JPH04283052A - 高分解物品取扱い装置 - 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】

【０００１】本発明は、物品取扱い装置における物品向
きの決定に関し、殊にコンベヤに沿う物品の移動が１秒
当り数インチ（２．５４×（２〜３）ｃｍ）である場合
の、高分解能物品取扱い装置に関する。

【０００２】ターチェック（Ｔｕｒｃｈｅｃｋ）他の米
国特許第４，７８４，４９３号において、コンベヤ上の
物品及びその向きを認識する装置と方法が開示される。 工作品の向きを決定するために、数個の可能な向きがメ
モリに記録される。各向きについてメモリに格納された
データが工作品からの走査データと比較される。比較さ
れたデータの一致によって、工作品の向きが決定される
。

【０００３】分解能を高めるために、より多くのデータ
点が必要であり、従来、これはメモリサイズと処理時間
の両方から、処理の経費がより高くなることを意味した
。そのような物品向き決定を行うのに必要な時間が、単
位時間内に処理し得る物品の数を制約する。

【０００４】物体に関する高分解データの一部分だけを
用いて、物品の向き決定のための処理時間を減ずること
が、本発明の主要な目的である。水平に移動する物品の
各垂直走査毎に、輪郭上の縁点の決定が、少なくとも１
ｉｎ（２．５４ｃｍ）当り少なくとも数１００ピクセル
を与えるＣＣＤユニットの直線配列によって、映像化さ
れる。このピクセル情報は、垂直走査スライスの物品輪
郭上の各縁点につき１個のカウント値に帰納される。様
々なピクセルから得られる情報の全てではなく、このカ
ウント値が処理される。

【０００５】本発明のいま一つの特徴は、物品の向きを
決定するために物品の長手に沿う重要な個所における選
択される走査スライスを用いることにある。可能な走査
スライスの約２％だけにおけるカウント値を比較するこ
とによって、所要のメモリ容量とデータ処理の時間が大
幅に節約される。

【０００６】さらに他の特徴として、各垂直走査スライ
スについて高分解データ点の全部よりも少ない点が物品
形状に基づいて自動的に選択される。この自動選択はセ
ットアップ手順中に、異なる向き間の最大差に基づいて
なされる。マイクロプロセッサのメモリサイズと選択さ
れたデータを処理するのに要する時間とが著しく縮少さ
れる。

【０００７】特許請求の範囲と、添付図面を参照しつつ
なされる説明とから、上記その他の利点がもっと十分に
明らかになるであろう。

【０００８】本発明は、自動化された検査又は組立ての
ために、反復ベースで一連の同形物体を動かすコンベヤ
と共に使用するようになっている。本発明は、コンべヤ
表面上の物体の向きの、人による検査の代りとして役立
ち、０．０００５ｉｎ（１２．７μ）という微細な高分
解性を有することもある部品サイズに関するデータ表示
を与えるようになっている。

【０００９】図１に図解されるコンベヤ１０において、
公知の仕方でコンベヤ表面１８に沿う隔置位置に物体を
装荷するために、より低速度で中央傾斜円板が回転する
間に、反時計回りの方向に動く表面１８の上に物体１２
，１４，１６が載る。個別にされた物体１２，１４，１
６がカメラセンサー２２と光源２４の間を通ったあと、
下流へ従来型の検知器２６と転換器２８まで動き、転換
器は向き又はサイズの正しくない物品の向き変え及び／
又は廃却を可能にする。転換器２８はディーン（Ｄｅａ
ｎ）他の米国特許第４，６１９，３５６号に開示された
ものを含む一般型のものであることができる。

【００１０】本発明の一特徴によれば、カメラセンサー
２２はラスタ走査型ではなくて、電荷結合デバイス（Ｃ
ＣＤ）ユニットの直線配列から成る。ＣＣＤユニットは
物体の移動方向に直角になるように整合される。水平コ
ンベヤの場合は、従ってＣＣＤユニットの直線配列は実
質的に垂直であることができる。ＣＣＤユニットは、幅
が１ピクセルで、高さが少なくとも１０００ピクセルの
単一カラムに整合される。ＣＣＤユニットのカラムの高
さは、コンベヤ１８上の物体１２，１４，１６の関係特
性を包容するのに十分でなければならない。ボルト、ね
じまわしの柄、小口径の弾薬などのような多くの小さい
物体では、関係特性の最大変化量は１ｉｎ（２．５４ｃ
ｍ）幅以内であろう。

【００１１】或る種の用途で得られるシルエット画像デ
ータは０．００２５ｉｎ（６３．５μ）の分解能を有し
なければならない。１ｉｎカラム内のＣＣＤユニットの
数は、都合よくは約２０００であり、有利には２０４８
であることができる。１ｉｎカラムに約３０００又は４
０００ピクセルを用いれば、０．０００５ｉｎ（１２．
７μ）未満の、より微細な分解能さえも得ることができ
る。ＣＣＤユニットの直線配列は米国テキサス・インス
ツルメンツ社（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　
）から、ＴＣ−１０３−１の番号で市販されている。ア
ナログ電圧信号の連続走査を与えるためのＣＣＤ動作及
びタイミングのプログラムに必要な駆動回路は市販され
る。走査頻度は各ピクセル電荷を完全に転送するのに十
分な時間を与えなければならず、ＣＣＤ感知ユニットに
瞬間電圧がかけられる、リセットと次の走査との間の時
間に、一つのピクセルに電荷が蓄積するのを許してはな
らない。

