JPH0124561Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は物体の形状識別装置に係り、より詳細
には搬送装置によつて搬送される搬送物体の形状
識別装置に係る。

塗装用ロボツトで塗装されるべく吊下げられコ
ンベアによつて搬送される被塗装物体の形状を識
別し、識別した形状に応じた特定のテイーチング
データに基づきロボツトをプレイバツクせしめる
ように、塗装装置に適用される物体の形状識別装
置は知られている。

しかし乍ら、従来の物体の形状識別装置は、照
明源で搬送物体の背景を一様な明るさで照らして
おいて、照明源に対向して設けられた撮像手段で
物体のシルエツトすなわちかげを撮像すべく構成
されていた。

そして、これには物体の搬送方向の側方から物
体を撮像する方法がある。またこれ以外に物体の
搬送方向から撮像する方法が考えられるが、この
場合物体の搬送方向にカメラが据えられるので物
体の搬送の邪魔になる虞れがある。そのため物体
の斜め上方又は斜め下方から撮像する方法が考え
られる。しかし、いずれの場合にも、一方向から
見た物体のシルエツトから物体の形状を識別する
ように構成されているので、互いに異つた形状を
有する物体であつても、シルエツトが同一である
場合は、これらの物体を識別することができな
い。

本考案は前記した点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、ある方向から見た
物体のシルエツトを撮像するための光源及び撮像
手段とは別に、他の方向から見た物体を撮像する
ための光源及び撮像手段を設けることにより、簡
単な構成で物体を三次元的に識別することを可能
にする物体の形状識別装置を提供することにあ
る。本考案の前記目的は、搬送装置により所定位
置に搬送された物体の形状を識別するための装置
であつて、前記所定位置を通り、物体の搬送方向
に垂直に伸びる第１の軸線上に配置され、前記物
体を照らすための第１の光源と、前記所定位置に
関して、前記第１の光源の反対側に位置するよう
に前記第１の軸線上に配置され、前記物体を撮像
するための第１の撮像手段と、前記所定位置を通
り、前記搬送方向及び前記第１の軸線に対して、
鋭角をなして伸びる第２の軸線上に配置され、前
記物体を照らすための第２の光源と、前記所定位
置に関して、前記第２の光源の反対側に位置する
ように前記第２の軸線上に配置され、前記物体を
撮像するための第２の撮像手段と、前記第１の撮
像手段により撮像された前記物体の像の輪郭及び
前記第２の撮像手段により撮像された前記物体の
像の各頂点の位置を読取る手段とを備えた物体の
形状識別装置によつて達成される。

次に、本考案による好ましい一具体例の物体の
形状識別装置を塗装用ロボツトを含む自動塗装装
置に適用した例を図面に基づいて説明する。

図中、１は、吊りひも２ａで吊り下げられコン
ベア２によつてＡ方向に一様な速度で直線的に搬
送される被塗装物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…（総称
する場合には符号Ｂで示す）を塗装する塗装用ロ
ボツト本体である。物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は三次
元的にみて異なる形状を有する。尚、２ｂはコン
ベア２によつて物体ＢがＡ方向に所定長搬送され
る毎に一つのパルス信号を発するパルス発生器で
あり、２ｃは被塗装物体Ｂがロボツト本体１の前
の被塗装位置に達した際吊りひも２ａと接触して
作動される位置検出用スイツチである。

