JPS63500921A - 部品の方向付けのための光学的識別方法 - 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】 部品の　０・１のための″・識苅方羞 我々の発明は、光学的識別方法及び部品の方向付は手段に関する。

多くの産業上の作業には、工学的部品の処理や組立を伴なう、多くの場合、当該 部品は、その各々を所定の方向に向けたまま、−列の状態で一度に一個ずつ入力 部迄送る必要がある。はとんどの部品の形状はそれらが８易に単一のインライン 流を呈し得るようになっており、またそのために振動式ボウルフィーダのような 適当な手段が設けられている。しかしながら、当該部品が二つまたはそれ以上の 安定したインライン方向を取ることができ、これら方向の一つまたはそれ以上が 後続の処理ステージで受け入れることができないものである場合には、問題は一 層困難となり、しばしばポウルノイーダによっては適切に対処し得なくなる。

振動式ボウルフィーダは一般に、進路沿いに配置される機械設備に依存しており 、それにより、インライン方向の所望の方向に横たわる部品のみが後続の部品の 処理ステージの入力部に到達し得るようになっている。このような装置には、二 つの基本的な制限がある。第一に、方向を区別する特徴が機械的に検出可能な場 合にしか種々の方向に横たわる部品の区別ができない。そしてしばしば機械的に 検出できないことがある。第二に、機械的設備によって、所望の方向を向いてい ない部品を再度所望方向に向けることは、殆ど不可能である。機械的設備の各ス テージは一般に、非所望方向の一つを向いでいる部品を排出し、ボウルフィーダ の部品溜めに戻すことによって作動する。部品が非所望方向に向いているという 理由によりその大部分が排出される形状である場合には、その供給量は、特にい くつかの機械設備ステージ、したがフていくつかの排出ステージが必要であるよ うな場合、相当減少する。

この問題を克服する一つの方法は、光学的識別法を採用することである。この方 法は、よく知られている如く、部品に光を当てたときに、それによって反射され る光のパターンが、部品の光を受けた部分の表面の特徴に応じで異なり、したが って、反射光をモニターすることにより、部品がどの方向を向いているかを決定 することができるという事実に基づいている。実際、部品の表面が正確な反射性 を有しない場合でさえ、これら部品の表面によって分散あるいは反射された光の パターンは、しばしば部品の方向を十分決定することができることが判明した。

（本文において用いられる“光学的“および“光″という用語は、可視光線を越 えで、紫外線から赤外線および電波ないしはマイクロ波に渡る広耽囲の電磁放射 線を含むものである。） 光学システムによれば、機械的識別法の上記の基本的な制限を克服することがで きる。なぜならば、第一に、光学的システムは、より融通性があり、しがも部品 表面が機械的に識別可能であるという特徴には依存していないがらであり、第二 に、部品が受ける光は再方向付は装置を作動せしめ得る電気信号に容易に変換で き、それにより、供給量を減少することなく、部品を連続流として正しく方向付 けることができるからである。

英国特許第２１１６７０６号には、光学的識別法を用いた一つの特別な方法が記 載されている。それに記載されたシステムによれば、部品は、それとビームとの 間に生じる相対運動の結果としで、一時的に光ビームにより照射され、かつ部品 の方向は、部品の表面の特徴により分散あるいは反射された光により、光電枝出 装雷内に生ぜしめられるレスポンス形状をモニターすることによって決定される 。実際上は、この方法の用途は、次のような理由により制限される。菓−に、部 品を搬送するための安定モードが検査目的のための最適なモードではない場合に 生じる事態に容易に対処する手段がないからであり、第二に、方向を識別する特 徴により受ける応答信号と、二つまたはそれ以上の方向に共通な特徴により受け る応答信号とを、容易に区別する手段がないからである。

したがって信号を解析して識別用特徴に関連した応答信号の当該部分を分離する 複雑な装置を用いる必要がある。あるいは識別用特徴からの応答信号が、密に他 の如何なる特徴から受ける応答信号よりも大きく、それにより、識別用特徴が信 号の振幅により純粋に同一視され得るように、光源と受光器とを位置せしめる必 要がある。この後者の要件は、極めて制限的であることが判明している。よしん ば、それが実現できるとしても、光源と受光器とを、識別用特徴からの応答信号 が最適値からほど遠いものとなるように、位置せしめることがしばしば必要とな る。