【００１２】本発明の装置において、光源２４はコンベ
ヤ表面を横切ってＣＣＤユニットに対面するように配置
される。物体１２，１４，１６が光源２４とカメラセン
サー２２の間を通過するにつれて、ピクセル区域の或る
部分に影が形成され、遮蔽されないピクセルは光によっ
て完全に照らされる。カメラセンサーを形成するＣＣＤ
ユニットの直線配列に対応する形状とサイズを有するレ
ンズを通して動作する平行光束光源を用いて、物体の上
方縁表面上の精密な点を高い精度をもって光学的に決定
することができる。平行光束光源を使用する時、周囲光
状態の変化がカメラセンサーの動作を妨げる怖れは少な
い。

【００１３】コンベヤ表面上方に配置される下方縁表面
上の点を物体が有するならば、物体上方表面上の検知さ
れた点に対向する下方表面上の点において、同じ直線配
列にある適当な位置のピクセルに、光が検知される。同
時に、平行光束光源とカメラセンサーの間に整合する物
体の穴は隣接するピクセルに遷移を生じて、物体がカメ
ラセンサーを過ぎて進行するにつれて、継続する位置に
おいて穴の端縁の点の表示を与える。

【００１４】各物体１２，１４又は１６がコンベヤ進路
１８に沿って移動するにつれて、それにカメラセンサー
を継続的に当てることは、継続するデータ入力を与え、
この入力を順次処理し、集合的に使用して、その物体が
転換器部署２８に達する前に物体のシルエットをディス
プレーとして与える。コンベヤ上の物体の早さは、所要
分解能によって決まるが、数インチ／秒であることがで
きる。１０ＭＨｚ　クロック（時計）によって駆動され
て、２０４８ピクセルの直線配列で３００マイクロ秒の
間隔において継続走査を与えることができる。７ｉｎ／
秒（１７．８ｃｍ／秒）までのコンベヤ速度が、規定の
分解精度を外れないで許容されるであろう。

【００１５】図１に示す設備は、通常、物理的にコンベ
ヤ近くに配置されるコントロール装置３０及びコントロ
ールボックス３２も含む。

【００１６】図２を参照すると、カメラセンサー２２の
機能ブロック図が図解される。図示の実施例において、
２０４８ピクセルの直線配列から成るＣＣＤユニット３
４の垂直カラムは、計時・同期回路３５からの計時、つ
まりタイミング信号を受けるように接続される。計時回
路３５は、リセット動作のために約２００マイクロ秒と
１００マイクロ秒でピクセル走査を与えるために、図示
の例では少なくとも約１ＭＨｚ　と１０ＭＨｚ　の周波
数にて動作する発振器を含む。市販のＣＣＤユニットは
４０ＭＨｚ　の高さまでの計時周波数にて動作すること
ができる。よって、調整後の３００マイクロ秒の試行走
査中のピクセル走査を用いて、運搬中の物体又は部分の
縁点の精密な位置に関する遷移を含むアナログ情報信号
を生ずる。

【００１７】各々が１個のピクセルとして機能するＣＣ
Ｄユニット３４のカラムからリード３６に出る出力信号
は、影に入ったピクセルの第１の振幅と光源２４からの
光を受けているピクセルの第２の低振幅との順次得られ
る電圧を含む、アナログ信号電圧（図４及び図５参照）
の形をとる。アナログ情報は均一長さの継続ビット流で
あり、計時された頻度で継続的に、隔離回路３８として
働く電圧フォロアと、受ける光から遮断されるピクセル
から電圧レベル基準信号を発生する暗色取得・保持回路
４０と、に送られる。これは、制御されたＤＣレベルで
アナログ信号を保持し、アナログ／デジタル変換回路４
２に関連する回路への一入力として使用することのでき
る基準信号を与える。

【００１８】リード４４上の出力信号は、図６に関連し
て説明される変移検知・データ簡素化回路４８に送られ
る。データ簡素化回路４８と電荷結合デバイス配列３４
の一部である走査装置との間の同期を維持するために、
計時・同期回路３５からの計時信号がリード４６に送ら
れる。

【００１９】リード５０上のデータ簡素化回路４８から
の出力信号は、アナログ／デジタル変換回路からの各遷
移毎の単独の２進数の形をとり、コンベヤ表面上の特定
の物体１２，１４又は１６のデータをファーストイン、
ファーストアウト・ベースで集めるためのバッファとし
て働くメモリ５２に送られる。市販の任意の適当な型式
のものであることのできるマイクロプロセッサ・ユニッ
ト５４は、メモリ５２が正当な物体データを受け始める
と直ちに出力信号を処理し始めることができる。

【００２０】このように、カメラセンサー２２は計時・
同期回路３５によって、データ簡素化回路４８の中のカ
ウンタに同期される。データ・バファリングのためのメ
モリ５２は、上記の型式の物体には、６４Ｋ又はそれ以
下の容量でもよい。前記のように、低価格の市販の要素
は１０ＭＨｚ　のデータ頻度まで信頼できる態様で動作
する能力を有し、それにより低価格の製品を与える。

