JPH0797059A - 物体取出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の取出失敗を防止することができる物体
取出装置を提供することを目的とする。 【構成】 積み重ね状態に載置された物体Ｍ１を水平方
向から撮像する第１の撮像手段Ｍ２と、物体Ｍ１を鉛直
方向から撮像する第２の撮像手段Ｍ３と、物体Ｍ１を把
持する把持手段Ｍ４と、第１の撮像手段Ｍ２による撮像
画像に基づいた物体Ｍ１の高さ情報と第２の撮像画像Ｍ
３に基づいた物体Ｍ１の水平面内での位置情報とを認識
し、これら情報に基づいて把持手段Ｍ４を三次元的に制
御する制御手段Ｍ５と、を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体取出装置に係り、特
に、物体の三次元位置を認識し、該物体を把持するため
の把持手段を三次元的に制御する物体取出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】 積み重ね状態に載置された物体を撮像
して認識し、この認識データに基づいて物体を取り出す
物体取出装置として、例えば実開昭６１−２０５７８１
号公報に掲載されたものが従来より知られている。

【０００３】上記公報掲載の従来装置は、パレット内に
積み重ね状態に載置された物体を、パレット上方に設置
されたカメラのみで撮像して該物体を二次元的に認識
し、この二次元的に認識されたデータに基づいてロボッ
トが把持動作を行ない物体で取り出すように成ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
装置は、既述のとおりパレット内に積み重ね状態に載置
された物体を、パレット上方に設置されたカメラの撮像
画像のみから二次元的にのみ認識し、物体の高さ情報を
認識していないので、最上部に載置されている物体を認
識できない。

【０００５】このため、ロボットが必ず最上部に載置さ
れている物体にアプローチして該物体を把持するとは限
らず、最上部に載置されていない物体にアプローチして
しまう場合がある。そして、この場合にはロボットが物
体を把持することができず、この結果、ロボットが物体
の取り出しに失敗してしまうといった問題があった。本
発明は以上の点に鑑みなされたものであり、物体の高さ
情報と該物体の水平面内での位置情報とに基づいて把持
手段を三次元的に制御し、把持手段を必ず最上部に載置
されている物体にアプローチさせて該物体を把持手段に
確実に把持させることによって、物体の取出失敗を防止
することができる物体取出装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。

【０００７】同図に示すように、本発明は、積み重ね状
態に載置された物体Ｍ１を水平方向から撮像する第１の
撮像手段Ｍ２と、前記物体Ｍ１を鉛直方向上方から撮像
する第２の撮像手段Ｍ３と、前記物体Ｍ１を把持する把
持手段Ｍ４と、前記第１の撮像手段Ｍ２による撮像画像
に基づいた前記物体Ｍ１の高さ情報と前記第２の撮像手
段Ｍ３による撮像画像に基づいた前記物体Ｍ１の水平面
内での位置情報とを認識し、該高さ情報及び該位置情報
に基づいて前記把持手段Ｍ４を三次元的に制御する制御
手段Ｍ５と、を備えていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【作用】積み重ね状態に載置された物体は、第１の撮像
手段によって水平方向から撮像されると共に、第２の撮
像手段によって該物体の鉛直方向上方から撮像される。
そして、物体を把持するための把持手段は、第１の撮像
手段による撮像画像に基づいた物体の高さ情報と第２の
撮像手段による撮像画像に基づいた該物体の水平面内で
の位置情報とを認識し、該高さ情報及び該位置情報に基
づいて制御手段によって三次元的に制御される。

【０００９】従って、物体の高さ情報及び位置情報に基
づいて、把持手段が必ず最上部に載置されている物体に
アプローチするように三次元的に制御され、該物体を確
実に把持することができるので、物体の取出失敗を防止
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図２は、本発明の一実施例である物体取出
装置の構成を示す図である。

【００１１】図２に示すように、パレット１からワーク
２を取り出す本実施例に係る物体取出装置は、第１のカ
メラ３、第２のカメラ４、画像処理装置５、制御ユニッ
ト６、及びロボット７を備えている。

【００１２】前記パレット１はワーク２を載置するため
のものであり、底板１と該底板１１の四隅に垂設された
棒状部材１２ａ〜１２ｄより成っており、この棒状部材
１２ａ〜１２ｄによって、載置されているワーク２の転
落等が防止されるように成っている。

【００１３】尚、本実施例では説明の便宜上、図１に示
すように底板１１の長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｙ
軸方向とすると共に、ｘｙ平面と直交する方向をｚ軸方
向とする。

