專利名稱：物體取出系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一個個地取出多個物體的物體取出系統(tǒng)(an objectpicking system)。本發(fā)明例如可用于一個個地從容器中取出工廠內(nèi)被不規(guī)則地容納在容器等中的工件的作業(yè)中。
背景技術(shù)：
例如就工廠的生產(chǎn)線而言，在將多個工件按不規(guī)則且隨機(jī)配置放置在容器內(nèi)的情況下，以其原狀態(tài)安全且切實地取出各個工件從省力化的觀點(diǎn)看是有利的。以前，已知通過配備用于檢測工件位置、姿勢等的視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)來實現(xiàn)這種工件取出作業(yè)。在由機(jī)器人系統(tǒng)對不規(guī)則地配置在容器內(nèi)的工件執(zhí)行取出作業(yè)的情況下，若其它工件未重疊在要求取出的工件(下面稱為‘取出對象工件’)上，則可根據(jù)由視覺傳感器得到的工件的外觀信息等，控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部，通過通常的取出動作把持取出對象工件并將其取出。
但是，在其它工件至少部分重疊在取出對象工件上的情況下，若在該狀態(tài)下抬起取出對象工件，則擔(dān)心重疊在取出對象工件上的其它工件下落到容器內(nèi)，或在其后的搬運(yùn)中被放出到工廠內(nèi)。另外，若工件下落，則還擔(dān)心與其它工件沖突，產(chǎn)生工件彼此損傷或沖突引起的噪聲。
在這種狀態(tài)下，現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)中一般執(zhí)行優(yōu)先作業(yè)者安全的工件取出作業(yè)。即，在通過視覺傳感器檢測到其它工件至少部分重疊在取出對象工件上的情況下，將對這種取出對象工件的取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)，取出沒有工件重疊的其它取出對象工件。例如，特開平9-91441號公報(JP-A-9-91441)中公開了在使用機(jī)器人的部件取出系統(tǒng)中、利用圖像處理來檢測有無取出對象部件與其它部件之間的‘干涉’(接觸、接近、重復(fù))的干涉檢測方法。
但是，在將與其它工件間產(chǎn)生干涉的取出對象工件的取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)的上述方法中，有時由于工件彼此的重疊狀態(tài)而不能直至最后取出這種取出對象工件。此時，因為未取出全部重疊于該取出對象工件下的工件，所以擔(dān)心作業(yè)效率顯著下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種物體取出系統(tǒng)，就用于一個個地取出不規(guī)則地放置的多個物體的物體取出系統(tǒng)而言，對于其它物體至少部分重疊在其上的取出對象物體，避免取出作業(yè)中的物體的下落或與之相伴的物體損傷，并且不將取出作業(yè)設(shè)為下次作業(yè)地進(jìn)行實施，所以是一種安全并防止作業(yè)效率的降低的物體取出系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種物體取出系統(tǒng)，具備檢測部，作為圖像、檢測相互至少部分重疊設(shè)置的多個物體中的取出對象物體；存儲部，存儲具有與取出對象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部，根據(jù)存儲在存儲部中的基準(zhǔn)物體的外觀信息，判斷在檢測部檢測的取出對象物體的圖像中、對應(yīng)于基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的取出對象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部，根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定取出對象物體的取出動作，輸出取出動作的控制信號；和取出機(jī)構(gòu)，根據(jù)從控制部輸出的控制信號，對取出對象物體完成取出動作。取出機(jī)構(gòu)可由機(jī)器人機(jī)構(gòu)部構(gòu)成。
在上述物體取出系統(tǒng)中，取出機(jī)構(gòu)可具備機(jī)器人機(jī)構(gòu)部。
