特許 7495864 ワーク搬送システム及びワーク搬送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】ワーク搬送システム及びワーク搬送方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/10 20060101AFI20240529BHJP

【ＦＩ】

B25J9/10 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020180480

(22)【出願日】2020-10-28

(65)【公開番号】P2022071491

(43)【公開日】2022-05-16

【審査請求日】2023-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼津 聡志

(72)【発明者】

【氏名】三浦 尚史

(72)【発明者】

【氏名】寺▲崎▼ 周平

(72)【発明者】

【氏名】久保田 輝幸

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１３６９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６１７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１８４９９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／１０－１５／０６

Ｂ２３Ｑ １５／００

Ｂ６５Ｇ ６１／００

Ｈ０５Ｋ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを載置可能な載置台と、
前記載置台上に載置されたワークを該載置台上から搬送可能に構成されたワーク保持用ロボットと
を備えるワーク搬送システムであって、
前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、
前記ワーク保持用ロボットは、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの手先高さ（Ｈｔ）を検出可能に構成されており、
前記ワーク搬送システムは、検出された前記手先高さ（Ｈｔ）と、予め特定された前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、予め特定された前記ワーク保持部の高さの理論値（Ｈｇｒ）とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差（Ｈｏ）を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差（Ｈｏ）を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さ（Ｈｗ）を検出するよう構成されている
ことを特徴とするワーク搬送システム。

【請求項2】

前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さは、
予め特定された該載置台側床面から前記載置台の表面までの高さと、
予め特定された該載置台上に載置された前記検出対象物の高さ（Ｈｓ）と
を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送システム。

【請求項3】

前記ワーク搬送システムは、事前のキャリブレーション処理により、
前記ワーク保持用ロボットが設置されるロボット側床面から前記載置台の表面までの載置台高さ（Ｈｐ）と、
前記載置台側床面と前記ロボット側床面との高低差（Ｈｇａｐ）と
を特定可能に構成されており、
前記ワーク搬送システムは、特定した前記載置台高さ（Ｈｐ）及び前記高低差（Ｈｇａｐ）に基づいて、前記載置台側床面から前記載置台の表面までの高さを特定するよう構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のワーク搬送システム。

【請求項4】

前記ワーク搬送システムは、
前記載置台上に載置されたキャリブレーションジグの高さ（Ｈｊ）と、
前記ワーク保持部に代えて前記アーム部に装着されたキャリブレーショングリッパの高さ（Ｈｇｒ）と、
前記キャリブレーショングリッパが前記キャリブレーションジグに接触した時点における、前記ロボット側床面から前記ワーク保持用ロボットの所定の基準部位までのベース座標原点高さと、
同時点における、前記基準部位から前記キャリブレーショングリッパと前記アーム部との接続点までのベース座標原点基準手先高さ（Ｈｂｔ）と
に基づいて、前記載置台高さ（Ｈｐ）を特定するよう構成されており、
前記キャリブレーションジグの高さ（Ｈｊ）及び前記キャリブレーショングリッパの高さ（Ｈｇｒ）は、前記ワーク搬送システムに予め登録されており、
前記ワーク搬送システムは、前記キャリブレーション処理により前記ベース座標原点高さ及び前記ベース座標原点基準手先高さ（Ｈｂｔ）を特定可能に構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のワーク搬送システム。

【請求項5】

前記載置台上に載置されたワークを撮影し、該撮影されたワークの画像に基づいてワークの位置及び積載高さを検出するカメラシステムを更に備え、
前記カメラシステムは、
前記載置台上に載置されたワークを撮影可能なカメラと、
前記カメラにより撮影されたワークの撮影画像に基づいて、ワークの位置及び積載高さを検出する画像処理部と
を備え、
前記画像処理部は、前記ワーク保持部の高さ誤差を加味して、前記実積載高さを算出するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のワーク搬送システム。

【請求項6】

前記画像処理部は、
前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの高さと、
前記ワーク保持部の高さ誤差と、
前記載置台側床面から前記載置台の表面までの高さと、
前記ワーク保持部の高さの理論値と
に基づいて、前記実積載高さを算出するよう構成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のワーク搬送システム。

【請求項7】

前記カメラは、前記載置台上に載置されたワークを斜め上方から撮影するよう構成されている
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のワーク搬送システム。

【請求項8】

載置台上に載置されたワークをワーク保持用ロボットによって該載置台上から搬送するワーク搬送方法であって、
前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、
前記ワーク保持用ロボットにより、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの手先高さ（Ｈｔ）を検出し、
検出された前記手先高さ（Ｈｔ）と、予め特定された前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、予め特定された前記ワーク保持部の高さの理論値（Ｈｇｒ）とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差（Ｈｏ）を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差（Ｈｏ）を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さ（Ｈｗ）を検出する
ことを特徴とするワーク搬送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、載置場所に配置されているワークを自動で搬送するワーク搬送システム及びワーク搬送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パレット等の載置場所に配置されているワークをワーク保持用ロボットで保持し、曲げ加工機（ベンディングマシン）等の加工機へと搬送するように構成された加工システムが知られている（特許文献１）。

【0003】

特許文献１に記載の加工システムは、載置場所の中央の直上に設置された１台のカメラにより載置場所全体を撮影すると共に、該撮影されたワークの画像に基づいてワークの位置及び積載高さを検出し、該検出されたワークの位置及び積載高さの情報に基づいてワーク保持用ロボットを制御するよう構成されている。

【0004】

また、特許文献１に記載の加工システムは、ワーク保持用ロボットのワークを保持する部分に、ワークの実積載高さを検出するセンサ（実積載高さ検出部）が取り付けられており、該センサで検出したワークの実積載高さからワーク１枚分の厚さを減じた最新の実積載高さを、最上部のワークを搬送した後のワークの積載高さとして更新するよう構成されている。このような構成を備える特許文献１に記載の加工システムによれば、ワークの積載高さの検出精度を高めることが可能となるため、ワーク保持用ロボットの動作精度を高い水準で維持することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１２０３８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の加工システムでは、センサが反応した時点における機械的な理論値のみでワークの実積載高さを特定しているため、例えばユーザによるセンサの調整乃至取り付け位置の変更や、該センサが取り付けられるフレームの撓み等の機械的な要因により、機械的な理論値により特定されたワークの積載高さと、ワークの実際の積載高さとの間に誤差が生じ、ワークの実積載高さの検出精度が低下するおそれがある。また、このようなワークの実積載高さの検出精度の低下は、ワークの位置検出精度の低下にも直結するため、ワーク保持用ロボットの動作精度が低下するおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、ワークの実積載高さを高精度に検出することが可能なワーク搬送システム及びワーク搬送方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るワーク搬送システムは、ワークを載置可能な載置台と、前記載置台上に載置されたワークを該載置台上から搬送可能に構成されたワーク保持用ロボットとを備えるワーク搬送システムであって、前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの高さと、前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、前記ワーク保持部の高さの理論値とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さを検出するよう構成されていることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係るワーク搬送方法は、載置台上に載置されたワークをワーク保持用ロボットによって該載置台上から搬送するワーク搬送方法であって、前記ワーク保持用ロボットは、ワークを保持可能なワーク保持部と、該ワーク保持部を検出対象物に対して接近又は離間させるアーム部と、該ワーク保持部が検出対象物に接触したことを検出可能な表面検出センサとを備えており、前記表面検出センサにより前記検出対象物との接触が検出された時点における、前記載置台が載置された載置台側床面から前記ワーク保持部と前記アーム部との接続点までの高さと、前記載置台側床面から前記検出対象物の表面までの高さと、前記ワーク保持部の高さの理論値とに基づいて、前記ワーク保持部の高さ誤差を検出し、該ワーク保持部の高さ誤差を加味して、前記載置台上に載置されたワークの実積載高さを検出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ワークの実積載高さを高精度に検出することが可能なワーク搬送システム及びワーク搬送方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に一実施形態に係るワーク搬送システムの構成例を概略的に示す斜視図である。

