DE102015011527A1

DE102015011527A1 - Stückgut-Fördersystem

Info

Publication number: DE102015011527A1
Application number: DE102015011527.8A
Authority: DE
Inventors: Masaru Oda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: US20160068352A1; JP5893695B1; US9665946B2; CN106182045B; JP2016055389A; CN106182045A; DE102015011527B4

Abstract

Ein Stückgut-Fördersystem umfasst eine Fördervorrichtung, die ein Beförderungsstückgut entsprechend einem Befehl zum Befördern des Beförderungsstückguts an eine Zielposition auf einem Werkstück befördert, eine visuelle Erkennungsvorrichtung, die eine Kamera aufweist, die an der Fördervorrichtung befestigt ist, um ein Bild aufzunehmen, das sowohl das Beförderungsstückgut nach dem Befördern durch die Fördervorrichtung und das Werkstück enthält, und die das durch die Kamera aufgenommene Bild analysiert, um die jeweiligen Positionen des Beförderungsstückguts und des Werkstücks zu erkennen, und eine Beurteilungsvorrichtung, die beurteilt, ob sich eine durch die visuelle Erkennungsvorrichtung erkannte Position des Beförderungsstückgutes innerhalb eines Zulässigkeitsbereichs befindet, der für die Position des Werkstücks festgelegt ist.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stückgut-Fördersystem, das in der Lage ist zu bestätigen, ob ein Beförderungsstückgut in Bezug auf ein Werkstück während eines Förderprozesses zum Fördern des Beförderungsstückguts zum Werkstück hin genau positioniert worden ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Stückgut-Fördersysteme, die verschiedene Beförderungsstückgüter zu einem Werkstück hin fördern, sind aus der Vergangenheit bekannt. Des Weiteren haben sich in den letzten Jahren Stückgut-Fördersysteme mit visuellen Sensoren verbreitet, die die Position eines Beförderungsstückguts und eines Werkstücks visuell erkennen können. Beispielsweise schlägt JP2005-11580A ein Robotersystem vor, das unter Verwendung von durch einen visuellen Sensor erfassten Positionsinformationen ein Beförderungsstückgut in Richtung auf ein Werkstück fördert. In dem insbesondere in JP2005-11580A beschriebenen Robotersystem erfasst ein an der zweiten Hand befestigter visueller Sensor Positionsinformationen eines durch die erste Hand gegriffenen Kabels mit einem Stecker, sowie Positionsinformationen eines gegenüberliegenden Steckers, der auf einem Tisch abgelegt ist. Die erste Hand befördert dann unter Verwendung der durch den visuellen Sensor erfassten Positionsinformationen das Kabel mit dem Stecker zu dem gegenüberliegenden Stecker. Auf diese Weise wird ein Beförderungsstückgut (d. h., Kabel mit einem Stecker) in ein Werkstück (d. h., gegenüberliegender Stecker) eingebaut.
Jedoch wird in dem Fall, in dem betriebliche Genauigkeit des Roboters unzureichend ist, unvermeidlich ein bestimmtes Maß an Beförderungsfehler während des Förderprozesses durch den Roboter selbst dann auftreten, wenn ein visueller Sensor zum Erfassen genauer Positionsinformationen eingesetzt wird. Das heißt, selbst wenn ein visueller Sensor eingesetzt wird, um genaue Positionsinformationen zu erfassen, ist es nicht möglich, die Positionsgenauigkeit des Beförderungsstückguts mit Bezug auf das Werkstück zu gewährleisten. Um zu bestätigen, ob das Beförderungsstückgut in Bezug auf das Werkstück genau positioniert worden ist, muss weiterhin in dem in JP2005-11580A beschriebenen Robotersystem der an der zweiten Hand befestigte Sensor nahe an das Beförderungsstückgut und das Werkstück bewegt werden, und der visuelle Sensor muss dann ein Bild erfassen, das sowohl das Beförderungsstückgut als auch das Werkstück enthält. Auf diese Weise wird in einem herkömmlichen Stückgut-Fördersystem eine große Zahl an Mannstunden erforderlich, um zu bestätigen, ob ein Beförderungsstückgut in Bezug auf ein Werkstück genau positioniert wurde.
