JPH11129179A

JPH11129179A - たばこの巻のピッキング供給装置

Info

Publication number: JPH11129179A
Application number: JP9298673A
Authority: JP
Inventors: Gen Sakuma; 弦佐久間; Shigeyuki Shinohara; 茂行篠原; Naoto Watanabe; 直人渡邊
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-18
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JP3133714B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ある程度方向を揃えて多数積まれたたばこの
巻の山から巻を一本づつ確実にピッキングするととも
に、このピッキングした巻をトレーなどに供給する。【解決手段】レーザプロジェクタ４により巻供給トレ
ー１の上の巻Ｔに６つのレーザスリット光照射する。第
１巻端照明２ａで巻Ｔを照明してフィルタ部の端部を照
らす。ＣＣＤカメラ３ａで巻Ｔをスリット光に対して斜
め方向から撮像する。画像処理用パソコン１００の画像
処理により、画像上のスリット光による円弧状の単位パ
ターンを最上段の巻について複数検出する。巻の端部の
位置を検出する。複数の単位パターンと端部の位置で巻
の位置を検出する。検出した位置のデータを画像処理用
パソコン１００からロボット制御用パソコン２００に転
送する。ロボット制御用パソコン２００で多関節ロボッ
ト５を制御し、ハンド部５４で巻供給トレー１上の巻Ｔ
を吸着し、巻挿入トレー１０に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たばこの巻をある
程度方向を揃えて複数積層した巻の山から巻を一本づつ
ピッキングして巻整列手段に供給するするたばこの巻の
ピッキング供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たばこの製造に際しては、喫煙時
の煙に含まれるニコチンやタールの含有量を調べるため
に、たばこの巻の製造本数に対応して所定の割合で所定
本数のサンプルを取り出して含有量の検査を行ってい
る。また、検査は常時行わなければならず、さらに検査
すべきたばこの巻の本数は多いので、自動喫煙機で検査
を行っている。

【０００３】自動喫煙機は複数の喫煙口を備えており、
これらの喫煙口にホルダを介して巻を装着し、ホルダに
装着された巻の先端にヒータ等により自動着火し、喫煙
機は所定の吸引のパターンで吸引し、その吸気の分析を
行う。しかし、このような自動喫煙機の場合、巻に対し
てヒータ等により自動着火するとき、着火点が例えばホ
ルダを基準にしてそこから所定の位置となるように予め
決められているので、ホルダに装着された巻の挿入深さ
にばらつきがあると、着火時に支障が生じる。例えば、
挿入深さが深すぎると、ヒータが巻の先端から離れすぎ
て着火できなかったり、挿入深さが浅すぎると、ヒータ
等が巻の先端に強く当接して巻がつぶれたりする。

【０００４】このため、ロボットによりホルダに巻を自
動装着する技術が開発されている。すなわち、ロボット
技術によれば、予め決められた位置で所定の姿勢をして
いる巻を把持する動作、および、その把持した巻を予め
決められた位置にあるホルダに装着する動作は容易に行
うことができる。そこで、例えば図１０に示したよう
に、複数の筒１０ａを一定間隔で立設したトレー１０を
用い、複数の筒１０ａにそれぞれ巻Ｔを一本づつ挿入
し、このトレー１０を自動喫煙機の近傍に設置してロボ
ットで巻Ｔを把持するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ロボット
と所定の形状をしたトレーを用いることにより、自動喫
煙機のホルダに装着する巻の挿入深さのばらつきを抑え
ることができる。しかし、トレーの筒への巻の挿入は検
査員が一本づつ手作業で行っており、検査員の作業に負
担がかかるという問題がある。

【０００６】そこで、上記のようなトレーへの巻の供給
をロボットで自動化することが考えられるが、人手によ
る手作業を軽減するためには、別のトレーなどに巻をあ
る程度まとめておくだけでよく、さらに、この中からロ
ボットで巻を一本づつピッキングする必要がある。しか
し、このようなある程度まとめただけでは巻の一本一本
の位置は決まっていないので、この巻の位置を認識し、
さらにこの認識した巻の位置にロボットのハンド部を正
確に移動して巻をピッキングする必要がある。

【０００７】ところで、ロボットのハンド部の制御を行
う場合、前記のように予め決められた所定の位置の間で
ハンド部を移動することは、ティーチング等により正確
に行うことができる。しかし、上記のように任意の位置
として認識された位置にハンド部を移動する場合は多少
の誤差が生じてしまい、巻をピッキングする効率が低下
してしまう。本発明は、ある程度方向を揃えて多数積ま
れたたばこの巻の山から巻を一本づつ確実にピッキング
するとともに、このピッキングした巻をトレーなどに供
給できるようにすることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の請求項１のたばこの巻のピッキング
供給装置は、たばこの巻をある程度方向を揃えて複数積
層した巻の山から巻を一本づつピッキングして巻整列手
段に供給するたばこの巻のピッキング供給装置であっ
て、前記複数積層された巻の円柱側面に該巻の軸を切断
する複数のスリット光を照射するスリット光照射手段
と、前記巻の端部を照明する巻端照明手段と、前記スリ
ット光が照射された巻の円柱側面を該スリット光が構成
する面に対して斜めの方向から撮像する撮像手段と、該
撮像手段で得られる全体画像から、前記複数のスリット
光が一本の巻に形成する複数の単位パターンを検出する
とともに、前記巻端照明手段で照明された巻の端部を検
出し、該複数の単位パターンと該端部とに基づいて巻の
位置を検出する巻位置検出手段と、一本の巻の円柱側面
を吸着することにより該巻をピッキングするハンド部を
有するロボットと、前記巻位置検出手段で検出された巻
の検出位置と予め決められた前記巻整列手段における供
給位置とに基づいて前記ロボットを制御し、該検出位置
の巻を前記ハンド部でピッキングして、該ピッキングし
た巻を前記巻整列手段に供給するロボット制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

