DE102017214634B4

DE102017214634B4 - Werkstücksortiersystem und Verfahren

Info

Publication number: DE102017214634B4
Application number: DE102017214634.6A
Authority: DE
Inventors: Kouta OGUSU; Masaaki Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2037-08-23
Also published as: JP6426672B2; DE102017214634A1; CN107790398B; US10005107B2; JP2018034233A; CN107790398A; US20180056335A1

Abstract

Werkstücksortiersystem (1), umfassend:einen Förderer (2), der so konfiguriert ist, dass er zufällig verschiedene Werkstücktypen mit unterschiedlichen Gewichten fördert;ein Förderpositionserfassungsteil (10), das konfiguriert ist, um eine Förderposition jedes der vom Förderer (2) transportierten Werkstücke (W) zu erfassen;eine Kamera (3), die so konfiguriert ist, dass sie die vom Förderer (2) transportierten Werkstücke (W) fotografiert;eine Mehrzahl von Robotern (4, 5, 6, 7), die entlang einer Förderrichtung des Förderers (2) angeordnet sind, wobei jeder der Roboter (4, 5, 6, 7) mit einer Hand (11) versehen ist, die in der Lage ist, die Werkstücke (W) auf dem Förderer (2) auszustoßen, und die mit einem Gewichtsmessteil (12) versehen ist, das so konfiguriert ist, dass es ein Gewicht von jedem der durch die Hand (11) ausgestoßenen Werkstücke (W) misst;ein Steuerungsteil (8), das für die Steuerung jedes einzelnen Roboters (4, 5, 6, 7) konfiguriert ist; undein Große-Gruppe-Klassifizierungsteil (9), das so konfiguriert ist, dass die Werkstücke (W) in zwei oder mehr große Gruppen eingeteilt werden, basierend auf einem Bild der von der Kamera (3) erfassten Werkstücke (W), wobei die großen Gruppen den Robotern (4, 5, 6, 7) zugeordnet sind,wobei das Steuerungsteil (8) ein visuelles Nachführteil umfasst, das so konfiguriert ist, dass jeder Roboter (4, 5, 6, 7) die Werkstücke (W) handhabt, während es jeden der Roboter (4, 5, 6, 7) veranlasst, einem Vorgang des Förderers (2) zu folgen, basierend auf dem Bild der von der Kamera (3) erfassten Werkstücke (W) und der Förderposition jedes der Werkstücke (W), die durch das Förderpositionserfassungsteil (10) erfasst werden, undwobei das Steuerungsteil (8) das visuelle Nachführteil steuert, so dass die in die den Robotern (4, 5, 6, 7) zugeordneten großen Gruppen eingeordneten Werkstücke (W) von Hand aus dem Förderer (2) ausgestoßen werden, und so gesteuert werden, dass die Werkstücke (W) auf der Grundlage des durch das Gewichtsmessteil gemessenen Gewichts jeweils für eine von kleinen Gruppen, die in den großen Gruppen enthalten sind, sortiert werden, und wobei zwei große Gruppen, die den Robotern (4, 5, 6, 7) in Förderrichtung des Förderers (2) nebeneinander angeordnet sind, eine gemeinsame kleine Gruppe bilden.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstücksortiersystem und -verfahren.
Hintergrund
Allgemein bekannt ist eine Sortiereinrichtung, bei der ein Bild jedes Werkstücks, das von einem Förderer bzw. Förderband transportiert wird, erfasst wird; der Werkstücktyp wird anhand des aufgenommenen Bildes identifiziert; und das Werkstück wird von einem Roboterarm vom Förderer aufgenommen und in Bereiche transferiert, die für jeden Werkstücktyp aufgeteilt sind (siehe z. B. Patentdokument PTL 1).
Patentdokument PTL 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Publikations-Nr. 2003-211096
Die US 2011 / 0 166 696 A1 beschreibt ein Verfahren um Objekte nach deren individuellem Gewicht zu berücksichtigen.
Die US 2016 / 0 232 656 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einer automatischen Gewichtskalibrierung bei einem visuellen Einstufen von Lebensmitteln.
Die DE 600 16 788 T2 beschreibt eine Sortiervorrichtung, wobei ein Platzieren von Stücken nach deren Gewicht erfolgen kann.
Die US 2009 / 0 216 368 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Einstufen und Zuordnen.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Sortierung von Werkstücken mit unterschiedlichen Gewichten entsprechend dem Typ jedes Werkstücks ist es schwierig, den Typ jedes Werkstücks anhand der Abbildung des Werkstücks zu bestimmen. Dementsprechend ist es notwendig, jedes Werkstück aus dem Förderband auszustoßen, um das Gewicht jedes Werkstücks zu messen und die Werkstücke nach dem Messergebnis zu sortieren. Werden mit hoher Geschwindigkeit eine große Anzahl unterschiedlichster Werkstücke durch das Förderband transportiert, ist es schwierig, die Werkstücke zu handhaben.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände gemacht, wobei der Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin besteht, ein System und Verfahren zur Sortierung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Werkstücke effizient nach dem Gewicht jedes einzelnen Werkstücks zu sortieren, selbst wenn eine große Anzahl von verschiedenen Werkstücktypen mit hoher Geschwindigkeit über ein Förderband transportiert wird.