【００２１】図３を参照すると、コンベヤ表面１８上に
支持される円筒形の薬莢、つまりケーシング５６と弾頭
５８とを有する一発の弾薬が図解される。図４は図３の
４−４線に沿ってとられた波形群を含み、図５は図３の
５−５線に沿ってとられた同様な波形群を含む。図４の
波形は走査スライス・ウインド１２０に相当する位置に
てとられ、他方、図５の波形は走査スライス・ウインド
８００においてとられる。

【００２２】図４において、増幅されたアナログ信号の
波形は、コンベヤ１０による暗色状態で、時点０で始ま
る。カウンタのカウント３０に相当するピクセル３０に
おいて、光が検知され、それにより、負に向うデジタル
パルス及び正に向う縁検知パルス６０を開始する。ピク
セル１００において、弾頭５８のシルエット上の下方縁
点が効いて、光をさえぎり、もう一つの縁検知パルス６
２を発生する。ピクセル５００において、光が再び検知
されて、第３の縁検知信号６４を発生させる。最後に、
直線配列の最上位のピクセル２０４８において、スキャ
ナーはもう信号を発生せず、走査終り遷移検知パルス６
６が発生される。

【００２３】計時周波で少なくとも２０４８まで計数す
ることのできる従来型の２進カウンタが、図４の最下部
の波形に示されるように、カメラセンサー内の２０４８
ピクセルの走査に同期される。走査が始まる時、ゼロで
始動するように時計がリセットされて、縁検知パルス６
０，６２，６４，６６の発生時期によって決定されたカ
ウント値３０，１００，５００及び２０４８が図２のメ
モリ５２に格納される。

【００２４】図５は走査８００において生ずる対応する
波形を示す。円筒形ケーシング５６の最低点はコンベヤ
表面１８上にあるので、直線配列内の最低位の１４９９
ピクセルは暗色であり、最初の遷移はピクセル１５００
と共に生じ、これは走査スライス位置８００における薬
莢ケーシング５６の上方縁点に整合する。

【００２５】ピクセル１５００における遷移に応答して
、縁検知パルス６８が発生され、１５００のカウント値
をメモリ５２からその出力端子に送らせる。同様な縁検
知パルス７０がカウント２０４８において生ずる。その
後、一定のコンベヤ早さが要求される周期的か、又は各
同形の工作品につき同じ走査スライス番号が発生するよ
うにする物体移動モニターか、のいずれかによってマス
ターリセット・パルスが発生される。ピクセルの次回の
走査の開始に同期されるカウンタリセット信号によって
、カウンタがリセットされる。

【００２６】図６は、図４及び図５のデジタル信号を、
マイクロプロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）５４に供給さ
れるカウント値に変換するための一つの望ましい実施例
を示す。入ってくる連続の２進ビットの形での、図４か
らのデジタル信号は、負及び正の縁検知回路の端子に供
給され、該回路は２進状態の変化を検知して、各正又は
負の縁毎に５０ｎｓｅｃ（ナノ秒）のパルスをリード８
２に出す。１０ＭＨｚ　の時計周波数において、走査さ
れた情報データと時計カウントは１００ｎｓｅｃだけ分
離される。５０ｎｓｅｃのパルスは、図６に図解される
ようにＦＩＦＤレジスタ８４を含むメモリユニット５２
（図２）のゲートを開くのに使用される。リード４６上
の計時信号と共に動作する３個の２進カウンタ・レジス
タ８６はリード８８上のカウンタ・リセット信号によっ
てリセットされる。リード５０上のカウント値は常時、
ＦＩＦＯレジスタ８４に提供される。しかしカウント値
は、リード８２上に縁検知パルスが存在する時だけ、Ｆ
ＩＦＯレジスタ８４を通して送られることができる。本
例では、カウント値３０，１００，１５０及び２０４８
が格納される。

【００２７】カウント値がＦＩＦＯレジスタ８４を通し
て送られる時、ＦＩＦＯは出力用意信号をリード９２に
よってＭＰＵ５４に出す。ＭＰＵが出力用意信号を受け
た時、ＭＰＵはリード９４によりシフトアウト信号をＦ
ＩＦＯレジスタ８４に送り、ＦＩＦＯレジスタは直ちに
カウント値をＭＰＵ９０に出す。この時点でのデータは
コード化された物体画像情報である。この連携は全走査
サイクルを通じ、また順次、一物体の走査全部を通じて
、継続する。

【００２８】以上で明らかなように、２０４８ビットの
走査情報ではなく、４個のカウント値だけが処理され、
格納される。走査８００のような他の走査は、処理され
る２個のカウント値のみを有することができる。３ｉｎ
（７．６２ｃｍ）の物体又は物品の走査数は約１０００
であることができる。水平方向の分解能がもっと低くて
もよい場合は、走査の数を減らすことができ、それによ
り処理時間を短縮することができる。このデータの簡素
化は、シルエット画像の分解能をぎせいにすることなく
、処理スピードを上げ、メモリサイズの要求を減ずる。

【００２９】ターチェック（Ｔｕｒｃｈｅｃｋ）他の米
国特許第４，７８４，４９３号に開示された物品又は物
体認識・向き決め装置に機械的見地から類似する水平ベ
ルト型コンベヤ・装置が図７に示される。これはしかし
、図１ないし図６の実施例に関連して説明された高分解
能映像装置を取り入れるように改造されている。向き変
え装置の一般環境は図７に説明される。向き変え装置は
全体として、駆動ロール１１４と遊動ロール１１６の回
りにかけられた、枠支持された循環ベルト１１２を含む
。工作品１１８，１２０，１２２は３つの異なる向きを
有する同形の部品である。向き変え機の最も簡単なもの
がこの図に示され、これは１８０°回転させることので
きる下方室１２６を有する、ステップモータ駆動の単軸
（Ｙ軸）向き変え機である。多重位置向き変え機を含む
他の向き変え機も公知であり、本発明と共に有利に使用
することができる。

