JPH03202290A - ばら積み物体の取出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、容器内にばら積みされた物体をロボットによ
って１つずつ取り出す取出装置の改良に関するものであ
る。

従来の技術 容器内にばら積みされた物体を撮像装置により上方から
撮像し、その撮像画像に基づいて、例えば予め設定され
た物体の形状、長さ寸法等から取出しが可能な１つの目
標物体を特定するとともに、その目標物体をロボットに
よって自動的に取り出す装置が、部品の組立てラインや
自動加工ライン等においてその部品を自動供給する場合
などに用いられている。特開昭６３−１６３９７５号公
報や特開昭６１−１’１４８９０号公報等に記載されて
いる装置はその一例である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来の装置においては、物体を上
方から撮像した二次元画像のみに基づいて目標物体が特
定されるため、その目標物体がその近傍に存在する他の
物体よりも低い位置にあると、ロボットがそれ等の他の
物体と干渉して目標物体を取り出せないことがあった。

このため、前記特開昭６３−１６３９７５号公報に記載
の装置においては、前記撮像画像のうち取り出せなかっ
た物体に対応する部位にマスクを施し、同一の目標物体
に対する取出し動作が繰り返されることを防止するよう
になっているが、１度はロボットによる取出し動作が行
われるため、必ずしも効率的な取出し作業が行われると
は言い難かった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、高い位置の物体との干渉による目
標物体の取出不良を防止し、物体を効率良く取り出せる
ようにすることにある。

課匙を解決するための手段 かかる目的を達成するためには、容器内にばら積みされ
た物体のうち上にあるものから取り出すようにすれば良
く、本発明は、容器内にばら積みされた物体を撮像装置
により上方から撮像し、その撮像画像に基づいて１つの
目標物体を特定するとともに、その目標物体をロボット
により自動的に取り出す装置であって、（ａ）前記ばら
積みされている物体の上面の高さを計測する高さ計測手
段と、い）その高さ計測手段によって計測された上面の
高さが所定の基準高さ以上の物体の中から前記目標物体
を決定する目標物体決定手段とを有することを特徴とす
る。

なお、上記高さ計測手段は、容器内の物体相互の相対的
な高さを計測するものでも、予め定められた一定位置か
ら上面までの離間距離を計測し、その一定位置を基準と
して上面の高さを求めるものでも差支えない。

また、前記目標物体決定手段は、例えば上面の最高高さ
から一定の寸法だけ減算した高さや平均高さ等を基準と
して、上面がその基準高さ以上の物体の中から目標物体
を決定するように構成されるが、予め定められた一定位
置を基準として高さが計測される場合には、予め基準高
さを設定しておくとともに、容器内から物体が取り出さ
れるのに従って物体の高さが低くなるのに伴い、その基
準高さが順次低くなるようにして目標物体を決定するよ
うに構成することもできる。

作用および発明の効果 このようなばら積み物体の取出装置においては、容器内
にばら積みされた物体の上面、すなわち前記撮像装置に
よって撮像される部分の高さが高さ計測手段によって計
測されるとともに、目標物体決定手段によりその上面の
高さが所定の基準高さ以上の物体の中から目標物体が決
定されるため、容器内の物体のうち比較的上方に位置す
る物体から順次ロボットによって取り出されるようにな
る。

これにより、近傍に位置する他の物体とロボットとの干
渉が軽減され、目標物体を良好に取り出すことができる
ようになって取出効率が向上する。

また、上記目標物体決定手段は、上面の高さが基準高さ
以上の物体の中から目標物体を決定すれば良いため、対
象となる物体の数が少ないとともに取出し可能な物体の
割合が高くなり、その処理を容易且つ迅速に行い得るよ
うになる利点がある。

また、ロボットと他の物体との干渉が軽減されることか
ら、そのロボットにより目標物体を取り出す際にその目
標物体の姿勢が変化することがなく、例えば、撮像装置
によって得られたｔｒｉ像画像における目標物体の姿勢
に基づいて、取り出した目標物体を予め定められた一定
の姿勢でコンベア等に載置できるようになる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、１０はパレット１２内にばら積みされ
たワーク１４を１つずつ取り出して図示しないワーク搬
送コンベア等に載置する多関節ロボットであり、ロボッ
トコントローラ１６から供給される駆動信号ＳＤに従っ
て制御されるようになっている。パレット１２は一対の
側壁を備えたＵ字形状を威しており、円柱形状を威すワ
ーク１４は、第２図からも明らかなように、上記パレッ
ト１２の側壁と略平行となる姿勢で積み上げられている
。上記パレット１２は容器であり、ワーク１４は物体で
ある。

パレ・ノド１２の真上には撮像装置としてＴＶカメラ１
８が配置され、上方から見たワーク１４の配置状態を表
す画像信号ＳＰ１を画像処理装置２０へ出力するように
なっている。第３図の斜線を付す前の図面は、画像信号
ＳＰＩが表す撮像画像の−例である。

