JPH0699382A

JPH0699382A - 物品のセット装置

Info

Publication number: JPH0699382A
Application number: JP4253108A
Authority: JP
Inventors: Toshizumi Tokunaga; 利澄徳永
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】例えばマテハンロボットなどの自動搬送装置
を使用してパレット内の重合状態の物品を搬送し治具上
にセットするに際し、物品の把持状態がずれていても治
具上には適正にセットできるようにする。【構成】マテハンロボット１のマテハン部１９に設け
た視覚センサ５Ａによりパレット２内の物品２１（２
２）の位置を検出して把持し、その後、定置された第２
の視覚センサ６１により当該把持状態を正確に測定して
位置補正した上で最終セットすることによりセット位置
の誤差発生をなくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、産業用のロボットを
利用した物品のセット装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車工場の車体組立ラインなど
では、所定移送ライン上のパレット内に収納された例え
ばカウルサイド・レインフォースメントパネルやサスハ
ウジング・レインフォースメントパネルなどの部品(パ
ネル状物品)を取り出して、車体組付ライン上の所定構
造の治具の所定設定位置に正確にセットする必要があ
る。

【０００３】ところが、上記のようなパネル状の部品
は、例えば図２に示すように、多数枚のものをパレット
上に単に重ね合わせて積層した積層体構造となっている
のが通常である。そのため、どうしても同積層状態で図
示のようにＸ・Ｙ・Ｚ方向の位置ずれが生じ易く、これ
を例えばマテハンロボットなどの産業用ロボットを使用
して連続的に取り出し、上記治具上に順次自動セットし
て行くようにしようとすると、先ず上記パレット内の各
物品の位置を正確に検出して正確にマテハン部に把持さ
せることが必須の要件となる。

【０００４】そこで、例えば特開昭５８−１１４８９２
号公報に示されているように、ロボツトアームの先端に
ＣＣＤカメラ等よりなる撮像機能をもった視覚センサを
設けて同部品の位置を正確に検出するようにすることが
考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記パネル部
材の積層体のような部品は、仮にＣＣＤの如き撮像機能
を有した高精度な視覚センサを使用したとしても、それ
らが同一材質のものである限り１枚、１枚のものを正確
に位置判定することはできず、全体を一塊の物としてし
か判定することができない。従って、高精度な部品毎の
位置の検出は不可能で、結局治具に対する正確な部品の
位置セットも難しく、その完全な自動化は困難とされて
いた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の問題
を解決することを目的としてなされたものであって、物
品を着脱可能に把持する把持手段を備えたロボットを有
し、該ロボットによりパレット内に収納されている物品
を取り出して所定の治具上に位置セットする物品のセッ
ト装置であって、上記ロボットの把持手段に付設されパ
レット内の物品の位置を検出する第１の視覚センサと、
該第１の視覚センサの検出位置を基にして上記把持手段
により把持された物品の把持位置を検出する第２の視覚
センサと、該第２の視覚センサの検出値を基に位置補正
した上で上記治具上に物品を位置セットさせる位置補正
手段とを有することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本願発明の物品のセット装置は、上述のよう
に、例えばマテハンロボットのような物品を着脱可能に
把持する把持手段を備えたロボットを有し、該ロボット
によりパレット内に収納されている物品を取り出して所
定の治具上に適正に位置セットする物品のセット装置に
おいて、上記ロボットのマテハン部等把持手段部に付設
されパレット内の物品の位置を検出する例えばＣＣＤカ
メラよりなる第１の視覚センサと、該第１の視覚センサ
の物品検出位置を基にして上記把持手段により把持され
た物品の把持位置を検出する例えばＣＣＤカメラ等の第
２の視覚センサと、該第２の視覚センサの検出値を基に
位置補正した上で上記ロボットにより上記治具上に物品
を位置セットさせる位置補正手段とを設けて構成してい
る。

【０００８】すなわち、該構成ではロボットの把持手段
を使用してパレットから取り出す最初の物品位置の検出
が或る程度ラフであっても、一旦把持手段に把持させた
後に、該把持状態を第２の視覚センサで高精度に検出し
て正確に本来の把持位置に対する位置ずれ量を検出し、
それを補正した上で最終的な物品セットを行うようにな
っている。

