JP2019158593A

JP2019158593A - 搬送状態判定装置

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Publication number: JP2019158593A
Application number: JP2018045540A
Authority: JP
Inventors: 山田　秀雄; Hideo Yamada; 秀雄山田
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Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: JP6478437B1

Abstract

【課題】簡易な構成により、搬送路上での被搬送物体の位置および姿勢を表す搬送状態を判定することができる搬送状態判定装置を提供する。
【解決手段】搬送状態判定装置Ｂは、直線状の第１検知線Ｋ_１上で被搬送物体Ｍを検知する第１検知部１と、直線状の第２検知線Ｋ_２上で被搬送物体Ｍを検知する第２検知部２と、第１検知部１および第２検知部２の検知結果に基づいて被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する搬送状態判定部３３と、と備えている。第１検知部１は、第１検知線Ｋ_１が搬送路ａ１を横断するように配置され、第２検知部２は、第２検知線Ｋ_２が、搬送路ａ１を横断するとともに、第１検知線Ｋ_１と平行でないよう配置されている。搬送状態判定部３３は、第１検知部１および第２検知部２による検知状態が変化した際の時刻に基づいて搬送状態を判定する。
【選択図】図１

Description

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

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

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

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

特開２００５−２７１５４２号公報特開２０１５−０１７９２８号公報

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図１に示すように、搬送状態判定装置Ｂは、第１検知部１，第２検知部２，制御装置３を備えている。第１検知部１は、第１発光部１１と第１受光部１２とを備えている。第１発光部１１は、常にレーザ光を照射するよう構成され、第１受光部１２はそのレーザ光を受光するよう構成されている。この第１発光部１１から第１受光部１２に向かうレーザ光が直線状の第１検知線Ｋ_１を構成する。第１発光部１１と第１受光部１２とは、互いに搬送路ａ１の幅方向の反対側に対向配置されている。これにより、第１検知線Ｋ_１は搬送路ａ１を横断し、搬送路ａ１上を搬送される被搬送物体Ｍがレーザ光を遮ることにより、第１受光部１２が非受光状態に変化するため、被搬送物体Ｍを検知することができる。すなわち、第１受光部１２が受光している状態が、被搬送物体Ｍを検知していない状態（非検知状態）であり、第１受光部１２が受光していない状態が、被搬送物体Ｍを検知している状態（検知状態）である。

第２検知部２も同様に、第２発光部２１と第２受光部２２とを備えており、第２発光部２１から第２受光部２２に向かうレーザ光が直線状の第２検知線Ｋ_２を構成している。また、第１検知部１と同様に、第２発光部２１と第２受光部２２とは、互いに搬送路ａ１の幅方向の反対側に対向配置されている。なお、第２検知部２は、第２検知線Ｋ_２が第１検知線Ｋ_１と平行とならないように配置されている。また、第１検知部１および第２検知部２は、第１検知線Ｋ_１と第２検知線Ｋ_２とが搬送面に平行となるように配置することが好ましい。第１受光部１２および第２受光部２２による検知結果（検知状態（非受光状態）または非検知状態（受光状態））は制御装置３に入力されている。

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

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

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

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

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

先ず、被搬送物体Ｍが搬送路ａ１に沿って上流（左側）から下流（右側）に搬送され、被搬送物体Ｍの下流側先端が第１検知線Ｋ_１に到達する（＃０１）と、被搬送物体Ｍによって、第１発光部１１から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第１受光部１２は受光状態（非検知状態）から非受光状態（検知状態）に変化する。第１受光部１２の検知結果を取得した第１検知結果取得部３１は、検知結果が変化したことを受け、計時部３５から時刻Ｔ１を取得し（＃０２）、その時刻Ｔ１を、第１検知部１が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。

その後、被搬送物体Ｍの先端が第２検知線Ｋ_２に到達する（＃０３）と、被搬送物体Ｍによって、第２発光部２１から照射されたレーザ光が遮断され、第２受光部２２は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２を取得し（＃０４）、その時刻Ｔ２を、第２検知部２が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。

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

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

先ず、第１検知線Ｋ_１と第２検知線Ｋ_２とは以下の式（１），（２）により表される。

また、被搬送物体Ｍが第１検知部１によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ_１（ｘ_ｇ１，ｙ_ｇ）、第２検知部２によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ_２（ｘ_ｇ２，ｙ_ｇ）とする。すなわち、円の重心Ｇが座標Ｇ_１にあるとき、円は第１検知線Ｋ_１と接し、円の重心Ｇが座標Ｇ_２にあるとき、円は第２検知線Ｋ_２と接している。なお、通常の搬送装置では、被搬送物体Ｍはｘ軸（搬送方向）に平行に搬送されるため、ｙ座標は一定である。そのため、座標Ｇ_１と座標Ｇ_２とのｙ座標は同じになっている。このような幾何関係に基づき被搬送物体Ｍの搬送状態である位置として座標Ｇ_２を求める。具体的には、以下の通りである。

