工件取出装置及工件取出方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110215255.6

申请日:

2011.07.25

公开号:

CN102343590A

公开日:

2012.02.08

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B25J 13/08申请日:20110725|||公开

IPC分类号:

B25J13/08

主分类号:

B25J13/08

申请人:

发那科株式会社

发明人:

伴一训; 组谷英俊; 安藤俊之

地址:

日本山梨县

优先权:

2010.07.27 JP 2010-167987

专利代理机构:

北京银龙知识产权代理有限公司 11243

代理人:

曾贤伟;曹鑫

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内容摘要

本发明提供一种工件取出装置及工件取出方法,该工件取出装置包括:摄像机,其用于对包含散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄;工件检测部,其根据利用摄像机拍摄到的摄像机图像检测工件;工件选定部,其根据工件检测部的检测结果选定应该取出的工件;机器人,其用于取出由工件选定部选定的工件;装载状态判断部,其用于判断是否由于机器人的动作而使工件的装载状态发生了变化;区域设定部,其用于设定在利用工件检测部检测工件时的工件检测区域。在通过装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时,区域设定部在该装载状态的变化位置的周边区域、即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。

权利要求书

1: 一种工件取出装置, 其特征在于, 包括 : 摄像机 (7), 其对包含散装的多个工件 (5) 的工件装载区域进行拍摄 ; 工件检测部 (8a), 其根据利用上述摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件 ; 工件选定部 (8b), 其根据上述工件检测部的检测结果选定应该取出的工件 ; 机器人 (2), 其取出由上述工件选定部选定的工件 ; 装载状态判断部 (8c), 其判断是否由于上述机器人的动作而使工件装载区域内的工件 的装载状态发生了变化 ; 以及 区域设定部 (8e), 其设定在利用上述工件检测部检测工件时的工件检测区域, 在通过上述装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时, 上述区域设定部在 该装载状态的变化位置的周边区域、 即上述工件装载区域的一部分区域内设定上述工件检 测区域。
2: 根据权利要求 1 所述的工件取出装置, 其中, 还具有把持判断部 (8c), 其用于判断上述机器人对由上述工件选定部选定的工件的把 持动作是否成功, 在利用上述把持判断部判断为上述机器人的上述把持动作已成功时, 上述装载状态判 断部判断为工件的装载状态发生了变化。
3: 根据权利要求 1 所述的工件取出装置, 其中, 还具有碰撞判断部 (8c), 其用于判断在上述机器人把持由上述工件选定部选定的工件 之前, 有无作用于上述机器人的碰撞, 在利用上述碰撞判断部判断为有碰撞时, 上述装载状态判断部判断为工件的装载状态 发生了变化。
4: 根据权利要求 2 所述的工件取出装置, 其中, 上述装载状态变化位置为利用上述工件选定部选定的工件的位置或利用上述机器人 把持上述工件的位置。
5: 根据权利要求 3 所述的工件取出装置, 其中, 上述装载状态变化位置为利用上述工件选定部选定的工件的位置或上述机器人受到 了碰撞的位置。
6: 根据权利要求 1 ~ 5 中的任意一项所述的工件取出装置, 其中, 在上述装载状态变化位置存在于多处时, 上述区域设定部设定与各装载状态变化位置 相对应的上述工件检测区域。
7: 根据权利要求 1 ~ 5 中的任意一项所述的工件取出装置, 其中, 上述区域设定部, 对应于由上述工件选定部选定的工件与上述摄像机之间的距离, 变 更上述工件检测区域的大小。
8: 根据权利要求 1 ~ 5 中的任意一项所述的工件取出装置, 其中, 在上述装载状态变化位置存在于多处时, 上述区域设定部设定与各装载状态变化位置 相对应的上述工件检测区域, 上述区域设定部, 对应于由上述工件选定部选定的工件与上述摄像机之间的距离, 变 更上述工件检测区域的大小。
9: 一种工件取出方法, 其特征在于, 2 包括以下步骤 : 拍摄步骤, 其利用摄像机对包含散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄 ; 工件检测步骤, 其根据利用上述摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件 ; 工件选定步骤, 其根据上述工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件 ; 工件取出步骤, 其利用机器人取出通过上述工件选定步骤选定的工件 ; 装载状态判断步骤, 其判断是否由于上述机器人的动作而使工件装载区域内的工件的 装载状态发生了变化 ; 以及 区域设定步骤, 其设定在通过上述工件检测步骤检测工件时的工件检测区域, 在通过上述装载状态判断步骤判断为工件的装载状态发生了变化时, 在上述区域设定 步骤中, 在该装载状态变化位置的周边区域、 即上述工件装载区域的一部分区域内设定上 述工件检测区域。

