JPH02299005A - 視覚機能付作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主ワークに取り付けるべき副ワークを、認識
装置によって認識可能な個数だけ例えば電磁石などの搬
送手段によって所定の位置に搬送し、この搬送した副ワ
ークを離散的に配置させることで、前記副ワークの搬送
及びその位置、姿勢などの認識、さらにはその副ワーク
の主ワークへの取り付けを全て自動的に行なえるように
した視覚機能付作業装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）最近の
自動車生産ラインには、作業の省力化及び生産効率の向
上を図るため、視覚機能を有する作業装置が導入されつ
つある。

このような視覚機能付作業装置は、ワークの位置や姿勢
を認識でき、この認識に基づいて所定の作業を行なうこ
とができるという特徴がある。すなわち、ワークの搬送
時の位置や姿勢に多少の狂いがあってもその狂いを自動
的に吸収できることから、搬送時に精度良く位置決めす
ることが困難な形態のワークであってもそのワークの他
のワ−りへの取り付は作業を容易に行なうことが可能で
ある。

しかしながら、このような従来の視覚機能付作業装置に
あっては、視覚装置によってワークの位置や姿勢が把握
できるようになってはいるものの、その位置や姿勢の正
確な把握は、それぞれのワークが重なっている状態で行
なうことが困難なことから、従来は、視覚装置に比較的
小さな複数のワークを認識させる場合には、複数のワー
クを相互に重ならないように予め離散配置し、ワークが
このように配置されているパレットを前記視覚装置の視
野内に置く必要があるので、当該ワークのパレットでの
整列作業や、空になったパレットを取り替える作業など
が必要となる。そして、これらの作業は人間が行なわな
ければならないことから、このように比較的小さな複数
のワークを認識させる場合には、視覚機能付作業装置を
用いることの効果が十分に発揮されないという問題があ
る。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたも
のであり、主ワークに取り付けるべき副ワークを認識装
置によって認識可能な個数たけ所定の位置に搬送して離
散的に配置させることで、前記認識装置の認識を可能と
し、副ワークの主ワークへの取り付けを全て自動的に行
なえるようにした視覚機能付作業装置の提供を目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、ワークの位置及び
姿勢を認識し、この認識の情報に基ついて所定の作業を
行なう視覚機能付作業装置において、種々の加工が施さ
れる主ワークを所定の位置に搬送する第１搬送手段と、
前記主ワークに取り付ける副ワークを所定の位置に離散
的に配置させる第２搬送手段と、当該第２搬送手段によ
って離散的に配置された前記副ワークの位置及び姿勢を
認識する認識手段と、当該認識手段によって認識された
前記副ワークの位置及び姿勢の情報に基づいて前記副ワ
ークをクランプし、これを予め定められた姿勢で前記主
ワークに取り付ける作業手段とを有することを特徴とす
るものである。

（作用） 以上のような構成を有する本発明の視覚機能付作業装置
は次のように作用する。

第１搬送手段は、組み立てなどのメインとなる主ワーク
を所定の位置に搬送して副ワークの取り付は作業の終了
を待つ。一方、第２Ｗ！送手段は、多数の副ワークがス
トアーされているパレットから適当数の副ワークを取り
出し、これを所定の位置に離散的に配置させる。そして
、認識手段によって、この離散的に配置されたそれぞれ
の副ワークの位置及び姿勢が認識され、この認識に基づ
いて作業手段は前記副ワークをクランプし、この副ワー
クを前記主ワークに取り付ける。

このように、副ワークは第２搬送手段により、認識手段
によって認識可能な数だけ所定位置に搬送され、この認
識に基づいて作業手段は副ワークを主ワークに対して取
り付ける作業を行なうので、副ワークの搬送、その位置
、姿勢の認識及びそれの主ワークへの取り付けを全て自
動的に行なうことができることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明に係る視覚機能付作業装置を自動車用
パネルに小物部品を溶接する溶接ラインに適用した場合
の全体図であり、この視覚機能付作業装置は次のように
構成されている。

