バラ積みピッキング・箱詰めロボットシステムPicking system

ピッキングシステム
自動化が進んでいない分野として、かごや袋などの容器にばらばらの状態で入れられているバラ積みワークの包装機・自動機への投入や、箱詰め作業があります。
当社のピッキングシステムでは、バラ積み品を、ワークに合わせた独自の方法で平面に分散させ、2Dカメラの認識により、高速でロボットがワークをピッキングして、整列供給することができます。
また、高い位置精度で次工程に供給できるため箱詰めにも対応いたします。

バラ積みワーク高速仕分けピッキング装置

バラ積みワークから、90個/分と高速ピッキング、整列供給を可能にしました。
パーツフィーダーが使えないワークや、多種類のワークの供給が必要な場合等に最適です。
ワークテストが可能ですので是非ご相談ください。
当社従来方式より大幅な高速化を実現
当社は従来2Dカメラピッキング装置として、振動フィーダー上で振動によりワークの向きを変えてピッキングする方法を採用していました。この振動フィーダー法を用いたあるワークの実績は50個/分でしたが、本装置を用いることにより約90個/分まで高速化する事ができました。

高速仕分けピッキング装置

高速仕分けピッキング装置

バラ積み状態のワークを、ワークに対応した独自の技術で平面に分散させて、
2次元カメラでワークを認識することにより、高速でのピッキングを可能にしました。

ワークをコンベア上に平面分散させて、間欠送りを行い、コンベア上に静止した状態で画像認識し、90個/分の高速ピッキングを可能にしました。
既存のパーツフィーダー方式に比べて振動が無いため
ワークダメージを軽減します。
カメラでワークを認識することで、多品種少量生産や、混載製品の仕分け、
箱詰めなどが可能になります。
カメラでワーク外形、色、ワーク表面の印刷文字などを識別させることにより、ワークごとに指定された位置や方向に置くことができます。
高速仕分けピッキング装置 機構説明図
①ワーク供給機構
ホッパー内のワークを切り出し搬送します。
②分散搬送機構
ワークを平面に分散させて重なりを無くし、ピッキングできるようにします。
③整列搬出機構
ピッキングしたワークを整列または箱詰めして、次工程に送ります。
④ロボット・ハンド機構
画像処理のデータに基づきスカラーロボットのハンドでワークをピッキングし、整列搬出機構部の指定された位置に指定の姿勢で移載します。
⑤⑥2Dカメラ・照明
ワーク分散状態の確認と、ピッキングのためのワークの位置・姿勢認識を行います。
高速ピッキングシステムの用途例
包装機、充填機、加工機へのワーク投入
チューブやボトルなどの容器の方向を揃えて充填機への投入
ワークの表裏・方向を揃えて包装機・加工機への投入
プレス機からのワークの整列、箱詰め
プレス機、タレットパンチプレス機など、多数のワークがばらばらに流れてくる場合の、ワークの整列、箱詰め
かごなどの容器に入った製品の後工程への投入
金属部品、鋳物、プラスチック成型品、袋物などで、本装置のホッパーへの移し替えが可能な製品の後工程への投入
返品ランダムワーク、混在ワークの仕分け
返品品など複数種類の製品が混在する場合の仕分け、整列
複数製品の箱詰め
多種類の製品の箱詰め
複数種類の製品からの選別、箱詰め
多種類の容器への箱詰め
製品検査のための整列供給
製品検査のため、ランダムワークを、姿勢を揃えて検査工程へ投入
ワークの条件
1.ワークの外形形状、大きさ、色、印刷などで表裏、方向、品種などの判定を行います。2次元画像で判別するため、判別しにくいもの、処理に時間がかかるものなどがあります。
2.ホッパーからの供給になりますので、絡みやすいもの、ワーク同士が付着しやすいもの、ワークの分離が難しいもの、傷が着きやすいもの、変形しやすいものは処理できない場合があります。この場合には、ホッパーからではなく、ワークに合わせた供給方法を検討いたしますのでご相談ください。
アラインピッキング HS-90
ばら積みワーク対応高速仕分けピッキング装置「アラインピッキングHS-90」の紹介動画です