【００３０】循環ベルト１１２の片側に隣接して、ベル
トの長手に沿って、幾つかの割れ目を有するさく１２８
が設けられる。向き変え機１２４の上流側に、さくの第
１の割れ目があり、図２に関連して述べたようにビショ
ンコントローラ又はマイクロプロセッサ入口ポート１３
２に接続される垂直重ねＣＣＤユニットの１０００×１
配列であることのできる認識センサー１３０がこの割れ
目に収容される。センサーの直線配列は、１ｉｎ（２．
５４ｃｍ）当り約１０００〜４０００ピクセル、望まし
くは１ｉｎ当り約２０００ピクセルを与えて、高分解セ
ンサーを与えるＣＣＤユニットのカラムを含むことがで
きる。 ＣＣＤユニットは約１〜４０ＭＨｚ　、望ましくは約１
０ＭＨｚ　の周波数で走査されて、アナログ信号を発生
し、図２ないし図６に関連して説明したように、この信
号はデジタル化されて、カウント値に変換される。マイ
クロプロセッサに送られるデータのハードウェア簡素化
は、処理時間とメモリサイズの要求を減ずると同時に、
秀れた画像分解能を与える。

【００３１】さく１２８の第２の割れ目が、受光器１３
６と光源１３８から成る第１の赤外線直進ビーム光学ス
イッチを収容するために設けられる。

【００３２】向き変え機１２４の入口ポートの直前で、
さく１２８の第３の割れ目に随意的に、受光器１４０と
光源１４２を有する第２の赤外線直進ビーム光学スイッ
チ装置を配置することができる。

【００３３】認識センサーはダクトライン１４８を介し
てビジョンコントローラ１４４に連通し、ビジョンコン
トローラ４４は向きコントローラ１４６に連通する。

【００３４】ビジョンコントローラ１４４は工作品セン
サー１３０に硬線で接がれ、向きコントローラ１４６は
工作品認識センサー１３６，１４０と向き変え機１２４
に接続される。コンベヤベルトの運動に関連する信号は
リード線１５８によって向きコントローラ１４６に供給
される。コンベヤスピードの変化だけのための物品輪郭
再学習の必要なしに、運用速度の変化を許容するために
、ベルトスピードの監視が大切であるから、ビジョンコ
ントローラ１４４にリード線１６０によって接続される
軸エンコーダ１６２により、ベルトスピードの制御と監
視を行うことができる。

【００３５】明細書の説明の目的で選ばれた同形の供試
工作品１１８，１２０，１２２が図７及び図９に示され
、とがっていない端面を有する、長さ約３ｉｎ（７．６
２ｃｍ）のプラスチック製品であり、該端面は図７に１
１８で示すように後縁端にあって向きＡを与えるか、又
は工作品１２０の場合のように前縁端にあって向きＢを
与える。工作品１２２は第３の向きＣを有する。下記に
説明するプログラムによって、７個までの向きを決定す
ることができる。

【００３６】運転において、進路、つまりコンベヤベル
ト１１２に沿って動く工作品１１８，１２０，１２２が
所要の合格品の工作品に合致するかを検査されることが
できる。その検査と連合して、物品の向きを識別し、必
要な位置の変更を行って、全ての工作品が同じ向きで、
向き変え機の出口側を離れるようにすることが必要であ
る。

【００３７】生産運転の前のセッティング手順において
、プログラム自在のビジョンコントローラ１４４に内蔵
されるメモリは工作品の７つまでの複数の可能な向きを
「教示」される。本発明の一特徴は特に、工作品の実際
の向きの決定、又は場合によっては、物品識別を行うの
に必要な時間を減ずるようにされている。

【００３８】’４９３特許において説明されているよう
に、ビジョンコントローラ１４４のデータ格納容量は、
物品がスキャナー１３０を通過するにつれて、その縁点
に関する情報を格納するのに十分である。認識装置はシ
ルエット・モードで動作するので、輪郭の情報データし
か必要でない。各走査は物品のスライスを表わし、輪郭
上の少なくとも１個の縁点を発生する。物品当りスライ
スの数は、例えば、コンベヤ早さ、物品長さ及びマイク
ロプロセッサのプログラムによって決まるが、１０００
であることができる。

【００３９】本発明によって動作するために、合格寸法
を有する物品がコンベヤによって第１の向きＡで配列１
３０を過ぎるように送られる。この情報は「学習」モー
ドとして格納される。代表的にはこの手順は少なくとも
１回、随意的には約１０回まで反復されて、第１の向き
の値の包絡線又は平均値を得る。

【００４０】次に、本装置は同じ物品の第２の向きＢを
認識することを、等しい手順によって教示される。

【００４１】同じ物品の合計７つの異なる向き以内の、
その他の向きＣ，Ｄ・・・を従前の’４９３特許の装置
によって処理することができる。所要の向きの全てが教
示された時、つまりビジョンコントローラのメモリ１４
４に格納された時、装置は、工作品の反復送りを許す「
運用」モードに進む前に、「学習」モードから「ウイン
ド形成」モードに進む。コンベヤベルトの早さは念入り
に制御されているので、いったん物品の前縁が検知され
た後は、継続するスライス走査によって取得される相当
する点の情報データは、図示の例では、１〜１０００の
番号を付したスライスによって識別されることができる
。縁点データが比較されて、どの向きのデータが工作品
のデータと一致するかが決定される。

