JP6818291B2 - 部品供給装置及び方法 - Google Patents

Description

この発明は、ネジ又はボルトを供給する部品供給装置及び方法に関する。

組立の自動化等を目的として、ネジ又はボルトを供給する種々の部品供給装置が公知になっている。

例えば、ネジ又はボルトが順次補給される補給部と、前記補給部のネジ又はボルトを解除可能に保持する保持部と、該保持部を姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持する作動機構と、前記補給部のネジ又はボルトを撮影するカメラと、前記保持部及び作動機構の作動を制御する制御部とを備え、該制御部は、上記ネジ又はボルトが予め定められた所定姿勢で前記保持部により保持されるように、前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像情報を利用して、前記保持部及び作動機構の作動を制御する部品供給装置及び方法が公知になっている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１０−２２８８１９号公報

上記文献の部品供給装置及び方法は、ネジ又はボルトを識別するセンサ類として、カメラを設ければよいため、構成がシンプルになる一方で、このカメラで撮影した画像情報をどのように利用して、ネジ又はボルトを保持部により安定的に保持させるのか、その具体的な内容が不明である。

本発明は、ネジ又はボルトを供給する部品供給装置及び方法であって、構成の簡略化を目的としてネジ又はボルトの識別用にカメラを設けた場合でも、ネジ又はボルトを予め定めた所定の姿勢で安定的に保持させることが可能な部品供給装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明の部品供給装置は、ネジ又はボルトを供給する部品供給装置であって、ネジ又はボルトが順次補給される補給部と、前記補給部のネジ又はボルトを解除可能に保持する保持部と、該保持部を姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持する作動機構と、前記補給部のネジ又はボルトを撮影するカメラと、前記保持部及び作動機構の作動を制御する制御部とを備え、該制御部は、前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像から、該ネジ又はボルトの頭部における軸部の反対側に形成された基端側の端面の形状又は軸部の頭部とは反対の先端側の端面の形状を識別することにより、該ネジ又はボルトの姿勢を判別し、上記ネジ又はボルトが予め定められた所定姿勢で前記保持部により保持されるように、上記判別された姿勢情報を利用して、前記保持部及び作動機構の作動を制御することを特徴とする。

前記ネジ又はボルトの上記基端側の端面又は先端側の端面には、他の部分とは異なる色が予め塗装され、前記制御部は、カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像に対して、上記色の違いに基づいて前記端面の形状を識別するものとしてもよい。

ネジ又はボルトに光を照射する照明装置を備え、記制御部は、アクチュエータによって照明装置の照射方向を変化させ且つ該変化を利用してネジ又はボルトのエッジ抽出を行うか、或いは照明制御手段によって照明装置から照射される光の明暗又は色を変化させ且つ該変化を利用してネジ又はボルトのエッジ抽出を行うものとしてもよい。

前記補給部は、ネジ又はボルト同士を重ねた状態で収容可能な収容ボックスと、該収容ボックスから取出されたネジ又はボルトが展開されて載置される補給面とを有し、前記カメラは、上記補給面に載置され且つ他のネジ又はボルトと重なっていないネジ又はボルトにおける上記基端側の端面又は先端側の端面の形状を識別するものとしてもよい。

前記補給部は、ネジ又はボルト同士を重ねた状態で収容可能な収容ボックスを有し、前記カメラは、上記収容ボックスに収容されたネジ又はボルトにおける上記基端側の端面又は先端側の端面の形状を識別するものとしてもよい。

一方、本発明の部品供給方法は、ネジ又はボルトを供給する部品供給方法であって、ネジ又はボルトが順次補給される補給部と、前記補給部のネジ又はボルトを解除可能に保持する保持部と、該保持部を姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持する作動機構と、前記補給部のネジ又はボルトを撮影するカメラと、前記作動機構の作動を制御する制御部とを備えた部品供給装置に、前記ネジ又はボルトの位置及び姿勢を判別させるあたり、前記ネジ又はボルトの頭部における軸部の反対側に形成された基端側の端面又は軸部の頭部とは反対の先端側の端面に他の部分とは異なる色を予め塗装し、該制御部は、前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像に対して、上記色の違いに基づいて、上記基端側の端面又は上記先端側の端面の形状を識別することにより、該ネジ又はボルトの姿勢を判別し、上記ネジ又はボルトが予め定められた所定姿勢で前記保持部により保持されるように、上記判別された姿勢情報を利用して、前記保持部及び作動機構の作動を制御することを特徴とする。

