JPH06242812A

JPH06242812A - 作動体の状態検出方法及び制御方法、並びに作動体の状態検出装置

Info

Publication number: JPH06242812A
Application number: JP5029355A
Authority: JP
Inventors: Hisanobu Niwa; 久信丹羽
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-09-02
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2704092B2

Abstract

(57)【要約】【目的】位置検出センサを用いず作動体に確実な動作
をさせ、かつ故障発生等も極めて少なくする。【構成】事前にチャック４３を定められた順序で動作
させる。その時々の各状態にて、ＣＣＤカメラで撮像さ
れているチャック４３の画像９中の所定の画像領域Ｚ11
〜Ｚ71を特定する。特定した画像領域Ｚ11〜Ｚ71の部分
画像ＰA11 〜ＰA71 を基準画像データＳpd11〜Ｓpd71と
して記憶する。チャック４３が定められた順序で動作す
るとき、撮像される画像９中の特定した画像領域Ｚ11〜
Ｚ71の部分画像ＰB11 〜ＰB71 を切出す。切出した部分
画像ＰB11 〜ＰB71 を検査画像データＴpd11〜Ｔpd71と
して読出す。検査画像データＴpd11〜Ｔpd71と基準画像
データＳpd11〜Ｓpd71とを比較し、その時々のチャック
４３の状態を判断する。これらが合致する状態であれ
ば、次動作に移っても良いという信号を出す。合致しな
ければ異常と判断し、動作を継続させずに保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータやワー
ク等の作動体の状態検出方法及び制御方法、並びに作動
体の状態検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば電子部品等の自動組み
立てに使用されるチャックを持つ搬送ロボット等のよう
に、各種のアクチュエータを組み合わせてそれらに種々
の動作を行わせるというような装置が知られている。

【０００３】この種の装置に使用されるアクチュエー
タ、例えばシリンダ等をはじめとする二位置制御アクチ
ュエータには、必ずといって良いほど位置検出センサが
設けられている。この位置検出センサはアクチュエータ
の可動部が動作位置の始点または終点に確実に到達した
か否かを判断するためのものであり、各センサは配線を
介してシーケンスコントローラに電気的に接続されてい
る。そして、コントローラは各センサからの位置検出信
号に基づいてシーケンス制御を行い、各アクチュエータ
にミスのない動作をさせている。

【０００４】また、近年においては、より多くのアクチ
ュエータを組合せて製造される更に複雑な動作が可能な
ロボットや各種工作機械に対する要望が高まってきてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、複雑な動作
を可能にする装置を製造することを目的として、使用す
るアクチュエータの数を増やすと、それに伴って必然的
に位置検出センサの数も増加することになる。この種の
装置においては、一般的にセンサ自体に起因するトラブ
ルがその主流を占めるということからも、かかる事態は
好ましいとはいい難い。しかも、通常は個別的に行われ
るセンサの位置調節作業も、その数が増加することによ
って一層煩雑なものとなる。

【０００６】また、センサ数の増加は、センサとコント
ローラとをつなぐ配線の数の増加をももたらす結果とな
る。この場合、配線がアクチュエータの動作を邪魔した
り、配線の切断により故障が起こり易くなるなどの問題
が生じる。更に、アクチュエータの周囲に多くの配線が
存在することによって、装置全体の小型化も達成され難
くなる。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、位置検出センサを用いることなく
作動体に確実な動作を行わせることができ、かつ故障等
の発生も極めて少なくすることができる作動体の状態検
出方法及び制御方法、並びに作動体の状態検出装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第１の発明は、複数の異なる状態を定められた順
序で変動する作動体を事前に撮像し、その時々の前記各
状態において撮像されている作動体の画像中の所定の箇
所の画像領域を特定して得た部分画像と、作動体を定め
られた順序で変動させているとき、撮像される画像中の
前記特定した画像領域の部分画像とを比較することによ
り、その時々の作動体の状態を検出する作動体の状態検
出方法をその要旨としている。

【０００９】この場合、前記画像は、撮像装置で得られ
る倍率の異なる画像を含むものであっても良い。また、
作動体において撮像装置により撮像される箇所に反射体
を設けておくことも良い。

【００１０】また、第２の発明では、複数の異なる状態
を定められた順序で変動する作動体と、その作動体の変
動を所定の位置から撮像する撮像装置と、事前に、作動
体を前記定められた順序で変動させ、その時々の前記各
状態において、撮像装置にて撮像されている作動体の画
像中の所定の箇所の画像領域を特定し、その特定した画
像領域の部分画像を基準画像データとして記憶する記憶
手段と、作動体を定められた順序で変動させていると
き、撮像装置にて撮像される画像中の前記特定した画像
領域の部分画像を切り出し、検査画像データとして読み
出す読み出し手段と、前記切り出した検査画像データと
基準画像データとを比較し、その時々の作動体の状態を
判断する判断手段とからなる作動体の状態検出装置をそ
の要旨としている。

【００１１】更に、第３の発明では、複数の異なる状態
を定められた順序で変動する作動体を事前に撮像し、そ
の時々の前記各状態において撮像されている作動体の画
像中の所定の箇所の画像領域を特定して得た部分画像
と、作動体を定められた順序で変動させているとき、撮
像される画像中の前記特定した画像領域の部分画像とを
比較することにより、その時々の作動体の状態を検出
し、その検出結果に基づいてその作動体を動作させるよ
うにしたことを特徴とする作動体の制御方法をその要旨
とする。

【００１２】

【作用】この発明によると、作動体の画像中における特
定の画像領域の部分画像は、まず記憶手段によってあら
かじめ基準画像データとして記憶される。作動体を定め
られた順序で変動させているときには、撮像画像中の前
記特定した画像領域の部分画像は検査画像データとして
読み出される。検査画像データと基準画像データとは比
較され、その結果に基づいてその時々の作動体の状態が
判断される。従って、その時々における作動体の状態を
確実に検出することが可能となり、作動体の状態を検出
するためのセンサが不要となる。

