱詰めシステムは、梱包箱Ｂ１－Ｂ４を搬送するベルトコンベア４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを更に備えている。
ベルトコンベア４０Ａ－４０Ｄの搬送方向は、品物を搬送するベルトコンベア４０の搬送方向（ｘ方向）と略平行である。ベルトコンベア４０は、ｙ方向において、ベルトコンベア４０Ａとベルトコンベア４０Ｂとの間、および、ベルトコンベア４０Ｃとベルトコンベア４０Ｄとの間に配置されている。
第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とは、ベルトコンベア４０上において、ベルトコンベア４０の上流側（又は下流側）を正面として配置されている。したがって、本実施形態では、第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とが品物を吸着する際の、自身と品物との位置関係が上述の第１実施形態および第２実施形態と異なることとなる。第１コントローラＣＴＲ１と第２コントローラＣＴＲ２とは、第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２がベルトコンベア４０の上流側から自身に向かって搬送されてくる品物を、ハンド部により吸着させるようにアームの動作を制御する。
また、本実施形態では、品物がベルトコンベア４０上に供給されたときの長手方向の向きと、梱包箱Ｂ１－Ｂ４に箱詰めされたときの品物の長手方向の向きとが略９０度異なっている。したがって、第１コントローラＣＴＲ１および第２コントローラＣＴＲ２は、上述の第１実施形態又は第２実施形態と同様に第１ロボットＲ１および第２ロボットＲ２に品物を吸着させた後に、ハンド調整部５０のシャフトＳＦＴを略９０度回転させて梱包箱Ｂ１－Ｂ４の所定の位置に品物を箱詰めさせる。
本実施形態において、例えば、第１ロボットＲ１は最初に梱包箱Ｂ１に品物を箱詰めし、第２ロボットＲ２は最初に梱包箱Ｂ３に品物を箱詰めする。その後、梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ３との両方の箱詰めが完了すると、ベルトコンベア４０Ａとベルトコンベア４０Ｃとにより梱包箱Ｂ１と梱包箱Ｂ３とが下流方向に搬送され、同時に、上流から空の梱包箱Ｂ１、Ｂ３が補給される。この間に、第１ロボットＲ１と第２ロボットＲ２とは、梱包箱Ｂ２と梱包箱Ｂ４とに品物を箱詰めする作業を進めることができる。その後、梱包箱Ｂ２と梱包箱Ｂ４との両方の箱詰めが完了すると、ベルトコンベア４０Ｂとベルトコンベア４０Ｄとにより梱包箱Ｂ２と梱包箱Ｂ４とが下流方向に搬送され、同時に、上流から空の梱包箱Ｂ２、Ｂ４が補給される。上記動作を繰り返すことにより、箱詰めが完了した梱包箱を空の梱包箱に交換する作業をスムーズに行うことが可能であり、ベルトコンベアにより搬送される品物を迅速に箱詰めすることが可能となる。
上記のように、本実施形態の品物の箱詰めシステムによれば、ベルトコンベア４０により搬送される品物を位置や傾きに応じて順次保持し、梱包箱へ箱詰めすることが可能である。
すなわち、本実施形態によれば、ベルトコンベアにより搬送される品物を迅速に箱詰めする品物の箱詰めシステムを提供することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…画像処理装置、２０…照明装置、３０…搬送速度検出器（エンコーダ）、４０、４０Ａ、４０Ｂ…ベルトコンベア４０Ａ、５０…ハンド調整部、５００…吸着部、Ａ１…第１アーム、Ａ２…第２アーム、ＡＸ１…第１軸、ＡＸ２…第２軸、ＡＸ３…第３軸、ＡＸ４…第４軸、Ｂ１－Ｂ４…梱包箱、ＣＴＲ１…第１コントローラ（マスター）、ＣＴＲ２…第２コントローラ（スレーブ）、ＨＮＤ…ハンド部、ＨＮＤ１…第１ハンド部、ＨＮＤ２…第２ハンド部、Ｒ１…第１ロボット、Ｒ２…第２ロボット。

Claims (8)

  1. カメラにより撮影された品物の画像に基づいて前記品物のエッジを検出し、前記品物の搬送状態に関する情報を演算する画像処理装置と、
    前記品物を吸着することにより保持する複数のハンド部と、複数の前記ハンド部の３次元の位置座標および搬送方向に対する傾きを調整するアームと、を備えた第１ロボットと、
    前記品物の搬送状態に関する情報を前記画像処理装置から取得するとともに、前記品物が搬送される搬送速度を取得し、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第１ロボットの動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第１ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させる第１コントローラと、を備えた品物の箱詰めシステム。
