旭興産株式会社
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3次元画像処理による自動化システム


◆ 従来困難であったランダムに置かれた変形する
   袋状積載物の自動ピッキングを実現。

◆ 透明な袋や形状が不定形に変化する対象物の
   ハンドリングを実現。

従来、袋のハンドリングの自動化においては、変形しない充満状態の袋のハンドリングは行われていました。しかし、充満状態ではない変形しやすい袋については、自動化が困難でした。また、透明な袋の画像処理による認識は困難でした。
  今回、変形しやすい袋が、変形しながら重ねられている状態での自動ハンドリングに成功いたしました。

1 構成

ステレオカメラ2台、3次元画像処理装置、及びロボットから構成されています。

2 機構

ステレオカメラでワークの3次元位置情報を取得します。取得したワークの面情報に基づき, 最も高い位置にあるハンドリング可能な面を認識します。このワークの面に対して垂直方向から、ロボットハンドを近づけ、吸着します。持ち上げた状態で、 2台目のステレオカメラでワークの状態、向き、位置などを確認します。確認した内容に基づき、うまく吸着できていないと判断した場合は、 あらかじめ決めてある平坦な場所(リトライスペース)に置き、再度ステレオカメラでワークを確認してリトライします。 別の場所に置かない場合は元の場所に戻して、再度三次元測定をしてリトライをします。正常にハンドリングできている場合は、ワークを所定の向きに向け、 決められた場所に置きます。これによりワークの箱詰めや、組立や加工のための部品供給として用いる事が出来ます。更に投入装置を設置すれば、内容物の投入にも使用できます。


袋のハンドリング



袋の積載状態



ロボットハンドによる吸着

デモンストレーション機(YoutTube動画)

3 本システムの特徴

ティーチングレス
○ 従来技術
あらかじめロボットにティーチング(動作の教示と記憶)を行い、その決められた動作の繰り返しを実行します(ティーチ・プレイバック)。しかしランダムに置かれた不定形積載物(袋状積載物等)はティーチ・プレイバックでは対応できません。

○ 本システムの特徴
3次元視覚認識装置により、ティーチングレスでの運用が可能であり、ランダムに置かれた袋状積載物のハンドリングを実現しました。

パターン・マッチングレス
○ 従来技術
現在市販されている画像認識装置は、大半があらかじめ登録したワーク(ピッキング対象物)のパターン・モデル(2次元、3次元データ)と、視覚機構により検出したワークの照合を行い、対象物を認識しています。(パターン・モデル・マッチング)しかし袋状積載物は不定形且つ、外形が容易に変形するため、事前にパターン・モデルを設定できません。

○ 本システムの特徴
3次元視覚認識装置に袋状ワークの概略サイズのみを登録する事により、ステレオカメラで得られた画像データから、袋状ワークの3次元位置情報と面情報を取得します。取得したデータ(袋状ワークの位置及び角度データ)をロボットへ指示する事で、積載された袋状ワークの最上部のものをピックアップ対象として、自動ピッキングを行う事が可能となりました。

変形した形状に追従するロボットハンド
○ 従来技術
従来の袋状ワークのハンドリングは変形しないものに限られています。しかし袋状ワークは内容物、充填率、包装材により容易に変形します。

○ 本システムの特徴
袋状ワークの変形に対して、追従できる吸着型のロボットハンドを開発しました。袋製品にダメージを与えることなく、安定したハンドリングが可能となりました。

4 今後の展開

今後は、箱詰めや内容物の投入など、より実用的なシステムの開発を進めていきます。袋以外のものでも良いですから、このようなもので自動化できないかなどのご要望をお寄せ下さい。

なお、本システムは、「平成22年度戦略的基盤技術高度化支援事業」により、山口県産業技術センター、株式会社アプライド・ビジョン・システムズ、株式会社YOODS、旭興産株式会社の4社により共同開発いたしました。本システムは、現在特許申請中です。


袋物箱詰めシステム


安価で高速なシステム

より安価な3次元画像処理システムとして、パソコンでも用いられる汎用の3次元カメラユニットを使い、専用の高速画像処理ユニットと組み合わせることにより、高速な3次元画像処理を実現しました。山積みの袋をピッキングし、1個のワークを持ち上げた状態で、別の3次元カメラで形状の計測を行い、向きと位置を修正して箱詰めを行います。

リトライ機能により輪郭がハッキリしないワークでもハンドリングできます。
透明な袋などが重なった場合には、形状が正確に認識できず、ワークの中心部を吸着できない場合があります。このような場合には、リトライ動作を行います。ワークが垂れ下がるなど不適切な把持状態の場合は、リトライスペースに仮置きし、再度3次元画像処理を行うことにより、正確にワークを認識させ、中心部を吸着させることにより正確に箱詰めさせることが出来ます。


袋物箱詰めシステム


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