專利名稱：工件取出裝置及工件取出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機(jī)器人(robot)取出散裝在集裝箱(container)內(nèi)的工件的工件取出裝置及工件取出方法。
背景技術(shù)：
已知這樣的裝置利用攝像機(jī)拍攝在集裝箱內(nèi)雜亂地配置(散裝)的多個(gè)工件的整個(gè)區(qū)域，并根據(jù)拍攝到的攝像機(jī)圖像檢測(cè)工件，利用機(jī)器人操作手(robot manipulator) 自動(dòng)取出工件。對(duì)于在日本專利第4199264號(hào)公報(bào)(JP4199264B)中所記載的裝置而言，判斷集裝箱內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)是否發(fā)生了變化，在判斷為裝載狀態(tài)未發(fā)生變化時(shí)，在接下來(lái)的工件取出操作時(shí)不對(duì)工件進(jìn)行拍攝，根據(jù)之前拍攝到的攝像機(jī)圖像檢測(cè)工件，由此省略了攝像機(jī)的拍攝，從而能夠謀求縮短工件取出操作的時(shí)間。但是，在工件取出操作時(shí)工件的裝載狀態(tài)未發(fā)生變化的情況較少，對(duì)于在 JP4199264B中所記載的裝置而言，在集裝箱內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的情況下，需要利用攝像機(jī)重新拍攝多個(gè)工件的整個(gè)區(qū)域，并根據(jù)拍攝到的攝像機(jī)圖像檢測(cè)工件。因此， 對(duì)于在JP4199264B中所記載的裝置而言，能夠省略拍攝的機(jī)會(huì)較少，難以高效地進(jìn)行工件取出操作。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，工件取出裝置包括攝像機(jī)，其對(duì)包含散裝的多個(gè)工件的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝；工件檢測(cè)部，其根據(jù)利用攝像機(jī)拍攝到的攝像機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)工件； 工件選定部，其根據(jù)工件檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件；機(jī)器人，其取出由工件選定部選定的工件；裝載狀態(tài)判斷部，其判斷是否由于機(jī)器人的動(dòng)作而使工件裝載區(qū)域內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；以及區(qū)域設(shè)定部，其設(shè)定在利用工件檢測(cè)部檢測(cè)工件時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域，在通過(guò)裝載狀態(tài)判斷部判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，區(qū)域設(shè)定部在該裝載狀態(tài)的變化位置的周邊區(qū)域、即工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一方式，工件取出方法包括拍攝步驟，其利用攝像機(jī)對(duì)包含散裝的多個(gè)工件的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝；工件檢測(cè)步驟，其根據(jù)利用攝像機(jī)拍攝到的攝像機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)工件；工件選定步驟，其根據(jù)工件檢測(cè)步驟的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件； 工件取出步驟，其利用機(jī)器人取出通過(guò)工件選定步驟選定的工件；裝載狀態(tài)判斷步驟，其判斷是否由于機(jī)器人的動(dòng)作而使工件裝載區(qū)域內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；以及區(qū)域設(shè)定步驟，其設(shè)定在通過(guò)工件檢測(cè)步驟檢測(cè)工件時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域，在通過(guò)裝載狀態(tài)判斷步驟判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，在區(qū)域設(shè)定步驟中，在該裝載狀態(tài)變化位置的周邊區(qū)域、即工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域。


通過(guò)與附圖關(guān)聯(lián)的以下的實(shí)施方式的說(shuō)明，可以使本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)更