Lösung des Problems
Um den oben genannten Gegenstand zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Werkstücksortiersystem vorgesehen, das folgendes umfasst: einen Förderer, der so konfiguriert ist, dass er zufällig verschiedene Werkstücktypen mit unterschiedlichen Gewichten fördert; ein Förderpositionserfassungsteil, das konfiguriert ist, um eine Förderposition jedes der vom Förderer transportierten Werkstücke zu erfassen; eine Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie die vom Förderer transportierten Werkstücke fotografiert; eine Mehrzahl von Robotern, die entlang einer Förderrichtung des Förderers angeordnet sind, wobei jeder der Roboter mit einer Hand versehen ist, die in der Lage ist, die Werkstücke auf dem Förderer auszustoßen, und mit einem Gewichtsmessteil versehen ist, das so konfiguriert ist, dass es ein Gewicht von jedem der durch die Hand ausgestoßenen Werkstücke misst; ein Steuerungsteil, das für die Steuerung jedes einzelnen Roboters konfiguriert ist; und ein Große-Gruppe-Klassifizierungsteil, das so konfiguriert ist, dass die Werkstücke in zwei oder mehr große Gruppen eingeteilt werden, basierend auf einem Bild der von der Kamera erfassten Werkstücke, wobei die großen Gruppen den Robotern zugeordnet sind. Das Steuerungsteil umfasst ein visuelles Nachführteil, das so konfiguriert ist, dass es jeden Roboter dazu bringt, die Werkstücke zu handhaben, während es jeden der Roboter veranlasst, einem Vorgang des Förderers zu folgen, basierend auf dem Bild der von der Kamera erfassten Werkstücke und der Förderposition jedes der Werkstücke, die durch das Förderpositionserfassungsteil erfasst werden. Das Steuerungsteil steuert das visuelle Nachführteil, so dass die in die den Robotern zugeordneten großen Gruppen eingeordneten Werkstücke von der Hand aus dem Förderer ausgestoßen werden, und führt eine Steuerung derart aus, dass die Werkstücke auf der Grundlage des durch das Gewichtsmessteil gemessenen Gewichts jeweils für jede von den kleinen Gruppen, die in den großen Gruppen enthalten sind, sortiert werden.
Nach diesem Aspekt werden verschiedene Werkstücktypen mit unterschiedlichen Gewichten, die zufällig durch den Förderer transportiert werden, von der Kamera fotografiert, so dass die Werkstücke anhand der aufgenommenen Bilder in zwei oder mehrere Gruppen eingeteilt werden und die großen Gruppen einem beliebigen, in Förderrichtung des Förderers angeordneten Roboter zugeordnet werden. Jeder Roboter wirft die in die große Gruppe der dem Roboter zugeordneten Werkstücke mit der Hand aus dem Förderband aus, während das visuelle Nachführteil den Werkstücken folgt, wobei das Gewicht jedes einzelnen Werkstücks durch das Gewichtsmessteil gemessen wird. Darüber hinaus steuert das Steuerungsteil jeden Roboter anhand des gemessenen Gewichts, um die Werkstücke für jede kleine Gruppe zu sortieren, die zu der dem Roboter zugeordneten großen Gruppe gehört.
Insbesondere werden die Werkstücke nach der Kontur jedes einzelnen Werkstücks, das in dem von der Kamera aufgenommenen Bild enthalten ist, in eine Vielzahl von großen Gruppen sortiert. Die in die große Gruppe des Roboters eingeteilten Werkstücke werden vom Förderband gestoßen, wobei das Gewicht jedes einzelnen Werkstücks gemessen wird, so dass die Werkstücke entsprechend dem gemessenen Gewicht in eine oder mehrere kleine Gruppen mit hoher Genauigkeit sortiert werden können.
In diesem Fall ist es nur notwendig, dass jeder Roboter nur die in der großen Gruppe des Roboters klassifizierten Werkstücke ausstößt und die Werkstücke sortiert. Somit ist es nicht erforderlich, dass alle Roboter die Werkstücke in allen kleinen Gruppen sortieren. Dadurch kann die Anzahl der Sortierziele pro Roboter reduziert werden, und es kann eine Vergrößerung der Anlage verhindert werden.
Da jeder Roboter die Werkstücke zu unterschiedlichen großen Gruppen sortiert, kann zudem die Anzahl der Sortierziele der zu den jeweiligen kleinen Gruppen gehörenden Werkstücke reduziert werden.
Darüber hinaus reicht es aus, dass jeder Roboter nur einen Teil der Werkstücke handhabt, die durch das Große-Gruppe-Klassifizierungsteil klassifiziert werden, und die Werkstücke können effizient nach dem Gewicht jedes Werkstücks sortiert werden, auch wenn eine große Anzahl von verschiedenen Werkstücktypen mit hoher Geschwindigkeit über einen Förderer transportiert werden.
In dem oben genannten Aspekt kann das Steuerungsteil die zu korrigierende große Gruppe steuern, zu der das Werkstück gehört, wenn das Werkstück, dessen Gewicht durch das Gewichtsmessteil eines jeden Roboters gemessen wird, bestimmt wird, zu der anderen Robotergruppe zu gehören, die in Förderrichtung nachgelagert ist, und kann das visuelle Nachführteil steuern, um den Roboter, der das Werkstück ausgeworfen hat, dazu zu veranlassen, das Werkstück in eine Ausgangsposition des Werkstücks auf dem Förderband zurückzubringen.
Wenn die große Gruppe nach der Kontur des im Bild enthaltenen Werkstücks unzulässig klassifiziert worden ist, dann stellt sich heraus, dass die Klassifizierung der großen Gruppe für das Werkstück nur dann unzulässig ist, wenn das Werkstück aus dem Förderband durch denjenigen Roboter ausgestoßen wurde, dem die für das Werkstück klassifizierte große Gruppe zugeordnet ist und durch welchen das Gewicht des Werkstücks gemessen wird.
Wenn also die Klassifizierung der großen Gruppe für das Werkstück nicht korrekt ist, wird die große Gruppe, zu der das Werkstück gehört, korrigiert, und das Werkstück auf dem Förderband, von dem aus das Werkstück ausgestoßen wurde, wird in die Ausgangsposition zurückgebracht. Folglich können die nachgelagerten Roboter veranlasst werden, das Werkstück in eine geeignete kleine Gruppe zu sortieren.
Im oben genannten Aspekt kann das Steuerungsteil die anderen Roboter so steuern, dass beim Korrigieren der großen Gruppe, zu der das Werkstück gehört, die kleine Gruppe des Werkstücks für das Werkstück auf der Grundlage des vom Gewichtsmessteil gemessenen Gewichts gesetzt wird, und das Werkstück wird in die gesetzte kleine Gruppe sortiert, wenn die kleine Gruppe für das Werkstück der großen Gruppe, die den anderen nachgelagerten Robotern zugeordnet ist, gesetzt wird.