【００１３】また、この発明によると、特定した画像領
域の部分画像を比較対象としていることから、データ数
を少なくすることが可能となり、処理時間を短縮化する
ことができる。

【００１４】更に、撮像装置で得られるその時々の画像
として倍率の異なる画像を含ませておくことにより、よ
り微細な作動体の状態の変化を検出することが可能とな
る。また、作動体において撮像装置により撮像される箇
所に反射体を設けておけば、特定する画像領域のエリア
を狭く設定することができるため、処理速度がより速く
なる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明をチャック装置の作動体の状態
を検出する状態装置に具体化した実施例を図面に基づき
詳細に説明する。

【００１６】図１には、本実施例の状態検出装置の制御
対象となるチャック装置４０が示されている。まず、こ
のチャック装置４０の構成等について説明する。フレー
ム３１の上部にはアーム３２がＸ軸方向（水平方向）へ
延出するように取り付けられており、そのアーム３２の
突出部分にはガイドレール３３が装着されている。前記
ガイドレール３３には、Ｘ軸方向に向かって摺動可能と
なるように可動ブロック３４が係合されている。フレー
ム３１の上部にはロッド３５を備えたＸ軸方向シリンダ
３６が配設されており、前記ロッド３５の先端には前記
可動ブロック３４が連結されている。図２（ａ）に示さ
れるように、前記Ｘ軸方向シリンダ３６内はピストン３
６ａによって一対の圧力室Ｒ1 ，Ｒ2 に区画されてい
る。そして、これらの圧力室Ｒ1 ，Ｒ2 に対するエアの
切換供給により前記ロッド３５が伸縮し、それに伴い可
動ブロック３４がガイドレール３３に沿って往復移動す
るようになっている。

【００１７】図１に示されるように、可動ブロック３４
には、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向（上下方向）に沿っ
て摺動可能となるように昇降体４２が装着されている。
昇降体４２の下端には、ワークＷを把持・釈放するため
のチャック４３が設けられている。可動ブロック３４に
はロッド４５を備えたＹ軸方向シリンダ４４が固設され
ており、前記ロッド４５の先端には昇降体４２が連結さ
れている。図２（ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向シリ
ンダ４４内はピストン４４ａによって一対の圧力室Ｒ3
，Ｒ4 に区画されている。そして、これらの圧力室Ｒ3
，Ｒ4 に対するエアの切換供給によって前記ロッド４
５が伸縮し、それに伴い昇降体４２がＹ軸方向に沿って
往復移動するようになっている。

【００１８】前記チャック４３の下端には、一対の把持
片４３ａが対向して配置されている。図２（ｃ）に示さ
れるように、チャック４３はその内部にシリンダ４３ｂ
を備えており、同シリンダ４３ｂは一対の圧力室Ｒ5 ，
Ｒ6 を備えている。そして、これらの圧力室Ｒ5 ，Ｒ6
に対するエアの切換供給によって両把持片４３ａは開放
または閉塞し、それに伴いワークＷを把持・釈放するよ
うになっている。

【００１９】各圧力室Ｒ1 〜Ｒ6 には、フレーム３１に
設けたコネクタ４７及びマニホールドブロック４８等を
経て外部からの駆動用エアが供給されるようになってい
る。そして、マニホールドブロック４８内の各流路に
は、通電制御によってエア供給切換を行う電磁バルブＶ
1 〜Ｖ6 がそれぞれ設けられている。なお、電磁バルブ
Ｖ1 は圧力室Ｒ1 へのエア供給切換を行うためのもので
あり、電磁バルブＶ2 は圧力室Ｒ2 へのエア供給切換を
行うためのものである。同様に、電磁バルブＶ3は圧力
室Ｒ3 に対し、電磁バルブＶ4 は圧力室Ｒ4 に対してエ
ア供給切換を行うためのものである。また、電磁バルブ
Ｖ5 は圧力室Ｒ5 に対し、電磁バルブＶ6は圧力室Ｒ6
に対してエア供給切換を行うためのものである。

【００２０】このチャック装置４０では、各シリンダ３
６，４４，４３ｂへのエアの切換供給を適当に組み合わ
せることにより、チャック４３に様々な動作を定められ
た順序で行わせることができる。

【００２１】図３（ａ）〜図３（ｇ）には、チャック装
置４０本体に近い第１のコンベアＣv1上のワークＷをチ
ャック４３によって第２のコンベアＣv2上に移送すると
いう動作が示されている。また、そのための動作パター
ンは、以下に述べるような７つの動作ステップＭＳ0 〜
ＭＳ8 によって構成される。

【００２２】図３（ａ）は、可動ブロック３４、昇降体
４２及びチャック４３、並びにワークＷの初期状態を示
している（動作ステップＭＳ0 ）。このとき、可動ブロ
ック３４はガイドレール３３の左端に保持された状態に
あり、昇降体４２は可動ブロック３４の上端に保持され
た状態にある。また、把持片４３ａは開放状態にあり、
ワークＷは前記把持片４３ａによって把持されていない
状態にある。また、第１のコンベアＣv1上のワークＷ
は、チャック４３によって把持し得る位置、つまり両把
持片４３ａ間の位置にある。一方、移送されてくるワー
クＷを載置するための場所となる第２のコンベアＣv2上
は、ワークＷが存在していない状態にある。

