JP7495864B2 - ワーク搬送システム及びワーク搬送方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るワーク搬送システム1の構成例を概略的に示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態に係るワーク搬送システム1は、ワークWを載置可能な積載エリアTAを有する載置台Pと、載置台P上に載置されたワークWを該載置台P上から搬送(搬出)可能に構成されたワーク保持用ロボット10と、載置台P上に載置されたワークWを撮影し、該撮影されたワークWの画像に基づいてワークWの位置及び積載高さを検出するカメラシステム30(図6参照)とを備えている。また、本実施形態に係るワーク搬送システム1は、曲げ加工機等の加工機を更に含んでいても良く、該加工機と共にワークWの自動加工システムを構成しても良い。
載置台Pは、図1に示すように、載置台側床面FP上に載置されたパレットであり、その上面に、ワークWを載置可能な積載エリアTAを有している。載置台Pの高さ(以下、「載置台高さHp」という)は、機械的に固定又は一義的に特定可能となっており、例えば、後述するキャリブレーション処理によって特定することが可能である。なお、本明細書において、載置台高さHpは、ロボット側床面FRを基準とした高さ、すなわち、ロボット側床面FRから載置台Pの積載エリアTAにおける上面までの鉛直方向に沿った直線長さであり、例えば図4に示すように床面高低差Hgapが存在する場合には、該床面高低差Hgapを含む高さを意図している。
ワーク保持用ロボット10は、図1に示すように、載置台Pと、ワークWの搬送先(例えば、加工機等)との間に配置されており、積載エリアTAに積載された複数のワークWのうちの最上部のワークWを保持し、該ワークWを加工機等の搬送先に向けて搬送するように構成されている。
表面検出センサ50は、図2及び図3に示すように、ロボットハンド20のハンド本体22の任意の位置に取り付けられており、吸着パッド26がワークWの表面に接触したことを検出することが可能に構成されている。なお、本明細書において、「ワークWの表面に接触した」には、ワークWの表面に完全に接触した場合に加え、ワークWの表面に接触したと評価し得る程度に近接した場合も含むこととする。
ロボット制御部60は、カメラシステム30の後述する画像処理部32から供給されるワークWの位置(x,y)及び積載高さ(h)の情報に基づいて、積載エリアTAに積載された複数のワークWのうちの最上部のワークWにロボットハンド20が到達するよう、移動機構14及びアーム部12を制御するよう構成されている。また、ロボット制御部60は、最上部のワークWにロボットハンド20が到達し、表面検出センサ50によりロボットハンド20と該最上部のワークWとの接触が検出された際に、ロボットハンド20により該最上部のワークWを保持するようエア吸引源を制御すると共に、該保持したワークWを加工機等の搬送先に向けて搬送するよう、移動機構14及びアーム部12を制御するよう構成されている。
「ベース座標原点の高さ」=Hp+Hj+Hgr+Hbt
[計算式(2)]
Hp=「ベース座標原点の高さ」-Hj-Hgr-Hbt
Ht=(Hp-Hgap)+Hs+Hgr
[計算式(4)]
Ht=(Hp-Hgap)+Hs+(Hgr+Ho)
[計算式(5)]
Ho=Ht-Hp+Hgap-Hs-Hgr
カメラシステム30は、図1及び図6に示すように、載置台P上に載置されたワークWを撮影可能な1台のカメラ40と、カメラ40により撮影されたワークWの撮影画像に基づいて、ワークWの位置及び積載高さを検出する画像処理部32と、作業者によって情報の入力や設定等が行われる操作入力部31とを備えている。
カメラ40は、例えば安価で汎用性の高い単眼カメラ(すなわち、レンズ及びイメージセンサが1つずつ配されたカメラ)により構成され、図1に示すように、積載エリアTAの全体又は一部を撮影範囲として撮影可能となるよう、載置台Pの積載エリアTAの上部に、カメラスタンド41等の支持部材を介して配置されている。
画像処理部32は、カメラ40から供給された撮影画像データに基づいて、積載エリアTAに積載された複数のワークWのうちの最上部のワークWの位置及び積載高さを検出し、検出した位置及び積載高さの情報をロボット制御部60に供給するよう構成されている。すなわち、画像処理部32は、積載エリアTAに積載された複数のワークWのうちの最上部のワークWの位置及び積載高さを高精度に検出するワーク検出装置として機能することが可能に構成されている。
Hw=Ht-Hp+Hgap-Hgr-Ho
操作入力部31は、図1に示すように、表示装置としてのディスプレイと、キーボードやマウス等の入力装置からなる入力部とを備えており、ワーク搬送システム1において通常必要とされる画面表示及び情報入力の機能に加え、ディスプレイ上に後述するオフセット高さ登録画面70を表示可能に構成されている。なお、操作入力部31は、ディスプレイと入力部とを備える構成に限定されず、これらディスプレイ及び入力部に代わり同等の機能を備えることができるものであれば(例えば、遠隔から利用可能な表示手段や入力手段等)、これに限定されるものではない。