Es wurde daher nach einem Stückgut-Fördersystem gesucht, das in der Lage ist zu bestätigen, ob ein Beförderungsstückgut in Bezug auf ein Werkstück während eines Förderprozesses zum Befördern des Beförderungsstückguts in Richtung auf das Werkstück genau positioniert worden ist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stückgut-Fördersystem bereitgestellt, das eine Fördervorrichtung, die ein Beförderungsstückgut entsprechend einem Befehl zum Befördern des Beförderungsstückguts an eine Zielposition auf einem Werkstück befördert, eine visuelle Erkennungsvorrichtung, die eine Kamera aufweist, die an der Fördervorrichtung befestigt ist, um ein Bild aufzunehmen, das sowohl das Beförderungsstückgut nach dem Befördern durch die Fördervorrichtung als auch das Werkstück enthält, und die das durch die Kamera aufgenommene Bild analysiert, um die jeweiligen Positionen des Beförderungsstückguts und des Werkstücks zu erkennen, und eine Beurteilungsvorrichtung, die beurteilt, ob sich eine durch die visuelle Erkennungsvorrichtung erkannte Position des Beförderungsstückgutes innerhalb eines Zulässigkeitsbereichs befindet, der für die Position des Werkstücks festgelegt ist, umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Fördersystem des ersten Aspekts bereitgestellt, wobei die Fördervorrichtung einen Transportprozess ausführt, um das Beförderungsstückgut zur Zielposition zu transportieren, wenn sich eine durch die visuelle Erkennungsvorrichtung erkannte Position des Beförderungsstückguts nicht innerhalb des Zulässigkeitsbereichs befindet, die visuelle Erkennungsvorrichtung einen sekundären Prozess durchführt, um eine Position des Beförderungsstückguts nach dem Transport durch den Transportprozess zu erkennen, die Beurteilungsvorrichtung einen sekundären Beurteilungsprozess durchführt, um zu beurteilen, ob sich die in dem sekundären Erkennungsprozess erkannte Position innerhalb des Zulässigkeitsbereichs befindet, und wobei das Stückgut-Fördersystem ferner ein Steuerungssystem umfasst, das die Fördervorrichtung, die visuelle Erkennungsvorrichtung und die Beurteilungsvorrichtung steuert, sodass der Transportprozess, der sekundäre Erkennungsprozess und der sekundäre Beurteilungsprozess höchstens für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen durchgeführt werden.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Stückgut-Fördersystem des zweiten Aspekts bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem als Einstellwert der Transportdistanz im Transportprozess einen Wert einstellt, der kleiner als eine Distanz zwischen der durch die visuelle Erkennungseinrichtung erkannte Position des Beförderungsstückguts und der Zielposition ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stückgut-Fördersystem des dritten Aspekts bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem den Einstellwert der Transportdistanz so ändert, dass ein Verhältnis des Einstellwerts der Transportdistanz zur Distanz zwischen der erkannten Position des Beförderungsstückguts und der Zielposition mit zunehmender Anzahl von Wiederholungen des Transportprozesses kleiner wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die ausführliche Beschreibung einer erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wird, deutlicher werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung eines Stückgut-Fördersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Fördervorrichtung und eine visuelle Erkennungsvorrichtung des Stückgut-Fördersystems von 1 zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bildes zeigt, das von einer Kameravorrichtung der visuellen Erkennungsvorrichtung von 2 aufgenommen wird.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Routine eines Förder- und Positionierprozesses gemäß einem Stückgut-Fördersystem der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleichen Bauteilelementen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet. Es wird angemerkt, dass die folgende Erklärung den technischen Umfang der Erfindungen, die in den Ansprüchen oder der Bedeutung von Begriffen usw. beschrieben werden, nicht einschränkt.
Mit Bezug auf 1 bis 4 wird ein Stückgut-Fördersystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist ein Blockschaubild, das die Ausgestaltung eines erläuternden Stückgut-Fördersystems 1 zeigt. Hierbei ist das Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Erfindung ein automatisches System, das ein an eine vorbestimmte Zuführposition zugeführtes Beförderungsstückgut W1 in Richtung auf eine Zielposition befördert, die auf einem Werkstück W2 festgelegt ist, und dann das beförderte Beförderungsstückgut W1 in Bezug auf die Zielposition positioniert (siehe auch 2). Der Prozess, in dem das Stückgut-Fördersystem 1 das Beförderungsstückgut W1 in Richtung auf die Zielposition befördert, wird nachfolgend als „Förderprozess” bezeichnet, während der Prozess, in dem das Stückgut-Fördersystem 1 das Beförderungsstückgut W1 mit Bezug auf die Zielposition positioniert, nachfolgend als der „Positionierprozess” bezeichnet wird. Weiterhin wird die den Förderprozess und den Positionierprozess umfassende Folge von Prozessen nachfolgend als der „Förder- und Positionierprozess” bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt umfasst das Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Fördervorrichtung 2, eine visuelle Erkennungsvorrichtung 3, eine Beurteilungsvorrichtung 4 und ein Steuerungssystem 5. Hierbei befördert die Fördervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform ein Beförderungsstückgut W1 entsprechend einem Befehl zum Befördern des Beförderungsstückguts W1 zu einer Zielposition auf dem Werkstück W2. Ein solcher Befehl wird vorab in einem Speicherteil 50 des Steuerungssystems 5 gespeichert. Des Weiteren erfasst die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform Positionsinformationen des Beförderungsstückguts W1, das durch die Fördervorrichtung 2 befördert wurde. Des Weiteren führt die Beurteilungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform mittels der durch die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 erfassten Positionsinformationen eine vorbestimmte Beurteilung durch. Des Weiteren steuert das Steuerungssystem 5 der vorliegenden Ausführungsform die Arbeitsvorgänge der Fördervorrichtung 2, der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 usw. unter Verwendung der Ergebnisse der Beurteilungsvorrichtung 4. Die Funktionen, Strukturen usw. dieser Vorrichtungen werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Fördervorrichtung 2 und eine visuelle Erkennungsvorrichtung 3 im Stückgut-Fördersystem 1 von 1 zusammen mit dem Beförderungsstückgut W1 und dem Werkstück W2 zeigt. Wie in 2 gezeigt bildet das Beförderungsstückgut W1 der vorliegenden Ausführungsform eine längliche flache Plattenform, während das Werkstück W2 der vorliegenden Ausführungsform eine flache Plattenform bildet, die größer und dicker als das Beförderungsstückgut W1 ist. Das heißt, die Länge des Werkstücks W2 in der Erstreckungsrichtung ist größer als die Länge des Beförderungsstückguts W1 in der Erstreckungsrichtung, und die Breite des Werkstücks W2 vertikal zur Richtung der Erstreckung ist größer als die Breite des Beförderungsstückguts W1 vertikal zur Erstreckungsrichtung. Aus diesem Grund wird, wenn das Beförderungsstückgut W1 passend in Bezug auf das Werkstück W2 positioniert ist, die gesamte Hauptoberfläche S11 des Beförderungsstückguts W1 die gegenüberliegende Hauptfläche S2 des Werkstücks W2 kontaktieren. Es wird angemerkt, dass das Werkstück W2 der vorliegenden Ausführungsform vor dem Förderprozess nahe an der Fördervorrichtung 2 angeordnet wird. 2 zeigt die Positionsbeziehung zwischen dem Beförderungsstückgut W1 und dem Werkstück W2 direkt nachdem der Förderprozess durch das Stückgut-Fördersystem 1 endet.
Wie in 2 gezeigt ist die Fördervorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform ein vertikaler Knickarmroboter, der einen Arm RA, der an seinem vorderen Ende ein Gelenkteil RW und eine an dem Gelenkteil EW befestigte Hand RH umfasst. Insbesondere umfasst der Arm RA der vorliegenden Ausführungsform ein festes Basisteil 21, das an einer Bodenfläche befestigt ist, ein Schwenkbasisteil 22, das an dem Basisteil 21 befestigt ist, ein schwenkbares unteres Armteil 23, das mit einem oberen Endteil des Schwenkbasisteils 22 verbunden ist, ein schwenkbares oberes Armteil 24, das mit einem vorderen Endteil des unteren Armteils 23 verbunden ist, und ein schwenkbares Gelenkteil RW, das mit dem vorderen Endteil des oberen Armteils 24 verbunden ist. Des Weiteren kann der Arm RA der vorliegenden Ausführungsform mittels Servomotoren oder anderen Antriebsvorrichtungen zum Antreiben verschiedener Teile des Arms RA die Position und Haltung der Hand RH, die an dem Gelenkteil RW befestigt ist, frei ändern. Dadurch kann der Arm RA der vorliegenden Ausführungsform das an der obengenannten Zuführposition von der Hand RH gegriffene Beförderungsstückgut W1 in Richtung auf das Werkstück W2 befördern, das vorab in der Nähe der Fördervorrichtung 2 angeordnet wird. Das Prinzip, durch das die Hand RH den Beförderungsstückgut W1 ergreift, wird später erklärt.
Wie in 2 gezeigt hat die Hand RH der vorliegenden Ausführungsform ein Basisendteil 25, das mit dem Gelenkteil RW des Arms RA verbunden ist, ein Hauptkörperteil 26, das vom Basisenteil 25 ausgeht, und ein Saugteil 27, das an dem vorderen Endteil des Hauptkörperteils 26 befestigt ist. Insbesondere bildet das Hauptkörperteil 26 der Hand RH eine L-Form aus, die ein vorstehendes Teil, das vom Basisendteil 25 ausgehend zur gegenüberliegenden Seite vom Gelenkteil RW absteht, und ein vertikales Teil, das sich vertikal vom vorderen Endteil des vorstehenden Teils erstreckt, umfasst. Des Weiteren hat das Saugteil 27 der Hand RH eine Düse 271, die in einem am vertikalen Teil des Hauptkörpers 26 ausgebildeten Durchgangsloch eingepasst ist, und einen Vakuumgreifer 272, der am vorderen Endteil der Düse 271 befestigt ist. Des Weiteren ist das Basisendteil der Düse 271 durch einen nicht gezeigten Luftschlauch mit einer Vakuumpumpe oder sonstigen Vakuumversorgungsquelle verbunden. Wenn somit der Vakuumgreifer 272 in Kontakt mit der Hauptfläche S12 des Beförderungsstückguts W1 gebracht wird und in diesem Zustand das Gas im Innern des Vakuumgreifers 272 durch die Vakuumversorgungsquelle abgezogen wird, dann wird die Beaufschlagung durch den im Innern des Vakuumgreifers 272 gebildeten Unterdruck bewirken, dass das Beförderungsstückgut durch das Ansaugen des Vakuumgreifers 272 aufgenommen wird.