【００２３】なお、図３（ａ）のときにチャック４３が
位置する位置のことを、説明の便宜上、上左端位置とす
る。図３（ｂ）は、チャック４３内のシリンダ４３ｂへ
のエア供給によって把持片４３ａを閉塞させることによ
り、前記上左端位置にて同把持片４３ａでワークＷを把
持した第１の状態を示している（動作ステップＭＳ1
）。

【００２４】図３（ｃ）は、Ｘ軸方向シリンダ３６への
エア供給によって同シリンダ３６を伸張させ、ワークＷ
を把持しているチャック４３をガイドレール３３の左端
から右端へ動かした第２の状態を示している（動作ステ
ップＭＳ2 ）。なお、図３（ｃ）のときにチャック４３
が位置する位置のことを、説明の便宜上、上右端位置と
する。

【００２５】図３（ｄ）は、Ｙ軸方向シリンダ４４への
エア供給によって同シリンダ４４を伸張させることによ
り、前記上右端位置にあるチャック４３を下方へ動かし
た第３の状態を示している（動作ステップＭＳ3 ）。な
お、図３（ｄ）のときにチャック４３が位置する位置の
ことを、説明の便宜上、下右端位置とする。

【００２６】図３（ｅ）は、チャック４３内のシリンダ
４３ｂへのエア供給により把持片４３ａを開放させ、前
記下右端位置にてワークＷを釈放した第４の状態を示し
ている（動作ステップＭＳ4 ）。

【００２７】図３（ｆ）は、Ｙ軸方向シリンダ４４への
エア供給によって同シリンダ４４を収縮させることによ
り、前記下右端位置Ｐdlにあるチャック４３を上右端位
置Ｐulへ復帰させた第５の状態を示している（動作ステ
ップＭＳ5 ）。

【００２８】図３（ｇ）は、Ｘ軸方向シリンダ３６への
エア供給によって同シリンダ３６を収縮させ、チャック
４３を上右端位置から上左端位置へ復帰させた第６の状
態を示している（動作ステップＭＳ6 ）。

【００２９】この後、第１及び第２のコンベアＣv1，Ｃ
v2上は所定方向（Ｚ軸方向）に駆動される。その結果、
第１のコンベアＣv1上にはワークＷが存在し、第２のコ
ンベアＣv2上にはワークＷが存在していない状態とな
る。そして、全体が図３（ａ）のような初期状態に戻
る。なお、チャック４３及び両コンベアＣv1，Ｃv2にこ
のような一連の動作を行わせるためデータは、チャック
装置４０のフレーム３１内の図示しない記憶装置に記憶
されている。

【００３０】次に、本実施例における状態検出装置１の
構成等について詳細に説明する。図４においてチャック
装置４０より所定距離を隔てた位置には支持スタンド２
が設けられており、その支持スタンド２には撮像装置と
してのＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラ３が固定
されている。ＣＣＤカメラ３は、作動体としてのチャッ
ク４３及びワークＷを前記動作パターンのどの状態にお
いても撮像できるようにセットされている。また、ＣＣ
Ｄカメラ３の焦点は、チャック４３及びワークＷの前面
部分に合うように適宜調整されている。そして、本実施
例では、ＣＣＤカメラ３によって撮像された画像９、即
ち図４にて示されるエリア４ａの画像９は２５６×２５
６個の画素で構成されるようになっている。

【００３１】図５（ａ）〜図５（ｇ）には、前記図３
（ａ）〜図３（ｇ）のような動作パターンを行ったとき
にＣＣＤカメラ３によって撮像されている画像９が示さ
れている。なお、可動ブロック３４、昇降体４２、チャ
ック４３、ワークＷ、第１のコンベアＣv1及び第２のコ
ンベアＣv2は、常に前記画像９上のいずれかの位置にお
いて撮像されている。本実施例では、あらかじめチャッ
ク装置４０を作動させて、そのチャック装置４０を撮像
する。そして、その各時点の画像９中において少なくと
も１つの画像領域Ｚ11〜Ｚ71を特定し、その画像領域Ｚ
11〜Ｚ71における部分画像ＰA11 〜ＰA71 を取り出すよ
うになっている。その各部分画像ＰA11 〜ＰA71 の画像
データは、以下に示す基準画像データとして使用される
ようになっている。

【００３２】図５（ａ）に示す動作ステップＭＳ0 のと
きには、上左端位置を中心とした画像領域Ｚ11と、下右
端位置を中心とした画像領域Ｚ12とを特定する。そし
て、その画像領域Ｚ11，Ｚ12の部分画像ＰA11 ，ＰA12
をその時点における基準画像データＳpd11，Ｓpd12とし
て処理するようになっている。

【００３３】より詳細には、第１のコンベアＣv1上に載
置されたワークＷの両側に拡開した両把持片４３ａが存
在している状態が、その時点における基準画像データＳ
pd11で特定される。一方、第２のコンベアＣv2上にワー
クＷが存在していない状態が、その時点における基準画
像データＳpd12で特定される。

【００３４】次いで、図５（ｂ）に示す動作ステップＭ
Ｓ1 のときには、上左端位置を中心とした画像領域Ｚ21
を特定する。そして、その画像領域Ｚ21の部分画像ＰA2
1 をその時点における基準画像データＳpd21として処理
するようになっている。つまり、閉塞した両把持片４３
ａによってワークＷが把持されている状態が、その時点
における基準画像データＳpd21で特定される。

【００３５】図５（ｃ）に示す動作ステップＭＳ3 のと
きには、上右端位置を中心とした画像領域Ｚ31を特定す
る。そして、その画像領域Ｚ31の部分画像ＰA31 をその
時点における基準画像データＳpd31として処理するよう
になっている。つまり、第２のコンベアＣv2の上方の位
置にてチャック４３がワークＷを把持している状態が、
その時点における基準画像データＳpd31で特定される。