先ず、第１検知線Ｋ_１に平行で、第１検知線Ｋ_１から搬送方向上流側に距離ｒの位置にある直線Ｋ_１Ｓを以下の式（３）によって規定する。
なお、直線Ｋ_１Ｓは第１検知線Ｋ_１から搬送方向上流側に位置しているため、ｂ_Ｋ１Ｓ＜ｂ_Ｋ１である。

次に、直線Ｋ_１Ｓ上の点をＰ_０（ｘ_０，ｙ_０）とすると、点Ｐ_０と第１検知線Ｋ_１との距離はｒであるため、以下の式（４）が得られる。

また、点Ｐ_０は直線Ｋ_１Ｓ上にあることから
となり、式（５）を式（４）に代入すると、
となる。

式（６）をｂ_Ｋ１Ｓについて解くと、
となる。
したがって、直線Ｋ_１Ｓは以下の式（８）で表される。

同様に、第２検知線Ｋ_２に平行で、第２検知線Ｋ_２から搬送方向上流側に距離ｒの位置にある直線Ｋ_２Ｓは以下の式（９）で表される。

上述の定義より、直線Ｋ_１ＳはＧ_１（ｘ_ｇ１，ｙ_ｇ）を通り、直線Ｋ_２ＳはＧ_２（ｘ_ｇ２，ｙ_ｇ）を通るため、
となる。

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

したがって、
となる。ここで、ｘ_ｇ１およびｘ_ｇ２は未知であるが、ｘ_ｇ２−ｘ_ｇ１は、第１検知部１および第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知されたときの被搬送物体Ｍの重心Ｇのｘ座標の差であるため、ｘ_ｇ２−ｘ_ｇ１は（Ｔ２−Ｔ１）×搬送速度により求めることができる。したがって、式（１３）により、被搬送物体Ｍが第２検知部２によって検知されたときの被搬送物体Ｍの位置を求めることができる。

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

先ず、被搬送物体Ｍが搬送路ａ１に沿って上流（左側）から下流（右側）に搬送され、被搬送物体Ｍの先端が第１検知線Ｋ_１に到達する（＃１１）と、被搬送物体Ｍによって、第１発光部１１から照射されたレーザ光を遮断する。これにより、第１受光部１２は受光状態（非検知状態）から非受光状態（検知状態）に変化する。第１受光部１２の検知結果を取得した第１検知結果取得部３１は、検知結果が変化したことを受け、計時部３５から時刻Ｔ１ｓを取得し（＃１２）、その時刻Ｔ１ｓを、第１検知部１が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。

その後、被搬送物体Ｍの搬送が継続し、被搬送物体Ｍの後端が第１検知線Ｋ_１を通過する（＃１３）と、第１受光部１２は非受光状態（検知状態）から受光状態（非検知状態）に変化する。このとき第１検知結果取得部３１は計時部３５から時刻Ｔ１ｅを取得し（＃１４）、その時刻Ｔ１ｅを、第１検知部１が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。

被搬送物体Ｍの搬送が継続し、被搬送物体Ｍの先端が第２検知線Ｋ_２に到達する（＃１５）と、第２受光部２２は受光状態から非受光状態に変化する。このとき、第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２ｓを取得し（＃１６）、その時刻を、第２検知部２が検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。さらに、被搬送物体Ｍの後端が第２検知線Ｋ_２を通過する（＃１７）と、第２受光部２２は非受光状態（検知状態）から受光状態（非検知状態）に変化する。このとき第２検知結果取得部３２は計時部３５から時刻Ｔ２ｅを取得し（＃１８）、その時刻Ｔ２ｅを、第２検知部２が非検知状態へ変化した時刻として搬送状態判定部３３に通知する。

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

次に、図５の被搬送物体Ｍの搬送状態を判定する際の平面模式図を用いて、具体的な被搬送物体Ｍの搬送状態の求め方を説明する。なお、以下の説明では、被搬送物体Ｍの平面視形状を単に楕円と表記する。本実施例においても、実施例１と同様な２次元直交座標系を定義し、楕円の重心をＧとしている。また、本実施例においても、被搬送物体Ｍが第１検知部１によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ_１（ｘ_ｇ１，ｙ_ｇ）、第２検知部２によって検知され始めた時の円の重心Ｇの座標をＧ_２（ｘ_ｇ２，ｙ_ｇ）とする。

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

また、第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２を以下の式（１５），（１６）で定義する。なお、α_１およびα_２はそれぞれ第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２とｙ軸とがなす角であり、−９０°＜α_１＜９０°，−９０°＜α_２＜９０°である。なお、図５中のα_１およびα_２は、回転の方向を考慮せずに示しており、詳細には｜α_１｜および｜α_２｜を意味している。