说明书


工件取出装置及工件取出方法

    技术领域 本发明涉及利用机器人 (robot) 取出散装在集装箱 (container) 内的工件的工件 取出装置及工件取出方法。
     背景技术 已知这样的装置 : 利用摄像机拍摄在集装箱内杂乱地配置 ( 散装 ) 的多个工件的 整个区域, 并根据拍摄到的摄像机图像检测工件, 利用机器人操作手 (robot manipulator) 自动取出工件。对于在日本专利第 4199264 号公报 (JP4199264B) 中所记载的装置而言, 判 断集装箱内的工件的装载状态是否发生了变化, 在判断为装载状态未发生变化时, 在接下 来的工件取出操作时不对工件进行拍摄, 根据之前拍摄到的摄像机图像检测工件, 由此省 略了摄像机的拍摄, 从而能够谋求缩短工件取出操作的时间。
     但 是, 在 工 件 取 出 操 作 时 工 件 的 装 载 状 态 未 发 生 变 化 的 情 况 较 少, 对于在 JP4199264B 中所记载的装置而言, 在集装箱内的工件的装载状态发生了变化的情况下, 需
     要利用摄像机重新拍摄多个工件的整个区域, 并根据拍摄到的摄像机图像检测工件。 因此, 对于在 JP4199264B 中所记载的装置而言, 能够省略拍摄的机会较少, 难以高效地进行工件 取出操作。 发明内容
     根据本发明的一个方式, 工件取出装置包括 : 摄像机, 其对包含散装的多个工件的 工件装载区域进行拍摄 ; 工件检测部, 其根据利用摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件 ; 工件选定部, 其根据工件检测部的检测结果选定应该取出的工件 ; 机器人, 其取出由工件选 定部选定的工件 ; 装载状态判断部, 其判断是否由于机器人的动作而使工件装载区域内的 工件的装载状态发生了变化 ; 以及区域设定部, 其设定在利用工件检测部检测工件时的工 件检测区域, 在通过装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时, 区域设定部在 该装载状态的变化位置的周边区域、 即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。
     根据本发明的另一方式, 工件取出方法包括 : 拍摄步骤, 其利用摄像机对包含散装 的多个工件的工件装载区域进行拍摄 ; 工件检测步骤, 其根据利用摄像机拍摄到的摄像机 图像来检测工件 ; 工件选定步骤, 其根据工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件 ; 工件取出步骤, 其利用机器人取出通过工件选定步骤选定的工件 ; 装载状态判断步骤, 其判 断是否由于机器人的动作而使工件装载区域内的工件的装载状态发生了变化 ; 以及区域设 定步骤, 其设定在通过工件检测步骤检测工件时的工件检测区域, 在通过装载状态判断步 骤判断为工件的装载状态发生了变化时, 在区域设定步骤中, 在该装载状态变化位置的周 边区域、 即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。 附图说明
     通过与附图关联的以下的实施方式的说明, 可以使本发明的目的、 特征及优点更加明确。在该附图中,
     图 1 是表示本发明的实施方式的工件取出装置的整体结构的图 ;
     图 2 是表示由图 1 的机器人控制器 (robot controller) 内的 CPU 执行的处理的 一例的流程图 ;
     图 3 是表示图 2 的工件检测区域设定处理的细节的流程图 ;
     图 4 是用于说明自动变更工件检测区域的大小的方法的图 ;
     图 5a 是用于说明本发明的实施方式的工件取出装置的动作的图 ;
     图 5b 是用于说明本发明的实施方式的工件取出装置的动作的图。 具体实施方式
     以下, 参照图 1 ~图 5b 说明本发明的实施方式。图 1 是表示本发明的实施方式的 工件取出装置 1 的整体结构的图。在集装箱 6 内杂乱地配置有、 即散装有同种类的多个工 件 5。工件取出装置 1 具有 : 机器人 2, 其用于取出从该散装的多个工件 5 中选定的工件 5 ; 摄像机 7, 其固定地配置在集装箱 6 的上方 ; 机器人控制器 8, 其根据利用摄像机 7 拍摄到的 摄像机图像控制机器人 2。
     机器人 2 为具有能够旋转的关节轴的多关节机器人, 其利用设在机械臂 (robot arm)2a 的前端部的机械手 (robot hand)2b 把持工件 5。而且在机械手 2b 上设有视觉传感 器 3, 利用视觉传感器 3 测量各工件 5。视觉传感器 3 为激光投射式的三维视觉传感器, 受 机器人控制器 8 内的视觉传感器控制部 8h 控制。利用视觉传感器 3 得到的测量数据存储 在机器人控制器 8 内的存储器 8g 中, 通过控制器 8 内的处理, 求出工件 5 的详细的三维位 置及姿态。在机械臂 2a 上设有碰撞传感器 4, 利用碰撞传感器 4 检测在工件取出时作用于 机械臂 2a 的碰撞。
     摄像机 7 例如是具有 CCD 等摄像元件的电子摄像机, 是具有通过拍摄而在受光面 (CCD 阵列面上 ) 检测二维图像的功能的周知的受光设备。 摄像机 7 的拍摄动作通过机器人 控制器 8 内的摄像机控制部 8f 来控制, 以将包含多个工件 5 的工件装载区域 ( 例如整个集 装箱 ) 收纳于视野内的方式设定拍摄范围。摄像机图像被摄像机控制部 8f 读取, 并存储在 存储器 8g 中。
     机器人控制器 8 具有 : 工件检测部 8a, 其根据存储在存储器 8g 中的图像检测工件 5; 工件选定部 8b, 其用于从利用工件检测部 8a 检测出的工件 5 中选定应该取出的工件 5 ; 工件装载状态判断部 8c, 其用于判断集装箱 6 内的工件 5 的装载状态是否发生了变化 ; 工 件装载状态变化位置存储部 8d, 其用于存储工件 5 的装载状态发生了变化的位置 ; 工件检 测区域设定部 8e, 其用于设定在利用工件检测部 8a 检测工件 5 时的工件检测区域, 上述各 部与摄像机控制部 8f、 存储器 8g 一同构成对摄像机图像进行处理的图像处理装置。
     工件检测部 8a 例如通过图案匹配 (pattern matching) 来检测工件 5。即预先生 成与工件形状相对应的工件模型, 从工件检测区域内的摄像机图像中检索、 提取出与该工 件模型相对应的目标图像, 由此来检测工件 5。 在这样的工件检测部 8a 的处理中, 当工件检 测区域较大时, 目标图像的检索需花费时间, 到目标图像的检索完成为止机器人处于等待 工件取出操作的状态, 因此难以高效地进行工件取出操作。因此, 在本实施方式中, 通过以 下那样设定工件检测区域来谋求缩短工件取出操作的时间。图 2 是表示由机器人控制器 8 内的 CPU 执行的处理的一例的流程图。该流程图所 示的处理, 例如在输入工件取出操作的开始指令时开始。在步骤 S1 中, 通过摄像机控制部 8f 中的处理, 向摄像机 7 输出拍摄指令以使其对集装箱内的工件装载区域中的工件 5 进行 拍摄, 将通过拍摄而得到的摄像机图像存储到存储器 8g 中。
     在步骤 S2 中, 通过工件检测部 8a 中的处理 ( 图案匹配 ), 利用存储在存储器 8g 中 的摄像机图像中的、 工件检测区域内的摄像机图像来检测工件 5, 并将检测出的工件 5 存储 到存储器 8g 中。在图 2 的处理的刚开始之后的初始状态中, 与工件装载区域相匹配地以包 围整个集装箱的方式设定工件检测区域。 另外, 如后述那样, 在工件装载区域的一部分区域 内设定了多个工件检测区域的情况 ( 图 5b) 下, 分别在每个工件检测区域中检测工件 5。
     在步骤 S3 中, 判断通过步骤 S2 中的处理是否检测到 1 个以上的工件 5。若在步骤 S3 中得到否定的结果则进入步骤 S4, 判断是否满足预定的结束条件。例如在取出的工件 5 达到了预定数量时, 判断为满足结束条件。若在步骤 S4 中得到肯定的结果则结束处理。若 在步骤 S4 中得到否定的结果则进入步骤 S5, 设定包围整个集装箱的工件检测区域, 之后返 回到步骤 S1。另一方面, 若在步骤 S3 中得到肯定的结果则进入步骤 S6。