【図2】本実施形態に係るロボットハンドを概略的に示す正面図である。

【図3】本実施形態に係るロボットハンドを概略的に示す底面図である。

【図4】キャリブレーション処理時における各構成の高さ関係を示す模式図である。

【図5】オフセット高さ測定処理時における各構成の高さ関係を示す模式図である。

【図6】本実施形態に係るカメラシステム及びワーク保持用ロボットにおける機能的構成を概略的に示すブロック図である。

【図7】本実施形態に係るワーク搬送方法のオフセット高さ測定処理工程の流れを示すフローチャートである。

【図8】本実施形態に係るオフセット高さ登録画面の一例を示す画面図である。

【図9】本実施形態に係るワーク搬送方法のワーク搬送処理工程の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。

【0013】

［ワーク搬送システムの全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク搬送システム１の構成例を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係るワーク搬送システム１は、ワークＷを載置可能な積載エリアＴＡを有する載置台Ｐと、載置台Ｐ上に載置されたワークＷを該載置台Ｐ上から搬送（搬出）可能に構成されたワーク保持用ロボット１０と、載置台Ｐ上に載置されたワークＷを撮影し、該撮影されたワークＷの画像に基づいてワークＷの位置及び積載高さを検出するカメラシステム３０（図６参照）とを備えている。また、本実施形態に係るワーク搬送システム１は、曲げ加工機等の加工機を更に含んでいても良く、該加工機と共にワークＷの自動加工システムを構成しても良い。

【0014】

本実施形態に係るワーク搬送システム１において、載置台Ｐ及びワーク保持用ロボット１０は、図１に示すように、作業場の床面Ｆ上に設置されている。具体的には、ワーク保持用ロボット１０は、加工機近傍の床面（以下、「ロボット側床面ＦＲ」という）上に設置されており、載置台Ｐは、例えば、ワーク保持用ロボット１０を境として加工機の反対側の領域の床面（以下、「載置台側床面ＦＰ」という）上に設置されている。これらロボット側床面ＦＲ及び載置台側床面ＦＰは、高低差のない面一の床面Ｆを構成することが好ましいが、床面Ｆの歪みや段差等により、これらの間に高低差が存在しても良い。以下、ロボット側床面ＦＲと載置台側床面ＦＰとの当該高低差を「床面高低差Ｈｇａｐ」という。なお、該床面高低差Ｈｇａｐは、後述するキャリブレーション処理によって特定することが可能である。

【0015】

［載置台の構成］
載置台Ｐは、図１に示すように、載置台側床面ＦＰ上に載置されたパレットであり、その上面に、ワークＷを載置可能な積載エリアＴＡを有している。載置台Ｐの高さ（以下、「載置台高さＨｐ」という）は、機械的に固定又は一義的に特定可能となっており、例えば、後述するキャリブレーション処理によって特定することが可能である。なお、本明細書において、載置台高さＨｐは、ロボット側床面ＦＲを基準とした高さ、すなわち、ロボット側床面ＦＲから載置台Ｐの積載エリアＴＡにおける上面までの鉛直方向に沿った直線長さであり、例えば図４に示すように床面高低差Ｈｇａｐが存在する場合には、該床面高低差Ｈｇａｐを含む高さを意図している。

【0016】

また、載置台Ｐの周囲所定箇所には、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷを磁力によって浮上させるマグネットフロータＭ（図１では図示省略。図４等参照）と、積載エリアＴＡに積載されたワークＷに照射光を照射可能な複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）等を有する照明設備Ｌとが設けられている。本実施形態に係るワーク搬送システム１は、マグネットフロータＭによって、ワーク保持用ロボット１０によるワークＷの保持を補助すると共に、照明設備Ｌによって、後述するカメラ４０によるワークＷの撮影を補助するよう構成されている。なお、これら載置台Ｐ、マグネットフロータＭ及び照明設備Ｌは、種々の公知の構成を任意に採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。

【0017】

［ワーク保持用ロボットの構成］
ワーク保持用ロボット１０は、図１に示すように、載置台Ｐと、ワークＷの搬送先（例えば、加工機等）との間に配置されており、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷを保持し、該ワークＷを加工機等の搬送先に向けて搬送するように構成されている。

【0018】

具体的には、ワーク保持用ロボット１０は、ロボット側床面ＦＲ上においてワーク保持用ロボット１０を移動させるための移動機構１４と、ワークＷを保持可能なロボットハンド（ワーク保持部）２０と、ロボットハンド２０をワークＷ（検出対象物）に対して接近又は離間させるアーム部１２と、ロボットハンド２０がワークＷ（検出対象物）に接触したことを検出可能な表面検出センサ５０と、ワーク保持用ロボット１０の制御を行うロボット制御部６０とを備えている。

【0019】

移動機構１４は、ロボット側床面ＦＲ上に敷設されたレール部１４ａと、該レール部１４ａ上に沿って移動可能なベース台１４ｂと、ベース台１４ｂを駆動させるベース台駆動手段（図示せず）とを有する所謂直動機構であり、ロボット制御部６０からの制御信号に基づいて、ロボット側床面ＦＲ上においてワーク保持用ロボット１０を移動させるよう構成されている。なお、移動機構１４は、種々の公知の構成を採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。

【0020】

アーム部１２は、一端部が移動機構１４のベース台１４ｂに連結されると共に、他端部がロボットハンド２０に連結されており、ロボット制御部６０からの制御信号に基づいて、ロボットハンド２０をワークＷに対して接近又は離間させるよう構成されている。本実施形態において、アーム部１２は、６軸の制御軸を有する多関節アームであり、載置台ＰからのワークＷの搬送だけではなく、加工機等へのワークＷの搬送（搬入）、ワークＷの加工（曲げ加工）の補助、及び、加工機等からの製品（曲げ加工品）の搬送（搬出）等を実行可能に構成されている。

【0021】

具体的には、アーム部１２は、図１に示すように、ベース台１４ｂの上部に設けられたアーム支持部材１２ａと、アーム支持部材１２ａの先端部に連結された下部アーム１２ｂと、下部アーム１２ｂの先端部に連結された第１上部アーム１２ｃと、第１上部アーム１２ｃの先端部に連結された第２上部アーム１２ｄと、第２上部アーム１２ｄの先端部に連結された第１リスト１２ｅと、第１リスト１２ｅの先端部に連結された第２リスト１２ｆと、これら各構成要素をそれぞれ駆動させるモータ等の駆動手段（図示せず）とを備えている。

【0022】

アーム支持部材１２ａは、鉛直（垂直）な軸を中心として、ベース台１４ｂに対して水平方向に旋回可能となっており、下部アーム１２ｂは、水平な軸を中心として、アーム支持部材１２ａに対して鉛直方向に揺動可能となっており、第１上部アーム１２ｃは、水平な軸（図１に示す制御軸Ｓ）を中心として、下部アーム１２ｂに対して鉛直方向に揺動可能となっている。また、第２上部アーム１２ｄは、該第２上部アーム１２ｄの中心軸を中心として回転可能となっており、第１リスト１２ｅは、水平な軸を中心として、第２上部アーム１２ｄに対して鉛直方向に揺動可能となっている。さらに、第２リスト１２ｆは、その先端部にロボットハンド２０が着脱可能となっており、かつ、該第２リスト１２ｆの中心軸を中心として回転可能となっている。

