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技術 搬送状態判定装置

出願人 山田秀雄
発明者 山田秀雄
出願日 2018年3月13日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2018-045540
公開日 2019年9月19日 (3ヶ月経過) 公開番号 2019-158593
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置
主要キーワード 被搬送物体 オートメーション装置 数値差 非受光状態 ファイバーセンサ 検知順序 回転角β 幾何関係
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月19日)のものです。
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図面 (10)

課題

簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供する。

解決手段

搬送状態判定装置Bは、直線状の第1検知線K1上で被搬送物体Mを検知する第1検知部1と、直線状の第2検知線K2上で被搬送物体Mを検知する第2検知部2と、第1検知部1および第2検知部2の検知結果に基づいて被搬送物体Mの搬送状態を判定する搬送状態判定部33と、と備えている。第1検知部1は、第1検知線K1が搬送路a1を横断するように配置され、第2検知部2は、第2検知線K2が、搬送路a1を横断するとともに、第1検知線K1と平行でないよう配置されている。搬送状態判定部33は、第1検知部1および第2検知部2による検知状態が変化した際の時刻に基づいて搬送状態を判定する。

概要

背景

近年、様々な作業現場においてオートメーション化が進んでいる。例えば、搬送路に沿って被搬送物体を搬送しつつ、被搬送物体に対して処理を施したり、被搬送物体の仕分けを行なったり、という作業がオートメーション化されている。これらの作業をオートメーション化するためには、搬送路上での被搬送物体の位置や姿勢(向き)を検知する必要がある。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献1の技術では、搬送手段の搬送路の幅方向に互いに所定間隔をおいて第1および第2のセンサを配置し、これらのセンサによってシート状部材(被搬送物体)の先端を検知している。また、第1および第2のセンサの検知順序によってシート状部材の先端の傾斜方向を判別し、その傾斜方向が所定の傾斜方向か否かを判定している。さらに、第1および第2のセンサの一方がシート状部材の先端を検知してから他方が検知するまでのシート状部材の移動距離と第1および第2のセンサの検知位置間の距離とからシート状部材の先端傾斜角度を算出し、その傾斜角度が所定の傾斜角度か否かを判定している。

また、特許文献2の技術では、移動路(搬送路)を横切る方向に所定の幅間内の少なくとも3点の位置で移動する物体(被搬送物体)の存在に反応するセンサ手段と、前記センサ手段における各反応時点を取得する取得手段と、前記センサ手段における1番最初に反応したセンサ位置を決定するとともに、前記1番最初に反応したセンサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他の反応したセンサ位置を決定する決定手段と、前記1番最初のセンサ位置が反応した時点と、前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置が反応した時点と、前記移動路上を移動する前記移動物体の移動速度と、前記1番最初のセンサ位置と前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置との左右方向の距離を用いて、前記移動物体の少なくとも一辺の長さを導き出すサイズ算出手段と、を備えている。この特許文献2の技術は被搬送物体のサイズを検出するためのものであるが、特許文献1と同様の処理を行うことにより、被搬送物体の姿勢を検出することも可能である。

概要

簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供する。搬送状態判定装置Bは、直線状の第1検知線K1上で被搬送物体Mを検知する第1検知部1と、直線状の第2検知線K2上で被搬送物体Mを検知する第2検知部2と、第1検知部1および第2検知部2の検知結果に基づいて被搬送物体Mの搬送状態を判定する搬送状態判定部33と、と備えている。第1検知部1は、第1検知線K1が搬送路a1を横断するように配置され、第2検知部2は、第2検知線K2が、搬送路a1を横断するとともに、第1検知線K1と平行でないよう配置されている。搬送状態判定部33は、第1検知部1および第2検知部2による検知状態が変化した際の時刻に基づいて搬送状態を判定する。

目的

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

搬送路に沿って搬送される被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、直線状の第1検知線上で前記被搬送物体を検知する第1検知部と、直線状の第2検知線上で前記被搬送物体を検知する第2検知部と、前記第1検知部および第2検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、と備え、前記第1検知部は、前記第1検知線が前記搬送路を横断するように配置され、前記第2検知部は、前記第2検知線が、前記搬送路を横断するとともに、前記第1検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第1検知部および前記第2検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。

