专利名称：形状检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测工件形状的系统。
背景技术：
在近几年，公开有通过机器人来对以不规则的姿势配置于储料器等的多个工件进 行工件取出等操作的技术。为了通过机器人来进行这样的操作，有必要高速且高精度地检测配置于储料器等 的工件的3维形状，为了解决这样的问题，公开有各种技术。例如，公开有包含检测深度边缘来提取轮廓的操作的3维姿势检测方法和更加高 速地检测具有曲面形状的工件的技术。(例如，日本国专利申请号2009-115783公报、日本国专利申请号2008-246631公 报)。上述专利申请的全部内容作为参考引入本申请。
发明内容
根据本发明的一个实施方式，其通过距离图像传感器来取得收容有无规则地配置 的多个检测对象物的储料器内的多个检测对象物的图像及距离，其具有传感器控制器，根 据距离图像传感器的检测结果与设定的算法来检测储料器内的检测对象物各自的位置及 姿势；及用户控制器，选择传感器控制器使用的算法并设定传感器控制器的算法。
通过附图更加详细地说明本发明。图1是表示系统构成的框图。图2是表示系统整体构成的模式配置图。图3是表示传感器单元的模式仰视图。图4是表示算法执行处理的流程图。
具体实施例方式第1实施例以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图2所示，本实施方式的形状检测系统100由机器人101、储料器102及形状检 测装置构成，形状检测装置具有距离图像传感器单元103、外部控制装置(用户控制器)104 及机器人控制器105。储料器102是由树脂等形成的盒子(托盘)，在内部任意地(无规则地)配置有多 个工件(检测对象物)W。机器人101是垂直多关节机器人，通过安装在顶端的手装置IOlA来将储料器102 内的工件W—个一个抓持而移放到搬运用托盘106中，搬运用托盘106用于搬运到下一个工序。通过省略图示的传送带来将搬运用托盘106搬运到下一个工序。在机器人101的各关节部内置有未图示的伺服马达，通过机器人控制器105(参照 图1)按照事先示教的动作指令来控制伺服马达的驱动。如图3所示，传感器单元103具有照相机1和激光扫描仪2。另外，在传感器单元 103的框体103A的内部内置有具有存储装置及运算装置的传感器控制器3。在此，激光扫 描仪2将从狭缝光激光器发射的激光狭缝光照射到镜子上，通过用马达来使镜子旋转，从 而使激光狭缝光照射到大范围的对象物上。通过照相机1来拍摄照射到对象物的激光狭缝 光的反射光，通过马达的旋转角度、感光了的照相机的拍摄器件的位置、激光、镜子、照相机 的位置关系，根据三角测量的原理每个像素都取得离对象物的距离，从而取得每个像素的 距离信息即距离图像。外部控制装置104是具有显示装置、输入装置、存储装置、运算装置的个人计算 机，连接成可以与传感器控制器3进行数据通信。如图1所示，传感器控制器3在具有算法设定部11、位置姿势算出部12、形状计测 部13、机器人通信部14的同时，在存储装置中构筑有算法数据库15及符号数据库16。另外，外部控制装置104作为功能构成而具有选择部(选择机构)21、规格输入部 (规格输入机构)22、算法设定部(算法设定机构)23、符号选择部(符号选择机构)24、算 法生成部(算法生成机构)25及算法执行显示部(算法执行显示机构)26来构成。算法设定部11根据来自外部控制装置104的指令来确定(设定)算出工件W的 位置及姿势的算出顺序(算法)。位置姿势算出部12根据由算法设定部11设定的算法与照相机1及激光距离传感 器2的检测结果来检测工件W在储料器2内的哪个位置以那样的姿势(方向)被配置。而且，检测出的工件W的位置及姿势信息通过外部控制装置104侧及机器人通信 部被发送到机器人控制器105，机器人控制器105根据工件W的位置及姿势信息使机器人 101进行动作。在算法数据库15中，储存有用于使用传感器单元103的检测结果来检测工件W的 位置及姿势的各种算出顺序(算法)，在各算法中关联存储有最适合于各算法的形状模式。 