【0023】

アーム部１２は、後述するキャリブレーション処理工程において、ワーク保持用ロボット１０の底面（すなわち、ロボット側床面ＦＲ）から所定の基準部位までの高さ（以下、「ベース座標原点の高さ」という）を機械的に固定又は一義的に特定可能に構成されている。本実施形態において、「ベース座標原点の高さ」は、ロボット側床面ＦＲから第１上部アーム１２ｃの制御軸Ｓまでの鉛直方向に沿った直線長さをいうものとするが、これに限定されるものではなく、基準部位は任意に変更可能である。

【0024】

なお、アーム部１２は、種々の公知の構成を採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。また、アーム部１２は、上述した６軸の制御軸を有する多関節アームの構成に限定されず、種々の公知の構成を任意に採用することが可能である。

【0025】

ロボットハンド２０は、図２及び図３に示すように、アーム部１２の第２リスト１２ｆの先端部に着脱可能に装着されるハンド本体２２と、ハンド本体２２に取り付けられ、ワークＷを保持可能に構成された複数のグリッパ２４とを備えている。

【0026】

ハンド本体２２は、アーム部１２の第２リスト１２ｆの先端部に着脱可能に装着される装着部２２ａと、装着部２２ａに結合された第１支持バー２２ｂと、第１支持バー２２ｂにその長手方向に間隔を置いて設けられた複数の第２支持バー２２ｃとを有している。なお、ハンド本体２２の形状は、図示の例に限定されず、ワークＷの形状等に応じて任意に変更することが可能である。

【0027】

グリッパ２４は、各第２支持バー２２ｃの両末端部にそれぞれ取り付けられており、それぞれ、エアを吸引するエア吸引源（図示せず）に配管を介して接続されている。各グリッパ２４は、その下端部にワークＷの表面に吸着可能（接触可能）な平型の吸着パッド２６を備えており、エア吸引源によるエアの吸引力によって、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷの表面に吸着するよう構成されている。エア吸引源は、表面検出センサ５０によってロボットハンド２０とワークＷとの接触が検出された際（具体的には、後述する近接センサ５６によって後述するドグ５７が検出された際）に、吸引動作を開始するように構成されている。

【0028】

ロボットハンド２０の高さ（以下、「グリッパ高さＨｇｒ」という）は、機械的に固定又は一義的に特定可能となっており、例えばロボットハンド２０の規格等によって特定することが可能である。なお、本明細書において、グリッパ高さＨｇｒは、図２に示すように、ロボットハンド２０の基端部（本実施形態では装着部２２ａの上端部）から先端部（本実施形態では吸着パッド２６の下端部）までの鉛直方向に沿った直線長さであり、表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差（後述するオフセット高さＨｏ）を含まないロボットハンド２０の機械的な高さの理論値を意図している。

【0029】

なお、ロボットハンド２０は、種々の公知の構成を採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。また、ロボットハンド２０は、上述した吸着方式に限定されず、種々の公知の構成を任意に採用することが可能である。

【0030】

［表面検出センサ］
表面検出センサ５０は、図２及び図３に示すように、ロボットハンド２０のハンド本体２２の任意の位置に取り付けられており、吸着パッド２６がワークＷの表面に接触したことを検出することが可能に構成されている。なお、本明細書において、「ワークＷの表面に接触した」には、ワークＷの表面に完全に接触した場合に加え、ワークＷの表面に接触したと評価し得る程度に近接した場合も含むこととする。

【0031】

具体的には、表面検出センサ５０は、ロボットハンド２０のハンド本体２２に取り付け可能に構成されたブラケット５２と、吸着パッド２６に先立ってワークＷの表面に接触する接触ピン５４と、接触ピン５４がワークＷの表面に接触したことを検出する近接センサ５６とを備えている。

【0032】

ブラケット５２は、ハンド本体２２の第１支持バー２２ｂ及び第２支持バー２２ｃに対して平行な平行部と、該平行部に対して垂直な垂直部とを有するＬ型のブラケットであり、該垂直部が接触ピン５４の進退方向に沿って延びるよう、ハンド本体２２に対して取り付け可能に構成されている。ブラケット５２は、ハンド本体２２の第１支持バー２２ｂ及び第２支持バー２２ｃに対して着脱可能に構成されている。すなわち、表面検出センサ５０は、接触ピン５４や吸着パッド２６がワークＷの表面に確実に接触できるよう、ワークＷに形成された穴の位置やワークＷの形状及び表面の凹凸等に応じて、ハンド本体２２に対する取り付け位置を変更可能となっている。

【0033】

接触ピン５４は、ハンド本体２２の第１支持バー２２ｂ及び第２支持バー２２ｃを境として、その先端部がワークＷと接触する側（ハンド本体２２のグリッパ２４側）に位置し、基端部がその反対側（ハンド本体２２の装着部２２ａ側）に位置するよう、ブラケット５２の平行部を貫通して設けられている。

【0034】

接触ピン５４は、コイルスプリング５５によってその先端方向（ワークＷに向かう方向）に向けて付勢されており、ワークＷと接触する前の状態（コイルスプリング５５が圧縮していない状態）において、その先端部がグリッパ２４の吸着パッド２６よりもワークＷに近い側に位置する長さを有している。また、接触ピン５４は、ワークＷとの接触によってコイルスプリング５５が圧縮することにより、基端部側に後退するよう構成されている。

【0035】

接触ピン５４の基端部には、近接センサ５６により検出されることが可能なドグ５７が設けられている。ドグ５７は、接触ピン５４がワークＷと接触する前の状態（コイルスプリング５５が圧縮していない状態）においては近接センサ５６により検出されず、かつ、接触ピン５４がワークＷと接触して基端部側に規定量ｄ（図２参照）分後退した状態（コイルスプリング５５が圧縮した状態）において、近接センサ５６により検出されることが可能な位置に配されている。

【0036】

近接センサ５６は、ブラケット５２の垂直部に設けられており、接触ピン５４がワークＷと接触して基端部側に規定量ｄ分後退した際に、接触ピン５４のドグ５７を検出するよう構成されている。すなわち、本実施形態に係る表面検出センサ５０は、接触ピン５４の先端部が載置台Ｐ上に載置されたワークＷの表面に接触し、該接触ピン５４がコイルスプリング５５の付勢力に抗しつつ基端部側（上方向）へ規定量ｄ分後退することにより、近接センサ５６によってドグ５７が検出されるように構成されており、該ドグ５７の検出により、吸着パッド２６がワークＷの表面に接触したことを検出可能に構成されている。

【0037】

なお、表面検出センサ５０は、上述した構成に限定されず、ロボットハンド２０がワークＷに接触したことを検出可能な構成であれば、非接触式のセンサやワーク保持用ロボット１０の力覚センサ等も含め、種々の公知の構成を任意に採用することが可能である。

【0038】

［ロボット制御部］
ロボット制御部６０は、カメラシステム３０の後述する画像処理部３２から供給されるワークＷの位置（ｘ，ｙ）及び積載高さ（ｈ）の情報に基づいて、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷにロボットハンド２０が到達するよう、移動機構１４及びアーム部１２を制御するよう構成されている。また、ロボット制御部６０は、最上部のワークＷにロボットハンド２０が到達し、表面検出センサ５０によりロボットハンド２０と該最上部のワークＷとの接触が検出された際に、ロボットハンド２０により該最上部のワークＷを保持するようエア吸引源を制御すると共に、該保持したワークＷを加工機等の搬送先に向けて搬送するよう、移動機構１４及びアーム部１２を制御するよう構成されている。