請求項2

前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、前記第1検知部と前記第2検知部とは、前記第1検知線と前記第2検知線とが直交しないように配置されている請求項1記載の搬送状態判定装置。

請求項3

前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さL、短辺長さWの矩形であり、前記第1検知部と前記第2検知部とは、前記第1検知線と前記第2検知線とがなす角の大きさが以上となるように配置されている請求項1または2記載の搬送状態判定装置。

技術分野

0001

本発明は、搬送路に沿って搬送される被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置に関する。

背景技術

0002

近年、様々な作業現場においてオートメーション化が進んでいる。例えば、搬送路に沿って被搬送物体を搬送しつつ、被搬送物体に対して処理を施したり、被搬送物体の仕分けを行なったり、という作業がオートメーション化されている。これらの作業をオートメーション化するためには、搬送路上での被搬送物体の位置や姿勢(向き)を検知する必要がある。

0003

このような問題を解決するために、例えば、特許文献1の技術では、搬送手段の搬送路の幅方向に互いに所定間隔をおいて第1および第2のセンサを配置し、これらのセンサによってシート状部材(被搬送物体)の先端を検知している。また、第1および第2のセンサの検知順序によってシート状部材の先端の傾斜方向を判別し、その傾斜方向が所定の傾斜方向か否かを判定している。さらに、第1および第2のセンサの一方がシート状部材の先端を検知してから他方が検知するまでのシート状部材の移動距離と第1および第2のセンサの検知位置間の距離とからシート状部材の先端傾斜角度を算出し、その傾斜角度が所定の傾斜角度か否かを判定している。

0004

また、特許文献2の技術では、移動路(搬送路)を横切る方向に所定の幅間内の少なくとも3点の位置で移動する物体(被搬送物体)の存在に反応するセンサ手段と、前記センサ手段における各反応時点を取得する取得手段と、前記センサ手段における1番最初に反応したセンサ位置を決定するとともに、前記1番最初に反応したセンサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他の反応したセンサ位置を決定する決定手段と、前記1番最初のセンサ位置が反応した時点と、前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置が反応した時点と、前記移動路上を移動する前記移動物体の移動速度と、前記1番最初のセンサ位置と前記センサ位置を挟んで進行方向左右に位置する他のセンサ位置との左右方向の距離を用いて、前記移動物体の少なくとも一辺の長さを導き出すサイズ算出手段と、を備えている。この特許文献2の技術は被搬送物体のサイズを検出するためのものであるが、特許文献1と同様の処理を行うことにより、被搬送物体の姿勢を検出することも可能である。

先行技術

0005

特開2005−271542号公報
特開2015−017928号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上述したように、特許文献1,2の技術では、被搬送物体の姿勢を検知することはできるが、搬送路上での被搬送物体の位置を検知することはできない。また、様々な大きさの被搬送物体に適用するためには、配置するセンサの数を増やす必要がある。

0007

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って搬送される被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第1検知線上で前記被搬送物体を検知する第1検知部と、直線状の第2検知線上で前記被搬送物体を検知する第2検知部と、前記第1検知部および第2検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、と備え、前記第1検知部は、前記第1検知線が前記搬送路を横断するように配置され、前記第2検知部は、前記第2検知線が、前記搬送路を横断するとともに、前記第1検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第1検知部および前記第2検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。

0009

なお、本発明における検知結果の変化とは、被搬送物体を検知している状態から検知しない状態への変化、または、被搬送物体を検知していない状態から検知している状態への変化を意味している。また、本発明における、「時刻に基づいて搬送状態を判定する」とは、判定に際して、直接的に時刻を用いるだけでなく、間接的に時刻を用いることも含まれる。

0010

本発明に係る搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、前記第1検知部と前記第2検知部とは、前記第1検知線と前記第2検知線とが直交しないように配置されている。