塗装用ロボツト本体１は、手首３、アーム４、
支柱５、及び基台６とからなり、手首３とアーム
４とは、関節６ａ及び６ｂで連結され、手首３は
アーム４に対して垂直面内における角度Ｃの範囲
内で回動自在であると共に、垂直面に直交する面
内における角度Ｄの範囲内で回動自在である。ア
ーム４と支柱５とは関節７で連結され、支柱５と
基台６とは関節８ａ及び８ｂで連結されており、
アーム４は支柱５に対して垂直面内における角度
Ｅの範囲内で回動自在であり、支柱５は基台６に
対して垂直面内における角度Ｆの範囲内で回動自
在であると共に、垂直面に直交する面内における
角度Ｇの範囲内で回動自在である。アーム４に対
して手首３を角度Ｃ及びＤの範囲内で回動させる
べく、アーム４、手首３には油圧駆動装置９及び
１０が設けられており、支柱５に対してアーム４
を角度Ｅの範囲内で回動させるべく、アーム４と
基台６との間には油圧駆動装置１１が設けられて
おり、基台６に対して支柱５を角度Ｆ及びＧの範
囲内で回動させるべく、支柱５及び基台６には油
圧駆動装置１２及び１３が設けられている。関節
６ａ及び６ｂには、アーム４に対する手首３の角
度Ｃ及びＤの範囲内での回動位置を検出する検出
器としてのポテンシヨメータ１４及び１５が設け
られており、関節７には、支柱５に対するアーム
４の角度Ｅの範囲内での回動位置を検出する検出
器としてのポテンシヨメータ１６が設けられてお
り、関節８ａ及び８ｂには、基台６に対する支柱
５の角度Ｆ及びＧの範囲内での回動位置を検出す
る検出器としてのポテンシヨメータ１７及び１８
が設けられている。手首３の先端には、塗料噴射
用ノズル１９が設けられている。

テイーチング動作の際には、例えば人がノズル
１９近傍を手を把持して、各形状乃至塗装パター
ン別の被塗装物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…に対し
て、ロボツト本体１の手首３、アーム４、支柱５
を動かしつつ、擬似塗装作業を行ない、この擬似
塗装作業の中一連の適当な時点における一群のポ
テンシヨメータ１４〜１８の位置検出値Ｈ１，Ｈ
２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５（図示せず）を物体Ｂ１，
Ｂ２，Ｂ３，…の形状に対応する塗装パターン毎
にシーケンシヤルに記憶装置２０に格納する。

プレイバツク動作の際には、後述の形状識別装
置で識別される物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…の形状
に応じて一連に記憶データ群Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，
Ｈ４，Ｈ５を記憶装置２０から順次読み出し、ポ
テンシヨメータ１４〜１８の検出値がこの順次読
み出した記憶データ群Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，
Ｈ５に一致するように制御装置２１、油圧制御装
置２２を介して油圧駆動装置９〜１３を動作させ
つつ、ノズル１９から塗料を噴射させてスイツチ
２ｃで規定された所定位置に達した物体Ｂの塗装
を行なう。２３は、物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…の
形状の差異に基づいて物体の識別を行なう物体の
形状識別装置であり、形状識別装置２３の形状検
出部２３ａは物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…が塗装さ
れる領域よりも上流側に設けられている。

形状識別装置２３の形状検出部２３ａの中、２
４は物体Ｂの鉛直方向の一側すなわち上方で且つ
コンベア２よりも壁２５側において壁２５に取り
付けられた点状光源であり、２６は床２７に載置
された台２８に取り付けられた光電変換器であ
る。点状光源２４からの光は、実質的に一点から
直線的に発散するので、点状光源２４と光電変換
器２６とを結ぶ線３０に物体Ｂの側端部２９が到
達すると、光電変換器に入射する光電変換器２６
からの光が遮られることとなる。光電変換器２６
は、被塗装物体Ｂ１乃至Ｂ３の下流側端部２９が
光源２４と変換器２６とを結ぶ線３０よりも上流
側にある場合、即ち変換器２６に光が入つている
場合には高レベルとなり、端部２９が線３０上に
達して変換器２６に光源２４からの光が入らなく
なつた際には低レベルとなる信号Ｊを発すべく構
成されており、光源２４と光電変換器２６とによ
つて、物体Ｂの端部２７が線３０によつて規定さ
れた所定位置Ｋに達したことを検出する位置検出
器３１が形成されている。物体Ｂが位置Ｋに達す
ると物体Ｂの鉛直な下流側端面２９には光源２４
の光があたらない。

物体Ｂが丁度位置Ｋに達した際、上方且つ壁２
５側にある光源２４は物体Ｂの表面のうち鉛直方
向に向いた一方の面としての上面３２、及び裏側
面３３を照らしている。

第２の光源としての面状光源３４は、該光源の
面が第２の撮像手段としてのカメラ３８に正対す
べく、上面３５がＡ方向に徐々に下がつており且
つ壁２５から遠去かる程（第１図の手前程）徐々
に下がつている基台２８上に設けられている。面
状光源３４は例えば複数体の螢光灯とすりガラス
とからなる。尚光源３４はＡ方向には水平でもよ
い。