     在步骤 S6 中, 通过工件选定部 8b 中的处理, 从在步骤 S2 中存储到存储器 8g 中的 集装箱内的所有工件 5 中选定应该利用机器人 2 取出的工件 5。 在该情况下, 例如将位于比 周围的工件 5 高的位置、 且没有被遮挡的工件 5 选定为应该取出的工件 5。 在步骤 S7 中, 判断通过步骤 S6 中的处理是否已选定好工件 5。若在步骤 S7 中得 到否定的结果则进入步骤 S8, 变更工件 5 的检测条件、 选定条件以便能够选定工件 5。例如 变更拍摄时的光量、 图案匹配中的工件图案等, 并返回到步骤 S1。若在步骤 S7 中得到肯定 的结果则进入步骤 S9。
     在步骤 S9 中, 向机器人驱动用的伺服电动机输出控制信号, 控制机器人 2( 机械臂 2a 和机械手 ) 的动作, 从集装箱内取出已选定的工件 5。在该情况下, 计算设在机械臂前端 部的视觉传感器 3 的移动位置, 且利用视觉传感器 3 测量已选定的工件 5 的三维位置及姿 态, 并且在将机械手移动到工件取出的目标位置之后, 利用机械手把持并取出工件 5。
     在步骤 S10 中, 判断通过工件装载状态判断部 8c 中的处理, 在机器人 2 动作时是 否利用碰撞传感器 4 检测到碰撞, 即判断在把持已选定的工件 5 之前是否由于机器人 2 接 触到工件等而发生了碰撞。也可以代替碰撞传感器 4 而利用电动机电流的变化等检测作用 于机器人驱动用的伺服电动机的负荷急剧变化, 由此来判断碰撞的有无。
     若在步骤 S10 中得到肯定的结果则进入步骤 S11。 在该情况下, 由于碰撞的发生而 使集装箱内的工件 5 的装载状态、 特别是应该取出的工件 5 的附近的装载状态发生了变化 的可能性较高。因此, 在步骤 S11 中, 通过在工件装载状态变化位置存储部 8d 中的处理, 将 已选定的应该取出的工件 5 的位置作为装载状态变化位置而存储, 返回到步骤 S6 重新进行 工件 5 的选定处理。在该重新进行的工件选定处理中, 也可以从位于远离装载状态变化位 置的位置的工件 5、 即认为装载状态未发生变化的工件 5 中选定应该取出的工件 5。其中, 装载状态变化位置是利用视觉传感器 3 检测到的工件 5 的三维位置, 作为机器人坐标系的 位置数据而存储。
     在步骤 S10 中, 在向应该取出的工件 5 的位置移动机械手时检测到了碰撞的情况 下, 不是在应该取出的工件 5 的附近, 而是在机器人 2 受到了碰撞的位置装载状态发生了变
     化的可能性高。在该情况下, 在步骤 S11 中, 也可以将机器人 2 受到了碰撞时的机械臂前端 部的位置作为装载状态变化位置存储在存储器 8g 中。机械臂前端部的位置能通过设在机 器人 2 上的各种位置传感器检测到。
     若在步骤 S10 中得到否定的结果则进入步骤 S12。 在步骤 S12 中, 判断通过在工件 装载状态判断部 8c 中的处理, 是否已利用机械手把持好应该取出的工件 5。 具体而言, 根据 手转卡盘 (hand chuck) 的开闭确认传感器的检测值、 在机械手为使用吸盘的类型的情况下 根据吸附确认传感器的检测值, 判断把持动作是否成功。也可以根据检测工件 5 相对于机 械手是否位于正确的位置的非接触式传感器等的检测值判断把持动作是否成功。
     若在步骤 S12 中得到肯定的结果则进入步骤 S13。在该情况下, 由于把持工件 5 并将其取出, 集装箱内的工件 5 的装载状态、 特别是工件 5 的取出位置的附近的装载状态发 生了变化的可能性高。因此, 在步骤 S13 中, 通过在工件装载状态变化位置存储部 8d 中的 处理, 与步骤 S11 同样地, 将已选定的应该取出的工件 5 的位置作为装载状态变化位置而存 储, 之后进入步骤 S14。在实际的工件 5 的位置偏离已选定的工件 5 的位置的情况下, 有时 会使机械手向比已选定的工件 5 的位置例如靠下方移动来把持工件 5, 考虑到这种情况, 也 可以将实际上工件 5 被把持的位置作为装载状态变化位置存储在存储器 8g 中。若在步骤 S12 中得到否定的结果则进入步骤 S14。 在步骤 S14 中, 通过在工件检测区域设定部 8e 中的处理, 执行图 3 所示的工件检 测区域设定处理。首先, 在步骤 S14a 中, 判断是否存在装载状态变化位置、 即判断是否执行 了步骤 S11 或步骤 S13 中的某个处理。若在步骤 S14a 中得到肯定的结果则进入步骤 S14b, 取得由工件装载状态变化位置存储部 8d 存储的机器人坐标系中的装载状态变化位置。在 步骤 S14c 中, 将机器人坐标系的装载状态变化位置变换为图像上的位置。具体而言, 使用 摄像机 7 的校准数据 (calibration data), 利用周知的方法将装载状态变化位置变换为摄 像机图像上的位置。
     在步骤 S14d 中, 将预先决定了形状及大小的工件检测区域设定在图像上的装载 状态变化位置。例如在工件检测区域为圆形的情况下, 设定以装载状态变化位置为中心的 圆的直径或半径即可, 在工件检测区域为矩形的情况下, 设定以装载状态变化位置为中心 的矩形窗口的纵向长度和横向长度即可。在任意一种情况下, 工件检测区域都被设定在至 少利用摄像机 7 拍摄到的工件装载区域的一部分区域内、 即比工件装载区域小的范围内。 在装载状态变化位置存在于多处的情况下, 分别针对各位置来设定工件检测区域。
     若步骤 S14d 的处理结束, 则返回到图 2 的步骤 S1, 重复进行一系列的处理。在重 复的处理中, 在步骤 S2 中, 从设定在工件装载区域的一部分区域内的工件检测区域内检测 工件 5, 利用该新的工件检测数据改写该工件检测区域内的工件检测数据并存储到存储器 8g 中。即, 将工件 5 的装载状态发生了变化的位置的周边区域作为工件检测区域来进行工 件 5 的检测处理, 并更新该区域内的工件检测数据。因此, 没有必要在工件装载区域的整个 范围内检测工件 5, 所以能够缩短工件检测部 8a 的处理的时间。
     另一方面, 在步骤 S14a 中, 若判断为不存在装载状态变化位置则进入步骤 S14e。 在步骤 S14e 中, 将工件检测区域设定为包围整个集装箱的工件装载区域的整体, 返回到图 2 的步骤 S2。在该情况下, 工件 5 的装载状态未发生变化, 因此没有必要再次进行摄像机 7 的拍摄, 而是在重复的处理的步骤 S2 中, 从整个集装箱中检测工件 5。
     关于步骤 S14d 中的工件检测区域的设定处理, 利用摄像机 7 拍摄到的工件 5 的图 像上的大小与从摄像机 7 到工件 5 的距离、 即配置在集装箱内的工件 5 的高度相应地发生 变化。考虑到该情况, 也可以与工件 5 的高度相应地自动变更工件检测区域的大小。即, 也 可以在工件 5 靠近摄像机 7 的情况下增大工件检测区域, 在工件 5 离摄像机 7 较远的情况 下减小工件检测区域, 来使包含在工件检测区域中的工件 5 的图像上的大小保持恒定。以 下, 对该情况进行说明。
     图 4 是用于说明自动变更工件检测区域的大小的方法的图。在此, 将工件 5 的高 度方向定义为图中的 Z 轴方向。首先, 分别设定当工件 5 为自基准位置起 Z1 及 Z2 的高度 时利用摄像机 7 拍摄而得的图像上描绘的图像尺寸 SZ1 及 SZ2。此时, 图像上描绘的尺寸 与工件 5 距摄像机 7 的距离成反比例, 因此若将从基准位置到摄像机 7 的距离 ( 摄像机高 度 ) 设为 Z0, 将从摄像机 7 到高度为 Z1 及 Z2 的各工件 5 的距离分别设为 A1、 A2, 则下面的 式 ( Ⅰ ) 成立。
     SZ2/SZ1 = A1/A2 = (Z0-Z1)/(Z0-Z2)( Ⅰ )
     摄像机高度 Z0 能够通过下面的式 ( Ⅱ ) 算出, 若将装载状态变化位置的高度设为 Z3, 则此时的图像尺寸 SZ3 能够通过下面的式 ( Ⅲ ) 算出。 Z0 = (SZ2×Z2-SZ1×Z1)/(SZ2-SZ1) (Ⅱ)
     SZ3 = ((Z0-Z1)/(Z0-Z3))×SZ1 (Ⅲ)