0011

本発明に係る搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さL、短辺長さWの矩形であり、前記第1検知部と前記第2検知部とは、前記第1検知線と前記第2検知線とがなす角の大きさが

以上となるように配置されている。

図面の簡単な説明

0012

搬送装置の平面図と搬送状態判定装置の機能ブロック図である。
実施例1における搬送状態判定装置の処理の流れを表すフローチャートである。
実施例1における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
実施例2および3における搬送状態判定装置の処理の流れを表すフローチャートである。
実施例2における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
実施例3における被搬送物体の搬送状態を判定する際の平面模式図である。
矩形の定義を示す図である。
矩形の回転角検知状態との関係を示す図である。
実施例3における角度要件Qの定義を示す図である。

0013

以下に図面を用いて、本発明に係る搬送状態判定装置の実施形態を説明する。本実施形態では、被搬送物体を搬送する搬送装置に搬送状態判定装置を適用している。図1は、そのような搬送装置の平面図と搬送状態判定装置の機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態では、搬送装置Aは直線状の搬送路a1が形成され、被搬送物体Mは搬送路a1に沿って、上流から下流に既知の定速度で搬送される。なお、図1では、左側が上流であり、右側が下流であり、搬送方向は図中の左から右となっている。本実施形態では、搬送装置Aは、ベルトコンベアとして構成されており、そのベルトが搬送路a1を構成し、被搬送物体Mが載置されるベルトの面が搬送面を構成する。

0014

本発明における搬送状態とは、搬送路a1上での被搬送物体Mの位置、特に、搬送路a1の幅方向位置と、被搬送物体Mの姿勢とを含んでおり、姿勢とは平面視における基準姿勢からの回転角である。すなわち、姿勢は搬送面に垂直な軸回りの回転角である。

0015

図1に示すように、搬送状態判定装置Bは、第1検知部1,第2検知部2,制御装置3を備えている。第1検知部1は、第1発光部11と第1受光部12とを備えている。第1発光部11は、常にレーザ光照射するよう構成され、第1受光部12はそのレーザ光を受光するよう構成されている。この第1発光部11から第1受光部12に向かうレーザ光が直線状の第1検知線K1を構成する。第1発光部11と第1受光部12とは、互いに搬送路a1の幅方向の反対側に対向配置されている。これにより、第1検知線K1は搬送路a1を横断し、搬送路a1上を搬送される被搬送物体Mがレーザ光を遮ることにより、第1受光部12が非受光状態に変化するため、被搬送物体Mを検知することができる。すなわち、第1受光部12が受光している状態が、被搬送物体Mを検知していない状態(非検知状態)であり、第1受光部12が受光していない状態が、被搬送物体Mを検知している状態(検知状態)である。

0016

第2検知部2も同様に、第2発光部21と第2受光部22とを備えており、第2発光部21から第2受光部22に向かうレーザ光が直線状の第2検知線K2を構成している。また、第1検知部1と同様に、第2発光部21と第2受光部22とは、互いに搬送路a1の幅方向の反対側に対向配置されている。なお、第2検知部2は、第2検知線K2が第1検知線K1と平行とならないように配置されている。また、第1検知部1および第2検知部2は、第1検知線K1と第2検知線K2とが搬送面に平行となるように配置することが好ましい。第1受光部12および第2受光部22による検知結果(検知状態(非受光状態)または非検知状態(受光状態))は制御装置3に入力されている。

0017

制御装置3は、搬送状態判定装置Bの様々な動作を制御するための装置であり、例えば、汎用コンピュータや専用のハードウェア等で構成することができる。本実施形態における制御装置3は、第1検知結果取得部31,第2検知結果取得部32,搬送状態判定部33,搬送状態出力部34,計時部35を備えている。計時部35は、所定の時点からの経過時間を計測しており、任意の時点の時刻を出力することができる。なお、制御装置3を汎用コンピュータで構成した場合には、上述の機能部は、ソフトウェアとハードウェアとを協働させることによって構成することができる。