Bei dieser Struktur wird das Gewicht des Werkstücks bereits gemessen, wenn sich herausstellt, dass die Klassifizierung der großen Gruppe für das Werkstück ungeeignet ist. Dementsprechend kann eine geeignete kleine Gruppe gesetzt werden, und die anderen nachgelagerten Roboter können das Werkstück in die kleine Gruppe sortieren, ohne dass eine Bearbeitung, wie z. B. eine Gewichtsmessung, durchgeführt werden muss, wenn die kleine Gruppe für das vom Förderband ausgestoßene Werkstück gesetzt ist, wodurch der Prozess vereinfacht und eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erreicht wird.
In dem oben genannten Aspekt kann das Steuerungsteil das visuelle Nachführteil steuern, so dass der Roboter, der das Werkstück ausgestoßen hat, das Werkstück in eine ursprüngliche Position des Werkstücks auf dem Förderer mit einer ursprünglichen Lage des Werkstücks zurückbringt.
Mit dieser Struktur kann nicht nur die Position jedes einzelnen Werkstücks, sondern auch die Lage jedes einzelnen Werkstücks aus dem von der Kamera aufgenommenen Bild ermittelt werden. Dementsprechend wird das Werkstück mit der ursprünglichen Lage des Werkstücks auf den Förderer zurückgeführt, wodurch das Ausstoßen des Werkstücks erleichtert wird, was erfordert, dass das Werkstück die Lage ändert, und zwar vom Förderband mittels der Hand abhängig von der Lage des Werkstücks.
Im oben genannten Aspekt können die zwei großen Gruppen, die den nebeneinander stehenden Robotern in Förderrichtung des Förderers zugeordnet sind, eine gemeinsame kleine Gruppe bilden.
Bei dieser Struktur können, wenn eine große Anzahl von Werkstücken zu einer bestimmten kleinen Gruppe unter den über den Förderer transportierten Werkstücken gehört, die zu der kleinen Gruppe gehörenden Werkstücke von mehreren Robotern gehandhabt werden, was zu einer Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit führt. Auch wenn das Werkstück, das in die große Gruppe zu ordnen ist, die einem vorgeschalteten Roboter zugeordnet ist, in ungeeigneter Weise in diejenige große Gruppe geordnet ist, die einem nachgelagerten Roboter zugeordnet ist, kann der nachgelagerte Roboter das Werkstück sortieren.
Im oben genannten Aspekt kann die gemeinsame kleine Gruppe einer gemeinsamen Durchführungsbestimmung zugeordnet werden.
Mit dieser Struktur kann auch bei der gemeinsamen kleinen Gruppe durch die Vielzahl von Robotern die Anzahl der Durchführungsziele reduziert und Platz gespart werden.
Der Roboter, der mit der Hand versehen ist und nicht das Gewicht messende Teil enthält, kann in Förderrichtung des Förderbandes am weitesten nachgelagert angeordnet werden.
Mit dieser Struktur kann das Werkstück, das nicht vom vorgeschalteten Roboter sortiert wurde, von dem Roboter, der sich am weitesten nachgelagert („stromabwärts“) zu einem Sortierziel befindet, sortiert werden, ohne dass das Gewicht des Werkstücks gemessen werden muss.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Sortieren von Werkstücken vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst: Fotografieren verschiedener Typen von Werkstücken mit unterschiedlichen Gewichten, wobei die Werkstücke durch einen Förderer zufällig transportiert werden; Klassifizieren der Werkstücke in zwei oder mehrere große Gruppen, basierend auf einem Bild der durch das Fotografieren aufgenommenen Werkstücke; Messen eines Gewichts jedes der Werkstücke, indem eine Mehrzahl von entlang einer Förderrichtung des Förderers angeordneten Robotern veranlasst wird, die in die den jeweiligen Robotern zugeordneten großen Gruppen eingeteilten Werkstücke auszustoßen, während die Roboter dazu gebracht werden, einen Vorgang des Förderers anhand der Bilder und einer Förderposition des Förderers zu verfolgen; und Veranlassen jedes der Roboter, die Werkstücke für jede kleine Gruppe zu sortieren, die in der großen Gruppe enthalten ist, die dem Roboter zugeordnet ist, auf Basis des gemessenen Gewichts.
Wenn nach dem oben genannten Aspekt das Werkstück, dessen Gewicht im Schritt des Messens des Gewichts gemessen wird, bestimmt wird, dass es zu der großen Gruppe gehört, die anderen in Förderrichtung nachgelagerten Robotern zugeordnet ist, kann die große Gruppe, zu der das Werkstück gehört, korrigiert werden, und der Roboter, der das Werkstück ausgestoßen hat, kann dazu gebracht werden, das Werkstück in eine Ausgangsposition des Werkstücks auf dem Förderer zurückzubringen.
Wenn nach dem oben genannten Aspekt die großen Gruppe, zu der das Werkstück gehört, korrigiert wird, kann die kleine Gruppe des Werkstücks für das Werkstück auf der Grundlage des gemessenen Gewichts eingestellt werden, und die anderen Roboter können dazu gebracht werden, das Werkstück in die gesetzte kleine Gruppe zu sortieren, wenn die kleine Gruppe für das Werkstück eingestellt wird, das zu der großen Gruppe gehört, die den anderen nachgelagerten Robotern zugeordnet ist.
In dem oben genannten Aspekt kann der Roboter, der das Werkstück ausgestoßen hat, dazu gebracht werden, das Werkstück in eine Ausgangsposition des Werkstücks auf dem Förderer mit einer Ausgangsphaltung des Werkstücks zurückzugeben.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass auch bei einer Vielzahl von Werkstücken, die mit hoher Geschwindigkeit über ein Förderband transportiert werden, die Werkstücke effizient nach dem Gewicht des jeweiligen Werkstückes sortiert werden können.