【００４２】縁点データ情報を処理するのに必要な時間
がコンベヤ１１２を運転する早さを制限する要因であっ
たから、コンピュータによる物体の分類を早くするよう
に処理時間を減らすために、様々な努力が過去において
なされた。過去における一つの行き方は、作業者にキー
ボード、マウスなどを用いて関心区域を手でセットさせ
ることであった。本発明によれば、作業者の参加の必要
なしに、格納された物体情報データと集めた物品情報と
の最大差の区域をコンピュータが自動的に探し出す。

【００４３】図８を参照すると、向きを決定すべき特定
の物品の番号付きスライス走査に相当するウインド（窓
）を形成するためのフローチャートが示される。

【００４４】図８に図解される手順は、別々に確認しな
ければならない４つの向きを有するであろう物品に関し
て説明される。前記のように、このプログラムは７つま
での向きを検知する能力を有する。４つの向きＡ、Ｂ、
Ｃ及びＤは図９に示される通りである。プログラムを開
始する前に、従前の　’４９３特許に記載されるように
、向きが格納される。

【００４５】図８のプログラムを用いて、幾つかの向き
において、端縁間の最大ずれが提示される走査スライス
２〜９９９が識別される。物品はＸ軸に沿う向きの１０
００走査スライスの姿意的長さを有する。物品高さはＹ
軸に沿って４００であると姿意的に指定される。物品の
部分の厚さはＹ軸に沿って測って１００ユニットである
と仮定される。

【００４６】引続き図８を参照して、段階２０２におい
て、第１のループカウンタＡをゼロにセットすることに
より、処理工程を初期化する。段階２０４において、カ
ウンタは１こま進められて、向きＡのデータが格納され
るレジスタに接続される。段階２０６，２０８において
、図９の１と１０００のＸ軸位置に相当する前縁と後縁
の走査スライスが格納される。３ｉｎ（７．６２ｃｍ）
の物品が図７のセンサー１３０を通過するにつれて、順
次、１０００回走査されると仮定すると、これは走査ス
ライス１と１０００に相当する。本実施例において、走
査スライス１と１０００は常に格納される。図８の段階
２１０において、向きＡの格納情報が取り出される。

【００４７】段階２１２において、第２のループカウン
タＢはゼロにセットされ、段階２１０において集められ
た向きＡのデータに対して反復するための位置に、段階
２１４においてカウンタＢが一つ進められる。反復は、
向きＡの学習データを向きＡの学習データと比較する。 これは両方の向きＡと向きＡの走査スライス２で始まる
。向きＡの走査スライス２におけるこのピクセル・デー
タの差の数が決定され、スコアと呼ばれる。走査スライ
ス３から９９９のための同じ手順が後に続く。結果、９
９８個のスコアが段階２１６において決定される。

【００４８】段階２１８において、最大スコアが決定さ
れ、これはゼロの筈である。しかし、１０未満の或る値
が最大スコアであることもあり、その走査スライス番号
がウインドとして格納される。理論上、一部品の向きが
格納された既知の向きに整合しないことを決定するのに
、一つのウインドだけからの読みで十分であるけれども
、実際には、幾つか、例えば約２０個までのスライスの
数がスコアが最大であるとして、格納されて、結果のあ
いまいさの確率を減ずる。この決定は段階２２６におい
てなされる。

【００４９】つぎに向きＡのデータが同じやり方で向き
Ｂのデータと比較され、新らしいスライス走査個所にお
ける新らしい最大差が発生される。このスライス走査番
号が第２のウインドとして格納される。リード線上のも
う１個の信号は、段階２１４において、ループカウンタ
Ｂを１つ増して、向きＣのデータを受け、その後、第３
のウインドのためのスライス番号が発生される。段階２
１４におけるループカウンタＢは、Ｂが格納される向き
の数と等しくなるまで増し続ける。

【００５０】段階２２６において、十分な数のウインド
が発生されたか、の決定がなされる。「ノー」であれば
、同じ手順が繰返えされる。「イエス」であれば、手順
は段階２３０に進み、カウンタＡが学習した向きの全数
に等しいか、決定する。本例において、向きＢ、Ｃ及び
Ｄに相当する格納された情報が、このプログラムを完了
する前に、学習した向きのデータの全部と比較されなけ
ればならない。完了時点で、向きＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが個
々に同じ向きＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの格納された向きのデー
タと比較し終っている。

【００５１】セットアップ手順の終りには、４つの物品
の向きの各々が、それぞれ３個のウインドを生ずる３個
の最大差を有するので、１２個の走査スライス番号がウ
インドとして識別される。ウインドの或るものは同一走
査スライスに現われる。

【００５２】図９を参照すると、作業者の選択なしに、
図８のプログラムによって、ウインドがカウント９９，
１９９，７９９，８９９において樹立される。

【００５３】いったんウインドが識別された後、走査ス
ライスを中心に３又は５個の走査スライスの幅まで各ウ
インドを拡げることが有用であると判った。すなわち、
数週間にわたる連続運転中に起きる機械摩損その他の変
化によって或る装置内に生じ得る、ありうるデータ不整
合を、ウインドの拡張が補償する。

