JPH0149994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の形状識別装置に係り、特に搬送
手段によつて搬送される物体の形状を識別するた
めの装置に係る。

例えば、塗装用ロボツトで種々の形状の物体に
塗装を行う場合、被塗装物体の形状に応じて塗装
用ロボツトをプレイバツクせしめるため、予め被
塗装物体の形状を識別している。

しかし乍ら、従来の物体の形状識別装置では、
撮像手段としてのテレビカメラが所定位置に固定
されており、搬送手段によつて搬送されてくる
種々の形状の物体を撮像する場合、例えば奥行き
が違う物体に対して確実な識別動作を行い得ず、
誤識別等の問題が生ずる。

本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、奥行きが違う物体
に対しても、撮像手段による良行な撮像を行い
得、奥行きを含めた物体の形状を識別し得、誤識
別等の問題を確実に解消し得る物体の形状識別装
置を提供することである。

以下、本発明による好ましい一具体例の物体の
形状識別装置が、塗装用ロボツトを含む自動塗装
装置に適用された例を図面に基いて説明する。

塗装用ロボツト本体１は、吊りひも２で吊り具
３を介して吊り下げられコンベア４によつて矢印
Ａ方向に一定速度で搬送されてくる被塗装物体と
してのワークＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，…（総称
する場合には符号Ｂで示す。）に塗装を行う。コ
ンベア４、吊りひも２及び吊り具３から搬送手段
が構成されている。パルス発生器５はコンベア４
によつてワークＢが所定長搬送される毎に一つの
パルス信号を発し、位置検出スイツチ６は各ワー
クＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４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２と接触して
作動される。

塗装用ロボツト本体１は、手首７、アーム８、
支柱９及び基台１０とからなり、手首７とアーム
８とは関節１１及び１２を介して連結されてお
り、手首７はアーム８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８と支柱９とは関節１３を介し
て連結され、支柱９と基台１０とは関節１４及び
１５を介して連結されており、アーム８は支柱９
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９は基台１０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８に対して手首７を
角度Ｃ及びＤの範囲内で回動させるため、アーム
８、手首７には油圧駆動装置１６及び１７が設け
られており、支柱９に対してアーム８を角度Ｅの
範囲内で回動させるため、アーム８と支柱９との
間には油圧駆動装置１８が設けられており、基台
１０に対して支柱を角度Ｆ及びＧの範囲内で回動
させるため、支柱９及び基台１０には油圧駆動装
置１９及び２０が設けられている。

関節１１及び１２には、アーム８に対する手首
７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２１及び２２
が設けられており、関節１３には、支柱９に対す
るアーム８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２３が設け
られており、関節１４及び１５には、基台１０に
対する支柱９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２
４及び２５が設けられている。手首７の先端に
は、塗料噴射用ノズル２６が設けられている。

コンベア４によつて搬送されるワークＢの搬送
方向（矢印Ａ方向）に関して、塗装用ロボツト本
体１より上流側には、ワークＢの形状識別装置２
７が配置されている。形状識別装置２７は、コン
ベア４によつて搬送されてくるワークＢとの距離
を測定するための距離測定手段としての距離計測
器２８及び測定距離処理装置２９と、ワークＢの
撮像位置において、ワークＢの背面を照す面状光
源３０と、このワークＢの前面を撮像するための
撮像手段としての工業用テレビカメラ３１と、テ
レビカメラ３１の焦点距離を調整する調整手段３
２と、パターン識別装置３３とを有している。距
離計測器２８とテレビカメラ３１とロボツト本体
１とはコンベア４に沿つて矢印Ａ方向に順次並べ
て、且つコンベア４から夫々所定距離だけ離れて
配置されており、コンベア４により搬送されてく
るワークＢの距離計測位置に相当する位置に検出
スイツチ３４が、前記ワークＢの撮像位置に相当
する位置に検出スイツチ３５が夫々配置されてい
る。検出スイツチ３４及び３５は前記検出スイツ
チ６と同様に構成されており、夫々、ワークＢが
計測器２８及びテレビカメラ３１の前に達する
際、ワークＢの吊りひも２と接触して作動され
る。検出スイツチ６，３４及び３５は、夫々、背
後の壁面３６に取り付けられ、吊りひも２に接触
してもワークＢにそれ程振動等の影響を与えない
ように形成されている。