     在将工件检测区域例如设为圆形的情况下, 预先决定与图像尺寸 SZ1 相对应的工 件检测区域的直径 D1。在步骤 S14d 中, 利用该 D1, 通过下面的式 ( Ⅳ ) 算出与图像尺寸 SZ3 相对应的工件检测区域的直径 D3。
     D3 = (SZ3/SZ1)×D1 = ((Z0-Z1)/(Z0-Z3))×D1 ( Ⅳ )
     进一步具体地说明本发明的实施方式的工件取出装置 1 的动作。例如, 如图 5a 所 示, 假设在集装箱 6 内散装配置有多个工件 5。 在该情况下, 首先, 设定包围整个集装箱的工 件检测区域, 在集装箱内的整个范围中检测到工件 5 之后 ( 步骤 S2), 将位于比周围的工件 5 高的位置且未被遮挡的工件 5a 选定为应该由机器人 2 取出的工件 ( 步骤 S6)。
     在取出已选定的工件 5a 时, 例如在利用机械手把持工件 5a 之前机械手接触到工 件 5a 时, 如图 5b 所示, 工件 5a 的位置发生偏移。在该情况下, 利用碰撞传感器 4 检测出碰 撞, 将已选定的工件 5a 的位置作为装载状态变化位置来存储 ( 步骤 S11), 再次进行工件 5 的选定 ( 步骤 S6)。此时, 如图 5a 所示, 当选定与上次不同的工件 5b 时, 利用机器人 2 取出 该工件 5b, 将该工件 5b 的位置作为装载状态变化位置来存储 ( 步骤 S13)。
     在该情况下, 如图 5b 所示, 在包含碰撞检测时所选定的工件 5a 和利用机器人 2 取 出时所选定的工件 5b 的区域中, 分别设定工件检测区域 12a、 12b( 步骤 S14d)。然后, 在利 用摄像机 7 拍摄了整个集装箱内之后, 利用该摄像机图像在各工件检测区域 12a、 12b 内检 测工件 5( 步骤 S2)。 由此, 工件 5 的工件检测区域被限制, 因此能够缩短工件检测所需要的 时间, 能够进行高效的工件取出操作。
     在工件取出时利用碰撞传感器 4 未检测到碰撞, 也未检测到机器人 2 对工件 5 的 把持动作的情况下, 不存在装载状态变化位置, 因此设定包围整个集装箱的工件检测区域 ( 步骤 S14e)。在步骤 S14d 中设定的工件检测区域内未检测到工件 5 的情况 ( 例如仅设定 了图 5b 中的检索窗口 12b 的情况 ) 下, 也设定包围整个集装箱的工件检测区域 ( 步骤 S5)。
     在这些情况下, 再次从整个集装箱中检测工件 5。
     采用本实施方式能够取得如以下那样的作用效果。
     (1) 通过在工件装载状态判断部 8c 中的处理 ( 步骤 S10、 步骤 S12), 判断工件 5 的 装载状态是否发生了变化, 若判断为工件 5 的装载状态发生了变化, 则通过在工件检测区 域设定部 8e 中的处理 ( 步骤 S14d), 在该装载状态的变化位置的周边区域中设定工件检测 区域, 通过在工件检测部 8a 中的处理 ( 步骤 S2), 在工件检测区域内检测工件 5。因此, 成 为在工件装载区域的一部分区域内检测工件 5 的情况, 从而能够缩小工件检测区域。因此, 能够缩短工件检测所需要的时间, 能够高效地进行工件取出操作。
     (2) 若判断为机器人 2 对工件 5 的把持动作成功, 则判断为工件 5 的装载状态发生 了变化, 因此能够正确地判断工件 5 的取出后的装载状态的变化。在该情况下, 在利用工件 选定部 8b 选定的工件 5 的位置的周边区域中设定工件检测区域, 因此能够在装载状态极有 可能发生了变化的地方高效地进行工件检测处理。换言之, 若在利用机器人 2 把持工件 5 的位置的周边区域中设定工件检测区域, 则即使在实际的工件 5 的位置偏离已选定的工件 5 的位置的情况下, 也能够高效地进行工件检测处理。
     (3) 若判断为在机器人 2 把持工件 5 之前机器人 2 受到了碰撞, 则判断为工件 5 的 装载状态发生了变化, 因此能够正确地判断由于发生碰撞而引起的工件 5 的装载状态的变 化。在该情况下, 在利用工件选定部 8b 选定的工件 5 的位置的周边区域中设定工件检测区 域, 因此能够在装载状态极有可能发生了变化的地方高效地进行工件检测处理。 换言之, 若 在机器人 2 受到了碰撞的位置的周边区域中设定工件检测区域, 则即使在受到了碰撞的位 置偏离已选定的工件 5 的位置的情况下, 也能够高效地进行工件检测处理。
     (4) 在检测到作用于机器人 2 的碰撞之后, 在取出了存在于与该碰撞检测位置不 同的位置的工件 5 的情况等、 装载状态变化位置存在于多处时 ( 例如图 5 的情况 ), 设定了 与各装载状态变化位置相对应的工件检测区域 12a、 12b。 由此, 能够一边抑制工件检测所需 要的时间, 一边高精度地检测装载状态发生了变化的区域中的工件 5。
     (5) 若与已选定的工件 5 和摄像机 7 之间的距离相应地自动变更工件检测区域的 大小, 则能够与集装箱内的工件 5 的高度无关地, 在图像上将与工件 5 相对应的工件检测区 域的相对大小保持为恒定, 高效地检测工件 5。
     另外, 在上述实施方式中, 工件检测部 8a、 工件选定部 8b、 工件装载状态判断部 8c( 装载状态判断部 )、 工件装载状态变化位置存储部 8d、 工件检测区域设定部 8e( 区域设 定部 )、 摄像机控制部 8f、 存储器 8g、 视觉传感器控制部 8h 被包含在机器人控制器 8 中, 但 机器人控制器 8 的结构不限于此。例如也可以将工件检测部 8a、 工件检测区域设定部 8e、 摄像机控制部 8f、 视觉传感器控制部 8h 设在机器人控制器 8 的外部, 利用通信单元向机器 人控制器 8 发送图像处理的结果。也可以省略工件装载状态变化位置存储部 8d, 将装载状 态变化位置存储在存储器 8g 中。
     在上述实施方式中, 当判断为工件 5 的装载状态发生了变化时, 在工件装载区域 的一部分区域内设定了圆形或矩形的工件检测区域, 但工件检测区域的形状可以是任意形 状。通过在机器人控制器 8 内的处理, 判断了工件 5 的把持动作是否成功 ( 步骤 S12), 且判 断了作用于机器人 2 的碰撞的有无 ( 步骤 S10), 但作为把持判断部的工件装载状态判断部 中的结构及作为碰撞判断部的工件装载状态判断部中的结构不限于上述结构。即, 只要能够实现本发明的特征、 功能, 本发明不限于实施方式的工件取出装置 1。
     总而言之, 本实施方式的工件取出方法的特征在于, 包括 : 拍摄步骤 ( 步骤 S1), 其利用摄像机 7 对包含散装的多个工件 5 的工件装载区域进行拍摄 ; 工件检测步骤 ( 步骤 S2), 其根据利用摄像机 7 拍摄到的摄像机图像检测工件 5 ; 工件选定步骤 ( 步骤 S6), 其根 据工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件 5 ; 工件取出步骤 ( 步骤 S9), 其利用机器 人 2 取出由工件选定步骤选定的工件 5 ; 装载状态判断步骤 ( 步骤 S10、 步骤 S12), 其判断 是否由于机器人 2 的动作而使工件 5 的装载状态发生了变化 ; 区域设定步骤 ( 步骤 S14d), 其设定在利用工件检测步骤检测工件 5 时的工件检测区域, 在区域设定步骤中, 在通过装 载状态判断步骤判断为工件 5 的装载状态发生了变化时, 在该装载状态变化位置的周边区 域、 即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域, 只要能够实现该特征, 也可以对上 述结构进行各种变形。
     根据本发明, 在工件的装载状态发生了变化的位置的周边区域中设定工件检测区 域, 因此与在整个工件装载区域中设定工件检测区域的情况相比, 工件检测区域缩小, 能够 大幅度地缩短工件检测所花费的处理时间。因此, 到工件的拍摄和检测结束为止的机器人 的待机时间减少, 能够高效地进行工件取出操作。 以上, 与本发明的优选实施方式相关联地说明了本发明, 但对于本领域的技术人 员而言, 应该理解在不脱离后述的请求专利保护的范围所公开的范围的情况下能够进行各 种修正及变更。
    