【０００９】

【発明の効果】したがって、本願発明の物品のセット装
置によると、例えばパネル部材を積層したような物品の
場合であっても、それ自体の高精度な検出を要すること
なく、正確な物品の自動セットを可能にすることができ
る。

【００１０】

【実施例】図１〜図６は、本願発明の実施例に係る物品
のセット装置の構成および動作を示している。

【００１１】先ず図１は、同装置全体の基本的なシステ
ム構成を示しており、符号１は物品搬送用の多関接型の
マテハンロボット、符号２は例えば自動車のカウルサイ
ドレインフォースメントよりなる第１部品２１と同じく
自動車のサスペンションハウジングよりなる第２部品２
２の例えば２種類のパネル状部品が各々複数枚上下に重
合積層した状態で収納されているパレット、符号３は上
記マテハンロボット１を使用して上記パレット２上から
取り出された上記第１部品２１又は第２部品２２が位置
セットされる所定移送ラインを形成する治具である。

【００１２】上記マテハンロボット１は、例えば自動車
の車体組立工場のフロア面Ｆ上に固定された基台１１
と、該基台１１上に水平面方向に回転可能に軸支された
回転台１２と、該回転台１２に対して軸１３を介して垂
直面方向に回転可能に支持された第１アーム１４と、該
第１アーム１４の上部に軸１５を介して垂直面方向に回
転自在に取付けられたロボットコントロールユニット部
を有する第２アーム固定用基部１６と、該第２アーム固
定用基部１６に基端側を固定された第２アーム１７と、
該第２アーム１７の先端に関接部１８を介して傾動およ
び回転可能に装着された吸着把持機能を有するマテハン
部１９とから構成されている。このマテハン部１９は、
上記関接部１８の下部に支軸１９aを介して水平方向に
延びるバー部材１９bを逆Ｔ字形にして設けている。そ
して、該バー部材１９bには、その長手方向両端側にか
けて所定の間隔を置いて２本の吸着把持装置４a,４bと
例えばＣＣＤカメラ等の撮像装置よりなる第１の視覚セ
ンサ５Ａ、光学式の距離センサ５Ｂとが各々設けられて
いる。

【００１３】上記吸着把持装置４a,４bは、下端部に吸
盤部を有し、該吸盤部を上記パレット２内の第１、第２
部品２１,２２の上面２１a,２１bに当接し負圧吸引する
ことにより当該第１、第２部品２１,２２を図４に示す
ように吸引吸着して把持するようになっている。

【００１４】また、上記マテハンロボット１の第１アー
ム１４の前後両側には、上記第２アーム１７を上下方向
に駆動するための第１、第２のアクチュエータ７,７、
８,８が各々両サイドに位置して設けられている。さら
に、また上記パレット２は、パレット入れ替え装置２５
上に光源台２４を介して載置されている。光源台２４
は、例えば図３に示すように、内部に複数個の光源Ｌ₁
〜Ｌ₅を有し、該光源Ｌ₁〜Ｌ₅からの光を上記第１又は
第２部品２１,２２の下方に照射して当該第１、第２部
品２１,２２の外形を上記第１の視覚センサ５Ａが上方
側から明暗状態で明確に認識できるようにする。

【００１５】一方、図１において、上記パレット２から
上記治具３までのマテハンロボット１のマテハン部１９
による第１、第２部品２１,２２の移送経路途中には、
例えばＣＣＤカメラ等の撮像装置よりなる第２の視覚セ
ンサ６１がセンサ面を上方に向けた状態でフロア面Ｆ上
に固定して設けられている。又、該第２の視覚センサ６
１の側には上方側に照射方向を設定した第１の照明手段
６２が設置されている。

【００１６】さらに、上記第２の視覚センサ６１に対置
される格好で第２の照明装置３３が設けられている。該
第２の照明装置３３は、図４に示すように、上記マテハ
ンロボット１のマテハン部１９に把持された第１、第２
部品２１,２２を、その上方側から照射するように支柱
３２を介して所定の高所位置に設けられている。

【００１７】そして、同光照射状態で、下方側から上記
第２の視覚センサ６１が上記部品２１,２２の把持位置
を本来の把持位置と比較する形で高精度に計測する。そ
して、該計測値に基いて位置補正信号を形成し上記マテ
ハンロボット１に供給して位置補正する。