Figurenliste

1 ist eine Gesamtstrukturdarstellung, die eine Werkstücksortierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht am Beispiel eines Roboters, der in das in 1 gezeigte Werkstücksortiersystem integriert ist.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Bereich und einem Gewicht am Beispiel eines Werkstücks zeigt, das nach dem in 1 dargestellten Werkstücksortiersystem sortiert ist.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer großen Gruppe, einer kleinen Gruppe, einem Gewicht und einem Bereich zum Sortieren von Werkstücken zeigt, wie es in 3 dargestellt ist.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Berechnung einer Lage des Schwerpunktes eines jeden Werkstücks in einem Bild zeigt, das von einer Kamera des in 1 dargestellten Werkstücksortiersystems aufgenommen wurde.
6 ist ein Teil eines Flussdiagramms, das eine Werkstücksortierung mit Hilfe des in 1 dargestellten Werkstücksortiersystems darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das dem in 6 dargestellten Flussdiagramm folgt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Werkstücksortiersystem 1 und eine Werkstücksortierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Werkstücksortiersystem 1 nach dieser Ausführungsform ein Werkstückförderband (Förderband) 2, das Werkstücke W in eine Richtung fördert; eine Kamera 3, welche die auf dem Werkstückförderband 2 transportierten Werkstücke W fotografiert; mehrere Roboter 4, 5, 6 und 7, die in Abständen in einer Förderrichtung der Werkstücke W durch das Werkstückförderband 2 angeordnet sind; ein Steuerungsteil 8, das die Roboter 4, 5, 6 und 7 steuert; und ein Große-Gruppe-Klassifizierungsteil 9, das die Werkstücke W in eine Vielzahl von großen Gruppen einteilt, basierend auf dem von der Kamera erfassten Bild 3.
Der Werkstückförderer 2 enthält einen Enkoder (Förderpositionerfassungsteil) 10, der die Förderposition jedes Werkstückes W durch den Werkstückförderer 2 erfasst.
Die Kamera 3 befindet sich an einer vorgelagerten Seite des Werkstückförderbandes 2 und ist so konfiguriert, dass sie ein Bild im Bereich der Gesamtbreite des Werkstückförderbandes 2 mit einer vorgegebenen Bildrate erfasst.
Wie in 2 dargestellt ist, sind die Roboter 4, 5, 6 und 7 beispielsweise sechsachsige Universal-Gelenkroboter. Jeder der Roboter besteht aus einer Hand 11, die an einer Spitze eines Arms zur Handhabung der Werkstücke W gebildet ist, und einer Gewichtswaage (Gewichtsmessteil) 12, die das Gewicht jedes Werkstücks W misst, das von der Hand 11 gegriffen wird. Das Gewicht jedes einzelnen Werkstücks W kann nur gemessen werden, indem das Werkstück W in einem Zustand, in dem das Werkstück W von der Hand gegriffen wird, leicht angehoben wird. 2 stellt den Roboter 4 beispielhaft dar.
Das Steuerungsteil 8 enthält ein visuelles Nachführteil (nicht dargestellt), das die Roboter 4, 5, 6 und 7 dazu veranlasst, jedes Werkstück W, das vom Werkstückförderband 2 transportiert wird, zu handhaben, während die Roboter 4, 5, 6 und 7 einen Vorgang des Werkstückförderbandes 2 verfolgen, basierend auf dem von der Kamera 3 erfassten Bild und den Informationen über die Förderpositionsausgabe des Enkoders 10 des Werkstückförderbandes 2.
Konkret können aufgrund des von der Kamera aufgenommenen Bildes 3 Koordinaten einer vorbestimmten Position (z. B. der Schwerpunkt) jedes Werkstücks W auf dem Werkstückförderband 2 bezogen auf eine Referenzposition auf dem Werkstückförderband 2 in dem Moment ermittelt werden. Durch den Betrieb des Werkstückförderbandes 2 wird jedes Werkstück W in Förderrichtung bewegt, während die Referenzposition auf dem Werkstückförderband 2 und die Koordinaten der einzelnen Werkstücke W eingehalten werden. Dementsprechend können die Koordinaten jedes Werkstücks W an jedem Punkt auf Basis der Informationen über die Förderposition aus dem Enkoder 10 exakt berechnet werden.
Das Große-Gruppe-Klassifizierungsteil 9 extrahiert Konturmerkmale jedes Werkstücks W im Bild der Kamera 3 und klassifiziert die Werkstücke W in große Gruppen, die den extrahierten Konturmerkmalen im Vorfeld zugeordnet werden.
In dieser Ausführungsform kann, wenn die Werkstücke W z. B. landwirtschaftliche Produkte wie Süßkartoffeln sind, wie in 3 dargestellt, das Gewicht jedes Werkstücks grob anhand der Fläche jedes Werkstücks W auf dem Bild abgeschätzt werden. Dementsprechend werden in dieser Ausführungsform alle Werkstücke W in drei große Gruppen, d.h. „groß“, „mittel“ und „klein“, durch das Große-Gruppe-Klassifizierungsteil 9, entsprechend der Fläche jedes Werkstücks, wie in 4 dargestellt ist, unterteilt.
Als Konturmerkmale können nicht nur die Fläche eines jeden Werkstücks, sondern auch ein Umfang, eine Hauptachslänge, eine Nebenachsenlänge, ein Seitenverhältnis oder eine Kombination daraus verwendet werden.
In dem in 4 gezeigten Beispiel besteht die „große“ große Gruppe aus zwei kleinen Gruppen von „3L“ und „2L“. Die „mittlere“ große Gruppe besteht aus zwei kleinen Gruppen von L" und M ". Die „kleine“ große Gruppe besteht aus zwei kleinen Gruppen von „S“ und „SS“.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Werkstücksortiersystem 1 nach dieser Ausführungsform vier Roboter 4, 5, 6 und 7, die in Intervallen in Förderrichtung der Werkstücke W durch den Werkstückförderer 2 angeordnet sind. Die drei vorgelagerten Roboter 4, 5 und 6 sind jeweils mit Sortierzielförderern (Ausführungsziel) 13, 14, 15, 16 und 17 versehen, die auf beiden Seiten jedes Roboters vorgesehen sind. Die zweiten und dritten Roboter 5 und 6, die von der vorgelagerten Seite aus gezählt werden, teilen sich den Sortierzielförderer 16, der zwischen den Robotern 5 und 6 angeordnet ist. Der Roboter 7, der sich am weitesten nachgelagert befindet, ist mit einem Sortierzielförderer 18 ausgestattet, der nur auf einer Seite des Roboters angeordnet ist.