0018

第1検知結果取得部31は、第1受光部12に接続され、第1受光部12による検知結果を取得するよう構成されている。同様に、第2検知結果取得部32は、第2受光部22に接続され、第2受光部22による検知結果を取得するよう構成されている。また、第1検知結果取得部31および第2検知結果取得部32は、取得した検知結果が変化したとき、具体的には、受光状態(非検知状態)から非受光状態(検知状態)に変化したとき、または、非受光状態(検知状態)から受光状態(非検知状態)に変化したときに、その時点の時刻を計時部35から取得し、状態の変化の情報とともに、搬送状態判定部33に通知する。

0019

搬送状態判定部33は、被搬送物体Mの搬送路a1上での搬送状態を判定する。搬送状態判定部33は、第1検知結果取得部31および第2検知結果取得部32から通知を受けた時刻に基づき被搬送物体Mの搬送状態を判定する。なお、具体的な判定方法は各実施例において説明する。

0020

搬送状態判定部33によって判定された被搬送物体Mの搬送状態は、搬送状態出力部34を介して、搬送装置Aや被搬送物体Mに対して処理を施す機器等に出力される。

0021

以下に、平面視形状が円である被搬送物体Mの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Bについて説明する。先ず、図2の本実施例における搬送状態判定装置Bの処理の流れを表すフローチャートを用いて、本実施例における搬送状態判定装置Bの処理の流れを説明する。ここでは、被搬送物体Mは先ず第1検知部1により検知され、その後第2検知部2によって検知される場合を説明する。なお、本実施例では、被搬送物体Mの平面視形状は円であるため、被搬送物体の姿勢は一定(例えば、回転角θ=0°)として判定すればよいし、判定しなくとも構わない。

0022

先ず、被搬送物体Mが搬送路a1に沿って上流(左側)から下流(右側)に搬送され、被搬送物体Mの下流側先端が第1検知線K1に到達する(#01)と、被搬送物体Mによって、第1発光部11から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第1受光部12は受光状態(非検知状態)から非受光状態(検知状態)に変化する。第1受光部12の検知結果を取得した第1検知結果取得部31は、検知結果が変化したことを受け、計時部35から時刻T1を取得し(#02)、その時刻T1を、第1検知部1が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。

0023

その後、被搬送物体Mの先端が第2検知線K2に到達する(#03)と、被搬送物体Mによって、第2発光部21から照射されたレーザ光が遮断され、第2受光部22は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第2検知結果取得部32は計時部35から時刻T2を取得し(#04)、その時刻T2を、第2検知部2が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。

0024

第1検知部1および第2検知部2の検知状態の変化時刻T1およびT2を取得した搬送状態判定部33は、これらの時刻の差に基づいて、被搬送物体Mの位置を判定する(#05)。判定された被搬送物体Mの位置情報は搬送状態出力部34から出力される。

0025

次に、図3の被搬送物体Mの搬送状態を判定する際の平面模式図を用いて、具体的な被搬送物体Mの搬送状態(位置)の求め方を説明する。なお、以下の説明では、被搬送物体Mの平面視形状を単に円と表記する。先ず、図3に示すように、搬送路a1(搬送面)に対して2次元直交座標系を定義する。ここでは、x座標原点は搬送路a1の任意の位置に設定し、y座標原点は搬送路a1の幅方向の中央に設定している。また、円の重心をGとする。

0026

先ず、第1検知線K1と第2検知線K2とは以下の式(1),(2)により表される。

0027

また、被搬送物体Mが第1検知部1によって検知され始めた時の円の重心Gの座標をG1(xg1,yg)、第2検知部2によって検知され始めた時の円の重心Gの座標をG2(xg2,yg)とする。すなわち、円の重心Gが座標G1にあるとき、円は第1検知線K1と接し、円の重心Gが座標G2にあるとき、円は第2検知線K2と接している。なお、通常の搬送装置では、被搬送物体Mはx軸(搬送方向)に平行に搬送されるため、y座標は一定である。そのため、座標G1と座標G2とのy座標は同じになっている。このような幾何関係に基づき被搬送物体Mの搬送状態である位置として座標G2を求める。具体的には、以下の通りである。

