ワーク検知システム、ピッキング装置及びピッキング方法
【課題】ワークの位置を短い時間で検出する装置を提供する。
【解決手段】ワーク１１に配置され超音波による信号を発信する複数の超音波タグ７と、超音波タグ７が発信した信号を受信する３個以上の超音波受信装置１５と、複数の超音波受信装置１５が受信する信号の到達時間を用いて超音波タグ７の場所を検出する位置演算部とを有し、位置演算部は検出した複数の超音波タグ７における場所の情報からワーク１１の位置と姿勢とを検出する。
【解決手段】ワーク１１に配置され超音波による信号を発信する複数の超音波タグ７と、超音波タグ７が発信した信号を受信する３個以上の超音波受信装置１５と、複数の超音波受信装置１５が受信する信号の到達時間を用いて超音波タグ７の場所を検出する位置演算部とを有し、位置演算部は検出した複数の超音波タグ７における場所の情報からワーク１１の位置と姿勢とを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク検知システム、ピッキング装置及びピッキング方法等にかかわり、特にワークの姿勢を検出するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品の組立や分類する工程においてロボットが用いられている。コンベア上を移動するワークの位置と姿勢とを検出してロボットがワークを把持する装置が特許文献１に開示されている。それによると、ステレオカメラを用いてワークの姿勢とステレオカメラとの距離とを検出する。そして、ロボットを制御してワークをピッキングしていた。
【０００３】
超音波を用いて音源の位置を測定する方法が特許文献２に開示されている。それによると、１個の超音波源が送波する超音波を４個の受波装置が受波する。次に、４個の受波装置が受波した時間の差を用いて４個の受波装置に対する超音波源の相対位置を演算した。さらに、３個の受波装置を用いて３個の受波装置に対する超音波源の相対位置を求める方法も開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１２２号公報
【特許文献２】特開平６−２２２１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カメラを用いてワークを撮像して、撮像した画像を用いてワークの位置や姿勢を解析する方法がある。この方法では画像を解析してワークの特徴点を抽出するのに時間がかかる。さらに、ステレオカメラを用いる場合は、２つの画像を解析するので２倍の時間かかる。さらに、２つの画像から、ワークの特徴点の距離を演算するための時間がかかっていた。そこで、ワークの姿勢を短い時間で検出する装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかるワーク検知システムであって、ワークに配置され信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記信号を受信する３個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部とを有し、前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とする。
【０００８】
このワーク検知システムによれば、発信部が発信する信号を３個以上の受信部が受信する。発信部と受信部との距離が長い程、発信後に受信部が受信するまでの到達時間が長くなる。そして、信号の伝播速度と到達時間を掛算することにより、発信部と受信部との距離の差を演算することができる。その後、発信部と受信部との相対位置は三角測量法を用いて演算することができる。
【０００９】
そして、ワークには複数の発信部が配置されているので、発信部の場所を検出することにより、ワークの姿勢を検出することができる。ワークの位置や姿勢を検出する方法としては撮像装置が撮像して、画像処理装置が画像解析する方法がよく用いられている。この場合は情報量が多いので解析するのに時間がかかる。本適用例の方法では画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、位置演算部が短い時間でワークの姿勢を検出することができる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは複数の種類があり、前記ワークが備える前記発信部間の距離が前記ワークの種類ごとに異なって配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このワーク検知システムによれば、ワークに配置された複数の発信部間の距離を検出することによりワークの種類を認識することができる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部間の前記距離と前記ワークとの関係を記憶する属性記憶部を有し、前記位置演算部は前記発信部間の前記距離のデータを用いて前記ワークの属性情報を検索することを特徴とする。
【００１３】
このワーク検知システムによれば、属性記憶部に記憶されたワークの属性情報を用いて位置演算部はワークの属性情報を認識することができる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
【００１５】
このワーク検知システムによれば、超音波を用いて発信部と受信部との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波は伝播距離に対応する伝播時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波を用いる方が伝播時間を測定し易くすることができる。
【００１６】
［適用例５］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、複数の前記発信部は異なる向きに前記信号を発信するように配置されることを特徴とする。
【００１７】
このワーク検知システムによれば、発信部は複数の方向に発信する。そして、複数の姿勢において発信部が発信する信号が受信部に伝播するように配置することができる。従って、ワークが反転するときにもワークの姿勢を検出することができる。
【００１８】
［適用例６］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記異なる向きに配置される複数の前記発信部は異なる配置パターンに配置されることを特徴とする。
【００１９】
このワーク検知システムによれば、ワークの向き毎に異なる配置パターンに発信部が配置されている。従って、位置演算部は配置パターンを検出することにより、ワークにおいて受信部を向いている面がどの面であるのかを認識することができる。
【００２０】
［適用例７］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは発信部支持部材を有し、前記発信部は前記発信部支持部材に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
このワーク検知システムによれば、ワークと発信部支持部材とを分離することにより、ワークと複数の発信部とを分離することができる。従って、ワークに複数の発信部を直接配置する場合に比べて簡便にワークから発信部を分離することができる。
【００２２】
［適用例８］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは発信開始信号受信部を有し、前記発信開始信号受信部に発信開始信号を発信する発信開始信号送信部をさらに有し、前記発信開始信号受信部が前記発信開始信号を受信した後に前記発信部は前記信号を発信することを特徴とする。
【００２３】
このワーク検知システムによれば、発信開始信号送信部は各発信部に信号を発信するタイミングを指示することができる。そして、位置演算部は信号を発信するタイミングと受信部が受信するタイミングとを検出することができる。従って、位置演算部は信号の伝播速度と発信するタイミングと受信するタイミングとを用いて受信部と発信部との距離を検出することができる。
【００２４】
［適用例９］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信開始信号送信部は所定のコードを含む前記発信開始信号を送信し、前記発信開始信号受信部は前記発信開始信号を受信し、予め設定されたコードと一致するときのみ前記発信部が前記信号を発信することを特徴とする。
【００２５】
このワーク検知システムによれば、コードを用いて発信する発信部を指定している。従って、発信する発信部を識別することができる。ワークの種類が複数あるとき、ワークの種類とワークに配置する発信開始信号受信部が反応するコードとの関係を予め設定しておくことにより、ワークの種類を判別することができる。
【００２６】
［適用例１０］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部のいくつかは異なる周波数の波形の前記信号を発信し、前記受信部が前記信号を受信した後、前記位置演算部が前記信号における波形の周波数を検出することを特徴とする。
【００２７】
このワーク検知システムによれば、発信部が異なる周波数の波形の信号を発信する。そして、位置演算部が信号の周波数を検出する。従って、位置演算部は信号の周波数情報を用いて発信部を識別することができる。その結果、位置演算部は信号を発信する発信部を有するワークを識別することができる。
【００２８】
［適用例１１］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記受信部は前記ワークの移動方向に対して略同じ間隔に配置され、配置される前記受信部の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置され、前記ワークが移動するときに、１個の前記発信部が発信する信号を少なくとも３個の前記受信部が受信することを特徴とする。
【００２９】
このワーク検知システムによれば、１個の受信部と２個の受信部とで３個の組を形成して信号を受信する。そして、ワークの移動方向に対して受信部の個数を３個、３個、３個、３個と続いて配置する場合に比べて、少ない個数の受信部で発信部の場所を検出することができる。
【００３０】
［適用例１２］
上記適用例にかかるワーク検知システムを備えたピッキング装置において、前記ワークを移動させるワーク移動部と、前記ワークを把持し所定の場所に移動させるロボットと、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
このピッキング装置によれば、短い時間でワークの場所を検出した後、ロボットがワークを把持している。従って、ワークの検出から移動までの時間を短くすることができる為、生産性良くワークを移動させることができる。
【００３２】
［適用例１３］
上記適用例にかかるピッキング装置において、撮像装置と前記撮像装置が撮像する画像を用いて前記ワークの位置と形状とを検出する画像演算部と、を備え、前記画像演算部は前記位置演算部から前記ワークの位置情報を入力し、前記画像のうち前記ワークが撮像されている場所を特定し、特定した前記場所を解析することを特徴とする。
【００３３】
このピッキング装置によれば、画像演算部は位置演算部からワークの位置情報を入力している。そして、撮像装置がワークを撮像する。画像演算部はワークの位置情報を用いて撮像した画像においてワークが撮像されている場所を特定する。次に、画像の中で特定した場所を解析することによりワークの位置と形状を詳細に検出している。従って、画像演算部が撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間でワークの位置と姿勢を検出することができる。
【００３４】
［適用例１４］
上記適用例にかかるピッキング装置において、前記ワーク移動部において前記ロボットとの相対位置が変わらない場所に前記発信部が配置され、前記ロボットにも前記発信部が配置されることを特徴とする。
【００３５】
このピッキング装置によれば、ロボットとの相対位置が変わらない場所とロボットとに発信部が配置されている。そして、ワーク移動部の発信部の場所とロボットの発信部との場所とを位置演算部が検出することにより、ロボットとワーク移動部との位置関係を容易に認識することができる。従って、ワーク移動部に対するロボットの位置関係の初期設定を生産性良く行うことができる。
【００３６】
［適用例１５］
本適用例にかかるピッキング方法であって、ワーク移動部がワークを移動させる第１移動工程と、前記ワークに配置された複数の発信部が超音波の信号を発信し、受信部が前記ワークの姿勢を検出する第１検出工程と、ロボットが前記ワークを把持し、移動させる第２移動工程と、を有し、前記第１検出工程において前記発信部が前記信号を発信した後、複数の前記受信部に到達する到達時間から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とする。
【００３７】
このピッキング方法によれば、第１移動工程でワークを移動している。第１検出工程では移動するワークの姿勢を検出している。そして、ワークの姿勢の情報を用いて第２移動工程ではロボットがワークを把持し、移動している。第１検出工程では超音波信号の到達時間を計測して複数の発信部の場所を検出している。従って、画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、短い時間でワークの姿勢を検出することができる。
【００３８】
［適用例１６］
上記適用例にかかるピッキング方法において、前記第１検出工程では前記ワークの場所を検出し、前記第１検出工程と前記第２移動工程との間に行われ、撮像装置を用いて前記ワークを撮像し、撮像した画像を解析して前記ワークの場所と姿勢とを検出する第２検出工程を有し、前記第２検出工程では、前記第１検出工程で検出した前記ワークの前記場所の情報を用いて、前記画像の一部を解析することを特徴とする。
【００３９】
このピッキング方法によれば、第２検出工程においてワークを撮像し、撮像した画像を解析してワークの場所と姿勢とを検出している。このとき、第１検出工程で検出したワークの場所の情報を用いて、画像の一部を解析する。従って、撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間で画像を解析することができる為、ワークの位置と姿勢を短い時間で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的なワーク検出システムを備えたピッキング装置とピッキング方法について図１〜図９に従って説明する。ピッキング方法はワークを把持して移動して離すことにより、ワーク移動させる方法である。そして、ピッキング装置は、ピッキング方法を実施する装置である。
【００４１】
図１は、ピッキング装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、ピッキング装置１は主にコンベア装置２、位置検出ユニット３及びロボット４から構成されている。コンベア装置２は１方向に長く形成された基台５を備えている。基台５の長手方向をＸ方向とする。そして、重力方向と逆の方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。
【００４２】
基台５のＹ方向の両側には一対の側板６が配置されている。各側板６の上面においてＸ方向の両側には超音波タグ７が配置されている。超音波タグ７は内部に超音波発信源を備えることにより、超音波を発信することができる。さらに、Ｙ方向と逆側の側板６の上面には電波発信装置８が配置されている。電波発信装置８は発信回路とアンテナとを備え、所定の波形の電波信号を発信することができる。
【００４３】
２つの側板６の間にはベルト９が配置されている。ベルト９は円筒状に形成されたシートからなり、ベルト９の内部には図示しないプーリーが配置されている。そして、プーリーによりベルト９はＸ方向に所定の張力がかけられている。側板６のＸ方向の逆側においてＹ方向と逆の面にはモータ１０が配置され、モータ１０の駆動軸はプーリーと接続されている。ベルト９の上面にはワーク１１が載置され、ワーク１１はワーク支持部１２に支持されている。そして、ワーク支持部１２には複数の超音波タグ７が配置されている。ワーク１１は図示しない供給装置によりベルト９上に載置される。そして、モータ１０を駆動することによりベルト９を介してワーク１１をＸ方向に移動させることが可能になっている。
【００４４】
コンベア装置２のＹ方向の側面には２本の支柱部１３がＺ方向に立設されている。支柱部１３の上には受信装置支持部１４が配置されている。受信装置支持部１４の外形は梁により長方形に形成されている。そして、受信装置支持部１４には２本の梁が内側に配置され、受信装置支持部１４には矩形の窓１４ａが３つ形成されている。３つの窓１４ａの各辺に相当する場所の梁には超音波受信装置１５が配置されている。超音波受信装置１５は超音波信号を受信する装置であり、受信装置支持部１４においてコンベア装置２側の面に配置されている。超音波受信装置１５はベルト９の上側に位置し、超音波タグ７が発信する超音波信号を受信することができる。
【００４５】
受信装置支持部１４のＸ方向側の窓１４ａには撮像支持部１６が配置され、撮像支持部１６と接続して撮像装置１７が配置されている。そして、撮像装置１７はベルト９上に載置されたワーク１１を撮影することが可能になっている。
【００４６】
コンベア装置２のＹ方向と逆の方向でＸ方向の側にはロボット４が配置されている。ロボット４は基台２０を備え、基台２０上には回転台２１が配置されている。回転台２１は固定台２１ａと回転軸２１ｂとを備えている。回転台２１は内部にサーボモータと減速機構とを備え、回転軸２１ｂを角度精度良く回転及び停止することができる。固定台２１ａには超音波タグ７が配置されている。超音波受信装置１５を用いてコンベア装置２に配置された超音波タグ７と回転台２１に配置された超音波タグ７との場所を検出する。そして、コンベア装置２とロボット４との相対位置のデータを設定することが可能になっている。
【００４７】