また、パレット１２の真上から、ワーク１４の長平方向
すなわちパレット１２の側壁と平行な方向において互い
に反対方向へ隔てた二位置には、照射装置２２およびＴ
Ｖカメラ２４が配置されている。照射装置２２は、第２
図から明らかなように、ワーク１４の軸心と直角な方向
に長いスリット２６を備えており、パレット１２の上部
に存在する多数のワーク１４の上面に斜め上方から細長
いスリット光を照射するようになっており、そのスリッ
ト光の反射光がＴＶカメラ２４によって撮像される。ワ
ーク１４はばら積みされているため、その上面の高さが
それぞれ異なる一方、スリット光は斜め上方から照射さ
れるため、そのスリット光の反射ラインｌ、＃、２は上
面の高さ変化に応じた波形状となり、ＴＶカメラ２４か
らはその波形状を表す画像信号ＳＰ２が３次元計測装置
２８に出力される。上記照射装置２２のワーク１４に対
する照射角度は２段階で切り換えられ、ワーク１４の長
手方向に離間した２位置における反射ラインｆ、および
１２がＴＶカメラ２４によってそれぞれ撮像されるよう
になっている。なお、第１図における照射装置２２およ
びＴＶカメラ２４は図の左右に隔てて描かれているが、
実際には紙面の表裏方向に隔てて配置されている。

上記３次元計測装置２８は所謂マイクロコンピュータに
て構成され、照射装置２２およびＴＶカメラ２４の配設
位置や角度から、画像信号ＳＰ２に基づいて三角測量の
原理によりワーク１４の上面までの距離を求め、その距
離に基づいてワーク１４の上面の高さが基準高さより高
い部分を抽出する。この抽出処理は、前記スリット光が
照射されるワーク１４の長手方向に離間した２位置につ
いてそれぞれ行われ、その２位置について共に基準高さ
より高いとして抽出された部分を表す有効データを前記
画像処理装置２０に送信する。これは、ワーク１４が長
平方向において上下に傾斜している場合があることを想
定したものである。本実施例ではワーク１，４が略並列
にばら積みされているところから、上記有効データはワ
ーク１４と直角な方向における位置を表し、ワーク１４
の長平方向に関するデータは含まれない。また、上記基
準高さは、パレット１２内にばら積みされているワーク
１４の初期高さに基づいて予め設定される。

上記有効データや前記画像信号ＳＰＩが供給される画像
処理装置２０は同しくマイクロコンピュータにて構成さ
れ、画像信号ＳＰＩが表す撮像画像のうち、有効データ
に対応する部分以外の部分、すなわち前記基準高さより
低い部分にマスクを施す。第３図の斜線はマスクが施さ
れた部分を表している。そして、このようにマスクが施
された撮像画像を用いて、マスクが施されていないワー
ク１４の中から、予め設定されたワーク１４の径寸法や
長さ寸法等のデータに基づいて取り出すべきワーク１４
、すなわち目標物体を特定するワーク認識処理が行われ
、その特定されたワーク１４の位置、具体的には重心座
標や姿勢などを表す位置データをロボットコントローラ
１６へ送信する。

なお、特定されたワーク１４をロボット１０によって取
り出せなかった場合には、撮像画像のうちそのワーク１
４に対応する部分にマスクを施し、その撮像画像に基づ
いて新たにワーク認識処理が行われる。また、上記ワー
ク認識処理において目標物体を特定できなかった場合に
は、前記基準高さを例えばワーク１４の直径分だけ低く
して前記３次元計測装置２８による信号処理が行われる
。

次に、本実施例の作動を第４図のフローチャートを参照
しつつ説明する。

先ず、ステップＳ１において、前記画像信号ＳＰｉが表
す撮像画像が画像処理装置２０に取り込まれ、ステップ
Ｓ２およびＳ３において、前記画像信号ＳＰ２が３次元
計測装置２８に取り込まれ、ワーク１４の長平方向に離
間した二位置における上面までの距離計測、すなわち上
面の高さ計測が行われる。本実施例では、３次元計測装
置２８による一連の信号処理ロジックのうち上記距離計
測を行うステップＳ２およびＳ３と、前記照射装置２２
、ＴＶカメラ２４とによって高さ計測手段が構成されて
いる。

その後、ステップＳ４において、上記二位置における上
面の高さが何れも予め設定された基準高さより高い部分
を表す有効データが取り出され、ステップＳ５において
その有効データが画像処理装置２０へ送信される。そし
て、画像処理装置２０においては、次のステップＳ６で
、前記ステップＳ１において取り込まれた撮像画像のう
ち、上記有効データに対応する部分以外の部分にマスク
を施し、ステップＳ７において、上記マスクが施された
ワーク１４以外の中から取り出すべきワーク１４を特定
するワーク認識処理が行われる。

