JPH06260798A - 部品供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より立体的な部品や形状の複雑な部品にも適
用することができる柔軟性及び展開性に優れた部品供給
装置を提供する。 【構成】 不透過状態の認識台１２の上方に上側移動照
明装置１０を移動させ、部品３の上下方向シルエット像
を下側カメラ７によって撮影する。透過状態の認識台１
２の下方の下側固定照明装置９によって認識台１２に部
品３の落射照明像を下側カメラ７によって撮影する。不
透過状態の認識台１２の上方へ斜め照射用照明装置１１
ａ〜１１ｄを移動し、部品３の斜め方向シルエット像を
下側カメラ７によって撮影する。これらの各撮影画像を
画像処理し、それぞれの登録パターンと照合することに
より、部品３の姿勢を判別する。組み付け可能な部品３
はチャック２４によって把持し、下側固定照明装置９を
点灯すると共にそのシルエット像を上側カメラ８によっ
て撮影し、チャック２４による把持状態を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は部品供給装置に関する。
具体的にいうと、本発明は、ロボットによる組立て作業
やパレタイジングにおける部品供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多品種少量生産に対応できるフレキシブ
ルな生産ラインの構築には、柔軟な対応性にすぐれたロ
ボットの導入が有効である。しかし、ロボット周辺部、
特に、部品供給部は部品ごとに専用的であり、そのフレ
キシブル化が大きな課題となっている。また、２４時間
無人運転の実現に部品供給部のトラブルが大きなネック
となっている。

【０００３】部品供給装置には、種々の方式のものがあ
るが、最も一般的な振動式ボウルフィーダＣの平面図を
図１４に示す。振動式ボウルフィーダＣは、ホッパの機
能を持ったボウル３１が振動して部品３２を整列させな
がら給送するものであって、ボウル３１の内部に螺旋状
の送路３３が形成されており、ボウル３１に振動を与え
ると、振動によって部品３２はボウル３１の底から次第
に上昇し、姿勢を整列しながら給送する。うまく整列さ
れなかった部品３２は、ワイパー３４（一定高さ以上の
部品３２を選別する）やプレッシャーブレーク３５（一
定幅以上の部品３２を選別する）、波状切り欠き３６
（下面に切欠のある部品３２等を選別する）等のツーリ
ング部によって選別され、再びボウル３１の中に落下し
て循環する。

【０００４】しかしながら、このように部品３２の整列
をメカニカルなツーリング部によって行なう方式にあっ
ては、部品の形状や寸法に応じたツーリング部を用い
る必要があるので、部品毎に専用的でフレキシビリティ
がない、部品がツーリング部に引っ掛かってツーリン
グ部で部品の詰りが発生し易い、ツーリング部の製作
には、職人芸的な技術を要する、といった問題があっ
た。

【０００５】振動式ボウルフィーダ等におけるこれらの
問題点を解決するものとしては、循環式パーツフィーダ
と視覚による部品供給方式を併用した部品供給装置Ｄが
一部実用化されている。図１５及び図１６は、このよう
な装置の平面図及び正面図である。この部品供給装置Ｄ
は、ロボット５１、視覚装置の端末機としてのカメラ５
２、照明装置５３及び循環式パーツフィーダ５４から構
成されている。循環式パーツフィーダ５４は、図１４の
振動式パーツフィーダＣとは異なり、メカニカルなツー
リング部を有していない。循環式パーツフィーダ５４の
ボウル５５の外周部に設けられたトラック５６の一部は
透明板又はすりガラスのような拡散面をもつ認識用プレ
ート５７によって形成されており、この認識用プレート
５７の直下には照明装置５３が設置されている。しかし
て、ボウル５５を振動させることによりボウル５５上の
重なり合った部品５８を分離しながらトラック５６上の
画像取込み位置（認識用プレート５７の上面）まで移送
し、再びボウル５５に循環させる。一方、画像認識用の
カメラ５２は、認識用プレート５７の上方に固定されて
いるか、あるいは、ロボット５１のハンド５９に取り付
けられている。しかして、図１７に示すように、トラッ
ク５６の一部を構成している認識用プレート５７の上の
部品５８は下方の照明装置５３によってシルエット像を
投影されており、この部品５８のシルエット像はカメラ
５２によって撮影される。なお、図１５は、ハンド５９
のチャック６０により循環式パーツフィーダ５４から部
品５８を１つ取り出し、コンベア６１上を搬送されてい
るプラテン６２に位置決めされているワーク６３に部品
５８を組み付ける場合を表わしている。