前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像から、ネジ又はボルトの頭部における軸部の反対側に形成された端面の形状を識別することにより、該ネジ又はボルトの姿勢を判別できるため、構成の簡略化を目的としてネジ又はボルトの識別用にカメラを設けた場合でも、ネジ又はボルトを予め定めた所定の姿勢で安定的に保持させることが可能になる。

本発明を適用した部品供給装置を搭載した部品組立装置の構成を示す平面図である。 部品組立装置に搭載された作業ロボットの構成を模式的に示す模式図である。 （Ａ），（Ｂ）はトレーの上面に載置されたネジ又はボルトの側面図及び平面図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）は、ロボットハンドによって対象物の保持させる一例を示し側面図及び平面図である。 ロボットハンドによって対象物の保持させる他例を示し側面図である。 本部品組立装置による供給作業の処理手順を示すフロー図である。 本発明の他の実施形態に係る対象物の斜視図である。 エッジ抽出処理の手順を示すフロー図である。

図１は、本発明を適用した部品供給装置を搭載した部品組立装置の構成を示す平面図であり、図２は部品組立装置に搭載された作業ロボットの構成を模式的に示す模式図であり、図３（Ａ），（Ｂ）はトレーの上面に載置されたネジ又はボルトの側面図及び平面図である。これらの図面に示された部品組立装置は、レール１上をスライド駆動されるベース２と、該ベース２上に設置された作業ロボット３と、部品の一種であるボルト又はネジ等の対象物Ｗが収容される収容ボックス４と、対象物Ｗが展開されるトレー６と、作業用の各種工具が利用可能に置かれる工具スペース７と、各種情報が格納された１次元又は２次元のバーコードが印刷やモニタ表示等によって表示されるバーコード表示部（情報格納部）８と、レール１に平行して併設されたタグレール（情報格納部）９とを備えている。

上述の収容ボックス４、トレー６、工具スペース７、バーコード表示部８及びタグレール９は、平面視でベース２のスライド範囲外であって且つベース２がレール１上で全可動範囲をスライドした場合における前記作業ロボット３の平面視での可動範囲内に設置されている。

上述の対象物Ｗは、図３に示すように、一直線状に延びて外周にネジ山が螺旋状に形成された軸部Ｗ１と、該軸部Ｗ１の一方側端部に径大に形成された頭部Ｗ２とを有している。この頭部Ｗ２は、前記軸部Ｗ２の軸心上に中心部を有し且つ該軸心方向に厚みを有する板状をなすようにして、該軸部Ｗ２と共に一体成形されている。

ちなみに、対象物Ｗがネジになる場合には、頭部Ｗ２における軸部Ｗ１と反対側に形成された面である端面Ｗ２ａに、工具の一種であるドライバの先端部を嵌合して挿入可能なプラス形状若しくはマイナス形状等の係合穴（図示しない）が穿設され、その端面ｗ２ａ自体の形状は円形状又は略円形状に形成される。

一方、対象物Ｗがボルトになる場合には、頭部Ｗ２が正多角形状（基本的には正六角形状）をなし、また、上記端面Ｗ２ａには、六角レンチ等のレンチを嵌合して挿入可能な係合穴（図示しない）が穿設されている場合もある。

また、この対象物Ｗの端面Ｗ２ａの全体は、本例ではフラットに形成され且つ他の部分の色（基本的には銀色等の金属色）とは異なる色（例えば、赤や青色等）に着色（塗装）されている。言換えると、この端面Ｗ２ａは着色面になっている。このような着色を行う理由については後述する。

次に、図１及び図２に基づいて、上記部品組立装置の各部について説明する。

上記ベース２は、リニアモーションガイド等であるレール１に、スライド自在に係合するリニアモーションブロック（図示しない）を有している。そして、ベース２は、リニアモータや送りローラを回転駆動されるモータ等のベース側アクチュエータ１１（図４参照）によって、スライド駆動される。