【００５４】セットアップ操作としてウインドが形成さ
れた後、工作品がその輪郭の縁点を識別するためにセン
サー３０を通して送られる。コンベヤ上の継続する工作
品の間隔に相当する時間内に物品の向きを決定するため
に、実時間で比較が行われる。

【００５５】工作品が図７に示す向きＡを有して、図７
のセンサー３０に通されると、工作品の輪郭データと、
学習した向きＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの各々との比較が、さき
に図８のプログラムによって選択されたウインドにおい
てなされる。工作品の向きＡの輪郭データと格納された
向きＡのデータの比較は合計スコア０を与える。同じ工
作品データと格納された向きＢのデータとの同様な比較
は、４個のウインド９９，１９９，７９９，８９９の各
々において３００のスコアを与え、合計スコア１２００
を生ずる。格納された向きＣとの同じ比較は合計スコア
４００を与え、向きＤとの比較は合計スコア１０００を
与える。

【００５６】図９から判るように、工作品がどの向きを
とっていても、スコアが０又はほぼ０になる一つの格納
された向きとの整合が得られ、それによって工作品の向
きが認識される。各ウインドの幅が３又は５個の走査ス
ライスである場合、実際の向きでは実質的に０のままで
、向き不一致の場合のスコアは増加する。３ｉｎ（７．
６２ｃｍ）の物品の長手に沿う４個だけ、又は約２０個
までのウインドの比較で得られた結果が、全てのピクセ
ル情報を処理するよりも少ないメモリと時間で達成され
、しかも同時にその性能は十分に信頼性がある。

【００５７】本発明は任意の適当な型式の物体又は物品
フィーダと共に使用することができる。向きと部品サイ
ズを識別するために、物品は単列でスキャナーの前に現
われなければならない。重なり合う部品は供給側に戻さ
れるからである。図１０は、それ自体公知の型式の振動
ボウル３０１の斜視図であり、これは本発明を具体化し
た高分解の部品又は物品取扱い装置に使用することがで
きる。図示の振動式ボウル・フィーダ３０１は光源３０
２と高分解カメラセンサー３０３を有する。位置スイッ
チ３０５と向き変え又は転換装置３０４はカメラセンサ
ー３０３の下流にある。ビジョン装置・コントローラ３
０６と全体装置・コントローラ３０７が含まれる。

【００５８】検査されるべき物品はボウル３０１の中心
に置かれ、フィーダの振動運動がボウル走向レールに続
く通路に沿って個別態様で物品を移動させ、公知の仕方
で光源３０２とセンサー３０３との間を通過させる。物
品の電子像がビジョンコントローラ３０６に形成され、
そこで物品の状態又はその向きに関する判定がなされる
。スイッチ３０５によって決められる時点において、適
切な制御信号が向き変え機／転換機３０４に送られる。

【００５９】図１１は、本発明による高分解物品取扱い
装置と共に使用することのできる、いま一つの物品コン
ベヤを示す。この実施例において、物品入口３０９と物
品出口３３５を有するスライド３１０が用いられる。物
品は個別にされた状態で３０９から入る。物品が重力の
影響の下でシュートを下方へ進んで光源３１１とカメラ
センサー３１５の間を通過するように、スライドの傾斜
が選ばれる。シュート３１０を下りる物品の運動にタイ
ミングを合わせて、光源とセンサーの間の光路をさえぎ
ることによって電子像が発生される。物品の向きが感知
され、情報がコントローラ３４０内で処理され、信号が
発生されて、向き変え機／転換機３２５による正しい応
答を生ずる。不適正な物品は３３０において廃却にされ
るか、又は３３５において公知の向きで通されることが
できる。

【００６０】幾つかの実施例が説明されたけれども、他
の変更及び変形が当業者にとって明らかである。特許請
求の範囲に入る全てのそのような変形及び変更並びにそ
の同等物が含まれることを意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品を分離し、向き決めする第１のコンベヤ装
置を、斬新な検査カメラ及び情報プロセッサと共に示す
斜視図である。