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1、10申请公布号CN102343590A43申请公布日20120208CN102343590ACN102343590A21申请号201110215255622申请日20110725201016798720100727JPB25J13/0820060171申请人发那科株式会社地址日本山梨县72发明人伴一训组谷英俊安藤俊之74专利代理机构北京银龙知识产权代理有限公司11243代理人曾贤伟曹鑫54发明名称工件取出装置及工件取出方法57摘要本发明提供一种工件取出装置及工件取出方法,该工件取出装置包括摄像机,其用于对包含散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄;工件检测部,其根据利用摄像机拍摄到的摄像机图像检。

2、测工件;工件选定部,其根据工件检测部的检测结果选定应该取出的工件;机器人,其用于取出由工件选定部选定的工件;装载状态判断部,其用于判断是否由于机器人的动作而使工件的装载状态发生了变化;区域设定部,其用于设定在利用工件检测部检测工件时的工件检测区域。在通过装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时,区域设定部在该装载状态的变化位置的周边区域、即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图5页CN102343609A1/2页21一种工件取出装置,其特征在于,包括摄像机7,其对包含散装的多个工。

3、件5的工件装载区域进行拍摄;工件检测部8A,其根据利用上述摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件;工件选定部8B,其根据上述工件检测部的检测结果选定应该取出的工件;机器人2,其取出由上述工件选定部选定的工件;装载状态判断部8C,其判断是否由于上述机器人的动作而使工件装载区域内的工件的装载状态发生了变化;以及区域设定部8E,其设定在利用上述工件检测部检测工件时的工件检测区域,在通过上述装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时,上述区域设定部在该装载状态的变化位置的周边区域、即上述工件装载区域的一部分区域内设定上述工件检测区域。2根据权利要求1所述的工件取出装置,其中,还具有把持判断部8C,其用。

4、于判断上述机器人对由上述工件选定部选定的工件的把持动作是否成功,在利用上述把持判断部判断为上述机器人的上述把持动作已成功时,上述装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化。3根据权利要求1所述的工件取出装置,其中,还具有碰撞判断部8C,其用于判断在上述机器人把持由上述工件选定部选定的工件之前,有无作用于上述机器人的碰撞,在利用上述碰撞判断部判断为有碰撞时,上述装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化。4根据权利要求2所述的工件取出装置,其中,上述装载状态变化位置为利用上述工件选定部选定的工件的位置或利用上述机器人把持上述工件的位置。5根据权利要求3所述的工件取出装置,其中,上述装载状态变。

5、化位置为利用上述工件选定部选定的工件的位置或上述机器人受到了碰撞的位置。6根据权利要求15中的任意一项所述的工件取出装置,其中,在上述装载状态变化位置存在于多处时,上述区域设定部设定与各装载状态变化位置相对应的上述工件检测区域。7根据权利要求15中的任意一项所述的工件取出装置,其中,上述区域设定部,对应于由上述工件选定部选定的工件与上述摄像机之间的距离,变更上述工件检测区域的大小。8根据权利要求15中的任意一项所述的工件取出装置,其中,在上述装载状态变化位置存在于多处时,上述区域设定部设定与各装载状态变化位置相对应的上述工件检测区域,上述区域设定部,对应于由上述工件选定部选定的工件与上述摄像机。

6、之间的距离,变更上述工件检测区域的大小。9一种工件取出方法,其特征在于,权利要求书CN102343590ACN102343609A2/2页3包括以下步骤拍摄步骤,其利用摄像机对包含散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄;工件检测步骤,其根据利用上述摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件;工件选定步骤,其根据上述工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件;工件取出步骤,其利用机器人取出通过上述工件选定步骤选定的工件;装载状态判断步骤,其判断是否由于上述机器人的动作而使工件装载区域内的工件的装载状态发生了变化;以及区域设定步骤,其设定在通过上述工件检测步骤检测工件时的工件检测区域,在通过上述装载状态判断步。

7、骤判断为工件的装载状态发生了变化时,在上述区域设定步骤中,在该装载状态变化位置的周边区域、即上述工件装载区域的一部分区域内设定上述工件检测区域。权利要求书CN102343590ACN102343609A1/7页4工件取出装置及工件取出方法技术领域0001本发明涉及利用机器人ROBOT取出散装在集装箱CONTAINER内的工件的工件取出装置及工件取出方法。背景技术0002已知这样的装置利用摄像机拍摄在集装箱内杂乱地配置散装的多个工件的整个区域,并根据拍摄到的摄像机图像检测工件,利用机器人操作手ROBOTMANIPULATOR自动取出工件。对于在日本专利第4199264号公报JP4199264B中。

8、所记载的装置而言,判断集装箱内的工件的装载状态是否发生了变化,在判断为装载状态未发生变化时,在接下来的工件取出操作时不对工件进行拍摄,根据之前拍摄到的摄像机图像检测工件,由此省略了摄像机的拍摄,从而能够谋求缩短工件取出操作的时间。0003但是,在工件取出操作时工件的装载状态未发生变化的情况较少,对于在JP4199264B中所记载的装置而言,在集装箱内的工件的装载状态发生了变化的情况下,需要利用摄像机重新拍摄多个工件的整个区域,并根据拍摄到的摄像机图像检测工件。因此,对于在JP4199264B中所记载的装置而言,能够省略拍摄的机会较少,难以高效地进行工件取出操作。发明内容0004根据本发明的一个。