另外，當(dāng)判斷部判斷為取出對象物體的檢查部分被其它物體所隱蔽時，控制部確定的取出動作包含傾斜取出對象物體的動作，以使檢查部分沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比取出對象物體的剩余部分還低。
另外，取出機(jī)構(gòu)可具備可把持取出對象物體的機(jī)械手，控制部根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，選擇在取出機(jī)構(gòu)完成取出動作時使用的機(jī)械手的種類，指示給取出機(jī)構(gòu)。
此時，控制部根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定機(jī)械手把持的取出對象物體的把持部位，指示給取出機(jī)構(gòu)。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過關(guān)聯(lián)附圖的以下最佳實施方式的說明將變得更加明顯。在附圖中圖1是表示本發(fā)明的物體取出系統(tǒng)的基體構(gòu)成框圖。
圖2是代表性地表示本發(fā)明一實施方式的物體取出系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。
圖3A是表示圖2的物體取出系統(tǒng)中的取出對象工件的整體模型和部分模型的事先示教例的圖。
圖3B是表示圖3A的整體模型和部分模型的原點(diǎn)的位置關(guān)系的表格。
圖4是表示圖2的物體取出系統(tǒng)執(zhí)行的物體取出步驟的流程圖。
圖5是關(guān)聯(lián)整體模型和部分模型來表示其它工件部分地重疊在實際的取出對象工件上的狀態(tài)的一例的圖。
圖6A是概念地說明其它工件重疊的取出對象工件的取出方法的圖。
圖6B是說明由圖2的物體取出系統(tǒng)執(zhí)行的圖6A的取出方法的圖。
圖7是表示可由圖2的物體取出系統(tǒng)取出的、相互至少部分重疊的多個工件的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。圖中，對相同或類似的構(gòu)成要素附加共同的參照符號。
參照附圖，圖1表示本發(fā)明的物體取出系統(tǒng)10的基體構(gòu)成。物體取出系統(tǒng)10構(gòu)成為具備檢測部12，作為圖像、檢測相互至少部分重疊放置的多個物體中的要求取出的物體(下面稱之為‘取出對象物體Q’)；存儲部14，存儲具有與取出對象物體Q相同外觀的基準(zhǔn)物體R(下面稱為‘基準(zhǔn)物體R’)的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部16，根據(jù)存儲在存儲部14中的基準(zhǔn)物體R的外觀信息，判斷在檢測部12檢測的取出對象物體Q的圖像中、對應(yīng)于基準(zhǔn)物體R的規(guī)定部分的取出對象物體Q的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部18，根據(jù)判斷部16的判斷結(jié)果，確定取出對象物體Q的取出動作，輸出取出動作的控制信號；和取出機(jī)構(gòu)20，根據(jù)從控制部18輸出的控制信號，對取出對象物體Q完成取出動作。
圖2代表性地表示具有上述基本構(gòu)成的本發(fā)明一實施方式的物體取出系統(tǒng)300的整體構(gòu)成。圖示實施方式的物體取出系統(tǒng)30是包含機(jī)械手及視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)，可從容器32中一個個地取出不規(guī)則且隨機(jī)重疊容納于箱狀容器32中的多個工件W。
作為檢測作為取出對象物體Q(圖1)的工件W的檢測部12(圖1)、物體取出系統(tǒng)30具備構(gòu)成三維視覺傳感器的傳感器頭部的投光器34和攝像機(jī)36。投光器34將狹縫光或疑似狹縫光作為參照光，投光到工件W上。這里，所謂‘疑似狹縫光’是通過沿平面掃描點(diǎn)光而形成為狹縫狀的光。攝像機(jī)36用作檢測從投光器34投光到工件W上的參照光的反射光的感光器發(fā)揮作用。攝像機(jī)36還用于求出計測對象(即工件W)的二維特征量。