回転台２１の回転軸２１ｂと接続して第１関節２２が配置され、第１関節２２と接続して第１腕２３が配置されている。第１腕２３と接続して第２関節２４が配置され、第２関節２４と接続して第２腕２５が配置されている。第２腕２５は固定軸２５ａと回転軸２５ｂとを備え、第２腕２５は第２腕２５の長手方向を軸にして回転軸２５ｂを回転することができる。第２腕２５の回転軸２５ｂと接続して第３関節２６が配置され、第３関節２６と接続して第３腕２７が配置されている。第３腕２７は固定軸２７ａと回転軸２７ｂとを備え、第３腕２７は第３腕２７の長手方向を回転軸にして回転軸２７ｂを回転することができる。第３腕２７の回転軸２７ｂと接続して手部２８が配置され、手部２８には一対の指部２８ａが配置されている。手部２８にはサーボモータとサーボモータにより駆動される直動機構を備えている。そして、この直動機構により指部２８ａの間隔を変更可能になっている。
【００４８】
第１関節２２、第２関節２４及び第３関節２６は内部にサーボモータと減速機構とを備え、第１腕２３、第２腕２５及び第３腕２７を角度精度良く回転及び停止することができる。上述のようにロボット４は多くの関節と回転機構を備えている。そして、これらの関節及び回転機構に加えて指部２８ａを制御することによりワーク１１を把持することが可能になっている。
【００４９】
ロボット４のＸ方向側には収納装置２９が配置されている。ロボット４はワーク１１をベルト９上から収納装置２９の上面２９ａに移動する。収納装置２９は内部に昇降機構を備え、ワーク１１の量に応じて上面２９ａを下降させる。そして、収納装置２９はワーク１１を載置する場所の高さを同じ高さにする。
【００５０】
ロボット４のＸ方向と逆側には制御装置３０が配置されている。制御装置３０はコンベア装置２、位置検出ユニット３、ロボット４等を含むピッキング装置１を制御する装置である。
【００５１】
図２は、ワークを示す模式図である。図２（ａ）は、Ｚ方向から見たワークを示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、Ｚ方向と逆の方向から見たワークを示す模式平面図である。図２（ｃ）は、ワークを示す模式側面図である。図２に示すように、ワーク１１はワーク支持部１２に固定されている。ワーク支持部１２のＺ側を向く上面１２ａには第１超音波タグ７ａと第２超音波タグ７ｂが配置されている。そして、第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂはＺ方向に超音波３２を発信する。ワーク支持部１２のＺ側と逆側を向く下面１２ｂには第３超音波タグ７ｃと第４超音波タグ７ｄが配置されている。そして、第３超音波タグ７ｃ及び第４超音波タグ７ｄはＺ方向と逆の方向に超音波３２を発信する。
【００５２】
超音波タグ７が発信する超音波３２は円錐状に広がって進行する。超音波３２が広がるときの広がり角度３２ａ及び周波数は超音波タグ７の仕様により異なり、特に限定されない。本実施形態では、例えば、広がり角度３２ａは約１００度に設定している。超音波３２の周波数は４０Ｋヘルツに近い周波数を採用している。
【００５３】
ワーク１１を搭載したワーク支持部１２は平板状となっている。従って、ワーク支持部１２をベルト９上に載置するとき、ワーク支持部１２は上面１２ａが超音波受信装置１５の方向を向く場合と下面１２ｂが超音波受信装置１５の方向を向く場合とが起こりえる。ワーク支持部１２には上面１２ａ及び下面１２ｂに超音波タグ７が配置されている。従って、上面１２ａと下面１２ｂのどちらが超音波受信装置１５側を向いても超音波タグ７は超音波受信装置１５に超音波３２を発信することが可能になっている。
【００５４】
図３（ａ）は、超音波タグの電気制御ブロック図である。図３に示すように、超音波タグ７はアンテナ３３を備えている。アンテナ３３は受信回路３４に接続されている。受信回路３４はアンテナ３３が受信した微弱電波を増幅する回路である。そして、アンテナ３３及び受信回路３４は電波発信装置８が発信した電波信号を受信する。受信回路３４はコード分析回路３５と接続されている。コード分析回路３５は電波発信装置８が発信する電波信号を分析する回路である。電波信号にはコード信号と発信タイミング信号とが含まれている。コード分析回路３５はコード信号を分析して超音波３２を発信するか否かの判断を行う。コード信号のコードは認識番号を示す。各超音波タグ７にはコードが設定されており、コード分析回路３５は受信したコード信号と超音波タグ７に設定されたコードとが一致するか否かを判断する。そして、受信したコード信号と超音波タグ７に設定されたコードとが一致するときコード分析回路３５は超音波３２を発信する判断をする。
【００５５】
コード分析回路３５は送信制御回路３６と接続されている。そして、送信制御回路３６は発信信号形成回路３７及び送信回路３８と接続されている。発信信号形成回路３７は発振回路を含み予め設定された波形の電圧信号を形成する回路である。波形パターンは特に限定されず正弦波、矩形波、三角波等を用いることができ、本実施形態では例えば正弦波を採用している。波形の周波数は種類に限定されず複数種類の波形を形成できるようにしても良い。但し、１種類の波長のみ用いるときには必ずしも複数の周波数の波形を形成する必要はない。そして、発信信号形成回路３７は形成した電圧信号を送信制御回路３６に出力する。
【００５６】
送信制御回路３６は信号の送信を制御する回路である。コード分析回路３５が超音波３２を発信する判断をしたとき、発信信号形成回路３７は形成した電圧信号を送信回路３８に出力する。そして、発信タイミング信号と同期して電圧信号を出力する。送信回路３８は増幅部と超音波出力部とを備えている。増幅部は入力した電圧信号を増幅して超音波出力部に出力する。超音波出力部は圧電素子を備えた振動板等からなり、電圧信号に対応して振動板を振動させる。そして、振動板が空気を振動させることにより、超音波３２を発信する。
【００５７】
超音波タグ７は電源部３９を備えている。電源部３９には電池や蓄電池等を用いることができる。本実施形態では、例えば、電源部３９にリチウム２次電池を採用している。そして、電源部３９は超音波タグ７が備える各回路に電力を供給する。
【００５８】
つまり、超音波タグ７は電波信号を受信する。そして、電波信号に含まれるコード信号と超音波タグ７に予め設定されたコードとが一致するときに超音波３２を発信する。このとき、電波信号に含まれている発信タイミング信号と同期して超音波３２を発信する。
【００５９】
図３（ｂ）は、超音波受信装置の配置を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、ベルト９上にワーク１１が載置され、ベルト９と連動してワーク１１が移動する。ベルト９と対向する場所には第１超音波受信装置１５ａ〜第１０超音波受信装置１５ｊの超音波受信装置１５が配置されている。ベルト９上は第１領域４０ａから第６領域４０ｆの６個の受信領域４０が設定されている。ベルト９の移動方向において上流側に第１領域４０ａが設定され、下流側に第６領域４０ｆが設定されている。
【００６０】
隣接する各領域の境界には超音波受信装置１５が配置されている。例えば、第１領域４０ａと第２領域４０ｂとの間には第２超音波受信装置１５ｂ及び第３超音波受信装置１５ｃが配置されている。そして、第２超音波受信装置１５ｂ及び第３超音波受信装置１５ｃは第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂから発信される超音波３２を受信する。同様に、第４超音波受信装置１５ｄは第２領域４０ｂ及び第３領域４０ｃから発信される超音波３２を受信する。
【００６１】
各受信領域４０には３個の超音波受信装置１５が配置され、各受信領域４０で発信される超音波３２を受信する。ワーク１１が第１領域４０ａにおいて超音波３２を発信するとき、第１超音波受信装置１５ａ、第２超音波受信装置１５ｂ、第３超音波受信装置１５ｃが超音波３２を受信する。次に、ワーク１１が第２領域４０ｂにおいて超音波３２を発信するとき、第２超音波受信装置１５ｂ、第３超音波受信装置１５ｃ、第４超音波受信装置１５ｄが超音波３２を受信する。そして、ワーク１１が第１領域４０ａから第６領域４０ｆまで移動するとき、各受信領域４０に配置された超音波受信装置１５が順次超音波３２を受信する。
【００６２】
図４は、ピッキング装置の電気制御ブロック図である。図４において、ピッキング装置１の制御部としての制御装置３０はプロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）４３と各種情報を記憶する属性記憶部としてのメモリ４４とを有する。
【００６３】
コンベア駆動装置４５、電波発信装置８、超音波受信装置１５、ロボット駆動装置４６、収納装置２９は、入出力インターフェース４７及びデータバス４８を介してＣＰＵ４３に接続されている。さらに、画像処理装置４９、入力装置５０、表示装置５１も入出力インターフェース４７及びデータバス４８を介してＣＰＵ４３に接続されている。
【００６４】
コンベア駆動装置４５はコンベア装置２と接続され、コンベア装置２を制御する装置である。コンベア駆動装置４５はベルト９の移動と停止及び移動するときの速度を制御する。ロボット駆動装置４６はロボット４の動作を制御する装置である。ロボット駆動装置４６はロボット４の姿勢に関する情報をＣＰＵ４３に出力することができる。そして、ＣＰＵ４３が指示する場所に手部２８を移動して、指部２８ａを動作することが可能になっている。
【００６５】
画像処理装置４９は撮像装置１７と接続され、撮像装置１７が撮像する画像を解析する装置である。撮像装置１７がワーク１１を撮像し、画像処理装置４９が画像におけるワーク１１の場所と姿勢とを解析することができる。
【００６６】
入力装置５０は超音波タグ７のコードやロボット４がワーク支持部１２を把持するときの把持方法等の動作条件を入力する装置である。例えば、ワーク１１毎のワーク支持部１２の形状を示す座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置５１はワーク１１や超音波タグ７に関するデータや作業状況を表示する装置である。表示装置５１に表示される情報を基に入力装置５０を用いて操作者が入力操作を行う。
【００６７】
メモリ４４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、ピッキング装置１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５２を記憶する記憶領域がメモリ４４に設定される。さらに、超音波タグ７に設置されたコード等の情報である超音波タグデータ５３を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。超音波タグデータ５３には各ワーク１１と超音波タグ７のコードとの関係も記憶される。さらに、コンベア装置２、位置検出ユニット３及び収納装置２９とロボット４との相対位置等の情報であるロボット関連データ５４を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。さらに、ワーク１１の形状やワーク１１を把持するときにロボット４の指部２８ａがワーク１１を挟む場所等のデータであるワークデータ５５を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。ワークデータ５５には超音波タグ７のコードやワーク１１の属性情報が記憶されている。属性情報にはワーク１１やワーク支持部１２の形状、超音波タグ７の配置やコード及びワーク１１の組成等、工程で作業するために必要となる情報が含まれている。他にも、ＣＰＵ４３のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域がメモリ４４に設定される。
【００６８】
ＣＰＵ４３はメモリ４４内に記憶されたプログラムソフト５２に従って、ワーク１１の識別やワーク１１を移動させるための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、ロボット４を駆動してワーク１１を移動させるための制御を行うロボット制御部５６を有する。他にも、特定の超音波タグ７に発信させるために電波発信装置８の制御を行う発信制御部５７を有する。さらに、超音波受信装置１５が受信する超音波３２を用いて超音波タグ７の場所を演算する発信位置演算部５８を有する。他にも、撮像装置１７に撮像させるタイミングの制御や、撮像した画像において画像処理装置４９が解析する部分を制御する撮像制御部５９を有する。さらに、ロボット４の腕や手部２８の動作をシミュレーションするシミュレーション演算部６０を有する。他にも、ロボット４動作と連携してベルト９の動作を制御するコンベア演算部６１を有する。
【００６９】
（ピッキング方法）
次に、上述したピッキング装置１を用いて、ワーク１１をコンベア装置２から収納装置２９へ移動するピッキング方法について図５〜図９にて説明する。図５及び図６は、ワークをピッキングして移動する工程を示すフローチャートである。図７〜図９は、ピッキング方法を説明する図である。
【００７０】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１とステップＳ２〜ステップＳ７とが並行して行われる。ステップＳ１は、第１移動工程に相当し、コンベア装置を用いてワークを移動する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ２は、第１検出工程に相当し、超音波タグが発信する超音波を受信してワークの場所を検出する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、第１シミュレーション工程に相当する。ワークの移動する場所を予測し、その場所へロボットの手部を移動するときの軌跡をシミュレーションする工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、ワーク位置確認工程に相当し、第１領域〜第６領域のどの領域にワークが位置するかを確認する工程である。ロボットがワークを把持する領域は第６領域である。そして、ワークが第６領域に達してないときステップＳ２に移行する。ワークが第６領域に達したときステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、第２検出工程に相当する。この工程は、撮像カメラ及び画像処理装置を用いてワークの場所を検出する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、第２シミュレーション工程に相当し、ワークの移動する場所を予測し、その場所へロボットの手部を移動するときの軌跡を精度良くシミュレーションする工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、第２移動工程に相当し、ロボットがワークをベルトから収納装置へ移動する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、終了確認工程に相当し、ワークを総て流動したかを確認する工程である。流動するワークがあり、作業が終了していないときステップＳ１及びステップＳ２に移行する。流動するワークがなく作業を終了するとき、ワークをピッキングして移動する工程を終了する。
【００７１】
次に、図６に示すフローチャートを用いてステップＳ２の第１検出工程を詳しく説明する。ステップＳ１１は、ワーク選定工程に相当し、検出するワークの種類を決定する工程である。次にステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２は、発信命令送信工程に相当し、特定の超音波タグへ発信指示信号を送信する工程である。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３は、発信命令受信工程に相当し、超音波タグが発信指示信号を受信する工程である。次にステップＳ１４に移行する。
【００７２】
ステップＳ１４は、発信対象確認工程に相当し、超音波タグが発信指示を解析して、発信対象であるか否かを判断する工程である。発信対象でない超音波タグは次にステップＳ１６に移行する。発信対象である超音波タグは次にステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５は、発信工程に相当し、超音波を発信する工程である。次にステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６は、受信工程に相当し、超音波受信装置が超音波を受信する工程である。次にステップＳ１７に移行する。
【００７３】
ステップＳ１７は、信号有無確認工程に相当し、超音波を受信した超音波受信装置の有無を確認する工程である。超音波を受信した超音波受信装置がないときはステップＳ１１に移行する。受信した超音波受信装置があるときはステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、受信数確認工程に相当する。１つのワークには２つの超音波タグが配置されている。この２つの超音波タグからの超音波信号を受信が済んだかを確認する工程である。１ワーク分の受信をしていないとき、次に、ステップＳ１２に移行する。１ワーク分の受信をしたとき、次に、ステップＳ１９に移行する。
【００７４】
ステップＳ１９は、発信部位置演算工程に相当し、超音波タグの場所を演算する工程である。次にステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０は、記憶工程に相当し、演算した超音波タグの場所をメモリに記憶する工程である。以上の工程によりステップＳ１の第１検出工程を終了する。
【００７５】
次に、図７〜図９を用いて、図５及び図６に示したステップと対応させて、ワークのピッキング方法を詳細に説明する。図７（ａ）はステップＳ１の第１移動工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ１において、ベルト９上にワーク１１が載置される。そして、ベルト９によりワーク１１が移動される。
【００７６】