【０００９】複数積層された巻の円柱側面に該巻の軸を
切断するスリット光を照射するとこのスリット光により
上段の巻の円柱側面に沿って輝線が形成されるが、この
円柱側面をスリット光が構成する面に対して斜めの方向
から撮像するとこの輝線を斜めから見込むので、全体画
像上に複数の円弧状のパターン（単位パターン）が得ら
れる。そして、撮像手段で得られる全体画像のうち、複
数のスリット光が一本の巻に形成する複数の単位パター
ンと、検出した巻の端部とにより巻の位置を検出でき
る。

【００１０】請求項１のたばこの巻のピッキング供給装
置において、巻位置検出手段は上記のように巻の位置を
検出し、ロボット制御手段がロボットを制御して、検出
した位置の巻をハンド部でピッキングし、このピッキン
グした巻を巻き整列手段に供給する。

【００１１】また、本発明の請求項２のたばこの巻のピ
ッキング供給装置は、前記請求項１の構成を備え、前記
巻位置検出手段は、前記全体画像上で、高輝度に対応す
る画素のうちスリット光の照射源側に最も近い画素を最
上段の巻の稜線上の点に対応する第１の点とし、該第１
の点に対応する上記画素を含む円弧状の第１の単位パタ
ーンの画像を抽出して該単位パターンを標準パターンと
し、前記全体画像上で、前記第１の点を含む単位パター
ンよりもスリット光の照射源と反対側の領域で高輝度に
対応する画素を検出し、該検出した画素の近傍で前記標
準パターンとのパターンマッチングを行って第２の単位
パターンの画像を抽出し、該第２の単位パターンの画像
上で前記第１の点の画素に略対応する画素を最上段の巻
の稜線上の点に対応する第２の点とし、前記全体画像上
で、前記第１の点と前記第２の点を通る直線上で前記巻
の端部に対応する第３の点を検出し、前記第１の点、第
２の点および第３の点に基づいて最上段の一つの巻の位
置を検出することを特徴とする。

【００１２】複数の円弧状の単位パターンのうち、最上
段の巻に形成された単位パターンは、全体画像上で、ス
リット光の照射源側に最も近いものとなり、さらにその
単位パターンのうちの巻の稜線上の点が照射源側に最も
近い画素となる。また、同じ巻によって形成される単位
パターンは同一形状となる。

【００１３】したがって、請求項２のたばこの巻のピッ
キング供給装置によれば、最上段の巻について第１の単
位パターンおよびこれと同形状の第２の単位パターンと
して、それぞれ円弧状のパターンが抽出され、巻の稜線
上の２点に対応する点としてこれらの第１および第２の
単位パターンに対応する２点が求められる。また、巻の
端部を照明することで端部に対応する第３の点が求めら
れ、この第１，第２および第３の点から最上段の一つの
巻の位置を検出することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形
態に係わる巻供給システムの要部外観を示す斜視図であ
り、この巻供給システムは、基台Ａ上に巻供給トレー
１、巻端照明手段としての第１巻端照明２ａ、巻端照明
手段としての第２巻端照明２ｂ、撮像手段としての２台
のＣＣＤカメラ３ａ，３ｂ、スリット光照射手段として
の２台のレーザプロジェクタ４、ロボットとしての多関
節ロボット５および巻長センサ６を備えており、巻長セ
ンサ６の近傍で基台Ａに固定された位置決め部材７によ
って図１０と同様な巻挿入トレー１０が所定位置に着脱
自在に配置される。そして、巻供給トレー１に積載され
たたばこの巻Ｔの一本づつの位置をＣＣＤカメラ３ａ，
３ｂを用いた画像処理により認識し、多関節ロボット５
で巻Ｔを保持して巻挿入トレー１０の筒１０ａに巻Ｔを
供給する。

【００１５】巻供給トレー１、第１巻端照明２ａ、第２
巻端照明２ｂ、ＣＣＤカメラ３ａ，３ｂ、２台のレーザ
プロジェクタ４、多関節ロボット５、巻長センサ６およ
び位置決め部材７は基台Ａに対して所定の位置に固定さ
れており、これらの固定位置は図示のＸ，Ｙ，Ｚの３次
元座標系の座標値により予め決められている。そして、
ＣＣＤカメラ３ａ，３ｂの画像を取り込んで画像処理を
行う画像処理用パソコン１００により上記３次元座標系
で巻Ｔの位置を認識し、この認識結果はロボット制御用
パソコン２００に送られ、このロボット制御用パソコン
２００は上記３次元座標系に基づいて多関節ロボット５
を制御する。なお、画像処理用パソコン１００はフロッ
ピィディスクにより位置検出プログラムが供給され、こ
の位置検出プログラムをＲＡＭ等にロードして後述説明
する処理を行う。なお、画像処理用パソコン１００とこ
の画像処理用パソコン１００が行う処理により巻位置検
出手段が構成されている。また、ロボット制御用パソコ
ン２００とこのロボット制御用パソコン２００が行う処
理によりロボット制御手段が構成されている。