4加明確。在該附圖中，圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖；圖2是表示由圖1的機(jī)器人控制器(robot controller)內(nèi)的CPU執(zhí)行的處理的一例的流程圖；圖3是表示圖2的工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定處理的細(xì)節(jié)的流程圖；圖4是用于說(shuō)明自動(dòng)變更工件檢測(cè)區(qū)域的大小的方法的圖；圖5a是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置的動(dòng)作的圖；圖5b是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置的動(dòng)作的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D1 圖5b說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置1的整體結(jié)構(gòu)的圖。在集裝箱6內(nèi)雜亂地配置有、即散裝有同種類的多個(gè)工件5。工件取出裝置1具有機(jī)器人2，其用于取出從該散裝的多個(gè)工件5中選定的工件5 ； 攝像機(jī)7，其固定地配置在集裝箱6的上方；機(jī)器人控制器8，其根據(jù)利用攝像機(jī)7拍攝到的攝像機(jī)圖像控制機(jī)器人2。機(jī)器人2為具有能夠旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)軸的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其利用設(shè)在機(jī)械臂(robot arm) 2a的前端部的機(jī)械手(robot hand) 2b把持工件5。而且在機(jī)械手2b上設(shè)有視覺(jué)傳感器3，利用視覺(jué)傳感器3測(cè)量各工件5。視覺(jué)傳感器3為激光投射式的三維視覺(jué)傳感器，受機(jī)器人控制器8內(nèi)的視覺(jué)傳感器控制部8h控制。利用視覺(jué)傳感器3得到的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在機(jī)器人控制器8內(nèi)的存儲(chǔ)器8g中，通過(guò)控制器8內(nèi)的處理，求出工件5的詳細(xì)的三維位置及姿態(tài)。在機(jī)械臂2a上設(shè)有碰撞傳感器4，利用碰撞傳感器4檢測(cè)在工件取出時(shí)作用于機(jī)械臂2a的碰撞。攝像機(jī)7例如是具有CCD等攝像元件的電子攝像機(jī)，是具有通過(guò)拍攝而在受光面 (CCD陣列面上)檢測(cè)二維圖像的功能的周知的受光設(shè)備。攝像機(jī)7的拍攝動(dòng)作通過(guò)機(jī)器人控制器8內(nèi)的攝像機(jī)控制部8f來(lái)控制，以將包含多個(gè)工件5的工件裝載區(qū)域(例如整個(gè)集裝箱)收納于視野內(nèi)的方式設(shè)定拍攝范圍。攝像機(jī)圖像被攝像機(jī)控制部8f讀取，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中。機(jī)器人控制器8具有工件檢測(cè)部8a，其根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中的圖像檢測(cè)工件 5 ；工件選定部8b，其用于從利用工件檢測(cè)部8a檢測(cè)出的工件5中選定應(yīng)該取出的工件5 ； 工件裝載狀態(tài)判斷部8c，其用于判斷集裝箱6內(nèi)的工件5的裝載狀態(tài)是否發(fā)生了變化；工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d，其用于存儲(chǔ)工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的位置；工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定部8e，其用于設(shè)定在利用工件檢測(cè)部8a檢測(cè)工件5時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域，上述各部與攝像機(jī)控制部8f、存儲(chǔ)器8g —同構(gòu)成對(duì)攝像機(jī)圖像進(jìn)行處理的圖像處理裝置。工件檢測(cè)部8a例如通過(guò)圖案匹配(pattern matching)來(lái)檢測(cè)工件5。即預(yù)先生成與工件形狀相對(duì)應(yīng)的工件模型，從工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的攝像機(jī)圖像中檢索、提取出與該工件模型相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)圖像，由此來(lái)檢測(cè)工件5。在這樣的工件檢測(cè)部8a的處理中，當(dāng)工件檢測(cè)區(qū)域較大時(shí)，目標(biāo)圖像的檢索需花費(fèi)時(shí)間，到目標(biāo)圖像的檢索完成為止機(jī)器人處于等待工件取出操作的狀態(tài)，因此難以高效地進(jìn)行工件取出操作。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)以下那樣設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域來(lái)謀求縮短工件取出操作的時(shí)間。