ステップＳ１１のワーク選定工程において、発信制御部５７が超音波タグデータ５３から１つのワーク１１とそのワーク１１に配置されている超音波タグ７のコードを選択する。超音波タグデータ５３には複数のワーク１１の情報が記憶されている。そして、ワーク１１には番号が付与されている。発信制御部５７は付与された番号順にワーク１１を選択することにより洩れなくワーク１１を選択することができる。各ワーク１１には２つの超音波タグ７が配置され、各超音波タグ７にはコードが付与されている。そして、発信制御部５７は２つの超音波タグ７における一方の超音波タグ７を選択し、選択した超音波タグ７のコードを入手する。
【００７７】
図７（ｂ）はステップＳ１２の発信命令送信工程に対応する図である。ステップＳ１１において、発信制御部５７は電波発信装置８に電波信号６４を発信する指示信号を出力する。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ１２において、電波発信装置８は電波信号６４を出力する。ベルト９上には複数の種類のワーク１１が載置されている。そのワーク１１に向けて電波信号６４が放射される。
【００７８】
ステップＳ１３の発信命令受信工程において、超音波タグ７は電波信号６４を受信する。電波信号６４にはコード信号と発信タイミング信号とが含まれている。ステップＳ１４の発信対象確認工程において、超音波タグ７は受信した信号を分析してコード信号が超音波タグ７に設定されたコードとが一致するかの判断をする。そして、コード信号と設定されたコードとが一致した第１超音波タグ７ａが超音波３２を発信する。
【００７９】
図７（ｃ）はステップＳ１５の発信工程及びステップＳ１６の受信工程に対応する図である。図７（ｃ）に示すように、ステップＳ１５において、第１超音波タグ７ａは超音波３２をＺ方向に発信する。ベルト９のＺ方向には超音波受信装置１５が配置されている。そして、ステップＳ１６の受信工程において、複数の超音波受信装置１５が超音波３２を受信する。発信制御部５７は第１超音波タグ７ａが発信してから各超音波受信装置１５が受信するまでの時間を検出してメモリ４４に記憶する。
【００８０】
超音波受信装置１５が受信するまでの時間の検出方法には、超音波３２の振幅を検出する方法、参照波と波形比較して一致するタイミングを検出する方法、２つの周波数の超音波３２を発信して、受信した超音波３２の位相を検出する位相一致方法等がある。位相一致法は特開２００６−２４２６４０号公報に開示されている。位相一致法は測定精度が良いので超音波３２を発信してから受信するまでの時間を精度良く測定することができる。本実施形態では、例えば、位相一致法を採用している。
【００８１】
次に、ステップＳ１７の信号有無確認工程に移行する。超音波受信装置１５が超音波３２を受信しないとき、発信制御部５７は、ステップＳ１１のワーク選定工程において選択したワーク１１がベルト９上にないと判断する。そして、ステップＳ１１に移行して、別のワーク１１を選択する。
【００８２】
ステップＳ１８の受信数確認工程において、発信制御部５７は、ワーク１１に配置されている超音波タグ７の組合せを確認する。メモリ４４の超音波タグデータ５３には各種類のワーク１１に配置されている超音波タグ７のコードが記憶されている。発信制御部５７は超音波３２を発信した第１超音波タグ７ａが配置されたワーク１１の種類を確認する。次に、発信制御部５７はこのワーク１１に配置された第２超音波タグ７ｂのコードを確認する。そして、そのコードの超音波タグ７からはまだ受信していないことを確認する。次に、ステップＳ１２〜ステップＳ１４を再度実施する。
【００８３】
図７（ｄ）はステップＳ１５の発信工程及びステップＳ１６の受信工程に対応する図である。図７（ｄ）に示すように、ステップＳ１５において、第２超音波タグ７ｂは超音波３２をＺ方向に発信する。そして、発信制御部５７は第２超音波タグ７ｂが発信してから各超音波受信装置１５が受信するまでの時間を検出してメモリ４４に記憶する。
【００８４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）はステップＳ１９の発信部位置演算工程に対応する図である。図８（ａ）に示すように、ステップＳ１９において、第１超音波タグ７ａが第１領域４０ａにいるときに第１超音波タグ７ａの場所を検出する例を説明する。発信位置演算部５８は、第１超音波タグ７ａが発信した超音波３２が第１超音波受信装置１５ａに到達するのにかかる到達時間と超音波３２の伝播速度とを積算する。その結果、第１超音波タグ７ａから第１超音波受信装置１５ａまでの距離である第１距離６５ａが算出される。同様な演算を行うことにより、第１超音波タグ７ａから第２超音波受信装置１５ｂまでの距離である第２距離６５ｂが算出される。同様に、第１超音波タグ７ａから第３超音波受信装置１５ｃまでの距離である第３距離６５ｃが算出される。
【００８５】
ピッキング装置１における超音波受信装置１５の場所は予め計測されており、ロボット関連データ５４に超音波受信装置１５の座標が記憶されている。そして、発信位置演算部５８は、三角測量方式を用いてピッキング装置１における第１超音波タグ７ａの場所を算出する。同様の方法を用いて、第２超音波タグ７ｂの場所を演算する。
【００８６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ワーク１１の姿勢を算出する。ワーク１１の姿勢はワーク１１の進行方向に対する姿勢角度６６を示す。本実施形態ではワーク１１の進行方向がＸ方向である。そして、Ｘ方向に対して第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂを通過する直線が成す角度を姿勢角度６６とする。そして、第１超音波タグ７ａと第２超音波タグ７ｂとの中点を算出する。この中点をワーク位置６７とする。
【００８７】
発信位置演算部５８は第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂの距離を演算する。そして、タグ間の距離データを用いて発信位置演算部５８はメモリ４４に記憶されたワークデータ５５から該当するワーク１１を検索する。そして、ワーク１１に関する属性情報を認識する。
【００８８】
ステップＳ２０の記憶工程ではワーク位置６７と姿勢角度６６とをワークデータ５５としてメモリ４４に記憶する。以上で、ステップＳ２の第１検出工程が終了する。
【００８９】
図８（ｃ）はステップＳ３の第１シミュレーション工程に対応する図である。図８（ｃ）に示すように、ステップＳ３において、ワーク１１の移動場所を推測する。コンベア装置２のベルト９は等速度で移動している。そして、ある時刻におけるワーク１１の場所が検出されているので、所定の時間後にはベルト９の移動方向へ移動することが推測される。そして、シミュレーション演算部６０は、ワーク１１の移動予定の場所にロボット４の手部２８が移動する軌跡を演算する。そして、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を決定する。
【００９０】
ステップＳ４のワーク位置確認工程ではワーク１１が第１領域４０ａ〜第６領域４０ｆのどの領域に位置するかを確認する。そして、ワーク１１が第１領域４０ａ〜第５領域４０ｅに位置するときには、ステップＳ２〜ステップＳ４を繰り返す。従って、ベルト９に対してワーク１１の姿勢及び位置が変化するとき、発信位置演算部５８は変化に対応して超音波タグ７の位置を検出する。そして、シミュレーション演算部６０がシミュレーションをし直すので、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を修正することができる。
【００９１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）はステップＳ５の第２検出工程に対応する図である。図９（ａ）に示すように、ステップＳ５において、ワーク１１は第５領域４０ｅから第６領域４０ｆへ移動する。そして、ステップＳ２のときと同様にワーク１１に配置された超音波タグ７の場所を検出する。次に、ワーク１１の場所と姿勢とを算出する。
【００９２】
続いて、撮像制御部５９は撮像装置１７を駆動してワーク１１を撮像する。図９（ｂ）は撮像した撮影画像６８を示す。次に、撮像制御部５９は撮影画像６８に解析領域６９を設定する。解析領域６９はワーク１１の場所と姿勢のデータを用いて設定され、ワーク１１の画像が解析領域６９に入るように解析領域６９が設定される。
【００９３】
次に、画像処理装置４９は、ワーク１１が位置する場所と姿勢とを詳しく測定する。このとき、画像処理装置４９が解析する範囲は解析領域６９に限られているので、撮影画像６８の総ての場所を解析するときに比べて早く算出することができる。
【００９４】
図９（ｃ）はステップＳ６の第２シミュレーション工程に対応する図である。図９（ｃ）に示すように、ステップＳ６において、所定の時間後におけるワーク１１の移動場所を推測する。そして、シミュレーション演算部６０は、ワーク１１の移動予定の場所にロボット４の手部２８が移動する軌跡を演算する。そして、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を調整する。
【００９５】
図９（ｄ）はステップＳ７の第２移動工程に対応する図である。図９（ｄ）に示すように、ステップＳ７において、ロボット４の手部２８がベルト９上のワーク１１を把持する。そして、ベルト９上から収納装置２９の上に移動する。次に、ロボット４の手部２８はワーク１１を収納装置２９の上面２９ａに載置する。ステップＳ８の終了確認工程にて作業を終了するか否かを確認する。以上の工程によりワークをピッキングする工程を終了する。
【００９６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波受信装置１５と超音波タグ７との相対位置を演算している。そして、ワーク１１には２つの超音波タグ７が配置されているので、超音波タグ７の場所を検出することにより、ワーク１１の姿勢を検出することができる。ワーク１１の位置や姿勢を検出する方法としては撮像装置が撮像して、画像処理装置が画像解析する方法がよく用いられている。この場合は情報量が多いので解析するのに時間がかかる。超音波タグ７を用いる方法では画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、位置演算部が短い時間でワークの位置や姿勢を検出することができる。
【００９７】
（２）本実施形態によれば、超音波３２を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波３２は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波３２は伝播距離に対応する伝播時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波３２を用いる方が伝播時間を測定し易くすることができる。
【００９８】
（３）本実施形態によれば、超音波タグ７はワーク支持部１２の上面１２ａと下面１２ｂから超音波３２を発信する。そして、ワーク１１が反転するときにも超音波タグ７が発信する超音波３２が超音波受信装置１５に伝播するように配置されている。従って、ワーク１１が反転するときにもワーク１１の場所と姿勢とを検出することができる。
【００９９】
（４）本実施形態によれば、ワーク１１とワーク支持部１２とを分離することにより、ワーク１１と２つの超音波タグ７とを分離することができる。従って、ワーク１１に２つの超音波タグ７を直接配置する場合に比べて簡便にワーク１１と超音波タグ７とを着脱することができる。
【０１００】
（５）本実施形態によれば、電波発信装置８は各超音波タグ７に信号を発信するタイミングを指示することができる。そして、発信位置演算部５８は超音波３２を発信するタイミングと超音波受信装置１５が受信するタイミングとを検出することができる。従って、発信位置演算部５８は超音波３２の伝播速度と発信するタイミングと受信するタイミングとを用いて超音波タグ７と電波発信装置８との距離を検出することができる。
【０１０１】
（６）本実施形態によれば、コードを用いて発信する超音波タグ７を選択している。従って、発信する超音波タグ７を識別することができる。ワーク１１の種類が複数あるとき、ワーク１１の種類とワーク１１に配置する超音波タグ７が反応するコードとの関係を予め設定しておくことにより、ワーク１１の種類を判別することができる。
【０１０２】
（７）本実施形態によれば、ワーク１１の移動方向に対して超音波受信装置１５の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置されている。そして、１個の超音波受信装置１５と２個の超音波受信装置１５とで３個の組を形成して信号を受信する。そして、ワーク１１の移動方向に対して超音波受信装置１５の個数を３個、３個、３個、３個と続いて配置する場合に比べて、少ない個数の超音波受信装置１５で超音波タグ７の場所を検出することができる。
【０１０３】
（８）本実施形態によれば、短い時間でワーク１１の場所を検出した後、ロボット４がワーク１１を把持している。従って、ワーク１１の検出から移動までの時間を短くすることができる為、生産性良くワーク１１を移動することができる。
【０１０４】
（９）本実施形態によれば、画像処理装置４９は発信位置演算部５８からワーク１１の位置情報を入力している。そして、撮像装置１７がワーク１１を撮像する。画像処理装置４９はワーク１１の位置情報を用いて撮影画像６８においてワーク１１が撮像されている場所を特定する。次に、撮影画像６８の中で特定した解析領域６９を解析することによりワーク１１の位置と形状を詳細に検出している。従って、画像処理装置４９が撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間でワーク１１の位置と姿勢を検出することができる。
【０１０５】
（１０）本実施形態によれば、コンベア装置２の側板６とロボット４の回転台２１とに超音波タグ７が配置されている。そして、側板６に配置された超音波タグ７の場所と回転台２１の超音波タグ７との場所を発信位置演算部５８が検出することにより、コンベア装置２とロボット４との位置関係を容易に認識することができる。従って、コンベア装置２に対するロボット４の位置関係の初期設定を生産性良く行うことができる。
【０１０６】
（第２の実施形態）
次に、ピッキング方法の一実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、ワーク１１の種類毎に超音波タグ７の配置パターンが異なる点である。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０７】
図１０は、超音波タグが配置されたワークの平面図である。すなわち、本実施形態では図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、複数種類のワーク１１が用いられる。そして、ワーク支持部１２に配置される超音波タグ７の配置パターンをワーク１１毎に変えてある。第１ワーク１１ａ、第２ワーク１１ｂ、第３ワーク１１ｃはそれぞれ形状の異なるワーク１１である。そして、各ワーク１１はワーク支持部１２に配置され、ワーク支持部１２の表裏には超音波タグ７がそれぞれ２つ配置されている。第１ワーク１１ａが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第１表タグ間距離７２ａとする。そして、第１ワーク１１ａが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第１裏タグ間距離７２ｂとする。
【０１０８】
同様に、第２ワーク１１ｂが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第２表タグ間距離７３ａとする。そして、第２ワーク１１ｂが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第２裏タグ間距離７３ｂとする。さらに、第３ワーク１１ｃが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第３表タグ間距離７４ａとする。そして、第３ワーク１１ｃが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第３裏タグ間距離７４ｂとする。
【０１０９】
そして、第１表タグ間距離７２ａ、第１裏タグ間距離７２ｂ、第２表タグ間距離７３ａ、第２裏タグ間距離７３ｂ、第３表タグ間距離７４ａ、第３裏タグ間距離７４ｂはそれぞれ異なる距離に設定されている。他の種類のワーク１１についても、ワーク支持部１２に一対の超音波タグ７を配置する。そして、一対の超音波タグ７間の距離は各ワーク１１の表裏毎に異なる距離に設定する。一対の超音波タグ７間の距離はメモリ４４に超音波タグデータ５３として記憶されている。従って、一対の超音波タグ７間の距離を検出することにより、ワーク１１の種類と超音波受信装置１５を向いている面を識別することができる。そして、発信位置演算部５８は超音波タグ７間の距離のデータを用いて、メモリ４４に記憶されたワークデータ５５から該当するワーク１１を検索する。そして、ワーク１１に関する属性情報を認識する。
【０１１０】
図１１は、第１検出工程を示すフローチャートである。次に、図１１に示すフローチャートを用いてステップＳ２の第１検出工程を説明する。ステップＳ２以外の工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。ステップＳ２はステップＳ１２から開始する。まず、ステップＳ１２は、発信命令送信工程に相当する。この工程では、１つのワーク支持部１２に配置された超音波タグ７のうち一方の超音波タグ７に対して、発信指示信号を送信する。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３〜ステップＳ１６は第１の実施形態と同様のステップであり、説明を省略する。ステップＳ１９の次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、信号有無確認工程に相当し、超音波を受信した超音波受信装置の有無を確認する工程である。超音波を受信した超音波受信装置がないときはステップＳ１２に移行する。受信した超音波受信装置があるときはステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８及びステップＳ１９の工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。ステップＳ１９の次にステップＳ３０に移行する。
