本发明涉及工件分拣系统以及方法。
背景技术：
一直以来，已知有一种如下的分拣装置：其对由输送机搬运过来的工件进行拍摄，并基于所获取的图像来识别工件的种类，用机器人臂从输送机拾取工件并转移到按每个工件的种类进行区分的区域中(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-211096号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
然而，由于按重量的种类对重量不同的工件进行分拣时，无法仅用图像来识别种类，因此，需要从输送机取出各工件并测量出重量，再根据测量结果进行分拣，并且难以应对用输送机以高速搬运多种类且大量的工件的情况。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种工件分拣系统以及方法，其即使在用输送机以高速搬运多种类且大量的工件的情况下，也能有效地根据重量对工件进行分拣。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明可提供以下的方案。
本发明的一个方式是提供一种工件分拣系统，具备：输送机，随机搬运重量不同的多种工件；搬运位置检测部，检测由该输送机搬运所述工件的搬运位置；摄像机，其对由所述输送机搬运的所述工件进行拍摄；多个机器人，沿由所述输送机搬运的搬运方向配置，并安装有手和重量测定部，所述手能够取出所述输送机上的所述工件，所述重量测定部对由该手取出的所述工件的重量进行测定；控制部，控制各个所述机器人；以及大组分类部，基于由所述摄像机获取的所述工件的图像，将所述工件分类在两个以上的大组中，所述两个以上的大组被分配到各个所述机器人，所述控制部具备视觉跟踪部，所述视觉跟踪部基于由所述摄像机获取的所述工件的图像和由所述搬运位置检测部检测出的所述工件的搬运位置，在使各个所述机器人追随所述输送机的动作的同时，使各个所述机器人对所述工件进行处理，所述控制部如下进行控制：通过所述视觉跟踪部、用所述手从所述输送机取出被分类在被分配到各个所述机器人的所述大组中的所述工件，并基于由所述重量测定部测定出的重量，按所述大组所包含的每个小组对所述工件进行分拣。
根据本方式，通过用摄像机对由输送机随机搬运的重量不同的多种工件进行拍摄，并基于所获取的图像，将工件分类在两个以上的大组中，各大组被分配到沿输送机的搬运方向排列的任一个机器人。各个机器人通过视觉跟踪部追随，并用手从输送机取出被分类在被分配到自身的大组中的工件，并由重量测定部对工件的重量进行测定。而且，控制部基于测定出的重量，对各个机器人进行控制，并按被分配到机器人自身的大组所包含的每个小组，对工件进行分拣。
即、根据由摄像机获取的图像中所包含的工件的外形，从而分类成多个大组，并且各个机器人从输送机取出被分类在被分配到自身的所述大组中的工件并测定重量，由此根据测定出的重量，能够以高精度将工件分拣在一个以上的小组中。
在该情况下，由于各个机器人只要仅取出被分类在被分配到自身的大组中的工件并进行分拣即可，所以不需要所有的机器人对所有小组的工件进行分拣，能够抑制每个机器人的分拣目的地的数量，并能够防止系统的大型化。
而且，由于各个机器人对属于不同的大组的工件进行分拣，所以能够将属于各小组的工件的分拣目的地的数量抑制成极少。
另外，由于各个机器人仅处理由大组分类部进行分类的一部分工件就足以，所以即使在用输送机以高速搬运多种类且大量的工件的情况下，也能有效地根据重量对工件进行分拣。
在上述方式中，所述控制部可以如下进行控制：在判定出由各个所述机器人的所述重量测定部测定出重量的所述工件属于所述大组、且该大组是被分配到位于搬运方向的更下游位置的其他的所述机器人的大组时，对该工件所属的所述大组进行订正，并且通过所述视觉跟踪部，使取出了该工件的所述机器人将该工件返回到所述输送机的原来的位置上。
在根据图像所包含的工件的外形进行分类的大组的分类有错误的情况下，利用分配有分类该工件的大组的机器人，从输送机取出该工件并测量出重量之后，才能判断出针对该工件的大组的分类有错误。