次に、本実施形態に係るワーク搬送システム1を用いて行うワーク搬送方法について、説明する。本実施形態に係るワーク搬送方法は、載置台P上に載置されたワークWをワーク保持用ロボット10によって載置台P上から搬送(搬出)するワーク搬送方法であり、概略的には、載置台Pの高さ(載置台高さHp)の理論値を取得するキャリブレーション処理工程(前処理工程)と、表面検出センサ50の検出精度に起因する誤差(オフセット高さHo)を特定するオフセット高さ測定処理工程と、ワーク保持用ロボット10によるワークWの搬送処理を実行するワーク搬送処理工程とを含んでいる。
本実施形態に係るワーク搬送方法では、ワーク搬送処理工程に先立ち、まず、キャリブレーション処理工程が実行される。キャリブレーション処理工程は、機械システム納入時に通常一度だけ行われる校正処理であり、特徴点となる開口やARマーカ等が施されたキャリブレーションジグCJをワーク保持用ロボット10によって保持し、載置台Pの積載エリアTAの空間上において水平方向及び鉛直方向に沿って移動及び回転させながらカメラ40によって撮影し、これにより撮影された撮影画像とワーク保持用ロボット10の位置座標等の情報に基づいて、載置台Pの積載エリアTAにおける空間座標を特定するものである。なお、キャリブレーション処理工程は、機械システム納入時に加えて又はこれに代えて、載置台Pの高さを変更した時等の種々の任意のタイミングで実施しても良い。
次に、本実施形態に係るワーク搬送方法では、ワーク搬送処理工程の前又はこれと並行して、オフセット高さ測定処理工程が実行される。オフセット高さ測定処理工程は、概略的には、表面検出センサ50によりワークW(検出対象物)との接触が検出された時点における、載置台側床面FPからロボットハンド20(ワーク保持部)とアーム部12との接続点(本実施形態では装着部22aの上端部)までの高さ(載置台Pの底面(載置台側床面FP)を基準とした場合の手先高さHt)と、載置台側床面FPからワークW(検出対象物)の表面までの高さ(「検出対象高さHs」+「載置台高さHp」-「床面高低差Hgap」)と、ロボットハンド20(ワーク保持部)の高さの理論値(グリッパ高さHgr)とに基づいて、ロボットハンド20(ワーク保持部)の高さ誤差(オフセット高さHo)を検出する処理を実行する工程である。
センサ検出高さ(Hs+Ho)=Ht-Hp+Hgap-Hgr
そして、本実施形態に係るワーク搬送方法では、キャリブレーション処理工程が実行された後、かつ、オフセット高さ測定処理工程の後又はこれと並行して、ワーク搬送処理工程が実行される。なお、以下の説明では、ワークWの平面的な位置と、ワークWの積載高さとを検出するものとして説明するが、これに限定されず、ワークWの平面的な位置及び積載高さに加え、ワークWの角度等の情報も併せて検出可能としても良い。
以上説明したとおり、本実施形態に係るワーク搬送システム1は、表面検出センサ50によりワークW(検出対象物)との接触が検出された時点における、載置台Pが載置された載置台側床面FPからロボットハンド20(ワーク保持部)とアーム部12との接続点までの高さ(上述した「手先高さHt」)と、載置台側床面FPからワークW(検出対象物)の表面までの高さ(上述した「検出対象高さHs」+「載置台高さHp」-「床面高低差Hgap」)と、ロボットハンド20(ワーク保持部)の高さの理論値(上述した「グリッパ高さHgr」)とに基づいて、ロボットハンド20(ワーク保持部)の高さ誤差(上述した「オフセット高さHo」)を検出し、該高さ誤差を加味して、載置台P上に載置されたワークWの実積載高さHwを検出するよう構成されている。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
10 :ワーク保持用ロボット
12 :アーム部
20 :ロボットハンド(ワーク保持部)
30 :カメラシステム
32 :画像処理部
37 :実積載高さ算出部
40 :カメラ
50 :表面検出センサ
60 :ロボット制御部
62 :オフセット高さ測定部
70 :オフセット高さ登録画面
CG :キャリブレーショングリッパ
CJ :キャリブレーションジグ
F :床面
FP :載置台側床面
FR :ロボット側床面
Hbt :ベース座標原点を基準とした場合の手先高さ
Hgap :床面高低差
Hgr :グリッパ高さ
Hj :キャリブレーションジグの高さ
Ho :オフセット高さ(ワーク保持部の高さ誤差)
Hp :載置台高さ
Hs :検出対象高さ
Ht :載置台の底面を基準とした場合の手先高さ
Hw :ワークの実積載高さ
P :載置台
S :制御軸(ワーク保持用ロボットの所定の基準部位)
TA :積載エリア
W :ワーク
Claims (8)
- ワークを載置可能な載置台と、
前記載置台上に載置されたワークを該載置台上から搬送可能に構成されたワーク保持用ロボットと
を備えるワーク搬送システムであって、
前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、
前記ワーク保持用ロボットは、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの手先高さ(Ht)を検出可能に構成されており、