【0039】

また、ロボット制御部６０は、表面検出センサ５０の検出精度に起因するロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ測定誤差（オフセット高さＨｏ）を検出するオフセット高さ測定部６２を備えている。さらに、ロボット制御部６０は、後述するオフセット高さ測定処理工程において、オフセット高さ測定部６２により検出したオフセット高さＨｏをカメラシステム３０に送信可能に構成されると共に、後述するワーク搬送処理工程において、表面検出センサ５０によってワークＷの表面が検出された際の手先高さＨｔ（後述する「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」）をカメラシステム３０に順次送信可能に構成されている。以下、オフセット高さ測定部６２の具体的な構成について説明する。

【0040】

オフセット高さ測定部６２は、図４に示すように、後述するキャリブレーション処理工程において、載置台Ｐ上に載置された「キャリブレーションジグＣＪの高さＨｊ」と、ロボットハンド２０（ワーク保持部）に代えてアーム部１２に装着された「キャリブレーショングリッパＣＧの高さＨｇｒ」と、キャリブレーショングリッパＣＧがキャリブレーションジグＣＪに接触した時点における、ロボット側床面ＦＲからワーク保持用ロボット１０の所定の基準部位までの高さ（ベース座標原点の高さ）と、同時点における、同基準部位からキャリブレーショングリッパＣＧとアーム部１２との接続点までの高さ（ベース座標原点を基準とした場合の手先高さＨｂｔ）とに基づいて、「載置台高さＨｐ」を検出するよう構成されている。すなわち、「ベース座標原点の高さ」については、図４に示すように以下の計算式（１）が成立するところ、これを以下の計算式（２）のとおり変形することで、「載置台高さＨｐ」を一義的に算出することができる。

【0041】

［計算式（１）］
「ベース座標原点の高さ」＝Ｈｐ＋Ｈｊ＋Ｈｇｒ＋Ｈｂｔ
［計算式（２）］
Ｈｐ＝「ベース座標原点の高さ」－Ｈｊ－Ｈｇｒ－Ｈｂｔ

【0042】

なお、キャリブレーションジグＣＪとは、後述するキャリブレーション処理工程において使用する板状の部材であり、その高さＨｊ（厚さ）を一義的に特定することが可能に構成されている。また、キャリブレーショングリッパＣＧとは、後述するキャリブレーション処理工程において使用するキャリブレーション専用のロボットハンドであり、表面検出センサの調整が不可能とされることにより、その高さＨｇｒを一義的に特定することが可能に構成されている。

【0043】

また、上記計算式（１）及び（２）において、「ベース座標原点を基準とした場合の手先高さＨｂｔ」とは、キャリブレーショングリッパＣＧとキャリブレーションジグＣＪとの接触時における、ベース座標原点からロボットハンド２０の基端部（本実施形態では装着部２２ａの上端部）までの鉛直方向に沿った直線長さをいい、機械的に固定又は一義的に特定可能となっている。

【0044】

また、オフセット高さ測定部６２は、図５に示すように、後述するオフセット高さ測定処理工程において、表面検出センサ５０によりワークＷ（検出対象物）との接触が検出された時点における、載置台側床面ＦＰからロボットハンド２０（ワーク保持部）とアーム部１２との接続点（本実施形態では装着部２２ａの上端部）までの高さ（載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ）と、載置台側床面ＦＰからワークＷ（検出対象物）の表面までの高さ（「検出対象高さＨｓ」＋「載置台高さＨｐ」－「床面高低差Ｈｇａｐ」）と、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さの理論値（グリッパ高さＨｇｒ）とに基づいて、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差（オフセット高さＨｏ）を検出するよう構成されている。

【0045】

ここで、載置台側床面ＦＰからワークＷ（検出対象物）の表面までの高さは、載置台側床面ＦＰから載置台Ｐの表面までの高さ（「載置台高さＨｐ」－「床面高低差Ｈｇａｐ」）と、載置台Ｐ上に載置されたワークＷ（検出対象物）の高さ（検出対象高さＨｓ）とを含んでいる。また、載置台側床面ＦＰから載置台Ｐの表面までの高さは、ロボット側床面ＦＲから載置台Ｐの表面までの載置台高さ（載置台高さＨｐ）と、載置台側床面ＦＰとロボット側床面ＦＲとの高低差（床面高低差Ｈｇａｐ）とを含んでおり、これら載置台高さＨｐ及び床面高低差Ｈｇａｐに基づいて検出することが可能である。

【0046】

具体的には、オフセット高さ測定部６２は、「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」と、「床面高低差Ｈｇａｐ」、「載置台高さＨｐ」、「検出対象高さＨｓ」及び「グリッパ高さＨｇｒ」とに基づいて、「オフセット高さＨｏ」を特定するよう構成されている。

【0047】

すなわち、「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」については、図５に示すように、理論的には、以下の計算式（３）が成立するはずである。しかしながら、本発明者は、実際に計測すると以下の計算式（３）が成立しない場合があることを発見し、鋭意検討の結果、その原因が、例えばユーザによる表面検出センサ５０の調整乃至取り付け位置の変更や、該表面検出センサ５０が取り付けられるハンド本体２２の撓みや高低差等の機械的な要因に起因することを見出した。そこで、本発明者は、以下の計算式（３）を、表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差（オフセット高さＨｏ）を考慮した以下の計算式（４）に改めると共に、これを以下の計算式（５）のとおり変形することで、「オフセット高さＨｏ」を一義的に算出することとした。

【0048】

［計算式（３）］
Ｈｔ＝（Ｈｐ－Ｈｇａｐ）＋Ｈｓ＋Ｈｇｒ
［計算式（４）］
Ｈｔ＝（Ｈｐ－Ｈｇａｐ）＋Ｈｓ＋（Ｈｇｒ＋Ｈｏ）
［計算式（５）］
Ｈｏ＝Ｈｔ－Ｈｐ＋Ｈｇａｐ－Ｈｓ－Ｈｇｒ

【0049】

なお、上記計算式（３）～（５）において、「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」とは、表面検出センサ５０によるワーク表面検出時における、載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）からロボットハンド２０の基端部（本実施形態では装着部２２ａの上端部）までの鉛直方向に沿った直線長さをいい、機械的に固定又は一義的に特定可能となっている。

【0050】

また、上記計算式（３）～（５）において、「検出対象高さＨｓ」とは、載置台Ｐの上面からロボットハンド２０が接触した部位の表面（表面検出センサ５０により検出された表面）までの鉛直方向に沿った直線長さをいう。すなわち、ロボットハンド２０をワークＷに接触させる場合には、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの厚みが「検出対象高さＨｓ」となり、例えば載置台Ｐ上に１枚のワークＷのみが載置されている場合には、該ワークＷの１枚の板厚であり、載置台Ｐ上に複数枚のワークＷが積載されている場合には、該複数枚のワークＷの板厚の合計値である。なお、この「検出対象高さＨｓ」は、後述するオフセット高さ登録画面７０（図８参照）を介してユーザが入力することが可能となっている。