【０００６】つぎに、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す
ような部品５８をワーク６３の凹所６４に組み付ける場
合を例にとって上記部品供給装置Ｄの動作を説明する。
まず、供給する部品５８をランダムな状態のまま循環式
パーツフィーダ５４に入れ、循環式パーツフィーダ５４
を動作させると、循環式パーツフィーダ５４は重なり合
った部品５８を分離しながらトラック５６上を移動させ
る。ついで、循環式パーツフィーダ５４を停止させ、照
明装置５３によって生じる認識用プレート５７の上の部
品５８のシルエット像をカメラ５２によって撮影する。
図２０は認識用プレート５７の上の部品５８のシルエッ
ト像の一例を示す図であって、６５ａは組み付け可能な
方向を向いている部品５８のシルエット像、６５ｂは裏
向いている部品５８のシルエット像、６５ｃは重なりあ
っている２つの部品５８，５８のシルエット像、６５ｄ
は立っている部品５８のシルエット像である。画像処理
により、これらの部品５８のシルエット像６５ａ〜６５
ｄから組み付け可能な部品５８を選択し、その位置及び
方向を求め、選択した部品５８の位置及び方向に合わせ
てロボット５１のハンド５９を移動及び回転させ、チャ
ック６０によって部品５８を把持する。ついで、ハンド
５９を回転させ、部品５８をワーク６３の組み付け方向
に修正し、部品５８をプラテン６２上へ移動させて図１
９（ａ）（ｂ）に示すようにワーク６３の凹所６４に部
品５８を組み付ける。こうして、カメラ５２で撮影した
画像に基づいて選択された組み付け可能な部品５８を順
次ワーク６３に組み付けてゆく。組み付け可能な部品５
８がない場合には、再び循環式パーツフィーダ５４を動
作させると、組み付け可能な方向を向いていなかった部
品５８はトラック５６上を移動して再びボウル５５へ戻
り、別な部品５８がトラック５６上を移動して認識用プ
レート５７の上に移動する。したがって、循環式パーツ
フィーダ５４を停止させて上記動作を繰り返すことによ
り部品５８がワーク６３に組み付けられる。

【０００７】しかしながら、このような方式において
は、部品の状態を上下方向のシルエット像のみで認識す
るため、適用可能な部品が平面的なものに限られるとい
う問題点があった。具体的にいうと、片面に溝が設けら
れている部品や片面の縁に凹部の形成されている図７の
ような部品、あるいは角錘台形状の部品などでは姿勢の
区別が不可能であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、より立体的な部品や形状の複雑な部品にも適用
することができる柔軟性及び展開性に優れた部品供給装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の部品供給装置
は、認識台の真上から照明し、部品の上下方向シルエッ
ト像を生じさせる第１の照明装置と、上下方向シルエッ
ト像から求めた部品の方向をもとにして予め決められた
方向から、認識台上の部品に向けて斜め上方から照明
し、斜め方向シルエット像を生じさせる第２の照明装置
と、前記各照明装置によって認識台に生じた部品のシル
エット像を認識台の下方から撮影し、当該シルエット像
を予め登録されているシルエットパターンと比較して部
品の姿勢を認識し、供給可能な姿勢の部品を選択する視
覚装置と、選択された部品を把持して部品供給箇所へ運
ぶ装置とを備えたことを特徴としている。

【００１０】また、上記部品供給装置においては、前記
認識台に向けて真下から照明し、認識台上の部品の落射
照明像を生じさせる第３の照明装置をさらに具備させ、
前記認識台を透過状態もしくは不透過状態に可変として
もよい。

【００１１】また、前記部品を運ぶ装置による認識台上
の部品の把持状態を認識する別な視覚装置を認識台の上
方に設けてもよい。

【００１２】さらに、認識台の上方を覆うカバーを設け
てもよい。

【００１３】

【作用】本発明にあっては、第１の照明装置によって認
識台上の部品を上方から照明し、認識台に生じた部品の
上下方向シルエット像から部品の位置や方向等を認識す
ることができる。ついで、上下方向シルエット像に基づ
いて割り出した所定方向から、第２の照明装置による斜
め上方からの光を部品に照射し、認識台に部品の斜め方
向シルエット像を生じさせているので、部品の平面形状
のみならず、立体的な形状に関する情報を含んだシルエ
ット像を得ることができ、視覚装置によって部品形状に
関するより多くの情報を入手することができる。したが
って、より立体的な部品や複雑な部品等の方向を識別す
ることができ、部品供給装置の適用対象がより広がり、
部品供給装置のフレキシビリティがより向上する。

【００１４】しかも、上下方向シルエット像から部品の
方向を求め、求めた部品の方向をもとに部品に対して予
め定められた方向から斜め方向の光を照射しているの
で、決められた方向からの斜め方向シルエット像から姿
勢を判別することができ、不定方向からの立体認識に比
べて処理が容易になり、簡単なパターンマッチングによ
り部品の姿勢を判別することができる。