【００１６】巻供給トレー１は水平な底面１１と上に開
いて傾斜した両側面１２，１３を有し、多数のたばこの
巻Ｔは両側面１２，１３と略平行に配置される。第１巻
端照明２ａおよび第２巻端照明２ｂは巻供給トレー１上
の巻Ｔの端部を照らす位置に配置されている。巻Ｔは一
端がフィルタ部で他端はたばこ刻が露出した切り口にな
っているので、この第１巻端照明２ａまたは第２巻端照
明２ｂで照明されると巻Ｔのフィルタ部の端部だけが白
く発光し、ＣＣＤカメラ３ａ，３ｂによりフィルタ部の
端部（以後、「巻端」という。）が画像として捕らえら
れる。

【００１７】図２は巻供給トレー１に対する２台のＣＣ
Ｄカメラ３ａ，３ｂとレーザプロジェクタ４の光学的位
置関係を示す図であり、ＣＣＤカメラ３ａは巻供給トレ
ー１に対して第１巻端照明２ａ側の上方から、また、Ｃ
ＣＤカメラ３ｂは巻供給トレー１に対して第２巻端照明
２ｂの上方から、それぞれ斜めに見込むように配置され
ており、この２台のＣＣＤカメラ３ａ，３ｂの光軸はそ
れぞれ垂線と３０°の角度をなして巻供給トレー１を通
るように設定されている。

【００１８】また、２台のレーザプロジェクタ４は巻供
給トレー１の上方に配設されている。レーザプロジェク
タ４は、図２(B) に示したようにそれぞれが３つのレー
ザスリット光（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の組と、Ｌ４，Ｌ５，
Ｌ５の組）を出力するものである。各レーザスリット光
は面状の光束（図２(B) の面と直交する面をなす光束）
であり、各レーザプロジェクタ４はそれぞれ中央１つと
その両側１．５度の角度をなす２つのレーザスリット光
を出力する。そして２台レーザプロジェクタ４の各レー
ザスリット光を交互に配置して計６つのレーザスリット
光が巻供給トレー１上の巻Ｔを切断するように照射す
る。そして、６つのレーザスリット光の照射により、巻
供給トレー１の真上から見ると略平行な６本の輝線が巻
Ｔ上に観察される。なお、レーザプロジェクタ４は、巻
供給トレー１上に両側面１２，１３と平行に整列された
巻Ｔの軸に対して上記６本の輝線がそれぞれほぼ直角と
なるように配置されている。

【００１９】一方、ＣＣＤカメラ３ａ，３ｂは斜めに見
込むように配置されているので、このＣＣＤカメラ３
ａ，３ｂ側から見ると、巻供給トレー１上の巻Ｔに形成
された上記輝線により、例えば図３(A) に示したよう
に、一本の巻Ｔ毎に、１つのレーザスリット光に対して
１つの三日月形の輝く像Ｇ（レーザスリット光の光束の
厚みを無視すると略半円弧状の像）が見える。なお、こ
の三日月形の輝く像を「単位パターン」という。そし
て、後述説明するように、最も上にある巻Ｔ上に形成さ
れる単位パターンＧが一番端に見えるので、この単位パ
ターンＧの位置によって最上段にある巻を判別する（図
３(B) 参照）。

【００２０】図１に示したように、多関節ロボット５
は、第１アーム５１を垂線ｎ１を軸にして回転し、この
第１アーム５１の先端の第２アーム５２は第１アーム５
１における垂線ｎ２を軸にして回転する。この第２アー
ム５２の先端にはロボット先端軸５３が取り付けられて
おり、このロボット先端軸５３は第２アーム５２におけ
る垂線ｎ３に沿って鉛直方向に上下動し、その下端に取
り付けられたハンド部５４を昇降させる。そして、ハン
ド部５４は吸引パイプ８１を介して吸引装置８により吸
引力を発生し、巻供給トレー１からの巻Ｔのピッキング
および、巻挿入トレー１０への巻Ｔの供給を行う。

【００２１】図６はハンド部５４の正面図および側面図
であり、ハンド部５４は取付けブロック５４ａによって
ロボット先端軸５３の下端に固定され、取付けブロック
５４ａには垂直板５４ｂが取り付けられている。この垂
直板５４ｂには、ＡＣサーボモータ５４ｃと、回動軸５
４ｄを軸受５４ｅに軸支された回動腕５４ｆが取り付け
られており、ＡＣサーボモータ５４ｃの動力軸と回動腕
５４ｆの回動軸５４ｄは減速ギア５４ｇを介して連結さ
れている。また、回動腕５４ｆには連結ブロック５４ｈ
を介して吸着ノズル５４ｉが取り付けられている。な
お、後述説明するように吸着ノズル５４ｉには巻Ｔが吸
引して保持される。