另外，物體取出系統(tǒng)30還具備包含存儲部14、判斷部16和控制部18(圖1)的機(jī)器人控制器38；和作為連接于機(jī)器人控制器38而被控制的取出機(jī)構(gòu)20(圖1)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40。如圖所示，構(gòu)成三維視覺傳感器的傳感器頭部的投光器34和攝像機(jī)36與作為工具、即終端受動器的機(jī)械手42一起，被裝配在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的臂前端的法蘭部44上。機(jī)器人控制器38也用作三維視覺傳感器的圖像處理/控制部。即，機(jī)器人控制器38被連接于投光器34和攝像機(jī)36上，執(zhí)行投光器34的投光動作和攝像機(jī)36的攝像動作的控制、攝像機(jī)36攝像的圖像的取入及圖像處理在、以及后述的各種處理。
機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40具有固有的基坐標(biāo)系(也稱為機(jī)器人坐標(biāo)系)。另外，在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的臂前端的法蘭部44中，設(shè)定相對法蘭部44固定的機(jī)器接口(メカニカルインタフエ一ス)坐標(biāo)系(也稱為法蘭坐標(biāo)系)48。法蘭坐標(biāo)系48中的部件的位置和姿勢對應(yīng)于機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的當(dāng)前位置和姿勢，在機(jī)器人坐標(biāo)系46上變位。因此，表示兩個坐標(biāo)系46、48中的位置和姿勢的數(shù)據(jù)可使用存儲在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲器中的適當(dāng)參數(shù)，隨時相互變換。
在上述構(gòu)成中，三維視覺傳感器的校準(zhǔn)完成，將由此得到的各數(shù)據(jù)(即校準(zhǔn)數(shù)據(jù))存儲在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲器中。在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中包含用于計算從投光器34投光到工件W上的狹縫光在空間何處構(gòu)成平面(即參照光面)的數(shù)據(jù)、和用于計算攝像機(jī)36的光軸朝向哪個方向的數(shù)據(jù)等。
另外，在三維視覺傳感器的傳感器頭部中設(shè)定固有的傳感器坐標(biāo)系50。法蘭坐標(biāo)系48與傳感器坐標(biāo)系50成為通過存儲在機(jī)器人控制器38內(nèi)的存儲器中的變換矩陣[Sf]來相互關(guān)聯(lián)。對由攝像機(jī)36得到的基于二維和三維圖像處理的檢測信息通過各個校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，作為共同的傳感器坐標(biāo)系50中的數(shù)據(jù)，輸出到機(jī)器人控制器38。另外，校準(zhǔn)的具體方法、變換矩陣[Sf]的求出方法等是公知的，省力細(xì)節(jié)。
下面，參照圖3A-圖7，說明由上述帶機(jī)械手/視覺傳感器的機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成的物體取出系統(tǒng)30中的、不規(guī)則且隨機(jī)重疊容納在容器32中的多個工件W的取出作業(yè)。
在機(jī)器人控制器38中，事先示教表現(xiàn)工件W整體的模型(下面稱為整體模型)和表現(xiàn)工件W的周圍附近的期望部位的模型(下面稱為部分模型)。這里，參照圖3A和圖3B來說明工件W的整體模型和部分模型的事先示教。
在工件W的整體模型和部分模型的事先示教時，首先，將多個工件W中的任意一個工件WR作為示教用基準(zhǔn)物體R(圖1)，配置在其整體收容于攝像機(jī)36的視野中的部位。另外，在機(jī)器人控制器38的控制下，由攝像機(jī)36執(zhí)行攝像，取得例如圖3A所示的二維圖像(橢圓形)。機(jī)器人控制器38對取得的二維圖像進(jìn)行圖像處理，將關(guān)聯(lián)于一個整體模型M(由虛線包圍的矩形區(qū)域內(nèi)的圖像)和幾個(圖中為2個)部分模型m1、m2(用虛線包圍的矩形區(qū)域內(nèi)的圖像)的數(shù)據(jù)(即外觀信息)存儲在存儲器(存儲部14(圖1))中。