【図２】物体のシルエット情報を取得し、格納するため
のカメラ及び関連の機能回路のブロック図である。

【図３】一発の弾薬を支持するコンベヤ表面の立面図で
ある。

【図４】図３の４−４線が示す走査位置１２０において
とられた波形の群である。

【図５】図３の５−５線が示す走査位置８００において
とられた波形の群である。

【図６】物体画像情報データを簡素化することのできる
ハードウェアの適当な回路の配置図である。

【図７】物品転換機を有する第２のコンベヤ装置を、斬
新な検査カメラ、情報プロセッサ及び走査スライス・ウ
インド決定の装置と共に示す斜視図である。

【図８】向きの識別を可能にするのに十分な、物体又は
物品に沿う数個所だけにおいて走査スライス・ウインド
を自動的に発生させる手順の流れ図である。

【図９】向きを識別すべき物体の４つの可能な向きの立
面図である。

【図１０】高分解物品取扱い装置と共に使用するように
された振動ボウル型コンベヤ装置の斜視図である。

【図１１】重力シュート・コンベヤ式物品取扱い装置の
斜視図である。

【符号の説明】

１０　　コンベヤ １２，１４，１６　　物体 ２２　　カメラセンサー ２４　　光源 ２８　　転換器 １１０　　向き変え装置 １２４　　向き変え装置 １３０　　認識センサー １３４　　赤外線光源 １３６　　受光器（センサー） １３８　　光源 １４４　　ビジョンコントローラ １４６　　向きコントローラ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　幾何学検査によって物品の向きを決定
   し、マイクロプロセッサからの出力信号によって向き変
   え又は廃却を行う高分解取扱い装置であって：ａ）物品
   幾何学に反応する物品センサーに隣接する進路に沿って
   、複数の可能な向きで、同じサイズと形状の個別の工作
   品を運搬する装置； ｂ）物品幾何学に従って照らされ、又は影にされるよう
   に向けられた、直線配列の少なくとも１０００ピクセル
   を、該物品センサーが有すること； ｃ）ピクセルデータを簡素化して、一走査スライス内の
   各物品縁点のカウント値を生じ、メモリ及び処理時間を
   節減した実時間で縁点位置信号をマイクロプロセッサ内
   で発生する装置； ｄ）スライスを生ずる走査を初期化するマスターリセッ
   ト・パルスを発生して、それにより、たとえ運搬早さが
   変っても、隣合せの走査スライスの間に実質的に一定の
   間隔を与えるために、該コンベヤ進路に沿って物品が進
   行するにつれて物品位置に反応する装置；ｅ）複数の走
   査スライスからの縁点信号に基づく、該マイクロプロセ
   ッサからの該出力信号に応じて物品を転換する装置：を
   含む取扱い装置。
2. 【請求項２】　　該運搬する装置はコンベヤベルトを含
   む、請求項１の取扱い装置。
3. 【請求項３】　　該運搬する装置は振動ボウル型物品フ
   ィーダを含む、請求項１の取扱い装置。
4. 【請求項４】　　該運搬する装置は重力シュートを含む
   、請求項１の取扱い装置。
5. 【請求項５】　　幾何学検査により物品の向きを決定し
   、マイクロプロセッサからの出力信号により向き変え又
   は廃却を行う高分解取扱い装置であって：ａ）物品幾何
   学に反応する物品センサーに隣接する進路に沿って、複
   数の可能な向きで、個別にされた同じサイズ及び形状の
   工作品を運搬する装置； ｂ）物品幾何学に従って照らされ、又は影になるように
   向けられた、直線配列の少なくとも１０００ピクセルを
   該物品センサーが有すること； ｃ）一つの走査スライス内の各物品縁点についてカウン
   ト値を生ずるようにピクセルデータを簡素化する装置；
   ｄ）所定の走査スライスだけにおいて、格納された物品
   輪郭と工作品輪郭とからの該カウント値の間の差を決定
   して、メモリ及び処理時間を節約して、実時間で出力信
   号を発生するためにスコアを生ずる装置；ｅ）該出力信
   号に応答して物品を転換する装置：を含む取扱い装置。
6. 【請求項６】　　幾何学検査により物品向きの決定を行
   い、マイクロプロセッサからの出力信号により向き変え
   又は廃却を行う高分解取扱い装置であって：ａ）物品幾
   何学に感応する物品センサーに隣接する進路に沿って、
   複数の可能な向きで、個別にされた同形のサイズと形状
   の工作品を運搬する装置； ｂ）物品幾何学に従って照らされ、又は影になるように
   向けられた、直線配列の少なくとも１０００ピクセルを
   該物品センサーが有すること； ｃ）各走査期間に該ピクセルからアナログ信号を生ずる
   走査装置； ｄ）コンベヤスピードが変わることがあっても、等間隔
   で各走査を初期化するために使用されるマスターリセッ
   ト・パルスを発生するために、該物品運搬進路に沿って
   物品が進行するにつれて物品位置に感応する装置；ｅ）
   各走査中、該物品輪郭の縁点においてデジタルデータの
   遷移を生ずるためのアナログ／デジタル変換装置；ｆ）
   セットアップ手順の一環として、学習した物品幾何学情
   報データを生ずるために、該データ遷移を感知する装置
   ； ｇ）該学習した物品データを格納するメモリ；ｈ）該メ
   モリからの学習物品幾何学情報データを、相当する加工
   品幾何学情報データと、実時間で比較するための、マイ
   クロプロセッサを含む装置； ｉ）該比較する装置からの出力信号に応答して、物品を
   転換する装置：を含む取扱い装置。
7. 【請求項７】　　該スキャナーが計数回路に同期され、
   該デジタル遷移の一つの発生時点に相当する計数回路の
   カウント値はファーストイン・ファーストアウト・バッ
   ファメモリを介して該マイクロプロセッサに供給される
   、請求項６の取扱い装置。
8. 【請求項８】　　走査されたピクセル出力アナログ信号
   データが該物品輪郭の一つの縁点に相当する単一のカウ
   ント値に圧縮されて、マイクロプロセッサの処理時間と
   メモリ要求容量を節減する、請求項６の取扱い装置。