検出スイツチ３４が作動されると、作動信号が
基準位置に配置された距離計測器２８に入力さ
れ、距離計測器２８がワークＢの前面と前記基準
位置と間の距離を計測し、計測信号を測定距離処
理装置２９へと送出する。処理装置２９ではこの
計測信号を処理して、処理信号を調整手段３２へ
と送出し、調整手段３２を介してテレビカメラ３
１の焦点距離を調整する。検出スイツチ３５が作
動されると、作動信号がパターン識別装置３３に
入力され、識別装置３３が、この時テレビカメラ
３１からの撮像手段としてのビデオ信号を受容す
る。識別装置３３には、このビデオ信号と共に処
理装置２９からの処理信号も供給されており、識
別装置３３はビデオ信号と処理信号とに基づいて
ワークＢの形状を識別する。

調整手段３２は、テレビカメラ３１の本体３７
に台座３８を介して取り付けられた正逆回転可能
なモータ３９と、モータ３９のシヤフト４０に取
り付けられたギア４１と、ギア４１に噛合し、テ
レビカメラ３１のレンズ４２の焦点距離調整部４
３に取り付けられているギア４４とからなり、モ
ータ３９が前記処理装置２９からの処理信号によ
り回転し、ギア４１とギア４４との噛合により調
整部４３が回転してレンズ４２の焦点距離が各ワ
ークＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…に応じて調整され
る。尚、吊り具３はワークＢの上面４５の中央部
４６に配置されており、処理装置２９からのパタ
ーン識別装置３３に送出される処理信号はワーク
Ｂの厚み又は奥行きに対応する信号として識別装
置３３で処理される。

パターン識別装置３３で識別される各ワークＢ
１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…の形状は形状データＭ
１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…（総称する場合は符号Ｍ
で示す）として塗装用ロボツト本体１のテイーチ
ング動作に対応して記憶装置４７に逐次格納され
る。

塗装用ロボツト本体１では、テイーチング動作
の際に、例えば作業者がノズル２６の近傍を手で
把持して、種々の形状を有した被塗装物体として
のワークＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…に対して、ロ
ボツト本体１の手首７、アーム８及び支柱９を動
かしつつ、擬似塗装作業を行ない、この擬似塗装
作業中の一連の適当な時点における一群のポテン
シヨメータ２１〜２５の位置検出値Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５（図示せず）を、各ワークＢの
形状データＭに対するテイーチングデータ即ちプ
ログラムとしてシーケンシヤルに記憶装置４７に
格納する。

また、プレイバツク動作の際には、形状識別装
置２７で夫々識別される各ワークＢのプレイバツ
ク時における形状データMPに応じて記憶装置４
７から記憶データ群Ｅ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ
５を順次読み出し、ポテンシヨメテータ２１〜２
５の検出値がこの順次読み出した記憶データ群Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５に一致するように制
御装置４８、油圧制御装置４９を介して油圧駆動
装置１６〜２０を動作させつつ、ノズル２６から
塗料を噴射させて、被塗装位置に達したワークＢ
に塗装を行う。

以上の通り構成された自動塗装装置に適用され
る物体の形状識別装置２７では、コンベア４によ
つて搬送されてくるワークＢが距離計測器２８に
よる計測位置に達した際、検出スイツチ３４が作
動され、基準位置に配置された計測器２８がワー
クＢの前面と基準位置との間に距離を計測し、こ
の距離に対応する計測信号を測定距離処理装置２
９へと送出する。処理装置２９は、この計測信号
を処理して、処理信号を調整手段３２とパターン
識別装置３３とに送出する。