【0051】

さらに、上記計算式（４）及び（５）において、「オフセット高さＨｏ」は、表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差であり、より具体的には、表面検出センサ５０に関する上述した機械的な要因により、近接センサ５６とドグ５７との間の本来の検出距離（規定量ｄ）と、実際の検出距離ｄ´（図示せず）との間に生じた検出距離の差（Δｄ＝ｄ－ｄ´）である。

【0052】

［カメラシステムの構成］
カメラシステム３０は、図１及び図６に示すように、載置台Ｐ上に載置されたワークＷを撮影可能な１台のカメラ４０と、カメラ４０により撮影されたワークＷの撮影画像に基づいて、ワークＷの位置及び積載高さを検出する画像処理部３２と、作業者によって情報の入力や設定等が行われる操作入力部３１とを備えている。

【0053】

［カメラ］
カメラ４０は、例えば安価で汎用性の高い単眼カメラ（すなわち、レンズ及びイメージセンサが１つずつ配されたカメラ）により構成され、図１に示すように、積載エリアＴＡの全体又は一部を撮影範囲として撮影可能となるよう、載置台Ｐの積載エリアＴＡの上部に、カメラスタンド４１等の支持部材を介して配置されている。

【0054】

本実施形態において、カメラ４０は、図１に示すように、ワーク保持用ロボット１０と干渉しない位置、例えば載置台Ｐの中央の直上よりもワーク保持用ロボット１０から離れる方向に外れた位置（載置台Ｐの斜め上方位置）に配置されており、載置台Ｐの積載エリアＴＡ及びワークＷを斜め上方から撮影するよう構成されている。本実施形態では、このようにカメラ４０が載置台Ｐの斜め上方位置に配置されることにより、ワークＷをクレーン等を用いて載置台Ｐ上に搬入する際や、ワーク保持用ロボット１０によってワークＷを搬送する際におけるカメラ４０の干渉リスクを低減させることができる。

【0055】

カメラ４０は、撮影した撮影画像データを画像処理部３２に供給するよう構成されている。なお、本実施形態に係るカメラシステム３０は、カメラ４０からデジタル信号（撮影画像データ）を直接出力する構成であっても良いし、カメラ４０から出力されたアナログ信号（撮影画像信号）をＡ／Ｄコンバータ（図示せず）等でデジタル信号（撮影画像データ）に変換して出力する構成であっても良い。

【0056】

また、カメラ４０は、載置台Ｐに積載されているワークＷを撮影する際に該ワークＷに照明光が照射されるよう、照明設備Ｌと連動可能に構成されている。このような構成によれば、ワークＷのエッジが明確化され、後述するパターンマッチングによってワークＷの位置を検出する際にワークＷの位置が検出しやすくなるという利点がある。

【0057】

［画像処理部］
画像処理部３２は、カメラ４０から供給された撮影画像データに基づいて、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷの位置及び積載高さを検出し、検出した位置及び積載高さの情報をロボット制御部６０に供給するよう構成されている。すなわち、画像処理部３２は、積載エリアＴＡに積載された複数のワークＷのうちの最上部のワークＷの位置及び積載高さを高精度に検出するワーク検出装置として機能することが可能に構成されている。

【0058】

具体的には、画像処理部３２は、図６に示すように、カメラ４０から供給された撮影画像データを補正する画像補正部３３と、ワークＷのモデルが複数記憶されているモデル記憶部３５と、補正された撮影画像データの画像とモデル記憶部３５に記憶されているワークＷのモデルとのパターンマッチングを実行するパターンマッチング部３４と、パターンマッチング部３４の後述する第１パターンマッチング処理の結果に基づいて、ワークＷの位置及び高さを検出する一次検出部３６と、表面検出センサ５０による表面検出に基づいて、積載エリアＴＡに積載されたワークＷの実積載高さＨｗを算出する実積載高さ算出部３７と、パターンマッチング部３４の後述する第２パターンマッチング処理の結果に基づいて、ワークＷの位置及び高さを再検出する二次検出部３８と、ワーク保持用ロボット１０との間においてデータ通信を行う送受信部３９とを備えている。

【0059】

画像補正部３３は、予め実行されたキャリブレーション処理に基づいて求められた変換パラメータを用いて、撮影画像データを補正するよう構成されている。具体的には、画像補正部３３は、斜め上方から撮影された撮影画像を、本来のワークＷの形状（すなわち、直上から撮影した場合のワークＷの形状）に戻す変換処理（画像補正）を実行するよう構成されている。なお、このような画像補正は、種々の任意の方法により実行することが可能であるため、その詳細な説明を省略する。

【0060】

モデル記憶部３５には、大きさが異なる複数のモデルが記憶されている。具体的には、モデル記憶部３５は、積載エリアＴＡに１枚のワークＷが配置された状態における撮影画像（最小のワークＷの撮影画像）に対応するモデルから、積載エリアＴＡに最大枚数のワークＷが積載された状態における撮影画像（最大のワークＷの撮影画像）に対応するモデルまでの複数段階の大きさのモデルを記憶している。モデルは、搬送対象となるワークＷ（載置台Ｐの積載エリアＴＡに積載されたワークＷ）と同形の線画像とすることができる。

【0061】

なお、モデル記憶部３５には、モデルの大きさ毎に、角度を異ならせた複数のモデルが更に記憶されていることが好ましく、これにより、ワークＷの位置だけでなく、ワークＷの角度（向き）を特定することも可能となる。この場合におけるモデルの角度は、１度ずつ異なること（すなわち、モデルの大きさ毎に１度ずつ角度が異なる３６０個のモデルが用意されること）が好ましい。

【0062】

パターンマッチング部３４は、画像補正部３３により補正された撮影画像データの画像と、モデル記憶部３５に記憶されている全てのモデルとをパターンマッチングする第１パターンマッチング処理を実行可能に構成されており、該第１パターンマッチング処理により、最も一致度の高い大きさ（及び角度）のモデルを選択するよう構成されている。

【0063】

一次検出部３６は、パターンマッチング部３４の第１パターンマッチング処理により選択された最も一致度の高い大きさ（及び角度）のモデルに基づいて、積載エリアＴＡに実際に積載されている最上部のワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）（及び角度（θ））と、ワークＷの積載高さ（ｈ）とを検出するよう構成されている。

【0064】

具体的には、一次検出部３６は、選択されたモデルの角部の位置（ｘ，ｙ）を積載エリアＴＡ上の最上部のワークＷの位置として検出するよう構成されており、また、ワークＷの角度（θ）も検出する場合には、選択されたモデルの角度（θ）を積載エリアＴＡ上の最上部のワークＷの角度として検出するよう構成されている。なお、撮影画像の原点（０，０）は、積載エリアＴＡの角部の位置とすることができる。また、一次検出部３６は、マッチングしたモデルの大きさに基づいて、積載エリアＴＡに実際に積載されているワークＷの高さ（すなわち、積載エリアＴＡの上面から最上部のワークＷの上面までの鉛直方向に沿った直線長さ）を検出するよう構成されている。なお、ワークＷの撮影画像の大きさとモデルの大きさとの対応関係は、キャリブレーション処理等によって予め定められることが可能である。

【0065】

実積載高さ算出部３７は、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差（オフセット高さＨｏ）を加味して、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの実積載高さＨｗを検出するよう構成されている。具体的には、実積載高さ算出部３７は、ロボット制御部６０から受信した「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」（載置台側床面ＦＰからロボットハンド２０（ワーク保持部）とアーム部１２との接続点までの高さ）と、同じくロボット制御部６０から受信した「オフセット高さＨｏ」（ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差）と、載置台側床面ＦＰから載置台Ｐの表面までの高さ（「載置台高さＨｐ」－「床面高低差Ｈｇａｐ」）と、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の「グリッパ高さＨｇｒ」の理論値とに基づいて、以下の計算式（６）により、積載エリアＴＡ上に載置されたワークＷの「実積載高さＨｗ」を算出するよう構成されている。