【０１１１】
ステップＳ３０は、ワーク種類解析工程に相当する。この工程では、ワーク支持部１２に配置された一対の超音波タグ７の距離を演算する。次に、発信位置演算部５８はメモリ４４に記憶された超音波タグデータ５３を検索する。そして、発信した超音波タグ７の距離と一致するワーク１１の種類を推定する。続いて、ステップＳ２０において、ワーク１１の種類、位置及び姿勢のデータをメモリ４４に記憶する。以上の工程によりステップＳ２の第１検出工程を終了する。
【０１１２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ワーク１１の向き毎に異なる配置パターンに超音波タグ７が配置されている。従って、発信位置演算部５８は一対の超音波タグ７間の距離を演算することにより、ワーク１１において超音波受信装置１５を向いている面がどの面であるのかを認識することができる。
【０１１３】
（２）本実施形態によれば、ワーク１１に配置された一対の超音波タグ７発信部間の距離を検出することによりワーク１１の種類を認識することができる。
【０１１４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ワーク１１の上面１２ａと下面１２ｂとに超音波タグ７を配置した。超音波タグ７はワーク１１の形状に応じて超音波３２を発信する方向を変えても良い。図１２は、ワークを示す模式図である。図１２（ａ）は、ワークを示す模式平面図であり、図１２（ｂ）は、ワークを示す模式側面図である。図１２に示すように、ワーク７５の形状が直方体等のように各面が上側を向く可能性があるとき、上側を向く可能性がある方向に対応して超音波タグ７を配置しても良い。ワーク支持部１２の上面１２ａには５対の超音波タグ７が配置されている。そして、Ｘ方向、Ｘ方向と逆の方向、Ｙ方向、Ｙ方向と逆の方向、Ｚ方向に超音波３２を発信することができる。ワーク支持部１２の下面１２ｂには一対の超音波タグ７が配置されている。そして、Ｚ方向と逆の方向に超音波３２を発信することができる。従って、ワーク支持部１２に配置された超音波タグ７は上下前後左右の６方向に超音波３２を発信することが可能になっている。その結果、ワーク７５がとる可能性のある総ての姿勢において、超音波タグ７は超音波受信装置１５に向かって超音波３２を発信することができる。
【０１１５】
（変形例２）
前記第２の実施形態では、一対の超音波タグ７間の距離を検出してワーク１１の種類と表裏とを検索した。これに限らず、別の方法を採用しても良い。例えば、複数の超音波タグ７がそれぞれ異なる周波数の超音波３２を発信しても良い。そして、超音波受信装置１５が超音波３２を受信した後、発信位置演算部５８が超音波３２の周波数を検出してもよい。予め、ワーク１１の種類と各超音波タグ７が発信する超音波３２の周波数との関係をメモリ４４に超音波タグデータ５３として記憶しておく。そして、超音波３２の周波数を用いてワーク１１の種類と表裏とを検索しても良い。この方法においても、発信位置演算部５８はワーク１１の種類と姿勢とを識別することができる。
【０１１６】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を計測するのに超音波を用いたが、他の媒体による波形を用いても良い。例えば、レーザー光を用いて光の位相を検出することにより距離を計測しても良い。他にも、電磁波を用いて距離を計測しても良い。計測し易い方法を採用しても良い。この場合にも、ワーク１１の種類や姿勢を検出することができる。
【０１１７】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、ワーク１１とワーク支持部１２とを合わせて収納装置２９に移動した。ワーク支持部１２をベルト９上に残してワーク１１のみ収納装置２９に移動しても良い。ワーク支持部１２に着脱機構を配置して、手部２８が着脱機構を作動させるようにしても良い。次工程での作業をし易くすることができる。
【０１１８】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、電波発信装置８は電波信号を超音波タグ７に送信した。電波発信装置８を光発信装置におき変えて、光発信装置が超音波タグ７と光通信をしても良い。電磁波ノイズの影響を受け難くすることができる。
【０１１９】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、３つの超音波受信装置１５が受信した超音波３２から超音波タグ７の場所を演算した。１つの受信領域４０に４つの超音波受信装置１５を配置しても良い。そして、４つの超音波受信装置１５が受信した超音波３２から超音波タグ７の場所を演算しても良い。特開平６−２２２１３０号公報に１つの超音波源と４つの受波装置とを用いて超音波源の場所を演算する方法が開示されている。この方法は、超音波源と４つの受波装置との距離に関して４つの方程式を作成する方法となっている。そして、方程式の解を算出することにより超音波源の場所を算出している。この方法を採用して超音波タグ７の場所を算出しても良い。この方法では、電波発信装置８が発信する発信タイミング信号がなくともよいので、回路の構成を簡略にすることができる。
【０１２０】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、ステップＳ１８の受信数確認工程にて第２超音波タグ７ｂからの超音波３２を受信したか否かを判断した。そして、受信していないときにはステップＳ１２の発信命令送信工程にて電波信号６４を送信した。第２超音波タグ７ｂは電波信号６４を受信した後、超音波３２を発信した。この手順に限定されない。第１超音波タグ７ａが超音波３２を発信して所定の時間が経過後、第２超音波タグ７ｂが超音波３２を発信しても良い。手順が簡略化させるので、プログラムソフト５２を簡便にすることができる。その結果、プログラムソフト５２を生産性良く製造することができる。
【０１２１】
（変形例８）
前記第１の実施形態では、コンベア装置２を用いてワーク１１を移動したが、ワーク１１の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク１１が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部１２に自走装置を配置しても良い。
【０１２２】
（変形例９）
前記第１の実施形態では、コンベア装置２のベルト９によりワーク１１は直進したが、これに限らない。ベルト９によりワーク１１は曲線を描いて移動しても良い。他にも、所定の角度でワーク１１が曲がって進行しても良い。この場合にも、予めワーク１１の移動軌跡が推定できるときにはシミュレーション演算部６０がワーク１１とロボット４との動作をシミュレーションすることができる。
【０１２３】
（変形例１０）
前記第１の実施形態では、ステップＳ７の第２移動工程においてベルト９によりワーク１１を移動させながらロボット４がワーク１１を把持した。ロボット４がワーク１１を把持するときにはベルト９を停止しても良い。ロボット４がワーク１１を把持し易くすることができる。
【０１２４】
（変形例１１）
前記第１の実施形態では、ステップＳ５の第２検出工程において撮像装置１７が撮像した撮影画像６８を画像処理装置４９が解析してワーク１１の姿勢を検出した。超音波受信装置１５が検出した超音波タグ７の位置データを用いてロボット４がワーク１１を把持できる場合にはステップＳ５を省略しても良い。撮像装置１７や画像処理装置４９等を省くことができるのでピッキング装置１を簡略にすることができる。
【０１２５】
（変形例１２）
前記第１の実施形態では、ロボット４の腕や関節に超音波タグ７を配置しなかった。ロボット４の手部２８、腕及び関節に超音波タグ７を配置しても良い。そして、超音波受信装置１５を用いてロボット４の手部２８、腕及び関節の位置を検出する。その位置データを用いて、ワーク１１を把持するまでの手部２８の動きをシミュレーションしても良い。ロボット４の各部位の位置が精度良く認識できる為、手部２８の動きを精度良くシミュレーションすることができる。
【０１２６】
（変形例１３）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて発信した。超音波３２がワーク１１を透過して超音波受信装置１５に受信するように超音波タグ７を設置しても良い。超音波３２がワーク１１を通過するとき、超音波３２はワーク１１の組成によって進行速度が変わる。従って、超音波受信装置１５が受信する超音波３２の位相を検出することによりワーク１１の組成を解析することができる。
【０１２７】
（変形例１４）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信した。ワーク１１が障害となり、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信できない場合がある。このとき、超音波タグ７は超音波３２をワーク１１に向けて発信し、ワーク１１で反射する超音波３２を超音波受信装置１５が受信するようにしても良い。ワーク１１が障害となる場合にも、超音波３２を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定することができる。
【０１２８】
（変形例１５）
前記第１の実施形態では、ワーク支持部１２に配置された超音波タグ７の個数は固定であった。ワーク支持部１２に超音波タグ７を追加または削除して、ワーク支持部１２に配置する超音波タグ７の個数を切り換えても良い。例えば、ワーク１１に対する加工の進行具合によって、超音波タグ７の搭載数を変えても良い。これにより、ワーク１１の状態を区別することができる。
【０１２９】
（変形例１６）
前記第１の実施形態では、超音波３２が超音波タグ７から超音波受信装置１５に到達するまでの到達時間を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定したが、他の方法でも良い。例えば、超音波受信装置１５に到達する超音波３２の強度の減衰量を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定しても良い。超音波３２以外に電磁波や光を用いる場合にも同様な方法を採用することができる。強度を検出する方法は時間を測定する方法に比べて、測定回路を簡便にすることができる。
【０１３０】
（変形例１７）
前記第１の実施形態では、ワーク１１に遮蔽されないように超音波タグ７から超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信した。ワーク１１の一部が除去される工程があるとき、除去される部分が超音波３２を遮断するように超音波タグ７を配置しても良い。そして、ワーク１１の一部が除去された後では超音波３２が遮蔽されないので、発信位置演算部５８はワーク１１の一部が削除されたことを検出することができる。従って、発信位置演算部５８は加工の進行具合を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】第１の実施形態にかかわるピッキング装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）は、Ｚ方向から見たワークを示す模式平面図、（ｂ）は、Ｚ方向と逆の方向から見たワークを示す模式平面図、（ｃ）は、ワークを示す模式側面図。
【図３】（ａ）は、超音波タグの電気制御ブロック図、（ｂ）は、超音波受信装置の配置を示す模式図。
【図４】ピッキング装置の電気制御ブロック図。
【図５】ワークをピッキングして移動する製造工程を示すフローチャート。
【図６】ワークをピッキングして移動する製造工程を示すフローチャート。
【図７】ピッキング方法を説明する図。
【図８】ピッキング方法を説明する図。
【図９】ピッキング方法を説明する図。
【図１０】第２の実施形態にかかわる超音波タグが配置されたワークの平面図。
【図１１】第１検出工程を示すフローチャート。
【図１２】変形例にかかわるワークを示す模式図。
【符号の説明】
【０１３２】
１…ピッキング装置、２…ワーク移動部としてのコンベア装置、３…ワーク検知システムとしての位置検出ユニット、４…ロボット、７…発信部としての超音波タグ、８…発信開始信号送信部としての電波発信装置、１１，７５…ワーク、１１ａ…ワークとしての第１ワーク、１１ｂ…ワークとしての第２ワーク、１１ｃ…ワークとしての第３ワーク、１２…支持部としてのワーク支持部、１５…受信部としての超音波受信装置、１５ａ…受信部としての第１超音波受信装置、１５ｂ…受信部としての第２超音波受信装置、１５ｃ…受信部としての第３超音波受信装置、１５ｄ…受信部としての第４超音波受信装置、１５ｊ…受信部としての第１０超音波受信装置、１７…撮像装置、３２…信号としての超音波、３４…発信開始信号受信部としての受信回路、４９…画像演算部としての画像処理装置、５８…位置演算部としての発信位置演算部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク検知システム、ピッキング装置及びピッキング方法等にかかわり、特にワークの姿勢を検出するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品の組立や分類する工程においてロボットが用いられている。コンベア上を移動するワークの位置と姿勢とを検出してロボットがワークを把持する装置が特許文献１に開示されている。それによると、ステレオカメラを用いてワークの姿勢とステレオカメラとの距離とを検出する。そして、ロボットを制御してワークをピッキングしていた。
【０００３】
超音波を用いて音源の位置を測定する方法が特許文献２に開示されている。それによると、１個の超音波源が送波する超音波を４個の受波装置が受波する。次に、４個の受波装置が受波した時間の差を用いて４個の受波装置に対する超音波源の相対位置を演算した。さらに、３個の受波装置を用いて３個の受波装置に対する超音波源の相対位置を求める方法も開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１２２号公報
【特許文献２】特開平６−２２２１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カメラを用いてワークを撮像して、撮像した画像を用いてワークの位置や姿勢を解析する方法がある。この方法では画像を解析してワークの特徴点を抽出するのに時間がかかる。さらに、ステレオカメラを用いる場合は、２つの画像を解析するので２倍の時間かかる。さらに、２つの画像から、ワークの特徴点の距離を演算するための時間がかかっていた。そこで、ワークの姿勢を短い時間で検出する装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかるワーク検知システムであって、ワークに配置され信号を発信する複数の発信部と、前記発信部が発信した前記信号を受信する３個以上の受信部と、複数の前記受信部が受信する前記信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部とを有し、前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とする。
【０００８】
このワーク検知システムによれば、発信部が発信する信号を３個以上の受信部が受信する。発信部と受信部との距離が長い程、発信後に受信部が受信するまでの到達時間が長くなる。そして、信号の伝播速度と到達時間を掛算することにより、発信部と受信部との距離の差を演算することができる。その後、発信部と受信部との相対位置は三角測量法を用いて演算することができる。
【０００９】
そして、ワークには複数の発信部が配置されているので、発信部の場所を検出することにより、ワークの姿勢を検出することができる。ワークの位置や姿勢を検出する方法としては撮像装置が撮像して、画像処理装置が画像解析する方法がよく用いられている。この場合は情報量が多いので解析するのに時間がかかる。本適用例の方法では画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、位置演算部が短い時間でワークの姿勢を検出することができる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは複数の種類があり、前記ワークが備える前記発信部間の距離が前記ワークの種類ごとに異なって配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このワーク検知システムによれば、ワークに配置された複数の発信部間の距離を検出することによりワークの種類を認識することができる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部間の前記距離と前記ワークとの関係を記憶する属性記憶部を有し、前記位置演算部は前記発信部間の前記距離のデータを用いて前記ワークの属性情報を検索することを特徴とする。
【００１３】
このワーク検知システムによれば、属性記憶部に記憶されたワークの属性情報を用いて位置演算部はワークの属性情報を認識することができる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、前記受信部は超音波を受信することを特徴とする。
【００１５】
このワーク検知システムによれば、超音波を用いて発信部と受信部との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波は伝播距離に対応する伝播時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波を用いる方が伝播時間を測定し易くすることができる。
【００１６】
［適用例５］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、複数の前記発信部は異なる向きに前記信号を発信するように配置されることを特徴とする。
【００１７】