上記作業ロボット３は、マニピュレータ（作動機構）１２と、該マニピュレータ１２によって姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持されるロボットハンド（保持部）１３とを有している。

マニピュレータ１２は、図示する例では、６自由度の多関節ロボットであり、ベース２に固定的に設置された基部１４と、６つのアーム部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆと、６つの関節部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆとを有している。

アーム部（第１アーム部）１６Ａは、関節部（第１関節部）１７Ａによって、基部１４に対して自身の軸回りに回動可能に支持されている。アーム部（第２アーム部）１６Ｂは、関節部（第２関節部）１７Ｂによって、第１アーム部１６Ａに対して上下回動可能に支持されている。アーム部（第３アーム部）１６Ｃは、関節部（第３関節部）１７Ｃによって、第２アーム部１６Ｂに対して上下回動可能に支持されている。

アーム部（第４アーム部）１６Ｄは、関節部（第４関節部）１７Ｄによって、第３アーム部１６Ｃに対して自身の軸回りに回動可能に支持されている。アーム部（第５アーム部）１６Ｅは、関節部（第５関節部）１７Ｅによって、第４アーム部１６Ｄに対して上下回動可能に支持されている。アーム部（第６アーム部）１６Ｆは、関節部（第６関節部）１７Ｆによって、第５アーム部１６Ｅに対して自身の軸回りに回動可能に支持されている。

各関節部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆには、アクチュエータ（マニピュレータ側アクチュエータ）１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆが設けられている（図４参照）。これらのマニピュレータ側アクチュエータ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆによって、各アーム部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆが上述した所定方向に回動駆動され、これによってロボットハンド１３がベース１２に対して変位作動されるとともに姿勢変更作動される。

ロボットハンド１３は、マニピュレータ１２の先端部（具合的には、第６アーム部１６Ｆ）に固定的に設置される固定部１９と、該固定部１９に支持された一対の挟持部２１，２１とを有している。この挟持部２１，２１は、固定部１９を挟んで、第６アーム部１６Ｆの反対側に突出する角柱状に成形されている。

そして、この一対の挟持部２１，２１を、アクチュエータ（ロボットハンド側アクチュエータ）２２（図４参照）によって、互いが離間・近接する方向に作動することにより、上述した対象物Ｗ又は工具等の保持・保持解除を行う。

また、固定部１９には、挟持部２１，２１の突出方向のさらにその先を撮影するカメラ２３が設置され、このカメラ２３からの画像を用いて、対象物Ｗや工具の位置や姿勢を識別するが、詳細は後述する。

なお、このロボットハンド１３は、このようにピッキング（挟持）によって対象物Ｗ又は工具を保持する構造に限定されるものではなく、多関節のエンドエフェクタを用いて、対象物Ｗや工具を把持・把持解除するものであってもよい。

上記収容ボックス４は、多数（複数）の対象物Ｗが積み重ねられた状態で収容され、上方が取出し可能に開放されている。

上記トレー６は、収容ボックス４の近く隣接して配置され、このトレー６のフラットに成形された上面は、対象物Ｗが他の対象物Ｗと重ねられていない状態（展開された状態）で載置される補給面６ａになる。

作業ロボット３は、トレー６の補給面６ａ上の対象物Ｗ又は収容ボックス４内の対象物Ｗを保持し、この保持した対象物Ｗを図示しないワーク側に供給する供給作業を行う。ちなみに、収容ボックス４内への対象物Ｗの補給作業や、補給面６ａへの対象物Ｗの補給作業は、作業ロボット３が行ってもよいし、或は、その他の図示しない専用の補給ロボット（図示しない）によって行ってもよい。すなわち、収容ボックス４及びトレー６（さらに具体的には補給面６ａ）は対象物Ｗが補給される補給部になる。

上記工具スペース７には、対象物Ｗであるネジの締付ける作業を行うドライバや、ボルトを締付ける作業を行うレンチやスパナ等が用意されている。作業ロボット３は、これらの工具を利用し、上記供給した対象物を用いて他の部品をワークに組付ける組立作業を行う。なお、工具を用いず、作業ロボット３自体の機能のみによって、この組立作業を行ってもよい。

