JPH10332320A - 製品スキャニング装置及び方法 - Google Patents

製品スキャニング装置及び方法

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JPH10332320A
JPH10332320A JP9369789A JP36978997A JPH10332320A JP H10332320 A JPH10332320 A JP H10332320A JP 9369789 A JP9369789 A JP 9369789A JP 36978997 A JP36978997 A JP 36978997A JP H10332320 A JPH10332320 A JP H10332320A
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JP
Japan
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light
product
conveyor belt
sensor
sensitive
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JP9369789A
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Ralf Schubert
シューベルト ラフル
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Gerhard Schubert GmbH
Original Assignee
Gerhard Schubert GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/04—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B5/00—Packaging individual articles in containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, jars
    • B65B5/10—Filling containers or receptacles progressively or in stages by introducing successive articles, or layers of articles
    • B65B5/105—Filling containers or receptacles progressively or in stages by introducing successive articles, or layers of articles by grippers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、製品の位置の光学的な判別が、可
能な限り光学的な歪み現象なしに行われ、且つ、光学的
位置判別構造の構成部品の交換や再調整のときに、かな
り高価な調整作業を伴うことなく、製造および維持が簡
単で安価である装置および方法に関する。 【解決手段】 光感応性センサにより、それに対して移
動するコンベヤベルトのような背景の上の製品の位置を
光学的に判別するためのこの種の装置は、コンベヤベル
ト上に光を照射するための少なくとも１つの光源が、移
動の方向に対して横切る方向に伸延する少なくとも１本
の走査線に沿って配置され、且つ、列が少なくとも１本
の走査線に沿って配置される少なくとも１列の光感応性
センサが、光源とセンサの間を通過する製品により生じ
る光の作用を記録するために位置決めされることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製品を置くことが
できる背景あるいは基盤に対する製品の位置を、光学的
に判別するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】生産工程において、不規則にあるいは無
秩序に置かれた製品を自動的に取り扱うべきときはいつ
も、たとえば、より特定して言えば、これに限定される
ものではないが製品を包装するときには、背景あるいは
基盤に対する製品の位置を判別することが非常に重要な
問題となりうる。
【０００３】この点に関して、使用の典型的な状況は、
コンベヤベルトの形態を有する背景あるいは基盤を関与
させるものであり、このコンベヤベルトにより、製造さ
れた個々の製品が生産設備から包装ステーションに搬送
され、そこでそれらは、たとえば、適切なグリッパー装
置あるいは他の取り扱い装置により自動的に把持され、
一般にその内部に予め成形されたポケットの中にそれら
を受け入れるようになっている包装容器、たとえば、ト
レイの中に移送されなければならない。
【０００４】この点に関しての困難性は、個々の製品
は、一般にコンベヤベルト上の前もって判別できない位