  2. 前記品物の搬送状態に関する情報は、前記品物の中心座標と、前記搬送方向に対する傾きと、前記品物の位置との少なくとも１つを含む、請求項１記載の品物の箱詰めシステム。
  3. 前記画像処理装置は、前記画像に基づいて、前記品物の包装状態を検出する、請求項１記載の品物の箱詰めシステム。
  4. 複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記品物との間に空間を設けて密着する保持部を備え、前記空間の空気が吸引されることにより前記品物を吸着させる吸着部を少なくとも１つ備えている、請求項１記載の品物の箱詰めシステム。
  5. 複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記吸着部が前記品物を吸着したときに、前記品物の長手方向の縁に対向する位置において、前記品物の長手方向の縁との間に間隔をおいて端部が配置される補助板を備えている、請求項４記載の品物の箱詰めシステム。
  6. 高さ方向に移動可能であり前記高さ方向に延びた回転軸において回転可能であるシャフトと、
    長軸が前記高さ方向と直交する方向に延びるように前記シャフトの端部に固定されたバーと、を備え、
    複数の前記ハンド部は、前記長軸が延びる方向において、前記バーの一端に固定された第１ハンド部と、前記バーの他端に固定された第２ハンド部と、を含む、請求項１記載の品物の箱詰めシステム。
  7. 複数の前記ハンド部のそれぞれは、前記品物との間に空間を設けて密着する保持部を備え、前記空間の空気が吸引されることにより前記品物を吸着させる吸着部を少なくとも１つ備え、
    前記品物を保持する前記ハンド部の前記吸着部の高さ方向における位置は、別の前記品物を保持する他の前記ハンド部の前記吸着部の前記高さ方向における位置よりも上側に位置している、請求項１記載の品物の箱詰めシステム。
  8. カメラにより撮影された品物の画像に基づいて前記品物のエッジを検出し、前記品物の搬送状態に関する情報を演算する画像処理装置と、
    前記品物を吸着することにより保持する複数のハンド部と、複数の前記ハンド部の３次元の位置座標および搬送方向に対する傾きを調整するアームと、をそれぞれ備えた第１ロボットおよび第２ロボットと、
    前記品物の搬送状態に関する情報を前記画像処理装置から取得するとともに、前記品物が搬送される搬送速度を取得し、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第１ロボットの動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第１ロボットの複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、前記第１ロボットの複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第１ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第１ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第１ロボットの他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させる第１コントローラと、
    前記第２ロボットの前記アームの動作を制御する第２コントローラと、を備え、
    前記画像処理装置は、前記品物の搬送状態に関する情報のデータにタグを付して前記第１コントローラへ供給し、
    前記第１コントローラは、前記タグの値に応じて、受信したデータを前記第２コントローラへ転送し、
    前記第２コントローラは、前記品物の搬送状態に関する情報と、前記搬送速度と、を前記第１コントローラから取得するとともに、前記品物の位置座標を演算し、前記品物が前記第２ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第２ロボットの前記アームの動作を制御して、前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第２ロボットの複数の前記ハンド部の一つを移動させて前記品物を吸着させ、前記第２ロボットの複数の前記ハンド部の一つにより前記品物を保持した状態のまま別の前記品物が前記第２ロボットの前記動作範囲に到達したときに、前記第２ロボットの前記アームの動作を制御して、別の前記品物の搬送状態に関する情報に対応して前記第２ロボットの他の前記ハンド部を移動させて別の前記品物を吸着させる、品物の箱詰めシステム。
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