圖2是表示由機(jī)器人控制器8內(nèi)的CPU執(zhí)行的處理的一例的流程圖。該流程圖所示的處理，例如在輸入工件取出操作的開始指令時(shí)開始。在步驟Sl中，通過(guò)攝像機(jī)控制部 8f中的處理，向攝像機(jī)7輸出拍攝指令以使其對(duì)集裝箱內(nèi)的工件裝載區(qū)域中的工件5進(jìn)行拍攝，將通過(guò)拍攝而得到的攝像機(jī)圖像存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器8g中。在步驟S2中，通過(guò)工件檢測(cè)部8a中的處理(圖案匹配)，利用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中的攝像機(jī)圖像中的、工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的攝像機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)工件5，并將檢測(cè)出的工件5存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器8g中。在圖2的處理的剛開始之后的初始狀態(tài)中，與工件裝載區(qū)域相匹配地以包圍整個(gè)集裝箱的方式設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域。另外，如后述那樣，在工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定了多個(gè)工件檢測(cè)區(qū)域的情況(圖5b)下，分別在每個(gè)工件檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)工件5。在步驟S3中，判斷通過(guò)步驟S2中的處理是否檢測(cè)到1個(gè)以上的工件5。若在步驟 S3中得到否定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S4，判斷是否滿足預(yù)定的結(jié)束條件。例如在取出的工件5 達(dá)到了預(yù)定數(shù)量時(shí)，判斷為滿足結(jié)束條件。若在步驟S4中得到肯定的結(jié)果則結(jié)束處理。若在步驟S4中得到否定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S5，設(shè)定包圍整個(gè)集裝箱的工件檢測(cè)區(qū)域，之后返回到步驟Si。另一方面，若在步驟S3中得到肯定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S6。在步驟S6中，通過(guò)工件選定部8b中的處理，從在步驟S2中存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器8g中的集裝箱內(nèi)的所有工件5中選定應(yīng)該利用機(jī)器人2取出的工件5。在該情況下，例如將位于比周圍的工件5高的位置、且沒(méi)有被遮擋的工件5選定為應(yīng)該取出的工件5。在步驟S7中，判斷通過(guò)步驟S6中的處理是否已選定好工件5。若在步驟S7中得到否定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S8，變更工件5的檢測(cè)條件、選定條件以便能夠選定工件5。例如變更拍攝時(shí)的光量、圖案匹配中的工件圖案等，并返回到步驟Si。若在步驟S7中得到肯定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S9。在步驟S9中，向機(jī)器人驅(qū)動(dòng)用的伺服電動(dòng)機(jī)輸出控制信號(hào)，控制機(jī)器人2(機(jī)械臂 2a和機(jī)械手)的動(dòng)作，從集裝箱內(nèi)取出已選定的工件5。在該情況下，計(jì)算設(shè)在機(jī)械臂前端部的視覺(jué)傳感器3的移動(dòng)位置，且利用視覺(jué)傳感器3測(cè)量已選定的工件5的三維位置及姿態(tài)，并且在將機(jī)械手移動(dòng)到工件取出的目標(biāo)位置之后，利用機(jī)械手把持并取出工件5。在步驟SlO中，判斷通過(guò)工件裝載狀態(tài)判斷部8c中的處理，在機(jī)器人2動(dòng)作時(shí)是否利用碰撞傳感器4檢測(cè)到碰撞，即判斷在把持已選定的工件5之前是否由于機(jī)器人2接觸到工件等而發(fā)生了碰撞。也可以代替碰撞傳感器4而利用電動(dòng)機(jī)電流的變化等檢測(cè)作用于機(jī)器人驅(qū)動(dòng)用的伺服電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷急劇變化，由此來(lái)判斷碰撞的有無(wú)。若在步驟SlO中得到肯定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S11。在該情況下，由于碰撞的發(fā)生而使集裝箱內(nèi)的工件5的裝載狀態(tài)、特別是應(yīng)該取出的工件5的附近的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的可能性較高。因此，在步驟Sll中，通過(guò)在工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d中的處理，將已選定的應(yīng)該取出的工件5的位置作為裝載狀態(tài)變化位置而存儲(chǔ)，返回到步驟S6重新進(jìn)行工件5的選定處理。在該重新進(jìn)行的工件選定處理中，也可以從位于遠(yuǎn)離裝載狀態(tài)變化位置的位置的工件5、即認(rèn)為裝載狀態(tài)未發(fā)生變化的工件5中選定應(yīng)該取出的工件5。其中， 裝載狀態(tài)變化位置是利用視覺(jué)傳感器3檢測(cè)到的工件5的三維位置，作為機(jī)器人坐標(biāo)系的位置數(shù)據(jù)而存儲(chǔ)。