【0066】

［計算式（６）］
Ｈｗ＝Ｈｔ－Ｈｐ＋Ｈｇａｐ－Ｈｇｒ－Ｈｏ

【0067】

また、パターンマッチング部３４は、実積載高さ算出部３７により検出された実積載高さＨｗに基づいてパターンマッチングするモデルの範囲を絞り込んだ上で、画像補正部３３により補正された撮影画像データの画像と、絞り込んだ範囲内のモデルとをパターンマッチングする第２パターンマッチング処理を実行可能に構成されており、該第２パターンマッチング処理により、第１パターンマッチング処理よりも高精度に、最も一致度の高い大きさ（及び角度）のモデルを再選択するよう構成されている。なお、パターンマッチング部３４は、実積載高さＨｗに基づく一部のモデルを選択する構成に代えて、実積載高さＨｗに基づいた大きさの新たなモデルを作成する構成としても良い。

【0068】

二次検出部３８は、パターンマッチング部３４の第２パターンマッチング処理により選択された最も一致度の高い大きさ（及び角度）のモデルに基づいて、積載エリアＴＡに実際に積載されている最上部のワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）（及び角度（θ））と、ワークＷの積載高さ（ｈ）とを再検出するよう構成されている。

【0069】

［操作入力部］
操作入力部３１は、図１に示すように、表示装置としてのディスプレイと、キーボードやマウス等の入力装置からなる入力部とを備えており、ワーク搬送システム１において通常必要とされる画面表示及び情報入力の機能に加え、ディスプレイ上に後述するオフセット高さ登録画面７０を表示可能に構成されている。なお、操作入力部３１は、ディスプレイと入力部とを備える構成に限定されず、これらディスプレイ及び入力部に代わり同等の機能を備えることができるものであれば（例えば、遠隔から利用可能な表示手段や入力手段等）、これに限定されるものではない。

【0070】

［ワーク搬送方法］
次に、本実施形態に係るワーク搬送システム１を用いて行うワーク搬送方法について、説明する。本実施形態に係るワーク搬送方法は、載置台Ｐ上に載置されたワークＷをワーク保持用ロボット１０によって載置台Ｐ上から搬送（搬出）するワーク搬送方法であり、概略的には、載置台Ｐの高さ（載置台高さＨｐ）の理論値を取得するキャリブレーション処理工程（前処理工程）と、表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差（オフセット高さＨｏ）を特定するオフセット高さ測定処理工程と、ワーク保持用ロボット１０によるワークＷの搬送処理を実行するワーク搬送処理工程とを含んでいる。

【0071】

［キャリブレーション処理工程（前処理工程）］
本実施形態に係るワーク搬送方法では、ワーク搬送処理工程に先立ち、まず、キャリブレーション処理工程が実行される。キャリブレーション処理工程は、機械システム納入時に通常一度だけ行われる校正処理であり、特徴点となる開口やＡＲマーカ等が施されたキャリブレーションジグＣＪをワーク保持用ロボット１０によって保持し、載置台Ｐの積載エリアＴＡの空間上において水平方向及び鉛直方向に沿って移動及び回転させながらカメラ４０によって撮影し、これにより撮影された撮影画像とワーク保持用ロボット１０の位置座標等の情報に基づいて、載置台Ｐの積載エリアＴＡにおける空間座標を特定するものである。なお、キャリブレーション処理工程は、機械システム納入時に加えて又はこれに代えて、載置台Ｐの高さを変更した時等の種々の任意のタイミングで実施しても良い。

【0072】

本実施形態に係るワーク搬送方法では、このキャリブレーション処理工程を利用して、載置台高さＨｐを特定する。具体的には、このキャリブレーション処理工程において、高さＨｊ（厚さ）が不変のキャリブレーションジグＣＪと、高さＨｇｒが不変のキャリブレーショングリッパＣＧとを使用することで、既述の計算式（２）により、載置台Ｐの高さ（載置台高さＨｐ）の理論値を取得する。また、このキャリブレーション処理工程では、床面高低差Ｈｇａｐも併せて特定（算出）する。

【0073】

さらに、本実施形態に係るワーク搬送方法では、このキャリブレーション処理工程において、撮影画像の歪み及び該撮影画像の撮影時における空間座標値等の情報に基づいて画像解析することにより、画像補正用の変換パラメータを生成する処理も実行する。

【0074】

［オフセット高さ測定処理工程］
次に、本実施形態に係るワーク搬送方法では、ワーク搬送処理工程の前又はこれと並行して、オフセット高さ測定処理工程が実行される。オフセット高さ測定処理工程は、概略的には、表面検出センサ５０によりワークＷ（検出対象物）との接触が検出された時点における、載置台側床面ＦＰからロボットハンド２０（ワーク保持部）とアーム部１２との接続点（本実施形態では装着部２２ａの上端部）までの高さ（載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ）と、載置台側床面ＦＰからワークＷ（検出対象物）の表面までの高さ（「検出対象高さＨｓ」＋「載置台高さＨｐ」－「床面高低差Ｈｇａｐ」）と、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さの理論値（グリッパ高さＨｇｒ）とに基づいて、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差（オフセット高さＨｏ）を検出する処理を実行する工程である。

【0075】

具体的には、オフセット高さ測定処理工程では、図７に示すように、まず、キャリブレーション処理工程で載置台高さＨｐが一義的に特定された載置台Ｐの積載エリアＴＡ上に、検出対象高さＨｓが一義的に特定されている検出対象物を載置する（Ｓ１）。この際、検出対象物は、その角部を載置台Ｐの積載エリアＴＡの角部（原点（０，０））に合わせて載置されることが好ましい。検出対象物としては、例えば、板厚が予め特定されている１枚のワークＷを使用することが可能であるが、これに限定されるものではない。

【0076】

次に、ユーザの操作により、カメラシステム３０の操作入力部３１のディスプレイ上にオフセット高さ登録画面７０が立ち上げられる（Ｓ２）。オフセット高さ登録画面７０は、図８に示すように、検出対象高さＨｓの理論値が表示される検出対象高さ表示欄７１と、表面検出センサ５０を用いて実際に測定された検出対象物のセンサ検出高さが表示されるセンサ検出高さ表示欄７３と、オフセット高さＨｏが表示されるオフセット高さ表示欄７４と、オフセット高さ測定処理の開始操作を受け付ける受信待ちボタン７２と、オフセット高さ測定処理の中止操作を受け付けるキャンセルボタン７５とを有している。

【0077】

ここで、検出対象高さ表示欄７１には、予め登録された検出対象高さＨｓの理論値（本実施形態では、加工対象となるワークＷの１枚の板厚）がプリセットされ、デフォルト表示される（Ｓ３）。検出対象高さ表示欄７１は、デフォルト表示された理論値をユーザの入力操作により任意に変更することが可能に構成されている。これにより、例えば、予め登録された検出対象高さＨｓの理論値とは異なる検出対象高さＨｓを有する検出対象物を使用することが可能となっている。また、例えば、キャリブレーション処理工程で載置台高さＨｐが特定された載置台Ｐ以外の載置台Ｐを使用する場合等においても、その前後の高さ差分値（キャリブレーション処理工程で使用した載置台Ｐの載置台高さＨｐと、オフセット高さ測定処理工程で使用する載置台Ｐの載置台高さＨｐとの差分値）を検出対象高さＨｓの理論値に加算又は減算し、この値を検出対象高さ表示欄７１に任意に入力することが可能となっている。