存儲的數(shù)據(jù)包含各模型M、m1、m2的形狀信息、整體模型M在圖像上的位置和姿勢(或旋轉(zhuǎn)角度)、以及整體模型M與各部分模型m1、m2之間在圖像上的相對位置關(guān)系。例如，圖3A中，存儲整體模型M的原點(diǎn)P0(代表整體模型M的位置的期望點(diǎn)例如圖像上的工件W的重心(例如既定值))、與部分模型m1、m2的各自的原點(diǎn)P1、P2(代表各部分模型m1、m2的位置的期望點(diǎn)例如對應(yīng)于圖像上的各部分模型m1、m2的工件WR的一部分重心(例如既定值，但是在圖中采用重心之外的點(diǎn)))的位置和方向(由以圖像上提供的坐標(biāo)軸為基準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)角度表示)作為外觀信息而被存儲。
圖3B作為這些存儲數(shù)據(jù)的一例，以表格形式表示整體模型M的原點(diǎn)P0與部分模型m1、m2的原點(diǎn)P1、P2的位置和旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)。另外，用上述方法示教的部分模型m的個數(shù)不限于2個，也可以是任意個。
下面，根據(jù)表示關(guān)聯(lián)于機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40的動作和計算過程的機(jī)器人控制器38的處理流程的圖4的流程圖步驟來說明物體取出系統(tǒng)30的工件W的取出作業(yè)。
步驟S1使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40向計測位置移動。計測位置是事先示教的位置，例如是容納多個工件W的容器32的中心點(diǎn)的上方、可將幾個工件W的圖像收容于攝像機(jī)36的視野中的位置。
步驟S2在計測位置執(zhí)行攝像機(jī)36的攝像，取得幾個工件W的二維圖像。
步驟S3處理取得的二維圖像，嘗試檢測對應(yīng)于整體模型M的工件W(即取出對象的工件WQ(圖5))的圖像。在對應(yīng)于整體模型M的圖像檢測中，可采用例如將整體模型M用于模板中的模板匹配法。另外，基于模板匹配法的整體模型對應(yīng)圖像的檢測方法是公知的，省略細(xì)節(jié)。
步驟S4若步驟S3的檢測不成功，則判斷為容器32內(nèi)無工件W，結(jié)束處理。當(dāng)步驟S3的檢測成功時，前進(jìn)到步驟S5。
步驟S5在對應(yīng)于整體模型M的工件WQ的圖像上，計算對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(即檢查部分)可存在的區(qū)域(通常為向圖3A的矩形區(qū)域附加規(guī)定余裕的區(qū)域下面稱為存在區(qū)域)。這里，首先參照事先示教的整體模型M的位置和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)(圖3B)，推定對應(yīng)于整體模型M的工件WQ的、在圖像上距整體模型M的位置和姿勢的偏差。之后，根據(jù)推定的工件WQ的位置和姿勢的偏差、與事先示教的部分模型m1、m2的位置和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)(圖3B)，計算對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的存在區(qū)域(圖5中由虛線表示的矩形區(qū)域)n1、n2。
步驟S6在由步驟S5計算的存在區(qū)域n1、n2內(nèi)，嘗試檢測對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(檢查部分)。
步驟S7存儲對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的檢查成功與否。這里，‘檢測成功’意味著其它工件未重疊于該工件部分上，‘檢測不成功’意味著其它工件重疊于該工件部分上。例如圖5所示，雖在存在區(qū)域n2內(nèi)檢測到對應(yīng)于部分模型m2的工件部分，但在存在區(qū)域n1內(nèi)未能檢測對應(yīng)于部分模型m1的部分的情況下，可判斷為由步驟S3檢測到的對應(yīng)于整體模型M的工件WQ中的、對應(yīng)于部分模型m1的工件部分被其它工件W所隱蔽。另外，圖5在同一畫面中表示整體模型M的示教時的圖像與實際檢測到的工件WQ的圖像，以便能比較它們的位置和姿勢。在工件WQ的圖像中，P0表示整體模型M的原點(diǎn)，P0’表示對應(yīng)于P0的工件WQ的原點(diǎn)。
步驟S8在傳感器坐標(biāo)系50(圖2)上求出從對應(yīng)于整體模型M的工件WQ的原點(diǎn)P0’、至對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分的原點(diǎn)的矢量Vi(這里i＝1、2)。另外，因為Vi為二維信息，不包含進(jìn)深方向的信息，所以設(shè)傳感器坐標(biāo)系50中的Z分量＝0。