【００１５】また、透過状態にした認識台に向けて第３
の照明装置により真下から照明し、認識台に部品の落射
照明像を生じさせるようにすれば、この落射照明像を認
識台の下方から視覚装置で撮影することにより、部品の
姿勢の判別方法をさらに増加させることができ、部品の
形状によっては表裏の判別等が可能になったり、他のシ
ルエット像からは判別できないような姿勢の判別も可能
になったりする。

【００１６】また、部品の把持状態を認識する別な視覚
装置を認識台の上方に配置すれば、部品の把持状態のず
れ量を求めることができ、このずれ量を部品を運ぶ装置
にフィードバックさせてずれ量の補正をすることができ
る。従って、部品を把持する際に、部品の位置がずれて
誤差が生じても当該誤差を補正して部品を高精度に供給
することができる。

【００１７】また、認識台の上方をカバーで覆えば、認
識台上もしくは視覚装置に外部からノイズ光が入射する
のを遮ることができ、安定した部品姿勢の認識が可能に
なる。

【００１８】

【実施例】図１及び図２は本発明の一実施例による部品
供給装置Ａを示す平面図及び正面図であって、ロボット
１により循環式パーツフィーダ２から部品３を１つ取り
出し、コンベア４上を搬送されているプラテン５に位置
決めされているワーク６に部品３を組み付ける場合を表
わしている。以下の実施例では、図１及び図２に従って
説明するが、循環式パーツフィーダを複数台設置すれ
ば、複数部品の組み付けが可能であり、また、部品をパ
レット詰めするパレタイジングやアッセンブリセンター
における定位置組立てにも適用できることはもちろんで
ある。

【００１９】この部品供給装置Ａは、部品挿入用のロボ
ット１、パターン認識機能を備えた視覚装置（図では端
末機である２台のカメラ７，８だけを示す）、３種の照
明装置９，１０，１１ａ〜１１ｄ、認識台１２を有する
循環式パーツフィーダ２等から構成されている。部品３
を組み付けるためのワーク６は、コンベア４上を搬送さ
れているプラテン５に位置決めされており、循環式パー
ツフィーダ２及びロボット１はコンベア４の近傍に設置
されている。

【００２０】循環式パーツフィーダ２は、メカニカルな
ツーリング部がなく、振動によってボウル１３内の多数
の部品３をトラック１４に沿って循環させるだけのもの
であって、トラック１４の一部には認識台１２が設けら
れている。しかして、循環式パーツフィーダ２は、ボウ
ル１３を振動させることによりボウル１３内の重なり合
った部品３を分離しながらトラック１４上で移送し、シ
ルエット像取込み位置（認識台１２の上面）を通過さ
せ、ロボット１によって把持できない部品３は再びボウ
ル１３に循環させる。

【００２１】トラック１４の一部に設けられている認識
台１２は、光学的にほぼ透明な状態（透過状態）と光拡
散面の状態（不透過状態）とに切替え可能となってい
る。このような認識台１２としては、例えば、ガラス基
板の表面に液晶パネルやＰＬＺＴ等の光学的シャッター
を配置し、電気的に液晶パネルやＰＬＺＴ等の光学的特
性（透過状態、不透過状態）を変化させるようにしたも
のを用いることができる。

【００２２】認識台１２の直下では、１組の照明装置
（以下、下側固定照明装置という。）９と１台のカメラ
（以下、下側カメラという。）７が循環式パーツフィー
ダ２と同一のベース１５に設置されており、下側固定照
明装置９から真上の認識台１２に向けて光を照射できる
ようになっている。また、下側カメラ７によって認識台
１２上に置かれている部品３のシルエット像を真下から
撮影できるようになっている。

【００２３】また、認識台１２の近傍には、支持腕１６
を介して回動装置１７に支持された別な照明装置（以
下、上側移動照明装置という。）１０が配設されてお
り、この上側移動照明装置１０は回動装置１７によって
認識台１２の真上と循環式パーツフィーダ２から外れた
位置との間で移動させられる。さらに、この上側移動照
明装置１０の上面は、カバー１８によって覆われてい
る。

