專利名稱：計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與計(jì)量系統(tǒng)有關(guān)，所述計(jì)量系統(tǒng)非常適合于例如在生產(chǎn)線上與機(jī)器人組合使用、機(jī)器人對(duì)作為作業(yè)對(duì)象的工件的位置偏離進(jìn)行認(rèn)識(shí)，據(jù)此機(jī)器人捕正偏離量進(jìn)行作業(yè)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
作為生產(chǎn)線上很多必要的一般工序的其中一個(gè)有順序取出不是整齊排列的多個(gè)部件、向下一道工序傳送的工序。為了使工序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，提出了使用機(jī)器人和視覺傳感器相結(jié)合的機(jī)器人視覺傳感器系統(tǒng)嘗試的各種方案。一般，視覺傳感器包含有進(jìn)行獲取圖像的傳感頭和進(jìn)行對(duì)該傳感頭的控制及圖像處理等的圖像處理裝置，在傳感頭上設(shè)置照相機(jī)或在照相機(jī)上附加了圖形光源(狹縫光，點(diǎn)光)的投光源。而且，傳感頭被安裝在機(jī)器人的前端附近來使用的情況較多，但是也有在機(jī)器人周邊上在固定的狀態(tài)下使用的情況。
但是，以具有可靠性的形式來使上述系統(tǒng)達(dá)到實(shí)用化并不簡(jiǎn)單，歷來通過適當(dāng)設(shè)定條件，達(dá)到了一部分實(shí)用化的程度，但是最近從試驗(yàn)階段進(jìn)入到普及階段，逐步實(shí)現(xiàn)了各種各樣應(yīng)用的實(shí)用的擴(kuò)大。例如正如特開2003-34430號(hào)公報(bào)所示的那樣，以前不能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，實(shí)際上現(xiàn)在也開始運(yùn)轉(zhuǎn)了。
但是，由于照明等的外部環(huán)境、作為作業(yè)對(duì)象的多個(gè)工件的個(gè)體差別、或是在1個(gè)工件上應(yīng)當(dāng)求出的特征的近旁上有與該特征相似的特征等理由，導(dǎo)致檢測(cè)出的結(jié)果不穩(wěn)定的情況很多。換而言之，有時(shí)發(fā)生未檢測(cè)出(應(yīng)當(dāng)檢測(cè)出的工件沒有被檢測(cè)出)/或錯(cuò)誤檢測(cè)(把應(yīng)當(dāng)求出的特征以外的特征誤認(rèn)為是應(yīng)當(dāng)求出的特征)，導(dǎo)致生產(chǎn)線停止。
作為對(duì)這些不良情況的對(duì)策中的一個(gè)，例如特開2001-160146號(hào)公報(bào)所示的那樣，判斷未檢測(cè)出或錯(cuò)誤檢測(cè)將要發(fā)生的畫質(zhì)，在畫質(zhì)(在該文獻(xiàn)中是對(duì)比度)劣化時(shí)，發(fā)出警報(bào)，或者，切換到畫質(zhì)劣化時(shí)用的處理上，提出了以上的方案。但是未檢測(cè)出或錯(cuò)誤檢測(cè)的原因如先前所述不僅僅是因?yàn)楫嬞|(zhì)的原因，所以不能夠除去全部的未檢測(cè)出或錯(cuò)誤檢出。
但是，未檢測(cè)出和錯(cuò)誤檢測(cè)進(jìn)行比較時(shí)，因?yàn)槲礄z測(cè)出能夠容易判斷，使用重復(fù)操作等例外處理的組合，回避生產(chǎn)線停止的方法容易。然而，因?yàn)殄e(cuò)誤檢測(cè)不能夠容易判斷，是否需要例外處理的判斷是困難的。所以由于錯(cuò)誤檢測(cè)誘發(fā)了機(jī)器人的錯(cuò)誤動(dòng)作，因?yàn)闆_撞等的影響大的事故導(dǎo)致生產(chǎn)線停止的危險(xiǎn)性很大。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明是以提供一種能夠防止特別是這樣影響大的錯(cuò)誤檢出的計(jì)量系統(tǒng)為目的。