置に置かれ、また、異なった方向を向いて置かれるの
で、異なった方向性を帯びることである。これに対し
て、製品は、関係するそれぞれの製品およびそれぞれの
トレイあるいはトレイのポケットの構造に応じて、包装
容器あるいはトレイの中に、それに対して正確なそれぞ
れの位置にだけではなく、所定の位置方向に置かれなけ
ればならない。更に、その状況は、複数の異なった種類
の製品が、製品搬送コンベヤベルト上に無作為に分散し
た配置で供給されることがあるが、これらの製品は規定
の配列で個々のそれぞれのトレイに置く必要があるとい
う事実のために、しばしば一層困難になる。
【０００５】この点に関して、たとえば、上記の目的の
ために、同様に移動できるトレイが製品用の移動するコ
ンベヤベルトの横脇に配置されるシステムであって、コ
ンベヤベルトの脇に配置され、かつ、それらのアームの
自由端が真空吸引装置の形態でグリッパーあるいは所謂
ピッカーを有する１つ又は複数の包装ロボットにより、
製品をコンベヤベルトからトレイに移し替えることがで
きるシステムを開示するＥＰ−Ａ−９５ １１５ ５４
８が参照される。したがって、コンベヤベルト上のアク
セス位置をロボットに前もって知らせることができるよ
うにするために、ラインカメラがコンベヤベルトの移動
の方向でロボットの上流側の、コンベヤベルトの上方に
配置される。カメラは、コンベヤベルトの搬送移動の方
向を横切り、その全体の幅にわたって伸延する走査線に
沿って、製品がカメラの下方を通過するかどうかを確認
するように操作可能であり、またカメラは検出された製
品の回転方向を判別することも可能である。コンベヤベ
ルトの移動の速度と、走査線とロボットの位置の間の間
隔に関する情報と共に、必要とされるアクセス位置と、
コンベヤベルト上の所定の製品を把持するためのそれぞ
れの関連する時間は、次いでコンピュータにより、ライ
ンカメラの下流位置で動作するロボットに知らせること
ができる。
【０００６】コンベヤベルトが、たとえば、約１．５ｍ
あるいは２ｍの幅であるとき、この種のラインカメラ
は、コンベヤベルトの上方約１ｍの距離に保持される。
この結果、コンベヤベルトの最も外側の縁を走査または
感知する光ビームは、その場合、全く互いに平行に伸延
する状態ではなくなるが、カメラの視覚部またはレンズ
と、たとえば、９０度の角度で交わる。
【０００７】これは、光学的な歪み作用および視差現象
を生じさせ、また一方、カメラが再調整されて、再び再
焦点調整される度に、調整動作を再び行わなければなら
ず、すなわち試験動作であるが、その間は機械を停止し
なければならず、その通常モードで動作することができ
ないことを意味する。
【０００８】これに関する更なる欠点は、特に、コンベ
ヤベルト上に互いに対して狭い間隔で配置される比較的
高さが高い製品を取り扱うときに、ビームが傾斜した角
度で入射するという事実は、製品の下方縁が、別の製品
の隣接する上方縁により、カメラの視点から遮蔽あるい
は被覆されることを意味し、その結果、これらの２つの
製品を２つの別の製品として検出できなくなることであ
る。これは、機械の側に動作不良を招くことになる。
【０００９】更に、２ｍの幅のコンベヤベルトに対応す
る場合には、かなり精細な、たとえば、０．５ｍｍの走
査パターンあるいはラスラで走査を達成することが可能
でなければならないので、この種のラインカメラは、比
較的高い解像度のセンサを有していなければならず、こ
れは殆どの場合はＣＣＤセンサである。これは、コンベ
ヤベルトの横断方向にカメラのＣＣＤセンサ上の狭い領
域に４，０００画素を設けなければならないことを意味
し、このため、この種のラインカメラは比較的高価にな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、出来
るかぎり光学的な歪みなしに、簡単且つ信頼性が高い方
法で、光学的な位置判別を達成する、背景に対する製品
の位置を光学的に判別するための装置を提供することで
ある。
【００１１】本発明のもうひとつの目的は、製造および
維持が簡単で安価なセンサにより背景に対する製品の位
置を光学的に判別するための装置を提供することであ
る。
【００１２】本発明の更にもうひとつの目的は、アセン
ブリの構成部品を置換あるいは調節するときに、可能な
限り費用がかかる調整手続きなしに、できるだけ信頼性
が高く且つ正確な結果が得られるように動作する、移動
するコンベヤベルト上の製品の位置を光学的に判別する
ための装置を提供することである。
【００１３】本発明の更なる目的は、異なった製品の範
囲に関して信頼できる検出結果が得られる、コンベヤベ
ルトのような移動する背景に対する製品の位置を、光感
応性センサにより光学的に検出する方法を提供すること
である。
【００１４】また、本発明の更なる目的は、複雑でない
装置配置を用いた信頼性が高く且つ簡単な方法で製品位
置を検出することができる、移動する基盤上の製品の位
置を光学的に検出する方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】装置の面における本発明