另外，在算法数据库15中登记有根据事先储存的检测对象物的形状特征来检测工件W的各 自的位置及姿势的预扫描型算法。形状模式是例如像螺栓这样的具有放大的头部、圆柱状的螺旋部的类型(类型 A)、像托架部件这样的具有特殊形状平面部分的类型(类型B)等作为检测对象的工件W的 形状模式。在符号数据库16中储存每个符号，符号是构成储存于算法数据库15的各算法的 顺序。符号是对于边缘检测处理或各种过滤处理、标示处理、循环处理、分支处理等激光 距离传感器2的检测结果进行的处理方法。通过按照适当的顺序来组合这些符号，或者单独地执行，可形成根据激光距离传 感器2的检测结果来检测工件W的位置姿势的识别算法。该识别算法通过设定符号的组合 以及其执行顺序，可以根据工件W的形状、储料器2周边的光照环境等必要条件等条件来设 定更加合理的算法。
选择部21显示事先储存于外部控制装置104的工件W的形状模式选择画面，从而 选择形状模式。规格输入部22构成为可以输入对应所选择的形状模式的详细的规格。例如，在所 选择的形状模式为螺栓时，可以输入头部的宽度尺寸和螺旋部的长度尺寸的详细尺寸。该 规格不局限于长度信息，也可以由角度或曲率等信息构成。算法设定部23根据选择部21及规格输入部22的选择及输入结果，发送在算法设 定部11中被设定的算法的参数变更信息。符号选择部24将选择储存于符号数据库16中的多个符号的画面(符号选择画 面)显示于外部控制部104，通过选择所希望的符号与该符号的执行顺序等的组合，从而可 以进行输入。算法生成部25按照通过符号选择部24选择的多个符号及执行顺序等的组合来生 成新的算法，并发送到传感器控制器3侧，新的算法被储存于算法数据库15。算法执行显示部26按照通过符号选择部24选择的多个符号及执行顺序等的组合 来将新的算法中的每一个步骤或者每几个步骤的符号发送到传感器控制器3侧，将在传感 器控制器3侧执行的1个步骤或者多个步骤的符号的结果显示于外部控制装置104，能够依 次确认通过符号选择部24选择的符号是否在进行所希望的动作。该动作如图4所示，首先在步骤Sl中将1步骤分量的符号发送到传感器控制器3 侧。其次在步骤S2中，等待在传感器控制器3侧的执行结束而发送处理结果。在有了来自 传感器控制器3侧的响应时，在步骤S3中将传感器控制器3侧的执行结果显示于外部控制 装置104。其次在步骤S4中判断是否存在下一个符号。在此时，例如在只执行1个步骤时， 结束算法执行处理。在执行多个步骤的符号时，再次在步骤Sl中将下一个1步骤分量的符号发送到传 感器控制器3侧。之后，重复相同的顺序直至所有步骤的符号执行结束为止。另外，在步骤S2中没有来自传感器控制器3侧的响应时，在步骤S5中使未图示的 计时器计数完了，在步骤S6中判断是否超过了事先决定的响应时间。在步骤S6中为超时 时，在步骤S7中，在外部控制装置104的显示装置上显示在算法执行处理中发生异常的情 况之后，结束算法执行处理。由于本实施方式的机器人系统及形状检测装置为如上构成，因此即使将工件W变 更为其他形状的工件，也可以适当地生成符合该工件W形状的算法，所以即使对于各种形 状的工件W，也可以使用1个机器人系统及形状检测装置来分别高速且高精度地检测对象 物的3维形状。另外，根据无规则地配置于储料器102的工件W的形状上的特征或储料器102所 处的环境(例如，存在干扰光等，关于对于激光距离传感器的检测结果，要求多高的可靠性 的环境)，本机器人系统的管理者可以通过形状模式选择画面和符号选择画面来容易地选 择形状模式和符号，因此可以容易地选择 变更用于生成算法的符号的组合，所以可以容易 地执行用于生成最适当的算法的试行阶段的操作。另外，由于显示各符号的执行结果，因此 管理者可容易地对该符号是否有效进行视觉确认。以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的形状检测装置及机器 人系统并不局限于上述的实施方式的形状检测装置及机器人系统，在不脱离本发明宗旨的范围内可以适当进行变形来应用。例如，用户控制器和机器人控制器没必要用分体的控制装置来构成，而可以作为1 个控制装置的功能来构成。另外，形状检测装置可以应用于机器人系统以外的各种系统中。