【００３６】図５（ｄ）に示す動作ステップＭＳ4 のと
きには、下右端位置を中心とした画像領域Ｚ41を特定す
る。そして、その画像領域Ｚ41の部分画像ＰA41 をその
時点における基準画像データＳpd41として処理するよう
になっている。つまり、チャック４３がワークＷを把持
したままで第２のコンベアＣv2上にワークＷを載置した
状態が、その時点における基準画像データＳpd41で特定
される。

【００３７】図５（ｅ）に示す動作ステップＭＳ5 のと
きには、下右端位置を中心とした画像領域Ｚ51を特定す
る。そして、その画像領域Ｚ51の部分画像ＰA51 をその
時点における基準画像データＳpd51として処理するよう
になっている。つまり、両把持片４３ａの開放によって
ワークＷが釈放された状態が、その時点における基準画
像データＳpd51で特定される。

【００３８】図５（ｆ）に示す動作ステップＭＳ6 のと
きには、上右端位置を中心とした画像領域Ｚ61を特定す
る。そして、その画像領域Ｚ61の部分画像ＰA61 をその
時点における基準画像データＳpd61として処理するよう
になっている。つまり、ワークＷを釈放し終えたチャッ
ク４３が第２のコンベアＣv2の上方の位置にある状態
が、その時点における基準画像データＳpd61で特定され
る。

【００３９】図５（ｇ）に示す動作ステップＭＳ7 のと
きには、上左端位置を中心とした画像領域Ｚ71を特定す
る。そして、その画像領域Ｚ71の部分画像ＰA71 をその
時点における基準画像データＳpd71として処理するよう
になっている。つまり、ワークＷを釈放し終えたチャッ
ク４３が第１のコンベアＣv1の上方の位置にある状態
が、その時点における基準画像データＳpd71として特定
される。

【００４０】なお、本実施例にて特定された画像領域Ｚ
11〜Ｚ71の部分画像ＰA11,ＰA12 〜ＰA71 は、２５６×
２５６個の画素で構成される全体の画像９に比して少な
く、６４×６４個の画素で構成されている。更に、本実
施例では前記画像領域Ｚ11〜Ｚ71のうち、画像領域Ｚ1
1, Ｚ21, Ｚ71が画面中にて同一領域となっている。ま
た、画面中にて同様に画像領域Ｚ31, Ｚ61が同一領域と
なり、画像領域Ｚ12, Ｚ41, Ｚ51が同一領域となってい
る。

【００４１】次に、状態検出装置１の電気的構成を図６
に従って説明する。マイクロコンピュータ１０は、中央
処理装置（以下、単にＣＰＵという）１１、プログラム
メモリ１２、作業用メモリ１３及びデータ保存メモリ１
４等によって構成されている。前記プログラムメモリ１
２は、制御プログラムを記憶した読み出し専用のメモリ
（ＲＯＭ）からなる。前記作業用メモリ１３は、ＣＰＵ
１１の演算処理結果及び画素データ等が一時的に記憶さ
れる読み出し及び書き替え可能なメモリ（ＲＡＭ）から
なる。また、データ保存メモリ１４には前記基準画像デ
ータＳpd11〜Ｓpd61が記憶されるようになっている。

【００４２】ＣＰＵ１１は、プログラムメモリ１２に記
憶された制御プログラムによって各種演算処理動作を実
行するようになっている。ＣＰＵ１１は、一定時間毎に
入出力インターフェース１５を介してＣＣＤカメラ３を
走査制御する。そして、前記ＣＰＵ１１は、ＣＣＤカメ
ラ３からの画素信号をＡ／Ｄ変換器１６及びバスコント
ローラ１７を介して画素データにし、それを前記作業用
メモリ１３に記憶させるようになっている。

【００４３】Ａ／Ｄ変換器１６は、ＣＣＤカメラ３から
の画素信号をアナログ値からデジタル値に変換する際、
各画素信号が予め定められた設定値以上であるか否かを
判別する。そして、画素信号が設定値以上の場合には、
同Ａ／Ｄ変換器１６は「１」を画素データとして出力す
る。反対に画素信号が設置値未満の場合には、同Ａ／Ｄ
変換器１６は「０」を画素データとして出力する。

【００４４】バスコントローラ１７は、画素データを作
業用メモリ１３に記憶する。従って、作業用メモリ１３
には、ＣＣＤカメラ３によって撮られた画像９が２５６
×２５６個の画素データ（以下、「全体画像データ」と
いう）として記憶されていることになる。なお、本実施
例では説明の便宜上、横方向への走査を画像９の上から
下へ順次移していくという走査制御方法を採用してい
る。

【００４５】ＣＰＵ１１は、作業用メモリ１３に記憶さ
せた全体画像データを基に、前記各基準画像データＳpd
11〜Ｓpd71を作成し、それらをデータ保存メモリ１４に
記憶させるようになっている。また、チャック装置４０
が実際に作動しているとき、ＣＰＵ１１は前記各画像領
域Ｚ11〜Ｚ71の部分画像ＰB11 〜ＰB71 の切り出しを行
う。そして、ＣＰＵ１１はその部分画像ＰB11 〜ＰB71
の画像データを検査画像データＴpd11〜Ｔpd71として作
業用メモリ１３に記憶するようになっている。

【００４６】また、ＣＰＵ１１はデータ保存メモリ１４
に記憶させた各基準画像データＳpd11〜Ｓpd71と、その
時々でＣＣＤカメラ３が撮像して得た作業用メモリ１３
に記憶した検査画像データＴpd11〜Ｔpd71とを比較・判
定するようになっている。