上記バーコード表示部８は、各種の１次元又は２次元のバーコードが印字やモニタ表示等によって表示される。このバーコードには、補給部である収容ボックス４や補給面６ａに補給される対象物Ｗの情報や、この対象物Ｗを利用した組立作業の内容や位置の情報等が格納され、上記カメラ２３によって、このバーコードを撮影し、このようにして撮影された画像から、該バーコードに格納されている情報取出す。

上記タグレール９はレール１と平行し、その内部には各種情報の書込や読取が可能な複数のＩＣタグ９ａが設けられている。このＩＣタグ９ａに対してリード・ライトされる情報は位置情報や作業情報等になる。

そして、ベース２が一のＩＣタグ９ａに近接する（近い）位置までスライドされると、ベース２側からＩＣタグ９ａの情報が読取ることが可能であるとともに、該ベース２側からＩＣタグ９ａに情報を書込むことも可能である。

例えば、所定位置にスライドされたベース２側から、近接しているＩＣタグ９ａに記憶された位置情報を読取って、その時点でのベース２のレール１上での位置を取得させるようなことも可能であり、或は、該ＩＣタグ９ａからその場所での作業内容を受取るようなことも可能である。一方、所定の作業を終えた後、ベース２側から、その作業内容を近接しているＩＣタグ９ａに書込み、管理させてもよい。

以上のような部品組立装置では、制御部２４（図４参照）によって、カメラ２３等によって取得される各種情報に基づいて、ベース２のスライド作動、マニピュレータ１２の各関節部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆの回動作動、ロボットハンド３１の保持・保持解除作動の制御し、これによって、補給作業や供給作業や組立作業等を行う。

次に、図１乃至図７に基づき、制御部２４の構成及びその制御の内容について、説明する。

図４は、制御部の構成を示すブロック図である。制御部２４は、ＲＡＭやＣＰＵがユニット化されたマイコンによって構成され、その内部には各種情報を記憶するＲＯＭ等の記憶部２４ａが設けられ、制御部２４は、この記憶部２４ａに記憶された情報を各種制御に利用するとともに、後述する手段により取得した情報を、該記憶部２４ａに記憶する。

制御部２４の入力側には、ベース２のレール１上でのスライド位置を検出するスライド位置検出センサ（スライド位置検出手段）２６と、各関節部の回動位置を検出する回動位置検出センサ（回動位置検出手段）２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆと、上述のカメラ２３とが接続されている。なお、上述した通りに、ＩＣタグ９ａをベース２の位置情報取得に利用する場合には、スライド位置検出センサ２６は省略可能である。また、回動位置検出センサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆによってロボットハンド１３のベース２に対する相対位置及び姿勢を検出可能になる。

回動位置検出センサ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆは、各関節部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆに個別に設けられたポテンショメータ等であり、カメラ２３は、上述した通り、作業ロボット３の先端部に設けてもよいし、上述した補給部を構成する補給面６ａ又は収容ボックス４の真上から真下を撮影するように設置してもよいし、或はこの両方に設けてもよい。

制御部２４の出力側には、上述したベース側アクチュエータ１１、マニピュレータ側アクチュエータ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆ及びロボットハンド側アクチュエータ２２が接続されている。

この他、制御部２４には、ＩＣタグ情報読取・書込手段（情報読取手段，情報書込手段）２８と、通信手段２９とが入出力可能に接続されている。ＩＣタグ情報読取・書込手段２８は、上述したＩＣタグ９ａからの情報の読取を行うとともに、該ＩＣタグ９ａへの情報の書込を行う。通信手段２９は、この部品組立装置と、外部との間で情報のやり取りを行う際に用いられる。

そして、制御部２４は、カメラ２３からの画像に基づいて、対象物Ｗ自体の認識や、該認識した対象物の位置や姿勢の認識を行う。詳しく説明すると、対象物Ｗの端面Ｗ２ａが着色されて他の部分よりも目立っており、この色の違い等を利用して、カメラ２３からの撮影画像から、対象物Ｗ又はその端面Ｗ２ａを識別することにより、対象物Ｗ自体を認識する。