Als Nächstes wird die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Kameravorrichtung 31, die an der Hand RH durch ein vorbestimmtes Befestigungselement 311 befestigt ist, und eine Analysevorrichtung 32, die das durch die Kameravorrichtung 31 aufgenommene Bild analysiert. Die Kameravorrichtung 31 der vorliegenden Ausführungsform ist eine digitale Kamera, die mit einem CCD(charge coupled device)-Bildsensor oder einem CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)-Bildsensor oder einer anderen Bilderfassungsvorrichtung ausgestattet ist. Wie in 2 gezeigt ist die Kameravorrichtung 31 der vorliegenden Ausführungsform an der Hand RH befestigt, um so in der Lage zu sein, ein Bild zu erfassen, das sowohl das Beförderungsstückgut W1 und das Werkstück W2 enthält, wenn der Förderprozess abgeschlossen ist. Insbesondere ist die Kameravorrichtung 31 der vorliegenden Ausführungsform an der Hand RH so befestigt, dass die vordere Stirnfläche 312 der Linsenanordnung, die sich vor der Bilderfassungsebene befindet, oberhalb von einer virtuellen Ebene getrennt ist, die Ansaughaltefläche des Vakuumgreifers 272 enthält und dass die Bilderfassungsebene im Wesentlichen parallel zu der virtuellen Ebene wird. Somit kann die Kameravorrichtung 31 die Hauptfläche S12 des beförderten Beförderungsstückguts W1 zusammen mit der Hauptfläche S2 des Werkstücks W2 aufnehmen, die sich hinter dem Beförderungsstückgut W1 befindet. In dem Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform besteht keine Notwendigkeit, das Beförderungsstückgut W1 und das Werkstück W2 als Ganzes aufzunehmen. Es ist ausreichend, dass ein Teil der Hauptfläche S12 des Beförderungsstückguts und ein Teil der Hauptfläche S2 des Werkstücks hinter dem Beförderungsstückgut aufgenommen werden.
3 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines durch die Kameravorrichtung 31 der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 von 2 aufgenommenen Bildes zeigt. Ein derartiges aufgenommenes Bild wird an die Analysevorrichtung 32 der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 (siehe 1) übermittelt. Die Analysevorrichtung 32 der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 kann eine Vorrichtung sein, die unabhängig von der Kameravorrichtung 31 ist oder in die Kameravorrichtung 31 eingebaut ist. Ferner kann die Analysevorrichtung 32 der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 auch in der Beurteilungsvorrichtung 4 oder dem Steuerungssystem 5 eingebaut sein. Des Weiteren analysiert die Analysevorrichtung 32 der vorliegenden Ausführungsform das empfangene aufgenommene Bild, um die Positionen des Werkstücks W2 und des Beförderungsstückguts W1 zu erkennen. Insbesondere erkennt die Analysevorrichtung 32 der vorliegenden Ausführungsform die Position des repräsentativen Punkts P1 des Beförderungsstückguts W1 und die Position des repräsentativen Punkts P2 des Werkstücks aus den Ergebnissen der Analyse des empfangenen aufgenommen Bilds. Die Positionen der durch die Analysevorrichtung 32 erkannten repräsentativen Punkte werden nachfolgend als die „erkannten Positionen” bezeichnet.
Im Beispiel von 3 wird als der repräsentative Punkt P1 des Beförderungsstückguts W1 der obere rechte Eckpunkt der rechteckigen Hauptfläche S12 des Beförderungsstückguts W1 gewählt, während als der repräsentative Punkt P2 des Werkstücks W2 der obere rechte Eckpunkt der rechtwinkligen Hauptfläche S2 des Werkstücks W2 gewählt wird. Als die obengenannten repräsentativen Punkte P1 und P2 können jedoch beliebige Punkte auf den Hauptflächen des Beförderungsstückguts W1 und des Werkstücks W2 gewählt werden. Es wird angemerkt, dass in dem aufgenommenen Bild von 3 die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 nach dem Förderprozess durch die durchgezogene Linie angezeigt wird, während die obengenannte Zielposition, die auf der Hauptfläche S2 des Werkstücks W2 vorbestimmt ist, durch die strichpunktierte Linie angezeigt wird. Weiterhin wird in dem aufgenommenen Bild der 3 der der Zielposition entsprechende repräsentative Punkt des Beförderungsstückguts W1 durch das Bezugszeichen P0 angezeigt. Die Positionsinformation des Beförderungsstückguts W1 und des Werkstücks W2 wird durch die Analysevorrichtung 32 der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 zur obengenannten Beurteilungsvorrichtung 4 übermittelt.
Als Nächstes wird die Beurteilungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Wie in 1 gezeigt hat die Beurteilungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform die Funktion, unter Verwendung der der Positionsinformationen, die von der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 erfasst wurden, zu beurteilen, ob sich die erkannte Position innerhalb eines in Bezug auf die erkannte Position des Werkstücks W2 festgelegten zulässigen Bereichs A befindet. Bezugnehmend auf 3 ist in dem Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform ein fächerförmiger Bereich mit einem Radius „r” und einem Mittelpunkt um den repräsentativen Punkt P2 des Werkstücks W2 als der oben genannte Zulässigkeitsbereich A festgelegt. Weiterhin beurteilt die Beurteilungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung der Positionsinformationen, die von der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 erfasst wurden, ob sich die erkannte Position des repräsentativen Punkts P1 des Beförderungsstückguts W1 innerhalb des oben erwähnten fächerförmigen Zulässigkeitsbereich A befindet.