权利要求
一种形状检测系统，其特征在于，具有距离图像传感器，取得收容有无规则地配置的多个检测对象物的储料器内的图像及距离；传感器控制器，根据所述距离图像传感器的检测结果与设定的算法来检测所述储料器内的所述检测对象物各自的位置及姿势；及用户控制器，选择所述传感器控制器使用的所述算法并设定所述传感器控制器的所述算法。
2.根据权利要求1所述的形状检测系统， 所述用户控制器具有算法数据库，关联了事先登记的所述检测对象物的形状模式和与此对应的检测算法； 选择机构，选择所希望的检测对象物的形状模式； 规格输入机构，输入通过所述选择机构选择的形状模式的规格； 及算法设定机构，根据通过所述选择机构选择的形状模式及通过所述规格输入机构输 入的规格，对存储于所述算法数据库的所述检测算法进行修正，并将已修正的检测算法作 为所述传感器控制器的所述算法进行设定。
3.根据权利要求2所述的形状检测系统， 所述用户控制器具有符号数据库，分别存储构成存储于所述算法数据库的算法的一部分的多个符号； 符号选择机构，在储存于所述符号数据库的所述多个符号内，选择所希望的符号与其 顺序；及算法生成机构，根据通过所述符号选择机构选择的所述符号及该被选择的符号的顺 序的组合，生成新的算法并登记于所述符号数据库。
4.根据权利要求3所述的形状检测系统， 所述用户控制器具有算法执行显示机构，在执行所述算法生成机构中生成的所述算法时，每1个步骤或者 每多个步骤都将包含于所述算法中的符号发送到所述传感器控制器，显示从所述传感器控 制器发送的该符号的执行结果。
5.根据权利要求2所述的形状检测系统，在所述算法数据库中登记有根据事先储存的检测对象物的形状特征来检测所述检测 对象物各自的位置及姿势的预扫描型算法，所述传感器控制器根据所述距离图像传感器的检测结果来测定检测对象物的3维形 状，并发送到所述用户控制器。
6.根据权利要求1所述的形状检测系统，具有 机器人，对所述储料器内的检测对象物进行操作；及机器人控制器，根据所述传感器控制器的检测结果控制机器人的动作。
7.根据权利要求6所述的形状检测系统，所述机器人按顺序抓持无规则地配置在所述储料器内的多个检测对象物并将该检测 对象物搬运到下一个工序。
8.根据权利要求2所述的形状检测系统，具有机器人，对所述储料器内的检测对象物进行操作；及机器人控制器，根据所述传感器控制器的检测结果控制机器人的动作。
9.根据权利要求3所述的形状检测系统，具有 机器人，对所述储料器内的检测对象物进行操作；及机器人控制器，根据所述传感器控制器的检测结果控制机器人的动作。
10.根据权利要求4所述的形状检测系统，具有 机器人，对所述储料器内的检测对象物进行操作；及机器人控制器，根据所述传感器控制器的检测结果控制机器人的动作。
11.一种形状检测系统，其特征在于，具有取得收容有无规则地配置的多个检测对象物的储料器内的所述多个检测对象物的图 像及距离的机构；根据所述距离图像传感器的检测结果与设定的算法来检测所述储料器内的所述检测 对象物各自的位置及姿势的机构；及选择所述传感器控制器使用的所述算法并设定所述传感器控制器的所述算法的机
全文摘要
本发明提供一种形状检测系统，具体为，其取得收容有无规则地配置的多个检测对象物的储料器内的多个检测对象物的图像及距离，其具有传感器控制器，根据距离图像传感器的检测结果与设定的算法来检测储料器内的检测对象物各自的位置及姿势；及用户控制器，选择传感器控制器使用的算法并设定传感器控制器的算法。
文档编号B25J13/00GK101927494SQ20101020314
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年6月19日
发明者一丸勇二, 半田博幸, 有江健 申请人:株式会社安川电机