【００４７】更に、ＣＰＵ１１は、前記比較・判断結果
に基づき、入出力インターフェース１５を介してチャッ
ク装置４０の各電磁バルブＶ1 〜Ｖ6 をＯＮ−ＯＦＦ制
御するようになっている。また、ＣＰＵ１１は、同じく
比較・判定結果に基づき、入出力インターフェース１５
を介してコンベア駆動回路２０を駆動制御して、第１及
び第２のコンベアＣv1，Ｃv2を所定方向に駆動する。

【００４８】次に、状態検出装置の作用について説明す
る。まず、各状態における基準画像データＳpd11〜Ｓpd
71をあらかじめ状態検出装置１にティーチングする手順
について述べる。

【００４９】ＣＣＤカメラ３が前記エリア４ａを撮像す
ると、その画像９は画素信号としてＡ／Ｄ変換器１６に
出力される。そして、前記画素信号は「０」または
「１」を示す画素データに変換された後、バスコントロ
ーラ１７を介して作業用メモリ１３に記憶される。

【００５０】次にＣＰＵ１１は、撮像された画像９中に
おける所定の箇所の画像領域を特定する。上述したよう
に、本実施例では図３（ａ）〜図３（ｆ）の動作を行っ
た場合には、図５（ａ）〜図５（ｆ）のように画像領域
Ｚ11〜Ｚ71を特定する。ＣＰＵ１１は、各特定された画
像領域Ｚ11〜Ｚ71の部分画像ＰA11 〜ＰA71 を切り出
し、その切り出した部分画像ＰA11 〜ＰA71 のデータ
を、基準画像データＳpd11〜Ｓpd71としてデータ保存メ
モリ１４に記憶させる。従って、本実施例ではデータ保
存メモリ１４に、合計８個の基準画像データＳpd11〜Ｓ
pd71があらかじめ記憶されることになる。

【００５１】この状態からチャック装置４０を作動させ
る。いま、チャック装置４０が図３（ａ）の動作ステッ
プＭＳ0 の状態（ＣＣＤカメラ３では図５(a) に示す画
像９）にあるとする。

【００５２】まずＣＰＵ１１は、画像領域Ｚ11における
部分画像ＰA11 の基準画像データＳpd11と、画像領域Ｚ
12における部分画像ＰA12 の基準画像データＳpd12とを
データ保存メモリ１４から呼び出す。そして、ＣＰＵ１
１は、その時に撮像されている画像９中から画像領域Ｚ
11，Ｚ12の部分画像ＰB11 ，ＰB12 を切り出し、それら
を検査画像データＴpd11，Ｔpd12として読み出す。

【００５３】ＣＰＵ１１は、基準画像データＳpd11と検
査画像データＴpd11とを比較すると共に、基準画像デー
タＳpd12と検査画像データＴpd12とを比較する（図７、
図８参照）。そして、いずれも画像データ同士が一致す
る状態になったと判断したとき、ＣＰＵ１１はチャック
装置４０が動作ステップＭＳ0 にあるものと判断して、
チャック装置４０に次の動作ステップＭＳ1 の遂行を指
示する。

【００５４】具体的には、ＣＰＵ１１はまず入出力イン
ターフェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所
定の制御信号を送り出し、電磁バルブＶ5 ，Ｖ6 のＯＮ
−ＯＦＦを切り換える。すると、チャック４３内の圧力
室Ｒ5 内へエアが供給されることにより把持片４３ａが
閉塞し、ワークＷが把持された状態となる（図３(b)参
照）。ＣＰＵ１１は以上の制御を実行した後、次の画像
領域Ｚ21における部分画像ＰA21 の基準画像データＳpd
21を呼び出して待機する。

【００５５】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ21の部分画像ＰB21 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd21として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd21と検査画像データＴpd21とを
比較し、一致した状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ1 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ2 の遂行を指示する。

【００５６】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所定の
制御信号を送り出し、電磁バルブＶ1 ，Ｖ2 のＯＮ−Ｏ
ＦＦを切り換える。すると、Ｘ軸方向シリンダ３６内の
圧力室Ｒ1 内へエアが供給され、前記シリンダ３６のロ
ッド３６ａが伸張するようになる。

【００５７】その結果、第１のコンベアＣv1上にてワー
クＷを把持したチャック４３が、第２のコンベアＣv2の
上方の位置へ移動を開始する（図３(c) 参照）。そし
て、ＣＰＵ１１は以上の制御を実行した後、次の画像領
域Ｚ31における部分画像ＰA31の基準画像データＳpd31
を呼び出して待機する。

【００５８】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ31の部分画像ＰB31 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd31として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd31と検査画像データＴpd31とを
比較し、一致する状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ2 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ3 の遂行を指示する。

【００５９】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所定の
制御信号を送り出し、電磁バルブＶ3 ，Ｖ4 のＯＮ−Ｏ
ＦＦを切り換える。すると、Ｙ軸方向シリンダ４４内の
圧力室Ｒ3 内へエアが供給され、前記シリンダ４４のロ
ッド４５ａが伸張するようになる。

【００６０】その結果、ワークＷを把持したチャック４
３が下方向への移動を開始する（図３(d) 参照）。ＣＰ
Ｕ１１は以上の制御を実行した後、次の画像領域Ｚ41に
おける部分画像ＰA41 の基準画像データＳpd41を呼び出
して待機する。

【００６１】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ41の部分画像ＰB41 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd41として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd41と検査画像データＴpd41とを
比較し、一致する状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ3 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ4 の遂行を指示する。

【００６２】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所定の
制御信号を送り出し、電磁バルブＶ5 ，Ｖ6 のＯＮ−Ｏ
ＦＦを切り換える。すると、チャック４３内の圧力室Ｒ
6 内へエアが供給されることにより把持片４３ａが開放
し、ワークＷが第２のコンベアＣv2の上にて釈放された
状態となる（図３(e) 参照）。ＣＰＵ１１は以上の制御
を実行した後、次の画像領域Ｚ51における部分画像ＰA5
1 の基準画像データＳpd51を呼び出して待機する。