このワーク検知システムによれば、発信部は複数の方向に発信する。そして、複数の姿勢において発信部が発信する信号が受信部に伝播するように配置することができる。従って、ワークが反転するときにもワークの姿勢を検出することができる。
【００１８】
［適用例６］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記異なる向きに配置される複数の前記発信部は異なる配置パターンに配置されることを特徴とする。
【００１９】
このワーク検知システムによれば、ワークの向き毎に異なる配置パターンに発信部が配置されている。従って、位置演算部は配置パターンを検出することにより、ワークにおいて受信部を向いている面がどの面であるのかを認識することができる。
【００２０】
［適用例７］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは発信部支持部材を有し、前記発信部は前記発信部支持部材に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
このワーク検知システムによれば、ワークと発信部支持部材とを分離することにより、ワークと複数の発信部とを分離することができる。従って、ワークに複数の発信部を直接配置する場合に比べて簡便にワークから発信部を分離することができる。
【００２２】
［適用例８］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記ワークは発信開始信号受信部を有し、前記発信開始信号受信部に発信開始信号を発信する発信開始信号送信部をさらに有し、前記発信開始信号受信部が前記発信開始信号を受信した後に前記発信部は前記信号を発信することを特徴とする。
【００２３】
このワーク検知システムによれば、発信開始信号送信部は各発信部に信号を発信するタイミングを指示することができる。そして、位置演算部は信号を発信するタイミングと受信部が受信するタイミングとを検出することができる。従って、位置演算部は信号の伝播速度と発信するタイミングと受信するタイミングとを用いて受信部と発信部との距離を検出することができる。
【００２４】
［適用例９］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信開始信号送信部は所定のコードを含む前記発信開始信号を送信し、前記発信開始信号受信部は前記発信開始信号を受信し、予め設定されたコードと一致するときのみ前記発信部が前記信号を発信することを特徴とする。
【００２５】
このワーク検知システムによれば、コードを用いて発信する発信部を指定している。従って、発信する発信部を識別することができる。ワークの種類が複数あるとき、ワークの種類とワークに配置する発信開始信号受信部が反応するコードとの関係を予め設定しておくことにより、ワークの種類を判別することができる。
【００２６】
［適用例１０］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記発信部のいくつかは異なる周波数の波形の前記信号を発信し、前記受信部が前記信号を受信した後、前記位置演算部が前記信号における波形の周波数を検出することを特徴とする。
【００２７】
このワーク検知システムによれば、発信部が異なる周波数の波形の信号を発信する。そして、位置演算部が信号の周波数を検出する。従って、位置演算部は信号の周波数情報を用いて発信部を識別することができる。その結果、位置演算部は信号を発信する発信部を有するワークを識別することができる。
【００２８】
［適用例１１］
上記適用例にかかるワーク検知システムにおいて、前記受信部は前記ワークの移動方向に対して略同じ間隔に配置され、配置される前記受信部の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置され、前記ワークが移動するときに、１個の前記発信部が発信する信号を少なくとも３個の前記受信部が受信することを特徴とする。
【００２９】
このワーク検知システムによれば、１個の受信部と２個の受信部とで３個の組を形成して信号を受信する。そして、ワークの移動方向に対して受信部の個数を３個、３個、３個、３個と続いて配置する場合に比べて、少ない個数の受信部で発信部の場所を検出することができる。
【００３０】
［適用例１２］
上記適用例にかかるワーク検知システムを備えたピッキング装置において、前記ワークを移動させるワーク移動部と、前記ワークを把持し所定の場所に移動させるロボットと、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
このピッキング装置によれば、短い時間でワークの場所を検出した後、ロボットがワークを把持している。従って、ワークの検出から移動までの時間を短くすることができる為、生産性良くワークを移動させることができる。
【００３２】
［適用例１３］
上記適用例にかかるピッキング装置において、撮像装置と前記撮像装置が撮像する画像を用いて前記ワークの位置と形状とを検出する画像演算部と、を備え、前記画像演算部は前記位置演算部から前記ワークの位置情報を入力し、前記画像のうち前記ワークが撮像されている場所を特定し、特定した前記場所を解析することを特徴とする。
【００３３】
このピッキング装置によれば、画像演算部は位置演算部からワークの位置情報を入力している。そして、撮像装置がワークを撮像する。画像演算部はワークの位置情報を用いて撮像した画像においてワークが撮像されている場所を特定する。次に、画像の中で特定した場所を解析することによりワークの位置と形状を詳細に検出している。従って、画像演算部が撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間でワークの位置と姿勢を検出することができる。
【００３４】
［適用例１４］
上記適用例にかかるピッキング装置において、前記ワーク移動部において前記ロボットとの相対位置が変わらない場所に前記発信部が配置され、前記ロボットにも前記発信部が配置されることを特徴とする。
【００３５】
このピッキング装置によれば、ロボットとの相対位置が変わらない場所とロボットとに発信部が配置されている。そして、ワーク移動部の発信部の場所とロボットの発信部との場所とを位置演算部が検出することにより、ロボットとワーク移動部との位置関係を容易に認識することができる。従って、ワーク移動部に対するロボットの位置関係の初期設定を生産性良く行うことができる。
【００３６】
［適用例１５］
本適用例にかかるピッキング方法であって、ワーク移動部がワークを移動させる第１移動工程と、前記ワークに配置された複数の発信部が超音波の信号を発信し、受信部が前記ワークの姿勢を検出する第１検出工程と、ロボットが前記ワークを把持し、移動させる第２移動工程と、を有し、前記第１検出工程において前記発信部が前記信号を発信した後、複数の前記受信部に到達する到達時間から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とする。
【００３７】
このピッキング方法によれば、第１移動工程でワークを移動している。第１検出工程では移動するワークの姿勢を検出している。そして、ワークの姿勢の情報を用いて第２移動工程ではロボットがワークを把持し、移動している。第１検出工程では超音波信号の到達時間を計測して複数の発信部の場所を検出している。従って、画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、短い時間でワークの姿勢を検出することができる。
【００３８】
［適用例１６］
上記適用例にかかるピッキング方法において、前記第１検出工程では前記ワークの場所を検出し、前記第１検出工程と前記第２移動工程との間に行われ、撮像装置を用いて前記ワークを撮像し、撮像した画像を解析して前記ワークの場所と姿勢とを検出する第２検出工程を有し、前記第２検出工程では、前記第１検出工程で検出した前記ワークの前記場所の情報を用いて、前記画像の一部を解析することを特徴とする。
【００３９】
このピッキング方法によれば、第２検出工程においてワークを撮像し、撮像した画像を解析してワークの場所と姿勢とを検出している。このとき、第１検出工程で検出したワークの場所の情報を用いて、画像の一部を解析する。従って、撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間で画像を解析することができる為、ワークの位置と姿勢を短い時間で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的なワーク検出システムを備えたピッキング装置とピッキング方法について図１〜図９に従って説明する。ピッキング方法はワークを把持して移動して離すことにより、ワーク移動させる方法である。そして、ピッキング装置は、ピッキング方法を実施する装置である。
【００４１】
図１は、ピッキング装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、ピッキング装置１は主にコンベア装置２、位置検出ユニット３及びロボット４から構成されている。コンベア装置２は１方向に長く形成された基台５を備えている。基台５の長手方向をＸ方向とする。そして、重力方向と逆の方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。
【００４２】
基台５のＹ方向の両側には一対の側板６が配置されている。各側板６の上面においてＸ方向の両側には超音波タグ７が配置されている。超音波タグ７は内部に超音波発信源を備えることにより、超音波を発信することができる。さらに、Ｙ方向と逆側の側板６の上面には電波発信装置８が配置されている。電波発信装置８は発信回路とアンテナとを備え、所定の波形の電波信号を発信することができる。
【００４３】
２つの側板６の間にはベルト９が配置されている。ベルト９は円筒状に形成されたシートからなり、ベルト９の内部には図示しないプーリーが配置されている。そして、プーリーによりベルト９はＸ方向に所定の張力がかけられている。側板６のＸ方向の逆側においてＹ方向と逆の面にはモータ１０が配置され、モータ１０の駆動軸はプーリーと接続されている。ベルト９の上面にはワーク１１が載置され、ワーク１１はワーク支持部１２に支持されている。そして、ワーク支持部１２には複数の超音波タグ７が配置されている。ワーク１１は図示しない供給装置によりベルト９上に載置される。そして、モータ１０を駆動することによりベルト９を介してワーク１１をＸ方向に移動させることが可能になっている。
【００４４】
コンベア装置２のＹ方向の側面には２本の支柱部１３がＺ方向に立設されている。支柱部１３の上には受信装置支持部１４が配置されている。受信装置支持部１４の外形は梁により長方形に形成されている。そして、受信装置支持部１４には２本の梁が内側に配置され、受信装置支持部１４には矩形の窓１４ａが３つ形成されている。３つの窓１４ａの各辺に相当する場所の梁には超音波受信装置１５が配置されている。超音波受信装置１５は超音波信号を受信する装置であり、受信装置支持部１４においてコンベア装置２側の面に配置されている。超音波受信装置１５はベルト９の上側に位置し、超音波タグ７が発信する超音波信号を受信することができる。
【００４５】
受信装置支持部１４のＸ方向側の窓１４ａには撮像支持部１６が配置され、撮像支持部１６と接続して撮像装置１７が配置されている。そして、撮像装置１７はベルト９上に載置されたワーク１１を撮影することが可能になっている。
【００４６】
コンベア装置２のＹ方向と逆の方向でＸ方向の側にはロボット４が配置されている。ロボット４は基台２０を備え、基台２０上には回転台２１が配置されている。回転台２１は固定台２１ａと回転軸２１ｂとを備えている。回転台２１は内部にサーボモータと減速機構とを備え、回転軸２１ｂを角度精度良く回転及び停止することができる。固定台２１ａには超音波タグ７が配置されている。超音波受信装置１５を用いてコンベア装置２に配置された超音波タグ７と回転台２１に配置された超音波タグ７との場所を検出する。そして、コンベア装置２とロボット４との相対位置のデータを設定することが可能になっている。
【００４７】
回転台２１の回転軸２１ｂと接続して第１関節２２が配置され、第１関節２２と接続して第１腕２３が配置されている。第１腕２３と接続して第２関節２４が配置され、第２関節２４と接続して第２腕２５が配置されている。第２腕２５は固定軸２５ａと回転軸２５ｂとを備え、第２腕２５は第２腕２５の長手方向を軸にして回転軸２５ｂを回転することができる。第２腕２５の回転軸２５ｂと接続して第３関節２６が配置され、第３関節２６と接続して第３腕２７が配置されている。第３腕２７は固定軸２７ａと回転軸２７ｂとを備え、第３腕２７は第３腕２７の長手方向を回転軸にして回転軸２７ｂを回転することができる。第３腕２７の回転軸２７ｂと接続して手部２８が配置され、手部２８には一対の指部２８ａが配置されている。手部２８にはサーボモータとサーボモータにより駆動される直動機構を備えている。そして、この直動機構により指部２８ａの間隔を変更可能になっている。
【００４８】
第１関節２２、第２関節２４及び第３関節２６は内部にサーボモータと減速機構とを備え、第１腕２３、第２腕２５及び第３腕２７を角度精度良く回転及び停止することができる。上述のようにロボット４は多くの関節と回転機構を備えている。そして、これらの関節及び回転機構に加えて指部２８ａを制御することによりワーク１１を把持することが可能になっている。
【００４９】
ロボット４のＸ方向側には収納装置２９が配置されている。ロボット４はワーク１１をベルト９上から収納装置２９の上面２９ａに移動する。収納装置２９は内部に昇降機構を備え、ワーク１１の量に応じて上面２９ａを下降させる。そして、収納装置２９はワーク１１を載置する場所の高さを同じ高さにする。
【００５０】
ロボット４のＸ方向と逆側には制御装置３０が配置されている。制御装置３０はコンベア装置２、位置検出ユニット３、ロボット４等を含むピッキング装置１を制御する装置である。
【００５１】
図２は、ワークを示す模式図である。図２（ａ）は、Ｚ方向から見たワークを示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、Ｚ方向と逆の方向から見たワークを示す模式平面図である。図２（ｃ）は、ワークを示す模式側面図である。図２に示すように、ワーク１１はワーク支持部１２に固定されている。ワーク支持部１２のＺ側を向く上面１２ａには第１超音波タグ７ａと第２超音波タグ７ｂが配置されている。そして、第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂはＺ方向に超音波３２を発信する。ワーク支持部１２のＺ側と逆側を向く下面１２ｂには第３超音波タグ７ｃと第４超音波タグ７ｄが配置されている。そして、第３超音波タグ７ｃ及び第４超音波タグ７ｄはＺ方向と逆の方向に超音波３２を発信する。
【００５２】
超音波タグ７が発信する超音波３２は円錐状に広がって進行する。超音波３２が広がるときの広がり角度３２ａ及び周波数は超音波タグ７の仕様により異なり、特に限定されない。本実施形態では、例えば、広がり角度３２ａは約１００度に設定している。超音波３２の周波数は４０Ｋヘルツに近い周波数を採用している。
【００５３】
ワーク１１を搭載したワーク支持部１２は平板状となっている。従って、ワーク支持部１２をベルト９上に載置するとき、ワーク支持部１２は上面１２ａが超音波受信装置１５の方向を向く場合と下面１２ｂが超音波受信装置１５の方向を向く場合とが起こりえる。ワーク支持部１２には上面１２ａ及び下面１２ｂに超音波タグ７が配置されている。従って、上面１２ａと下面１２ｂのどちらが超音波受信装置１５側を向いても超音波タグ７は超音波受信装置１５に超音波３２を発信することが可能になっている。
【００５４】
図３（ａ）は、超音波タグの電気制御ブロック図である。図３に示すように、超音波タグ７はアンテナ３３を備えている。アンテナ３３は受信回路３４に接続されている。受信回路３４はアンテナ３３が受信した微弱電波を増幅する回路である。そして、アンテナ３３及び受信回路３４は電波発信装置８が発信した電波信号を受信する。受信回路３４はコード分析回路３５と接続されている。コード分析回路３５は電波発信装置８が発信する電波信号を分析する回路である。電波信号にはコード信号と発信タイミング信号とが含まれている。コード分析回路３５はコード信号を分析して超音波３２を発信するか否かの判断を行う。コード信号のコードは認識番号を示す。各超音波タグ７にはコードが設定されており、コード分析回路３５は受信したコード信号と超音波タグ７に設定されたコードとが一致するか否かを判断する。そして、受信したコード信号と超音波タグ７に設定されたコードとが一致するときコード分析回路３５は超音波３２を発信する判断をする。
【００５５】
コード分析回路３５は送信制御回路３６と接続されている。そして、送信制御回路３６は発信信号形成回路３７及び送信回路３８と接続されている。発信信号形成回路３７は発振回路を含み予め設定された波形の電圧信号を形成する回路である。波形パターンは特に限定されず正弦波、矩形波、三角波等を用いることができ、本実施形態では例えば正弦波を採用している。波形の周波数は種類に限定されず複数種類の波形を形成できるようにしても良い。但し、１種類の波長のみ用いるときには必ずしも複数の周波数の波形を形成する必要はない。そして、発信信号形成回路３７は形成した電圧信号を送信制御回路３６に出力する。
【００５６】
送信制御回路３６は信号の送信を制御する回路である。コード分析回路３５が超音波３２を発信する判断をしたとき、発信信号形成回路３７は形成した電圧信号を送信回路３８に出力する。そして、発信タイミング信号と同期して電圧信号を出力する。送信回路３８は増幅部と超音波出力部とを備えている。増幅部は入力した電圧信号を増幅して超音波出力部に出力する。超音波出力部は圧電素子を備えた振動板等からなり、電圧信号に対応して振動板を振動させる。そして、振動板が空気を振動させることにより、超音波３２を発信する。
【００５７】
超音波タグ７は電源部３９を備えている。電源部３９には電池や蓄電池等を用いることができる。本実施形態では、例えば、電源部３９にリチウム２次電池を採用している。そして、電源部３９は超音波タグ７が備える各回路に電力を供給する。
【００５８】