在步驟SlO中，在向應(yīng)該取出的工件5的位置移動(dòng)機(jī)械手時(shí)檢測(cè)到了碰撞的情況下，不是在應(yīng)該取出的工件5的附近，而是在機(jī)器人2受到了碰撞的位置裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的可能性高。在該情況下，在步驟Sll中，也可以將機(jī)器人2受到了碰撞時(shí)的機(jī)械臂前端部的位置作為裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中。機(jī)械臂前端部的位置能通過(guò)設(shè)在機(jī)器人2上的各種位置傳感器檢測(cè)到。若在步驟SlO中得到否定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S12。在步驟S12中，判斷通過(guò)在工件裝載狀態(tài)判斷部8c中的處理，是否已利用機(jī)械手把持好應(yīng)該取出的工件5。具體而言，根據(jù)手轉(zhuǎn)卡盤(hand chuck)的開閉確認(rèn)傳感器的檢測(cè)值、在機(jī)械手為使用吸盤的類型的情況下根據(jù)吸附確認(rèn)傳感器的檢測(cè)值，判斷把持動(dòng)作是否成功。也可以根據(jù)檢測(cè)工件5相對(duì)于機(jī)械手是否位于正確的位置的非接觸式傳感器等的檢測(cè)值判斷把持動(dòng)作是否成功。若在步驟S12中得到肯定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S13。在該情況下，由于把持工件5 并將其取出，集裝箱內(nèi)的工件5的裝載狀態(tài)、特別是工件5的取出位置的附近的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的可能性高。因此，在步驟S13中，通過(guò)在工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d中的處理，與步驟Sll同樣地，將已選定的應(yīng)該取出的工件5的位置作為裝載狀態(tài)變化位置而存儲(chǔ)，之后進(jìn)入步驟S14。在實(shí)際的工件5的位置偏離已選定的工件5的位置的情況下，有時(shí)會(huì)使機(jī)械手向比已選定的工件5的位置例如靠下方移動(dòng)來(lái)把持工件5，考慮到這種情況，也可以將實(shí)際上工件5被把持的位置作為裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中。若在步驟 S12中得到否定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S14。在步驟S14中，通過(guò)在工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定部8e中的處理，執(zhí)行圖3所示的工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定處理。首先，在步驟S14a中，判斷是否存在裝載狀態(tài)變化位置、即判斷是否執(zhí)行了步驟Sll或步驟S13中的某個(gè)處理。若在步驟S14a中得到肯定的結(jié)果則進(jìn)入步驟S14b， 取得由工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d存儲(chǔ)的機(jī)器人坐標(biāo)系中的裝載狀態(tài)變化位置。在步驟S14c中，將機(jī)器人坐標(biāo)系的裝載狀態(tài)變化位置變換為圖像上的位置。具體而言，使用攝像機(jī)7的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(calibration data)，利用周知的方法將裝載狀態(tài)變化位置變換為攝像機(jī)圖像上的位置。在步驟S14d中，將預(yù)先決定了形狀及大小的工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定在圖像上的裝載狀態(tài)變化位置。例如在工件檢測(cè)區(qū)域?yàn)閳A形的情況下，設(shè)定以裝載狀態(tài)變化位置為中心的圓的直徑或半徑即可，在工件檢測(cè)區(qū)域?yàn)榫匦蔚那闆r下，設(shè)定以裝載狀態(tài)變化位置為中心的矩形窗口的縱向長(zhǎng)度和橫向長(zhǎng)度即可。在任意一種情況下，工件檢測(cè)區(qū)域都被設(shè)定在至少利用攝像機(jī)7拍攝到的工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)、S卩比工件裝載區(qū)域小的范圍內(nèi)。 在裝載狀態(tài)變化位置存在于多處的情況下，分別針對(duì)各位置來(lái)設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域。若步驟S14d的處理結(jié)束，則返回到圖2的步驟Si，重復(fù)進(jìn)行一系列的處理。在重復(fù)的處理中，在步驟S2中，從設(shè)定在工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)的工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)工件5，利用該新的工件檢測(cè)數(shù)據(jù)改寫該工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的工件檢測(cè)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器 8g中。