【００６３】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ51の部分画像ＰB51 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd51として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd51と検査画像データＴpd51とを
比較し、一致する状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ4 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ5 の遂行を指示する。

【００６４】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所定の
制御信号を送り出し、電磁バルブＶ3 ，Ｖ4 のＯＮ−Ｏ
ＦＦを切り換える。すると、Ｙ軸方向シリンダ４４内の
圧力室Ｒ4 内へエアが供給され、前記シリンダ４４のロ
ッド４５ａが収縮するようになる。

【００６５】その結果、ワークＷを釈放し終えたチャッ
ク４３が上方向への移動を開始する（図３(f) 参照）。
ＣＰＵ１１は以上の制御を実行した後、次の画像領域Ｚ
51における部分画像ＰA51 の基準画像データＳpd51を呼
び出して待機する。

【００６６】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ61の部分画像ＰB61 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd61として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd61と検査画像データＴpd61とを
比較し、一致する状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ5 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ6 の遂行を指示する。

【００６７】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介して電磁バルブ駆動回路１９に所定の
制御信号を送り出し、電磁バルブＶ1 ，Ｖ2 のＯＮ−Ｏ
ＦＦを切り換える。すると、Ｘ軸方向シリンダ３６内の
圧力室Ｒ2 内へエアが供給され、前記シリンダ３６のロ
ッド３５が収縮するようになる。

【００６８】その結果、チャック４３が、原点位置であ
る第１のコンベアＣv1上の位置への移動を開始する（図
３(f) 参照）。ＣＰＵ１１は以上の制御を実行した後、
次の画像領域Ｚ71における部分画像ＰA71 の基準画像デ
ータＳpd71を呼び出して待機する。

【００６９】次にＣＰＵ１１は、撮像されている画像９
中から画像領域Ｚ71の部分画像ＰB71 を切り出し、それ
を検査画像データＴpd71として読み出す。ＣＰＵ１１
は、基準画像データＳpd71と検査画像データＴpd71とを
比較し、一致する状態にあると判断したとき、即ち動作
ステップＭＳ6 の状態にあると判断したとき、チャック
装置４０に次の動作ステップＭＳ7 の遂行を指示する。

【００７０】具体的には、ＣＰＵ１１は入出力インター
フェース１５を介してコンベア駆動回路２０に所定の制
御信号を送り出し、第１及び第２のコンベアＣv1，Ｃv2
をＺ軸方向に駆動させる。すると、第１のコンベアＣv1
上の所定位置には次に搬送されるべきワークＷが搬入さ
れ、第２のコンベアＣv2上の所定位置からは先に搬送さ
れたワークＷが別の位置へ搬出される（図３(g) 参
照）。

【００７１】この後、ＣＰＵ１１は一回分の搬送動作パ
ターンが終了したものと判断し、画像領域Ｚ11, Ｚ12に
おける部分画像ＰA11,ＰA21 の基準画像データＳpd11,
Ｓpd12を再度呼び出して次の搬送動作に備える。

【００７２】さて、本実施例によると、上記のようにそ
の時々におけるチャック４３及びワークＷの状態を確実
に検出することが可能となる。このため、チャック４３
及びワークＷ状態を検出するためのセンサが不要になる
という利点が生じる。よって、従来問題であった配線の
切断による故障等は起こり得なくなり、チャック装置４
０の実用性が飛躍的に向上する。しかも、チャック装置
４０周囲の配線がなくなることによって、装置全体の小
型化・簡略化をも達成することが可能となる。

【００７３】また、この実施例によると、特定した画像
領域Ｚ11〜Ｚ71の部分画像ＰA11 〜ＰA71,ＰB11 〜ＰB7
1 は、いずれも画像９に比して狭い領域となっている。
このような部分画像ＰA11 〜ＰA71,ＰB11 〜ＰB71 が比
較対象であるため、データ数を少なくすることが可能と
なり、処理時間を短縮化することが可能となる。

【００７４】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ることはなく、以下のように変更することが可能であ
る。例えば、（１）その時々における基準画像データと検査画像デー
タとが一定時間経過しても一致しない場合には、異常が
発生したと判断してチャック装置４０及びコンベアＣv
1，Ｃv2を停止させたり、警報を鳴らしても良い。

【００７５】この場合、各動作ステップに要する時間を
あらかじめプログラムメモリ１２等に用意する。そし
て、次の動作ステップを実行するとき、ＣＰＵ１１内の
タイマを計時させる。そして、このタイマが計時する時
間と、あらかじめ用意した時間とを比較することによっ
てそれが可能となる。

【００７６】（２）１つの基準画像データと１つの検査
画像データとを比較する前記実施例の状態検出方法に代
え、１つの検査画像データと複数の検査画像データとを
比較するという方法でも良い。この方法によると、作動
体がその時点においてどの動作ステップにあるのかを認
識することが可能となる。

【００７７】（３）画面９中に特定される画像領域Ｚ11
〜Ｚ71の設定数は前記実施例に限定されることはなく、
任意に増減することが可能である。また、特定される画
像領域Ｚ11〜Ｚ71の形状も、必ずしも実施例のような長
方形状である必然性はない。

【００７８】更に、特定される画像領域Ｚ11〜Ｚ71の部
分画像ＰA11 〜ＰA71 を構成する画素の数も６４×６４
個に限定されることはなく、適宜変更して構わない。加
えて、画面９を構成する画素の数も２５６×２５６個に
限定されることはなく、例えば５１２×５１２個や１０
２４×１０２４個としても構わない。