9. 【請求項９】　　該マイクロプロセッサが自動ウインド
   形成装置を有して、物品長手に沿う全部の走査よりも少
   ない走査を比較することにより処理の早さを増すことが
   でき： ａ）セットアップ手順の一環として、少なくとも第１と
   第２の異なる向きにある基準物品の物品輪郭に関連する
   信号を発生する装置； ｂ）セットアップ手順の一環として、異なる向きに相当
   する該信号を比較して、走査スライスにおける走査スラ
   イス位置信号を発生し、第１の向きを第２の向きから区
   別する大きな差を、相当する走査スライスの物品縁点が
   有するようにする装置； ｃ）セットアップ手順の一環として、該大きな差が存在
   する該走査スライス位置を識別し、格納する装置；ｄ）
   運用手順の一環として、加工品輪郭に関連する信号を発
   生する装置と、該識別された走査スライス位置において
   該加工品輪郭信号を検査する装置と、該物品転換装置を
   制御するのに使用する出力信号を生ずるために、該識別
   された走査スライス位置における該検査された信号と前
   に格納された信号との比較に応答する装置と、を含む、
   該コンベヤ上の加工品の向きを実時間で決定する装置：
   を含む請求項６の取扱い装置。
10. 【請求項１０】　　該物品転換装置は、空気圧シリンダ
    又は電磁ソレノイドによって作動されるワイパー又はゲ
    ートを含む、請求項６の取扱い装置。
11. 【請求項１１】　　該物品転換装置は物品センサーの下
    流にある、請求項１０の取扱い装置。
12. 【請求項１２】　　該物品転換装置は部品を供給装置に
    再循環させる、請求項１１の取扱い装置。
13. 【請求項１３】　　該物品転換装置は認識不能の幾何学
    を有する物品を装置から排除する、請求項１１の取扱い
    装置。
14. 【請求項１４】　　該加工品運搬装置はコンベヤベルト
    を含み、既知の向きにある加工品は割り出し又は揺り台
    機構によって外部装置に排除される、請求項６の取扱い
    装置。
15. 【請求項１５】　　幾何学検査により物品向き決定を行
    い、マイクロプロセッサからの出力信号によって向き変
    え又は廃却を行う取扱い装置であって：ａ）物品幾何学
    に反応する物品センサーに隣接する進路に沿って、複数
    の可能な向きで、同じサイズと形状の、個別にされた加
    工品を運搬する装置； ｂ）物品幾何学に従って照らされるか、又は影になるよ
    うに向けられ、物品が該進路に沿って移動するにつれて
    、物品に沿う所定の位置において多数の隔置された走査
    スライスを生ずるように順次、発動される、直線配列の
    複数の輻射線感知装置を、該物品センサーが有すること
    ； ｃ）情報処理の早さを増進させる装置において：ｉ）セ
    ットアップ手順の一環として、少なくとも第１と第２の
    異なる向きにある基準物品の物品輪郭に関連する信号を
    発生する装置； ｉｉ）セットアップ手順の一環として、第１の向きを第
    ２の向きから区別する大きな差を、相当する走査スライ
    スの物品縁点が有している走査スライス位置において走
    査スライス位置信号を発生するために、異なる向きに相
    当する該信号を比較する、該マイクロプロセッサを含む
    装置； ｉｉｉ）セットアップ手順の一環として、該大きな差が
    存在する該走査スライス位置を識別し、格納する装置；
    を含む装置： ｄ）運用手順の一環として、加工品輪郭に関連する信号
    を発生する該装置と、該識別された走査スライス位置に
    おける該工作品輪郭信号を検査する装置と、出力信号を
    生ずるために該識別された走査スライス位置における該
    検査された信号と前に格納された信号との比較に応答す
    る装置と、を含む、該コンベヤ上の加工品の向きを実時
    間で決定する装置； ｅ）該出力信号に応答して働く、該物品センサーの下流
    に配置される、該工作品を転換する装置：を含む取扱い
    装置。
16. 【請求項１６】　　直線配列に整合されて、輻射線源に
    対面するように配設される複数の輻射線感知素子を該セ
    ンサーが含んでいて、該輻射線感知素子の異なるものが
    照らされている一方で、他のものが影になることにより
    、一つの物品輪郭上の縁点だけを感知することになる、
    請求項１６の取扱い装置。
17. 【請求項１７】　　それぞれのフォトトランジスタに各
    々が接続された光ファイバー素子の垂直重ねされた直線
    配列を該センサーが含み、該所定の走査スライスにおけ
    るトランジスタ出力信号を用いて、各工作品の全ての走
    査スライスデータを比較することなく、既知の物品の向
    きとの比較を行う、請求項１６の取扱い装置。
18. 【請求項１８】　　該センサーはＣＣＤユニットの垂直
    重ねの直線配列を含み、該所定の走査スライスにおける
    ＣＣＤユニット出力信号を用いて、各工作品の全ての走
    査スライス・データを比較することなく、工作品の向き
    と既知の物品の向きとの幾何学比較に基づく出力制限信
    号を生ずる、請求項１６の取扱い装置。
19. 【請求項１９】　　各継続する走査毎に少なくとも約１
    ０００ＣＣＤユニットを走査してアナログ画像情報デー
    タ出力信号を生ずる装置と、該マイクロプロセッサに送
    られる該アナログ画像情報データを圧縮し、それにより
    マイクロプロセッサの処理時間とメモリサイズ要求量を
    節減する装置と、をさらに有する、請求項１８の取扱い
    装置。
20. 【請求項２０】　　該走査スライスの各々における情報
    データは計数回路に同期されるスキャナーからの出力信
    号の一部であり、該情報データ内で該物品輪郭上の一点
    の発生時点に相当する計数回路のカウント値がファース
    トイン・ファーストアウト・バッファーメモリを介して
    該マイクロプロセッサに送られる、請求項１９の取扱い
    装置。