我々は、これらの問題は検査の部所で部品の動きを一時的に停止することによっ て克服され得るということを発見した。これにより第一に、部品の照射部は識別 用特徴が位置する局部に制限され、それにより識別用特徴によって生ゼしぬられ る信号と、非識別用信号から生ゼしぬられる信号とを区別する必要がなくなり、 第二に、部品は、光源と受光器とに対して、最適応答信号を受け得るように位置 付けることができ、第三に必要とあらば、識別用特徴が好適な位置にないような 事態に対し、部品の方向を検査箇所で変更して対処することができる。例えば、 この識別用特徴は、部品が搬送に安定した方向にあるときには、部品の載置面上 に位置することが多く、したがってこの場合には、部品の方向を変えで、識別用 特徴を含む領域を光の当たる位置にもたらすことが必要である。菓四に、応答信 号は、信頼性のある信号を生み出すのに十分な長い時間保持することができる。

さらにこの方法は、部品の多位百決め、あるいは部品の他光源の使用を可能なら しめて、一つまたは複数の識別用特徴がすべで一つの局所領域内に存在しないよ うな事態にも十分対処することができる。

我々の発明の一態様によれば、少数の異なる安定方向のいずれか一つをとること ができ、かつ一つまたはそれ以上の部分に識別用特徴を有する一流れの部品の方 向付は方法であっ上記部品の動きを停止せしめ、該部品が所定方向に向いでいる 場合に上記識別用特徴が位置するであろう部品の局所領域に入射光ビームが当る ように部品を入射光ビームに対して位置決めし、伝達、分散または反射ど一ムを 光検出器手段によりモニタリングすること、 上記モニタリングは、部品の位置決めと同期せしめられで、実質上上記局所領域 にのみ依存する上記光検出器手段からの出力信号を得ること、 上記光検出器手段の出力信号を用いて部品の方向を検出するとともに、必要な再 方向付けを行なって部品を所望方向にもたらすか、または部品を所望方向を有す る他の部品と区別すること、 そ含む部品の方向付は方法が提供される。

本発明は、部品が光ビームを通過するときにその連続した領域が順番に照射され る際に、反射または分散する光のレスポンス形状を読み取るという原理に基づく 公知システムに固有の制限を克服する。したがって我が発明の方法では、識別用 特徴が存在する局部領域から信号をモニターするたけである０部品の動きは、モ ニタリングに先立ち適切な停止手段により停止せしめられる。好ましくは部品は 、光源ならびに光検出器に対して次のように（ｉ７Ｍせしめられる。すなわち識 別用特徴が、上記局所領域内にあるが否かに応じた上記光検出器からの出力信号 の変化が寅賀上最適化されるような位Ｍである。

例えば、部品はコンベヤベルトの運動と、受光素子の前部のシャッタの位置決め との双方に同期する測定装置を介してコンベヤベルト上に供給される。この配置 によれば、測定装置は、部品をコンベヤベルトに沿って正確に所定間隔で供給し 、一方シャッタは、各部品が順番に停止せしめられかつ識別用特徴を含む局所領 域が光源により照射されるように位置セシメラレるまで、受光素子の開口を開放 する。部品がこの位置に到達するのと同時に、シャッタは引き下げられ、それに より局所領域からの反射ないしは分散光は受光素子内（こ信号を生せしめる。局 所領域が信号を受けるや否や、シャッタは戻され、それにより他の領域の特徴か らの信号を防止せしめる。

多くの場合、モニタリングと部品の位置とを電気的あるいは電子的切換手段によ り同期させ、それにより機械的シャッタの必要性を除去するのが好ましい。位置 決め機構は、部品を光源および光検出器に対して所望の位置にもたらすため１こ 用いられる。これらの機構は、部品を一時的に休止位置にもたらすとともに、光 学システムが信頼性のある信号を提供するのに必要な如何なる方向にも、当該部 品をコンベヤベルトに対して、動かすことができる。

時には、上記測定装Ｍそ位置決め機構として兼用すること、すなわち部品をその 測定時にモニタすることは、有用かつ好ましいことである。

所望ならば、二つまたはそれ以上の局所領域をモニターしで、二つまたはそれ以 上の軸線に関する部品の方向を検出することもできる。

部品の所望局所領域のみをモニターするために、所望領域を選別するべく照明を 注意深く位置せしめられた狭小のビームに制限するか、あるいは所望領域に正確 に整列された光検出器に接続される、一層拡散した照明を用いることができる。