Die „große“ Großgruppe wird dem Roboter 4 zugeordnet, der sich am weitesten vorgelagert befindet, und die beiden an beiden Seiten des Roboters 4 angebrachten Sortierzielförderer 13 und 14 entsprechen den Sortierzielen der Werkstücke W für die beiden kleinen Gruppen „3L“ und „2L“.
Die „mittlere“ Großgruppe wird dem zweiten Roboter 5 von der am weitesten vorgelagerten Seite aus gezählt, und die beiden auf beiden Seiten des Roboters 5 angeordneten Sortierzielförderer 15 und 16 entsprechen den Sortierzielen der Werkstücke W für die beiden kleinen Gruppen „L“ und „M“ .
Die „mittleren“ und „kleinen“ Großgruppen werden dem dritten Roboter 6 zugeordnet, von der am weitesten vorgelagerten Seite aus gezählt, und die beidseitig des Roboters 6 angeordneten Sortierzielförderer 16 und 17 entsprechen den Sortierzielen der Werkstücke W für die beiden kleinen Gruppen „M“ und „S“.
Die „kleine“ Großgruppe wird dem Roboter 7 zugeordnet, der sich am weitesten nachgelagert befindet, und der Sortierzielförderer 18, der sich am weitesten nachgelagert befindet, entspricht dem Sortierziel des Werkstücks W für die kleine Gruppe „SS“.
In dieser Ausführung ist der am weitesten nachgelagerte Roboter 7 nicht mit der Gewichtswaage 12 ausgestattet.
Nachfolgend wird ein Werkstücksortierverfahren mit dem Werkstücksortiersystem 1 nach dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben.
Bei dem Verfahren der Werkstücksortierung nach dieser Ausführungsform, bei der verschiedene Werkstücktypen W mit unterschiedlichen Gewichten zufällig durch den Werkstückförderer 2 transportiert werden, wie in 6 dargestellt ist, wird das Bild jedes Werkstücks W auf dem Werkstückförderer 2 von der Kamera 3 erfasst, die auf der am weitesten vorgelagerten Seite des Werkstückförderers 2 (Schritt S1) angeordnet ist, wobei die Konturmerkmale jedes Werkstücks W aus dem aufgenommenen Bild (Schritt S2) extrahiert werden.
Weiterhin werden, wie es in 5 dargestellt ist, die Positionen des Schwerpunktes P1, P2, P3, P4,... der Werkstücke W auf Basis einer Referenzposition (z. B. einer Mittelposition) P₀ des Bildes aus den Konturmerkmalen jedes Werkstücks W (Schritt S3) berechnet.
Weiterhin werden alle Werkstücke W in drei große Gruppen eingeteilt, basierend auf der Fläche jedes Werkstücks W auf dem Bild, die eine der Konturmerkmale jedes Werkstücks W ist (Schritt S4).
Insbesondere werden für jedes Werkstück W drei klassifizierte große Gruppen gesetzt, und Informationen über die Werkstücke W, die in die „große“ Großgruppe eingeteilt sind, werden an den am weitesten vorgelagerten Roboter 4 gesendet; Informationen über die Werkstücke W, die in die „mittlere“ Großgruppe eingeteilt sind, werden an den zweiten Roboter 5 gesendet, der von der am weitesten vorgelagerten Seite gezählt wird, und Informationen über die in die „kleine“ Großgruppe eingeteilten Werkstücke W werden an die beiden nachgelagerten Roboter 6 und 7 verteilt (Schritt S5).
Zu diesem Zeitpunkt wird nur die große Gruppe auf jedes Werkstück W eingestellt, wobei keine kleine Gruppe auf jedes Werkstück W eingestellt wird.
Als nächstes werden die Prozesse der Roboter 4, 5, 6 und 7 beschrieben.
Die Prozesse der Roboter 4, 5, 6 und 7 variieren je nachdem, ob der Roboter der am weitesten nachgelagerte Roboter 7 ist oder nicht. Dementsprechend wird, wie in 6 dargestellt ist, ermittelt, ob der Roboter der am weitesten nachgelagerte Roboter 7 ist oder nicht (Schritt S6) .
Da der am weitesten nachgelagerte Roboter 7 die Gewichtswaage 12 nicht miteinschließt, wirft der Roboter 7 aus dem Werkstückförderband 2 diejenigen Werkstücke W aus, für die die dem Roboter 7 zugeordnete „kleine“ Großgruppe in der Reihenfolge von der am weitesten nachgelagerten Seite ohne Messung des Werkstückgewichts eingestellt ist (Schritt S7), und sortiert die Werkstücke W bis zum Sortierzielförderer 18 für die kleine Gruppe „SS“ als das Sortierziel (Schritt S8).
Zu diesem Zeitpunkt steuert das Steuerungsteil 8 den Roboter 7, um die Hand 11 an einer Position anzuordnen, an der die Werkstücke W, die vom Werkstückförderband 2 transportiert werden, gegriffen werden können, während das visuelle Nachführteil so gesteuert wird, dass der Roboter 7 den Betrieb des Werkstückförderbandes 2, basierend auf dem von der Kamera 3 aufgenommenen Bild und den Informationen über die Förderposition, die vom Enkoder 10 des Werkstückförderbandes 2 erhalten wurden, verfolgen kann. Gleiches gilt für die anderen Roboter 4, 5 und 6.
Wenn im Schritt S6 festgestellt wird, dass der Roboter nicht der am weitesten nachgelagerte Roboter 7 ist, stößt der Roboter die Werkstücke W, für die die den Robotern 4, 5 und 6 zugeordnete große Gruppe eingestellt ist, aus dem Werkstückförderband 2 in der Reihenfolge von der am weitesten nachgelagerten Seite aus. Zu diesem Zeitpunkt wird bestimmt, ob kleine Gruppen auf die zu entfernenden Werkstücke W eingestellt werden oder nicht (Schritt S9). Wenn kleine Gruppen auf die auszusortierenden Werkstücke W gesetzt werden, sortieren die Roboter 4, 5 und 6 die Werkstücke W auf die Sortierzielförderer 13, 14, 15, 16 und 17 entsprechend den gesetzten kleinen Gruppen 3L, 2L, L, M und S, ohne das Gewicht jedes Werkstücks W zu messen (Schritt S10).