【００２２】以上の構成により、ＡＣサーボモータ５４
ｃの駆動により、回動腕５４ｆ、連結ブロック５４ｈお
よび吸着ノズル５４ｉが図６の実線の位置と一点鎖線の
位置とに回動される。なお、図の実線の位置は巻Ｔをピ
ッキングするときの位置であり、図の一点鎖線の位置は
後述説明する巻長センサ６での巻端の測定および巻挿入
トレー１０に巻Ｔを供給するときの位置である。

【００２３】図７は吸着ノズル５４ｉおよび連結ブロッ
ク５４ｈの斜視図である。吸着ノズル５４ｉは巻の円柱
側面の半周以下の側面にのみ整合する断面円弧状の吸着
凹面５４ｉ−１を有し、この吸着凹面５４ｉ−１には連
結ブロック５４ｈまで通じる縦長の吸引口５４ｉ−２が
形成され、この吸引口５４ｉ−２は通気路５４ｉ−３に
より上端に連通している。連結ブロック５４ｈは開口部
が吸着ノズル５４ｉの通気路５４ｉ−３の上端に接する
矩形の吸引室５４ｈ−１を有するとともに、この吸引室
５４ｈ−１を外部に連通する連通管５４ｈ−２を有して
いる。そして、連通管５４ｈ−２には図１に示した吸引
装置８吸引パイプ８１が接続される。以上の構成によ
り、吸引装置８が駆動されると、連結ブロック５４ｈの
吸引室５４ｈ−１および吸着ノズル５４ｉの通気路５４
ｉ−３に陰圧が生じ、吸引口５４ｉ−２および吸着凹面
５４ｉ−１に巻Ｔが吸着される。

【００２４】次に、画像処理用パソコン１００における
巻の位置の計測処理（画像処理）について説明する。レ
ーザプロジェクタ４から巻Ｔに照射される６つのレーザ
スリット光は、それぞれＸ，Ｙ，Ｚの３次元座標系に対
して固定された平面を構成している。また、ＣＣＤカメ
ラ３ａ，３ｂの光軸および撮像面（ＣＣＤの受光面）も
Ｘ，Ｙ，Ｚの３次元座標系に対して固定されている。し
たがって、巻Ｔ上のレーザスリット光による発光点群を
撮像すると、その撮像面上の発光点群の像の点群（画素
群）に対応する巻Ｔ上の発光点群の空間座標（Ｘ，Ｙ，
Ｚ３次元座標）は、レーザスリット光のなす平面と、撮
像面上の点（画素）と例えばＣＣＤカメラ３ａのレンズ
の中心とを通る直線（ＣＣＤカメラ３ａを通した視線）
との、交点の座標として計算により求めることができ
る。

【００２５】一方、撮像される画像は例えば図３のよう
になる。なお、便宜上、巻供給トレー１の両側面１２，
１３と平行に整列された巻Ｔの画像の軸方向を画像の横
軸とする。また、図３では簡単のために２つのレーザス
リット光について図示してある。図３(A) はレーザスリ
ット光が照射される巻Ｔが水平に同じ高さで整列されて
いる場合であり、１つのレーザスリット光についての前
記単位パターンＧ（三日月状のパターン）は縦に並び、
１つの巻Ｔ上の複数（図では２つ示してある。）のレー
ザスリット光による単位パターンは横に並ぶ。

【００２６】図３(B) はレーザスリット光が照射される
巻Ｔの高さに段差がある場合であり、１つのレーザスリ
ット光についての単位パターンＧは、最も高い位置にあ
る巻Ｔ上のものが最も右側になり、高さが低くなるほど
左側にシフトしている。また、１つの巻Ｔ上の複数のレ
ーザスリット光による単位パターンは横に並ぶ。

【００２７】図３(C) はレーザスリット光が照射される
巻Ｔが水平に同じ高さで斜めに整列されている場合であ
り、１つのレーザスリット光についての単位パターンＧ
は縦に並ぶが、１つの巻Ｔ上の複数のレーザスリット光
による単位パターンＧは斜め横にシフトして並ぶ。

【００２８】図３(D) はレーザスリット光が照射される
巻Ｔの高さに段差があり斜めに整列されている場合であ
り、１つのレーザスリット光についての単位パターンＧ
は最も高い位置にある巻Ｔ上のものが最も右側になり、
高さが低くなるほど左側にシフトしている。また、１つ
の巻Ｔ上の複数のレーザスリット光による単位パターン
Ｇは斜め横にシフトして並ぶ。

【００２９】図３(E) はレーザスリット光が照射される
巻が水平に整列された巻とその上に斜めに載置された巻
である場合であり、図３(A) の画像に、斜めの巻Ｔの画
像が重ねられたものとなり、１つのレーザスリット光に
ついての単位パターンＧはこの斜めの巻（最も高い位置
にある巻）上のものが最も右側になっている。また、こ
の斜めの巻Ｔ上の複数のレーザスリット光による単位パ
ターンＧは斜め横にシフトして並ぶ。