我が発明によれば、識別用特徴によって生ゼしぬられる信号と、非識別用特徴に よって生ゼしぬられる信号とを区別しなければならないという問題を回避するこ とができるということは理解されよう０本発明によれば、部品に対する光源と受 光器との位置決めには、完全な自由度が与えられ、したがって、それらは最適応 答信号を受ける場所に配置することができる。応答信号は常に、信頼性のある信 号を生み出すのに十分な長い時間、確実に保持される。部品は、光源ならびに受 光器に対して正確に位置決めされ、必要ならば、照射中に、部品の方向を変更し てその方向を確実にチェックすることもできる。また一つまたは複数の識別用特 徴がすべて一つの局所領域内に位置しないような状況に対処するすべく、部品の 多位置法めあるいは多光源の使用が可能となるようにすることもできる。

本発明の別の態様によれば、少数の異なる安定方向のいずれか一つをとることが でき、かつ一つまたはそれ以上の部分に識別用特ｙ！ｉを有する一流れの部品の 方向付は手段であって、 光源および光検出器、 部品の動きを停止せしめ、光源および光検出器に対して部品を位置決めする手段 、 光検出器からの出力信号を部品の位置決めと同期させてモニタリングし、部品が 位置決めされたときに識別用特徴が位置するであろう部品の所定の局所領域にの み笑買上依存する光検出器からの出力信号を得る手段、および上記出力に応答し て部品を所望方向に方向付け、あるいは当該部品を所望方向を有する他の部品か ら区別する手段、を含む部品の方向付は手段が提供される。

図面の簡単な説明 我が発明の一実施例は、添付図面に図解的に示される。図面中： 第１図はインライン部品を三つの光学的検査ステーションを通して搬送する装置 の斜視図である。

第２図は典型的な部品の可能な四つの方向を示す図である。

第３図は第２図と同一部品を示すもので、その方向を決定するために光を照射さ れる局所領域を表している。

本実施例における装置においては、部品は、後続作業の入力ステージに置かれ、 その識別用特徴（この場合にはＶ溝）は部品の先端であって、かつ中心線よりも 上に置かれている（図示の通り）。これは二つのステージで達成される。第一の ステージにおいては、部品は、■溝が後端にあるが否かを決定するためにチェッ クされる。もしもＶ溝が中心線の上方または下方の後端にあるとした場合に、■ 溝が存在するであろう位置を取囲む後端上の局所領域１０（第３図）が照射ざれ 、その結果、もしもそこにＶ溝が存在すれば、反転装置が作動しでＶ溝を先端に 位置させる。第二ステージにおいて部品は、いまや営に先端がゴがれるＶ溝が中 心線の上方にあるか下方にあるかを決定するためにチェックされる。これはもし もＶ溝が中心線の下方にあるならば、■溝が位置するであろう先端上の局所領域 １４（第３図）を照射することによって達成され、その結果、もしそこにＶ溝が 存在すれば反転装置が作動してＶ溝を中心線の上方にもたらす。

第１図を誉照すると、本装置は、コンベヤベルト１を有し、その−側には駆動軸 ２が伸びている。駆動軸は測定装置３および位置決め機構４．５．６．７を作動 する。駆動軸はベヘルギセ装置２８およびプーリ２９を介してコンベヤベルト１ の駆動部にギヤ結合され、したがって測定装置および位置決め機構は、コンベヤ ベルトの動きに同期して作動せしめられる。またエンコーダ２６は、駆動軸２の 回転に応じたデジタル出力を発生する。その出力は、コントローラ（図示せず） に送られ、それにより、適切な時間に位置決め機構４．５．６．７が駆動される 。

単一のインライン流をなす部品８は、ボウルフィーグ１７から出て、ガイド１８ にランダムな方向で入る。この部品流は、コンベヤベルトにより測定装置３まで 運ばれ、そこで制御され、一度に一つずつ正確に間隔を置いてベルト上に放出さ れる。離隔された各部品は、ベルトによって位置決め機構４に運ばれ、そこで部 品はその後端の局所領域１０　（筒３図）上に光ビームを投光する光源９による 正確な照射位置にもたらされる。この発明において使用される好ましい光源は、 ０．５ｍＷのヘリウム−ネオンレーザであるが、広範囲の電磁放射線の光源を使 用しても良好であった。