によれば、光感応性センサに対して移動する背景あるい
は基盤、たとえば、コンベヤベルトの上の製品の位置を
光感応性センサにより光学的に判別するための装置であ
って、光をコンベヤベルト上に照射するようにされた少
なくとも１つの光源を含み、この光源はコンベヤベルト
の移動の方向に対して横切って伸延する少なくとも１本
の走査線に沿って配置される装置により、前述および他
の目的は達成される。この装置は、更に、感知線の少な
くとも１本に沿って配置された少なくとも１列の光感応
性センサを含む。このセンサは、光源と光感応性センサ
の間を通過する製品により生じる光の作用を記録するよ
うに操作可能である。
【００１６】方法の面における本発明の原理によれば、
光感応性センサに対して移動可能な背景、たとえば、コ
ンベヤベルトの上の製品の位置を光感応性センサにより
光学的に検出するための方法であって、移動の方向に対
して横切って伸延する少なくとも１本の走査線上で、コ
ンベヤベルトに光が照射される方法により、前述および
他の目的は達成される。製品により生じた光の作用は、
走査線全体に沿って配置された光感応性センサにより記
録される。
【００１７】以下に記述する本発明の好適な実施態様の
説明から明らかになるように、光感応性センサは狭い領
域に集中しているのではなくて、実質的に走査線全体に
わたっている、すなわち、コンベヤベルト全体を横切っ
て伸延しているという事実は、光感応性センサに入射す
る光ビームが、アイピースまたは接眼レンズから、ある
いは、アイピースまたは接眼レンズに拡散あるいは散乱
することなしに、実質的に互いに平行な関係で横切って
伸延することを意味する。
【００１８】したがって、その目的のために、一般にＣ
ＣＤセンサの形態である光感応性センサは、コンベヤベ
ルトを横切る１本以上の走査線に配置され、日光により
生じた光の作用、あるいは、製品により付加的に与えら
れた照明を記録し、そして、そのような光の作用を、コ
ンピュータ支援により製品位置情報の項目に変換する。
細長い形状に配置された棒状センサ内に、個々の実質的
に点状のＣＣＤセンサが列状に配置される。ＣＣＤコン
タクトセンサを使用するときには、市販のスキャナで使
用される多数の既に製造されており安価に入手できる出
来合いのユニットの形態である棒形状のＣＣＤコンタク
トセンサが使用可能であるという利点がある。
【００１９】この種のＣＣＤコンタクトセンサは、たと
えば、２００ｍｍよりも幾分か長く、１，７２８画素を
有する。すなわち、その長さ全体に渡って分布する個々
のセンサは、これにより、コンベヤベルトを横切る方向
に約０．１ｍｍの解像度を可能にする。このような状況
において、この棒状センサのライン周波数は４００Ｈｚ
であり、約１ＭＨｚの画素周波数と１：１００のダイナ
ミックレンジを有している。この点に関して、４００Ｈ
ｚのライン周波数は、棒状センサ全体の検出結果をこの
装置に接続されたコンピュータに送信することができ、
且つ、新しい観測手続きを実施することができる唯一の
ライン周波数であるので、決定的な値である。これによ
り、捜査動作が達成されるコンベヤベルトの移動方向に
間隔が開くことは、コンベヤベルトの移動速度に関係す
る。
【００２０】しかしながら、関連する製品は、一般にサ
イズが１ｃｍよりも大きい製品であるので、この種の解
像度のレベルおよびその繰り返し周波数は十分であるだ
けでなく、非円形の、たとえば、四角形の底面を有する
製品を取り扱うときに、コンベヤベルトの移動の方向に
対する製品の回転方向を検出することを可能にしてい
る。
【００２１】製品により生じる光の作用を改善するよう
に機能する追加の照明は、同様に直線構造のものであ
り、コンベヤベルトの移動の方向に対して横切って配置
されるのが望ましく、光ビームは互いに平行にコンベヤ
ベルトに実質的に直交して入射するのが望ましい。これ
は、できるだけ適切な細長い形状のレンズ、あるいは、
照明本体の後ろ側に適切に形成された反射器の助けを借
りて、細長い形状の照明本体により達成することができ
る。
【００２２】上述した市販で入手できる、したがって、
安価なＣＣＤコンタクトセンサを使用するときには、そ
れらは、走査すべき製品に非常に近接した関係で配置さ
れなければならない。したがって、好ましくは、コンタ
クトセンサは、コンベヤベルトの下方に配置され、コン
ベヤベルトは上方から、すなわち、センサの反対側から
照明され、コンベヤベルト自体はその場合に、少なくと
も照明源により模倣された光周波数に関して、少なくと
も部分的に透過性があることが望ましい。この場合に
は、好適な特徴においては、ガラス板がコンベヤベルト
の下側とＣＣＤセンサ、すなわち、特にＣＣＤコンタク
トセンサの間に配置され、ＣＣＤコンタクトセンサがガ
ラス板の上に直接置かれる。この場合には、個々のＣＣ
Ｄセンサの前面に既に直接的に一部が設置されているレ
ンズの他に、アセンブリはどのような光学システムも必
要とせず、特に、コンベヤベルトを横切る方向の強いビ