In Schritt S9, wenn festgestellt wird, dass keine kleinen Gruppen gesetzt sind, veranlassen die Roboter 4, 5 und 6 die Hand 11, die Werkstücke W, für die die zugeordnete große Gruppe eingestellt ist, zu greifen und die Werkstücke W vom Werkstückförderband 2 (Schritt S11) leicht anzuheben, wodurch das Gewicht jedes Werkstücks W durch die Gewichtswaage 12 (Schritt S12) gemessen wird. Bei der Messung des Gewichts jedes Werkstücks werden kleine Gruppen auf die jeweiligen Werkstücke W (Schritt S13) eingestellt.
So wird z. B. die „große“ Großgruppe dem am weitesten vorgelagerten Roboter 4 zugeordnet, wobei die „große“ Großgruppe aus den kleinen Gruppen „3L“ und „2L“ besteht. Entsprechend sind die Werkstücke W, die anhand des von der Kamera 3 erfassten Bildes in die „große“ Großgruppe eingeteilt werden, solche Werkstücke, die in vielen Fällen in die kleine Gruppe „3L“ oder „2L“ eingeordnet werden sollten. Da die Klassifizierung der großen Gruppe jedoch anhand des Bildes erfolgt, dürfen die Werkstücke W nicht zur „großen“ Großgruppe gehören. Gleiches gilt für die anderen Roboter 5 und 6.
Als nächstes wird, wie in 7 dargestellt ist, bestimmt, ob der Roboter der zweite Roboter 6 ist, der von der am weitesten nachgelagerten Seite aus gezählt wird (Schritt S14), und wenn festgestellt wird, dass der Roboter nicht der zweite Roboter 6 ist, der von der am weitesten nachgelagerten Seite aus gezählt wird, d. h. wenn der Roboter einer der beiden Roboter 4 und 5 ist, die in dieser Ausführungsform vorgelagert („stromaufwärts“) angeordnet sind, wird bestimmt, ob Informationen über die für die Werkstücke W ausgewählte große Gruppe, die für den Roboter eingestellt ist, als ein Ergebnis der Gewichtsmessung inkorrekt sind oder nicht (Schritt S15).
Im Schritt S15 werden die Werkstücke W, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die große Gruppe korrekt sind, entsprechend den in Schritt S13 eingestellten kleinen Gruppen zu den Sortierzielförderern 13, 14, 15 und 16 sortiert (Schritt S10).
Andererseits werden im Schritt S15, wenn festgestellt wird, dass die Informationen über die große Gruppe falsch sind, die Informationen über die große Gruppe, die für das Werkstück W eingestellt ist, korrigiert (Schritt S16), wobei das visuelle Nachführteil das Werkstück W in die Ausgangsposition auf dem Werkstückförderband 2 zurück bringt, wo sich die Werkstücke W zuvor befanden, bevor sie ausgestoßen wurden (Schritt S17).
Wenn ferner festgestellt wird, dass der Roboter der zweite Roboter 6 ist, der von der am weitesten nachgelagerten Seite in Schritt S14 gezählt wird, wird festgestellt, ob die Information über die für das Werkstück W eingestellte große Gruppe falsch ist (Schritt S18), und wenn die Information über die große Gruppe korrekt ist, wird festgestellt, ob die kleine Gruppe „S“ ist oder nicht (Schritt S19). Wenn die kleine Gruppe „S“ ist, werden die Informationen über die große Gruppe gelöscht (Schritt S20), und das Werkstück W wird zum Sortierzielförderer 17 entsprechend der kleinen Gruppe „S“ sortiert (Schritt S21).
Wenn in Schritt S19 hingegen festgestellt wird, dass die kleine Gruppe nicht „S“, sondern „SS“ ist, kehrt das visuelle Nachführteil die Werkstücke W in die Ausgangsposition auf dem Werkstückförderband 2 zurück, wo sich das Werkstück W zuvor befand, bevor es ausgeworfen wird (Schritt S17).
Wenn in Schritt S18 festgestellt wird, dass die Information über die große Gruppe inkorrekt ist, wird das Werkstück W zu dem Sortierzielförderer 16 der kleinen Gruppe „M“ sortiert, der vom zweiten Roboter 5, der von der am weitesten vorgelagerten Seite gezählt wird (Schritt S22), mitbenutzt wird.
Weiterhin wird bestimmt, ob die Sortierung aller Werkstücke W innerhalb des Bildes abgeschlossen ist (Schritt S23), und wenn die Sortierung nicht beendet ist, wird der Vorgang ab Schritt S6 wiederholt. Wenn die Sortierung aller Werkstücke W innerhalb des Bildes abgeschlossen ist, wird festgestellt, ob die Sortierung aller Werkstücke W auf dem Werkstückförderband 2 abgeschlossen ist (Schritt S24), und wenn die Sortierung nicht beendet ist, wird der Vorgang ab Schritt S1 wiederholt.
So werden die Werkstücke nach dem Werkstücksortiersystem 1 und dem Verfahren der Werkstücksortierung dieser Ausführungsform augenblicklich und grob in eine Vielzahl von großen Gruppen eingeteilt, und zwar basierend auf dem von der Kamera 3 erfassten Bild, und die Vielzahl von Robotern 4, 5, 6 und 7, denen die großen Gruppen zugeordnet sind, können die Werkstücke W in die Vielzahl von kleinen Gruppen 3L, 2L, L, M, S und SS nach Gewichtsmessung sortieren. Dies hat den Vorteil, dass die Werkstücke W auch dann effizient nach dem Gewicht jedes einzelnen Werkstückes sortiert werden können, wenn eine große Anzahl unterschiedlichster Werkstücke W mit hoher Geschwindigkeit über das Werkstückförderband 2 transportiert wird.