図に示すように、この装置の中心を成すロボット１には
、平行風２０を持ったハンド２が取り付けられており、
このハンド２には、パレット３内に多数収容されている
副ワークであるワーク４を吸着し、これを台５上に適当
数搬送する電磁石６が設けられている。そして、この平
行風２０は台５上のワーク７をクランプし、これを治具
８に固定されている主ワークとしてのパネル９まで搬送
するための爪である。

パレット３上には、このパレット３内に収容されている
ワーク４の位置が検出できるように照明１０とカメラ１
１とが設けられている。このカメラ１１によって捕らえ
られたパレット内の画像は、後述する画像処理用のコン
ピュータによって画像処理され、ワーク４の存在する座
標が算出されて、ロボット１はその座標に電磁石６を位
置させるようになっている。また、台５上にもカメラ１
２が設けられ、このカメラ１２によって捕らえられた画
像は、前記した画像処理用のコンピュータによって画像
処理され、これによって台５上に存在するそれぞれのワ
ーク７の位置及び姿勢が算出される。

ワーク７が溶接されるパネル９は、コンベア１３によっ
て所定位置まで搬送され、この搬送されたパネルは一旦
冶具８に固定されて溶接加工が行なわれた後、次工程に
搬送するコンベア１４に載置される。このコンベア１３
から治具８への固定及び治具８からコンベア１４への搬
出はロボット１が自動的に行なうようになっている。そ
して、この溶接を行なう溶接機１５は、ロボット１の近
傍に配置され、ロボット１のハンド２に設けられている
フィンガによってこれが把持される。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１図に示したロボット１が
有するハンド２の正面図及び側面図である。

ハンド２には、前述した平行型２０、電磁石６及びワー
ク４を吸着する際にハンド２とワーク４との位置関係を
検出する近接スイッチ２１が設けられ、平行型２０は、
図に示す通り、前記した比較的小さなワークを把持する
副ワーク用平行爪２０Ａと比較的大きなワークを把持す
る主ワーク用平行爪２０Ｂとから構成され、第１図に示
した台５上のワーク７をパネル９に搬送するときには副
ワーク用平行爪２ＯＡが使用され、コンベア１３上のパ
ネルを治具上に載置するときあるいは治具上のパネルを
コンベア１４に搬出するときには主ワーク用平行爪２０
Ｂが使用される。また、電磁石６は、ワーク４を台５ま
で搬送する間励磁され、この搬送を行なうときには、ロ
ボット１のハンド２は第３図に示すように、通常の定位
置の状態Ａから状態Ｂに示すように、電磁石６がワーク
４に対向して位置するように動かされ、近接センサ２１
によってハンド２とワーク４との距離が検出されつつ適
当な数のワークが吸着されるようにハンド２がフローテ
ィング動作される。そして、このようにして適当数のワ
ークが吸着されると、ロボット１はハンド２を台５上に
位置させ、ハンド２を任意の方向に動かしたまま電磁石
６の励磁を解除する。これによりワーク４は、第４図に
示すように台５上に散らばって置かれることになり、カ
メラ１２による個々のワークの位置及び姿勢の認識が正
確に行なえるようになる。尚、第４図に示したように、
たまたま複数のワークが干渉し合った状態で散らばった
場合には、個々のワークの位置及び姿勢の認識が困難と
なるので、このような場合には、再度電磁石６によって
台５上に置かれたワークを吸着し、このワークを分散さ
せる処置が行なわれる。

第５図は、本発明に係る視覚機能付作業装置の制御系の
概略構成図である。

第１図に示した照明１０及びカメラ１１．１２は、画像
処理用コンピュータ３０に接続され、カメラ１１．１２
によって捕らえられた画像はこの画像処理コンピュータ
３０で画像処理されて画像情報メモリ３１に記憶される
。また、この画像情報メモリ３１はロボットコントロー
ラ３２に接続され、このメモリ３１内の情報はロボット
コントローラ３２で使用される。ロボットコントローラ
３２には、電磁石６．近接スイッチ２１．コンベア１３
上におけるパネル９の在席を検知する検知スイッチ３３
及びロボット１のハンド２等を駆動するモータ類などが
接続され、これらのスイッチの情報及び画像情報メモリ
３１の情報によって電磁石６及びロボット１の各部の動
作が制御される。