9、方式,工件取出装置包括摄像机,其对包含散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄;工件检测部,其根据利用摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件;工件选定部,其根据工件检测部的检测结果选定应该取出的工件;机器人,其取出由工件选定部选定的工件;装载状态判断部,其判断是否由于机器人的动作而使工件装载区域内的工件的装载状态发生了变化;以及区域设定部,其设定在利用工件检测部检测工件时的工件检测区域,在通过装载状态判断部判断为工件的装载状态发生了变化时,区域设定部在该装载状态的变化位置的周边区域、即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。0005根据本发明的另一方式,工件取出方法包括拍摄步骤,其利用摄像机对包含。

10、散装的多个工件的工件装载区域进行拍摄;工件检测步骤,其根据利用摄像机拍摄到的摄像机图像来检测工件;工件选定步骤,其根据工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件;工件取出步骤,其利用机器人取出通过工件选定步骤选定的工件;装载状态判断步骤,其判断是否由于机器人的动作而使工件装载区域内的工件的装载状态发生了变化;以及区域设定步骤,其设定在通过工件检测步骤检测工件时的工件检测区域,在通过装载状态判断步骤判断为工件的装载状态发生了变化时,在区域设定步骤中,在该装载状态变化位置的周边区域、即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域。附图说明0006通过与附图关联的以下的实施方式的说明,可以使本发明的目的。

11、、特征及优点更说明书CN102343590ACN102343609A2/7页5加明确。在该附图中,0007图1是表示本发明的实施方式的工件取出装置的整体结构的图;0008图2是表示由图1的机器人控制器ROBOTCONTROLLER内的CPU执行的处理的一例的流程图;0009图3是表示图2的工件检测区域设定处理的细节的流程图;0010图4是用于说明自动变更工件检测区域的大小的方法的图;0011图5A是用于说明本发明的实施方式的工件取出装置的动作的图;0012图5B是用于说明本发明的实施方式的工件取出装置的动作的图。具体实施方式0013以下,参照图1图5B说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实。

12、施方式的工件取出装置1的整体结构的图。在集装箱6内杂乱地配置有、即散装有同种类的多个工件5。工件取出装置1具有机器人2,其用于取出从该散装的多个工件5中选定的工件5;摄像机7,其固定地配置在集装箱6的上方;机器人控制器8,其根据利用摄像机7拍摄到的摄像机图像控制机器人2。0014机器人2为具有能够旋转的关节轴的多关节机器人,其利用设在机械臂ROBOTARM2A的前端部的机械手ROBOTHAND2B把持工件5。而且在机械手2B上设有视觉传感器3,利用视觉传感器3测量各工件5。视觉传感器3为激光投射式的三维视觉传感器,受机器人控制器8内的视觉传感器控制部8H控制。利用视觉传感器3得到的测量数据存储。

13、在机器人控制器8内的存储器8G中,通过控制器8内的处理,求出工件5的详细的三维位置及姿态。在机械臂2A上设有碰撞传感器4,利用碰撞传感器4检测在工件取出时作用于机械臂2A的碰撞。0015摄像机7例如是具有CCD等摄像元件的电子摄像机,是具有通过拍摄而在受光面CCD阵列面上检测二维图像的功能的周知的受光设备。摄像机7的拍摄动作通过机器人控制器8内的摄像机控制部8F来控制,以将包含多个工件5的工件装载区域例如整个集装箱收纳于视野内的方式设定拍摄范围。摄像机图像被摄像机控制部8F读取,并存储在存储器8G中。0016机器人控制器8具有工件检测部8A,其根据存储在存储器8G中的图像检测工件5;工件选定部。

14、8B,其用于从利用工件检测部8A检测出的工件5中选定应该取出的工件5;工件装载状态判断部8C,其用于判断集装箱6内的工件5的装载状态是否发生了变化;工件装载状态变化位置存储部8D,其用于存储工件5的装载状态发生了变化的位置;工件检测区域设定部8E,其用于设定在利用工件检测部8A检测工件5时的工件检测区域,上述各部与摄像机控制部8F、存储器8G一同构成对摄像机图像进行处理的图像处理装置。0017工件检测部8A例如通过图案匹配PATTERNMATCHING来检测工件5。即预先生成与工件形状相对应的工件模型,从工件检测区域内的摄像机图像中检索、提取出与该工件模型相对应的目标图像,由此来检测工件5。在。

15、这样的工件检测部8A的处理中,当工件检测区域较大时,目标图像的检索需花费时间,到目标图像的检索完成为止机器人处于等待工件取出操作的状态,因此难以高效地进行工件取出操作。因此,在本实施方式中,通过以下那样设定工件检测区域来谋求缩短工件取出操作的时间。说明书CN102343590ACN102343609A3/7页60018图2是表示由机器人控制器8内的CPU执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理,例如在输入工件取出操作的开始指令时开始。在步骤S1中,通过摄像机控制部8F中的处理,向摄像机7输出拍摄指令以使其对集装箱内的工件装载区域中的工件5进行拍摄,将通过拍摄而得到的摄像机图像存储到存储器8。

16、G中。0019在步骤S2中,通过工件检测部8A中的处理图案匹配,利用存储在存储器8G中的摄像机图像中的、工件检测区域内的摄像机图像来检测工件5,并将检测出的工件5存储到存储器8G中。在图2的处理的刚开始之后的初始状态中,与工件装载区域相匹配地以包围整个集装箱的方式设定工件检测区域。另外,如后述那样,在工件装载区域的一部分区域内设定了多个工件检测区域的情况图5B下,分别在每个工件检测区域中检测工件5。0020在步骤S3中,判断通过步骤S2中的处理是否检测到1个以上的工件5。若在步骤S3中得到否定的结果则进入步骤S4,判断是否满足预定的结束条件。例如在取出的工件5达到了预定数量时,判断为满足结束条。

17、件。若在步骤S4中得到肯定的结果则结束处理。若在步骤S4中得到否定的结果则进入步骤S5,设定包围整个集装箱的工件检测区域,之后返回到步骤S1。另一方面,若在步骤S3中得到肯定的结果则进入步骤S6。0021在步骤S6中,通过工件选定部8B中的处理,从在步骤S2中存储到存储器8G中的集装箱内的所有工件5中选定应该利用机器人2取出的工件5。在该情况下,例如将位于比周围的工件5高的位置、且没有被遮挡的工件5选定为应该取出的工件5。0022在步骤S7中,判断通过步骤S6中的处理是否已选定好工件5。若在步骤S7中得到否定的结果则进入步骤S8,变更工件5的检测条件、选定条件以便能够选定工件5。例如变更拍摄时。

18、的光量、图案匹配中的工件图案等,并返回到步骤S1。若在步骤S7中得到肯定的结果则进入步骤S9。0023在步骤S9中,向机器人驱动用的伺服电动机输出控制信号,控制机器人2机械臂2A和机械手的动作,从集装箱内取出已选定的工件5。在该情况下,计算设在机械臂前端部的视觉传感器3的移动位置,且利用视觉传感器3测量已选定的工件5的三维位置及姿态,并且在将机械手移动到工件取出的目标位置之后,利用机械手把持并取出工件5。0024在步骤S10中,判断通过工件装载状态判断部8C中的处理,在机器人2动作时是否利用碰撞传感器4检测到碰撞,即判断在把持已选定的工件5之前是否由于机器人2接触到工件等而发生了碰撞。也可以代。