Die Anzahl der von einem Roboter zu sortierenden Werkstücktypen wird reduziert, so dass die Anzahl der Sortierzielförderer 13, 14, 15, 16 und 17 als Sortierziele reduziert und Platz eingespart werden kann.
Insbesondere bei der Sortierung von sechs Werkstücktypen W, bei der alle Roboter 4, 5, 6 und 7 die sechs Werkstücktypen sortieren, werden die Werkstücke W des gleichen Typs in sechs verschiedene Sortierziele sortiert, was einen großen Platzbedarf erfordert. Nach dieser Ausführungsform können jedoch die Werkstücke W des gleichen Typs in dasselbe Sortierziel sortiert werden, wodurch die Anzahl der Sortierziele minimiert werden kann. Da die Anzahl der Sortierziele reduziert ist, kann das Aufsammeln der sortierten Werkstücke W erleichtert werden.
Selbst wenn die große Gruppe, die nach der Fläche jedes einzelnen Werkstücks W klassifiziert ist, das aus dem Bild gewonnen wird, nicht korrekt ist, kann das Werkstück durch die nachgelagerten Seitenroboter 5, 6 und 7 zum richtigen Sortierziel sortiert werden, indem das Werkstück auf dem Werkstückförderband 2 an die gleiche Position zurückgeschoben wird.
Da sich die beiden Roboter 5 und 6 den Sortierzielförderer 16 teilen, können die Werkstücke W auch dann in das richtige Sortierziel sortiert werden, wenn sich herausstellt, dass die Klassifizierung der großen Gruppe für den nachgelagerten Seitenroboter 6 nicht korrekt ist.
Während diese Ausführungsform den Fall veranschaulicht, wo der nachgelagerte Roboter 7 die Gewichtswaage 12 nicht enthält, können die drei Roboter 4, 5 und 6 mit der Gewichtswaage 12 jeweils zwei Werkstücke gleichzeitig zum Sortierziel sortieren.
Die Anzahl der Roboter kann je nach Werkstücktyp W beliebig gewählt werden.
Während landwirtschaftliche Produkte in verschiedenen Formen, wie z. B. Süßkartoffeln, als Werkstücke W abgebildet werden, sind die Werkstücke W nicht auf diese Erzeugnisse beschränkt. Beliebige Werkstücke können verwendet werden, solange die Werkstücke eine bestimmte Beziehung zwischen den Konturmerkmalen aufgrund des Bildes und dem Gewicht jedes Werkstücks haben.
Sechsachsige Knickarmroboter sind als die Roboter 4, 5, 6 und 7 dargestellt, wobei die Roboter jedoch nicht auf diese Roboter beschränkt sind.
Die Konturmerkmale jedes Werkstücks W werden aus dem von der Kamera 3 aufgenommenen Bild extrahiert und die Lage des Schwerpunktes jedes Werkstücks W berechnet. Da die Roboter 5, 6 und 7 durch das visuelle Nachführteil dazu gebracht werden, die Werkstücke W auf dem Werkstückförderer 2 zu verfolgen und zu greifen, kann das Werkstück bei inkorrekten Informationen über die große Gruppe exakt wieder in die Ausgangsposition gebracht werden.
Alternativ kann, wenn es erforderlich ist, die Lage jedes Werkstücks W zu erkennen, um das Werkstück W mit der Hand 11 zu greifen, nicht nur die Position des Schwerpunktes jedes Werkstücks W, sondern auch die Lage des Werkstücks W berechnet werden. Selbst wenn die Information über die große Gruppe inkorrekt ist und das ausgeworfene Werkstück W in seine Ausgangsposition zurückkehrt, kann das Werkstück W mit seiner ursprünglichen Lage wieder in seine Ausgangsposition gebracht werden, wodurch das Greifen des Werkstücks durch die Hand 11 der jeweils nachgelagerten Roboter 5, 6 und 7 erleichtert wird.
Bezugszeichenliste

1: Werkstücksortiersystem
2: Werkstückförderband (Förderer)
3: Kamera
4, 5, 6, 7 R: oboter
8: Steuerungsteil
9: Große-Gruppe-Klassifizierungsteil
10: Enkoder (Förderpositionerfassungsteil)
11: Hand
12: Gewichtswaage (Gewichtsmessteil)
13, 14, 15, 16, 17: Sortierzielförderer (Ausführungsziel)
3L, 2L, L, M, S, SS: kleine Gruppen
W: Werkstück

Claims

Werkstücksortiersystem (1), umfassend: einen Förderer (2), der so konfiguriert ist, dass er zufällig verschiedene Werkstücktypen mit unterschiedlichen Gewichten fördert; ein Förderpositionserfassungsteil (10), das konfiguriert ist, um eine Förderposition jedes der vom Förderer (2) transportierten Werkstücke (W) zu erfassen; eine Kamera (3), die so konfiguriert ist, dass sie die vom Förderer (2) transportierten Werkstücke (W) fotografiert; eine Mehrzahl von Robotern (4, 5, 6, 7), die entlang einer Förderrichtung des Förderers (2) angeordnet sind, wobei jeder der Roboter (4, 5, 6, 7) mit einer Hand (11) versehen ist, die in der Lage ist, die Werkstücke (W) auf dem Förderer (2) auszustoßen, und die mit einem Gewichtsmessteil (12) versehen ist, das so konfiguriert ist, dass es ein Gewicht von jedem der durch die Hand (11) ausgestoßenen Werkstücke (W) misst; ein Steuerungsteil (8), das für die Steuerung jedes einzelnen Roboters (4, 5, 6, 7) konfiguriert ist; und ein Große-Gruppe-Klassifizierungsteil (9), das so konfiguriert ist, dass die Werkstücke (W) in zwei oder mehr große Gruppen eingeteilt werden, basierend auf einem Bild der von der Kamera (3) erfassten Werkstücke (W), wobei die großen Gruppen den Robotern (4, 5, 6, 7) zugeordnet sind, wobei das Steuerungsteil (8) ein visuelles Nachführteil umfasst, das so konfiguriert ist, dass jeder Roboter (4, 5, 6, 7) die Werkstücke (W) handhabt, während es jeden der Roboter (4, 5, 6, 7) veranlasst, einem Vorgang des Förderers (2) zu folgen, basierend auf dem Bild der von der Kamera (3) erfassten Werkstücke (W) und der Förderposition jedes der Werkstücke (W), die durch das Förderpositionserfassungsteil (10) erfasst werden, und wobei das Steuerungsteil (8) das visuelle Nachführteil steuert, so dass die in die den Robotern (4, 5, 6, 7) zugeordneten großen Gruppen eingeordneten Werkstücke (W) von Hand aus dem Förderer (2) ausgestoßen werden, und so gesteuert werden, dass die Werkstücke (W) auf der Grundlage des durch das Gewichtsmessteil gemessenen Gewichts jeweils für eine von kleinen Gruppen, die in den großen Gruppen enthalten sind, sortiert werden, und wobei zwei große Gruppen, die den Robotern (4, 5, 6, 7) in Förderrichtung des Förderers (2) nebeneinander angeordnet sind, eine gemeinsame kleine Gruppe bilden.