ーム集束作用を与えるどのような光学システムも持たな
い。
【００２３】コンベヤベルトは、安価に市販で入手でき
る棒状センサの長さよりもかなり広いので、注意してい
たような走査ギャップが横断方向にないように、すなわ
ち、１本の走査線上の棒状センサが他の走査線上の棒状
センサの間のギャップを覆うように、棒状センサは、コ
ンベヤベルトの移動の方向に間隔が空けられた２つの走
査線上に配置されるのが望ましい。
【００２４】ＣＣＤコンタクトセンサを含むＣＣＤセン
サの間にはかなりの価格差があるので、色差も記録する
ことができるようなセンサに比べて、それらが明暗差の
みを記録するものである場合には、好適な実施態様にお
いては、操作は明暗センサによってのみ行われる。たと
えば、コンベヤベルト上の個々の製品の表面構造に関し
て追加の色認識あるいは検出が必要な場合には、コンベ
ヤベルトの頂部側からこの目的のために色検出が付加的
に行われる。これは、コンベヤベルトの上方に保持され
た関係で中央位置に配置され、且つ、強く集束する光学
システムを有する、先に述べたようなラインカメラによ
りもう一度行うこともできる。しかしながら、この場合
には、それによって生ずる欠点は、当該カメラの前述の
配置に比べてあまり重要ではない。一方では、製品の表
面色検出のためだけに機能するこの種のラインカメラ
は、製品の位置を精密に判別するために要求されるもの
よりもかなり低い解像度を有していればよい。他方で
は、製品のこれらの底部縁が、脇に配置された製品の隣
接する頂部縁により遮蔽されるおそれがあるという欠点
を伴う、関連する動作手順が製品の底部縁を走査するこ
とにかかわらないように、製品の位置を検出するために
ここで関係するのは、製品の頂部側の色付けである。
【００２５】色検出あるいは認識を達成するためのもう
一つの可能な方法は、狭い検出あるいは認識領域のみを
有し、したがって、少数の個々のセンサおよび低解像度
が関係するカラーセンサあるいはグレイセンサを有する
適切な表面感知カメラが、コンベヤベルトから製品を把
持するための個々のロボットのアームに直接取り付けら
れ、すなわち、カラーセンサがロボットの把持手段に近
接して配置され、それらの制限された視野内においての
み色検出を行う、すなわち、ＣＣＤセンサによるそれぞ
れの製品の位置の以前の検出に基づいて、ロボットアー
ムが、制御コンピュータにより既に目標が定められてい
るそれぞれの製品に近接して既に移動しているときにの
み、製品に対して色認識を行う手続きである。この場合
には、各々の製品は、クローズアップの状態で個々に分
析される。
【００２６】市販の棒状ＣＣＤコンタクトセンサを使用
するときには、サイズが数センチの製品に関する解像度
のレベルは、一般に過剰でさえあるので、必要とされる
計算作業の量を減らすために、製品位置を判別するため
の複数の隣接して配置された個々のセンサを単一のセン
サに統合することができる。
【００２７】この点に関するもう一つの可能な配置は、
コンベヤベルトの同じ側に、すなわち、一般に製品が搬
送されるコンベヤベルトの頂部側に、照明手段と光感応
性センサを配置することである。
【００２８】この配置は、光透過性のコンベヤベルトを
有する必要がなく、且つ、コンベヤベルトの汚れや汚染
による影響を受ける操作の危険性が除去されることを意
味する。この配置は、製品の頂部側に対して比較的大き
な間隔を空けて配置することができるセンサを必要とす
る、あるいは、コンベヤベルト上で装置を通過する製品
が正確に同じ高さでなくてはならないことが分かる。
【００２９】本発明の更なる目的、特徴、および利点
は、以下の好適な実施態様の説明から明らかになるであ
ろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】最初に図１を参照すると、その中
の参照番号１は、矢印１４で示される移動の方向に移動
するコンベヤベルトの形態の背景表面を概して示し、こ
の上には、同様にコンベヤベルト１と共に移動する複数
の製品２ａ，２ｂ，．．．が不規則あるいは無秩序に分
布した配列で配置される。
【００３１】図２から最も良く分かるように、コンベヤ
ベルト１上の製品２ａ，２ｂは、コンベヤベルト１の脇
に平行な関係で供給されるトレイ１１ａ，１１ｂの形態
で示された適切な容器に、更に特定して言えば、トレイ
の中に設けられたくぼみ、すなわち、一般的には製品を
受け入れるために特に成形された凹部の中に移送されな
ければならない。この場合には、トレイ１１ａ，１１ｂ
は、コンベヤベルト１のそれぞれの側で１２ａおよび１
２ｂで示されるトレイベルト上に移送されて移動するの
が望ましい。
【００３２】ベルト１からトレイに製品を移送する操作
は、たとえば、１０で全体として示された２アーム式の
把持ロボットにより行われる。１０ａで示される把持ロ
ボット１０の基部はコンベヤベルト１の脇の固定位置に
配置され、それに対して把持ロボット１０の上側アーム
１０ｂが少なくとも垂直軸の周りで回転可能である。参
照番号１０ｃは、アーム部分１０ｂに対して回転可能な