本發(fā)明，在根據(jù)利用照相機(jī)獲得的圖像的計(jì)量中，能夠判斷該計(jì)量是否是正確的計(jì)量，從而防止錯(cuò)誤檢測(cè)的發(fā)生。計(jì)量結(jié)果的合理性的判斷，參照使用計(jì)量用照相機(jī)和確認(rèn)用照相機(jī)(也有一臺(tái)照像機(jī)兼用的情況)或計(jì)量用圖像和確認(rèn)用圖像這樣的多種手段得到的多種結(jié)果進(jìn)行。更具體說，根據(jù)本發(fā)明，將提供一種以測(cè)定被測(cè)物體的位置為目的的計(jì)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備有用于從不同位置拍攝上述物體的照相機(jī)；根據(jù)通過上述照相機(jī)拍攝的上述物體的多個(gè)圖像、求出與上述物體的位置相關(guān)的多個(gè)計(jì)量結(jié)果的圖像處理單元；通過上述多個(gè)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行比較，判斷上述多個(gè)計(jì)量結(jié)果是否表示了上述物體的相同位置的比較單元，和僅在通過上述比較單元判定上述多個(gè)計(jì)量結(jié)果表示了上述物體的相同的位置時(shí)，判斷上述計(jì)量結(jié)果才有效的判斷單元。
計(jì)量系統(tǒng)也可以只具有一臺(tái)照相機(jī)，此時(shí)照相機(jī)可能進(jìn)行能夠從2個(gè)或2個(gè)以上的不同位置進(jìn)行上述物體的拍攝的移動(dòng)?；蛘?，計(jì)量系統(tǒng)具有2臺(tái)或2臺(tái)以上的照相機(jī)，也可以把2臺(tái)或2臺(tái)以上的照相機(jī)在相互不同的位置上配置，分別進(jìn)行上述物體的拍攝。
根據(jù)本發(fā)明的其他的形態(tài)，將提供一種以測(cè)定被測(cè)物體的位置為目的的計(jì)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備有用于拍攝上述物體的計(jì)量用圖像及確認(rèn)用圖像的照相機(jī)，設(shè)定上述確認(rèn)用圖像應(yīng)當(dāng)滿足的條件的條件設(shè)定單元，和僅在上述確認(rèn)用圖像滿足通過上述條件設(shè)定單元設(shè)定的條件時(shí)，才判斷根據(jù)上述計(jì)量用圖像的上述物體的計(jì)量結(jié)果有效的判斷單元。
計(jì)量系統(tǒng)更可以具有使照相機(jī)在多個(gè)位置上移動(dòng)的移動(dòng)裝置，在該情況時(shí)的確認(rèn)用圖像應(yīng)該滿足的條件是，在多個(gè)位置上通過照相機(jī)拍攝的多個(gè)確認(rèn)用圖像全體都包含物體的一部分。
計(jì)量系統(tǒng)可以只具有拍攝計(jì)量用圖像和確認(rèn)用圖像雙方的1臺(tái)照像機(jī)。或者計(jì)量系統(tǒng)也可以具有拍攝計(jì)量用圖像的照相機(jī)和與該照相機(jī)不同的拍攝確認(rèn)用圖像的照相機(jī)。


本發(fā)明的上述或其他的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，通過參照

以下的較好的實(shí)施形態(tài)應(yīng)該更容易理解。
圖1是表示有關(guān)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的全體構(gòu)成圖；圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中執(zhí)行的處理的一個(gè)例子的流程圖；圖3是在計(jì)量系統(tǒng)是2維計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，計(jì)量用照相機(jī)及確認(rèn)用照相機(jī)檢測(cè)出同一位置作為正確的確定位置時(shí)的說明圖；圖4是與圖3相關(guān)聯(lián)的，計(jì)量用照相機(jī)發(fā)生錯(cuò)誤檢出時(shí)的說明圖；圖5是說明如圖2所示的流程的步驟S7的具體例子的流程圖；圖6是關(guān)于被計(jì)量物體的尺寸較大時(shí)說明的圖；圖7是表示與圖6相關(guān)聯(lián)的、在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中執(zhí)行的處理的一個(gè)例子的流程圖；圖8a是表示與本發(fā)明有關(guān)的計(jì)量系統(tǒng)的基本構(gòu)成的方塊圖；圖8b是表示與本發(fā)明的其它形態(tài)有關(guān)的計(jì)量系統(tǒng)的基本構(gòu)成的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