また、端面Ｗ２ａの撮影画像から、該端面Ｗ２ａの境界情報や色情報（他の部分との色の違いの情報を含む）を利用し、この端面Ｗ２ａの形状や大きさを認識する。認識された形状や大きさから、対象物Ｗの位置や姿勢を認識する。この際、アフェイン変換等を用いて、カメラ２３に対する相対的な位置及び姿勢を識別する。このようにカメラ２３からの相対的な位置及び姿勢が認識できれば、該カメラ２３のグローバル座標系での位置及び姿勢から、この対象物Ｗのグローバル座標系での位置及び姿勢を取得することが可能になる。

例えば、この対象物Ｗのカメラ２３に対する相対的な位置及び姿勢の識別を、図３を例にして説明すると、対象物Ｗ自体を識別した後、カメラ２３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、端面Ｗ２ａと、カメラ２３のレンズ中心を平面視で一致させ、該対象物Ｗを真上から撮影すると、同図（Ｂ）に示すような画像を取得される。

この場合の端面Ｗ２ａの形状は、該端面Ｗ２ａを正面から見た円形状に比べて楕円状に歪んでおり、この歪みの程度から、対象物Ｗの水平面（補給面６ａ）に対する傾きθを算出することが可能であり、これによって対象物Ｗの姿勢を検出する。また、対象物Ｗのカメラ２３からの距離は、端面Ｗ２ａの大きさから識別可能であり、これによって対象物Ｗの位置も識別できる。

なお、カメラ２３の中心と端面Ｗ２ａの中心とを一致させる必要は必ずしもなく、撮影画像からの取得される端面Ｗ２ａの上記歪みの程度や大きさから、該カメラ２３に対する対象物Ｗの相対位置や姿勢は識別可能であり、この端面Ｗ２ａは上述のように着色され、他の部分との色の違いを利用できるため、上記識別をより正確且つ迅速に実行することが可能になる。

この他、歪みや大きさの検出ができればよいため、カメラ２３は、ステレオ視である必要はなく、単眼のもので十分であり、その位置が固定されたカメラ２３でも、変位するカメラ２３でも、どちらでもよい。本例では、作業ロボット３側に可動式のカメラ２３を設け、補給部（さらに具体的には補給面６ａ）の真上側に真下方向に向けられた固定式のカメラ２３を設けている。

ちなみに、上述の識別を実現させるため、対象物Ｗの種類毎に、所定距離から正面視で端面Ｗ２を撮影した場合の該端面Ｗ２ａの形状及び大きさを、上記識別の際に保持している必要がある。この情報は、記憶部２４ａに予め記憶させておいてもよいし、カメラ２３によってバーコード表示部８に表示されたバーコードから取得してもよいし、ＩＣタグ情報読取・書込手段２８によってＩＣタグ９ａから取得してもよし、通信手段２９によって外部から取得してもよい。また、認識を試みる対象物Ｗの種類に関する情報も、同様の手段によって、所定タイミングで取得する。

このようにして、対象物Ｗの位置及び姿勢が取得できれば、ベース２又はマニピュレータ１２によってロボットハンド１３の位置及び姿勢を制御し、ロボットハンド１３の保持解除状態から保持状態への切換作動によって、対象物Ｗを所定姿勢で保持させることが可能になる。

図５（Ａ），（Ｂ）は、ロボットハンドによって対象物の保持させる一例を示し側面図及び平面図である。同図に示す例では、同図に示す例では、平面視で一対の挟持部２１，２１の間に対象物Ｗが位置し、側面視で、各挟持部２１，２１が対象物Ｗの軸部Ｗ１に沿う姿勢（さらに具体的には同一軸心となる姿勢）で、ロボットハンド１３を保持作動（挟持部２１，２１同士を近接作動）させ、頭部Ｗ２の両側部を挟持して保持させる。そして、ベース２を所定位置にスライドさせ、作業ロボット３により、この対象物Ｗの供給作業や組立作業等を行う。