【００２４】ロボット１は、６軸の自由度を持ち、あら
ゆる姿勢の部品把持を可能としている。具体的にいう
と、図１及び図２に示すロボット１においては、支柱１
９によって２関節型のアーム２０ａ，２０ｂが水平に支
持されており、各アーム２０ａ，２０ｂをθ１矢印方向
及びθ２矢印方向に回動させることによってアーム２０
ａ，２０ｂの先端部が循環式パーツフィーダ２とコンベ
ア４との間を水平に移動できるようになっている。ま
た、アーム２０ａ，２０ｂの先端からは認識台１２と垂
直に垂直軸部２１が垂下されており、垂直軸部２１には
カメラ（以下、上側カメラという。）８と当該上側カメ
ラ８の上方及び外周部を囲む円筒状のカバー２２が固定
されており、カバー２２の内面には垂直軸部２１の軸心
に対して斜めの角度を持つように複数の照明装置（以
下、斜め照射用照明装置という。）１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄが固定されている。この垂直軸部２１は上
下方向（Ｚ矢印方向）に昇降すると共にθ３矢印方向に
回転するようになっているので、垂直軸部２１の動きに
よって上側カメラ８及び斜め照射用照明装置１１ａ〜１
１ｄは互いに一定の位置関係を保ったままで昇降し、あ
るいは垂直軸部２１の回りに回転する。さらに、垂直軸
部２１の下部には２軸方向（θ４及びθ５矢印方向）に
回動可能な手首部２３が設けられており、手首部２３に
はオートチェンジ機構を備えた着脱自在なチャック２４
が取り付けられている。従って、部品３をつかむための
チャック２４は、手首部２３の動きによって、上側カメ
ラ８や斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄとは独立して
自由な方向を向くことができる。

【００２５】上記各照明装置９，１０，１１ａ〜１１ｄ
の発光源としては、頻繁な点滅を高速で行なわせる必要
と、小型軽量化のため発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用
している。もちろん、ハロゲンランプや白色ランプ等を
機械的なシャッターによって高速に点滅させるようにし
たものであっても良い。

【００２６】図３、図４、図５（ａ）（ｂ）及び図６
（ａ）（ｂ）は上記部品供給装置Ａの基本的な動作を示
している。まず、図３は上下方向における部品３のシル
エット像を検出するための動作を表わしている。この場
合には、循環式パーツフィーダ２の認識台１２は不透過
状態とする（あるいは、透明な状態で行なう場合もあ
る）。また、回動装置１７によって上側移動照明装置１
０を認識台１２の真上へ移動させ、上側移動照明装置１
０を点灯させる。上側移動照明装置１０を点灯すると、
認識台１２の表面には部品３の上下方向シルエット像が
生じる。この上下方向シルエット像を下側カメラ７によ
って撮影し、画像処理することにより、認識台１２上の
部品３の有無及び部品３の位置、方向を求めることがで
きる。なお、下側カメラ７は、このように認識台１２上
（全体）の部品３の探索を行なうため、広視野のカメラ
を用いている。また、認識台１２の上方はカバー１８に
よって覆われているので、下側カメラ７を外部の入射光
から遮ることができる。

【００２７】図４は落射照明像を検出するための動作を
表わしている。この場合には、認識台１２は透過状態と
なっており、認識台１２の下方の下側固定照明装置９が
点灯する。下側固定照明装置９を点灯すると、部品３の
認識台１２に接触している面（下面）では光が反射され
るので、下側カメラ７で撮影することにより部品３の落
射照明像（下面形状）を検出することができる。この落
射照明像を画像処理して得た情報をもとに、その落射照
明像と部品３の予め登録されている表裏のパターンとを
照合することにより、部品３の表裏を判別することがで
きる。なお、このとき、認識台１２の上方を上側移動照
明装置１０のカバー１８もしくはロボット１に取り付け
られているカバー２２で覆えば、下側カメラ７を外部の
入射光から遮ることができる。

【００２８】図５（ａ）（ｂ）は斜め方向のシルエット
像を検出するための動作を表わしている。この場合に
は、認識台１２を不透過状態とし、ロボット１によって
斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄを認識台１２の上方
へ移動し、目的とする部品３に向けて斜め光を照射でき
るように配置し、図５（ａ）に示すように予め検出して
いる部品３の方向に対して斜め照射用照明装置１１ａ〜
１１ｄが所定方向（例えば、部品３の主軸方向）となる
よう垂直軸部２１を回転させる。そして、図５（ｂ）に
示すように、斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄを順次
１つずつ点灯させ、認識台１２上に生じた斜め方向シル
エット像を下側カメラ７によって撮影する。こうして得
た各斜め方向シルエット像と予め登録されている各方向
のシルエットパターンとを照合することにより、部品３
の姿勢を判別する。この状態では、上側カメラ８の周囲
はカバー２２によって覆われているので、上側カメラ８
は外部の入射光から遮られている。なお、この実施例で
は、斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄは４個設けられ
ており、点灯状態の斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄ
を順次切り替えてゆく方式としているが、斜め照射用照
明装置を１台のみ（例えば、１１ａのみ）とし、カバー
２２を回転させることによって当該斜め照射用照明装置
を例えば９０度ずつ移動させ、各斜め方向シルエット像
を下側カメラ７によって撮影してもよい。