光源３４は、後述する如く、カメラ３８により
撮像された像の各面が容易に他の面から識別され
るようにするため、物体Ｂの６つの平らな表面の
うちの一部の表面の夫々をほぼ一様に照らすべく
面状となつており、物体Ｂが丁度位置Ｋに達した
際、物体Ｂの下面３６、上流側端面３７、及び裏
面３３を照らすような位置に位置している。

カメラ３８は物体Ｂが丁度位置Ｋに達した際、
物体Ｂに関して第一の光源としての面光源３４の
反対側で且つ物体Ｂに関して第二の光源としての
光源２４とは異なる方向に設けられている。

カメラ３８は、光電変換器２６の出力信号Ｊが
高レベルから低レベルに変化した際撮像動作を行
なうもので、物体Ｂが丁度位置Ｋに達した際線３
９，４０，４１，４２，４３で規定された範囲内
の領域、すなわち物体Ｂの暗い下流側端面４４の
全体、物体Ｂの暗い表側面４５の一部４６、及び
物体Ｂの光源２４で照明された上面３２の一部４
７、並びに背景としての面光源３４の一部の領域
４８をその画面４９にとらえて、画像４９ａをビ
デオ信号Ｌとして出力する。

第３図に示されたカメラ３８の画像４７ａ中、
４８ａは面光源３４の領域４８に対応する明るい
背景領域像、４７ａは光源２４からの光を受けて
いる明るい上面３２の中で画面４９内に入る領域
４７に対応した明るい上面領域像、４４ａは光源
３４，３８のいずれからも照らされていない下流
側端面４４に対応した暗い下流側端面像、そして
４６ａは光源３４，３８のいずれからも照らされ
ていない表側面４５のうち画面４９に入る領域４
６に対応した暗い領域像である。

画像４９ａにおいては、背景領域像４８ａが明
るく、且つ物体Ｂの撮像画のうち、一部の面に対
応する領域像４７ａが明るいために、下流側端面
４４を規定する４つの頂点、即ち角部の像点５
０，５１，５２，５３によつて端面４４の像４４
ａが物体Ｂの他の部分の像から明確に識別され得
る。

尚、物体Ｂが位置Ｋにある際、カメラ３８の左
方の撮像域を規定する線４０は物体Ｂの上面３２
において物体Ｂの吊り具５４よりも右方の部位５
５をとおり、吊り具５４は画面４９に入らない。

各物体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…の吊りひも２ａの長
さは同一であり、吊り具５４が画面４９に入らな
いように、他の物体Ｂ１，Ｂ２，…においても端
部２９から吊り具５４ａ，５４ｂ，…までの長さ
は物体Ｂ３の端部２９から物体Ｂ３の前記部位５
５までの長さよりも大きい。

５７は搬送物体Ｂが位置Ｋにある際、物体Ｂの
裏側面３３を照らすべく壁２５に取り付けられた
第１の光源としての面状光源であり、５８は面光
源５７を背景として物体Ｂを表側面４５側から撮
像する第１の撮像手段としてのテレビカメラであ
る。カメラ５８は光電変換器２６の出力信号Ｊが
高レベルから低レベルに変わつた際作動され、位
置Ｋにある物体Ｂを表側面４５側からみた物体Ｂ
のシルエツト像に対応する画像情報をビデオ信号
Ｋ１として出力する。

以上の如き構成を有する形状検出部２３ａのテ
レビカメラ３８，５８からのビデオ信号Ｌ，Ｋ１
は画像パターン識別装置５９に与えられ、パター
ン識別装置５９によつて物体形状が識別される。
物体の形状識別装置２３は検出部２３ａと装置５
９とからなる。このパターン識別装置５９は、例
えば、テレビカメラ３８からのビデオ信号Ｌに基
づき、画面４９を画素の如き多数のセグメント乃
至小矩形域に分割して各小矩形域での明暗を判別
し、この判別結果に基づいて画像４９ａ中の点５
０，５１，５２，５３及び６０の位置を求め、端
面像４４ａの形状データＭ（図示せず）を求める。