ちなみに、ロボットハンド１３の対象物Ｗの保持解除は、一対の挟持部２１，２１を互いに離間する方向に作動させることによって行う。

図６は、ロボットハンドによって対象物の保持させる他例を示し側面図である。図５では、一対の挟持部２１，２１が側面視で対象物Ｗの軸部Ｗ１に沿う姿勢で、該対象物Ｗを保持させたが、図６に示す例では、一対の挟持部２１，２１が側面視で対象物Ｗの軸部Ｗ１に交差（さらに具体的には直交）する姿勢で、該対象物Ｗの軸部Ｗ１の周面を保持させている。

このように、予め定めた種々の姿勢で、ロボットハンド１３により、対象物Ｗを保持させることが可能である。

なお、ロボットハンド１３によって保持させる対象となる対象物Ｗは、補給面６ａ上に存在している対象物Ｗでもよいし、或は、収容ボックス４内に存在している対象物Ｗであってもよいが、これは予め決めておく。

ちなみに、積み重ねられた状態の対象物Ｗ（具体的には、収容ボックス４内の対象物Ｗ）をロボットハンド１３によってピッキングする際には、対象物Ｗ同士が平面視でラップして周囲の色が露出していない領域の割合も高いため、該対象物Ｗにおける端面Ｗ２ａと、他の部分との色の違いがより有効的に活用される。

図７は、本部品組立装置による供給作業の処理手順を示すフロー図である。対象物Ｗの供給作業（部品供給方法）では、制御部２４はステップＳ１０１から処理を開始する。ステップＳ１０１では、カメラ２３やＩＣタグ情報読取・書込手段２８や通信手段２９等を介して対象物の供給の要否を確認し、供給が不要であればステップＳ１０１に処理を戻す一方で、供給が必要であればステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、収容ボックス４内又は補給面６ａ（補給部）を撮影し、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で撮影した補給部の画像から、対象物Ｗが識別できたか否かを確認し、識別できていればステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、カメラ２３を、前記識別した対象物Ｗ側に変位させるとともに、撮影方向が対象物Ｗを向くように姿勢を変更し、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、上述のようにして位置及び姿勢を変更したカメラ２３によって前記識別した対象物Ｗを撮影し、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で撮影した画像から、カメラ２３が対象物Ｗに対して良好な位置及び姿勢であるか否かを判断し、良好であればステップＳ１０７に進む一方で、良好でなければステップＳ１０４に処理を戻す。ちなみに、良好な姿勢及び位置とは、例えば、図３を用いた上述の説明の通りであり、対象物Ｗの位置や姿勢を正確に識別し易いか否か等を基準とし、良好でない場合には、ステップＳ６→ステップＳ１０４→ステップＳ１０５→ステップＳ１０６→・・・と進む処理によって、カメラ２３がより良好な位置及び姿勢に変更される。

ステップＳ１０７では、良好な位置及び姿勢のカメラ２３によって撮影された画像から、対象物Ｗの位置及び姿勢を認識し、ステップＳ１０８に処理を進める。ステップＳ１０８では、認識された位置及び姿勢の情報に基づいて、対象物Ｗを保持し、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、保持した対象物Ｗを所定の組立箇所に供給し、処理をステップＳ１０１に戻す。

ステップ１０３において、対象物Ｗが識別されていない場合には、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、補給部への対象物Ｗの補給作業を自身で実行するか、通信手段２９を介して指示し、ステップＳ１０１に処理を戻す。

なお、図７に示す例では、可動式のカメラ２３を用いる例について説明したが、固定式のカメラ２３を用いる場合には、ステップＳ１０３において、対象物Ｗが識別された場合、ステップ１０５又はステップＳ１０７に進む。また、可動式のカメラ２３であっても、ステップＳ１０６の処理を省略し、ステップＳ１０５→ステップＳ１０７と処理を進めてもよい。

以上のような構成によれば、単眼のカメラ２３を用いて、容易に対処物Ｗの位置や姿勢を認識させることが可能であり、しかもその基準となる端面Ｗ２ａは予め目立つ色に着色され、その識別精度は高いので、作業効率も向上する。