つまり、超音波タグ７は電波信号を受信する。そして、電波信号に含まれるコード信号と超音波タグ７に予め設定されたコードとが一致するときに超音波３２を発信する。このとき、電波信号に含まれている発信タイミング信号と同期して超音波３２を発信する。
【００５９】
図３（ｂ）は、超音波受信装置の配置を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、ベルト９上にワーク１１が載置され、ベルト９と連動してワーク１１が移動する。ベルト９と対向する場所には第１超音波受信装置１５ａ〜第１０超音波受信装置１５ｊの超音波受信装置１５が配置されている。ベルト９上は第１領域４０ａから第６領域４０ｆの６個の受信領域４０が設定されている。ベルト９の移動方向において上流側に第１領域４０ａが設定され、下流側に第６領域４０ｆが設定されている。
【００６０】
隣接する各領域の境界には超音波受信装置１５が配置されている。例えば、第１領域４０ａと第２領域４０ｂとの間には第２超音波受信装置１５ｂ及び第３超音波受信装置１５ｃが配置されている。そして、第２超音波受信装置１５ｂ及び第３超音波受信装置１５ｃは第１領域４０ａ及び第２領域４０ｂから発信される超音波３２を受信する。同様に、第４超音波受信装置１５ｄは第２領域４０ｂ及び第３領域４０ｃから発信される超音波３２を受信する。
【００６１】
各受信領域４０には３個の超音波受信装置１５が配置され、各受信領域４０で発信される超音波３２を受信する。ワーク１１が第１領域４０ａにおいて超音波３２を発信するとき、第１超音波受信装置１５ａ、第２超音波受信装置１５ｂ、第３超音波受信装置１５ｃが超音波３２を受信する。次に、ワーク１１が第２領域４０ｂにおいて超音波３２を発信するとき、第２超音波受信装置１５ｂ、第３超音波受信装置１５ｃ、第４超音波受信装置１５ｄが超音波３２を受信する。そして、ワーク１１が第１領域４０ａから第６領域４０ｆまで移動するとき、各受信領域４０に配置された超音波受信装置１５が順次超音波３２を受信する。
【００６２】
図４は、ピッキング装置の電気制御ブロック図である。図４において、ピッキング装置１の制御部としての制御装置３０はプロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）４３と各種情報を記憶する属性記憶部としてのメモリ４４とを有する。
【００６３】
コンベア駆動装置４５、電波発信装置８、超音波受信装置１５、ロボット駆動装置４６、収納装置２９は、入出力インターフェース４７及びデータバス４８を介してＣＰＵ４３に接続されている。さらに、画像処理装置４９、入力装置５０、表示装置５１も入出力インターフェース４７及びデータバス４８を介してＣＰＵ４３に接続されている。
【００６４】
コンベア駆動装置４５はコンベア装置２と接続され、コンベア装置２を制御する装置である。コンベア駆動装置４５はベルト９の移動と停止及び移動するときの速度を制御する。ロボット駆動装置４６はロボット４の動作を制御する装置である。ロボット駆動装置４６はロボット４の姿勢に関する情報をＣＰＵ４３に出力することができる。そして、ＣＰＵ４３が指示する場所に手部２８を移動して、指部２８ａを動作することが可能になっている。
【００６５】
画像処理装置４９は撮像装置１７と接続され、撮像装置１７が撮像する画像を解析する装置である。撮像装置１７がワーク１１を撮像し、画像処理装置４９が画像におけるワーク１１の場所と姿勢とを解析することができる。
【００６６】
入力装置５０は超音波タグ７のコードやロボット４がワーク支持部１２を把持するときの把持方法等の動作条件を入力する装置である。例えば、ワーク１１毎のワーク支持部１２の形状を示す座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置５１はワーク１１や超音波タグ７に関するデータや作業状況を表示する装置である。表示装置５１に表示される情報を基に入力装置５０を用いて操作者が入力操作を行う。
【００６７】
メモリ４４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、ピッキング装置１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５２を記憶する記憶領域がメモリ４４に設定される。さらに、超音波タグ７に設置されたコード等の情報である超音波タグデータ５３を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。超音波タグデータ５３には各ワーク１１と超音波タグ７のコードとの関係も記憶される。さらに、コンベア装置２、位置検出ユニット３及び収納装置２９とロボット４との相対位置等の情報であるロボット関連データ５４を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。さらに、ワーク１１の形状やワーク１１を把持するときにロボット４の指部２８ａがワーク１１を挟む場所等のデータであるワークデータ５５を記憶するための記憶領域もメモリ４４に設定される。ワークデータ５５には超音波タグ７のコードやワーク１１の属性情報が記憶されている。属性情報にはワーク１１やワーク支持部１２の形状、超音波タグ７の配置やコード及びワーク１１の組成等、工程で作業するために必要となる情報が含まれている。他にも、ＣＰＵ４３のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域がメモリ４４に設定される。
【００６８】
ＣＰＵ４３はメモリ４４内に記憶されたプログラムソフト５２に従って、ワーク１１の識別やワーク１１を移動させるための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、ロボット４を駆動してワーク１１を移動させるための制御を行うロボット制御部５６を有する。他にも、特定の超音波タグ７に発信させるために電波発信装置８の制御を行う発信制御部５７を有する。さらに、超音波受信装置１５が受信する超音波３２を用いて超音波タグ７の場所を演算する発信位置演算部５８を有する。他にも、撮像装置１７に撮像させるタイミングの制御や、撮像した画像において画像処理装置４９が解析する部分を制御する撮像制御部５９を有する。さらに、ロボット４の腕や手部２８の動作をシミュレーションするシミュレーション演算部６０を有する。他にも、ロボット４動作と連携してベルト９の動作を制御するコンベア演算部６１を有する。
【００６９】
（ピッキング方法）
次に、上述したピッキング装置１を用いて、ワーク１１をコンベア装置２から収納装置２９へ移動するピッキング方法について図５〜図９にて説明する。図５及び図６は、ワークをピッキングして移動する工程を示すフローチャートである。図７〜図９は、ピッキング方法を説明する図である。
【００７０】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１とステップＳ２〜ステップＳ７とが並行して行われる。ステップＳ１は、第１移動工程に相当し、コンベア装置を用いてワークを移動する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ２は、第１検出工程に相当し、超音波タグが発信する超音波を受信してワークの場所を検出する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、第１シミュレーション工程に相当する。ワークの移動する場所を予測し、その場所へロボットの手部を移動するときの軌跡をシミュレーションする工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、ワーク位置確認工程に相当し、第１領域〜第６領域のどの領域にワークが位置するかを確認する工程である。ロボットがワークを把持する領域は第６領域である。そして、ワークが第６領域に達してないときステップＳ２に移行する。ワークが第６領域に達したときステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、第２検出工程に相当する。この工程は、撮像カメラ及び画像処理装置を用いてワークの場所を検出する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、第２シミュレーション工程に相当し、ワークの移動する場所を予測し、その場所へロボットの手部を移動するときの軌跡を精度良くシミュレーションする工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、第２移動工程に相当し、ロボットがワークをベルトから収納装置へ移動する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、終了確認工程に相当し、ワークを総て流動したかを確認する工程である。流動するワークがあり、作業が終了していないときステップＳ１及びステップＳ２に移行する。流動するワークがなく作業を終了するとき、ワークをピッキングして移動する工程を終了する。
【００７１】
次に、図６に示すフローチャートを用いてステップＳ２の第１検出工程を詳しく説明する。ステップＳ１１は、ワーク選定工程に相当し、検出するワークの種類を決定する工程である。次にステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２は、発信命令送信工程に相当し、特定の超音波タグへ発信指示信号を送信する工程である。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３は、発信命令受信工程に相当し、超音波タグが発信指示信号を受信する工程である。次にステップＳ１４に移行する。
【００７２】
ステップＳ１４は、発信対象確認工程に相当し、超音波タグが発信指示を解析して、発信対象であるか否かを判断する工程である。発信対象でない超音波タグは次にステップＳ１６に移行する。発信対象である超音波タグは次にステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５は、発信工程に相当し、超音波を発信する工程である。次にステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６は、受信工程に相当し、超音波受信装置が超音波を受信する工程である。次にステップＳ１７に移行する。
【００７３】
ステップＳ１７は、信号有無確認工程に相当し、超音波を受信した超音波受信装置の有無を確認する工程である。超音波を受信した超音波受信装置がないときはステップＳ１１に移行する。受信した超音波受信装置があるときはステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、受信数確認工程に相当する。１つのワークには２つの超音波タグが配置されている。この２つの超音波タグからの超音波信号を受信が済んだかを確認する工程である。１ワーク分の受信をしていないとき、次に、ステップＳ１２に移行する。１ワーク分の受信をしたとき、次に、ステップＳ１９に移行する。
【００７４】
ステップＳ１９は、発信部位置演算工程に相当し、超音波タグの場所を演算する工程である。次にステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０は、記憶工程に相当し、演算した超音波タグの場所をメモリに記憶する工程である。以上の工程によりステップＳ１の第１検出工程を終了する。
【００７５】
次に、図７〜図９を用いて、図５及び図６に示したステップと対応させて、ワークのピッキング方法を詳細に説明する。図７（ａ）はステップＳ１の第１移動工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ１において、ベルト９上にワーク１１が載置される。そして、ベルト９によりワーク１１が移動される。
【００７６】
ステップＳ１１のワーク選定工程において、発信制御部５７が超音波タグデータ５３から１つのワーク１１とそのワーク１１に配置されている超音波タグ７のコードを選択する。超音波タグデータ５３には複数のワーク１１の情報が記憶されている。そして、ワーク１１には番号が付与されている。発信制御部５７は付与された番号順にワーク１１を選択することにより洩れなくワーク１１を選択することができる。各ワーク１１には２つの超音波タグ７が配置され、各超音波タグ７にはコードが付与されている。そして、発信制御部５７は２つの超音波タグ７における一方の超音波タグ７を選択し、選択した超音波タグ７のコードを入手する。
【００７７】
図７（ｂ）はステップＳ１２の発信命令送信工程に対応する図である。ステップＳ１１において、発信制御部５７は電波発信装置８に電波信号６４を発信する指示信号を出力する。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ１２において、電波発信装置８は電波信号６４を出力する。ベルト９上には複数の種類のワーク１１が載置されている。そのワーク１１に向けて電波信号６４が放射される。
【００７８】
ステップＳ１３の発信命令受信工程において、超音波タグ７は電波信号６４を受信する。電波信号６４にはコード信号と発信タイミング信号とが含まれている。ステップＳ１４の発信対象確認工程において、超音波タグ７は受信した信号を分析してコード信号が超音波タグ７に設定されたコードとが一致するかの判断をする。そして、コード信号と設定されたコードとが一致した第１超音波タグ７ａが超音波３２を発信する。
【００７９】
図７（ｃ）はステップＳ１５の発信工程及びステップＳ１６の受信工程に対応する図である。図７（ｃ）に示すように、ステップＳ１５において、第１超音波タグ７ａは超音波３２をＺ方向に発信する。ベルト９のＺ方向には超音波受信装置１５が配置されている。そして、ステップＳ１６の受信工程において、複数の超音波受信装置１５が超音波３２を受信する。発信制御部５７は第１超音波タグ７ａが発信してから各超音波受信装置１５が受信するまでの時間を検出してメモリ４４に記憶する。
【００８０】
超音波受信装置１５が受信するまでの時間の検出方法には、超音波３２の振幅を検出する方法、参照波と波形比較して一致するタイミングを検出する方法、２つの周波数の超音波３２を発信して、受信した超音波３２の位相を検出する位相一致方法等がある。位相一致法は特開２００６−２４２６４０号公報に開示されている。位相一致法は測定精度が良いので超音波３２を発信してから受信するまでの時間を精度良く測定することができる。本実施形態では、例えば、位相一致法を採用している。
【００８１】
次に、ステップＳ１７の信号有無確認工程に移行する。超音波受信装置１５が超音波３２を受信しないとき、発信制御部５７は、ステップＳ１１のワーク選定工程において選択したワーク１１がベルト９上にないと判断する。そして、ステップＳ１１に移行して、別のワーク１１を選択する。
【００８２】
ステップＳ１８の受信数確認工程において、発信制御部５７は、ワーク１１に配置されている超音波タグ７の組合せを確認する。メモリ４４の超音波タグデータ５３には各種類のワーク１１に配置されている超音波タグ７のコードが記憶されている。発信制御部５７は超音波３２を発信した第１超音波タグ７ａが配置されたワーク１１の種類を確認する。次に、発信制御部５７はこのワーク１１に配置された第２超音波タグ７ｂのコードを確認する。そして、そのコードの超音波タグ７からはまだ受信していないことを確認する。次に、ステップＳ１２〜ステップＳ１４を再度実施する。
【００８３】
図７（ｄ）はステップＳ１５の発信工程及びステップＳ１６の受信工程に対応する図である。図７（ｄ）に示すように、ステップＳ１５において、第２超音波タグ７ｂは超音波３２をＺ方向に発信する。そして、発信制御部５７は第２超音波タグ７ｂが発信してから各超音波受信装置１５が受信するまでの時間を検出してメモリ４４に記憶する。
【００８４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）はステップＳ１９の発信部位置演算工程に対応する図である。図８（ａ）に示すように、ステップＳ１９において、第１超音波タグ７ａが第１領域４０ａにいるときに第１超音波タグ７ａの場所を検出する例を説明する。発信位置演算部５８は、第１超音波タグ７ａが発信した超音波３２が第１超音波受信装置１５ａに到達するのにかかる到達時間と超音波３２の伝播速度とを積算する。その結果、第１超音波タグ７ａから第１超音波受信装置１５ａまでの距離である第１距離６５ａが算出される。同様な演算を行うことにより、第１超音波タグ７ａから第２超音波受信装置１５ｂまでの距離である第２距離６５ｂが算出される。同様に、第１超音波タグ７ａから第３超音波受信装置１５ｃまでの距離である第３距離６５ｃが算出される。
【００８５】
ピッキング装置１における超音波受信装置１５の場所は予め計測されており、ロボット関連データ５４に超音波受信装置１５の座標が記憶されている。そして、発信位置演算部５８は、三角測量方式を用いてピッキング装置１における第１超音波タグ７ａの場所を算出する。同様の方法を用いて、第２超音波タグ７ｂの場所を演算する。
【００８６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ワーク１１の姿勢を算出する。ワーク１１の姿勢はワーク１１の進行方向に対する姿勢角度６６を示す。本実施形態ではワーク１１の進行方向がＸ方向である。そして、Ｘ方向に対して第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂを通過する直線が成す角度を姿勢角度６６とする。そして、第１超音波タグ７ａと第２超音波タグ７ｂとの中点を算出する。この中点をワーク位置６７とする。
【００８７】
発信位置演算部５８は第１超音波タグ７ａ及び第２超音波タグ７ｂの距離を演算する。そして、タグ間の距離データを用いて発信位置演算部５８はメモリ４４に記憶されたワークデータ５５から該当するワーク１１を検索する。そして、ワーク１１に関する属性情報を認識する。
【００８８】
ステップＳ２０の記憶工程ではワーク位置６７と姿勢角度６６とをワークデータ５５としてメモリ４４に記憶する。以上で、ステップＳ２の第１検出工程が終了する。
【００８９】