通过如此，在针对工件的大组的分类有错误的情况下，通过对工件所属的大组进行订正，并返回到取出了工件的输送机上的原来的位置，从而能够利用更下游的机器人，将其分拣在准确的小组中。
另外，在上述方式中，所述控制部可以在针对所述工件，在对该工件所属的所述大组进行订正时，基于由所述重量测定部测定出的重量来设定该工件的所述小组，在对属于被分配到位于更下游位置的其他的所述机器人的所述大组中的所述工件设定有所述小组时，对其他的所述机器人进行控制以将所述工件分拣在所设定的所述小组中。
通过如此，在判断出针对工件的大组的分类有错误时，由于已经对该工件的重量进行了测定，所以能够设定准确的小组，在对从输送机取出的工件设定有小组时，位于更下游位置的其他的机器人不用进行重量测定等处理，而能够直接将工件分拣在所设定的小组中，从而使处理简化，并能够进行高速处理。
另外，在上述方式中，所述控制部可以如下进行控制：通过所述视觉跟踪部，使取出了该工件的所述机器人将该工件以原来的姿态返回到所述输送机的原来的位置上。
通过如此，根据由摄像机获取的图像，不仅能获取各工件的位置，而且还能获取各工件的姿态，所以通过使原来姿态的工件返回到输送机上，能够容易用手从输送机取出工件，所述手需要根据工件的姿态而改变姿态。
另外，在上述方式中，被分配到沿所述输送机的搬运方向相邻的所述机器人的两个所述大组具备共同的所述小组。
通过如此，在由输送机搬运过来的工件之中、属于特定小组的工件的数量较多的情况下，能够利用多个机器人对属于该小组的工件进行处理，从而能够实现处理的高速化。另外，即使在应该被分类在被分配到上游侧的机器人的大组中的工件、错误地被分类在被分配到下游侧的机器人的大组中的情况下，也能够利用下游侧的机器人进行分拣。
另外，在上述方式中，共同的所述小组可以被分配到共同的搬出目的地。
通过如此，即使在通过多个机器人对共同的小组进行处理的情况下，也能够减少搬出目的地的数量，并能够实现节省空间。
另外，安装有所述手、且不具备所述重量测定部的机器人也可以配置在所述输送机的搬运方向的最下游。
通过如此，关于没有被上游侧的机器人进行分拣的工件，能够通过最下游的机器人分拣在一个分拣目的地，而不用进行重量的测定。
另外，本发明的另一方式是提供一种工件分拣方法，包括：对由输送机随机搬运的重量不同的多种工件进行拍摄的步骤；基于通过拍摄获取的所述工件的图像，将所述工件分类在两个以上的大组中的步骤；基于所述图像和所述输送机的搬运位置，在使沿所述输送机的搬运方向配置的多个机器人追随所述输送机的动作的同时，使各个所述机器人从所述输送机取出被分类在被分配到各个所述机器人所述大组中的所述工件，并测定重量的步骤；以及基于测定出的所述重量，使所述机器人按分配到自身的所述大组所包含的每个小组，对所述工件进行分拣的步骤。
在上述方式中，在判定出利用测定所述重量的步骤测定出重量的所述工件属于所述大组、且该大组是被分配到位于搬运方向的更下游位置的其他的所述机器人的大组时，对该工件所属的所述大组进行订正，并且使取出了该工件的所述机器人将该工件返回到所述输送机的原来的位置上。
另外，在上述方式中，也可以在针对所述工件，对该工件所属的所述大组进行订正时，基于测定出的重量来设定该工件的所述小组，在对属于被分配到位于更下游位置的其他的所述机器人的所述大组中的所述工件设定有所述小组时，使其他的所述机器人将所述工件分拣在所设定的所述小组中。
此外，在上述方式中，可以使取出了所述工件的所述机器人将该工件以原来的姿态返回到所述输送机的原来的位置上。
发明效果
根据本发明，可发挥出如下的效果：即使在用输送机以高速搬运多种类且大量的工件的情况下，也能有效地根据重量对工件进行分拣。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的工件分拣系统的整体结构图。
图2是表示图1的工件分拣系统所具备的机器人的例子的立体图。