Die Größe des obengenannten Zulässigkeitsbereichs A, das heißt, der Radius „r” der Fächerform, wird unter Berücksichtigung des zulässigen Positionsfehlerbereichs des Beförderungsstückguts W1 mit Bezug auf die Zielposition bestimmt. Das heißt, wenn sich die erkannte Position des repräsentativen Punkts P1 des Beförderungsstückguts W1 innerhalb des Zulässigkeitsbereichs A befindet, wird davon ausgegangen, dass der Positionsfehler des Beförderungsstückguts W1 in Bezug auf die Zielposition innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. In diesem Falle wird auf den obengenannten Positionierprozess verzichtet. Wenn sich anderseits die erkannte Position des repräsentativen Punkts P1 des Beförderungsstückguts W1 nicht innerhalb des Zulässigkeitsbereichs A befindet, wird der obengenannte Positionierprozess durch die Fördervorrichtung 2, die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 und die Beurteilungsvorrichtung 4 durchgeführt. Dieser Punkt wird später erklärt. Das Ergebnis der Beurteilung durch die Beurteilungsvorrichtung 4 wird an das obengenannte Steuerungssystem 5 übermittelt und kann nach Bedarf auf einer in dem Stückgut-Fördersystem 1 eingebauten Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Eine solche Anzeigevorrichtung ist beispielsweise in der Beurteilungsvorrichtung 4 oder dem Steuerungssystem 5 eingebaut.
Als Nächstes wird das Steuerungssystem 5 der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Wie in 1 gezeigt umfasst das Steuerungssystem 5 der vorliegenden Ausführungsform einen Speicherteil 50, der verschiedene Daten speichert, einen Beförderungs-Steuerteil 51, der den Arbeitsvorgang des Systems im Förderprozess steuert, und einen Positionier-Steuerteil 52, der den Arbeitsvorgang des Systems im obengenannten Positionierprozess steuert. Das Beförderungs-Steuerteil 51 der vorliegenden Ausführungsform steuert den Arbeitsvorgang der Fördervorrichtung 2 im Förderprozess entsprechend dem obengenannten Befehl, der im Speicherteil 50 gespeichert ist. Als Folge davon greift die Fördervorrichtung 2 das Beförderungsstückgut W1 an der obengenannten Zuführposition und befördert dann das Beförderungsstückgut W1 in Richtung auf die Zielposition auf dem Werkstück W2. Des Weiteren steuert der Positionier-Steuerteil 52 der vorliegenden Erfindung die Arbeitsvorgänge der Fördervorrichtung 2, der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 und der Beurteilungsvorrichtung 4 im Positionierprozess. Die Arbeitsvorgänge der verschiedenen Vorrichtungen im Positionierprozess der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend ausführlich erklärt.
Im Positionierprozess der vorliegenden Ausführungsform transportiert zunächst die Fördervorrichtung 2 das Beförderungsstückgut W1 in Richtung auf die Zielposition, die in dem obengenannten Befehl beschrieben wird. Dieser Prozess nachfolgend manchmal als „Transportprozess” bezeichnet. Die Richtung im Transportprozess, durch den das Beförderungsstückgut W1 transportiert wird, ist durch den Pfeil A30 angezeigt. Im Positionierprozess der vorliegenden Ausführungsform erkennt als Nächstes die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 die Position des Beförderungsstückguts W1 nach dem Transportprozess. Dieser Prozess wird nachfolgend manchmal als „sekundärer Erkennungsprozess” bezeichnet. Im Positionierprozess der vorliegenden Ausführungsform beurteilt als Nächstes die Beurteilungsvorrichtung 4, ob sich die im sekundären Erkennungsprozess erkannte Position des Beförderungsstückguts innerhalb des obengenannten Zulässigkeitsbereichs A befindet. Dieser Prozess wird nachfolgend manchmal als „sekundärer Beurteilungsprozess” bezeichnet. Auf diese Weise umfasst der Positionierprozess der vorliegenden Ausführungsform den Transport durch die Fördervorrichtung 2, den sekundären Erkennungsprozess durch die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 und den sekundären Beurteilungsprozess durch die Beurteilungsvorrichtung 4. Des Weiteren steuert der Positionier-Steuerungsteil 52 der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Arbeitsvorgänge der Fördervorrichtung 2, der visuellen Erkennungsvorrichtung 3 und der Beurteilungsvorrichtung 4 so, dass der oben genannte Transportprozess, der sekundäre Erkennungsprozess und der sekundäre Beurteilungsprozess höchstens über eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen durchgeführt werden. Selbst dann, wenn die Anzahl von Wiederholungen dieser Prozesse nicht die Obergrenze erreicht, wird jedoch der Positionierprozess zu dem Zeitpunkt beendet, wenn die Ergebnisse der Beurteilung des sekundären Beurteilungsprozesses gültig werden (das heißt, die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 nach dem Transportprozess tritt in den Zulässigkeitsbereich A ein).