別のアーム部分を示す。
【００３３】アーム部分１０ｃの前方または自由端に配
置されているのは、しばしば例えば真空吸着装置の形態
であり、場合によっては付加的に垂直軸回りを回転可能
である把持装置９である。
【００３４】把持装置９は、移動するコンベヤベルト１
上の所定の位置に行く必要がある。把持装置９が移動す
る必要がある位置は、或る所定の時点で１３で示された
コンピュータにより予め通知されている。その目的のた
めに、コンベヤベルト１上の個々の製品２ａ，２ｂの位
置は、コンベヤベルト１の移動の速度と同様に、或る所
定の時点でコンピュータ１３に判っていなればならな
い。
【００３５】これを達成するために、ロボットまたは複
数のロボット１０の上流に、コンベヤベルト１の移動の
方向１４に対して横切る方向に伸延し、且つ、コンベヤ
ベルト１の幅全体にわたって伸延する第１および第２の
走査線３ａおよび３ｂに沿って、コンベヤベルト１上の
製品の位置を光学的に判別するための装置が設けられ
る。
【００３６】図１から一層良く分かるように、この目的
のためにコンベヤベルト１の下方に配置されているの
は、走査線３ａ，３ｂの方向に配置され、上方からの、
すなわち、コンベヤベルト１からの入射光を受光するこ
とができる棒状センサ１５である。この実施態様におい
ては、センサ１５はＣＣＤコンタクトセンサを含んでい
るので、棒状センサ１５は、固定的に取り付けられた透
明ガラス板２１の下側に直接取り付けられ、透明ガラス
板２１の上をコンベヤベルト１が出来るだけ小さな間隔
でこれに沿って摺動する。
【００３７】コンベヤベルト１の他方の側に、すなわ
ち、その上方に配置され、走査線３ａおよび３ｂに沿っ
て伸延しているのは、コンベヤベルト１に下向きに光を
照射する光ストリップ１６ａ，１６ｂの形態の光源であ
る。コンベヤベルト１は、光ストリップ１６ａ，１６ｂ
により放射された光に対して少なくとも部分的に透過性
であるので、棒状センサ１５は、製品２ａ，２ｂの１つ
がそれぞれの走査線３ａ，３ｂの中に突出する、あるい
は、それを通過するときに明暗変化を記録する。走査動
作は、ベルトの移動の速度に比べて短い間隔で実行され
るため、たとえば直径が２ｃｍの寸法の製品２ａがアセ
ンブリを通過するときに、複数回の測定および複数回の
記録が行われるので、非円形の製品２を取り扱うときに
おいても、その回転方向を大まかに確かめることができ
る。
【００３８】製品の位置を最大限の精度で確認すること
ができるように、光ストリップ１６ａ，１６ｂからの光
は、可能な限り平行な光ビームの形態で、すなわち、た
とえば、上方から垂直にコンベヤベルト１に入射するこ
とが望ましい。この目的のために、光ストリップ１６
ａ，１６ｂの光は、たとえば、１６ａで示されたような
光ストリップの背後に配置された適切に凹面に整形され
た反射器１７により集束されるか、あるいは、光は、１
６ｂで示されたように光ストリップの前面に配置された
レンズ１８により光放射の方向に集束され、光ビームを
平行な関係に方向付ける。
【００３９】２つの走査線３ａおよび３ｂに沿った走査
作用は、使用された棒状センサ１５ａ〜１５ｅが、多数
入手でき、したがって、画像およびテキストを保存用フ
ァイルに格納するための、市販で入手できかつ従来型の
スキャナに安価に使用されるＣＣＤコンタクトセンサの
形態であるという理由で必要である。
【００４０】これらの棒状センサは、２０〜３０ｃｍの
長さのものであり、したがって、コンベヤベルト１の幅
全体をカバーするためには複数の棒状センサを使用する
ことが必要である。
【００４１】したがって、図２から分かるように、１本
の走査線３ａに沿って配置された棒状センサ１５ａ，１
５ｃ，１５ｅは、それらの間に棒状センサの長さよりも
幾分か短いギャップを持って配置される。この構造によ
り、他の走査線３ｂでのこれらのギャップをカバーする
ように他の棒状センサ１５ｂおよび１５ｄを精密に配置
することは、走査作用においてどのようなギャップもな
しにコンベヤベルト１の幅全体を走査することが可能で
あることを意味する。走査線３ａあるいは３ｂの棒状セ
ンサは、全ての棒状センサ１５ａ〜１５ｅに接続された
適切なコンピュータにより同時に作動されなければなら
ず、且つ、互いに相対した個々の棒状センサの空間的な
変位も、コンピュータ１３により考慮されなければなら
ないということが分かる。
【００４２】棒状センサ１５の中では、一般にはＣＣＤ
センサである個々の光感応性センサ４ａ，４ｂ，．．．
が、１５で全体的に示されるように、棒状センサの長手
方向、すなわち、コンベヤベルト１を横切る方向のみに
列状に配置される。
【００４３】光ストリップ１６ａ，１６ｂからの光は、
光感応性センサ４ａ，４ｂ，．．．、すなわち、棒状セ
ンサ１５の方向に可能な限り平行であるビームで放射さ
れるという事実により、また、これらの光感応性センサ
４ａ，４ｂ，．．．も、コンベヤベルト１の実質的に幅
全体に沿った空間的構成で配置されているので、光学的
な信号処理に関して光学的な歪み作用および視差現象は