在上述步驟S8之前，采用如下步驟，即使用整體模型M與部分模型m1、m2，先檢測對應(yīng)于整體模型M的工件WQ，并根據(jù)檢測結(jié)果，檢測對應(yīng)于各部分模型m1、m2的工件部分(檢查部分)。但是，也可后檢測對應(yīng)于整體模型M的工件WQ，并且可以不使用整體模型M。例如，可僅存儲多個部分模型，將其中的一個處理成上述整體模型那樣的基準(zhǔn)模型。
另外，也可采用對全部模型單獨(dú)檢測對應(yīng)工件部分的步驟，代替先檢測對應(yīng)于基準(zhǔn)模型的工件部分，并根據(jù)檢測結(jié)果來檢測對應(yīng)于其它模型的工件部分的上述步驟。此時，通過相互比較事先示教的全部模型的相對位置關(guān)系與實際檢測到的對應(yīng)工件部分的相對位置關(guān)系，可判斷每個模型有無隱蔽。
步驟S9就對應(yīng)于整體模型M的工件WQ(即這次的取出對象工件)而言，使用三維視覺傳感器，計測工件整體的三維位置/姿勢，取得數(shù)據(jù)。將取得的工件WQ整體的位置和姿勢數(shù)據(jù)用矩陣[Wa]表示并存儲在存儲器(存儲部14(圖1))中。[Wa]是＝[Na，Oa，Aa，Pa]。這里，Na，Oa，Aa，Pa分別是法線矢量、定向矢量、接近矢量和位置矢量。
步驟S10作為基準(zhǔn)把持姿勢，存儲上述接近矢量Aa與‘工具方向’(終端受動器對工作產(chǎn)生作用的方向在圖示的實施方式中，機(jī)械手42(圖2)接近工件W的方向)一致的機(jī)械手42的姿勢。
步驟S11邊將機(jī)械手42維持在基準(zhǔn)把持姿勢，邊使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40向把持位置(機(jī)械手42開閉動作時的位置)移動。
步驟S12關(guān)閉機(jī)械手42，把持工件WQ?？墒孪仁窘坦ぜQ上的把持部位。
步驟S13在步驟S7存儲的檢測結(jié)果中，若對應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分均檢測成功，則前進(jìn)到步驟S14。另外，若對應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分的至少一方檢測不成功，則前進(jìn)到步驟S15。
步驟S14控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40，在將機(jī)械手42維持在基準(zhǔn)把持姿勢的狀態(tài)下，抬起在步驟S12中把持的工件WQ，搬運(yùn)到程序指定的部位，返回步驟S1。若對應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分均檢測成功，則判斷為其它工件未重疊于取出對象的工件WQ上，所以即便保持基準(zhǔn)把握姿勢不變地抬起工件WQ，也可認(rèn)為未引起工件下落等缺陷。
步驟S15通過計算來確定機(jī)械手42的姿勢的變更內(nèi)容。若對應(yīng)于部分模型m1、m2的工件部分的至少一方檢測不成功，則判斷為其它工件重疊于取出對象的工件WQ上，所以若保持基準(zhǔn)把握姿勢不變地抬起工件WQ，則擔(dān)心重疊的其它工件下落到容器32(圖2)內(nèi)，或在搬運(yùn)途中放出到工廠內(nèi)。因此，變更機(jī)械手42的姿勢后執(zhí)行工件WQ的取出。
例如，如圖6A和圖6B所示，可采用沿對應(yīng)于其它工件重疊的位置選擇的方向傾斜機(jī)械手42后、傾斜取出工件WQ的方式。傾斜機(jī)械手42的方向只要如下設(shè)定即可，即，如圖6A所示，以基準(zhǔn)把持姿勢(對應(yīng)于接近矢量Aa的方向)為基準(zhǔn)，其它工件W重疊在工件WQ上的部位、即不能檢測到對應(yīng)于部分模型的工件部分(檢查部分)的部位沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比工件WQ的剩余部分還低。此時，機(jī)械手42的傾斜量可作為既定值來事先對每個部分模型存儲。
步驟S16根據(jù)步驟S15的計算結(jié)果，從基準(zhǔn)把持姿勢變更機(jī)械手42的姿勢，配置成傾斜姿勢。
步驟S17將其它工件不重疊于工件WQ上的部位、即不能檢測對應(yīng)工件部分(檢查位置)的部分模型不存在的部位設(shè)為前端，使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40移動。此時，例如只要使機(jī)械手42執(zhí)行使上述矢量Vi的符號反轉(zhuǎn)的移動量-Vi的移動即可。圖6B表示步驟S16和步驟S17中的機(jī)械手42的動作。