【００１４】前記ワーク２は、本実施例では図３及び図
４に示すように、クランクシャフト粗材であり、このク
ランクシャフト粗材であるワーク２の一端側（図３中、
左端側）には大端円部２１が形成されている。

【００１５】そして、ワーク２は、図１に示すように該
ワーク２の長手軸方向がｙ軸方向と略平行となると共
に、大端円部２１が形成されている一端側が同一側（本
実施例では棒状部材１２ａ及び１２ｂによって形成され
る図示しない仮想鉛直面側）に位置するように、パレッ
ト１に複数積み重ね状態に載置される。

【００１６】前記第１のカメラ３は、パレット１に載置
されたワーク２を水平方向（本実施例では図１に示すｙ
軸方向）から撮像するものであり、この第１のカメラ３
はパレット２の棒状部材１２ａ及び１２ｂによって形成
される前記図示しない仮想鉛直面と対向するように配設
されている。

【００１７】そして、第１のカメラ３は、パレット１に
載置されたワーク２をｙ軸方向から撮像し、ｙ軸方向か
ら見たワーク２の載置状態を表わす撮像画像に対応した
画像信号ＳＰ１を前記画像処理装置５に出力するように
成っている。尚、図５は画像信号ＳＰ１が表わす撮像画
像の一例を示すものである。

【００１８】前記第２のカメラ４は、パレット１に載置
されたワーク２を鉛直方向（本実施例では図１に示すｚ
軸方向）上方から撮像するものであり、この第２のカメ
ラ４はパレット１の真上に底板１１と対向するように配
設されている。

【００１９】そして、第２のカメラ４は、パレット１に
載置されたワーク２をｚ軸方向上方から撮像し、ｚ軸方
向上方から見たワーク２の載置状態を表わす撮像画像に
対応した画像信号ＳＰ２を前記画像処理装置５に出力す
るように成っている。尚、図６は、画像信号ＳＰ２が表
わす撮像画像の一例を示すものである。

【００２０】前記画像処理装置５は、前記第１のカメラ
３からの画像信号ＳＰ１に基づいて、第１のカメラ３に
よって撮像されたワーク２の大端円部２１を抽出し、こ
の抽出したデータに対応した信号を前記制御ユニット６
に出力するように成っている。

【００２１】また、画像処理装置５には、予め定義され
たワーク２のモデル情報、具体的には図３に示すような
ワーク２の長さ情報ｌｍ（ピクセル）及び幅情報Ｗｍ
（ピクセル）の他、ワーク２の高さ情報ｚｍ（ｍｍ）及
び明度情報（Ｂ₁ Ｂ₂ ，…，Ｂｗｍ）が記憶されてい
る。そして、画像処理装置５は前記第１のカメラ３によ
って撮像されたワーク２の大端円部２１のｚ座標値の最
大値ｚ₁ を認識し、この最大値ｚ₁ と高さ情報ｚｍとか
ら第２のカメラ４によって撮像されたワーク２の撮像画
像のスケールを変更するように成っている。即ち、縮尺
ｋ＝ｚｍ／ｚ₁ を求め、この縮尺ｋに基づいて前記第２
のカメラ４によって撮像されたワーク２の長さ及び幅
を、夫々ｋｌｍ及びｋｗｍにスケール変更し、これら変
更後の情報に対応した信号を制御ユニット６に出力する
ように成っている。更に、画像処理装置５は前記明るさ
情報を前記Ｗｍ（ピクセル）分の明度情報（Ｂ₁ ，
Ｂ₂ ，…，Ｂｗｍ）に夫々ｋ² を乗算して変更し、この
変更後の明度情報に対応した信号を制御ユニット６に出
力するように成っている。

【００２２】尚、上記ワーク２の長さ及び幅のスケール
変更処理、明度変更処理は、画像処理装置５に予め記憶
されているプログラムによって行われるように成ってい
る。前記制御ユニット６は、画像処理装置５から出力さ
れた大端円部２１の抽出データに対応した信号に基づい
て、ｚ座標値が最も大きい大端円部２１に対応したワー
ク２を特定し、該ワーク２の大端円部２１のｘ座標値及
びｚ座標値を記憶するように成っている。尚、以下の説
明の便宜上、記憶された大端円部２１のｘ座標値及びｚ
座標値を夫々ｘ₁ 及びｚ₁ とする。