存在しない。このようにして、異なった構造の製品２
は、それらの高さおよび横方向の突出物に無関係に、コ
ンベヤベルト１上で別の製品として、相対する非常に小
さな間隔に至るまで、依然区別することができる。更
に、棒状センサ１５を入れ換えるときの再調整に関係す
る費用が比較的安く、特に、このような状況における高
価な調整手続きを排除することができる。
【００４４】この種のＣＣＤコンタクトセンサは、特
に、色検出が必要でないので、装置に明暗差のみを記録
することができるＣＣＤセンサを使用するときに、経費
を制限されたレベルに抑えながら約０．１ｍｍの解像度
で認識あるいは検出手続きを行うことを可能にしてい
る。
【００４５】しかしながら、多くの場合において、少な
くとも製品２の頂部側の構造の色検出あるいは認識は、
付加的に必要である。
【００４６】図２においては、図１に示した配置とは異
なって、反射器またはレンズを備えた、コンベヤベルト
１の上方に配置された光ストリップ１６ａ，１６ｂは、
図２の図を簡略化するために図示されておらず、図２は
むしろ、コンベヤベルト１の下方に配置される棒状セン
サ１５のみを示す。
【００４７】しかしながら、製品の位置を精密に判別す
ることに備えるよりも色検出に備える方が、かなり低い
解像度でも、一般的に十分である。したがって、コンベ
ヤベルト１の上の製品の位置を精密に判別するためだけ
に備えるＣＤＤセンサの使用に加えて、色検出は、２つ
の異なった方法で達成することができる。
【００４８】図２を参照すると、このように走査線３
ａ，３ｂの領域に示されているのは、一般に行われてい
るようにコンベヤベルト１のほぼ中心の上方に保持さ
れ、且つ、走査線３ａと走査線３ｂの間の別の走査線３
ｃに沿ってコンベヤベルト１の幅全体を走査する追加の
ラインカメラ１９である。しかしながら、ラインカメラ
１９は、色検出のためだけに機能するので、位置を判別
するために以前に使用されたものよりもかなり低い解像
度を持つ必要がある。ラインカメラ１９は、棒状センサ
用の２本の走査線３ａ，３ｂの間に配置される代わり
に、製品位置を判別するのに関係がある２つの走査線の
下流に配置することもでき、したがって、同様にライン
カメラに接続されたコンピュータ１３から、その表面色
を検出すべき製品の位置に関しての追加の概略の予備情
報を受信することができる。
【００４９】コンベヤベルト上に混合して供給され、且
つ、平面で見て同一に見える異なった製品２ａおよび２
ｂの表面上の色の相違の識別を達成することが可能にな
るという理由で、特に色検出が必要である。それらは、
平面図で同一であるという事実のため、下側からのＣＣ
Ｄセンサによる周辺の明暗走査では、コンベヤベルト上
の異なった種類の製品を区別することができない。
【００５０】図２に示されるように、この点に関する別
の可能な選択肢は、ロボットアームの自由端の領域で、
すなわち、可能な限り把持装置９の直近で、あるいは、
ロボット１０のアーム部分１０ｃの前方端部で、ロボッ
ト１０上に２０あるいは２０’で示されたカメラを配置
することを伴う。把持装置９あるいはアーム部分１０ｃ
の方向、および、把持ロボット１０のアームおよびその
把持装置９の既知の瞬間的方向に関連して知ることがで
きるカメラ観察方向により、カメラ２０あるいは２０’
の絶対的な観察方向を常に知ることができる。この構造
の利点は、たとえば、２ａで示されるように製品の表面
構造の認識が、カメラが製品にかなり近づいたとき、し
たがって、製品が把持装置９により把持される直前の場
合にのみ生じる場合には、解像度は十分であるので、こ
の場合には、視野が制限され、且つ、低解像度のカメラ
を使用することができることである。この場合には、製
品の表面構造の色および／または回転位置と、したがっ
て、空間軸または座標に対する製品自体は、次いでカメ
ラ２０により検出される。カメラ２０あるいは２０’は
コンピュータ１３にも接続されているので、商品が取り
上げられた後で、且つ、それがたとえばトレイ１１ａ内
に置かれる前に、商品を垂直軸の周りで回転させなけれ
ばならない角度量を把持装置９に通知することが可能で
あり、たとえば、正方形あるいは長方形の製品が、製品
の頂部上のラベルが常に同じ方向を向くように、トレイ
１１ａ内に置かれる。
【００５１】図３は、平面で見て正方形あるいは長方形
の２ｘで示される製品が走査線３ａを通過するときの結
果を示す。
【００５２】この場合には、走査線３ａ上の棒状センサ
は、特に所定の時間間隔で作動され、走査線３ａに沿っ
て、製品２ｘの平面表面上の線２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，．．．として示された影の領域を確認する。
【００５３】１４の方向に移動するコンベヤベルト１の
搬送運動の速度に無関係に、これらの線２３は、ＣＣＤ
センサのライン速度を超えない限りは、均一な間隔であ
る。しかしながら、線２３ａ，２３ｂ，．．．の長さお
よび位置は異なっており、また、組み合わせで考える