図８（ｃ）はステップＳ３の第１シミュレーション工程に対応する図である。図８（ｃ）に示すように、ステップＳ３において、ワーク１１の移動場所を推測する。コンベア装置２のベルト９は等速度で移動している。そして、ある時刻におけるワーク１１の場所が検出されているので、所定の時間後にはベルト９の移動方向へ移動することが推測される。そして、シミュレーション演算部６０は、ワーク１１の移動予定の場所にロボット４の手部２８が移動する軌跡を演算する。そして、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を決定する。
【００９０】
ステップＳ４のワーク位置確認工程ではワーク１１が第１領域４０ａ〜第６領域４０ｆのどの領域に位置するかを確認する。そして、ワーク１１が第１領域４０ａ〜第５領域４０ｅに位置するときには、ステップＳ２〜ステップＳ４を繰り返す。従って、ベルト９に対してワーク１１の姿勢及び位置が変化するとき、発信位置演算部５８は変化に対応して超音波タグ７の位置を検出する。そして、シミュレーション演算部６０がシミュレーションをし直すので、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を修正することができる。
【００９１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）はステップＳ５の第２検出工程に対応する図である。図９（ａ）に示すように、ステップＳ５において、ワーク１１は第５領域４０ｅから第６領域４０ｆへ移動する。そして、ステップＳ２のときと同様にワーク１１に配置された超音波タグ７の場所を検出する。次に、ワーク１１の場所と姿勢とを算出する。
【００９２】
続いて、撮像制御部５９は撮像装置１７を駆動してワーク１１を撮像する。図９（ｂ）は撮像した撮影画像６８を示す。次に、撮像制御部５９は撮影画像６８に解析領域６９を設定する。解析領域６９はワーク１１の場所と姿勢のデータを用いて設定され、ワーク１１の画像が解析領域６９に入るように解析領域６９が設定される。
【００９３】
次に、画像処理装置４９は、ワーク１１が位置する場所と姿勢とを詳しく測定する。このとき、画像処理装置４９が解析する範囲は解析領域６９に限られているので、撮影画像６８の総ての場所を解析するときに比べて早く算出することができる。
【００９４】
図９（ｃ）はステップＳ６の第２シミュレーション工程に対応する図である。図９（ｃ）に示すように、ステップＳ６において、所定の時間後におけるワーク１１の移動場所を推測する。そして、シミュレーション演算部６０は、ワーク１１の移動予定の場所にロボット４の手部２８が移動する軌跡を演算する。そして、ロボット４の手部２８がワーク１１を把持する予定の場所を調整する。
【００９５】
図９（ｄ）はステップＳ７の第２移動工程に対応する図である。図９（ｄ）に示すように、ステップＳ７において、ロボット４の手部２８がベルト９上のワーク１１を把持する。そして、ベルト９上から収納装置２９の上に移動する。次に、ロボット４の手部２８はワーク１１を収納装置２９の上面２９ａに載置する。ステップＳ８の終了確認工程にて作業を終了するか否かを確認する。以上の工程によりワークをピッキングする工程を終了する。
【００９６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波受信装置１５と超音波タグ７との相対位置を演算している。そして、ワーク１１には２つの超音波タグ７が配置されているので、超音波タグ７の場所を検出することにより、ワーク１１の姿勢を検出することができる。ワーク１１の位置や姿勢を検出する方法としては撮像装置が撮像して、画像処理装置が画像解析する方法がよく用いられている。この場合は情報量が多いので解析するのに時間がかかる。超音波タグ７を用いる方法では画像処理装置を用いる方法に比べて少ない情報から発信部の場所を検出することができるので、位置演算部が短い時間でワークの位置や姿勢を検出することができる。
【００９７】
（２）本実施形態によれば、超音波３２を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を計測している。光や電波等の電磁波に比べて超音波３２は伝播速度が遅い。従って、電磁波に比べて超音波３２は伝播距離に対応する伝播時間が長くなる。その結果、電磁波を用いるときに比べて、超音波３２を用いる方が伝播時間を測定し易くすることができる。
【００９８】
（３）本実施形態によれば、超音波タグ７はワーク支持部１２の上面１２ａと下面１２ｂから超音波３２を発信する。そして、ワーク１１が反転するときにも超音波タグ７が発信する超音波３２が超音波受信装置１５に伝播するように配置されている。従って、ワーク１１が反転するときにもワーク１１の場所と姿勢とを検出することができる。
【００９９】
（４）本実施形態によれば、ワーク１１とワーク支持部１２とを分離することにより、ワーク１１と２つの超音波タグ７とを分離することができる。従って、ワーク１１に２つの超音波タグ７を直接配置する場合に比べて簡便にワーク１１と超音波タグ７とを着脱することができる。
【０１００】
（５）本実施形態によれば、電波発信装置８は各超音波タグ７に信号を発信するタイミングを指示することができる。そして、発信位置演算部５８は超音波３２を発信するタイミングと超音波受信装置１５が受信するタイミングとを検出することができる。従って、発信位置演算部５８は超音波３２の伝播速度と発信するタイミングと受信するタイミングとを用いて超音波タグ７と電波発信装置８との距離を検出することができる。
【０１０１】
（６）本実施形態によれば、コードを用いて発信する超音波タグ７を選択している。従って、発信する超音波タグ７を識別することができる。ワーク１１の種類が複数あるとき、ワーク１１の種類とワーク１１に配置する超音波タグ７が反応するコードとの関係を予め設定しておくことにより、ワーク１１の種類を判別することができる。
【０１０２】
（７）本実施形態によれば、ワーク１１の移動方向に対して超音波受信装置１５の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置されている。そして、１個の超音波受信装置１５と２個の超音波受信装置１５とで３個の組を形成して信号を受信する。そして、ワーク１１の移動方向に対して超音波受信装置１５の個数を３個、３個、３個、３個と続いて配置する場合に比べて、少ない個数の超音波受信装置１５で超音波タグ７の場所を検出することができる。
【０１０３】
（８）本実施形態によれば、短い時間でワーク１１の場所を検出した後、ロボット４がワーク１１を把持している。従って、ワーク１１の検出から移動までの時間を短くすることができる為、生産性良くワーク１１を移動することができる。
【０１０４】
（９）本実施形態によれば、画像処理装置４９は発信位置演算部５８からワーク１１の位置情報を入力している。そして、撮像装置１７がワーク１１を撮像する。画像処理装置４９はワーク１１の位置情報を用いて撮影画像６８においてワーク１１が撮像されている場所を特定する。次に、撮影画像６８の中で特定した解析領域６９を解析することによりワーク１１の位置と形状を詳細に検出している。従って、画像処理装置４９が撮像した画像を総て解析する場合に比べて解析する画像の範囲を小さくすることができる。その結果、短い時間でワーク１１の位置と姿勢を検出することができる。
【０１０５】
（１０）本実施形態によれば、コンベア装置２の側板６とロボット４の回転台２１とに超音波タグ７が配置されている。そして、側板６に配置された超音波タグ７の場所と回転台２１の超音波タグ７との場所を発信位置演算部５８が検出することにより、コンベア装置２とロボット４との位置関係を容易に認識することができる。従って、コンベア装置２に対するロボット４の位置関係の初期設定を生産性良く行うことができる。
【０１０６】
（第２の実施形態）
次に、ピッキング方法の一実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、ワーク１１の種類毎に超音波タグ７の配置パターンが異なる点である。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０７】
図１０は、超音波タグが配置されたワークの平面図である。すなわち、本実施形態では図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、複数種類のワーク１１が用いられる。そして、ワーク支持部１２に配置される超音波タグ７の配置パターンをワーク１１毎に変えてある。第１ワーク１１ａ、第２ワーク１１ｂ、第３ワーク１１ｃはそれぞれ形状の異なるワーク１１である。そして、各ワーク１１はワーク支持部１２に配置され、ワーク支持部１２の表裏には超音波タグ７がそれぞれ２つ配置されている。第１ワーク１１ａが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第１表タグ間距離７２ａとする。そして、第１ワーク１１ａが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第１裏タグ間距離７２ｂとする。
【０１０８】
同様に、第２ワーク１１ｂが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第２表タグ間距離７３ａとする。そして、第２ワーク１１ｂが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第２裏タグ間距離７３ｂとする。さらに、第３ワーク１１ｃが配置されたワーク支持部１２の表面における超音波タグ７間の距離を第３表タグ間距離７４ａとする。そして、第３ワーク１１ｃが配置されたワーク支持部１２の裏面における超音波タグ７間の距離を第３裏タグ間距離７４ｂとする。
【０１０９】
そして、第１表タグ間距離７２ａ、第１裏タグ間距離７２ｂ、第２表タグ間距離７３ａ、第２裏タグ間距離７３ｂ、第３表タグ間距離７４ａ、第３裏タグ間距離７４ｂはそれぞれ異なる距離に設定されている。他の種類のワーク１１についても、ワーク支持部１２に一対の超音波タグ７を配置する。そして、一対の超音波タグ７間の距離は各ワーク１１の表裏毎に異なる距離に設定する。一対の超音波タグ７間の距離はメモリ４４に超音波タグデータ５３として記憶されている。従って、一対の超音波タグ７間の距離を検出することにより、ワーク１１の種類と超音波受信装置１５を向いている面を識別することができる。そして、発信位置演算部５８は超音波タグ７間の距離のデータを用いて、メモリ４４に記憶されたワークデータ５５から該当するワーク１１を検索する。そして、ワーク１１に関する属性情報を認識する。
【０１１０】
図１１は、第１検出工程を示すフローチャートである。次に、図１１に示すフローチャートを用いてステップＳ２の第１検出工程を説明する。ステップＳ２以外の工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。ステップＳ２はステップＳ１２から開始する。まず、ステップＳ１２は、発信命令送信工程に相当する。この工程では、１つのワーク支持部１２に配置された超音波タグ７のうち一方の超音波タグ７に対して、発信指示信号を送信する。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３〜ステップＳ１６は第１の実施形態と同様のステップであり、説明を省略する。ステップＳ１９の次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、信号有無確認工程に相当し、超音波を受信した超音波受信装置の有無を確認する工程である。超音波を受信した超音波受信装置がないときはステップＳ１２に移行する。受信した超音波受信装置があるときはステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８及びステップＳ１９の工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。ステップＳ１９の次にステップＳ３０に移行する。
【０１１１】
ステップＳ３０は、ワーク種類解析工程に相当する。この工程では、ワーク支持部１２に配置された一対の超音波タグ７の距離を演算する。次に、発信位置演算部５８はメモリ４４に記憶された超音波タグデータ５３を検索する。そして、発信した超音波タグ７の距離と一致するワーク１１の種類を推定する。続いて、ステップＳ２０において、ワーク１１の種類、位置及び姿勢のデータをメモリ４４に記憶する。以上の工程によりステップＳ２の第１検出工程を終了する。
【０１１２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ワーク１１の向き毎に異なる配置パターンに超音波タグ７が配置されている。従って、発信位置演算部５８は一対の超音波タグ７間の距離を演算することにより、ワーク１１において超音波受信装置１５を向いている面がどの面であるのかを認識することができる。
【０１１３】
（２）本実施形態によれば、ワーク１１に配置された一対の超音波タグ７発信部間の距離を検出することによりワーク１１の種類を認識することができる。
【０１１４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ワーク１１の上面１２ａと下面１２ｂとに超音波タグ７を配置した。超音波タグ７はワーク１１の形状に応じて超音波３２を発信する方向を変えても良い。図１２は、ワークを示す模式図である。図１２（ａ）は、ワークを示す模式平面図であり、図１２（ｂ）は、ワークを示す模式側面図である。図１２に示すように、ワーク７５の形状が直方体等のように各面が上側を向く可能性があるとき、上側を向く可能性がある方向に対応して超音波タグ７を配置しても良い。ワーク支持部１２の上面１２ａには５対の超音波タグ７が配置されている。そして、Ｘ方向、Ｘ方向と逆の方向、Ｙ方向、Ｙ方向と逆の方向、Ｚ方向に超音波３２を発信することができる。ワーク支持部１２の下面１２ｂには一対の超音波タグ７が配置されている。そして、Ｚ方向と逆の方向に超音波３２を発信することができる。従って、ワーク支持部１２に配置された超音波タグ７は上下前後左右の６方向に超音波３２を発信することが可能になっている。その結果、ワーク７５がとる可能性のある総ての姿勢において、超音波タグ７は超音波受信装置１５に向かって超音波３２を発信することができる。
【０１１５】
（変形例２）
前記第２の実施形態では、一対の超音波タグ７間の距離を検出してワーク１１の種類と表裏とを検索した。これに限らず、別の方法を採用しても良い。例えば、複数の超音波タグ７がそれぞれ異なる周波数の超音波３２を発信しても良い。そして、超音波受信装置１５が超音波３２を受信した後、発信位置演算部５８が超音波３２の周波数を検出してもよい。予め、ワーク１１の種類と各超音波タグ７が発信する超音波３２の周波数との関係をメモリ４４に超音波タグデータ５３として記憶しておく。そして、超音波３２の周波数を用いてワーク１１の種類と表裏とを検索しても良い。この方法においても、発信位置演算部５８はワーク１１の種類と姿勢とを識別することができる。
【０１１６】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を計測するのに超音波を用いたが、他の媒体による波形を用いても良い。例えば、レーザー光を用いて光の位相を検出することにより距離を計測しても良い。他にも、電磁波を用いて距離を計測しても良い。計測し易い方法を採用しても良い。この場合にも、ワーク１１の種類や姿勢を検出することができる。
【０１１７】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、ワーク１１とワーク支持部１２とを合わせて収納装置２９に移動した。ワーク支持部１２をベルト９上に残してワーク１１のみ収納装置２９に移動しても良い。ワーク支持部１２に着脱機構を配置して、手部２８が着脱機構を作動させるようにしても良い。次工程での作業をし易くすることができる。
【０１１８】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、電波発信装置８は電波信号を超音波タグ７に送信した。電波発信装置８を光発信装置におき変えて、光発信装置が超音波タグ７と光通信をしても良い。電磁波ノイズの影響を受け難くすることができる。
【０１１９】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、３つの超音波受信装置１５が受信した超音波３２から超音波タグ７の場所を演算した。１つの受信領域４０に４つの超音波受信装置１５を配置しても良い。そして、４つの超音波受信装置１５が受信した超音波３２から超音波タグ７の場所を演算しても良い。特開平６−２２２１３０号公報に１つの超音波源と４つの受波装置とを用いて超音波源の場所を演算する方法が開示されている。この方法は、超音波源と４つの受波装置との距離に関して４つの方程式を作成する方法となっている。そして、方程式の解を算出することにより超音波源の場所を算出している。この方法を採用して超音波タグ７の場所を算出しても良い。この方法では、電波発信装置８が発信する発信タイミング信号がなくともよいので、回路の構成を簡略にすることができる。
【０１２０】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、ステップＳ１８の受信数確認工程にて第２超音波タグ７ｂからの超音波３２を受信したか否かを判断した。そして、受信していないときにはステップＳ１２の発信命令送信工程にて電波信号６４を送信した。第２超音波タグ７ｂは電波信号６４を受信した後、超音波３２を発信した。この手順に限定されない。第１超音波タグ７ａが超音波３２を発信して所定の時間が経過後、第２超音波タグ７ｂが超音波３２を発信しても良い。手順が簡略化させるので、プログラムソフト５２を簡便にすることができる。その結果、プログラムソフト５２を生産性良く製造することができる。
【０１２１】
（変形例８）
前記第１の実施形態では、コンベア装置２を用いてワーク１１を移動したが、ワーク１１の移動方法はこの方法に限定されない。ワーク１１が所定のコースを移動できれば良い。例えば、ワーク支持部１２に自走装置を配置しても良い。
【０１２２】
（変形例９）