【００２３】また、制御ユニット６は、画像処理装置５
によって上記変更処理後に該画像処理装置５から出力さ
れた信号に基づいて、大端円部２１のｘ座標値が最もｘ
₁ に近いワーク２を特定し、該ワーク２の大端円部２１
のｘ座標値及びｙ座標値を取り出すように成っている。
そして、これら取り出されたｘ座標値及びｙ座標値を夫
々ｘ₂ 及びｙ₂ とすると、制御ユニット６は、これらｘ
₂ ，ｙ₂ 及び前記ｚ₁に対応した信号を前記ロボット７
に出力するように成っている。

【００２４】前記ロボット７は、パレット１に積み重ね
状態に載置されたワーク２を１つずつ取り出して図示し
ないワーク搬送コンベア等に移載するためのものであ
り、このロボット７は多関節アーム部７１と該多関節ア
ーム部７１の先端に取り付けられた把持部７２等より成
っている。

【００２５】また、ロボット７は、前記制御ユニット６
から出力されたｘ₂ ，ｙ₂ 、及びｘ ₁ に対応した信号に
基づいて多関節アーム部７１の動作によって該ｘ₂ ，ｙ
₂ 及びｚ₁ に対応した位置に載置されているワーク２
（即ち、最上部に載置されているワーク２）まで把持部
７２を移動して、該ワーク２を把持部７２によって把持
し、その後該ワーク２をパレット１から取り出して図示
しないワーク搬送コンベア等に移載するように成ってい
る。

【００２６】次に、上述実施例の作用について図７を参
照しながら説明する。尚、図７は、上述実施例の作用説
明用のフローチャートである。

【００２７】先ず、パレット１に積み重ね状態に載置さ
れたワーク２を第１のカメラ３によって撮像することに
よって、ｙ軸方向から見たワーク２の載置状態を表わす
撮像画像に対応した画像信号ＳＰ１が第１のカメラ３か
ら出力される（ステップ１００）。

【００２８】次いで、画像処理装置５によって、画像信
号ＳＰ１に基づいて第１のカメラ３によって撮像された
ワーク２の大端円部２１が抽出される（ステップ１１
０）。そして、上記ステップ１１０の処理で大端円部２
１が抽出されたときは、制御ユニット６によって、画像
処理装置５から出力された大端円部２１の抽出データに
対応した信号に基づいてｚ座標値が最も大きい大端円部
２１に対応したワーク２が特定されると共に、該ワーク
２の大端円部２１のｘ座標値及びｚ座標値（ｘ ₁ ，
ｚ₁ ）が該制御ユニット６に記憶される（ステップ１２
０，１３０）。

【００２９】次いで、パレット１に積み重ね状態に載置
されたワーク２を第２のカメラ４によって撮像すること
によって、ｚ軸方向上方から見たワーク１の載置状態を
表わす撮像画像に対応した画像信号ＳＰ２が第２のカメ
ラ４から出力される（ステップ１４０）。

【００３０】そして、画像処理装置５によって画像信号
ＳＰ２に基づいて、第２のカメラ４によって撮像された
ワーク２が抽出されると共に、スケール変更処理及び明
度変更処理が行なわれ、これら変更処理後の情報に対応
した信号が制御ユニット６に出力される。（ステップ１
５０）。

【００３１】次いで、制御ユニット６によって、画像処
理装置５から出力された信号に基づいて、大端円部２１
のｘ座標値が最もｘ₁ に近いワーク２が特定されると共
に、該ワーク２の大端円部２１のｘ座標値及びｙ座標値
（ｘ₂ ，ｙ₂ ）が取り出され、これらｘ₂ ，ｙ₂ ，及び
ｚ₁ に対応した信号がロボット７に出力される（ステッ
プ１６０）。

【００３２】そして、ロボット７は、制御ユニット６か
ら出力されたｘ₂ ，ｙ₂ ，ワーク傾きデータθ，及びｚ
₁ に対応した信号に基づいて把持動作を行なう（ステッ
プ１７０）。具体的にはロボット２は、多関節アーム部
７１の動作によってｘ₂ ，ｙ ₂ ，及びｚ₁ に対応した位
置に載置されているワーク２（即ち、最上部に載置され
ているワーク２）まで把持部７１を移動して、該ワーク
２を把持部７２によって把持し、その後該ワーク２をパ
レット１から取り出して図示しないワーク搬送コンベア
等に移載する。

【００３３】次いで、パレット１に載置されていたワー
ク２がロボット７によって全数把持されたか否か、即ち
パレット１から全数取り出されたか否かを判定し、全数
把持されているときは、パレット１からのワーク２の取
り出し処理を終了する。