0028

先ず、第1検知線K1に平行で、第1検知線K1から搬送方向上流側に距離rの位置にある直線K1Sを以下の式(3)によって規定する。



なお、直線K1Sは第1検知線K1から搬送方向上流側に位置しているため、bK1S<bK1である。

0029

次に、直線K1S上の点をP0(x0,y0)とすると、点P0と第1検知線K1との距離はrであるため、以下の式(4)が得られる。

0030

また、点P0は直線K1S上にあることから



となり、式(5)を式(4)に代入すると、



となる。

0031

式(6)をbK1Sについて解くと、



となる。
したがって、直線K1Sは以下の式(8)で表される。

0032

同様に、第2検知線K2に平行で、第2検知線K2から搬送方向上流側に距離rの位置にある直線K2Sは以下の式(9)で表される。

0033

上述の定義より、直線K1SはG1(xg1,yg)を通り、直線K2SはG2(xg2,yg)を通るため、



となる。

0034

式(11)と式(10)の各辺を減算し、ygについて解くと、以下の式(12)が得られる。

0035

したがって、



となる。ここで、xg1およびxg2は未知であるが、xg2−xg1は、第1検知部1および第2検知部2において被搬送物体Mが検知されたときの被搬送物体Mの重心Gのx座標の差であるため、xg2−xg1は(T2−T1)×搬送速度により求めることができる。したがって、式(13)により、被搬送物体Mが第2検知部2によって検知されたときの被搬送物体Mの位置を求めることができる。

0036

以下に、平面視形状が楕円である被搬送物体Mの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Bについて説明する。先ず、図4の本実施例における搬送状態判定装置Bの処理の流れを表すフローチャートを用いて、本実施例における搬送状態判定装置Bの処理の流れを説明する。なお、本実施例においても実施例1と同様に、被搬送物体Mは先ず第1検知部1により検知され、その後第2検知部2によって検知される。また、本実施例では、第1検知部1による検知状態が終了した後に、第2検知部2に検知されるとするが、被搬送物体Mの大きさと、第1検知部1および第2検知部2の配置状態によっては、第1検知部1による検知状態が終了する前に、第2検知部2によって検知され得る。その場合には、各検知部における検知状態の変化の順序が異なるが、搬送状態の判定処理に変わりはない。

0037

先ず、被搬送物体Mが搬送路a1に沿って上流(左側)から下流(右側)に搬送され、被搬送物体Mの先端が第1検知線K1に到達する(#11)と、被搬送物体Mによって、第1発光部11から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第1受光部12は受光状態(非検知状態)から非受光状態(検知状態)に変化する。第1受光部12の検知結果を取得した第1検知結果取得部31は、検知結果が変化したことを受け、計時部35から時刻T1sを取得し(#12)、その時刻T1sを、第1検知部1が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。

0038

その後、被搬送物体Mの搬送が継続し、被搬送物体Mの後端が第1検知線K1を通過する(#13)と、第1受光部12は非受光状態(検知状態)から受光状態(非検知状態)に変化する。このとき第1検知結果取得部31は計時部35から時刻T1eを取得し(#14)、その時刻T1eを、第1検知部1が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。

0039

被搬送物体Mの搬送が継続し、被搬送物体Mの先端が第2検知線K2に到達する(#15)と、第2受光部22は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第2検知結果取得部32は計時部35から時刻T2sを取得し(#16)、その時刻を、第2検知部2が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。さらに、被搬送物体Mの後端が第2検知線K2を通過する(#17)と、第2受光部22は非受光状態(検知状態)から受光状態(非検知状態)に変化する。このとき第2検知結果取得部32は計時部35から時刻T2eを取得し(#18)、その時刻T2eを、第2検知部2が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部33に通知する。