19、替碰撞传感器4而利用电动机电流的变化等检测作用于机器人驱动用的伺服电动机的负荷急剧变化,由此来判断碰撞的有无。0025若在步骤S10中得到肯定的结果则进入步骤S11。在该情况下,由于碰撞的发生而使集装箱内的工件5的装载状态、特别是应该取出的工件5的附近的装载状态发生了变化的可能性较高。因此,在步骤S11中,通过在工件装载状态变化位置存储部8D中的处理,将已选定的应该取出的工件5的位置作为装载状态变化位置而存储,返回到步骤S6重新进行工件5的选定处理。在该重新进行的工件选定处理中,也可以从位于远离装载状态变化位置的位置的工件5、即认为装载状态未发生变化的工件5中选定应该取出的工件5。其中,装载状。

20、态变化位置是利用视觉传感器3检测到的工件5的三维位置,作为机器人坐标系的位置数据而存储。0026在步骤S10中,在向应该取出的工件5的位置移动机械手时检测到了碰撞的情况下,不是在应该取出的工件5的附近,而是在机器人2受到了碰撞的位置装载状态发生了变说明书CN102343590ACN102343609A4/7页7化的可能性高。在该情况下,在步骤S11中,也可以将机器人2受到了碰撞时的机械臂前端部的位置作为装载状态变化位置存储在存储器8G中。机械臂前端部的位置能通过设在机器人2上的各种位置传感器检测到。0027若在步骤S10中得到否定的结果则进入步骤S12。在步骤S12中,判断通过在工件装载状态判。

21、断部8C中的处理,是否已利用机械手把持好应该取出的工件5。具体而言,根据手转卡盘HANDCHUCK的开闭确认传感器的检测值、在机械手为使用吸盘的类型的情况下根据吸附确认传感器的检测值,判断把持动作是否成功。也可以根据检测工件5相对于机械手是否位于正确的位置的非接触式传感器等的检测值判断把持动作是否成功。0028若在步骤S12中得到肯定的结果则进入步骤S13。在该情况下,由于把持工件5并将其取出,集装箱内的工件5的装载状态、特别是工件5的取出位置的附近的装载状态发生了变化的可能性高。因此,在步骤S13中,通过在工件装载状态变化位置存储部8D中的处理,与步骤S11同样地,将已选定的应该取出的工件5。

22、的位置作为装载状态变化位置而存储,之后进入步骤S14。在实际的工件5的位置偏离已选定的工件5的位置的情况下,有时会使机械手向比已选定的工件5的位置例如靠下方移动来把持工件5,考虑到这种情况,也可以将实际上工件5被把持的位置作为装载状态变化位置存储在存储器8G中。若在步骤S12中得到否定的结果则进入步骤S14。0029在步骤S14中,通过在工件检测区域设定部8E中的处理,执行图3所示的工件检测区域设定处理。首先,在步骤S14A中,判断是否存在装载状态变化位置、即判断是否执行了步骤S11或步骤S13中的某个处理。若在步骤S14A中得到肯定的结果则进入步骤S14B,取得由工件装载状态变化位置存储部8。

23、D存储的机器人坐标系中的装载状态变化位置。在步骤S14C中,将机器人坐标系的装载状态变化位置变换为图像上的位置。具体而言,使用摄像机7的校准数据CALIBRATIONDATA,利用周知的方法将装载状态变化位置变换为摄像机图像上的位置。0030在步骤S14D中,将预先决定了形状及大小的工件检测区域设定在图像上的装载状态变化位置。例如在工件检测区域为圆形的情况下,设定以装载状态变化位置为中心的圆的直径或半径即可,在工件检测区域为矩形的情况下,设定以装载状态变化位置为中心的矩形窗口的纵向长度和横向长度即可。在任意一种情况下,工件检测区域都被设定在至少利用摄像机7拍摄到的工件装载区域的一部分区域内、即。

24、比工件装载区域小的范围内。在装载状态变化位置存在于多处的情况下,分别针对各位置来设定工件检测区域。0031若步骤S14D的处理结束,则返回到图2的步骤S1,重复进行一系列的处理。在重复的处理中,在步骤S2中,从设定在工件装载区域的一部分区域内的工件检测区域内检测工件5,利用该新的工件检测数据改写该工件检测区域内的工件检测数据并存储到存储器8G中。即,将工件5的装载状态发生了变化的位置的周边区域作为工件检测区域来进行工件5的检测处理,并更新该区域内的工件检测数据。因此,没有必要在工件装载区域的整个范围内检测工件5,所以能够缩短工件检测部8A的处理的时间。0032另一方面,在步骤S14A中,若判断。

25、为不存在装载状态变化位置则进入步骤S14E。在步骤S14E中,将工件检测区域设定为包围整个集装箱的工件装载区域的整体,返回到图2的步骤S2。在该情况下,工件5的装载状态未发生变化,因此没有必要再次进行摄像机7的拍摄,而是在重复的处理的步骤S2中,从整个集装箱中检测工件5。说明书CN102343590ACN102343609A5/7页80033关于步骤S14D中的工件检测区域的设定处理,利用摄像机7拍摄到的工件5的图像上的大小与从摄像机7到工件5的距离、即配置在集装箱内的工件5的高度相应地发生变化。考虑到该情况,也可以与工件5的高度相应地自动变更工件检测区域的大小。即,也可以在工件5靠近摄像机7。

26、的情况下增大工件检测区域,在工件5离摄像机7较远的情况下减小工件检测区域,来使包含在工件检测区域中的工件5的图像上的大小保持恒定。以下,对该情况进行说明。0034图4是用于说明自动变更工件检测区域的大小的方法的图。在此,将工件5的高度方向定义为图中的Z轴方向。首先,分别设定当工件5为自基准位置起Z1及Z2的高度时利用摄像机7拍摄而得的图像上描绘的图像尺寸SZ1及SZ2。此时,图像上描绘的尺寸与工件5距摄像机7的距离成反比例,因此若将从基准位置到摄像机7的距离摄像机高度设为Z0,将从摄像机7到高度为Z1及Z2的各工件5的距离分别设为A1、A2,则下面的式成立。0035SZ2/SZ1A1/A2Z0。

27、Z1/Z0Z20036摄像机高度Z0能够通过下面的式算出,若将装载状态变化位置的高度设为Z3,则此时的图像尺寸SZ3能够通过下面的式算出。0037Z0SZ2Z2SZ1Z1/SZ2SZ10038SZ3Z0Z1/Z0Z3SZ10039在将工件检测区域例如设为圆形的情况下,预先决定与图像尺寸SZ1相对应的工件检测区域的直径D1。在步骤S14D中,利用该D1,通过下面的式算出与图像尺寸SZ3相对应的工件检测区域的直径D3。0040D3SZ3/SZ1D1Z0Z1/Z0Z3D10041进一步具体地说明本发明的实施方式的工件取出装置1的动作。例如,如图5A所示,假设在集装箱6内散装配置有多个工件5。在该情况。