或者，也可根據(jù)以基準(zhǔn)把持姿勢把持工件WQ時的機(jī)械手42的位置和姿勢(對應(yīng)于工件WQ的位置和姿勢)的數(shù)據(jù)[Wa]，通過計算求出傾斜時的機(jī)械手42的位置和姿勢[Wb]＝[Nb，Ob，Ab，Pb]、以及傾斜拔出工件WQ時的機(jī)械手42的位置和姿勢[Wc]＝[Nc，Oc，Ac，Pc]，使機(jī)械手42從基準(zhǔn)把持姿勢向[Wb]和[Wc]的位置依次動作。下面說明具體的計算方法。
首先，如下定義新的坐標(biāo)系[Wn]＝[Nn，On，An，Pn]。
An＝AaOn＝(An×([Uf]*[Sf]*Vi))/‖An×([Uf]*[Sf]*Vi)‖Nn＝On×AnPn＝Pa這里，[Uf]是表示工件圖像檢測中的法蘭坐標(biāo)系48(圖2)的位置和姿勢的矩陣。另外，“×”是矢量外積的運(yùn)算符，“*”是積的運(yùn)算符。
在上述坐標(biāo)系[Wn]中，將旋轉(zhuǎn)軸設(shè)定成Y軸。因此，若由Rot[Y，α]表示繞Y軸旋轉(zhuǎn)α度的坐標(biāo)變換，則成為[Wb]＝[Wn]*Rot[Y，α]*Inv[Wn]*[Wa]。這里，Inv[Wn]是[Wn]的逆矩陣。
另外，就[Wc]而言，若定義[Wm]＝[Wn]*Rot[Y，α]，則可計算Nc＝NbOc＝ObAc＝AbPc＝Pb-β*Nm(其中，β為取出量)步驟S18控制機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40，若抬起把持在機(jī)械手42中的工件WQ，則搬運(yùn)到程序指定的部位，返回步驟S1。
在上述工件取出作業(yè)中，采用傾斜機(jī)械手42(工具)、在傾斜狀態(tài)下取出工件WQ的方法，但取出方法可對應(yīng)于工件WQ的形狀或容器32內(nèi)的工件WQ的配置來變更。例如考慮如下方法，在傾斜取出工件WQ時容器32與機(jī)械手42產(chǎn)生相互干涉的情況下，首先將工件WQ把持在基準(zhǔn)把持姿勢的機(jī)械手42上后，繞軸線使機(jī)械手42慢慢旋轉(zhuǎn)，抖落重疊于工件WQ上的工件W后，抬起工件WQ，或與普通的取出速度相比慢慢地使機(jī)器人機(jī)構(gòu)部40動作，在工件WQ下落的情況下，減輕其震動，或保持基準(zhǔn)把持姿勢不變地使機(jī)械手42向不與容器32產(chǎn)生干涉的位置移動后，傾斜機(jī)械手42。
在上述工件取出作業(yè)中，步驟S11和S12可產(chǎn)生由其它工件隱蔽工件WQ上的規(guī)定把持部位的情況。為了解決該問題，使這種把持部位包含于檢測工件圖像與整體模型的模板匹配時的重點(diǎn)檢查部位中、或使這種把持部位包含于事先示教的部分模型之一中是有利的。參照圖7來說明前者的方法。
圖7從上方表示出分別具有大小兩個孔H1、H2的多個工件W1、W2、W3...不規(guī)則且隨機(jī)重疊設(shè)置的狀態(tài)。當(dāng)把持這種方式的工件時，例如對具有孔的機(jī)械部件等一般執(zhí)行使機(jī)械手42(圖2)的手指動作以插入工件的孔H1或H2中后從內(nèi)側(cè)展開。對于這種工件，為了檢測工件彼此的隱蔽狀態(tài)并且執(zhí)行工件取出作業(yè)，與上述作業(yè)例一樣，首先示教整體模型與部分模型。
作為示教的部分模型，例如也可將部分模型m1(圖3A)設(shè)定為‘包含孔H1的區(qū)域’，將部分模型m2(圖3A)設(shè)定為‘包含孔H2的區(qū)域’。由此，與上述作業(yè)例一樣，可通過部分模型m1、m2的檢測成功與否來判斷對應(yīng)于整體模型的工件孔H1、H2是否被其它工件塞隹。
因此，在通過與整體模型的模板匹配檢測出兩個孔H1、H2露出的工件W1的情況下，只要首先取出工件W1即可。但是，有時也由于某種原因而不能檢測工件W1。此時，通過模板匹配檢測出僅一個孔塞住的其它工件W2、W3，首先執(zhí)行這種工件W2、W3的把持和取出。在圖示的例子中，事先準(zhǔn)備適于把持大小兩個孔H1、H2各個的兩種機(jī)械手，選擇可適于在檢測到的工件W2、W3上未被隱蔽的孔的機(jī)械手，對未被隱蔽的孔完成機(jī)械手的把持動作，執(zhí)行工件取出作業(yè)。