上記ステップＳ７においてワーク１４が特定されたか否
かがステップＳ８において判断され、特定された場合に
は、次のステップＳ９においてそのワーク１４の位置や
姿勢を表す位置データがロボットコントローラエ６へ送
信される。しかし、前記ステップＳ４において取り出さ
れる有効データが零であるか、後述するステップＳ１３
によるマスク処理などで、取出し可能なワーク１４が存
在しなくなり、取り出すべきワーク１４が特定されなか
った場合には、ステップＳＩＯが実行されてステップＳ
４において有効データを取り出す際の基準高さが低くさ
れた後、ステップ３１以下が繰り返される。なお、ステ
ップＳｌＯに続いてステップ３４以下が実行されるよう
にすることも可能である。本実施例では３次元計測装置
１８および画像処理装置２０による一連の信号処理ロジ
ンクのうち、上記ステップＳ４．Ｓ５，３６．Ｓ７゜３
８、ＳＩＯを実行する部分が目標物体決定手段に相当す
る。

上記ステップＳ９において位置データがロボットコント
ローラ１６へ送信されると、ステップＳ１１において、
その位置データに対応する位置のワーク１４を取り出す
ようにロボット１０が作動させられ、ステップＳ１２に
おいて、そのロボット１０によるワーク１４の取出しが
成功したか否かが判断される。そして、その取出しが失
敗した場合には、ステップＳ１３において前記撮像画像
のうち上記取り出すべきワーク１４に対応する部分にマ
スクが施され、そのマスクが施された新たな撮像画像に
基づいて前記ステップＳ７以下の実行が繰り返される。

また、ロボット１０による取出しが成功した場合には、
１つのワーク１４に対する取出し作業は終了し、再びス
テップＳｌ以下が実行されて新たなワーク１４が取り出
される。

なお、ワーク１４の取出しが成功した場合でも、ステッ
プＳ１３を実行して撮像画像にマスクを施すことにより
、ステップＳ７以下を実行して別のワーク１４を取り出
すようにすることも可能である。

ここで、本実施例のばら積み物体の取出し装置において
は、パレット１２内にばら積みされたワーク１４の上面
の高さを計測し、その上面の高さが基準高さ以上のワー
ク１４の中から取り出すべきワーク１４を特定するよう
になっているため、比較的上方に位置するワーク１４か
らロボット１０によって取り出される。このため、近傍
に位置する他のワーク１４とロボット１０との干渉が軽
減され、特定されたワーク１４を常に良好に取り出すこ
とができるようになって取出効率が向上するのである。

また、前記ステップＳ７においては、上面の高さが基準
高さ以上のワーク１４の中から取り出すべき１つのワー
ク１４を特定すれば良いため、対象となるワーク１４の
数が少ないとともに、取出し可能なワーク１４の割合が
高くなり、その特定処理を容易且つ迅速に行い得るよう
になる利点がある。

また、ロボット１０と他のワークエ４との干渉が軽減さ
れることから、特定されたワーク１４をそのロボットｌ
Ｏにより取り出す際にそのワーク１４の姿勢が変化する
ことがなく、取り出したワーク１４を予め定められた一
定の姿勢でワーク搬送コンベア等に載置することができ
る。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例ではワーク１４が略並列にばら積み
され、そのワーク１４の長平方向の二位置でワーク１４
と直角な方向における上面の高さを計測するようになっ
ているが、ワークの向きが一定でない場合にはワークの
上面の高さを略全面に亘って計測し、基準高さ以上の部
分を二次元的に取り出すこととなる。

また、前記実施例では照射装置２２およびＴＶカメラ２
４を用いて距離計測を行うようになっているが、超音波
やマイクロ波などを利用した他の高さ計測手段を採用す
ることもできる。

また、前記実施例では予め基準高さが設定され、その基
準高さが順次低くなるようになっているが、計測したワ
ーク１４の上面の最高高さや平均高さなどに基づいて基
準高さが設定されるようにすることも可能である。

また、前記実施例では画像処理装置２０および３次元計
測装置２８が別々のマイクロコンピュータにて構成され
ているが、共通のマイクロコンピュータを用いることも
可能である。なお、３次元計測装置２８については、同
様の機能を備えたハードロジック回路にて構成すること
もできる。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるばら積み物体の取出装
置の構成を説明する図である。第２図は第１図の装置に
おける高さ計測手段を示す斜視図である。第３図は第１
図の装置において撮像画像にマスクが施された状態を示
す図である。第４図は第１図の装置の作動を説明するフ
ローチャートである。 １０：多関節ロボット　１２：パレット（容器）１４：
ワーク（物体） １８：ＴＶカメラ（撮像装置） ２０：画像処理装置　　２２：照射装置２４：ＴＶカメ
ラ　　　２８：３次元計測装置Ｓ２，３３：高さ計測手
段 ３４、Ｓ５．Ｓ６．Ｓ７．Ｓ８．ＳＩＯ二目標物体決定
手段 第２厘 第３図 −５７ミ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 容器内にばら積みされた物体を撮像装置により上方から
   撮像し、その撮像画像に基づいて１つの目標物体を特定
   するとともに、該目標物体をロボットにより自動的に取
   り出す装置であって、前記ばら積みされている物体の上
   面の高さを計測する高さ計測手段と、 該高さ計測手段によって計測された上面の高さが所定の
   基準高さ以上の物体の中から前記目標物体を決定する目
   標物体決定手段と を有することを特徴とするばら積み物体の取出装置。