【0078】

次に、オフセット高さ登録画面７０の受信待ちボタン７２がユーザにより押下されると（Ｓ４）、積載エリアＴＡ上に載置された検出対象物（ワークＷ）に向けて、ワーク保持用ロボット１０が動作を開始する（Ｓ５）。そして、表面検出センサ５０によりロボットハンド２０と検出対象物（ワークＷ）との接触を検出することで、既述の「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」を検出する（Ｓ６）。

【0079】

その後、ロボット制御部６０は、この検出した手先高さＨｔと、キャリブレーション処理工程で特定した「載置台高さＨｐ」及び「床面高低差Ｈｇａｐ」と、ロボットハンド２０の「グリッパ高さＨｇｒ」の理論値とに基づいて、以下の計算式（７）により、検出対象物のセンサ検出高さ（「オフセット高さＨｏ」を含む「検出対象高さＨｓ」）を算出する（Ｓ７）。また、ロボット制御部６０は、このセンサ検出高さから、検出対象高さ表示欄７１に入力された検出対象高さＨｓを減算することで、「オフセット高さＨｏ」を算出する（Ｓ８）。

【0080】

［計算式（７）］
センサ検出高さ（Ｈｓ＋Ｈｏ）＝Ｈｔ－Ｈｐ＋Ｈｇａｐ－Ｈｇｒ

【0081】

そして、この算出されたセンサ検出高さとオフセット高さＨｏとがそれぞれオフセット高さ登録画面７０のセンサ検出高さ表示欄７３及びオフセット高さ表示欄７４に自動で入力され（Ｓ８）、オフセット高さ測定処理工程の一連の処理が終了する。

【0082】

なお、本実施形態に係るワーク搬送方法において、以上のオフセット高さ測定処理工程は、新規ワーク立ち上げ時に通常行われるユーザによるチェック動作のタイミングを利用して、１種類のワークＷに対して１回行うことが可能であるが、これに限定されず、任意のタイミングで任意の回数を実施することが可能である。

【0083】

［ワーク搬送処理工程］
そして、本実施形態に係るワーク搬送方法では、キャリブレーション処理工程が実行された後、かつ、オフセット高さ測定処理工程の後又はこれと並行して、ワーク搬送処理工程が実行される。なお、以下の説明では、ワークＷの平面的な位置と、ワークＷの積載高さとを検出するものとして説明するが、これに限定されず、ワークＷの平面的な位置及び積載高さに加え、ワークＷの角度等の情報も併せて検出可能としても良い。

【0084】

ワーク搬送処理工程では、図９に示すように、まず、カメラ４０によって載置台Ｐの積載エリアＴＡ上に載置されたワークＷが撮影され（Ｓ１０）、この撮影画像データが画像処理部３２に送信される。画像処理部３２は、カメラ４０から撮影画像データを受信すると、これを補正する（Ｓ１１）。

【0085】

また、画像処理部３２は、補正された撮影画像データの画像と、モデル記憶部３５に記憶されている全てのモデルとをパターンマッチングする第１パターンマッチング処理を実行し、最も一致度の高い大きさのモデルを選択する（Ｓ１２）。なお、この第１パターンマッチング処理において、例えば、搬送予定のワークＷが積載エリアＴＡ上に載置されていない等の理由により、該当するモデルが存在しない場合には、ワークＷを検出できない（非検出）と判定し、ワーク搬送処理工程を終了する（図示せず）。

【0086】

そして、画像処理部３２は、第１パターンマッチング処理により選択された最も一致度の高い大きさのモデルに基づいて、積載エリアＴＡに実際に積載されている最上部のワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）と、ワークＷの積載高さ（ｈ）とを検出すると共に、これらの情報をワーク保持用ロボット１０に送信する（Ｓ１３）。

【0087】

ワーク保持用ロボット１０は、カメラシステム３０からワークＷの位置及び積載高さに関する情報（ｘ，ｙ，ｈ）を受信すると、これらの情報に基づいて、ロボットハンド２０をワークＷに対して接近させるセンシング動作を実行する（Ｓ１４）。そして、ワーク保持用ロボット１０は、表面検出センサ５０によって積載エリアＴＡに積載されている最上部のワークＷとの接触が検出されると、この接触時点における「載置台Ｐの底面（載置台側床面ＦＰ）を基準とした場合の手先高さＨｔ」をカメラシステム３０の画像処理部３２に送信する（Ｓ１５）。

【0088】

画像処理部３２は、ワーク保持用ロボット１０から手先高さＨｔを受信すると、該手先高さＨｔと、キャリブレーション処理工程で特定した「載置台高さＨｐ」及び「床面高低差Ｈｇａｐ」と、ロボットハンド２０の「グリッパ高さＨｇｒ」の理論値と、オフセット高さ測定処理工程で特定した「オフセット高さＨｏ」とに基づいて、既述の計算式（６）により、ワークＷの「実積載高さＨｗ」を算出する（Ｓ１６）。このように、本実施形態に係るワーク搬送処理工程では、「オフセット高さＨｏ」（ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差）を加味して、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの「実積載高さＨｗ」を検出するため、例えばユーザによる表面検出センサ５０の調整乃至取り付け位置の変更や、該表面検出センサ５０が取り付けられるハンド本体２２の撓みや高低差等の機械的な要因に起因する誤差（表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差）を排して、ワークＷの「実積載高さＨｗ」を高精度に算出することができる。

【0089】

そして、画像処理部３２は、第１パターンマッチング処理により検出されたワークＷの積載高さ（ｈ）と、ワーク保持用ロボット１０のセンシング動作で実際に検出された「実積載高さＨｗ」とを比較し、これらの高さの差分Δｈ（Δｈ＝ｈ－Ｈｗ）が許容範囲内か否かを判定する（Ｓ１７）。なお、この場合における許容範囲は、任意に設定することが可能であり、例えば３ｍｍ程度に設定することが可能である。

【0090】

当該判定において、これらの高さの差分Δｈが許容範囲内であれば（Ｓ１７においてＹＥＳの場合）、カメラシステム３０の第１パターンマッチング処理により検出されたワークＷの積載高さ（ｈ）には異常がないと判断し、第１パターンマッチング処理により検出されたワークＷの位置（ｘ，ｙ）及び積載高さ（ｈ）を用いてワーク保持用ロボット１０が最上部のワークＷの搬送処理を実行する（Ｓ２０）。そして、該最上部のワークＷに対するカメラシステム３０及びワーク保持用ロボット１０の搬送処理を終了し、次に最上部に位置することとなったワークＷに対する搬送処理へと移行する。

【0091】

一方、当該判定において、これらの高さの差分Δｈが許容範囲外であると判定された場合（Ｓ１７においてＮＯの場合）には、カメラシステム３０の第１パターンマッチング処理により検出されたワークＷの積載高さ（ｈ）には異常があると判断し、第１パターンマッチング処理よりも検出精度を高めた第２パターンマッチング処理を実行する（Ｓ１８）。