と、製品が厳格に非円形である、たとえば、長方形の製
品である限りは、概略の位置だけでなく、製品２ｘの平
面図の表面の回転方向も与える。しかしながら、長方形
の製品の場合には、もし製品の頂部側が、たとえば、そ
れぞれの製品上のラベルｘ１，ｘ２により図２において
示されているような、一方の側からのみ読むことができ
るようなレタリングあるいはラベリングのような、対称
の線に対して対称な構造のものでないとすると、常に実
際の位置決めの２つの可能な形態がある。
【００５４】製品の移動の速度に比べて、光感応性セン
サが十分な分解能力を備え、且つ、十分に頻繁に作動さ
れると、このようにして、コンベヤベルト１上の製品の
位置を大まかに確認するだけでなく、その回転方向も判
別することが可能になる。
【００５５】したがって、コンベヤベルトのような移動
する基盤あるいは背景表面の上の製品の位置を光学的に
判別する上述した装置および方法は、少なくとも大幅に
減少した光学的歪みで動作し、且つ、装置の構成部品を
交換あるいは再調整するときに高価な調整作業を必要と
せず、実施するのが簡単で安価であることが分かる。
【００５６】上述した装置および方法は、本発明の原理
を例示して説明するために記述されたものであって、種
々の修正案および代替案が、本発明の精神および範囲を
逸脱することなく行い得ることが理解されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 製品を載せて搬送する移動コンベヤベルトの
側面図である。
【図２】 本発明による装置の実施態様に関係するコン
ベヤベルトの平面図である。
【図３】 ２ｘで示された製品が３ａで示された走査線
を通過するときに得られる結果を示す。
【符号の説明】
１ コンベヤベルト ２ａ，２ｂ 製品 ９ 把持装置 １０ 把持ロボット １０ａ 基部 １０ｂ 上側アーム １０ｃ アーム部分 １１ａ，１１ｂ トレイ １２ａ，１２ｂ トレイベルト １３ コンピュータ １４ 矢印 １５ 棒状センサ １６ａ，１６ｂ 光ストリップ １７ 反射器 １８ レンズ １９ ラインカメラ ２０，２０’ ＣＣＤカメラ ２１ 透明ガラス板

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光感応性センサに対して移動する背景、
    特にコンベヤベルト（１）の上の製品（２）の位置を光
    感応性センサ（４ａ，４ｂ，．．．）により光学的に判
    別するための装置であって、コンベヤベルト（１）を照
    射するための少なくとも１つの光源が、移動の方向（１
    ４）に対して横切る方向に伸延する少なくとも１本の走
    査線（３ａ，３ｂ）に沿って配置され、 少なくとも１本の走査線（３ａ，３ｂ）に沿って配置さ
    れる少なくとも１列の光感応性センサ（４ａ，４ｂ）
    が、光源と光感応性センサ（４ａ，４ｂ）の間を通過す
    る製品（２）により生じる光の作用を記録するように配
    置されたことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 光感応性センサ（４ａ，４ｂ）が、コン
    ベヤベルトの光源から遠い側に配置され、製品（２）に
    より投影された影を記録し、コンベヤベルト（１）が光
    透過性であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 光源が、コンベヤベルト（１）の製品
    （２）を載せて搬送する側に配置され、且つ、光感応性
    センサ（４ａ，４ｂ）がコンベヤベルト（１）の反対側
    に直接配置されていることを特徴とする前記請求項のい
    ずれか１項に記載の装置。
  4. 【請求項４】 光感応性センサ（４ａ，４ｂ）が、棒状
    センサ（１５ａ，１５ｂ）の形態に統合されていること
    を特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 光感応性センサ（４ａ，４ｂ）が、移動
    の方向（１４）にできるだけ少ない範囲に配置され、且
    つ、光感応性センサ（４ａ，４ｂ）が棒状センサ（１５
    ａ，１５ｂ）内で走査線（３ａ，３ｂ）の方向のみに、
    すなわち、移動の方向に対して横切って互いに対向して
    列状に配置されていることを特徴とする前記請求項のい
    ずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ＣＣＤセンサが、光感応性センサ（４
    ａ，４ｂ）あるいは棒状センサ（１５ａ，１５ｂ）とし
    て使用されることを特徴とする前記請求項のいずれか１
    項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 慣用のスキャナの棒状ＣＣＤセンサ、特
    に、ＣＣＤコンタクトセンサが、棒状センサ（１５ａ，
    １５ｂ）として使用されることを特徴とする請求項６に