Als Nächstes wird der Arbeitsvorgang des Stückgut-Fördersystems 1 der vorliegenden Ausführungsform in Kürze erklärt. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Routine des Förder- und Positionierprozesses durch das Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 4 gezeigt, greift zunächst bei Schritt S401 die Hand RH der Fördervorrichtung 2 durch Ansaugen das Beförderungsstückgut W1, das an eine vorbestimmte Zuführposition zugeführt wird. Als Nächstes befördert die Hand RH der Fördervorrichtung 2 das durch die Hand RH gegriffene Beförderungsstückgut W1 zur Zielposition auf dem Werkstück W2. Die durch die Schritte S401 und S402 gezeigte Routine entspricht dem oben genannten Förderprozess. Wie oben erklärt, führt die Fördervorrichtung 2 den Förderprozess entsprechend dem im Speicherteil 50 des Steuerungssystems 5 gespeicherten Befehl durch.
Als Nächstes erkennt die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 bei Schritt S403 die Position des Beförderungsstückguts W1 nach dem Förderprozess sowie die Position des Werkstücks W2 (siehe 3). Die bei Schritt S403 erkannten Positionsinformationen des Beförderungsstückguts W1 und des Werkstücks W2 werden an die Beurteilungsvorrichtung 4 übermittelt. Als Nächstes beurteilt die Beurteilungsvorrichtung bei Schritt S404, ob sich die bei Schritt S403 erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 innerhalb des oben genannten Zulässigkeitsbereichs A befindet. Wenn sich die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 innerhalb des Zulässigkeitsbereichs A befindet (JA bei Schritt S404), überspringt das Stückgut-Fördersystem 1 den Positionierprozess und geht weiter zu Schritt S407. Wenn sich anderseits die erkannte Position nicht innerhalb des Zulässigkeitsbereichs A befindet (NEIN bei Schritt S404), dann führt die Fördervorrichtung 2 den oben genannten Transportprozess aus (Schritt S405).
Insbesondere transportiert die Fördervorrichtung 2 das Beförderungsstückgut W1 zur Zielposition auf dem Werkstück W2. Wie oben erklärt, wird in 3 die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 durch eine durchgezogene Linie angezeigt, während die Zielposition des Beförderungsstückguts W1 durch die strichpunktierte Linie angezeigt wird. Des Weiteren wird in 3 die Transportrichtung des Beförderungsstückguts W1 im Transportprozess durch den Pfeil A30 angezeigt. Bezugnehmend auf 3 stellt der oben genannte Positionier-Steuerteil 52 beim Transportprozess (Schritt S405) als die Transportdistanz des Beförderungsstückguts W1 einen Wert ein, der kleiner als die Distanz „d” zwischen der erkannten Position (P1) und der Zielposition des Beförderungsstückguts W1 ist. Es ist somit möglich zu verhindern, dass der Beförderungsgegenstand W1 aufgrund des Positionierfehlers der Fördervorrichtung 2 über die Zielposition hinaus transportiert wird. Die Erscheinung, dass das Beförderungsstückgut W1 auf diese Weise über die Zielposition hinaus transportiert wird, wird als „Überschreitung” bezeichnet. Das Verhältnis α des Einstellwerts „x” der Transportdistanz in Bezug auf die Distanz „d” zwischen der erkannten Position (P1) und der Zielposition (P0) des Beförderungsstückguts W1 beträgt beispielsweise 70% (α = x/d = 0,7).
Wiederum mit Bezug auf 4 führt die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 bei Schritt S406 den oben genannten sekundären Erkennungsprozess aus. Insbesondere erkennt die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 bei Schritt S406 die Position des Beförderungsstückguts W1 nach dem Transportprozess. Die Positionsinformation des bei Schritt S406 erkannten Beförderungsstückguts W1 wird an die Beurteilungsvorrichtung 4 übermittelt. Als Nächstes führt die Beurteilungsvorrichtung 4 ab der zweiten Runde von Schritt S404 fortschreitend den oben genannten sekundären Beurteilungsprozess durch. Insbesondere beurteilt die Beurteilungsvorrichtung 4 ab der zweiten Runde von Schritt S404 fortschreitend, ob sich die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 im direkt vorangehenden sekundären Erkennungsprozess (Schritt S406) innerhalb des Zulässigkeitsbereichs A befindet. Eine solche Routine der Schritte S405, S406 und S404 entspricht einem Zyklus des wiederholt durchgeführten Positionierprozesses. Eine solche Routine wird wiederholt, bis das Ergebnis der Beurteilung des sekundären Beurteilungsprozesses (zweiter und weiterer Vorgang von Schritt S404) gültig wird, das heißt, bis die erkannte Position des Beförderungsstückguts W1 im sekundären Erkennungsprozess (Schritt S406) in den Zulässigkeitsbereich A eintritt.