【0092】

すなわち、第１パターンマッチング処理により検出されたワークＷの積載高さ（ｈ）は、ワークＷの撮影画像を基に検出をしているため、実際の積載高さを正確に検出できているとは限らないものである。特に、斜めから撮影された撮影画像においては、直上から撮影された撮影画像よりも、積載高さ（ｈ）の検出誤差が与える平面的な位置（ｘ，ｙ）の検出精度への影響が特に大きい。そこで、本実施形態に係るワーク搬送処理工程では、上記高さの差分Δｈが許容範囲外であると判定された場合に、第１パターンマッチング処理よりもパターンマッチングするモデルの範囲を絞り込んだ第２パターンマッチング処理を実行し、より精度良くワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）及び積載高さ（ｈ）を再検出する処理を実行する。

【0093】

画像処理部３２は、第２パターンマッチング処理に移行すると、まず、モデル記憶部３５に記憶されているワークＷを検出するための全ての大きさのモデルのうち、ワーク保持用ロボット１０のセンシング動作で実際に検出された「実積載高さＨｗ」に基づく一部のモデルを選択する。この場合における選択範囲は、例えば、実積載高さＨｗに誤差を加算した高さから実積載高さＨｗから誤差を減算した高さまでの範囲に設定することができ、この場合における誤差は、ワークＷの板厚とすることができるが、これらに限定されるものではない。また、実積載高さＨｗに基づく一部のモデルを選択する処理に代えて、実積載高さＨｗに基づいた大きさの新たなモデルを作成する処理としても良い。

【0094】

また、画像処理部３２は、第２パターンマッチング処理において、上記のように選択又は新たに作成した第２の複数のモデルを用いて、撮影画像データの画像とのパターンマッチング（第２のパターンマッチング）を実行し、最も一致度の高い大きさのモデルを再選択する。

【0095】

そして、画像処理部３２は、第２パターンマッチング処理により選択された最も一致度の高い大きさのモデルに基づいて、積載エリアＴＡに実際に積載されている最上部のワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）と、ワークＷの積載高さ（ｈ）とを再検出する。この第２パターンマッチング処理により、第１パターンマッチング処理よりも精度良くワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）及び積載高さ（ｈ）を検出することができる。また、画像処理部３２は、第２パターンマッチング処理により再検出された最上部のワークＷの平面的な位置（ｘ，ｙ）及び積載高さ（ｈ）の情報をワーク保持用ロボット１０に送信する（Ｓ１９）。

【0096】

そして、ワーク保持用ロボット１０は、カメラシステム３０からワークＷの位置及び積載高さに関する情報（ｘ，ｙ，ｈ）を再度受信すると、これらの情報に基づいて、最上部のワークＷの搬送処理を実行する（Ｓ２０）。そして、該最上部のワークＷに対するカメラシステム３０及びワーク保持用ロボット１０の搬送処理を終了し、次に最上部に位置することとなったワークＷに対する搬送処理へと移行する。

【0097】

本実施形態に係るワーク搬送処理工程は、以上の処理をワークＷが非検出となるまで繰り返し実行し、ワークＷが非検出となると、ワーク搬送処理工程の一連の処理を終了する。

【0098】

［本実施形態に係るワーク搬送システムの利点］
以上説明したとおり、本実施形態に係るワーク搬送システム１は、表面検出センサ５０によりワークＷ（検出対象物）との接触が検出された時点における、載置台Ｐが載置された載置台側床面ＦＰからロボットハンド２０（ワーク保持部）とアーム部１２との接続点までの高さ（上述した「手先高さＨｔ」）と、載置台側床面ＦＰからワークＷ（検出対象物）の表面までの高さ（上述した「検出対象高さＨｓ」＋「載置台高さＨｐ」－「床面高低差Ｈｇａｐ」）と、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さの理論値（上述した「グリッパ高さＨｇｒ」）とに基づいて、ロボットハンド２０（ワーク保持部）の高さ誤差（上述した「オフセット高さＨｏ」）を検出し、該高さ誤差を加味して、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの実積載高さＨｗを検出するよう構成されている。

【0099】

このような本実施形態に係るワーク搬送システム１によれば、「オフセット高さＨｏ」を加味して、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの「実積載高さＨｗ」を検出するため、例えばユーザによる表面検出センサ５０の調整乃至取り付け位置の変更や、該表面検出センサ５０が取り付けられるハンド本体２２の撓みや高低差等の機械的な要因に起因する誤差（表面検出センサ５０の検出精度に起因する誤差）を排して、ワークＷの「実積載高さＨｗ」を高精度に算出することが可能となるという利点がある。

【0100】

［変形例］
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

【0101】

例えば、上述した実施形態では、ワーク保持用ロボット１０がロボット制御部６０を備え、カメラシステム３０が画像処理部３２を備えるものとして説明したが、これに限定されず、ロボット制御部６０や画像処理部３２を備える主体は任意に変更することが可能であり、また、ロボット制御部６０及び画像処理部３２の一方又は双方をクラウド化しても良い。さらに、上述した実施形態では、ロボット制御部６０と画像処理部３２とが互いに独立した別構成要素であるものとして説明したが、これに限定されず、ロボット制御部６０としての機能と画像処理部３２としての機能との双方を備える単一の制御部であっても良い。

【0102】

また、上述した実施形態では、ワーク保持用ロボット１０がオフセット高さ測定部６２を備えるものとして説明したが、これに限定されず、カメラシステム３０がオフセット高さ測定部６２を備える構成としても良いし、ワーク保持用ロボット１０及びカメラシステム３０とは別のシステムがオフセット高さ測定部６２を備える構成としても良い

【0103】

さらに、上述した実施形態では、表面検出センサ５０がロボットハンド２０のハンド本体２２に取り付けられるものとして説明したが、これに限定されず、表面検出センサ５０の取り付け位置は任意に変更することが可能である。

【0104】

また、上述した実施形態では、「オフセット高さＨｏ」の算出に用いた「検出対象高さＨｓ」が、載置台Ｐ上に載置されたワークＷの厚みであるもの（すなわち、ロボットハンド２０をワークＷに接触させるもの）として説明したが、これに限定されず、例えば、機械的に固定又は一義的に特定可能な高さを有する他の部位にロボットハンド２０を接触させ、この部位の高さの値を「検出対象高さＨｓ」として用いて「オフセット高さＨｏ」を算出する構成としても良い。なお、このような「他の部位」としては、例えばマグネットフロータＭの上面部等が例示されるが、これに限定されるものではない。

【0105】

上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0106】

１ ：ワーク搬送システム
１０ ：ワーク保持用ロボット
１２ ：アーム部
２０ ：ロボットハンド（ワーク保持部）
３０ ：カメラシステム
３２ ：画像処理部
３７ ：実積載高さ算出部
４０ ：カメラ
５０ ：表面検出センサ
６０ ：ロボット制御部
６２ ：オフセット高さ測定部
７０ ：オフセット高さ登録画面
ＣＧ ：キャリブレーショングリッパ
ＣＪ ：キャリブレーションジグ
Ｆ ：床面
ＦＰ ：載置台側床面
ＦＲ ：ロボット側床面
Ｈｂｔ ：ベース座標原点を基準とした場合の手先高さ
Ｈｇａｐ ：床面高低差
Ｈｇｒ ：グリッパ高さ
Ｈｊ ：キャリブレーションジグの高さ
Ｈｏ ：オフセット高さ（ワーク保持部の高さ誤差）
Ｈｐ ：載置台高さ
Ｈｓ ：検出対象高さ
Ｈｔ ：載置台の底面を基準とした場合の手先高さ
Ｈｗ ：ワークの実積載高さ
Ｐ ：載置台
Ｓ ：制御軸（ワーク保持用ロボットの所定の基準部位）
ＴＡ ：積載エリア
Ｗ ：ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】