即，將工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的位置的周邊區(qū)域作為工件檢測(cè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行工件5的檢測(cè)處理，并更新該區(qū)域內(nèi)的工件檢測(cè)數(shù)據(jù)。因此，沒(méi)有必要在工件裝載區(qū)域的整個(gè)范圍內(nèi)檢測(cè)工件5，所以能夠縮短工件檢測(cè)部8a的處理的時(shí)間。另一方面，在步驟S14a中，若判斷為不存在裝載狀態(tài)變化位置則進(jìn)入步驟S14e。 在步驟S14e中，將工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定為包圍整個(gè)集裝箱的工件裝載區(qū)域的整體，返回到圖 2的步驟S2。在該情況下，工件5的裝載狀態(tài)未發(fā)生變化，因此沒(méi)有必要再次進(jìn)行攝像機(jī)7 的拍攝，而是在重復(fù)的處理的步驟S2中，從整個(gè)集裝箱中檢測(cè)工件5。
關(guān)于步驟S14d中的工件檢測(cè)區(qū)域的設(shè)定處理，利用攝像機(jī)7拍攝到的工件5的圖像上的大小與從攝像機(jī)7到工件5的距離、即配置在集裝箱內(nèi)的工件5的高度相應(yīng)地發(fā)生變化?？紤]到該情況，也可以與工件5的高度相應(yīng)地自動(dòng)變更工件檢測(cè)區(qū)域的大小。S卩，也可以在工件5靠近攝像機(jī)7的情況下增大工件檢測(cè)區(qū)域，在工件5離攝像機(jī)7較遠(yuǎn)的情況下減小工件檢測(cè)區(qū)域，來(lái)使包含在工件檢測(cè)區(qū)域中的工件5的圖像上的大小保持恒定。以下，對(duì)該情況進(jìn)行說(shuō)明。圖4是用于說(shuō)明自動(dòng)變更工件檢測(cè)區(qū)域的大小的方法的圖。在此，將工件5的高度方向定義為圖中的Z軸方向。首先，分別設(shè)定當(dāng)工件5為自基準(zhǔn)位置起Zl及Z2的高度時(shí)利用攝像機(jī)7拍攝而得的圖像上描繪的圖像尺寸SZl及SZ2。此時(shí)，圖像上描繪的尺寸與工件5距攝像機(jī)7的距離成反比例，因此若將從基準(zhǔn)位置到攝像機(jī)7的距離(攝像機(jī)高度)設(shè)為Z0，將從攝像機(jī)7到高度為Zl及Z2的各工件5的距離分別設(shè)為A1、A2，則下面的式(I )成立。SZ2/SZ1 = A1/A2 = (Z0—Z1) / (Z0—Z2) ( I )攝像機(jī)高度ZO能夠通過(guò)下面的式(II )算出，若將裝載狀態(tài)變化位置的高度設(shè)為 Z3，則此時(shí)的圖像尺寸SZ3能夠通過(guò)下面的式(III)算出。ZO = (SZ2 X Z2-SZ1 XZl) / (SZ2-SZ1) ( II )SZ3 = ((ZO-Zl) / (Z0—Z3)) XSZl(III)在將工件檢測(cè)區(qū)域例如設(shè)為圓形的情況下，預(yù)先決定與圖像尺寸SZl相對(duì)應(yīng)的工件檢測(cè)區(qū)域的直徑D1。在步驟S14d中，利用該D1，通過(guò)下面的式(IV)算出與圖像尺寸 SZ3相對(duì)應(yīng)的工件檢測(cè)區(qū)域的直徑D3。D3 = (SZ3/SZ1) XDl = ((ZO-Zl)/(Z0-Z3)) XDl (IV)進(jìn)一步具體地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的工件取出裝置1的動(dòng)作。例如，如圖5a所示，假設(shè)在集裝箱6內(nèi)散裝配置有多個(gè)工件5。在該情況下，首先，設(shè)定包圍整個(gè)集裝箱的工件檢測(cè)區(qū)域，在集裝箱內(nèi)的整個(gè)范圍中檢測(cè)到工件5之后(步驟S2)，將位于比周圍的工件 5高的位置且未被遮擋的工件5a選定為應(yīng)該由機(jī)器人2取出的工件(步驟S6)。在取出已選定的工件5a時(shí)，例如在利用機(jī)械手把持工件5a之前機(jī)械手接觸到工件5a時(shí)，如圖5b所示，工件5a的位置發(fā)生偏移。在該情況下，利用碰撞傳感器4檢測(cè)出碰撞，將已選定的工件5a的位置作為裝載狀態(tài)變化位置來(lái)存儲(chǔ)(步驟Sll)，再次進(jìn)行工件5 的選定(步驟S6)。此時(shí)，如圖5a所示，當(dāng)選定與上次不同的工件5b時(shí)，利用機(jī)器人2取出該工件5b，將該工件5b的位置作為裝載狀態(tài)變化位置來(lái)存儲(chǔ)(步驟S13)。在該情況下，如圖5b所示，在包含碰撞檢測(cè)時(shí)所選定的工件5a和利用機(jī)器人2取出時(shí)所選定的工件5b的區(qū)域中，分別設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域12a、12b (步驟S14d)。然后，在利用攝像機(jī)7拍攝了整個(gè)集裝箱內(nèi)之后，利用該攝像機(jī)圖像在各工件檢測(cè)區(qū)域12a、12b內(nèi)檢測(cè)工件5 (步驟S2)。由此，工件5的工件檢測(cè)區(qū)域被限制，因此能夠縮短工件檢測(cè)所需要的時(shí)間，能夠進(jìn)行高效的工件取出操作。在工件取出時(shí)利用碰撞傳感器4未檢測(cè)到碰撞，也未檢測(cè)到機(jī)器人2對(duì)工件5的把持動(dòng)作的情況下，不存在裝載狀態(tài)變化位置，因此設(shè)定包圍整個(gè)集裝箱的工件檢測(cè)區(qū)域 (步驟S14e)。