Es wird angemerkt, dass wenn der Transportprozess des Beförderungsstückguts W1 (Schritt S405) zweimal oder öfters wiederholt wird, der Einstellwert „x” der Transportdistanz geändert wird, sodass das Verhältnis α der Transportdistanz in Bezug auf die oben genannte Distanz „d” mit der Anzahl der Wiederholungen des Transportprozesses allmählich entsprechend kleiner wird. Wenn beispielsweise das oben genannte Verhältnis α im ersten Transportprozess 70% ist, dann wird der Einstellwert „x” der Transportdistanz so geändert, dass das Verhältnis α im zweiten Transportprozess 40% wird. Wenn weiterhin der Transportprozess ein drittes Mal ausgeführt wird, wird der Einstellwert „x” der Transportdistanz weiter so geändert, dass das oben genannte Verhältnis α kleiner als 40% wird. Mit zunehmender Anzahl von Wiederholungen des Transportprozesses wird normalerweise die Distanz „d” zwischen der erkannten Position (P1) und der Zielposition (P0) des Beförderungsstückguts W1 kleiner und somit kann eine Überschreitung in Folge eines Positionierfehlers der Fördervorrichtung 2 leicht auftreten. Wenn jedoch der Einstellwert „x” der Transportdistanz angemessen geändert wird, sodass das oben genannte Verhältnis α allmählich kleiner wird, dann ist es möglich, das Auftreten einer Überschreitung ab der zweiten Runde des Transportprozesses und fortschreitend zu verhindern. Dadurch kann sich das Beförderungsstückgut W1 allmählich an die Zielposition annähern und es ist somit möglich, die Anzahl der Wiederholungen des Transportprozesses zu reduzieren, bis die erfasste Position des Beförderungsstückguts W1 in den Zulässigkeitsbereich A eintritt. Dies stellt sicher, dass die erforderliche Zeit des Förder- und Positionierprozesses gekürzt wird.
Mit Bezug wiederum auf 4 gibt die Hand RH der Fördervorrichtung 2 bei Schritt S407 den Ansauggriff am Beförderungsstückgut W1 frei. Dies stellt sicher, dass das Beförderungsstückgut W1 von der Hand RH freigegeben wird und somit wird das Beförderungsstückgut W1 auf der Hauptfläche S2 des Werkstücks W2 abgelegt. Als Nächstes zieht bei Schritt S408 der Arm RA der Fördervorrichtung 2 die Hand RH vom Umgebungsbereich des Werkstücks W2 zurück. Danach beendet das Stückgut-Fördersystem 1 den Förder- und Positionierprozess. Das Fördersystem 1 kann jedoch, falls angemessen, einen Förder- und Positionierprozess für ein neues Beförderungsstückgut starten.
Auf die oben beschriebene Weise werden im Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Positionen des Beförderungsstückguts W1 nach der Beförderung durch die Fördervorrichtung 2 und des Werkstücks W2 durch die visuelle Erkennungsvorrichtung 3, die an der Fördervorrichtung 2 befestigt ist, erkannt, und die durch die visuelle Erkennungsvorrichtung 3 erkannte Positionsinformation wird als Basis benutzt, um zu beurteilen, ob das Beförderungsstückgut W1 in Bezug auf das Werkstück W2 genau positioniert wurde. Gemäß dem Stückgut-Fördersystem 1 der vorliegenden Ausführungsform wird es somit leicht möglich zu bestätigen, ob ein Beförderungsstückgut W1 in einem Förderprozess zum Befördern des Beförderungsstückguts W1 zu einem Werkstück W2 in Bezug auf ein Werkstück W2 genau positioniert wurde.