【００３０】以上のように、巻の高さに段差がある場合
は、最も高い位置にある巻上の単位パターンが最も端
（この例では右端）に位置する。また、１つの巻上の複
数の単位パターンは巻の軸方向に沿って並ぶ。そこで、
図５に示したように、上記のようなレーザスリット光が
照射される巻Ｔ上の単位パターンＧを検出し、この単位
パターンＧの円弧の中央点すなわちレーザスリット光が
巻の稜線を切断する点（以後、「切断最高点」とい
う。）の座標（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ
₂）を求める。また、第１巻端照明２ａまたは第２巻端
照明２ｂにより巻Ｔのフィルタ部の端部の位置（巻端）
の座標（Ｘ₃，Ｙ₃，Ｚ₃）を検出し、切断最高点の座
標および巻端の座標に基づいて最上段のピッキングすべ
き巻の位置を検出する。

【００３１】すなわち、次のような画像処理ロジックで
巻の位置を検出する。まず、ＣＣＤカメラ３ａで撮像し
た全体画像を、２値化処理により高輝度の画素は輝度が
“１”、低輝度の画像は輝度が“０”となる全体画像デ
ータに変換する。次に、この全体画像データから画素の
輝度が“１”（単位パターン部分の輝度）となる画素で
最も右端になる画素（画像上でスリット光の照射源側に
最も近い画素）を求める。これにより例えば図３(B) ，
(D) ，(E) の点Ｐが求まる。また、輝度が“１”で最も
右端になる画素が複数ある場合はそれらのうちの最も上
端になる画素を求める。これにより例えば図３(A) ，
(C) の点Ｐが求まる。そして、点Ｐの画素を巻の単位パ
ターン上の第１の切断最高点（巻の稜線上の点）に対応
する画素と判定する。

【００３２】点Ｐを求めたら、この点Ｐから左側の画素
（例えば、単位パターンのおおよそのサイズは解ってい
るのでその単位パターンを含むような範囲の画素）を調
べ、輝度が“１”となり点Ｐに隣接する画素の塊を単位
パターンとして抽出し、その単位パターンを基準パター
ンとする。ここで、この基準パターンを図示すると例え
ば図４のようになり、図４(A) は巻Ｔが図３(B) のよう
に傾いていない場合、図４(B) は巻Ｔが図３(D) のよう
に傾いている場合に相当する。そして、高輝度の単位パ
ターンＧの部分のデータ（輝度）が“１”、その周囲の
低輝度の部分のデータ（輝度）が“０”となるので、こ
れらの画素の輝度を単位パターンＧの円弧の中央点Ｕ
（点Ｐに対応する点）を基準として記憶しておく。

【００３３】次に、全体画像データ中でこの点Ｐの位置
から左に画素の輝度を検索し、輝度が“０”になり、さ
らに輝度が“１”になった画素を求める。これにより、
図３の点Ｑが求まる。そこで、この点Ｑに対して基準パ
ターンの中央点Ｕを対応させて全体画像データから基準
パターンに対応する画像領域を抽出し、この抽出画像デ
ータと基準パターンとのマッチング処理を行い、その相
関係数を求める。このとき、例えば基準パターンの画素
と抽出画像データの対応する画素との輝度を比較し、輝
度が一致する画素の数を相関係数として用いることがで
きる。そして、この相関係数が予め決めたしきい値より
大きければ、例えば図３(A) ，(B) のように点Ｑが点Ｐ
と同様に巻の稜線上にあると見なせるので、この点Ｑを
第２の切断最高点に対応する画素と判定する。

【００３４】一方、点Ｑに対して相関係数がしきい値を
超えなければ、例えば図３(C) ，(D) ，(E) のように点
Ｑが巻の稜線から外れていると見なせるので、この点Ｑ
の近傍の点を順次設定して、その点に対して基準パター
ンの中央点Ｕを対応させ、相関係数がしきい値を超える
までマッチング処理を行う。これによって、図３(C)，
(D) ，(E) の点Ｑ’を第２の切断最高点に対応する画素
と判定する。

【００３５】以上のようにして、第１，第２の切断最高
点に対応する画素Ｐ，ＱまたはＱ’を求め、これらの画
素の座標、ＣＣＤカメラ３ａのレンズの中心の座標およ
びレーザスリット光の面の式から前記のようにＸ，Ｙ，
Ｚの３次元座標系における切断最高点の３次元座標を計
算する。これにより、巻の上面の稜線（円柱側面の母
線）上の点の３次元座標が得られ、図５に示した稜線の
３次元直線の式が得られる。

【００３６】また、第１巻端照明２ａの照明によるＣＣ
Ｄカメラ３ａの出力または第２巻端照明２ｂの照明によ
るＣＣＤカメラ３ｂの出力から、巻のフィルタ部の端部
（巻端）の画像が得られるので、画素ＰとＱまたはＱ′
を通る直線上を調べてこの巻端のパターンを抽出して巻
端の位置を求め、上記稜線の直線の式と巻端の位置から
巻の全体の位置と姿勢（例えば巻きの中心座標と軸の向
き（方向付き））を検出する。