【００２９】図６（ａ）（ｂ）はチャック２４に把持さ
れた部品３の状態を検出するための動作を示している。
チャック２４はロボット１によって認識台１２上の取り
出し可能な部品３の位置へ移動させられ、図６（ａ）に
示すように部品３を把持する。しかし、チャッキング時
の部品３の位置ずれのため、高精度の部品把持は困難で
ある。このため、この場合には、認識台１２を不透過状
態とし、認識台１２の下の下側固定照明装置９を点灯さ
せ、下側固定照明装置９からの光によって認識台１２に
上下方向シルエット像を生じさせ、チャック２４と共に
認識台１２の上方に位置している上側カメラ８で当該上
下方向シルエット像を撮影する。こうして撮影した上下
方向シルエット像を画像処理することにより、把持した
部品３の把持位置を求め、チャック２４により把持すべ
き基準位置からのずれに基づいて当該部品３の装入位置
を補正する。この結果、把持した部品３の状態を正確に
認識することができ、その情報をロボット１による装入
位置にフィードバックさせることにより部品３の高精度
な装入が可能になる。このように、上側カメラ８は、チ
ャッキングした部品３のみを対象とするので、狭視野の
カメラでよい。

【００３０】つぎに、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよ
うに、上面に溝２５を有し、下面の縁に切り欠き２６を
有する略直方体状の部品３を図８（ａ）（ｂ）に示すよ
うな状態でワーク６の凹所２７に組み付ける場合を例に
とって上記部品供給装置Ａの動作を説明する。まず、供
給する部品３をランダムな状態のまま循環式パーツフィ
ーダ２に入れる。一方、視覚装置には、あらかじめ登録
されている作業データが読み込まれる。すなわち、作業
データとして、循環式パーツフィーダ２の取出し基準
位置（認識台１２の座標）、部品３のチャック２４へ
の装入基準位置、組み付け可能な姿勢における部品３
の上下方向シルエット像のパターンとその特徴量（重心
位置、面積、主軸角、主軸方向など）、落射照明像の
パターンとその特徴量、各方向からの斜め方向シルエ
ット像のパターンとその特徴量、装入基準位置におけ
る部品シルエット像の特徴量が読み込まれる。

【００３１】この後、循環式パーツフィーダ２を動作さ
せると、循環式パーツフィーダ２は重なり合った部品３
を分離しながらトラック１４上で移動させる。ついで、
上側移動照明装置１０を図３に示すように認識台１２の
上方へ移動させて点灯し、認識台１２に生じた上下方向
シルエット像を下側カメラ７によって撮影する。下側カ
メラ７の影像を画像処理することにより、認識台１２上
における部品３の有無を調べ、部品３を検出したら循環
式パーツフィーダ２を停止させる。

【００３２】さらに、下側カメラ７によって部品３の上
下方向シルエット像を再度撮影し、下側カメラ７の映像
を画像処理することによって検出した部品３の重心位
置、面積、主軸角（主軸方向）などの特徴量を計測す
る。検出した部品３が複数個あれば、各部品３につい
て、それぞれの特徴量を求めておく。こうして得た上下
方向シルエット像や特徴量を登録されているシルエット
パターンと比較することにより、検出した部品３のうち
から組み付けできる可能性のある部品３を選択し、上側
移動照明装置１０を消灯する。なお、このとき上側移動
照明装置１０のカバー１８によって外部の光が遮られる
ので、部品３の安定した認識が可能になる。

【００３３】このような上下方向シルエット像２８ａ〜
２８ｃの具体例を図９に示す。２８ａは組み付けできる
可能性のある部品３のシルエット像、２８ｂは重なり合
っている２つの部品３のシルエット像、２８ｃは立って
いる部品３のシルエット像である。視覚装置は、画像処
理により、これらの部品３のシルエット像２８ａ〜２８
ｃから組み付けできる可能性のある部品３を選択し、部
品３の位置及び方向を求める。

【００３４】なお、図７のような形状の部品３では、位
置及び方向だけで、上下方向シルエット像像からは部品
３の上下、左右、表裏等の向きを検出することはできな
いが、図１０に示すような平面形状の部品３では上下方
向シルエット像３０から向きも検出することができる。
例えば登録されているパターン２９が図１０（ａ）のよ
うなものであるとすると、図１０（ａ）のように登録パ
ターン２９の重心Ｇ及び主軸方向Ｘ，Ｙを上下方向シル
エット像３０の重心及び主軸方向に一致させて不一致部
面積を求め、つぎに図１０（ｃ）のように登録パターン
２９の主軸方向Ｘ，Ｙを重心Ｇの回りに１８０度回転さ
せて登録パターン２９と上下方向シルエット像３０との
不一致部面積を求める。この結果より、部品３は、不一
致部面積の小さな登録パターン２９と同じ向きを向いて
いると判断される。