【００１８】上記第１の視覚センサ５Ａ、第２の視覚セ
ンサ６１、距離センサ５Ｂ、マテハンロボット１の制御
ユニット部の各々は、図１に示すようにマイクロコンピ
ュータよりなる中央コントロールユニット５０にインタ
ーフェース回路を介して接続されており、同中央コント
ロールユニット５０は、それらからの入力又は、それら
への出力により後述するような内容のパレット部品の治
具上への搬送セット制御を実行する。

【００１９】次に、上記本発明実施例の物品のセット装
置の上記中央コントロールユニット５０による同物品の
位置補正動作を伴う搬送セット動作について図６のフロ
ーチャートを参照して詳細に説明する。

【００２０】すなわち、先ずステップＳ₁で上記所定の
入れ替え位置に入れ替えられたパレット２上の部品(２
１,２２)の列(図示例では左右２列)、段(枚数)のカウン
ト値(供給されるパレット毎に予じめ入力されている)を
確認する。

【００２１】次に、ステップＳ₂に進み、図２のように
パレット２上に移動された上記第１の視覚センサ５Ａと
距離センサ５Ｂの出力を基に当該パレット２の終わり
(部品の取出しが完了してパレット２内に部品２１,２２
がなくなったこと)が検出された否かを判定する。該判
定は、例えば距離センサ５Ｂの出力がゼロで、第１の視
覚センサ５Ａの検出画像が明暗なしの時に部品取出し終
了と判定することによって行う。その結果、ＹＥＳ(取
出し終了)と判定されると、ステップＳ₃に進んでパレッ
ト入れ替え指令を出して新しいパレット２と古いパレッ
ト２との入れ替えを行う。

【００２２】一方、ＮＯと判定されたパレットの終わり
でない時(部品取り出し開始時又はその途中の時)は、さ
らにステップＳ₄に進んで、上記第１の視覚センサ５Ａ
によって上記パレット２内の部品(第１又は第２部品２
１,２２の何れか一方の列側から)の計測を行う。該計測
は、上記のように光源台２４上に置かれている簀の子状
のパレット２上の部品２１又は２２全体の外形により形
成されるシャドウ形状部を部品形状と画像認識すること
によってなされる。その結果、該計測では、例えば上記
部品２１,２２が図３下部に示したように傾斜している
とすると、上記投影画像では図３の上部に示すように、
その重心点は図示ＯＷ₂点になる。

【００２３】そして、先ず該計測の結果に基き、続くス
テップＳ₅で当該検出位置における上記パレット２内の
部品(２１,２２)の有無を判定する。

【００２４】該判定の結果、現在の列位置の検出位置に
は部品が無いと判定されると、さらにステップＳ₆に進
んで上記マテハンロボット１のマテハン部１９を隣合う
次の列に移動(２１から２２、又は２２から２１へ)させ
た後、上記したステップＳ_１〜Ｓ_５の処理を行う。

【００２５】他方、部品有りと判定されると、さらにス
テップＳ₇に進んで同部品(２１,２２)の位置ずれを検知
する。該位置ずれは、図３に示すように予じめ行った単
体計測時の重心位置ＯＷ₁と上記投影形状の重心位置Ｏ
Ｗ₂との差ΔＸ,ΔＹとして検出される。

【００２６】そして、さらにステップＳ₈で該検知され
た部品(２１,２２)の位置ずれ量が上記吸着把持装置に
よって把持可能な所定の許容値以内にあるか否かを判定
する。この結果、把持することが可能な上記許容値以内
にあるＹＥＳ判定の時は、さらにステップＳ₉に進ん
で、実際の部品(２１,２２)の重合高さと傾き度合を計
測する。他方、上記部品(２１,２２)の位置ずれ量が上
記許容値以内にない時は把持不能として上述したステッ
プＳ₆の動作に移ってマテハン部１９を次の列の部品(２
１,２２)側に移動させる(取りミスをスキップする)。

【００２７】上記ステップＳ₉における部品高さと傾き
度合の計測は、例えば図２に示すように、上記マテハン
ロボット１のマテハン部１９をパレット２内の対象列の
部品上に位置せしめ、該状態において、上記距離センサ
５Ｂで部品(２１,２２)上面の高さを検出するとともに
第１の視覚センサ５Ａによって同部品の積層部の傾き変
化を画像処理により検出する。