また、楕円が第１検知線Ｋ_１に検知され始めてから検知され終わるまでのｘ軸方向の移動距離をＥ_１，楕円の重心Ｇから楕円と第１検知線Ｋ_１との接点までの距離をＤ_１とすると、図５に示すように、次式が成り立つ。なお、移動距離Ｅ_１は、第１検知部１が、被搬送物体Ｍを検知し終えた時刻Ｔ１ｅと、検知し始めた時刻Ｔ１ｓと、の差から求めることができる。

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

これを上述の場合に適用すると、
となり、楕円の回転角は以下の式（２０），（２１）により求めることができる。

検知線Ｋ_２についても同様に、楕円の回転角は以下の式（２２），（２３）によって求められる。

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

なお、第１検知線Ｋ_１と第２検知線Ｋ_２とが直交する場合には、値が一致する（近似を含む）組が２つ得られる。そのため、被搬送物体Ｍの平面視形状が楕円の場合には、第１検知線Ｋ_１と第２検知線Ｋ_２とが直交しないように、第１検知部１と第２検知部２とを配置することが望ましい。

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

したがって、第１検知部１および第２検知部２が検知被搬送物体Ｍを検知し始めた時、すなわち、楕円の下流側先端が第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２に接した時の楕円の重心のｘ座標ｘ_ｇ１，ｘ_ｇ２は、以下の式（２５），（２６）で求めることができる。

ここで、
と置くと、式（２５），（２６）はそれぞれ以下の式（２８），（２９）となる。

式（２９）から式（２８）を減じ、ｙ_ｇについて解けば、以下の式（３０）により楕円の重心のｙ座標ｙ_ｇを求めることができる。
このｙ_ｇを式（２９）に代入すれば、ｘ_ｇ２も求めることができる。

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

次に、平面視形状が矩形である被搬送物体Ｍの搬送状態を判定するための搬送状態判定装置Ｂについて説明する。本実施例における処理の流れは実施例２における処理の流れと同様であるため、処理の流れの説明は省略する。なお、本実施例の第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２もそれぞれ式（１５），（１６）により表されている。以下の説明では、被搬送物体Ｍの平面視形状を単に矩形と表記する。

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

図７に示すように、矩形は、ｘ軸方向長さＬ，ｙ軸方法長さＷ（Ｌ≧Ｗ）であり、回転角θ（−９０°≦θ≦９０°）とする。なお、本実施例における矩形の基準姿勢は、長辺がｘ軸と平行となる姿勢である。また、矩形の４つの頂点Ｐ_１（ｘ_ｐ１，ｙ_ｐ１），Ｐ_２（ｘ_ｐ２，ｙ_ｐ２），Ｐ_３（ｘ_ｐ３，ｙ_ｐ３），Ｐ_４（ｘ_ｐ４，ｙ_ｐ４）を図７に示すように定め、重心をＧとする。このとき、この矩形の水平フィレ径（矩形の外接矩形のｘ軸方向長さ）をＤとすると、回転角θは次の式（３１）によって表すことができる。

矩形の場合には、回転角の正負によって、検知部によって検知され始める頂点および検知され終わる頂点が異なる。具体的には、検知線に対する相対的な回転角が正（反時計回り）の場合には、検知部によって検知され始める頂点がＰ_１であり、検知され終わる点がＰ_３である（図８（ａ））。一方、回転角が負（時計回り）の場合には、検知部によって検知され始める点がＰ_２であり、検知され終わる点がＰ_４である場合（図８（ｂ））。なお、図８中のＫは第１検知線Ｋ_１または第２検知線Ｋ_２である。

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

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

式（３１）を図８の場合に適用すると、第１検知部１によって検知された矩形の回転角β_１は以下の式（３３）によって求めることができる。
ここで、Ｄ_１＝Ｅ_１ｃｏｓα_１である。また、Ｅ_１は、第１検知部１が、被搬送物体Ｍを検知し終えた時刻Ｔ１ｅと、検知し始めた時刻Ｔ１ｓと、の差から求めることができる。

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

同様に、第２検知部２によって検知された矩形の回転角β_２として以下の式（３８）から式（４１）が得られる。

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

また、矩形の場合には、回転角が−９０°と９０°との場合では同一姿勢となる。そのため、この場合を考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。さらに、矩形が正方形（Ｌ＝Ｗ）の場合には、β_１とβ_２との角度差が９０°の場合にも姿勢は同一となるため、この場合をも考慮して値の一致または近似を判断する必要がある。