前記ワーク搬送システムは、検出された前記手先高さ(Ht)と、予め特定された前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、予め特定された前記ワーク保持部の高さの理論値(Hgr)とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差(Ho)を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差(Ho)を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さ(Hw)を検出するよう構成されている
ことを特徴とするワーク搬送システム。 - 前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さは、
予め特定された該載置台側床面から前記載置台の表面までの高さと、
予め特定された該載置台上に載置された前記検出対象物の高さ(Hs)と
を含んでいる
ことを特徴とする請求項1に記載のワーク搬送システム。 - 前記ワーク搬送システムは、事前のキャリブレーション処理により、
前記ワーク保持用ロボットが設置されるロボット側床面から前記載置台の表面までの載置台高さ(Hp)と、
前記載置台側床面と前記ロボット側床面との高低差(Hgap)と
を特定可能に構成されており、
前記ワーク搬送システムは、特定した前記載置台高さ(Hp)及び前記高低差(Hgap)に基づいて、前記載置台側床面から前記載置台の表面までの高さを特定するよう構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載のワーク搬送システム。 - 前記ワーク搬送システムは、
前記載置台上に載置されたキャリブレーションジグの高さ(Hj)と、
前記ワーク保持部に代えて前記アーム部に装着されたキャリブレーショングリッパの高さ(Hgr)と、
前記キャリブレーショングリッパが前記キャリブレーションジグに接触した時点における、前記ロボット側床面から前記ワーク保持用ロボットの所定の基準部位までのベース座標原点高さと、
同時点における、前記基準部位から前記キャリブレーショングリッパと前記アーム部との接続点までのベース座標原点基準手先高さ(Hbt)と
に基づいて、前記載置台高さ(Hp)を特定するよう構成されており、
前記キャリブレーションジグの高さ(Hj)及び前記キャリブレーショングリッパの高さ(Hgr)は、前記ワーク搬送システムに予め登録されており、
前記ワーク搬送システムは、前記キャリブレーション処理により前記ベース座標原点高さ及び前記ベース座標原点基準手先高さ(Hbt)を特定可能に構成されている
ことを特徴とする請求項3に記載のワーク搬送システム。 - 前記載置台上に載置されたワークを撮影し、該撮影されたワークの画像に基づいてワークの位置及び積載高さを検出するカメラシステムを更に備え、
前記カメラシステムは、
前記載置台上に載置されたワークを撮影可能なカメラと、
前記カメラにより撮影されたワークの撮影画像に基づいて、ワークの位置及び積載高さを検出する画像処理部と
を備え、
前記画像処理部は、前記ワーク保持部の高さ誤差を加味して、前記実積載高さを算出するよう構成されている
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のワーク搬送システム。 - 前記画像処理部は、
前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの高さと、
前記ワーク保持部の高さ誤差と、
前記載置台側床面から前記載置台の表面までの高さと、
前記ワーク保持部の高さの理論値と
に基づいて、前記実積載高さを算出するよう構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載のワーク搬送システム。 - 前記カメラは、前記載置台上に載置されたワークを斜め上方から撮影するよう構成されている
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のワーク搬送システム。 - 載置台上に載置されたワークをワーク保持用ロボットによって該載置台上から搬送するワーク搬送方法であって、
前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、
前記ワーク保持用ロボットにより、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの手先高さ(Ht)を検出し、
検出された前記手先高さ(Ht)と、予め特定された前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、予め特定された前記ワーク保持部の高さの理論値(Hgr)とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差(Ho)を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差(Ho)を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さ(Hw)を検出する
ことを特徴とするワーク搬送方法。
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