【００７９】（４）例えば、前記画像９中の左端部に、
図９にて示されるようなセイフティのための画像領域Ｚ
s を、前記各動作ステップＭＳ0 〜ＭＳ7 を通じて各動
作に無関係に設けておくことも良い。そして、前記画像
領域Ｚs の部分画像ＰBSが通常の状態と異なる（例え
ば、作業者の手Ｈ等が撮像されている）と判断した場
合、チャック装置４０及びコンベアＣv1，Ｃv2を非常停
止させても良い。

【００８０】なお、前記セイフティのための画像領域Ｚ
s は図９の位置のみに限られず、他の領域であっても勿
論良い。（５）画像認識の方法としては、前記実施例では公知の
画像認識を用いたので特に詳述していない。この場合、
例えば基準画像データと検査画像データとの特徴の隔た
り（距離）を定義しておき、それが０のときに一致であ
ると認識するという方法等が適用可能である。

【００８１】また、画像同士の構造解析によって一致不
一致を認識したり、画素毎の比較により一致不一致を認
識したりする等の方法も同様に適用可能である。（６）画像認識を行う場合、実施例とは異なりチャック
４３の状態のみやワークＷの状態のみに基づいて画像認
識を行っても勿論良い。（７）また、作動体であるチャック４３やワークＷ等お
いてＣＣＤカメラ３に撮像される箇所に反射体（例えば
反射性の高いシール等）を設けておき、そのシールの状
態変化をもって画像認識を行うということも可能であ
る。この方法によれば、特定する画像領域のエリアを狭
く設定することができるため、処理速度をより速くする
ことができるという利点が生じる。しかも、この方法に
よると、解像度のあまり高くないＣＣＤカメラ３であっ
ても容易にシールの画像認識を行うことができるため、
結果的にコスト削減にもつながる。

【００８２】なお、前記反射体の形成方法としては、反
射性の高いシールを貼着させることのみに限定されるこ
とはなく、例えば作動体４３，Ｗの表面を部分的に研磨
し鏡面化するというような方法であっても勿論良い。ま
た、作動体４３，Ｗが複数の部分から構成されているよ
うな場合には、その中で最も反射性の高い部分をここで
いう反射体として使用しても良い。

【００８３】更に、作動体４３，Ｗ自体が材質的に反射
性の高いものである場合には、例えば反射性の低い物質
によって作動体４３，Ｗを覆い、一部のみを露出させる
という方法によって、反射体に代えても良い。

【００８４】（８）一連の動作パターン中において作動
体と連動してＣＣＤカメラ３の倍率を通常の設定よりも
上げて、作動体をズームアップしても良い。この場合に
はズームアップしたときの基準画像データを作成してお
く必要がある。この方法によると、より微細な作動体の
状態変化を検出することが可能となる。

【００８５】（９）状態検出装置をセンサの代替として
使用している前記実施例に代え、例えば、各動作ステッ
プ間の動作速度や１サイクルの時間等を検出して作業者
等に知らせることで工程管理のための手段として利用し
ても良い。

【００８６】（10）ＣＣＤカメラ３を二台以上使用して
複数の位置からチャック装置４０等を撮像することも勿
論可能である。このような方法によると、被撮像体であ
るチャック装置が大型であったり構造や動作が複雑であ
ったりする場合など、一台のＣＣＤカメラ３での撮像が
困難な場合に有利である。しかも、このことは、より確
実な危険防止対策を図るうえでも好ましい。

【００８７】（11）前記実施例では常時ＣＣＤカメラ３
から取り出し、その都度比較・判断をさせていた。この
方法に代えて、次の動作ステップを開始した後、あらか
じめ設定された時間後にＣＣＤカメラ３から画像を取り
込み、次の動作ステップの比較・判定を行うようにして
も良い。この方法によると、ＣＣＤカメラ３の消費電力
等の軽減につながるという利点がある。

【００８８】また、常時ＣＣＤカメラ３から画像９を取
り込むようにするが、部分画像の切り出し、検査画像デ
ータを求め、その検査画像データと基準画像データとの
比較判断する動作は、検査したい動作ステップ（状態）
となる直前から実施しても良い。

【００８９】この方法の利点は、状態検査装置１はその
間休止することができるので、同状態検査装置１の負荷
が軽減される。そして、その軽減された分だけ他の状態
の検出を行うことができるようにしても良い。例えば、
同一画面上に他の装置の状態の検出処理に使用すること
ができる。

【００９０】また、ＣＣＤカメラ３を一定時間毎に別の
角度に向けることにより、一台の固定ＣＣＤカメラ３で
は撮像し得ない他の装置の状態の検出を行わせることも
できる。

【００９１】（12）チャック装置４０の動作等は前記実
施例にて示したもののみに限られない。例えば、第１の
コンベアＣv1が第２のコンベアＣv2と同一の高さにある
ような場合には、前記上左端位置Ｐulにあるチャック４
３を更に下左端位置まで下降させてから把持を行わせる
ことが可能である。

【００９２】また、２次元的な動作を行う実施例のよう
なチャック装置４０の場合のみならず、１次元的な動作
や３次元的な動作を行うチャック装置４０に対しても本
状態検出装置を使用することは勿論可能である。

【００９３】（13）本発明は実施例のようなチャック装
置４０の状態検出装置に限定されることはなく、例えば
ロボットや各種工作機械等の状態検出装置に適用するこ
とも勿論可能である。

【００９４】（14）前記実施例では撮像装置としてＣＣ
Ｄカメラ３を使用したが、その他の撮像装置を使用して
も良い。（15）前記実施例では撮像装置は固定して使用したが、
作動体の動きに同期して、その動く作動体を捕らえるた
めに撮像装置を連動させても良い。例えば、作動体の撮
像位置が常に画面中の特定した画像領域に入るようにあ
らかじめ撮像装置を動く作動体と追従させるように設定
する。そして、あらかじめその画像領域の部分画像を基
準画像データとして保存する。実際に作動体が動くと
き、その画像領域の部分画像の検査画像データと前記基
準画像データとを比較・判断する。そして、その判断結
果に基づいて作動体の動きを制御するようにしても良
い。