調整手段３２では、処理信号によりモータ３９
が回転され、ギア４１，４４を介して調整部４３
が回転され、レンズ４２の焦点距離が各ワークＢ
に応じて調整される。そして、ワークＢがコンベ
ア４によつて撮像位置に搬送されると、検出スイ
ツチ３５が作動され、識別装置３３は、このワー
クＢに対応して焦点距離が調整されたテレビカメ
ラ３１からのビデオ信号を受容する。識別装置３
３は、処理装置２９からの処理信号に基づき、ワ
ークＢの奥行きを識別すると共に、テレビカメラ
３１からのビデオ信号に基づき、ワークＢの前面
の形状を識別し、ワークＢに対応する３次元形状
データＭを求める。

この形状データＭは塗装用ロボツト本体１のテ
イーチング時、識別装置３３から記憶装置４７に
格納され、プレイバツク時、形状データMPとし
て識別装置３３からの制御回路５０に出力され
る。形状データMPが作業プログラムの指定信号
を構成する。

ワークＢがコンベア４によつて搬送され、ロボ
ツト本体１による被塗装位置に達すると、検出ス
イツチ６が作動され、ロボツト本体１による塗装
が開始される。この時、制御回路５０において、
記憶装置４７に予め格納された形状データＭの中
からワークＢの形状データMPに一致する特定の
形状データが選択され、制御装置４８で選択され
た形状データに対応する所定のテイーチングデー
タＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５が記憶装置３３
から順次読み出される。そしてポテンシヨメテー
タ２１〜２５の検出値がこの読み出されたデータ
Ｈ１乃至Ｈ５に一致するように制御装置４８は、
塗装用ロボツト本体１による塗装作業を制御す
る。

従つて、距離測定手段によりテレビカメラ３１
のワークＢに対する焦点距離が確実に調整され
得、各ワークＢの前面の正確な形状がテレビカメ
ラ３１を介してパターン識別装置３３で識別され
得ると共に、距離測定手段により各ワークＢの奥
行きに対応する信号が識別装置３３に供給され、
各ワークＢの奥きが識別装置３３で正確に識別さ
れ得る結果、種々の形状を有したワークＢに対し
ても、各ワークＢに対応する２次元の形状データ
が求められ得、各ワークＢの誤識別等の問題を確
実に解消し得、各ワークＢに対する良好な塗装作
業が実行され得る。

尚、前記具体例では、距離測定手段と撮像手段
と焦点距離調整手段とを別個に設けたが、これに
替えて、前記３個の手段を一体化したビユーフア
インダを有する自動焦点式工業用テレビカメラを
使用しても良い。この場合、ビユーフアインダか
ら各ワークＢの奥行きに対応する信号をパターン
識別装置に供給し得るように構成し、パターン識
別装置で各ワークＢの３次元形状データを求めれ
ば良い。また検出スイツチ６，３４，３５は光学
的スイツチを使用しても良い。

以上のように、本発明では、各物体に応じて撮
像手段の焦点距離を調整すると共に、各物体の１
つの面と基準位置との間の距離に対応する距離測
定信号と、前記撮像手段からの撮像信号とによ
り、前記物体の形状を識別しているため、誤識別
等の問題を確実に解消し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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自動塗装装置の説明
図、第２図は第１図に示す形状識別装置の説明
図、第３図は焦点距離調整手段の説明図である。 ４…コンベア、２８…計測器、２９…測定距離
処理装置、３１…テレビカメラ、３２…調整手
段、３３…パターン識別装置、Ｂ…ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準位置に設けられ、搬送されてくる物体の
   １つの面と前記基準位置との間の距離を測定する
   ための測定手段と、前記物体を撮像するための撮
   像手段と、前記測定手段からの距離測定信号に基
   づき、前記物体に対する前記撮像手段の焦点距離
   を調整する焦点距離調整手段とからなり、前記撮
   像手段による撮像信号と前記距離測定信号とによ
   り前記物体の形状を識別すべく構成されているこ
   とを特徴とする物体の形状識別装置。 ２ 前記物体の形状識別結果により、前記物体に
   対する作業プログラムの指定信号を送出すべく構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ３ 前記測定手段と前記撮像手段と前記焦点距離
   調整手段とが自動焦点式工業用テレビカメラで形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の装置。