在步驟S14d中設(shè)定的工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)未檢測(cè)到工件5的情況(例如僅設(shè)定了圖5b中的檢索窗口 12b的情況)下，也設(shè)定包圍整個(gè)集裝箱的工件檢測(cè)區(qū)域(步驟S5)。在這些情況下，再次從整個(gè)集裝箱中檢測(cè)工件5。采用本實(shí)施方式能夠取得如以下那樣的作用效果。(1)通過(guò)在工件裝載狀態(tài)判斷部8c中的處理(步驟S10、步驟S12)，判斷工件5的裝載狀態(tài)是否發(fā)生了變化，若判斷為工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化，則通過(guò)在工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定部8e中的處理(步驟S14d)，在該裝載狀態(tài)的變化位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，通過(guò)在工件檢測(cè)部8a中的處理(步驟S2)，在工件檢測(cè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)工件5。因此，成為在工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)檢測(cè)工件5的情況，從而能夠縮小工件檢測(cè)區(qū)域。因此， 能夠縮短工件檢測(cè)所需要的時(shí)間，能夠高效地進(jìn)行工件取出操作。(2)若判斷為機(jī)器人2對(duì)工件5的把持動(dòng)作成功，則判斷為工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化，因此能夠正確地判斷工件5的取出后的裝載狀態(tài)的變化。在該情況下，在利用工件選定部8b選定的工件5的位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，因此能夠在裝載狀態(tài)極有可能發(fā)生了變化的地方高效地進(jìn)行工件檢測(cè)處理。換言之，若在利用機(jī)器人2把持工件5 的位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，則即使在實(shí)際的工件5的位置偏離已選定的工件 5的位置的情況下，也能夠高效地進(jìn)行工件檢測(cè)處理。(3)若判斷為在機(jī)器人2把持工件5之前機(jī)器人2受到了碰撞，則判斷為工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化，因此能夠正確地判斷由于發(fā)生碰撞而引起的工件5的裝載狀態(tài)的變化。在該情況下，在利用工件選定部8b選定的工件5的位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，因此能夠在裝載狀態(tài)極有可能發(fā)生了變化的地方高效地進(jìn)行工件檢測(cè)處理。換言之，若在機(jī)器人2受到了碰撞的位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，則即使在受到了碰撞的位置偏離已選定的工件5的位置的情況下，也能夠高效地進(jìn)行工件檢測(cè)處理。(4)在檢測(cè)到作用于機(jī)器人2的碰撞之后，在取出了存在于與該碰撞檢測(cè)位置不同的位置的工件5的情況等、裝載狀態(tài)變化位置存在于多處時(shí)(例如圖5的情況)，設(shè)定了與各裝載狀態(tài)變化位置相對(duì)應(yīng)的工件檢測(cè)區(qū)域12a、12b。由此，能夠一邊抑制工件檢測(cè)所需要的時(shí)間，一邊高精度地檢測(cè)裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的區(qū)域中的工件5。(5)若與已選定的工件5和攝像機(jī)7之間的距離相應(yīng)地自動(dòng)變更工件檢測(cè)區(qū)域的大小，則能夠與集裝箱內(nèi)的工件5的高度無(wú)關(guān)地，在圖像上將與工件5相對(duì)應(yīng)的工件檢測(cè)區(qū)域的相對(duì)大小保持為恒定，高效地檢測(cè)工件5。另外，在上述實(shí)施方式中，工件檢測(cè)部8a、工件選定部Sb、工件裝載狀態(tài)判斷部 8c (裝載狀態(tài)判斷部)、工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d、工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定部Se (區(qū)域設(shè)定部)、攝像機(jī)控制部8f、存儲(chǔ)器Sg、視覺(jué)傳感器控制部8h被包含在機(jī)器人控制器8中，但機(jī)器人控制器8的結(jié)構(gòu)不限于此。例如也可以將工件檢測(cè)部8a、工件檢測(cè)區(qū)域設(shè)定部Se、 攝像機(jī)控制部8f、視覺(jué)傳感器控制部8h設(shè)在機(jī)器人控制器8的外部，利用通信單元向機(jī)器人控制器8發(fā)送圖像處理的結(jié)果。也可以省略工件裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)部8d，將裝載狀態(tài)變化位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器8g中。