【００３７】以上のように、検出した巻の位置と姿勢の
計測データは、ロボット制御用パソコン２００に送り、
ロボット制御用パソコン２００が多関節ロボット５を制
御して、巻をピッキングする。このように、多関節ロボ
ット５で最上段の巻をピッキングすることにより、巻の
ピッキングおよび供給を確実に行うことができる。な
お、レーザスリット光が照射される巻の高さに段差がな
い場合や、最上段の巻が複数ある場合はそれらの巻から
所定の順番で巻をピッキングして供給する。

【００３８】なお、巻端の検出は、先ず第１巻端照明２
ａで照明してＣＣＤカメラ３ａで検出し、巻端が検出さ
れなければ第２巻端照明２ｂで照明してＣＣＤカメラ３
ｂで検出する。それでも検出されなければ、２つの最高
切断点から巻のおおよその位置が分かるので、例えば第
２の最高切断点を巻の所定の位置として判定し、この巻
の位置データとともに、後述の巻長計測を行うべき要求
をロボット制御用パソコン２００に転送する。

【００３９】図１に示したように、巻長センサ６は投光
部６１および受光部６２を有し、投光部６１から受光部
６２に対して上下方向の所定の測定範囲の間で光を投光
する。そして、この測定範囲内に上から巻が挿入される
と、受光部６２はこの巻によって光が遮蔽される長さに
対応する出力を行う。そして、この受光部６２の出力に
基づいて、吸着ノズル５４ｉに対して巻Ｔが軸方向のど
の位置で吸着されているかを検出する。

【００４０】すなわち、図１のように、ハンド部５４に
巻Ｔを吸着して保持し、このハンド部５４を巻長センサ
６まで移動して、巻Ｔの軸が垂直でこの軸が投光部６１
と受光部６２の間に位置し、しかも、この巻長センサ６
に対して予め決められた高さにハンド部５４を移動す
る。このときの巻長センサ６とハンド部５４の位置関係
は予め設定された一定の関係になる。したがって、この
一定の関係の状態で、巻長センサ６により巻Ｔの長さ
（下端位置）を検出すると、その検出結果からハンド部
５４（あるいは吸着ノズル５４ｉ）に対する巻Ｔの吸着
位置を知ることができる。そして、この巻長センサ６の
検出結果に基づいて、巻挿入トレー１０の筒１０ａに巻
Ｔを供給（落下供給）するときに、巻Ｔの下端が巻挿入
トレー１０に対して所定の位置関係になるようにハンド
部５４の高さを制御する。これにより、巻Ｔの吸着位置
にズレがあっても、巻Ｔを一定の条件で巻挿入トレー１
０に供給でき、供給作業が安定する。

【００４１】なお、この実施例では、巻挿入トレー１０
の近傍に巻長センサ６を設けるようにしているが、例え
ば、図６(B) に二点鎖線で示したようにハンド部５４に
巻長センサ６′を設け、ＡＣサーボモータ５４ｃの駆動
により、回動腕５４ｆ、連結ブロック５４ｈおよび吸着
ノズル５４ｉを図６(B) の二点鎖線の位置に回動させ、
この位置で巻Ｔの巻端の測定を行うようにしてもよい。

【００４２】図８は画像処理用パソコン１００の制御動
作を示すフローチャート、図９はロボット制御用パソコ
ン２００の制御動作を示すフローチャートであり、同図
に基づいて実施例の動作を説明する。先ず、図８に示し
たように、画像処理用パソコン１００は、ステップＳ１
で初期化を行い、ステップＳ２でロボット制御用パソコ
ン２００から画像計測指令が有るかを判定し、画像計測
指令がなければステップＳ１４で終了信号が有るかを判
定し、終了信号がなければステップＳ２に戻る。これに
より、通常は、画像計測指令があるまで待機する。画像
計測指令が有れば、ステップＳ３でＣＣＤカメラ３ａか
らの画像データを読み込み、ステップＳ４で前記のよう
に切断最高点の座標を演算するとともに、巻端検出処理
を行う。

【００４３】次に、ステップＳ５で巻端が検出されたか
否かを判定し、検出されればステップＳ１２に進み、巻
端が検出されなければ、ステップＳ６で第２巻端照明２
ｂへの切換えを行ってステップＳ７に進む。ステップＳ
７ではＣＣＤカメラ３ｂからの画像データを読み込み、
ステップＳ８で第１巻端照明２ａへの切換えを行ってス
テップＳ９に進む。ステップＳ９ではＣＣＤカメラ３ｂ
の画像データに基づいて巻端検出処理を行い、ステップ
Ｓ１０で巻端が検出されたか否かを判定する。巻端が検
出されればステップＳ１２に進み、巻端が検出されなけ
れば、ＣＣＤカメラ３ｂと第２巻端照明２ｂでも巻端が
検出できなかったことになるので、ステップＳ１１で、
ロボット制御用パソコン２００に対して巻長センサ６に
より巻長を検出する動作を行うように指示する「巻長計
測要求」のデータを画像計測データに付加してステップ
Ｓ１２に進む。