图3是表示在由图1的工件分拣系统进行分拣的工件的一例中的面积与重量的关系的曲线图。
图4是表示用于对图3的工件进行分拣的大组、小组、重量以及面积的关系的一例的图。
图5是表示对于在由图1的工件分拣系统的摄像机获取的图像中的、各工件的重心位置进行计算的例子的图。
图6是对使用了图1的工件分拣系统的工件分拣方法进行说明的流程图的一部分。
图7是表示继图6的流程图之后的流程图的图。
附图标记说明
1：工件分拣系统
2：工件搬运用输送机(输送机)
3：摄像机
4、5、6、7：机器人
8：控制部
9：大组分类部
10：编码器(搬运位置检测部)
11：手
12：称重计(重量测定部)
13、14、15、16、17：分拣目的地输送机(搬出目的地)
3l、2l、l、m、s、ss：小组
w：工件
具体实施方式
以下参照附图，对本发明一个实施方式的工件分拣系统1以及方法进行说明。
如图1所示，本实施方式的工件分拣系统1具备：向一个方向搬运工件w的工件搬运用输送机(输送机)2；对在该工件搬运用输送机2上搬运的工件w进行拍摄的摄像机3；沿由工件搬运用输送机2搬运工件w的搬运方向留出间隔进行排列的多个机器人4、5、6、7；对这些机器人4、5、6、7进行控制的控制部8；以及基于由摄像机3获取的图像将工件w分类为多个大组的大组分类部9。
在工件搬运用输送机2上设有编码器(搬运位置检测部)10，所述编码器10用于检测由该工件搬运用输送机2搬运工件w的搬运位置。
摄像机3配置在工件搬运用输送机2的上游侧，并以规定的帧率，来获取在工件搬运用输送机2的整个宽度的规定范围的图像。
如图2所示，机器人4、5、6、7例如是通用的六轴多关节机器人，在其臂前端设有用于处理工件w的手11，同时还具备称重计(重量测定部)12，所述称重计12用于测定由手11抓持的工件w的重量。在用手11抓持了工件w的状态下，仅稍微举起工件w就能够测定工件w的重量。作为一个例子，图2示出了机器人4。
控制部8具备视觉跟踪部(省略图示)，该视觉跟踪部基于由摄像机3获取的图像和从工件搬运用输送机2的编码器10输出的搬运位置的信息，在使机器人4、5、6、7追随工件搬运用输送机2的动作的同时，使机器人4、5、6、7对由工件搬运用输送机2搬运的工件w进行处理。
即、根据由摄像机3获取的图像，能够获取相对于该瞬间的工件搬运用输送机2上的基准位置的、工件搬运用输送机2上的各工件w的规定位置(例如重心)的坐标。由于通过工件搬运用输送机2的动作，可以在维持了工件搬运用输送机2上的基准位置与各工件w的坐标的状态下使其沿搬运方向移动，所以根据来自编码器10的搬运位置的信息，能够准确地计算出各工件w在各时间点的坐标。
大组分类部9从由摄像机3获取的图像中，抽出各工件w的外形特征，并将各工件w分类在预先与抽出的外形特征建立对应的大组中。
在本实施方式中，将工件w设成例如红薯等农产品时，如图3所示，根据图像上的工件w的面积能够粗略地估计出其重量。因此，在本实施方式中，如图4所示，大组分类部9根据面积将所有的工件w分类在“大”、“中”、“小”三个大组中。
此外，作为外形特征，除了面积之外，还可以使用周长、长轴长度、短轴长度、纵横比或者它们的组合。
在图4所示的例子中，“大”的大组包含“3l”以及“2l”两个小组。而且，“中”的大组包含“l”以及“m”两个小组。并且，“小”的大组包含“s”以及“ss”两个小组。
如图1所示，本实施方式的工件分拣系统1具备沿由工件搬运用输送机2搬运工件w的搬运方向、留出间隔进行配置的四个机器人4、5、6、7，在上游侧的三个机器人4、5、6的各自的两侧，各设置有一个分拣目的地输送机(搬出目的地)13、14、15、16、17。从上游侧起的第二个机器人5以及第三个机器人6共有分拣目的地输送机16，所述分拣目的地输送机16配置在机器人5、6之间，最下游的机器人7仅在一侧设置有一个分拣目的地输送机18。
将“大”的大组分配到最上游的机器人4，该机器人4两侧的两个分拣目的地输送机13、14与“3l”小组和“2l”小组的工件w的分拣目的地相对应。