在上述實(shí)施方式中，當(dāng)判斷為工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，在工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定了圓形或矩形的工件檢測(cè)區(qū)域，但工件檢測(cè)區(qū)域的形狀可以是任意形狀。通過(guò)在機(jī)器人控制器8內(nèi)的處理，判斷了工件5的把持動(dòng)作是否成功(步驟S12)，且判斷了作用于機(jī)器人2的碰撞的有無(wú)(步驟S10)，但作為把持判斷部的工件裝載狀態(tài)判斷部中的結(jié)構(gòu)及作為碰撞判斷部的工件裝載狀態(tài)判斷部中的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)。即，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特征、功能，本發(fā)明不限于實(shí)施方式的工件取出裝置1?？偠灾?，本實(shí)施方式的工件取出方法的特征在于，包括拍攝步驟(步驟Si)， 其利用攝像機(jī)7對(duì)包含散裝的多個(gè)工件5的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝；工件檢測(cè)步驟(步驟 S2)，其根據(jù)利用攝像機(jī)7拍攝到的攝像機(jī)圖像檢測(cè)工件5 ；工件選定步驟(步驟S6)，其根據(jù)工件檢測(cè)步驟的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件5 ；工件取出步驟(步驟S9)，其利用機(jī)器人2取出由工件選定步驟選定的工件5 ；裝載狀態(tài)判斷步驟(步驟S10、步驟S12)，其判斷是否由于機(jī)器人2的動(dòng)作而使工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；區(qū)域設(shè)定步驟(步驟S14d)， 其設(shè)定在利用工件檢測(cè)步驟檢測(cè)工件5時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域，在區(qū)域設(shè)定步驟中，在通過(guò)裝載狀態(tài)判斷步驟判斷為工件5的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，在該裝載狀態(tài)變化位置的周邊區(qū)域、即工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，只要能夠?qū)崿F(xiàn)該特征，也可以對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種變形。根據(jù)本發(fā)明，在工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化的位置的周邊區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域，因此與在整個(gè)工件裝載區(qū)域中設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域的情況相比，工件檢測(cè)區(qū)域縮小，能夠大幅度地縮短工件檢測(cè)所花費(fèi)的處理時(shí)間。因此，到工件的拍攝和檢測(cè)結(jié)束為止的機(jī)器人的待機(jī)時(shí)間減少，能夠高效地進(jìn)行工件取出操作。以上，與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)地說(shuō)明了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，應(yīng)該理解在不脫離后述的請(qǐng)求專利保護(hù)的范圍所公開的范圍的情況下能夠進(jìn)行各種修正及變更。
權(quán)利要求
1.一種工件取出裝置，其特征在于，包括攝像機(jī)(7)，其對(duì)包含散裝的多個(gè)工件(5)的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝； 工件檢測(cè)部(8a)，其根據(jù)利用上述攝像機(jī)拍攝到的攝像機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)工件； 工件選定部(8b)，其根據(jù)上述工件檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件； 機(jī)器人(2)，其取出由上述工件選定部選定的工件；裝載狀態(tài)判斷部(8c)，其判斷是否由于上述機(jī)器人的動(dòng)作而使工件裝載區(qū)域內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；以及區(qū)域設(shè)定部(8e)，其設(shè)定在利用上述工件檢測(cè)部檢測(cè)工件時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域， 