【００３５】この後、上側移動照明装置１０を消灯した
ままで認識台１２の上に残しておき、認識台１２を透過
状態にすると共に図４のように認識台１２の下方の下側
固定照明装置９を点灯し、認識台１２に生じた落射照明
像（部品３の認識台１２と接している面のパターン）を
下側カメラ７によって撮影し、下側カメラ７の映像より
落射照明像の重心位置、面積、主軸方向などの特徴量を
計測する。この落射照明像を画像処理することにより、
認識台１２上の部品３の裏表及び向きを判別できる。す
なわち、部品３の下面形状の登録パターン３１が図１１
（ａ）に示すようなものであるとすると、下側カメラ７
によって撮影した落射照明像３２ａ，３２ｂと登録パタ
ーン３１の重心Ｇ及び主軸方向Ｘ，Ｙを一致させ、登録
パターン３１と落射照明像３２ａ，３２ｂ同志をマッチ
ングさせる。このとき、図１１（ｄ）のように登録パタ
ーン３１と落射照明像３２ｂが一致しなければ部品３は
表裏が逆になっていると判断される。また、図１１
（ｂ）のように登録パターン３１と落射照明像３２ａが
一致すれば、表裏が一致していると判断される。表裏が
一致している場合には、図１１（ｂ）（ｃ）のように重
心Ｇの回りに登録パターン３１を１８０度回転させ、不
一致部分の面積を求めることにより部品３の向き（方
向）を確認することができる。なお、部品３の表裏の判
別には、部品３の形状によっては落射照明像の面積から
求められる場合もあり、あるいは不一致面積がほぼ０と
なる登録パターンの向きが存在するか否かによって求め
ることもできる。なお、この場合においても、上側移動
照明装置１０のカバー１８によって外部の光が遮られて
いるので、部品３の安定した認識が可能になる。

【００３６】このようにして部品３の表裏が判別される
と、下側固定照明装置９を消灯し、ロボット１のアーム
２０ａ，２０ｂが認識台１２上に移動する際に干渉しな
いよう上側移動照明装置１０を認識台１２の上方から退
避させる。ついで、認識台１２を不透過状態とし、ロボ
ット１によって斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄを認
識台１２上の表向き部品３の上方へ移動させる。つい
で、それまでに得た情報に基づいて斜め照射用照明装置
１１ａ〜１１ｄをそれぞれ部品３の主軸方向Ｘ，Ｙに合
わせて回転させ、図５（ａ）のように各斜め照射用照明
装置１１ａ〜１１ｄを部品３の主軸方向Ｘ，Ｙ（斜め方
向からのシルエット像が登録されている方向）に位置さ
せ、図５（ｂ）のように斜め照射用照明装置１１ａ〜１
１ｄを１つ点灯させて斜め上方から部品３を照明して斜
め方向シルエット像を生じさせ、その斜め方向シルエッ
ト像を下側カメラ７によって撮影する。この下側カメラ
７によって撮影された斜め方向シルエット像は画像処理
され、登録された斜め方向シルエット像のパターンと照
合され、部品３の姿勢が判別される。１つの主軸角の方
向からでは部品３の姿勢を判別することができなかった
場合には、部品３の姿勢が判別できるまで順次異なる方
向の斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄを点灯し、光の
照射方向の異なる斜め方向シルエット像を生じさせ、こ
の斜め方向シルエット像を下側カメラ７で撮影して登録
パターンと照合し、部品３の立体的な姿勢を判別する。
なお、このとき、斜め照射用照明装置１１ａ〜１１ｄの
上方及び周囲はカバー２２によって覆われているので、
認識台１２上に外部から光が入り込むのを防止すること
ができ、安定した斜め方向シルエット像を得ることがで
きる。

【００３７】例えば、部品３が表向いている場合には、
図１２（ａ）のｄ方向からの第３照明器具１１ｄのみを
点灯した場合の斜め方向シルエット像は、図１２（ｂ）
のような登録パターン３３ｄと一致し、また図１２
（ａ）のａ，ｂ，ｃの各方向の第３照明器具１１ａ，１
１ｂ，１１ｃのみを点灯した場合の斜め方向シルエット
像は、それぞれ図１２（ｃ）（ｄ）（ｅ）のような登録
パターン３３ａ，３３ｂ，３３ｃと一致する。従って、
各斜め方向シルエット像を図１２（ｂ）（ｃ）（ｄ）
（ｅ）のような登録パターン３３ａ〜３３ｄと照合する
ことにより、立体的な形状の部品３や複雑な形状の部品
３の姿勢を判定することができる。また、この斜め方向
シルエット像によれば、部品３に溝２５や切り欠き２６
があるかないか、その方向がいずれの方向を向いている
か等の判断も行なえる。