次に、図８に基づき、本発明の他の実施形態について、上述の形態と異なる部分を説明する。

図８は、本発明の他の実施形態に係る対象物の斜視図である。上述の形態では、対象物Ｗの頭部Ｗ２に形成された端面Ｗ２ａを、単眼のカメラ２３によって画像認識させているが、本形態では、対象物Ｗの軸部Ｗ１における頭部Ｗ２とは反対側（先端側）に形成されたフラットな端面Ｗ１ａを、該カメラ２３におって画像認識させ、同様の要領によって対象物Ｗ自体の認識や該対象物Ｗの位置及び姿勢の認識を行う。この際、この先端側の端面Ｗ１ａを、基端側の端面Ｗ２ａと同一の要領によって着色し、画像認識の精度を向上させる。

なお、この２つの端面Ｗ１ａ，Ｗ２ａの何れか一方を識別対象として着色してもよいが、両方を識別対象として着色してもよく、この場合、端面Ｗ１ａ，Ｗ２ａが先端側であるか基端側であるかを認識可能なアルゴリズムを搭載する必要があり、具体的には、大きなの違いや、形状の違いから、識別をさせることが可能である。

次に、図１、図２、図４及び図９に基づき、本発明の他の実施形態について、上述の形態と異なる部分を説明する。

図１に仮想線で示す通り、補給部を構成する収容ボックス４及び補給面６ａの一方又は両方（図する例では、補給面６ａ）を上方から照らす照明装置３２を設けてもよい。この照明装置３２は、明るさ（強度）を変更可能であるとともに、複数種類のＬＥＤを用いる等によって発色（光の色）を変更可能である。

また、この照明装置３２の設置に対応して、制御部２４の出力側には、照明装置３２の明暗及び発色を制御する照明制御手段３３と、照明装置３２の姿勢を切換えることにより、光の照射方向を変化させる照明装置用アクチュエータ３４とが接続されている。

そして制御部２４は、ステップＳ１０３やステップＳ１０７等における対象物Ｗの認識時、この照明装置３２等を利用して該対象物Ｗのエッジ抽出処理を行い、この抽出されたエッジの情報を用いて、端面Ｗ１ａ，Ｗ２ａを利用した対象物Ｗ自体の認識や対象物Ｗの位置及び姿勢の認識の精度を向上させる。

図９は、エッジ抽出処理の手順を示すフロー図である。制御部２４は、エッジ抽出処理を開始すると、ステップＳ２０１に進む。ステップＳ２０１では、対象物Ｗの周辺（具体的には、補給面６ａや収容ボックスの内周面）の色と、該対象物Ｗとの色の違いから、該対象物Ｗのエッジを検出し、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、照明装置用アクチュエータ３４によって照明装置３２の姿勢切換を行い、これによって該照明装置３２から対象物Ｗへの光の照射方向を変え、この際の影や反射光の変化等を利用して該対象物Ｗのエッジ検出を行い、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、照明制御手段３３によって照明装置３２から照射される光の強さ（明暗）を変え、この際の対象物Ｗとそれ以外の部分との境界の変化等を利用して該対象物Ｗのエッジ検出を行い、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、照明制御手段３３によって照明装置３２から照射される光の色を変え、この際の対象物Ｗとそれ以外の部分との境界の変化等を利用して該対象物Ｗのエッジ検出を行い、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、それまでに起こったエッジ検出の結果それぞれに対して、重み付けを行って総合的に評価をし、ステップＳ２０６に進む。この総合評価は、例えば、ステップＳ２０１での検出値と、ステップＳ２０２での検出値と、ステップＳ２０３での検出値と、ステップＳ２０４での検出値とのそれぞれについて、重み付けを行い、その検出値を合算してもよい。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５での総合評価に基づいて、対象物Ｗのエッジ（外形）抽出を行い、エッジ抽出の処理を終了させる。

このようなエッジ抽出処理によって、対象物Ｗ自体の検出や、端面Ｗ１ａ，Ｗ２ａを利用した対象物Ｗの姿勢及び位置の検出を正確に行うことが可能になる。

なお、照明装置３２の明暗の変化と、照射方向の変化とは何れもエッジ検出のメインの要素として影を利用するものであるため、これらは１つの処理（具体的には、ステップＳ２０２での処理）でまとめて行い、上述のような別々の検出値ではなく、１つの検出値として扱ってもよい。

また、照明装置３２の明暗の変化と、照射方向の変化と、光の色の変加と、対象物Ｗの周辺色との色の違いとの内、一部の要素のみ（例えば一の要素のみ）を利用して、上記エッジ抽出の処理を行ってもよい。