将“中”的大组分配到从上游侧起的第二个机器人5，该机器人5两侧的两个分拣目的地输送机15、16与“l”和“m”两个小组的工件w的分拣目的地相对应。
将“中”和“小”的大组分配到从上游侧起的第三个机器人6，该机器人6两侧的分拣目的地输送机16、17与“m”和“s”两个小组的工件w的分拣目的地相对应。
将“小”的大组分配到最下游的机器人7，最下游的分拣目的地输送机18与“ss”小组的工件w的分拣目的地相对应。
在本实施方式中，在最下游的机器人7上没有安装称重计12。
下面对工件分拣方法进行说明，所述工件分拣方法使用了如此构成的本实施方式的工件分拣系统1。
本实施方式的工件分拣方法是，在由工件搬运用输送机2随机搬运来重量不同的多个种类的工件w时，如图6所示，利用在工件搬运用输送机2的最上游的上方配置的摄像机3，来获取工件搬运用输送机2上的工件w的图像(步骤s1)，从所获取的图像中抽出各工件w的外形特征(步骤s2)。
而且，如图5所示，根据各工件w的外形特征，计算出将图像的基准位置(例如中央位置)p0作为基准的各工件w的重心位置p1、p2、p3、p4…(步骤s3)。
另外，根据各工件w的外形特征即图像上的工件w的面积，将所有的工件w分类在三个大组中(步骤s4)。
即、对每个工件w设定了所分类的三个大组，将被分类在“大”的大组中的工件w的信息发送到最上游的机器人4，将被分类在“中”的大组中的工件w的信息发送到从上游侧起的第二个机器人5，将被分类在“小”的大组中的工件w的信息分配到下游侧的两个机器人6、7(步骤s5)。
在该时间点，针对各工件w仅设定有大组，未设定小组。
接下来，对各机器人4、5、6、7中的处理进行说明。
各机器人4、5、6、7中的处理由于根据是否是最下游的机器人7而不同，所以如图6所示，判定是否是最下游的机器人7(步骤s6)。
由于最下游的机器人7没有称重计12，所以不进行重量测定，从下游侧的工件起按顺序从工件搬运用输送机2取出设定有“小”的大组的工件w，且所述“小”的大组被分配到该机器人7(步骤s7)，然后直接将工件w分拣到作为分拣目的地的“ss”小组的分拣目的地输送机18上(步骤s8)。
此时，控制部8对机器人7进行如下控制：控制部8基于由摄像机3获取的图像、和从工件搬运用输送机2的编码器10获取的搬运位置的信息，并利用视觉跟踪部，使机器人7追随工件搬运用输送机2的动作，并且将手11配置在能够抓持由工件搬运用输送机2搬运的工件w的位置上。在其他机器人4、5、6中也是相同的。
在步骤s6中，当判定出不是最下游的机器人7的情况下，从下游侧起的工件按顺序从工件搬运用输送机2取出设定有大组的工件w，且所述大组被分配到各机器人4、5、6。此时，判定对想要取出的工件w是否设定有小组(步骤s9)。在对想要取出的工件w设定有小组的情况下，机器人4、5、6不进行重量的测量，而将工件w分拣到与所设定的小组3l、2l、l、m、s相对应的分拣目的地输送机13、14、15、16、17上(步骤s10)。
在步骤s9中，当判定出未设定有小组的情况下，各机器人4、5、6用手11来抓持设定有所分配的大组的工件w，并从工件搬运用输送机2稍微举起该工件w(步骤s11)，从而用称重计12对工件w的重量进行测定(步骤s12)。若测定出重量，则对该工件w设定小组(步骤s13)。
例如，由于将“大”的大组分配到最上游的机器人4，“大”的大组包含“3l”小组和“2l”小组，所以利用由摄像机3获取的图像而被分类在“大”的大组中的工件w，在大多数情况下应该被分拣到“3l”小组或者“2l”小组中。然而，由于大组的分类是基于图像而进行的，因此也有工件w不属于“大”的大组的情况。在其他机器人5、6中也是相同的。
接下来，如图7所示，判定机器人是否是从最下游起的第二个机器人6(步骤s14)，在判定出不是从最下游起的第二个机器人6的情况下，即在本实施方式中、是上游侧的两个机器人4、5的任一个的情况下，根据重量测定的结果，判定对由机器人4、5从工件搬运用输送机2拿起的工件w设定的大组的信息是否错误(步骤s15)。