【００９５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の作動体の
状態検出方法及び制御方法、並びに作動体の状態検出装
置によれば、位置検出センサを用いることなく作動体に
確実な動作を行わせることができるという優れた効果を
奏する。

【００９６】また、本発明の作動体の状態検出方法及び
制御方法、並びに作動体の状態検出装置によれば、位置
検出センサも位置検出センサから引き出される配線もな
いので、故障等の発生も極めて少なくすることができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】チャック装置を示す一部破断正面図である。

【図２】（ａ）はＸ軸方向シリンダを示す概略図であ
り、（ｂ）はＹ軸方向シリンダを示す概略図であり、
（ｃ）はチャック内のシリンダを示す概略図である。

【図３】（ａ）〜（ｇ）は、チャック装置の動作パター
ンを説明するための概略正面図である。

【図４】チャック装置とＣＣＤカメラとの位置関係を説
明するための概略右側面図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）は、ＣＣＤカメラによって撮像
されたチャック装置の画像を示す概略正面図である。

【図６】状態検出装置の電気ブロック回路図である。

【図７】（ａ）は画像領域Ｚ11における部分画像の基準
画像データを示す概略図、（ｂ）は同基準画像データと
一致している検査画像データを示す概略図、（ｃ）は同
基準画像データと一致していない検査画像データを示す
概略図である。

【図８】（ａ）は画像領域Ｚ12における部分画像の基準
画像データを示す概略図、（ｂ）は同基準画像データと
一致している検査画像データを示す概略図、（ｃ）は同
基準画像データと一致していない検査画像データを示す
概略図である。

【図９】画像中にセイフティのための画像領域を設けた
状態を示す概略正面図である。

【符号の説明】

４３…作動体としてチャック、Ｗ…作動体としてのワー
ク、３…撮像装置としてのＣＣＤカメラ、９…画像、Ｚ
11〜Ｚ71…画像領域、ＰA11 〜ＰA71 …特定した画像領
域の部分画像、ＰB11 〜ＰB71 …特定した画像領域の部
分画像、Ｓpd11〜Ｓpd71…基準画像データ、１４…記憶
手段としてのデータ保存メモリ、Ｔpd11〜Ｔpd71…検査
画像データ、１１…読み出し手段・判断手段としてのＣ
ＰＵ、１…作動体の状態検出装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の異なる状態を定められた順序で変動
する作動体（４３，Ｗ）を事前に撮像し、その時々の前
記各状態において撮像されている作動体（４３，Ｗ）の
画像（９）中の所定の箇所の画像領域（Ｚ11〜Ｚ71）を
特定して得た部分画像（ＰA11 〜ＰA71 ）と、作動体（４３，Ｗ）を定められた順序で変動させている
とき、撮像される画像（９）中の前記特定した画像領域
（Ｚ11〜Ｚ71）の部分画像（ＰB11 〜ＰB71 ）とを比較
することにより、その時々の作動体（４３，Ｗ）の状態
を検出することを特徴とする作動体の状態検出方法。
【請求項２】複数の異なる状態を定められた順序で変動
する作動体（４３，Ｗ）と、その作動体（４３，Ｗ）の変動を所定の位置から撮像す
る撮像装置（３）と、事前に、作動体（４３，Ｗ）を前記定められた順序で変
動させ、その時々の前記各状態において、撮像装置
（３）にて撮像されている作動体（４３，Ｗ）の画像
（９）中の所定の箇所の画像領域（Ｚ11〜Ｚ71）を特定
し、その特定した画像領域（Ｚ11〜Ｚ71）の部分画像
（ＰA11 〜ＰA71 ）を基準画像データ（Ｓpd11〜Ｓpd7
1）として記憶する記憶手段（１４）と、作動体（４３，Ｗ）を定められた順序で変動させている
とき、撮像装置にて撮像される画像（９）中の前記特定
した画像領域（Ｚ11〜Ｚ71）の部分画像（ＰB11 〜ＰB7
1 ）を切り出し、検査画像データ（Ｔpd11〜Ｔpd71）と
して読み出す読み出し手段（１１）と、前記切り出した検査画像データ（Ｔpd11〜Ｔpd71）と基
準画像データ（Ｓpd11〜Ｓpd71）とを比較し、その時々
の作動体（４３，Ｗ）の状態を判断する判断手段（１
１）とからなる作動体の状態検出装置。
【請求項３】複数の異なる状態を定められた順序で変動
する作動体（４３，Ｗ）を事前に撮像し、その時々の前
記各状態において撮像されている作動体（４３，Ｗ）の
画像（９）中の所定の箇所の画像領域（Ｚ11〜Ｚ71）を
特定して得た部分画像（ＰA11 〜ＰA71 ）と、作動体（４３，Ｗ）を定められた順序で変動させている
とき、撮像される画像（９）中の前記特定した画像領域
（Ｚ11〜Ｚ71）の部分画像（ＰB11 〜ＰB71 ）とを比較
することにより、その時々の作動体（４３，Ｗ）の状態
を検出し、その検出結果に基づいてその作動体（４３，Ｗ）を動作
させるようにしたことを特徴とする作動体の制御方法。
【請求項４】前記画像（９）は、撮像装置（３）で得ら
れる倍率の異なる画像を含むものであることを特徴とし
た請求項１に記載の作動体の状態検出方法。
【請求項５】作動体（４３，Ｗ）において撮像装置
（３）により撮像される箇所に反射体を設けておくこと
を特徴とした請求項１に記載の作動体の状態検出方法。