【００３８】こうして組み込み可能な部品３が選別さ
れ、当該部品３の姿勢が認識されると、斜め照射用照明
装置１１ａ〜１１ｄをすべて消灯し、チャック２４によ
って当該部品３を把持する。ついで、認識台１２を不透
過状態に保ったままで、下側固定照明装置９を点灯して
認識台１２上に部品３の上下方向シルエット像を生じさ
せ、狭視野の上側カメラ８で部品３の上下方向シルエッ
ト像を撮影する。チャック２４によって部品３を把持す
る際、部品３がずれ動くためにチャック２４による部品
３の把持位置がずれ易い。例えば、図１３はチャック２
４に把持された部品３を上側カメラ８で撮影した画像の
一例を示す。破線で示した領域３４は、登録されている
装入基準位置を示し、斜線を施した部分は部品３のシル
エット像３５及びチャック２４のシルエット像３６を示
している。上側カメラ８で部品３の上下方向シルエット
像３５を撮影すると、そのシルエット像３５の特徴量
（例えば、シルエット像３５の重心Ｇ）から装入基準位
置における特徴量（例えば、重心Ｇo）とのずれ量ｓを
求め、このずれ量ｓにより部品３のワーク６への組み付
け位置を補正する。図１３では、部品３の特徴量として
シルエット像３５の重心Ｇを用いた場合を示している
が、上下方向シルエット像３５の辺の位置、辺角、主軸
角などの特徴量を用いてもよい。ついで、チャック２４
を回転させ、部品３をワーク６の組み付け方向に修正
し、部品３をプラテン５上へ移動させて図８（ａ）
（ｂ）に示すようにワーク６の凹所２７に部品３を組み
付ける。

【００３９】上記のような動作を繰り返すことにより、
選択された組み付け可能な部品３は、順次ワーク６に組
み付けられてゆく。一方、組み付け可能な部品３がない
場合には、再び循環式パーツフィーダ２を動作させる
と、組み付け可能な方向を向いていなかった部品３はト
ラック１４上を移動して再びボウル１３へ戻り、別な部
品３がトラック１４上を移動して認識台１２の上に移動
する。したがって、循環式パーツフィーダ２を停止させ
て上記動作を繰り返すことにより部品３がワーク６に組
み付けられる。

【００４０】なお、上記実施例では、比較的簡単な形状
の部品を用いて説明したので、上下方向シルエット像と
落射照明像と斜め方向シルエット像を画像処理すること
によって部品の姿勢を重複して判別しているが、これら
の部品姿勢判別方法を備えていれば、１つのシルエット
像から部品の姿勢を判別できないような場合でも他のシ
ルエット像から部品の形状を判別することができ、部品
供給装置Ａの汎用性が高くなる。例えば、落射照明像か
ら部品の表裏判別ができない場合でも、斜め方向シルエ
ット像から部品の表裏判別ができる場合がある。逆に、
斜め方向シルエット像から部品の表裏判別ができない場
合でも、落射照明像から部品の表裏判別ができる場合が
ある。

【００４１】また、金属部品などでは明瞭な落射照明像
を得ることができるが、黒っぽい樹脂成形品などでは鮮
明な落射照明像を得られない場合があるので、落射照明
像を得る工程は省いても差し支えない。落射照明像を得
る工程を省いた場合でも、通常の部品については、上下
方向シルエット像や斜め方向シルエット像から部品の表
裏を判別できることが多いので、特殊な形状の部品以外
には問題ない。

【００４２】また、外部の光を遮蔽するためのカバー
は、上方移動照明装置の上面とロボットとに設けている
ので、効果的に外部の光を遮蔽できると共に部品供給装
置に大掛かりなカバーを取り付ける必要がなくなり、装
置の構成や各構成部分の配置の変更にも柔軟に対応でき
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、上下方向シルエット像
から部品の位置や方向等を認識することができ、斜め方
向シルエット像から部品の立体的な形状に関する情報を
含んだシルエット像を得ることができ、視覚装置によっ
て部品形状に関するより多くの情報を入手することがで
きる。したがって、より立体的な部品や複雑な部品等の
方向を識別することができ、部品供給装置の適用対象が
より広がり、部品供給装置のフレキシビリティがより向
上する。

【００４４】しかも、上下方向シルエット像から部品の
方向を求め、求めた部品の方向をもとに部品に対して予
め定められた方向から斜め方向の光を照射しているの
で、決められた方向からの斜め方向シルエット像から姿
勢を判別することができ、不定方向からの立体認識に比
べて処理が容易になり、簡単なパターンマッチングによ
り部品の姿勢を判別することができる。

【００４５】さらに、部品に照射した光の反射光によっ
て部品の姿勢を認識するのでなく、部品に光を照射する
ことによって生成させたシルエット像によって部品の姿
勢を認識しているので、対象部品の表面状態（部品表面
のつや、表面粗さ等）に影響されることなく部品の姿勢
を認識することができる。

