机器手臂取放物件的教导方法
【专利摘要】本发明公开一种机器手臂取放物件的教导方法，推动机器手臂使目标出现在视野，设定出现位置为视觉点，撷取第一影像，再推动机器手臂自视觉点到目标，设定目标的位置为取放点，启动机器手臂自动控制，机器手臂自动取或放物件，由取放点自动移回视觉点，在视觉点撷取第二影像，将第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，以简化教导作业。
【专利说明】
机器手臂取放物件的教导方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种机器手臂的教导方法，尤其是涉及教导机器手臂在夹取及放置物件间移动路径的方法。
【背景技术】
[0002]随着生产技术的快速发展，工厂自动化利用视觉装置定位物件，引导机器手臂抓取物件，自动进行组装制造，以提高生产速度。而影响机器手臂自动移动效率的主要关键，在于教导机器手臂自动取放物件，已成为机器手臂重要的课题。
[0003]先前技术对机器手臂取放物件的教导，由使用者先圈选需要夹取的物件，撷取物件的影像，利用影像处理，决定物件的影像，再分析物件的影像特征，规划夹取物件的方位。接着由机器手臂的操作界面，输入物件的影像，移动机器手臂，进行教导机器手臂夹取物件的移动路径，设定夹取物件的影像特征及方位。
[0004]同样，先前技术对机器手臂放置物件的教导，由使用者先圈选需要放置物件的置物位置，撷取置物位置的影像，利用影像处理，决定置物位置的影像，分析置物位置的影像特征，规划物件放置在置放部的方位。再由机器手臂的操作界面，输入置放部的影像，移动机器手臂，进行教导机器手臂放置物件的移动路径，设定置放部的影像特征及方位。
[0005]然后启动机器手臂，由机器手臂的控制装置，依循教导夹取物件的移动路径自动移动接近物件，利用视觉装置定位物件的影像特征，夹取物件设定的特征外形。再依循教导放置物件的移动路径自动移动接近置物位置，利用视觉装置定位置物位置的影像特征，最后将物件放置在设定外形特征的放置位置。
[0006]然而，先前技术机器手臂的教导方法，物件及置物位置需由使用者撷取影像、影像处理、分析影像特征、及设定夹取及放置物件的方位，不仅工作内容专业，非一般使用者可随意执行，且教导的作业程序繁复，影响机器手臂的操作效率。因此，机器手臂在取放物件的教导方法上，仍有问题亟待解决。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种机器手臂取放物件的教导方法，通过机器手臂上的臂上视觉装置，先后在视觉点撷取第一影像及第二影像，由差量影像处理，自动学习物件及置放部的特征，以降低使用的困难性。
[0008]本发明另一目的在于提供一种机器手臂取放物件的教导方法，仅需移动机器手臂至视觉点及取放点，教导机器手臂的移动路径，其余由机器手臂自动学习，以简化教导的作业程序。
[0009]为了达到前述发明的目的，本发明机器手臂取放物件的教导方法，首先推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野，设定目标出现的位置为视觉点，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第一影像，再推动机器手臂自视觉点到达目标，将目标的位置设定为取放点，启动机器手臂自动移动控制，机器手臂自动取或放物件，由取放点自动移回视觉点，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第二影像，使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征。
[0010]本发明在教导机器手臂夹取物件的过程，目标为机器手臂夹取置放部中的物件，夹取物件前撷取的第一影像，显示置放部中放置物件的影像，夹取物件后撷取的第二影像，显示置放部的影像，第一影像减去第二影像形成物件的差量影像。本发明在教导机器手臂放置物件的过程，目标为机器手臂放置物件的置放部，放置物件前撷取的第一影像，显示置放部的影像，放置物件后撷取的第二影像，显示置放部中放置物件的影像，第一影像减去第二影像形成物件的差量影像，再设定物件周围的置放部的影像。
[0011]本发明机器手臂取放物件的教导方法，在机器手臂连接一控制装置，控制装置连接的荧幕显示臂上视觉装置的视野，并将臂上视觉装置撷取的第一影像及第二影像，记录在控制装置，而机器手臂由视觉点推动至取放点为教导移动路径，记录在控制装置。机器手臂则依循教导移动路径，由取放点自动移回视觉点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明移动机器手臂至视觉点的示意图；
[0013]图2为本发明移动机器手臂至取放点的示意图；
[0014]图3为本发明机器手臂退回视觉点的示意图；
[0015]图4为本发明物件影像处理的示意图；
[0016]图5为本发明置放部影像处理的示意图；
[0017]图6为本发明机器手臂夹取物件的教导方法的流程图。
[0018]符号说明