在步骤s15中，当判定出大组的信息正确的情况下，工件w被分拣到与步骤s13中所设定的小组相对应的分拣目的地输送机13、14、15、16上(步骤s10)。
另一方面，在步骤s15中，当判定出大组的信息是错误的情况下，对工件w设定的大组的信息被订正(步骤s16)，并且利用视觉跟踪部，将工件w返回到在取出该工件w之前曾配置的工件搬运用输送机2上的原来的位置(步骤s17)。
另外，在步骤s14中，当判定出是从最下游起的第二个机器人6的情况下，判定对工件w设定的大组的信息是否是错误(步骤s18)，在大组的信息正确的情况下，判定小组是否是“s”(步骤s19)。在小组是“s”的情况下，删除大组的信息(步骤s20)，工件w被分拣到与“s”小组相对应的分拣目的地输送机17上(步骤s21)。
另一方面，在步骤s19中，当判定出小组不是“s”、即小组是“ss”的情况下，利用视觉跟踪部，将工件w返回到在取出该工件w之前曾配置的工件搬运用输送机2上的原来的位置(步骤s17)。
另外，在步骤s18中，当判定出大组的信息是错误的情况下，将工件w分拣到与从上游起的第二个机器人5共有的小组“m”的分拣目的地输送机16上(步骤s22)。
然后，判定是否对图像内的所有的工件w结束了分拣(步骤s23)，在没有结束的情况下，反复进行从步骤s6起的工序。在对图像内的所有的工件w结束了分拣的情况下，判定工件搬运用输送机2上的所有的工件w的分拣是否结束(步骤s24)，在没有结束的情况下，反复进行从步骤s1起的工序。
如此，根据本实施方式的工件分拣系统1以及方法，基于由摄像机3获取的图像，能够瞬间且粗略地分类为多个大组，分配了各大组的多个机器人4、5、6、7分别根据重量测定就能够以高精度将工件w分拣到多个小组3l、2l、l、m、s、ss中。由此，具有如下优点：即使在用工件搬运用输送机2以高速来搬运多种类且大量的工件w的情况下，也能有效地根据重量对工件w进行分拣。
另外，还能够减少一个机器人进行分拣的种类，并能够减少作为分拣目的地的分拣目的地输送机13、14、15、16、17的数量，并能够实现节省空间。
特别是像本实施方式那样将工件w分拣为六个种类的情况下，若所有的机器人4、5、6、7都进行六个种类的分拣，则相同种类的工件w被分拣到六个不同地点的分拣目的地上，需要极大的空间，但根据本实施方式，能够将相同种类的工件w分拣在相同的分拣目的地上，并能够将分拣目的地的数量抑制在最小限度。如果分拣目的地的数量少，则被分拣的工件w容易回收。
另外，即使在利用根据图像求出的工件w的面积进行分类的大组是错误的情况下，通过返回到工件搬运用输送机2的相同位置，从而能够利用下游侧的机器人5、6、7分拣到正确的分拣目的地上。
并且，通过使两个机器人5、6共有分拣目的地输送机16，由此，即使在下游侧的机器人6判断出大组有错误的情况下，也能将工件w分拣到正确的分拣目的地上。
此外，在本实施方式中，虽然例示了最下游的机器人7不具有称重计12的情况，但也可以使具有称重计12的三个机器人4、5、6分拣到每两个分拣目的地上。
另外，根据工件w的种类，可以适当地选择机器人的个数。
此外，作为工件w，虽然例示了红薯等形状不固定的农产品，但并不限于此，只要是基于图像的外形特征与重量具有一定关系的工件，则可以适用于任意的工件。
另外，作为机器人4、5、6、7虽然例示了六轴多关节机器人，但并不限于此。
此外，从由摄像机3获取的图像中，抽出工件w的外形特征，并计算出各工件w的重心位置。由此，利用视觉跟踪部，使机器人5、6、7追随并抓持工件搬运用输送机2上的工件w，在大组的信息是错误的情况下能够正确地返回到原来的位置。
还可以取而代之，在为了用手11抓持工件w而需要知道工件w的姿态的情况下，除了计算出各工件w的重心位置之外，还计算出各工件w的姿态。由此，即使在大组的信息有错误而将取出的工件w返回到原来的状态时，也能以原来的姿态返回到原来的位置，能够使下游侧的机器人5、6、7的手11容易进行抓持。