一方、治具及び溶接関連の動作を制御するコントローラ
３３には、治具８上における在席を検知する検知スイッ
チ３４．溶接機１５に設けられている溶接ガンの在席を
検知する検知スイッチ３５゜コンベア１３を駆動するモ
ータ、治具８にパネル９をクランプする治具アクチュエ
ータ３６及び溶接機１５を制御する溶接機器３７が接続
され、これらのスイッチの検出状態及びロボットコント
ローラ３２の指令に基づいてコンベア１３等の動作が制
御される。

そして、画像処理用コンピュータ３０．ロボットコント
ローラ３２及び治具及び溶接関連コントローラ３３は上
位コンピュータ３８が接続されたシステムコントロール
用コンピュータ３つにそれぞれ接続され、このシステム
コントロール用コンピュータ３９によって視覚機能付作
業装置の全ての動作が総括制御される。尚、上位コンピ
ュータ３８からは生産計画に関する情報が出力され、シ
ステムコントロール用コンピュータ３９はこの情報に基
づいて作業装置の稼動状態を制御し、システムコントロ
ール用コンピュータ３９からは生産情況が出力され、上
位コンピュータ３８はこの情報に基づいて生産情況を知
ることができるようになっている。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は、上述のように構成された視覚
機能付作業装置の概略的な動作を示すフローチャートで
ある。

まず、上記した視覚機能付作業装置のプログラムがスタ
ートすると、カメラ１１は、照明１０によって照らされ
ているパレット３上に載置されているワーク４の画像を
入力し、これを画像処理用コンピュータ３０が画像処理
してこの処理後の情報を画像メモリ３１に記憶させる。

ロボットコントローラ３２は、この画像情報メモリ３１
に記憶されている画像情報に基づいてワーク４の存在位
置を認識しくこの認識は、画像情報を二値化することに
よって行なわれる。すなわち、入力した画像の内明暗が
混在しているところがワークの存在部であると判断させ
、明暗の均一のところがワークなしの部分であると判断
させる。）、ハンド２をこの位置まで移動させて電磁石
６を励磁させ、近接スイッチ２１から出力されるハンド
２とワーク間の距離に関する情報を勘案しつつハンド２
を下降してワーク４を吸着させる。この吸着の際には、
適当数（３〜４個程度）のワークが電磁石６に吸着され
るようにハンド２をフローティング動作させる。次に、
ハンド２を上昇し、ワークが吸着されている状態をカメ
ラ１１によって捕らえ、これを画像処理して適当数のワ
ークが電磁石６に吸着されていることを確認する。そし
て、ワークを吸着した状態でハンド２を台５上に移動さ
せ、ハンド２が台５上に達したところで電磁石６の励磁
を断ち、吸着していたワークを台５上にばらま、く。尚
、このときにワーク同志が干渉した状態となってしまっ
たときには、再度このワークを電磁石６によって吸着し
てばらまく動作を行なう。カメラ１２は、この台５上に
離散的に配置されたワークの画像を入力し、画像処理用
コンピュータ３０はこの台５上に位置するワークの内の
１つのワークの座標及び姿勢を認識し、この認識した情
報を画像情報メモリ３１に記憶させる。次にロボットコ
ントローラ３２は、この認識に基づいてハンド２を台５
上のワーク７の位置に移動させ、副ワーク用平行爪２Ｏ
Ａの部分でこのワーク７を把持し、これをパネル９の固
定されている治具８の所定の・位置にセットする。尚、
この間に画像処理用コンピュータ３０は前記台５上に置
かれている他のワークの座標及び姿勢の認識を行なう。

このようにしてワーク７が所定位置にセットされると、
ロボット１は溶接機１５をハンド２で取り出し、コント
ローラ３３はロボットコントローラ３２からの信号によ
って溶接機１５を作動させ、前記ワーク７とパネル９と
の溶接を行なう。この溶接が終了したら、ロボット１は
溶接機１５を定位置に戻し、コントローラ３３は、治具
８上に固定したパネル９をアンローデングし、ロボット
１はこの溶接済みのパネル９をコンベア１４に載置する
。