[0019]10机器手臂
[0020]11 本体
[0021]12 活动部
[0022]13 臂上摄影机
[0023]14 控制装置
[0024]15操作界面
[0025]16荧幕
[0026]17 肘节
[0027]18机台
[0028]19 夹取装置
[0029]20置放部
[0030]21物件
【具体实施方式】
[0031]有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，兹举优选实施例，并配合图式加以说明如下。
[0032]请同时参阅图1、图2、图3及图4，图1为本发明移动机器手臂至视觉点的示意图，图2为本发明移动机器手臂至取放点的示意图，图3为本发明机器手臂退回视觉点的示意图，图4为本发明物件影像处理的示意图。图1中本发明的机器手臂10，一端固定在不动的本体11，并设定手臂参考坐标M，而在机器手臂10另一端的活动部12，装设臂上视觉装置
13。机器手臂10连接控制装置14，由控制装置14的操作界面15及荧幕16，控制机器手臂10移动及臂上视觉装置13撷取影像，根据处理及分析撷取的影像，控制驱动机器手臂10的多个肘节17，驱动活动部12接近设在机器手臂10工作环境中的机台18，利用夹取装置19取放机台18的置放部20中的目标物件21。
[0033]本发明教导机器手臂10夹取物件21时，利用人力推动机器手臂10的活动部12，机器手臂10的多个肘节17随者转动，由于每一肘节17转动的角度均有感测器加以侦测，因此活动部12相对本体11的移动位置及轨迹，控制装置14利用手臂参考坐标M加以记录。人力推动活动部12移向机台18的置放部20的上方，使臂上视觉装置13的视野，显示在操作界面15的荧幕16上，直到机台18上的物件21出现在荧幕16。设定物件21出现位置为视觉点V，使臂上视觉装置13在视觉点V撷取第一影像，并由控制装置14记录第一影像。如图4所示，第一影像为夹取物件21前撷取的影像，因此，第一影像显示机台18的置放部20中放置物件21的影像。
[0034]图2中接着教导机器手臂10夹取物件21，人力推动机器手臂10的活动部12自视觉点V，依规划的移动路径接近置放部20上的物件21。当机器手臂10到达夹取物件21的位置，将夹取位置设定为取放点P。控制装置14通过侦测机器手臂10的多个肘节17的转动角度，记录活动部12由视觉点V移至取放点P的教导移动路径。
[0035]在图3中，然后启动机器手臂10自动移动控制，控制装置14控制机器手臂10的夹取装置19，从机台18的置放部20自动夹取物件21，并依循由视觉点V移至取放点P的教导移动路径，将活动部12由取放点P移回视觉点V，控制臂上视觉装置13在视觉点V撷取第二影像，并由控制装置14记录第二影像。如图4所示，第二影像为夹取物件21后撷取的影像，因此，第二影像仅显示机台18的置放部20的影像，物件21并不在第二影像内。
[0036]图4中，控制装置14将前述在视觉点V撷取的第一影像与第二影像，进行影像处理。使第一影像减去第二影像形成差量影像，因夹取物件21前的第一影像显示的置放部20及物件21的影像，减去夹取物件21后第二影像显示的置放部20的影像，影像处理后将仅剩下物件21的差量影像。控制装置14就可由影像处理后的物件21影像，自动学习物件21的特征，以利辨识及夹取置放部20中的物件21。
[0037]本发明教导机器手臂10放置物件21的过程，请同时参阅图1、图2、图3及图5，图5为本发明置放部的影像处理的示意图。同理，本发明教导机器手臂10放置物件21时，与教导机器手臂10夹取物件21的过程恰相反，差异仅在机器手臂10夹取物件21由视觉点出发至放置物件21的置放部20。图3中人力推动活动部12移向放置物件21的置放部20的上方，使臂上视觉装置13的视野，出现置放部20在荧幕16。设定置放部20出现位置为视觉点V，使臂上视觉装置13在视觉点V撷取第一影像，并由控制装置14记录第一影像。如图6所示，第一影像为放置物件21前撷取的影像，因此，第一影像仅显示机台18的置放部20的影像，物件21并不在第一影像内。
[0038]图2中教导机器手臂10放置物件21，人力推动机器手臂10的活动部12自视觉点V，到达放置物件21的位置，将放置位置设定为取放点P，并记录活动部12由视觉点V移至取放点P的教导移动路径。图1中启动机器手臂10自动移动控制，控制装置14控制机器手臂10的夹取装置19，自动放置物件21在机台18的置放部20，并依循教导移动路径，将活动部12由取放点P移回视觉点V，控制臂上视觉装置13在视觉点V撷取第二影像，并由控制装置14记录第二影像。如图6所示，第二影像为放置物件21后撷取的影像，因此，第二影像显示置放部20中物件21的影像。
[0039]图5中控制装置14将在视觉点V撷取的第一影像减去第二影像形成差量影像，获得物件21的差量影像，再设定物件21差量影像周边的影像为保留影像，因此影像处理后将仅剩下置放部20的影像。控制装置14就可由影像处理后的置放部20影像，自动学习置放部20的特征，以利辨识及放置物件21的置放部20。