【００４４】ステップＳ１２では、ロボット制御用パソ
コン２００に対して、画像計測完了を出力し、ステップ
Ｓ１３でロボット制御用パソコン２００とのタイミング
をとって画像計測データを（巻長計測要求があれば同時
に）ロボット制御用パソコン２００に送信し、ステップ
Ｓ１４でロボット制御用パソコン２００からの終了信号
が受信されなければステップＳ２に戻り、終了信号が検
出されれば処理を終了する。

【００４５】一方、図９に示したように、ロボット制御
用パソコン２００は、ステップＳ２１で初期化を行い、
ステップＳ２２で巻挿入トレー１０の筒１０ａの位置を
示す巻挿入位置データを読み込み、ステップＳ２３で画
像処理用パソコン１００に対して画像計測指令を出す。
次に、ステップＳ２４で画像処理用パソコン１００から
の画像計測完了を受信されたか否かを判定し、受信され
ていればステップＳ２５に進み、受信されていなければ
ステップＳ２３に戻る。ステップＳ２５では、画像処理
用パソコン１００とタイミングをとって画像計測データ
を（巻長計測要求があれば同時に）受信し、この画像計
測データに基づいて多関節ロボット５を動作させる姿勢
を演算する。

【００４６】次に、ステップＳ２６で演算結果が動作可
能な範囲であるか否かを判定し、動作可能な範囲でなけ
れば、ステップＳ２３に戻り、動作可能な範囲であれ
ば、ステップＳ２７で、姿勢の演算結果に基づいて吸着
ノズル５４ｉを吸着位置に移動し、吸着装置８を駆動し
て巻を吸着する。そして、ステップＳ２８で吸着成功か
否かを判定し、吸着成功でなければステップＳ２３に戻
り、吸着成功であればステップＳ２９で巻長計測要求が
あるか否かを判定する。なお、吸着成功であるか否か
は、吸着装置８に備えられた圧力検出器により吸引パイ
プ８１の内圧を検出し、圧力上昇が検出されたときに吸
着成功と判定する。

【００４７】次に、ステップＳ２９で巻長計測要求がな
ければステップＳ３１に進み、巻長計測要求があれば、
ステップＳ３０で巻長計測位置（巻長センサ６の位置）
にハンド部５４を移動し、前記のように巻長センサ６で
巻長を計測する。そして、ステップＳ３１で、巻挿入位
置データに基づいてハンド部５４の吸着ノズル５４ｉを
巻挿入位置に移動し、画像処理用パソコン１００に対し
て画像計測指令を出力し、巻を巻挿入トレー１０の筒１
０ａに挿入し、ステップＳ３２に進む。なお、筒１０ａ
内への巻の挿入時には、巻の軸と筒１０ａとの軸を合わ
せてハンド部５４を下降させ、所定位置で吸着装置８に
よる吸引の停止、および吸引パイプ８１内の陰圧の解放
により、巻を落下させて供給する。

【００４８】ステップＳ３２では、巻の供給動作が規定
回数に達したか否かを判定し、規定回に達していなけれ
ばステップＳ２３に戻り、規定回数に達していればステ
ップＳ３２で画像処理用パソコン１００に終了信号を出
力して処理を終了する。

【００４９】以上の各処理により、画像処理用パソコン
１００はロボット制御用パソコン２００の指令により巻
供給トレー１上の最上段の巻の位置を検出し、その位置
の計測データがロボット制御用パソコン２００に送信さ
れる。これによりロボット制御用パソコン２００におい
て、計測データに基づいて多関節ロボット５（第１アー
ム５１、第２アーム５２、ロボット先端軸５３、ハンド
部５４および吸着ノズル５４ｉ）の姿勢が演算され、巻
供給トレー１からの巻のピッキング、巻長センサ６での
巻長の計測、および巻挿入トレー１０への巻の供給動作
が行われる。

【００５０】以上のロボット制御用パソコン２００の制
御による多関節ロボット５の動作において、巻長センサ
６の位置に移動する動作と巻挿入位置（巻挿入トレー１
０）へ移動する動作は、これら、巻長センサ６および巻
挿入トレー１０（筒１０ａ）の位置が予め決められてる
のでロボットのティーチングにより正確に行うことがで
きる。また、巻供給トレー１から巻Ｔをピッキングする
ときの位置（吸着位置）は、吸着すべき巻Ｔの位置が予
め決められたものではないので、ハンド部５４の吸着ノ
ズル５４ｉを正確に巻Ｔに合わせるように、多関節ロボ
ット４を制御するのが困難であるが、前述のように吸着
ノズル５４ｉが作用するので、巻Ｔを確実にピッキング
することができる。

【００５１】また、巻の稜線上の２点および端点という
簡単な特徴点を検出するだけでよいので処理が簡単であ
り、さらに複数のレーザスリット光を固定した位置に照
射して、その画像を取り込むようにしているので、例え
ば一つのレーザスリット光を走査して画像を取り込む方
式に比べて短時間で処理を行える。

【００５２】以上の実施例では、２台のＣＣＤカメラ３
ａ，３ｂ、第１巻端照明２ａおよび第２巻端照明２ｂを
用い、ＣＣＤカメラ３ａと第１巻端照明２ａによる巻端
検出を行い、これで巻端が検出されなければＣＣＤカメ
ラ３ａと第２巻端照明２ｂで巻端検出を行うようにして
いるので、巻供給トレー１に巻Ｔを収容するとき、巻の
向きを揃えなくてもよいが、例えば第１巻端照明２ａ側
に巻Ｔのフィルタ部を向けて収容するようにすれば、１
台のＣＣＤカメラ３ａと第１巻端照明２ａだけでよい。