0040

第1検知部1および第2検知部2の検知結果の変化時刻を取得した搬送状態判定部33は、これらの時刻に基づいて、被搬送物体Mの搬送状態を判定する(#19)。判定された被搬送物体Mの搬送状態は搬送状態出力部34から出力される。

0041

次に、図5の被搬送物体Mの搬送状態を判定する際の平面模式図を用いて、具体的な被搬送物体Mの搬送状態の求め方を説明する。なお、以下の説明では、被搬送物体Mの平面視形状を単に楕円と表記する。本実施例においても、実施例1と同様な2次元直交座標系を定義し、楕円の重心をGとしている。また、本実施例においても、被搬送物体Mが第1検知部1によって検知され始めた時の円の重心Gの座標をG1(xg1,yg)、第2検知部2によって検知され始めた時の円の重心Gの座標をG2(xg2,yg)とする。

0042

先ず、重心が原点にある楕円は以下の式(14)で表される。ここで、a>bとする。なお、本実施例における楕円の基準姿勢は、長軸がx軸に平行となる姿勢である。

0043

また、第1検知線K1および第2検知線K2を以下の式(15),(16)で定義する。なお、α1およびα2はそれぞれ第1検知線K1および第2検知線K2とy軸とがなす角であり、−90°<α1<90°,−90°<α2<90°である。なお、図5中のα1およびα2は、回転の方向を考慮せずに示しており、詳細には|α1|および|α2|を意味している。

0044

また、楕円が第1検知線K1に検知され始めてから検知され終わるまでのx軸方向の移動距離をE1,楕円の重心Gから楕円と第1検知線K1との接点までの距離をD1とすると、図5に示すように、次式が成り立つ。なお、移動距離E1は、第1検知部1が、被搬送物体Mを検知し終えた時刻T1eと、検知し始めた時刻T1sと、の差から求めることができる。

0045

ここで、式(14)で表される楕円の接線と重心Gとの距離が距離Dとすると、接線とy軸とがなす角θ(−90°≦θ≦90°)は以下の式(18)で表すことができる。

0046

これを上述の場合に適用すると、



となり、楕円の回転角は以下の式(20),(21)により求めることができる。

0047

検知線K2についても同様に、楕円の回転角は以下の式(22),(23)によって求められる。

0048

ここで、式(20)および(21)から選択した一つの値と、式(22)および(23)から選択した一つの値とから、4組の組み合わせを作成し、値が一致する組の値を楕円の回転角とする。これらの計算によって得られる角度は計算誤差を含んでいる可能性があるため、値が一致しない場合がある。その場合には、値が最も近似する組を選択し、それらから回転角を求める。例えば、その組の2つの値の平均値を楕円の回転角とする。

0049

なお、第1検知線K1と第2検知線K2とが直交する場合には、値が一致する(近似を含む)組が2つ得られる。そのため、被搬送物体Mの平面視形状が楕円の場合には、第1検知線K1と第2検知線K2とが直交しないように、第1検知部1と第2検知部2とを配置することが望ましい。

0050

次に、被搬送物体Mの位置を求める。先ず、xcosθ+ysinθ=tで表される直線が、式(14)で表される楕円を反時計回りに(α+θ)回転させ、(xg,yg)平行移動した楕円に接する時、xgは以下の式(24)で表すことができる。なお、点(xg,yg)は、回転および平行移動した後の楕円の重心である。また、−90°<α<90°とする。

0051

したがって、第1検知部1および第2検知部2が検知被搬送物体Mを検知し始めた時、すなわち、楕円の下流側先端が第1検知線K1および第2検知線K2に接した時の楕円の重心のx座標xg1,xg2は、以下の式(25),(26)で求めることができる。