そして装置５９は、カメラ５８からのビデオ信
号Ｋ１に基づき同様にして正面からの表側画像の
形状データＮ（図示せず）を求める。

尚、物体Ｂが直方体等の場合、形状データＭ，
Ｎに加えて画像４９ａ中の点６０の位置データ、
カメラ３８，５８の物体Ｂに対する所与の位置情
報から物体Ｂの実寸を求めてもよい。

以上の如く構成された物体の形状識別装置２３
が塗装用ロボツト本体１と組合されてなる自動塗
装装置では、テイーチング時には、画像パターン
識別装置５９で求められた物体形状データＭ，Ｎ
がロボツト本体１による塗装動作のテイーチング
データＨ１，Ｈ２，…，Ｈ５と共に被塗装物体Ｂ
の形状別に記憶装置２０に格納される。

そしてプレイバツク時には、物体Ｂが位置Ｋま
で搬送された際形状検出部２３ａのビデオカメラ
３８，５８で撮像された画像のビデオ信号Ｌ，Ｋ
１に基づき識別装置５９で物体形状データMP，
NP（図示せず）が求められ、この物体Ｂの形状
データMP，NPがテイーチング時に記憶装置２
０内に予め格納された形状データＭ，Ｎと比較さ
れ、例えばMP，NPに一致する形状データＭ３，
Ｎ３（図示せず）が選択され、選択された形状デ
ータＭ３，Ｎ３に対応するテイーチングデータが
ロボツト本体１による塗装動作の際採用されるよ
うに、制御回路６１が働く。

尚、以上においては、カメラ３８で下流側端面
４４等を撮像する例について説明したが、物体Ｂ
の搬送を妨げない限りカメラ３８で上流側端面３
７又は下端面３６を撮像するようにカメラ３８の
位置、光源２４，３４の位置等を変えてもよい。

以上の如く、本考案による物体の形状識別装置
においては、第１の撮像手段により撮像された物
体の像の輪郭と、物体の搬送方向及び第１の撮像
手段の撮像方向とは異なる方向から第２の撮像手
段により撮像された像の各頂点の位置とを読みと
る手段を有するので、物体の搬送を妨げることな
く、物体を三次元的に識別することが可能であ
り、搬送方向に対し垂直な方向から見たシルエツ
トが同一であるような物体であつても、この方向
と異なる別の方向から見た物体の頂点、即ち角部
の位置が異なる場合には、これらの物体を互いに
識別することが可能である。また第２の撮像手段
の撮像方向は、物体の搬送方向及び第１の撮像手
段の撮像方向に対し鋭角をなしているので、第２
の撮像手段により観測される面を多くし得、特に
物体が直方体の場合、より正確に物体を識別し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による好ましい一具体例の物体
の形状識別装置を利用した塗装装置の説明図、第
２図乃至第４図は第１図の識別装置の説明図であ
る。 ２４，３４……光源、３８，５８……テレビカ
メラ、３２，３３，３６，３７，４４，４５……
面、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３……物体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 搬送装置により所定位置に搬送された物体の形
   状を識別するための装置であつて、前記所定位置
   を通り、物体の搬送方向に垂直に伸びる第１の軸
   線上に配置され、前記物体を照らすための第１の
   光源と、前記所定位置に関して、前記第１の光源
   の反対側に位置するように前記第１の軸線上に配
   置され、前記物体を撮像するための第１の撮像手
   段と、前記所定位置を通り、前記搬送方向及び前
   記第１の軸線に対して、鋭角をなして伸びる第２
   の軸線上に配置され、前記物体を照らすための第
   ２の光源と、前記所定位置に関して、前記第２の
   光源の反対側に位置するように前記第２の軸線上
   に配置され、前記物体を撮像するための第２の撮
   像手段と、前記第１の撮像手段により撮像された
   前記物体の像の輪郭及び前記第２の撮像手段によ
   り撮像された前記物体の像の各頂点の位置を読取
   る手段とを備えたことを特徴とする物体の形状識
   別装置。