Wirkung der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Positionen des Beförderungsstückguts nach der Beförderung durch die Fördervorrichtung und des Werkstücks durch eine visuelle Erkennungsvorrichtung, die an der Fördervorrichtung befestigt ist, erkannt, und die von der visuellen Erkennungsvorrichtung erkannte Positionsinformation, wird als Basis benutzt, um zu beurteilen, ob das Beförderungsstückgut in Bezug auf das Werkstück genau positioniert ist. Somit ist es gemäß dem ersten Aspekt leicht möglich zu bestätigen, ob das Beförderungsstückgut in Bezug auf das Werkstück während des Förderprozesses zum Befördern des Beförderungsstückguts zum Werkstück genau positioniert ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Transportprozess des Beförderungsstückguts wiederholt, bis die durch die visuelle Erkennungsvorrichtung erkannte Position des Beförderungsstückguts in den Zulässigkeitsbereich eintritt, und es ist somit möglich, das Beförderungsstückgut in Bezug auf das bearbeitete Werkstück mit hoher Genauigkeit zu positionieren.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wert, der kleiner als die Distanz zwischen der erkannten Position und der Zielposition des Beförderungsstückguts ist, als die Transportdistanz des Beförderungsstückguts eingestellt und es ist somit möglich zu verhindern, dass das Beförderungsstückgut aufgrund eines Positionierfehlers der Fördervorrichtung über die Zielposition hinaus transportiert wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Einstellwert der Transportdistanz so geändert, dass das Verhältnis des Einstellwerts der Transportdistanz zur oben genannten Distanz mit größer werdender Anzahl von Wiederholungen kleiner wird, und somit ist es selbst dann, wenn der Transportprozess des Beförderungsstückguts wiederholt ausgeführt wird, möglich zu verhindern, dass das Beförderungsstückgut aufgrund eines Positionierfehlers der Fördervorrichtung über die Zielposition hinaus transportiert wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise im Rahmen des in den Ansprüchen beschriebenen Umfangs abgeändert werden. Beispielsweise wurde in der oben genannten Ausführungsform als die Fördervorrichtung 2 ein vertikaler Knickarmroboter dargestellt, wobei jedoch die Fördervorrichtung 2 des Stückgut-Fördersystems 1 in der vorliegenden Erfindung eine beliebige mechanische Vorrichtung, wie auch ein horizontaler Knickarmroboter, orthogonaler Roboter usw. sein kann, die ein Beförderungsstückgut W1 an eine vorbestimmte Zielposition befördern können. Des Weiteren kann die Fördervorrichtung 2 des Stückgut-Fördersystems 1 in der vorliegenden Erfindung mit einer durch elektromagnetische Anziehung oder durch einen Servomotor operierende Hand RH anstatt der in der oben genannten Ausführungsform dargestellten, durch Vakuumansaugung operierenden Hand RH ausgestattet sein. Ferner sind die Strukturen, Funktionen, usw. der verschiedenen Geräte des Stückgut-Fördersystems 1, das in den oben genannten Ausführungsformen beschrieben wird, lediglich Beispiele. Es können verschiedene Strukturen, Funktionen, usw. zum Erreichen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Abmessungen, Formen usw. des in den obenstehenden Ausführungsformen beschriebenen Beförderungsstückguts W1 und Werkstücks W2 sind lediglich Beispiele. Für das Beförderungsstückgut W1 und das Werkstück W2 können verschiedene Abmessungen, Formen usw. eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-11580 A [0002, 0003]

Claims

Stückgut-Fördersystem (1), Folgendes umfassend: eine Fördervorrichtung (2), die ein Beförderungsstückgut (W1) entsprechend einem Befehl zum Befördern des Beförderungsstückguts (W1) an eine Zielposition auf einem Werkstück (W2) befördert, eine visuelle Erkennungsvorrichtung (3), die eine Kamera (31) aufweist, die an der Fördervorrichtung (2) befestigt ist, um ein Bild aufzunehmen, das sowohl das Beförderungsstückgut (W1) nach dem Befördern durch die Fördervorrichtung (2) als auch das Werkstück (W2) enthält, und die das durch die Kamera (31) aufgenommene Bild analysiert, um die jeweiligen Positionen des Beförderungsstückguts (W1) und des Werkstücks (W2) zu erkennen, und eine Beurteilungsvorrichtung (4), die beurteilt, ob sich eine durch die visuelle Erkennungsvorrichtung (3) erkannte Position des Beförderungsstückgutes (W1) innerhalb eines Zulässigkeitsbereichs (A) befindet, der für die Position des Werkstücks (W2) festgelegt ist.
Stückgut-Fördersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Fördervorrichtung (2) einen Transportprozess ausführt, um das Beförderungsstückgut (W1) zur Zielposition zu transportieren, wenn sich eine durch die visuelle Erkennungsvorrichtung (3) erkannte Position des Beförderungsstückguts (W1) nicht innerhalb des Zulässigkeitsbereichs (A) befindet, die visuelle Erkennungsvorrichtung (3) einen sekundären Prozess durchführt, um eine Position des Beförderungsstückguts (W1) nach dem Transport durch den Transportprozess zu erkennen, die Beurteilungsvorrichtung (4) einen sekundären Beurteilungsprozess durchführt, um zu beurteilen, ob sich die in dem sekundären Erkennungsprozess erkannte Position innerhalb des Zulässigkeitsbereichs (A) befindet, und das Stückgut-Fördersystem (1) ferner ein Steuerungssystem (5) umfasst, das die Fördervorrichtung (2), die visuelle Erkennungsvorrichtung (3) und die Beurteilungsvorrichtung (4) steuert, sodass der Transportprozess, der sekundäre Erkennungsprozess und der sekundäre Beurteilungsprozess höchstens für eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen durchgeführt werden.
Stückgut-Fördersystem (1) nach Anspruch 2, wobei das Steuerungssystem (5) als Einstellwert (x) der Transportdistanz im Transportprozess einen Wert einstellt, der kleiner als eine Distanz (d) zwischen der durch die visuelle Erkennungseinrichtung (3) erkannte Position des Beförderungsstückguts (W1) und der Zielposition ist.
Stückgut-Fördersystem (1) nach Anspruch 3, wobei das Steuerungssystem (5) den Einstellwert (x) der Transportdistanz so ändert, dass ein Verhältnis des Einstellwerts (x) der Transportdistanz zur Distanz (d) mit zunehmender Anzahl von Wiederholungen des Transportprozesses kleiner wird.