さらに、上記照明装置３２は、図２に示す通り、ロボットハンド１３に装着してもよい。この場合には、照明装置用アクチュエータ３４が不要になり、照明装置３２を設けた場合でも、構成を簡略化することが容易になる。

４ 収容ボックス
６ａ 補給面
１２ マニピュレータ（作動機構）
１３ ロボットハンド（保持部）
２３ カメラ
２４ 制御部
３２ 照明装置
３３ 照明制御手段
３４ 照明装置用アクチュエータ
Ｗ 対象物（ネジ，ボルト）
Ｗ１ａ 端面（先端側の端面）
Ｗ２ａ 端面（基端側の端面）

Claims (5)

1. ネジ又はボルトを供給する部品供給装置であって、
   ネジ又はボルトが順次補給される補給部と、
   前記補給部のネジ又はボルトを解除可能に保持する保持部と、
   該保持部を姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持する作動機構と、
   前記補給部のネジ又はボルトを撮影するカメラと、
   前記保持部及び作動機構の作動を制御する制御部とを備え、
   前記ネジ又はボルトの上記基端側の端面又は先端側の端面には、他の部分とは異なる色が予め塗装され、
   該制御部は、
   前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像から、該ネジ又はボルトの頭部における軸部の反対側に形成された基端側の端面の形状又は軸部の頭部とは反対の先端側の端面の形状を識別することにより、該ネジ又はボルトの姿勢を判別するにあたり、カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像に対して、上記色の違いに基づいて前記端面の形状を識別し、
   上記ネジ又はボルトが予め定められた所定姿勢で前記保持部により保持されるように、上記判別された姿勢情報を利用して、前記保持部及び作動機構の作動を制御する
   ことを特徴とする部品供給装置。
2. ネジ又はボルトに光を照射する照明装置を備え、
   記制御部は、
   アクチュエータによって照明装置の照射方向を変化させ且つ該変化を利用してネジ又はボルトのエッジ抽出を行うか、或いは
   照明制御手段によって照明装置から照射される光の明暗又は色を変化させ且つ該変化を利用してネジ又はボルトのエッジ抽出を行う
   請求項１に記載の部品供給装置。
3. 前記補給部は、ネジ又はボルト同士を重ねた状態で収容可能な収容ボックスと、該収容ボックスから取出されたネジ又はボルトが展開されて載置される補給面とを有し、
   前記カメラは、上記補給面に載置され且つ他のネジ又はボルトと重なっていないネジ又はボルトにおける上記基端側の端面又は先端側の端面の形状を識別する
   請求項１又は２の何れかに記載の部品供給装置。
4. 前記補給部は、ネジ又はボルト同士を重ねた状態で収容可能な収容ボックスを有し、
   前記カメラは、上記収容ボックスに収容されたネジ又はボルトにおける上記基端側の端面又は先端側の端面の形状を識別する
   請求項１又は２の何れかに記載の部品供給装置。
5. ネジ又はボルトを供給する部品供給方法であって、
   ネジ又はボルトが順次補給される補給部と、前記補給部のネジ又はボルトを解除可能に保持する保持部と、該保持部を姿勢切換作動可能且つ変位作動可能に支持する作動機構と、前記補給部のネジ又はボルトを撮影するカメラと、前記作動機構の作動を制御する制御部とを備えた部品供給装置に、前記ネジ又はボルトの位置及び姿勢を判別させるあたり、
   前記ネジ又はボルトの頭部における軸部の反対側に形成された基端側の端面又は軸部の頭部とは反対の先端側の端面に他の部分とは異なる色を予め塗装し、
   該制御部は、
   前記カメラによって撮影されたネジ又はボルトの画像に対して、上記色の違いに基づいて、上記基端側の端面又は上記先端側の端面の形状を識別することにより、該ネジ又はボルトの姿勢を判別し、
   上記ネジ又はボルトが予め定められた所定姿勢で前記保持部により保持されるように、上記判別された姿勢情報を利用して、前記保持部及び作動機構の作動を制御する
   ことを特徴とするネジ又はボルトを供給する部品供給方法。

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