【００４６】さらに、第１及び第２の照明装置を認識台
の上方に配置し、各シルエット像を認識台の下方から撮
影するようにしているので、１台の視覚装置によって上
下方向シルエット像と斜め方向シルエット像を撮影する
ことができ、部品供給装置の構成を単純にすることがで
き、コストも安価にすることができる。

【００４７】また、透過状態にした認識台に向けて第３
の照明装置により真下から照明し、認識台に部品の落射
照明像を生じさせるようにすれば、この落射照明像を認
識台の下方から視覚装置で撮影することにより、バラエ
ティに富んだ部品姿勢判別方法を容易することができ、
部品の形状によっては表裏の判別等が可能になったり、
他のシルエット像からは判別できないような姿勢の判別
が可能になったりする。

【００４８】また、部品の把持状態を認識する別な視覚
装置を認識台の上方に配置すれば、部品の把持状態のず
れ量を求めることができ、このずれ量を部品を運ぶ装置
にフィードバックさせてずれ量の補正をすることができ
る。従って、部品を把持する際に、部品の位置がずれて
誤差が生じても当該誤差を補正して部品を高精度に供給
することができる。

【００４９】また、認識台の上方をカバーで覆えば、認
識台上もしくは視覚装置に外部からノイズ光が入射する
のを遮ることができ、安定した部品姿勢の認識が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による部品供給装置を示す平
面図である。

【図２】同上の実施例の正面図である。

【図３】同上の実施例における、上下方向シルエット像
を撮影するための配置を示す概略正面図である。

【図４】同上の実施例における、落射照明像を撮影する
ための配置を示す概略正面図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は、同上の実施例における、斜め
方向シルエット像を撮影するための配置を示す概略平面
図及び概略正面図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は、同上の実施例における、チャ
ックによる部品の把持位置を撮影するための配置を示す
概略平面図及び概略正面図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は部品の一例を示す平面
図、正面図及び側面図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は同上の部品をワークに組み付け
た状態を示す平面図及び正面図である。

【図９】上側移動照明装置によって投影された上下方向
シルエット像を示す図である。

【図１０】（ａ）は別な部品の上下方向シルエット像の
登録パターンを示す図、（ｂ）（ｃ）はその部品の上下
方向シルエット像と登録パターンを照合するようすを示
す図である。

【図１１】（ａ）は部品の落射照明像の登録パターンを
示す図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は部品の落射照明像と登録
パターンを照合するようすを示す図である。

【図１２】（ａ）は斜め照射用照明装置の照射方向を示
す図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は（ａ）の各照射方向
から照射された斜め方向シルエット像の登録パターンを
示す図である。

【図１３】チャックに把持された部品のシルエット像を
示す図である。

【図１４】従来例による振動式ボウルフィーダを示す平
面図である。

【図１５】従来例の部品供給装置を示す平面図である。

【図１６】同上の従来例の正面図である。

【図１７】同上の従来例における光学系を示す概略図で
ある。

【図１８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は部品の形状を示す正面
図、背面図及び側面図である。

【図１９】（ａ）（ｂ）は部品をワークに組み付けた状
態を示す平面図及び正面図である。

【図２０】照明装置によって投影された透明板の上の部
品のシルエット像を示す図である。

【符号の説明】

３ 部品 ７ 下側カメラ ８ 上側カメラ ９ 下側固定照明装置 １０ 上側移動照明装置（第１の照明装置） １１ａ〜１１ｄ 斜め照射用照明装置（第２の照明装
置） １２ 認識台 １８ カバー ２２ カバー ２４ チャック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 認識台の真上から照明し、部品の上下方
   向シルエット像を生じさせる第１の照明装置と、 上下方向シルエット像から求めた部品の方向をもとにし
   て予め決められた方向から、認識台上の部品に向けて斜
   め上方から照明し、斜め方向シルエット像を生じさせる
   第２の照明装置と、 前記各照明装置によって認識台に生じた部品のシルエッ
   ト像を認識台の下方から撮影し、当該シルエット像を予
   め登録されているシルエットパターンと比較して部品の
   姿勢を認識し、供給可能な姿勢の部品を選択する視覚装
   置と、 選択された部品を把持して部品供給箇所へ運ぶ装置とを
   備えた部品供給装置。
2. 【請求項２】 前記認識台に向けて真下から照明し、認
   識台上の部品の落射照明像を生じさせる第３の照明装置
   をさらに備え、 前記認識台を透過状態もしくは不透過状態に可変とした
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
3. 【請求項３】 前記部品を運ぶ装置による認識台上の部
   品の把持状態を認識する別な視覚装置を認識台の上方に
   設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の部品供
   給装置。
4. 【請求項４】 認識台の上方を覆うカバーを設けたこと
   を特徴とする請求項１，２又は３に記載の部品供給装
   置。