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 棒状センサ（１５ａ，１５ｂ）が、平行
    な関係で伸延し、且つ、移動方向（１４）に間隔を置い
    てなる２本の走査線（３ａ，３ｂ）に沿って配置される
    ことにより、２つの連続して生じる棒状センサ（１５
    ａ，１５ｃ，１５ｅ）の間に１つの走査線（３ａ）上に
    横切る方向に形成されたギャップが、他の走査線（３
    ｂ）に沿って配置された棒状センサ（１５ｂ，１５ｄ）
    によりカバーされるように配置されていることを特徴と
    する前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 光ストリップ（１６ａ，１６ｂ）が、各
    々の走査線（３ａ，３ｂ）に沿った光源として、コンベ
    ヤベルト（１）に対して間隔を空けて配置されている前
    記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 光学的手段、特に、適切に成形された
    反射器（７）あるいはレンズ（１８）により、光ストリ
    ップ（１６ａ，１６ｂ）が可能な限り平行な状態で集束
    され、且つ、コンベヤベルト（１）に向けて垂直に方向
    付けられた光を放射することを特徴とする請求項９に記
    載の装置。
  11. 【請求項１１】 移動の方向（１４）および／または横
    切る方向の光感応性センサ（４ａ，４ｂ）の広がりが、
    製品（２）のサイズに対して非常に小さいことを特徴と
    する前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 光感応性センサ（４ａ，４ｂ）および
    棒状センサ（１５ａ，１５ｂ）が、コンベヤベルト
    （１）上の製品（２）の位置、および、可能であれば、
    移動の方向（１４）に対するそれらの回転位置を計算す
    るための計算手段（１３）に接続されていることを特徴
    とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 コンベヤベルト（１）上の製品（２）
    を把持するための把持手段（９）が、計算手段（１３）
    に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の
    装置。
  14. 【請求項１４】 走査線（３ａ，３ｂ）の間に特に配置
    された別の走査線（３ｃ）の下方を通過する製品（２
    ａ，２ｂ）の表面の色検出が、コンベヤベルト（１）に
    対して間隔を空けて配置された少なくとも１つの色に感
    度を有するラインカメラ（１９）により、別の走査線
    （３ｃ）に沿って行われることを特徴とする前記請求項
    のいずれか１項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 コンベヤベルトに対して相対的に移動
    可能である把持手段（９）に配置されているのが、色に
    感度を有するカメラ（２０，２０’）であって、そして
    それの把持手段（９）あるいはそれを備えた構成部品に
    対する観察方向は既知であり、そのカメラは同様に計算
    手段（１３）に接続されていることを特徴とする前記請
    求項のいずれか１項に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 光感応性センサに対して移動する背
    景、特にコンベヤベルト（１）上にある製品の位置を光
    感応性センサにより光学的に判別する方法であって、 移動の方向（１４）に対して横切る方向に伸延する少な
    くとも１本の走査線（３ａ，３ｂ）上の光によりコンベ
    ヤベルト（１）が照射され、製品（２）の光の作用が、
    走査線（３ａ，３ｂ）全体に沿って配置された光感応性
    センサ（４ａ，４ｂ）により記録されることを特徴とす
    る方法。
  17. 【請求項１７】 光感応性センサ（４ａ，４ｂ）が、照
    射側から離れた側に配置され、コンベヤベルト（１）が
    光透過性である請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 製品（２）の頂部側の色検出が、移動
    の方向（１４）に対して横切って伸延する少なくとも１
    本の走査線（３ａ，３ｂ）に沿って行われることを特徴
    とする請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 把持手段（９）が把持手段自体により
    製品（２）に接近したときに、製品（２）の頂部側の狭
    い領域の色検出が行われることを特徴とする請求項１６
    に記載の方法。
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