[0040]如图6所示，为本发明机器手臂取放物件的教导方法的流程图。由前述本发明教导机器手臂夹取或放置物件的过程，可知夹取过程与放置过程相反，如将物件或置放部视为每一过程的移动的目标，则过程相似，因此以同一流程包含本发明夹取物件过程或放置物件过程，详细步骤说明如下:首先步骤SI，推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野；在步骤S2，设定目标出现位置为视觉点；步骤S3，使臂上视觉装置在视觉点撷取第一影像，及记录第一影像；步骤S4，推动机器手臂自视觉点到达目标位置；步骤S5，将目标位置设定为取放点，并记录视觉点移至取放点的教导移动路径；步骤S6，启动机器手臂自动移动控制；步骤S7，机器手臂自动取或放物件，并依循教导移动路径，由取放点移回视觉点；步骤S8，控制臂上视觉装置在视觉点撷取第二影像，并记录第二影像；步骤S9，使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征。
[0041]综上所述，本发明机器手臂取放物件的教导方法，就可仅需人力移动机器手臂至视觉点及取放点，教导机器手臂的移动路径，并通过机器手臂上的臂上视觉装置，在视觉点撷取第一影像，及从取放点自动退回至视觉点时撷取第二影像，利用第一影像与第二影像的差量影像处理，设定需要的影像，自动学习物件及置放部的特征，不仅简化教导的作业程序，且可达到免除专业的影像处理技术，降低使用的困难性的发明目的。
[0042]以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。
【主权项】
1.一种机器手臂取放物件的教导方法，其步骤包含: 推动机器手臂使目标出现在臂上视觉装置的视野； 设定目标出现的位置为视觉点； 使该臂上视觉装置在该视觉点撷取第一影像； 推动机器手臂自该视觉点到达该目标； 将该目标的位置设定为取放点； 启动机器手臂自动移动控制； 机器手臂自动取或放物件，由该取放点自动移回该视觉点； 控制该臂上视觉装置在该视觉点撷取第二影像； 使第一影像减去第二影像形成差量影像，根据差量影像设定目标的影像，自动学习目标的特征。2.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该教导方法是在教导机器手臂夹取物件的过程。3.如权利要求2所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该目标为机器手臂在夹取过程夹取置放部中的物件。4.如权利要求3所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像为夹取物件前撷取的影像，显示置放部中放置物件的影像。5.如权利要求4所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第二影像为夹取物件后撷取的影像，显示置放部的影像。6.如权利要求5所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像减去第二影像形成物件的差量影像。7.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该教导方法是在教导机器手臂放置物件的过程。8.如权利要求7所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该目标为机器手臂在放置过程中物件放置的置放台。9.如权利要求8所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像为放置物件前撷取的影像，显示置放部的影像。10.如权利要求9所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第二影像为放置物件后撷取的影像，显示置放部中放置物件的影像。11.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该第一影像减去第二影像形成物件的差量影像，再设定物件周围的置放部的影像。12.如权利要求1所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该机器手臂连接一控制装置，控制装置连接的荧幕显示臂上视觉装置的视野，并将撷取的第一影像及第二影像，记录在控制装置。13.如权利要求12所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该机器手臂由视觉点推动至取放点为教导移动路径，记录在控制装置。14.如权利要求13所述的机器手臂取放物件的教导方法，其中该机器手臂依循教导移动路径，由取放点自动移回视觉点。
【文档编号】B25J13/08GK105835074SQ201510013791
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月12日
【发明人】黄钟贤, 黄识忠
【申请人】广明光电股份有限公司