28、下,首先,设定包围整个集装箱的工件检测区域,在集装箱内的整个范围中检测到工件5之后步骤S2,将位于比周围的工件5高的位置且未被遮挡的工件5A选定为应该由机器人2取出的工件步骤S6。0042在取出已选定的工件5A时,例如在利用机械手把持工件5A之前机械手接触到工件5A时,如图5B所示,工件5A的位置发生偏移。在该情况下,利用碰撞传感器4检测出碰撞,将已选定的工件5A的位置作为装载状态变化位置来存储步骤S11,再次进行工件5的选定步骤S6。此时,如图5A所示,当选定与上次不同的工件5B时,利用机器人2取出该工件5B,将该工件5B的位置作为装载状态变化位置来存储步骤S13。0043在该情况下,如图5。

29、B所示,在包含碰撞检测时所选定的工件5A和利用机器人2取出时所选定的工件5B的区域中,分别设定工件检测区域12A、12B步骤S14D。然后,在利用摄像机7拍摄了整个集装箱内之后,利用该摄像机图像在各工件检测区域12A、12B内检测工件5步骤S2。由此,工件5的工件检测区域被限制,因此能够缩短工件检测所需要的时间,能够进行高效的工件取出操作。0044在工件取出时利用碰撞传感器4未检测到碰撞,也未检测到机器人2对工件5的把持动作的情况下,不存在装载状态变化位置,因此设定包围整个集装箱的工件检测区域步骤S14E。在步骤S14D中设定的工件检测区域内未检测到工件5的情况例如仅设定了图5B中的检索窗口1。

30、2B的情况下,也设定包围整个集装箱的工件检测区域步骤S5。说明书CN102343590ACN102343609A6/7页9在这些情况下,再次从整个集装箱中检测工件5。0045采用本实施方式能够取得如以下那样的作用效果。00461通过在工件装载状态判断部8C中的处理步骤S10、步骤S12,判断工件5的装载状态是否发生了变化,若判断为工件5的装载状态发生了变化,则通过在工件检测区域设定部8E中的处理步骤S14D,在该装载状态的变化位置的周边区域中设定工件检测区域,通过在工件检测部8A中的处理步骤S2,在工件检测区域内检测工件5。因此,成为在工件装载区域的一部分区域内检测工件5的情况,从而能够缩小工。

31、件检测区域。因此,能够缩短工件检测所需要的时间,能够高效地进行工件取出操作。00472若判断为机器人2对工件5的把持动作成功,则判断为工件5的装载状态发生了变化,因此能够正确地判断工件5的取出后的装载状态的变化。在该情况下,在利用工件选定部8B选定的工件5的位置的周边区域中设定工件检测区域,因此能够在装载状态极有可能发生了变化的地方高效地进行工件检测处理。换言之,若在利用机器人2把持工件5的位置的周边区域中设定工件检测区域,则即使在实际的工件5的位置偏离已选定的工件5的位置的情况下,也能够高效地进行工件检测处理。00483若判断为在机器人2把持工件5之前机器人2受到了碰撞,则判断为工件5的装载。

32、状态发生了变化,因此能够正确地判断由于发生碰撞而引起的工件5的装载状态的变化。在该情况下,在利用工件选定部8B选定的工件5的位置的周边区域中设定工件检测区域,因此能够在装载状态极有可能发生了变化的地方高效地进行工件检测处理。换言之,若在机器人2受到了碰撞的位置的周边区域中设定工件检测区域,则即使在受到了碰撞的位置偏离已选定的工件5的位置的情况下,也能够高效地进行工件检测处理。00494在检测到作用于机器人2的碰撞之后,在取出了存在于与该碰撞检测位置不同的位置的工件5的情况等、装载状态变化位置存在于多处时例如图5的情况,设定了与各装载状态变化位置相对应的工件检测区域12A、12B。由此,能够一边。

33、抑制工件检测所需要的时间,一边高精度地检测装载状态发生了变化的区域中的工件5。00505若与已选定的工件5和摄像机7之间的距离相应地自动变更工件检测区域的大小,则能够与集装箱内的工件5的高度无关地,在图像上将与工件5相对应的工件检测区域的相对大小保持为恒定,高效地检测工件5。0051另外,在上述实施方式中,工件检测部8A、工件选定部8B、工件装载状态判断部8C装载状态判断部、工件装载状态变化位置存储部8D、工件检测区域设定部8E区域设定部、摄像机控制部8F、存储器8G、视觉传感器控制部8H被包含在机器人控制器8中,但机器人控制器8的结构不限于此。例如也可以将工件检测部8A、工件检测区域设定部8。

34、E、摄像机控制部8F、视觉传感器控制部8H设在机器人控制器8的外部,利用通信单元向机器人控制器8发送图像处理的结果。也可以省略工件装载状态变化位置存储部8D,将装载状态变化位置存储在存储器8G中。0052在上述实施方式中,当判断为工件5的装载状态发生了变化时,在工件装载区域的一部分区域内设定了圆形或矩形的工件检测区域,但工件检测区域的形状可以是任意形状。通过在机器人控制器8内的处理,判断了工件5的把持动作是否成功步骤S12,且判断了作用于机器人2的碰撞的有无步骤S10,但作为把持判断部的工件装载状态判断部中的结构及作为碰撞判断部的工件装载状态判断部中的结构不限于上述结构。即,只要能说明书CN1。

35、02343590ACN102343609A7/7页10够实现本发明的特征、功能,本发明不限于实施方式的工件取出装置1。0053总而言之,本实施方式的工件取出方法的特征在于,包括拍摄步骤步骤S1,其利用摄像机7对包含散装的多个工件5的工件装载区域进行拍摄;工件检测步骤步骤S2,其根据利用摄像机7拍摄到的摄像机图像检测工件5;工件选定步骤步骤S6,其根据工件检测步骤的检测结果选定应该取出的工件5;工件取出步骤步骤S9,其利用机器人2取出由工件选定步骤选定的工件5;装载状态判断步骤步骤S10、步骤S12,其判断是否由于机器人2的动作而使工件5的装载状态发生了变化;区域设定步骤步骤S14D,其设定在利。

36、用工件检测步骤检测工件5时的工件检测区域,在区域设定步骤中,在通过装载状态判断步骤判断为工件5的装载状态发生了变化时,在该装载状态变化位置的周边区域、即工件装载区域的一部分区域内设定工件检测区域,只要能够实现该特征,也可以对上述结构进行各种变形。0054根据本发明,在工件的装载状态发生了变化的位置的周边区域中设定工件检测区域,因此与在整个工件装载区域中设定工件检测区域的情况相比,工件检测区域缩小,能够大幅度地缩短工件检测所花费的处理时间。因此,到工件的拍摄和检测结束为止的机器人的待机时间减少,能够高效地进行工件取出操作。0055以上,与本发明的优选实施方式相关联地说明了本发明,但对于本领域的技术人员而言,应该理解在不脱离后述的请求专利保护的范围所公开的范围的情况下能够进行各种修正及变更。说明书CN102343590ACN102343609A1/5页11图1说明书附图CN102343590ACN102343609A2/5页12图2说明书附图CN102343590ACN102343609A3/5页13图3说明书附图CN102343590ACN102343609A4/5页14图4说明书附图CN102343590ACN102343609A5/5页15图5说明书附图CN102343590A。

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