Werkstücksortiersystem (1) nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsteil (8) die zu korrigierende große Gruppe steuert, zu der das Werkstück (W) gehört, wenn das Werkstück (W), dessen Gewicht durch das Gewichtsmessteil (12) jedes Roboters gemessen wird, dazu bestimmt wird, zu der großen Gruppe zu gehören, die anderen Robotern zugeordnet ist, die in Förderrichtung angeordnet sind, und wobei das Steuerungsteil das visuelle Nachführteil steuert, um den Roboter, der das Werkstück (W) ausgestoßen hat, dazu zu veranlassen, das Werkstück (W) in eine Ausgangsposition des Werkstücks (W) auf dem Förderer (2) zurückzubringen.
Werkstücksortiersystem (1) nach Anspruch 2, wobei das Steuerungsteil (8) die anderen Roboter (4, 5, 6, 7) so steuert, dass bei Korrektur der großen Gruppe, zu der das Werkstück (W) gehört, die kleine Gruppe des Werkstücks (W) für das auf der Basis des vom Gewichtsmessteil (12) gemessenen Gewichts gesetzt wird, und wobei das Werkstück (W) zu der gesetzten kleinen Gruppe sortiert wird, wenn die kleine Gruppe für das Werkstück (W) gesetzt wird, das zu der großen Gruppe gehört, die den anderen nachgelagerten Robotern zugeordnet ist.
Werkstücksortiersystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Steuerungsteil (8) das visuelle Nachführteil steuert, um den Roboter, der das Werkstück (W) ausgestoßen hat, dazu zu veranlassen, das Werkstück (W) in eine Ausgangsposition des Werkstück (W) auf dem Förderer (2) mit einer Ausgangshaltung des Werkstück (W) zurückzugeben.
Werkstücksortiersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame kleine Gruppe einem gemeinsamen Durchführungsziel zugeordnet ist.
Werkstücksortiersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Roboter, der mit der Hand (11) versehen ist und das Gewichtsmessteil (12) nicht mit umfasst, am weitesten nachgelagert in Förderrichtung des Förderers (2) angeordnet ist.
Verfahren zum Sortieren von Werkstücken (W), die folgenden Schritte umfassend: Fotografieren verschiedener Typen von Werkstücken (W) mit unterschiedlichen Gewichten, wobei die Werkstücke (W) durch einen Förderer (2) zufällig transportiert werden; Klassifizieren der Werkstücke (W) in zwei oder mehr große Gruppen, basierend auf einem Bild der durch das Fotografieren aufgenommenen Werkstücke (W); Messen eines Gewichts jedes der Werkstücke (W), indem eine Mehrzahl von entlang einer Förderrichtung des Förderers (2) angeordneten Robotern (4, 5, 6, 7) veranlasst wird, die in die den jeweiligen Robotern zugeordneten großen Gruppen eingeteilten Werkstücke (W) auszustoßen, während die Roboter dazu gebracht werden, einen Vorgang des Förderers (2) anhand der Bilder und einer Förderposition des Förderers zu verfolgen; und Veranlassen jedes der Roboter (4, 5, 6, 7), die Werkstücke (W) für jede kleine Gruppe zu sortieren, die in der großen Gruppe enthalten ist, die dem Roboter (4, 5, 6, 7) zugeordnet ist, auf Basis des gemessenen Gewichts, wobei zwei große Gruppen, die den Robotern in Förderrichtung des Förderers (2) nebeneinander angeordnet sind, eine gemeinsame kleine Gruppe bilden.
Verfahren zum Sortieren von Werkstücken (W)nach Anspruch 7, wobei, wenn das Werkstück (W), dessen Gewicht im Schritt des Messens des Gewichts gemessen wird, bestimmt wird, dass es zu der großen Gruppe gehört, die anderen in Förderrichtung nachgelagerten Robotern (4, 5, 6, 7) zugeordnet ist, die große Gruppe, zu der das Werkstück (W) gehört, korrigiert wird, und wobei der Roboter, der das Werkstück (W) ausgestoßen hat, veranlasst wird, das Werkstück (W) in eine Ausgangsposition des Werkstücks (W) auf dem Förderer (2) zurückzubringen.
Verfahren zum Sortieren von Werkstücken nach Anspruch 8, wobei, wenn die großen Gruppe, zu der das Werkstück (W) gehört, korrigiert wird, die kleine Gruppe des Werkstücks (W) für das Werkstück (W) auf der Grundlage des gemessenen Gewichts eingestellt wird, und wobei die anderen Roboter veranlasst werden, das Werkstück (W) in die gesetzte kleine Gruppe zu sortieren, wenn die kleine Gruppe für das Werkstück (W) eingestellt wird, das zu der großen Gruppe gehört, die den anderen nachgelagerten Robotern zugeordnet ist.
Verfahren zum Sortieren von Werkstücken (W) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Roboter (4, 5, 6, 7), der das Werkstück (W) ausgestoßen hat, veranlasst wird, das Werkstück in eine Ausgangsposition des Werkstücks (W) auf dem Förderer (2) mit einer Ausgangshaltung des Werkstücks (W) zurückzugeben.