【００２８】その上で、さらにステップＳ₁₀に進み、上
記部品(２１,２２)に対応してマテハン位置を移動補正
した後、ステップＳ₁₁でマテハン部１９を部品(２１,２
２)位置まで下降させ、吸着盤部を部品(２１,２２)上面
の所定位置(図５のＰ₁,Ｐ₂参照)に当接させ負圧吸引す
ることにより同部品を吸着把持する。

【００２９】次にステップＳ₁₂で該部品の把持状態が良
好(ＯＫ)であるか否かを判定した後、良好である場合に
は順次ステップＳ₁₇〜Ｓ₂₁の精密計測、姿勢補正、治具
投入の各動作に進む一方、他方、部品の把持状態が良好
でないＮＯ判定の時はステップＳ₁₃〜Ｓ₁₆のリトライ動
作(リトライカウンタ確認、回数確認、部品計測、許容
値内判定)に進む。

【００３０】上記ステップＳ₇の精密計測は、例えば図
４に示すように、上記マテハン部１９の吸着把持装置４
a,４bに部品(２１又は２２)が良好(ＯＫの範囲で)に保
持され搬送される途中において、上記第２の視覚センサ
６１上にセット時の姿勢で停止させ、上記第２の照明装
置３３により当該セット姿勢と同様の状態で上記ロボッ
トに把持させた状態の同部品(２１,２２)の上方に光を
照射し、下方から第２の視覚センサ６１で当該部品(２
１,２２)の裏面を図５に示すように撮像する。該図５の
撮像画像中、符号Ｐ₁,Ｐ₂は上記吸着把持装置４a,４bに
よる吸着把持部、Ｈ₁,Ｈ₂は部品固有のホール部であ
る。

【００３１】該画像から先ず上記２つのホール部Ｈ₁,Ｈ
₂の中心同士を結ぶ直線の向きと２つのホール部Ｈ₁,Ｈ₂
間の中点Ｍとを検出する。そして、該中点Ｍを上記図３
の較正時の基準位置ＯＷ₂と比較し、その差から位置補
正量を算出し、ステップＳ₁₈で姿勢補正した上で、ステ
ップＳ₁₉で治具３上にセットする。そして、段数のカウ
ント値を１枚分カウントダウンして、ステップＳ₂₁で次
の部品の同様の搬送セットを行う。

【００３２】すなわち、上記本願発明実施例の物品のセ
ット装置によると、その途中で該把持状態における位置
ずれ量が精密に計測され、それを補正した上で最終搬送
されるので、ロボットの把持手段による物品の把持状態
に多少の位置ズレがあっても確実に治具上にセットする
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の実施例に係る物品のセット
装置全体のシステムおよび各部のレイアウト構成を示す
概略斜視図である。

【図２】図２は、同装置の部品(ワーク)把持前の段階に
おける部品(ワーク)検出状態の要部の斜視図である。

【図３】図３は、同装置の図２の状態における部品(ワ
ーク)の検出原理を部品のパレット収納状態との関係で
説明する説明図である。

【図４】図４は、同装置の部品(ワーク)把持状態におけ
る位置検出状態を示す概略側面図である。

【図５】図５は、上記図４の状態における部品位置検出
原理を説明する説明図である。

【図６】図６は、同装置の部品搬送制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１はマテハンロボット、２はパレット、３は治具、５Ａ
は第１の視覚センサ、１４は第１アーム、１７は第２ア
ーム、１９はマテハン部、６１は第２の視覚センサであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物品を着脱可能に把持する把持手段を備
えたロボットを有し、該ロボットによりパレット内に収
納されている物品を取り出して所定の治具上に位置セッ
トする物品のセット装置であって、上記ロボットの把持
手段に付設されパレット内の物品の位置を検出する第１
の視覚センサと、該第１の視覚センサの検出位置を基に
して上記把持手段により把持された物品の把持位置を検
出する第２の視覚センサと、該第２の視覚センサの検出
値を基に位置補正した上で上記治具上に物品を位置セッ
トさせる位置補正手段とを有することを特徴とする物品
のセット装置。