前記第１の実施形態では、コンベア装置２のベルト９によりワーク１１は直進したが、これに限らない。ベルト９によりワーク１１は曲線を描いて移動しても良い。他にも、所定の角度でワーク１１が曲がって進行しても良い。この場合にも、予めワーク１１の移動軌跡が推定できるときにはシミュレーション演算部６０がワーク１１とロボット４との動作をシミュレーションすることができる。
【０１２３】
（変形例１０）
前記第１の実施形態では、ステップＳ７の第２移動工程においてベルト９によりワーク１１を移動させながらロボット４がワーク１１を把持した。ロボット４がワーク１１を把持するときにはベルト９を停止しても良い。ロボット４がワーク１１を把持し易くすることができる。
【０１２４】
（変形例１１）
前記第１の実施形態では、ステップＳ５の第２検出工程において撮像装置１７が撮像した撮影画像６８を画像処理装置４９が解析してワーク１１の姿勢を検出した。超音波受信装置１５が検出した超音波タグ７の位置データを用いてロボット４がワーク１１を把持できる場合にはステップＳ５を省略しても良い。撮像装置１７や画像処理装置４９等を省くことができるのでピッキング装置１を簡略にすることができる。
【０１２５】
（変形例１２）
前記第１の実施形態では、ロボット４の腕や関節に超音波タグ７を配置しなかった。ロボット４の手部２８、腕及び関節に超音波タグ７を配置しても良い。そして、超音波受信装置１５を用いてロボット４の手部２８、腕及び関節の位置を検出する。その位置データを用いて、ワーク１１を把持するまでの手部２８の動きをシミュレーションしても良い。ロボット４の各部位の位置が精度良く認識できる為、手部２８の動きを精度良くシミュレーションすることができる。
【０１２６】
（変形例１３）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて発信した。超音波３２がワーク１１を透過して超音波受信装置１５に受信するように超音波タグ７を設置しても良い。超音波３２がワーク１１を通過するとき、超音波３２はワーク１１の組成によって進行速度が変わる。従って、超音波受信装置１５が受信する超音波３２の位相を検出することによりワーク１１の組成を解析することができる。
【０１２７】
（変形例１４）
前記第１の実施形態では、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信した。ワーク１１が障害となり、超音波タグ７から直接超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信できない場合がある。このとき、超音波タグ７は超音波３２をワーク１１に向けて発信し、ワーク１１で反射する超音波３２を超音波受信装置１５が受信するようにしても良い。ワーク１１が障害となる場合にも、超音波３２を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定することができる。
【０１２８】
（変形例１５）
前記第１の実施形態では、ワーク支持部１２に配置された超音波タグ７の個数は固定であった。ワーク支持部１２に超音波タグ７を追加または削除して、ワーク支持部１２に配置する超音波タグ７の個数を切り換えても良い。例えば、ワーク１１に対する加工の進行具合によって、超音波タグ７の搭載数を変えても良い。これにより、ワーク１１の状態を区別することができる。
【０１２９】
（変形例１６）
前記第１の実施形態では、超音波３２が超音波タグ７から超音波受信装置１５に到達するまでの到達時間を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定したが、他の方法でも良い。例えば、超音波受信装置１５に到達する超音波３２の強度の減衰量を用いて超音波タグ７と超音波受信装置１５との距離を測定しても良い。超音波３２以外に電磁波や光を用いる場合にも同様な方法を採用することができる。強度を検出する方法は時間を測定する方法に比べて、測定回路を簡便にすることができる。
【０１３０】
（変形例１７）
前記第１の実施形態では、ワーク１１に遮蔽されないように超音波タグ７から超音波受信装置１５に向けて超音波３２を発信した。ワーク１１の一部が除去される工程があるとき、除去される部分が超音波３２を遮断するように超音波タグ７を配置しても良い。そして、ワーク１１の一部が除去された後では超音波３２が遮蔽されないので、発信位置演算部５８はワーク１１の一部が削除されたことを検出することができる。従って、発信位置演算部５８は加工の進行具合を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】第１の実施形態にかかわるピッキング装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）は、Ｚ方向から見たワークを示す模式平面図、（ｂ）は、Ｚ方向と逆の方向から見たワークを示す模式平面図、（ｃ）は、ワークを示す模式側面図。
【図３】（ａ）は、超音波タグの電気制御ブロック図、（ｂ）は、超音波受信装置の配置を示す模式図。
【図４】ピッキング装置の電気制御ブロック図。
【図５】ワークをピッキングして移動する製造工程を示すフローチャート。
【図６】ワークをピッキングして移動する製造工程を示すフローチャート。
【図７】ピッキング方法を説明する図。
【図８】ピッキング方法を説明する図。
【図９】ピッキング方法を説明する図。
【図１０】第２の実施形態にかかわる超音波タグが配置されたワークの平面図。
【図１１】第１検出工程を示すフローチャート。
【図１２】変形例にかかわるワークを示す模式図。
【符号の説明】
【０１３２】
１…ピッキング装置、２…ワーク移動部としてのコンベア装置、３…ワーク検知システムとしての位置検出ユニット、４…ロボット、７…発信部としての超音波タグ、８…発信開始信号送信部としての電波発信装置、１１，７５…ワーク、１１ａ…ワークとしての第１ワーク、１１ｂ…ワークとしての第２ワーク、１１ｃ…ワークとしての第３ワーク、１２…支持部としてのワーク支持部、１５…受信部としての超音波受信装置、１５ａ…受信部としての第１超音波受信装置、１５ｂ…受信部としての第２超音波受信装置、１５ｃ…受信部としての第３超音波受信装置、１５ｄ…受信部としての第４超音波受信装置、１５ｊ…受信部としての第１０超音波受信装置、１７…撮像装置、３２…信号としての超音波、３４…発信開始信号受信部としての受信回路、４９…画像演算部としての画像処理装置、５８…位置演算部としての発信位置演算部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに配置され信号を発信する複数の発信部と、
前記発信部が発信した前記信号を受信する３個以上の受信部と、
複数の前記受信部が受信する前記信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部とを有し、
前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは複数の種類があり、前記ワークが備える前記発信部間の距離が前記ワークの種類ごとに異なって配置されていることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部間の前記距離と前記ワークとの関係を記憶する属性記憶部を有し、
前記位置演算部は前記発信部間の前記距離のデータを用いて前記ワークの属性情報を検索することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、
前記受信部は超音波を受信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載のワーク検知システムであって、
複数の前記発信部は異なる向きに前記信号を発信するように配置されることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項６】
請求項５に記載のワーク検知システムであって、
前記異なる向きに配置される複数の前記発信部は異なる配置パターンに配置されることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項７】
請求項６に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは発信部支持部材を有し、前記発信部は前記発信部支持部材に配置されていることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項８】
請求項７に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは発信開始信号受信部を有し、
前記発信開始信号受信部に発信開始信号を発信する発信開始信号送信部をさらに有し、
前記発信開始信号受信部が前記発信開始信号を受信した後に前記発信部は前記信号を発信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項９】
請求項８に記載のワーク検知システムであって、
前記発信開始信号送信部は所定のコードを含む前記発信開始信号を送信し、前記発信開始信号受信部は前記発信開始信号を受信し、予め設定されたコードと一致するときのみ前記発信部が前記信号を発信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１０】
請求項７に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部のいくつかは異なる周波数の波形の前記信号を発信し、前記受信部が前記信号を受信した後、前記位置演算部が前記信号における波形の周波数を検出することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のワーク検知システムであって、
前記受信部は前記ワークの移動方向に対して略同じ間隔に配置され、
配置される前記受信部の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置され、
前記ワークが移動するときに、１個の前記発信部が発信する信号を少なくとも３個の前記受信部が受信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のワーク検知システムを備えたピッキング装置であって、
前記ワークを移動させるワーク移動部と、
前記ワークを把持し所定の場所に移動させるロボットと、を備えたことを特徴とするピッキング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のピッキング装置であって、
撮像装置と前記撮像装置が撮像する画像を用いて前記ワークの位置と形状とを検出する画像演算部と、を備え、
前記画像演算部は前記位置演算部から前記ワークの位置情報を入力し、前記画像のうち前記ワークが撮像されている場所を特定し、特定した前記場所を解析することを特徴とするピッキング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のピッキング装置であって、
前記ワーク移動部において前記ロボットとの相対位置が変わらない場所に前記発信部が配置され、前記ロボットにも前記発信部が配置されることを特徴とするピッキング装置。
【請求項１５】
ワーク移動部がワークを移動させる第１移動工程と、
前記ワークに配置された複数の発信部が超音波の信号を発信し、受信部が前記ワークの姿勢を検出する第１検出工程と、
ロボットが前記ワークを把持し、移動させる第２移動工程と、を有し、
前記第１検出工程において前記発信部が前記信号を発信した後、複数の前記受信部に到達する到達時間から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とするピッキング方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のピッキング方法であって、
前記第１検出工程では前記ワークの場所を検出し、
前記第１検出工程と前記第２移動工程との間に行われ、
撮像装置を用いて前記ワークを撮像し、撮像した画像を解析して前記ワークの場所と姿勢とを検出する第２検出工程を有し、
前記第２検出工程では、前記第１検出工程で検出した前記ワークの前記場所の情報を用いて、前記画像の一部を解析することを特徴とするピッキング方法。
【請求項１】
ワークに配置され信号を発信する複数の発信部と、
前記発信部が発信した前記信号を受信する３個以上の受信部と、
複数の前記受信部が受信する前記信号の到達時間を用いて前記発信部の場所を検出する位置演算部とを有し、
前記位置演算部は検出した複数の前記発信部における前記場所の情報から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは複数の種類があり、前記ワークが備える前記発信部間の距離が前記ワークの種類ごとに異なって配置されていることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部間の前記距離と前記ワークとの関係を記憶する属性記憶部を有し、
前記位置演算部は前記発信部間の前記距離のデータを用いて前記ワークの属性情報を検索することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部は超音波を発信する超音波タグであり、
前記受信部は超音波を受信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載のワーク検知システムであって、
複数の前記発信部は異なる向きに前記信号を発信するように配置されることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項６】
請求項５に記載のワーク検知システムであって、
前記異なる向きに配置される複数の前記発信部は異なる配置パターンに配置されることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項７】
請求項６に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは発信部支持部材を有し、前記発信部は前記発信部支持部材に配置されていることを特徴とするワーク検知システム。
【請求項８】
請求項７に記載のワーク検知システムであって、
前記ワークは発信開始信号受信部を有し、
前記発信開始信号受信部に発信開始信号を発信する発信開始信号送信部をさらに有し、
前記発信開始信号受信部が前記発信開始信号を受信した後に前記発信部は前記信号を発信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項９】
請求項８に記載のワーク検知システムであって、
前記発信開始信号送信部は所定のコードを含む前記発信開始信号を送信し、前記発信開始信号受信部は前記発信開始信号を受信し、予め設定されたコードと一致するときのみ前記発信部が前記信号を発信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１０】
請求項７に記載のワーク検知システムであって、
前記発信部のいくつかは異なる周波数の波形の前記信号を発信し、前記受信部が前記信号を受信した後、前記位置演算部が前記信号における波形の周波数を検出することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のワーク検知システムであって、
前記受信部は前記ワークの移動方向に対して略同じ間隔に配置され、
配置される前記受信部の個数は１個、２個、１個、２個と続いて配置され、
前記ワークが移動するときに、１個の前記発信部が発信する信号を少なくとも３個の前記受信部が受信することを特徴とするワーク検知システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のワーク検知システムを備えたピッキング装置であって、
前記ワークを移動させるワーク移動部と、
前記ワークを把持し所定の場所に移動させるロボットと、を備えたことを特徴とするピッキング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のピッキング装置であって、
撮像装置と前記撮像装置が撮像する画像を用いて前記ワークの位置と形状とを検出する画像演算部と、を備え、
前記画像演算部は前記位置演算部から前記ワークの位置情報を入力し、前記画像のうち前記ワークが撮像されている場所を特定し、特定した前記場所を解析することを特徴とするピッキング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のピッキング装置であって、
前記ワーク移動部において前記ロボットとの相対位置が変わらない場所に前記発信部が配置され、前記ロボットにも前記発信部が配置されることを特徴とするピッキング装置。
【請求項１５】
ワーク移動部がワークを移動させる第１移動工程と、
前記ワークに配置された複数の発信部が超音波の信号を発信し、受信部が前記ワークの姿勢を検出する第１検出工程と、
ロボットが前記ワークを把持し、移動させる第２移動工程と、を有し、
前記第１検出工程において前記発信部が前記信号を発信した後、複数の前記受信部に到達する到達時間から前記ワークの姿勢を検出することを特徴とするピッキング方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のピッキング方法であって、
前記第１検出工程では前記ワークの場所を検出し、
前記第１検出工程と前記第２移動工程との間に行われ、
撮像装置を用いて前記ワークを撮像し、撮像した画像を解析して前記ワークの場所と姿勢とを検出する第２検出工程を有し、
前記第２検出工程では、前記第１検出工程で検出した前記ワークの前記場所の情報を用いて、前記画像の一部を解析することを特徴とするピッキング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１００４２１（Ｐ２０１０−１００４２１Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５２４８（Ｐ２００８−２７５２４８）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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