0052

ここで、



と置くと、式(25),(26)はそれぞれ以下の式(28),(29)となる。

0053

式(29)から式(28)を減じ、ygについて解けば、以下の式(30)により楕円の重心のy座標ygを求めることができる。



このygを式(29)に代入すれば、xg2も求めることができる。

0054

以上の処理によって、被搬送物体Mが第2検知部2によって検知されたときの被搬送物体Mの搬送状態である姿勢(回転角)と位置とを求めることができる。

0055

次に、平面視形状が矩形である被搬送物体Mの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Bについて説明する。本実施例における処理の流れは実施例2における処理の流れと同様であるため、処理の流れの説明は省略する。なお、本実施例の第1検知線K1および第2検知線K2もそれぞれ式(15),(16)により表されている。以下の説明では、被搬送物体Mの平面視形状を単に矩形と表記する。

0056

図6は、本実施例における被搬送物体Mの搬送状態を判定する際の平面模式図である。また、図7は矩形の定義を説明する図である。図7は、矩形と検知線とを、検知線の回転角だけ時計回りに回転させたものである。

0057

図7に示すように、矩形は、x軸方向長さL,y軸方法長さW(L≧W)であり、回転角θ(−90°≦θ≦90°)とする。なお、本実施例における矩形の基準姿勢は、長辺がx軸と平行となる姿勢である。また、矩形の4つの頂点P1(xp1,yp1),P2(xp2,yp2),P3(xp3,yp3),P4(xp4,yp4)を図7に示すように定め、重心をGとする。このとき、この矩形の水平フィレ径(矩形の外接矩形のx軸方向長さ)をDとすると、回転角θは次の式(31)によって表すことができる。

0058

矩形の場合には、回転角の正負によって、検知部によって検知され始める頂点および検知され終わる頂点が異なる。具体的には、検知線に対する相対的な回転角が正(反時計回り)の場合には、検知部によって検知され始める頂点がP1であり、検知され終わる点がP3である(図8(a))。一方、回転角が負(時計回り)の場合には、検知部によって検知され始める点がP2であり、検知され終わる点がP4である場合(図8(b))。なお、図8中のKは第1検知線K1または第2検知線K2である。

0059

ここで、図8を用いて、それぞれの場合について検討する。先ず、図8に示すように、検知線Kの回転角をα,矩形の対角線と検知線Kとがなす角をδ,矩形の対角線と矩形の長辺とがなす角をγ,矩形の長辺とx軸とがなす角(矩形の回転角)をβとする。このとき、δ=90°—α+β—γとなる。なお、図8(b)の場合には、βは負の値となる。

0060

また、図8(a),(b)それぞれの場合において、δが鋭角鈍角かで場合分けをする。図8(a)において、δが鋭角の場合のβをβ+S、鈍角の場合のβをβ+Lと表記し、図8(b)において、δが鋭角の場合のβをβ−S、鈍角の場合のβをβ−Lと表記すると、以下の関係が成り立つ。

0061

式(31)を図8の場合に適用すると、第1検知部1によって検知された矩形の回転角β1は以下の式(33)によって求めることができる。



ここで、D1=E1cosα1である。また、E1は、第1検知部1が、被搬送物体Mを検知し終えた時刻T1eと、検知し始めた時刻T1sと、の差から求めることができる。

0062

さらに、式(33)を加算,減算の場合別に書き分けると式(34)から式(37)が得られる。

0063

同様に、第2検知部2によって検知された矩形の回転角β2として以下の式(38)から式(41)が得られる。

0064

ここで、式(34)から(37)から選択した一つの値と、式(38)および(41)から選択した一つの値とから、16組の組み合わせを作成し、角度条件を満たし、値が一致する組の値を矩形の回転角とする。なお、これらの計算によって得られる角度は計算誤差を含んでいる可能性があるため、値が一致しない場合がある。その場合には、値が近似する組を選択し、それらから回転角を求める。例えば、その組の2つの値の平均値を矩形の回転角とする。

0065

また、矩形の場合には、回転角が−90°と90°との場合では同一姿勢となる。そのため、この場合を考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。さらに、矩形が正方形(L=W)の場合には、β1β2との角度差が90°の場合にも姿勢は同一となるため、この場合をも考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。

0066

次に、被搬送物体Mの位置を求める。先ず、第1検知線K1と平行で、第1検知部1に検知され始めた時の被搬送物体Mの重心G1(xg1,yg)を通る直線K1’は以下の式(42)で定義される。