【００５３】なお、上記の実施例では、巻挿入トレー１
０に巻Ｔを供給して、この巻挿入トレー１０の巻を自動
喫煙機に供給するような例について説明したが、巻供給
トレーからピッキングした巻を自動喫煙機のホルダに直
接供給するようにしてもよい。

【００５４】また、画像処理用パソコン１００のような
装置を実現するために、前記の処理を行うプログラムを
ＲＯＭに書き込みこのＲＯＭのプログラムを専用のマイ
コンで実行するようにしてもよい。さらに、ハートディ
スク等の記憶装置に格納し、ＣＰＵがこれらをＲＡＭに
読み出してから使用するように構成し、さらに、ＣＤ−
ＲＯＭ（コンパクトディスク−リード・オンリィ・メモ
リ）や光磁気ディスク等の可搬型の記録媒体に記録され
たデータをハードディスク等の記憶装置に転送できるよ
うに構成してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
のたばこの巻のピッキング供給装置によれば、ある程度
方向を揃えて多数積まれたたばこの巻の山から巻を一本
づつ確実にピッキングするとともに、このピッキングし
た巻をトレーなどに供給することができる。

【００５６】なお、本発明の請求項２のたばこの巻のピ
ッキング供給装置によれば、簡単な処理で、複数積層さ
れた巻の最上段の一つの巻の位置を検出することがで
き、巻を一本づつ確実にピッキングするとともに、この
ピッキングした巻をトレーなどに供給することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる巻供給システムの
要部外観を示す斜視図である。

【図２】同実施の形態におけるＣＣＤカメラとレーザプ
ロジェクタの光学的位置関係を示す図である。

【図３】同実施の形態における撮像画像の一例を示す図
である。

【図４】同実施の形態における基準パターンデータの例
を示す図である。

【図５】同実施の形態における巻の検出点を説明する図
である。

【図６】同実施の形態におけるハンド部の正面図および
側面図である。

【図７】同実施の形態における吸着ノズルおよび連結ブ
ロックの斜視図である。

【図８】同実施の形態における画像処理用パソコンの制
御動作を示すフローチャートである。

【図９】同実施の形態におけるロボット制御用パソコン
の制御動作を示すフローチャートである。

【図１０】自動喫煙機に巻を自動供給するときに用いら
れるトレーの一例を示す図である。

【符号の説明】

１巻供給トレー２ａ第１巻端照明２ｂ第２巻端照明３ａ，３ｂＣＣＤカメラ４レーザプロジェクタ５多関節ロボット１０巻挿入トレー１００画像処理用パソコンＴ巻

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】たばこの巻をある程度方向を揃えて複数
積層した巻の山から巻を一本づつピッキングして巻整列
手段に供給するたばこの巻のピッキング供給装置であっ
て、前記複数積層された巻の円柱側面に該巻の軸を切断する
複数のスリット光を照射するスリット光照射手段と、前記巻の端部を照明する巻端照明手段と、前記スリット光が照射された巻の円柱側面を該スリット
光が構成する面に対して斜めの方向から撮像する撮像手
段と、該撮像手段で得られる全体画像から、前記複数のスリッ
ト光が一本の巻に形成する複数の単位パターンを検出す
るとともに、前記巻端照明手段で照明された巻の端部を
検出し、該複数の単位パターンと該端部とに基づいて巻
の位置を検出する巻位置検出手段と、一本の巻の円柱側面を吸着することにより該巻をピッキ
ングするハンド部を有するロボットと、前記巻位置検出手段で検出された巻の検出位置と予め決
められた前記巻整列手段における供給位置とに基づいて
前記ロボットを制御し、該検出位置の巻を前記ハンド部
でピッキングして、該ピッキングした巻を前記巻整列手
段に供給するロボット制御手段と、を備えたことを特徴
とするたばこの巻のピッキング供給装置。
【請求項２】前記巻位置検出手段は、前記全体画像上で、高輝度に対応する画素のうちスリッ
ト光の照射源側に最も近い画素を最上段の巻の稜線上の
点に対応する第１の点とし、該第１の点に対応する上記
画素を含む円弧状の第１の単位パターンの画像を抽出し
て該単位パターンを標準パターンとし、前記全体画像上
で、前記第１の点を含む単位パターンよりもスリット光
の照射源と反対側の領域で高輝度に対応する画素を検出
し、該検出した画素の近傍で前記標準パターンとのパタ
ーンマッチングを行って第２の単位パターンの画像を抽
出し、該第２の単位パターンの画像上で前記第１の点の
画素に略対応する画素を最上段の巻の稜線上の点に対応
する第２の点とし、前記全体画像上で、前記第１の点と
前記第２の点を通る直線上で前記巻の端部に対応する第
３の点を検出し、前記第１の点、第２の点および第３の
点に基づいて最上段の一つの巻の位置を検出することを
特徴とする請求項１記載のたばこの巻のピッキング供給
装置。