【００３４】尚、ステップ１１０の処理で大端円部２１
が抽出されなかったときは、ワーク２の取り出し処理を
終了し（ステップ１２０）、ステップ１８０でワーク２
が未だ全数把持されていないときには、処理はループ
し、ステップ１００〜１７０の処理が繰り返して行なわ
れる。

【００３５】尚、本実施例において、ワーク２は前記し
た物体に相当し、第１のカメラ３及び第２のカメラ４は
夫々前記した第１の撮像手段及び第２の撮像手段に相当
するものであり、ロボット７は前記した把持手段に相当
し、画像処理装置５及び制御ユニット６は前記した制御
手段に相当するものである。

【００３６】以上のような実施例によれば、第１のカメ
ラ３による撮像画像に基づいてワーク２の高さ情報（ｚ
座標値）と第２のカメラ４による撮像画像に基づいてワ
ーク２の水平面（ｘｙ平面）内での位置情報（ｘ座標
値，ｙ座標値）及び傾きθとを認識し、即ちワーク２の
三次元位置を認識し、これら高さ情報及び位置情報に基
づいてロボット７を制御ユニット６によって必ず最上部
に載置されているワーク２にアプローチさせ、該ワーク
２をロボット７に確実に把持させることができるので、
ワーク２の取出失敗を防止することができる。

【００３７】また、第１のカメラ３による撮像画像に基
づいたワーク２の高さ情報及び第２のカメラ４による撮
像画像に基づいたワーク２の位置情報は、夫々二次元座
標処理されており、これら二次元座標処理されている高
さ情報及び位置情報を共通軸座標値をもとに結合してワ
ーク２の三次元位置を認識しているので、ワーク２の三
次元位置を極めて簡単な処理で認識することができる。

【００３８】更に、ワーク２の位置情報のみならず、高
さ情報をも認識しているので、ワーク２近傍までのロボ
ット７の把持部７２のアプローチ速度を高速化でき、こ
の結果ワーク２の取出時間を短縮することができる。

【００３９】また、大端円部２１のｘ座標値が最もｘ₁
に近いワーク２を特定するときには、このｘ₁ が既知で
あるため、第２のカメラ４による撮像画像をその付近の
み拡大すれば足りるので、１ワーク当りの占有する画素
数が増大し、この結果画像認識能力を大幅に増大させる
ことができる。

【００４０】更に、パレット１に積み重ね状態に載置さ
れたワーク２を取り出していくと、第２のカメラ４から
ワーク２までの距離が変化するため、従来は上段・中段
・下段の３種類のモデルを用意し、これらモデルをワー
ク２の取出本数によって切り替えて使用していたので、
必ずしもワーク２の高さとモデルの大きさとが一致しな
いといった不具合があったが、上述実施例によれば、１
種類のモデルを用意し、このモデルの情報と縮尺ｋとか
ら連続的にモデルの大きさを変化させることができるの
で、ワーク２の高さとモデルの大きさとを必ず一致させ
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、物体の高さ情報及び水
平面内での位置情報を認識し、即ち物体の三次元位置を
認識し、これら情報に基づいて把持手段を三次元的に制
御しているので、必ず最上部に載置されている物体から
取り出すことができ、従って物体の取出失敗を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例である物体取出装置の構成を
示す図である。

【図３】ワークの平面図である。

【図４】図３のIV-IV 矢視図である。

【図５】第１のカメラから出力される画像信号が表わす
撮像画像の一例を示す図である。

【図６】第２のカメラから出力される画像信号が表わす
撮像画像の一例を示す図である。

【図７】本実施例の作用説明用のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ パレット ２ ワーク ３ 第１のカメラ ４ 第２のカメラ ５ 画像処理装置 ６ 制御ユニット ７ ロボット １１ 底板 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 棒状部材 ２１ 大端円部 ７１ 多関節アーム部 ７２ 把持部 ＳＰ１，ＳＰ２ 画像信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み重ね状態に載置された物体を水平方
   向から撮像する第１の撮像手段と、 前記物体を鉛直方向上方から撮像する第２の撮像手段
   と、 前記物体を把持する把持手段と、 前記第１の撮像手段による撮像画像に基づいた前記物体
   の高さ情報と前記第２の撮像手段による撮像画像に基づ
   いた前記物体の水平面内での位置情報とを認識し、該高
   さ情報及び該位置情報に基づいて前記把持手段を三次元
   的に制御する制御手段と、 を備えていることを特徴とする物体取出装置。