3連高速仕分けピッキング装置

高速仕分けピッキング装置を3台連結させたもので、より高速にワークを供給する必要がある場合に使われます。

3連高速仕分けピッキング装置イメージ1
3連高速仕分けピッキング装置イメージ2

バラ積みワークの自動供給方法について

かごや袋などの容器にばらばらの状態で供給されるバラ積みワークを、後工程に供給するための装置として様々な方法が提案されています。しかし、実際に自動供給装置がつかわれているのは一部にとどまり、多くの場合はまだ人手で供給されています。当社はこのような人手で供給されているバラ積みワークの自動供給方法の開発に取り組んでいます。
バラ積みワークの自動供給方法については以下のような方法があります。

① パーツフィーダー
ワークを一定方向に進行させ、その途中でワークの外形や重心の違いなどを利用して選別を行い、一定の姿勢のワークだけを供給する方法。一般的には振動式のパーツフィーダーが用いられます。
② 2次元カメラによる識別ピッキング
バラ積み状態のワークを何らかの方法で平面状に分散させたのち、2次元カメラで、目的とする姿勢のワークを識別し、水平多関節ロボットによりピッキングを行う方法。平面分散方法としては一般的には、振動法が用いられます。
③ 3次元カメラによる識別ピッキング
かごなどにバラ積みされた状態で、3Dカメラを用いて、山積み状態のワークの姿勢を3次元的に認識し、多関節ロボットにてピッキングする方法。

これらの方法の中で、最も広く用いられているのは①のパーツフィーダー法ですが、適用できるワークは、ワークの外形基準で分離できるもの、表面が振動によるワーク同士のこすれによって傷つきにくいものなどに限定されます。また、できたとしても、装置ごとに対応できるのは1種類のワークだけのため、ワークごとに別の装置が必要で、なおかつワークによっては詰まりやすく工程が止まってしまうことがあるなど、使い勝手が悪いのが現状です。
③の3Dピッキング法は、3Dカメラでワークの外形を認識させれば、ワークが変わっても対応できます。しかし、データ処理及び、ロボットの姿勢を3次元的に位置制御してピッキングするために、1分間に十数個のピッキングが限界です(現状では最速でも5秒/個程度)。また、コスト的にも高いため、使われる用途は限定されています。
②の2Dピッキング法は、カメラでワークの違いが分かれば識別でき、多種類のワークに対応できるため、①のパーツフィーダー法に次いで多く使われています。しかし、ワークによっては、振動では平面に分散しにくいものも多く、また供給できる個数が数十個/分と人間の能力に比べれば少ないために、まだ汎用的には使われていないのが現状です。

当社では、このような現状に基づき、一般的な包装機などで求められる、1分間に100個以上の供給を目標に②の2Dピッキング法の改良に取り組んでいます。
1分間に100個の供給が可能な方法としては、コンベア上に1個ずつ完全に分離した状態で、2次元カメラでワークを撮影し、コンベアの進行速度を予測して、コンベアを止めずにコンベアの下流の予測した位置で、水平多関節ロボットによりピッキングする方法(コンベア同期法)が知られています。しかし、この方法は、バラ積み状態のワークに対しては、安定的に平面に分散させることが難しいためあまり使われていません。主として成型機の後工程など1個ずつ完全に分離して供給できる場合に使われています。ただし、移動中に動く可能性のある転がりやすいワークには使えません。

当社の高速ピッキングシステムでは、バラ積み状態のワークを入れたホッパーから、ワークに合わせた独自の方法でワークをコンベア上で平面に分散させ、2Dカメラで識別を行い、水平多関節ロボットでピッキングして、姿勢が悪くピッキングできないものは、コンベアで前工程に循環させて再度ピッキング工程に供給します。
この方法によると、振動フィーダー上でピッキングするよりも待機時間を少なくすることができるため、高速にピッキングすることができます。また、平面分散が完全でなくとも、トラブルになることは少なく、スピードにはあまり影響がないため安定的にピッキングすることができます。
当社における実績では、ワークとしてホテルなどの歯磨きセットに用いられる5cm程度の歯磨きチューブを用いた場合、従来の振動フィーダーを用いた方法では50個/分が限界でしたが、本方式を採用したところ90個/分程度と大幅に高速化する事ができました。
本方式では、混在しているワークでも別々にピッキングすることができます。このため混在ワークの仕分けにも用いることができます。

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