次に、被搬送物体Ｍの位置を求める。先ず、第１検知線Ｋ_１と平行で、第１検知部１に検知され始めた時の被搬送物体Ｍの重心Ｇ_１（ｘ_ｇ１，ｙ_ｇ）を通る直線Ｋ_１’は以下の式（４２）で定義される。

このとき、Ｋ_１とＫ_１’との距離ｕ_１は以下の式（４３），（４４）として表現することができる。なお、βは上述の処理によって求めた矩形の回転角である。
したがって、ｔ_１’は式（４５）となる。

ここで、Ｋ_１’が点Ｇ_１（ｘ_ｇ１，ｙ_ｇ）を通ることから式（４６）が得られる。

第２検知線Ｋ_２と平行で、第２検知部２に検知され始めた時の被搬送物体Ｍの重心Ｇ_２（ｘ_ｇ２，ｙ_ｇ２）を通る直線Ｋ_２’についても同様に考えると、式（４７）が得られる。

式（４７）にｃｏｓα_１を乗じたものから、式（４６）にｃｏｓα_２を乗じたものを減じ、ｙ_ｇについて解くと式（４８）が得られる。

なお、上述の姿勢（回転角）の算出において、複数の回転角の解が得られる場合がある。具体的には、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、が同一の場合に、複数の回転角の解が得られる。したがって、一意の回転角の解を得るためには、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、を異ならせればよい。例えば、第１検知線Ｋ_１には点Ｐ_２から通過し、第２検知線Ｋ_２には点Ｐ_１から通過するように検知線を配置すればよい。

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

このとき、｜α_１―α_２｜＞Ｑとなるように第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２を配置すれば、第１検知部１において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、第２検知部２において被搬送物体Ｍが検知され始める点と、を異ならせることができ、一意の回転角の解を得ることができる。

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

（２）本発明においては、第１検知線Ｋ_１と第２検知線Ｋ_２とは平行でないため、これは必ず交差する。ただし、その交差位置は、搬送面上でも、搬送面上外でも構わない。

（３）上述の実施形態では、第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２はいずれも搬送路ａ１の幅方向に平行ではない、すなわち、搬送方向に直交しないように設定されているが、第１検知線Ｋ_１および第２検知線Ｋ_２の一方は、搬送路の幅方向に平行となるよう設定しても構わない。

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

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

Ａ：搬送装置
ａ１：搬送路
Ｂ：搬送状態判定装置
Ｍ：被搬送物体
Ｋ_１：第１検知線
Ｋ_２：第２検知線
Ｔ１：時刻
Ｔ１ｓ：時刻
Ｔ１ｅ：時刻
Ｔ２：時刻
Ｔ２ｓ：時刻
Ｔ２ｅ：時刻
１：第１検知部
２：第２検知部
３３：搬送状態判定部

上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における形状および大きさが既知の楕円または矩形である被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、平面視において前記第１検知線が搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。

上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視における形状および大きさが既知の楕円または矩形である被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、前記第１検知線が平面視において搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る、搬送路に沿って既知の搬送速度で搬送され、平面視平面視における大きさが既知の円である被搬送物体の当該搬送路上での位置を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、を備え、前記第１検知線および前記第２検知線の平面視における位置が既知であり、前記第１検知部は、平面視において前記第１検知線が搬送方向に対して既知の角度で交差するとともに前記搬送路を横断するように配置され、前記第２検知部は、前記第２検知線が平面視において、搬送方向に対して既知の角度で交差するように前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻、および、前記第１検知線と第２検知線とを表す各々の直線の傾きと切片と、に基づいて前記搬送状態を判定する。

Claims

搬送路に沿って搬送される被搬送物体の当該搬送路上での位置および姿勢を表す搬送状態を判定する搬送状態判定装置であって、
直線状の第１検知線上で前記被搬送物体を検知する第１検知部と、
直線状の第２検知線上で前記被搬送物体を検知する第２検知部と、
前記第１検知部および第２検知部の検知結果に基づいて前記被搬送物体の前記搬送状態を判定する搬送状態判定部と、と備え、
前記第１検知部は、前記第１検知線が前記搬送路を横断するように配置され、
前記第２検知部は、前記第２検知線が、前記搬送路を横断するとともに、前記第１検知線と平行でないよう配置され、
前記搬送状態判定部は、前記第１検知部および前記第２検知部による前記検知結果が変化した際の時刻に基づいて前記搬送状態を判定する搬送状態判定装置。
前記被搬送物体の平面視形状が楕円であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とが直交しないように配置されている請求項１記載の搬送状態判定装置。
前記被搬送物体の平面視形状が長辺長さＬ、短辺長さＷの矩形であり、
前記第１検知部と前記第２検知部とは、前記第１検知線と前記第２検知線とがなす角の大きさが
以上となるように配置されている請求項１または２記載の搬送状態判定装置。