在通過(guò)上述裝載狀態(tài)判斷部判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，上述區(qū)域設(shè)定部在該裝載狀態(tài)的變化位置的周邊區(qū)域、即上述工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定上述工件檢測(cè)區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件取出裝置，其中，還具有把持判斷部(8c)，其用于判斷上述機(jī)器人對(duì)由上述工件選定部選定的工件的把持動(dòng)作是否成功，在利用上述把持判斷部判斷為上述機(jī)器人的上述把持動(dòng)作已成功時(shí)，上述裝載狀態(tài)判斷部判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件取出裝置，其中，還具有碰撞判斷部(8c)，其用于判斷在上述機(jī)器人把持由上述工件選定部選定的工件之前，有無(wú)作用于上述機(jī)器人的碰撞，在利用上述碰撞判斷部判斷為有碰撞時(shí)，上述裝載狀態(tài)判斷部判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工件取出裝置，其中，上述裝載狀態(tài)變化位置為利用上述工件選定部選定的工件的位置或利用上述機(jī)器人把持上述工件的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工件取出裝置，其中，上述裝載狀態(tài)變化位置為利用上述工件選定部選定的工件的位置或上述機(jī)器人受到了碰撞的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的工件取出裝置，其中，在上述裝載狀態(tài)變化位置存在于多處時(shí)，上述區(qū)域設(shè)定部設(shè)定與各裝載狀態(tài)變化位置相對(duì)應(yīng)的上述工件檢測(cè)區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的工件取出裝置，其中，上述區(qū)域設(shè)定部，對(duì)應(yīng)于由上述工件選定部選定的工件與上述攝像機(jī)之間的距離，變更上述工件檢測(cè)區(qū)域的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的工件取出裝置，其中，在上述裝載狀態(tài)變化位置存在于多處時(shí)，上述區(qū)域設(shè)定部設(shè)定與各裝載狀態(tài)變化位置相對(duì)應(yīng)的上述工件檢測(cè)區(qū)域，上述區(qū)域設(shè)定部，對(duì)應(yīng)于由上述工件選定部選定的工件與上述攝像機(jī)之間的距離，變更上述工件檢測(cè)區(qū)域的大小。
9.一種工件取出方法，其特征在于，包括以下步驟拍攝步驟，其利用攝像機(jī)對(duì)包含散裝的多個(gè)工件的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝； 工件檢測(cè)步驟，其根據(jù)利用上述攝像機(jī)拍攝到的攝像機(jī)圖像來(lái)檢測(cè)工件； 工件選定步驟，其根據(jù)上述工件檢測(cè)步驟的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件； 工件取出步驟，其利用機(jī)器人取出通過(guò)上述工件選定步驟選定的工件； 裝載狀態(tài)判斷步驟，其判斷是否由于上述機(jī)器人的動(dòng)作而使工件裝載區(qū)域內(nèi)的工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；以及區(qū)域設(shè)定步驟，其設(shè)定在通過(guò)上述工件檢測(cè)步驟檢測(cè)工件時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域， 在通過(guò)上述裝載狀態(tài)判斷步驟判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，在上述區(qū)域設(shè)定步驟中，在該裝載狀態(tài)變化位置的周邊區(qū)域、即上述工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定上述工件檢測(cè)區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工件取出裝置及工件取出方法，該工件取出裝置包括攝像機(jī)，其用于對(duì)包含散裝的多個(gè)工件的工件裝載區(qū)域進(jìn)行拍攝；工件檢測(cè)部，其根據(jù)利用攝像機(jī)拍攝到的攝像機(jī)圖像檢測(cè)工件；工件選定部，其根據(jù)工件檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果選定應(yīng)該取出的工件；機(jī)器人，其用于取出由工件選定部選定的工件；裝載狀態(tài)判斷部，其用于判斷是否由于機(jī)器人的動(dòng)作而使工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化；區(qū)域設(shè)定部，其用于設(shè)定在利用工件檢測(cè)部檢測(cè)工件時(shí)的工件檢測(cè)區(qū)域。在通過(guò)裝載狀態(tài)判斷部判斷為工件的裝載狀態(tài)發(fā)生了變化時(shí)，區(qū)域設(shè)定部在該裝載狀態(tài)的變化位置的周邊區(qū)域、即工件裝載區(qū)域的一部分區(qū)域內(nèi)設(shè)定工件檢測(cè)區(qū)域。
文檔編號(hào)B25J13/08GK102343590SQ20111021525
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者伴一訓(xùn), 安藤俊之, 組谷英俊 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社