照射領域から反射された光は、通常の検出回路に組み込まれるフォトトランジス タ１２により受光される。この検出回路の出力は部品が位置決め装置６により停 止せしめられた場合にのみモニターされる。この出力は、電圧比較器の第一入力 端子に送られる。電圧比較器の第二人力端子には、一定電圧源からもたらされる プリセット電圧が加えられる。電圧比較器は、第一入力端子に加えられる電圧が 、第二人力端子に加えられる電圧より大きい場合にのみ、出力信号を発するよう にセットされでいる。ライン３０に与えられる出力信号は、反射光のパターンが Ｖ溝が部品の後端にあるということを示している場合に、転向装置２７のソ１／ ノイド１１を作動するために用いられる。

次いで、位置決め機構４はカム］９およびベルクランク２０により機械的に引っ 込められ、その結果部品は、コンベヤベルト１０に沿って位置決め機構５に進む ことができる。

位置決め機構５は、部品の先端の局所領域１４（第３図）上に光ビームを投光す る光源１３による正確な照射位置に部品を保持する。照射領域から反射される光 は、フォトトランジスタ１５により受光される。フォトトランジスタ１５は、反 射光のパターンが、■溝が照射領域にあるということを示しでいる場合に、ソレ ノイド２５に連結されるライン３１上の信号により反転装置１６を作動させる。

この作動中、部品の移動は、位置決め機構６により停止されている。

位置決め機構６は、次いで、機械的に引っ込められ、それにより部品はコンベヤ ベルトに沿って前進することができる。このステージに到達したすべでの部品は 、両光学検査ステーションを通ることになるであろう、すべての部品が所望方向 に向くように、必要な再位置決めが行なわれる。

位置決め機構７、光源２２、光検出器２３を含む第三の光学的検査ステーション においで最終チェックが行なわれる。

如何なる不良方向量も、ソレノイド２５により駆動される排除手段に連結される ライン３２に与えられる信号により、コンベヤから取除かれる。第三検査ステー ションは、出力部品に非常に高い完全性が要求される場合にのみ必要であり、実 際的には、排除手段は殆ど作動しないであろう。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴ：０ＮＡＬ　Ｓ三ＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．少数の異なる安定方向のいずれか一つをとることができ、かつ一つまたはそ れ以上の部分に識別用特徴を有する一流れの部品の方向付け方法であって、 上記部品の動きを停止せしめ、該部品が所定方向に向いている場合に上記識別用 特徴が位置するであろう部品の局所領域に入射光ビームが当るように部品を入射 光ビームに対して位置決めし、伝達または反射ビームを光検出器手段によりモニ タリングすること、 上記モニタリングは、部品の位置決めと同期せしめられて、実質上上記局所領域 にのみ依存する上記光検出器手段からの出力信号を得ること、 上記光検出器手段の出力信号を用いて部品の方向を検出するとともに、必要な再 方向付けを行なって部品を所望方向にもたらすか、または部品を所望方向を有す る他の部局と区別すること、 を含む部品の方向付け方法。
2. ２．請求の範囲第１項において、部品の二つまたはそれ以上の局所領域がモニタ ーされて、二つまたはそれ以上の軸線に関する方向を検出する方法。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項において、モニタリングに先立ち、部品の方 向を変更して上記光検出器手段に対する識別用特徴の可視性を改良する方法。
4. ４．少数の異なる安定方向のいずれか一つをとることができ、かつ一つまたはそ れ以上の部分に識別用特徴を有する一流れの部品の方向付け手段であって、 光源および光検出器、 部品の動きを停止せしめ、光源および光検出器に対して部品を位置決めする手段 、 光検出器からの出力信号を部品の位置決めと同期させてモニタリングし、部品が 位置決めされたときに識別用特徴が位置するであろう部品の所定の局所領域にの み実質上依存する光検出器からの出力信号を得る手段、および上記出力に応答し て部品を所望方向に方向付け、あるいは当該部品を所望方向を有する他の部品か ら区別する手段、を含む部品の方向付け手段。
5. ５．請求の範囲第４項において、部品の二つまたはそれ以上の局所領域をモニタ リングして二つまたはそれ以上の軸線に関する部品の方向を検出する手段を含む 手段。
6. ６．請求の範囲第５項において、部品の方向を二つの軸線に関して補正する転向 装置および反転装置を有する手段。