0067

このとき、K1とK1’との距離u1は以下の式(43),(44)として表現することができる。なお、βは上述の処理によって求めた矩形の回転角である。



したがって、t1’は式(45)となる。

0068

ここで、K1’が点G1(xg1,yg)を通ることから式(46)が得られる。

0069

第2検知線K2と平行で、第2検知部2に検知され始めた時の被搬送物体Mの重心G2(xg2,yg2)を通る直線K2’についても同様に考えると、式(47)が得られる。

0070

式(47)にcosα1を乗じたものから、式(46)にcosα2を乗じたものを減じ、ygについて解くと式(48)が得られる。

0071

なお、上述の姿勢(回転角)の算出において、複数の回転角の解が得られる場合がある。具体的には、第1検知部1において被搬送物体Mが検知され始める点と、第2検知部2において被搬送物体Mが検知され始める点と、が同一の場合に、複数の回転角の解が得られる。したがって、一意の回転角の解を得るためには、第1検知部1において被搬送物体Mが検知され始める点と、第2検知部2において被搬送物体Mが検知され始める点と、を異ならせればよい。例えば、第1検知線K1には点P2から通過し、第2検知線K2には点P1から通過するように検知線を配置すればよい。

0072

ここで、矩形(図9中のM)と、その矩形の重心を中心として回転前後の対角線が重なるように回転した矩形(図9中のM’)と、を考え、図9に示すようにQを設定すると、Qは以下の式(49)により表すことができる。

0073

このとき、|α1—α2| > Qとなるように第1検知線K1および第2検知線K2を配置すれば、第1検知部1において被搬送物体Mが検知され始める点と、第2検知部2において被搬送物体Mが検知され始める点と、を異ならせることができ、一意の回転角の解を得ることができる。

0074

〔別実施形態〕
(1)上述の実施形態では、第1検知部1および第2検知部2を、レーザ光を投受光するセンサによって構成したが、他のデバイスによって構成しても構わない。例えば、投受光型のファイバーセンサを用いることもできる。当然ながら、検知線がシャープなほど、被搬送物体Mの搬送状態の検知精度を高めることができるため、必要な検知精度に応じて第1検知部1および第2検知部2を構成するデバイスを選択すればよい。

0075

(2)本発明においては、第1検知線K1と第2検知線K2とは平行でないため、これは必ず交差する。ただし、その交差位置は、搬送面上でも、搬送面上外でも構わない。

0076

(3)上述の実施形態では、第1検知線K1および第2検知線K2はいずれも搬送路a1の幅方向に平行ではない、すなわち、搬送方向に直交しないように設定されているが、第1検知線K1および第2検知線K2の一方は、搬送路の幅方向に平行となるよう設定しても構わない。

実施例

0077

(4)上述の実施形態では、搬送状態を判定するに際して、被搬送物体の搬送速度が既知であるとして、2つの時刻間に被搬送物体が搬送される距離を算出したが、搬送距離算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、搬送装置にロータリーエンコーダ等の位置検出器を設け、2つの時刻間における位置検出器の数値差から搬送距離を求めることができる。なお、前者の方法が、搬送状態を求めるに際して、時刻を直接的に使用する場合であり、後者が時刻を間接的に使用する場合の例である。

0078

本発明は、搬送路上での被搬送物体の姿勢および位置との少なくとも一方を含む状態を判定する状態判定装置に用いることができる。このような状態判定装置は、例えば、搬送路に沿って被搬送物体を搬送しつつ、被搬送物体に対して処理を施したり、被搬送物体の仕分けを行なったりするオートメーション装置に利用することができる。

0079

A:搬送装置
a1:搬送路
B:搬送状態判定装置
M:被搬送物体
K1:第1検知線
K2:第2検知線
T1:時刻
T1s:時刻
T1e:時刻
T2:時刻
T2s:時刻
T2e:時刻
1:第1検知部
2:第2検知部
33:搬送状態判定部

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