次に、ロボット１はコンベア１３上まで搬送されたパネ
ル９をクランプし、治具８に搬送する。そして、再度２
画像処理用コンピュータ３０によって認識され、画像情
報メモリ３１に記憶されている前記台５上に置かれてい
るワークの座標及び姿勢の情報に基づいて、ロボットコ
ントローラ３２は、ハンド２を台５上のワーク７の位置
に移動させ、副ワーク用平行爪２ＯＡの部分でこのワー
ク７を把持し、これをパネル９の固定されている治具８
の所定の位置にセットして溶接の作業を行なう。

以上のような操作を台５上にワークが無くなるまで繰り
返し、ワークが無くなれば、再度パレットヨ上に載置さ
れているワーク４を前述したような過程を経て台５上に
ばらまき、再度上記したような動作が続けられる。

このように、パネルに取り付けるワークを、これが多数
ストアされている場所から電磁石によってカメラで認識
可能な数だけ取り出すようにしたので、第一にパレット
に収納するワークを予め整列させたりパレットを交換す
るというような作業が不要であり、第二にたとえモデル
チェンジ等によってこの溶接するワークが変更になった
としてもハンドの改造等を行なう必要がなくなる。

また、電磁石によって取り出したワークを適当な数たけ
ばらま（ようにしたので、それぞれのワークの高さは均
一になり、ハンドでのクランプが容易となる。また、溶
接機をロボットから分離しであるので溶接機などの故障
時に作業者のバックアップが可能である。

尚、本実施例においては、視覚装置とロボット本体とが
分離している形態の視覚機能付作業装置を例示したが、
これに限らず、視覚装置により認識する視認時間がロボ
ットの作業時間に含まれることを許容すれば視覚装置を
ロボット本体が持っているものであっても良い。また、
カメラはパレット用と台用の２台を用いているものを例
示したが、１台で両方の画像を入力するようにしても良
い。さらに、本実施例においては、本発明の視覚機能付
作業装置を溶接を行なうラインに適用した場合を例示し
たが、この他に、組み立て、搬送などのラインに適用す
ることができることはもちろんである。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明の視覚機能付
作業装置によれば、主ワークに取り付けるべき副ワーク
を、認識手段によって認識可能な個数だけ第２搬送手段
によって所定の位置に搬送し、この搬送した副ワークを
離散的に配置させるようにしたので、副ワークの搬送、
その位置、姿勢の認識及びそれの主ワークへの取り付け
を全て自動的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１図は、本発明に係る視覚機能付作業装置
を自動車用パネルに小物部品を溶接する溶接ラインに適
用した場合の全体図、 第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１図に示したロボット１が
有するハンドの正面図及び側面図、第３図は、ハンドに
取り付けられている電磁石によりワークを吸着するとき
の状態図、第４図は、ワークを台上に離散的に配置させ
る場合の状態図、 第５図は、本発明に係る視覚機能付作業装置の制御系の
概略°構成図、 第６Ａ図及び第６Ｂ図は、本発明に係る視覚機能付作業
装置の概略的な動作を示すフローチャートである。 １・・・ロボット（第２搬送手段１作業手段）、４．７
・・・ワーク（副ワーク）、 ９・・・パネル（主ワーク）、 １２・・・カメラ（認識手段）、 １３・・・ベルトコンベア（第１搬送手段）、１５・・
・溶接機（作業手段）、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークの位置及び姿勢を認識し、この認識の情報に基づ
   いて所定の作業を行なう視覚機能付作業装置において、 種々の加工が施される主ワークを所定の位置に搬送する
   第１搬送手段と、 前記主ワークに取り付ける副ワークを所定の位置に離散
   的に配置させる第２搬送手段と、 当該第２搬送手段によって離散的に配置された前記副ワ
   ークの位置及び姿勢を認識する認識手段と、 当該認識手段によって認識された前記副ワークの位置及
   び姿勢の情報に基づいて前記副ワークをクランプし、こ
   れを予め定められた姿勢で前記主ワークに取り付ける作
   業手段とを有することを特徴とする視覚機能付作業装置
   。