具體而言，在作為取出對象、檢測到工件W2的情況下，選擇把持小尺寸孔H1的機(jī)械手，指示把持孔H1的動作，執(zhí)行工件W2的把持及取出。另外，在作為取出對象、檢測到工件W3的情況下，選擇把持大尺寸孔H2的機(jī)械手，指示把持孔H2的動作，執(zhí)行工件W3的把持及取出。這里，機(jī)械手的選擇可通過將配備兩種機(jī)械手的雙機(jī)械手安裝在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部中，切換機(jī)器人機(jī)構(gòu)部或機(jī)械手的姿勢來實施，或者通過使用自動工具變換器，根據(jù)需要將各個機(jī)械手安裝在機(jī)器人機(jī)構(gòu)部中來實施。另外，在可由同一機(jī)械手把持圖6的工件中的兩個孔H1、H2的情況下，只要對應(yīng)于檢測到的工件的孔的隱蔽狀態(tài)，指示把持未被隱蔽的孔并執(zhí)行工件取出作業(yè)即可。
以上關(guān)聯(lián)最佳實施方式來說明本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離后述的權(quán)利要求范圍的精神和公開范圍下，可進(jìn)行各種修正和變更。
權(quán)利要求
1.一種物體取出系統(tǒng)，具備檢測部(12；34、36)，作為圖像、檢測相互至少部分重疊放置的多個物體中的取出對象物體(Q)；存儲部(14；38)，存儲具有與所述取出對象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體(R)的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部(16；38)，根據(jù)存儲在所述存儲部中的所述基準(zhǔn)物體的所述外觀信息，判斷在所述檢測部檢測的所述取出對象物體的所述圖像上、對應(yīng)于所述基準(zhǔn)物體的所述規(guī)定部分的該取出對象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部(18；38)，根據(jù)所述判斷部的判斷結(jié)果，確定所述取出對象物體的取出動作，輸出該取出動作的控制信號；和取出機(jī)構(gòu)(20；40，42)，根據(jù)從所述控制部輸出的所述控制信號，對所述取出對象物體完成所述取出動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述取出機(jī)構(gòu)具備機(jī)器人機(jī)構(gòu)部(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述判斷部判斷為所述取出對象物體的所述檢查部分被其它物體所隱蔽時，所述控制部確定的所述取出動作包含傾斜該取出對象物體的動作，以使該檢查部分沿重力方向?qū)嵸|(zhì)上變得比該取出對象物體的剩余部分還低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述取出機(jī)構(gòu)具備可把持所述取出對象物體的機(jī)械手(42)，所述控制部根據(jù)所述判斷部的所述判斷結(jié)果，選擇在該取出機(jī)構(gòu)完成所述取出動作時使用的該機(jī)械手的種類，指示給該取出機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物體取出系統(tǒng)，其特征在于所述控制部根據(jù)所述判斷部的所述判斷結(jié)果，確定所述機(jī)械手把持的所述取出對象物體的把持部位，指示給所述取出機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一個個地取出多個物體的物體取出系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備檢測部，作為圖像、檢測相互至少部分重疊設(shè)置的多個物體中的取出對象物體；存儲部，存儲具有與取出對象物體相同外觀的基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的外觀信息；判斷部，根據(jù)存儲在存儲部中的基準(zhǔn)物體之外觀信息，判斷在檢測部檢測的取出對象物體的圖像中、對應(yīng)于基準(zhǔn)物體的規(guī)定部分的取出對象物體的檢查部分是否被其它物體所隱蔽；控制部，根據(jù)判斷部的判斷結(jié)果，確定取出對象物體的取出動作，輸出取出動作的控制信號；和取出機(jī)構(gòu)，根據(jù)從控制部輸出的控制信號，對取出對象物體實現(xiàn)取出動作。取出機(jī)構(gòu)可由機(jī)器人機(jī)構(gòu)部構(gòu)成。
文檔編號G06T7/00GK1699033SQ200510066339
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者伴一訓(xùn), 管野一郎 申請人:發(fā)那科株式會社