圖8a是表示關(guān)于本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)基本構(gòu)成的方塊圖。關(guān)于本發(fā)明，以測(cè)定被測(cè)物體20、21的位置為目的的計(jì)量系統(tǒng)具備有用于從不同位置拍攝物體20、21的照相機(jī)2、3；根據(jù)通過照相機(jī)2、3拍攝的物體20、21的多張圖像，求出與物體20、21的位置相關(guān)的多個(gè)計(jì)量結(jié)果的圖像處理單元4a；通過多個(gè)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行比較、判斷多個(gè)計(jì)量結(jié)果是否表示物體20、21的相同位置的比較單元4b；和僅在通過比較單元4b判斷多個(gè)計(jì)量算結(jié)果表示物體20、21相同的位置時(shí)判斷計(jì)量結(jié)果才有效的判斷單元4c。
圖8b是表示關(guān)于本發(fā)明其他形態(tài)的計(jì)量系統(tǒng)的基本構(gòu)成的方塊圖。該計(jì)量系統(tǒng)具備有用于拍攝物體20、21的計(jì)量用圖像及確認(rèn)用圖像的照相機(jī)2、3，設(shè)定確認(rèn)用圖像應(yīng)滿足的條件的條件設(shè)定單元4d，和僅在確認(rèn)用圖像滿足通過條件設(shè)定單元4d設(shè)定的條件時(shí)，判斷出基于計(jì)量用的圖像的物體20、21的計(jì)量結(jié)果為有效的判斷單元4e。
此外在以下敘述的適合的實(shí)施形態(tài)中，圖像處理單元4a、比較單元4b、判斷單元4c、4e以及條件設(shè)定單元4d中的任何一個(gè)都可以包含在個(gè)人計(jì)算機(jī)4中。
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)說明。首先，圖1表示了關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的全體構(gòu)成圖。參照該圖，符號(hào)1是通過機(jī)器人控制器5控制的機(jī)器人，通過電纜12相互連接。在機(jī)器人1的尖端部周圍安裝2臺(tái)照相機(jī)2、3和機(jī)械臂9。2臺(tái)照相機(jī)2、3中，一臺(tái)照相機(jī)用作計(jì)量用照相機(jī)，另一臺(tái)用作確認(rèn)用照相機(jī)。這里，照相機(jī)2是計(jì)量用的，照相機(jī)3是確認(rèn)用的，但是反過來使用也沒關(guān)系。而且，有如稍后將敘述的，也可以使用機(jī)器人1作為照相機(jī)的移動(dòng)裝置，1臺(tái)照相機(jī)2(或3)兼用為計(jì)量用及確認(rèn)用。
照相機(jī)2、3分別使用電纜7、8連接在個(gè)人電腦4上，機(jī)械臂9使用電纜連接在機(jī)器人控制器5上。個(gè)人電腦4是構(gòu)成計(jì)量系統(tǒng)的控制/圖像處理單元的設(shè)備，在控制構(gòu)成計(jì)量系統(tǒng)的視覺傳感器的照相機(jī)2、3的拍攝動(dòng)作的同時(shí)，輸入通過各照相機(jī)2、3拍攝獲得的圖像進(jìn)行圖像處理，根據(jù)該信息進(jìn)行需要的監(jiān)測(cè)(特征部分監(jiān)測(cè))和計(jì)量。
此外，照相機(jī)2、3的校準(zhǔn)及機(jī)器人坐標(biāo)系和傳感器坐標(biāo)系的結(jié)合，是通過公知的方法來實(shí)現(xiàn)的。作為視覺傳感即照相機(jī)的計(jì)量，這里作為被測(cè)物體，預(yù)先假定與工件20的特征部分的一個(gè)對(duì)應(yīng)的確定的位置21的2維位置的計(jì)量。以下把該確定的位置的稱為適宜的特征部分。
機(jī)器人控制器5，通過網(wǎng)絡(luò)6與個(gè)人電腦4連接，根據(jù)使用個(gè)人電腦4的檢測(cè)、計(jì)量的結(jié)果(確定的位置21的位置計(jì)量結(jié)果)令機(jī)器人及機(jī)械臂操作。這里表示的例子是2維的計(jì)量系統(tǒng)，能夠求出各照相機(jī)的視線的位置·方向，但是求出最終的3維的信息不足。為了彌補(bǔ)這點(diǎn)，例如假設(shè)已知特征部分21的高度(在機(jī)器人坐標(biāo)系∑b上的Z坐標(biāo)值)的話則可以利用它。而且如果計(jì)量系統(tǒng)是3維的計(jì)量系統(tǒng)(例如是傳感器頭部具備有投射狹縫光或是點(diǎn)光的投射單元的3維計(jì)量系統(tǒng))，則當(dāng)然可以求出3維的位置。此外，在想要知道工件20的姿態(tài)的時(shí)候，例如也可以對(duì)每一個(gè)被檢測(cè)工件取多個(gè)特征部分，從這些的3維位置求出姿態(tài)。
圖2表示在使用圖1中所示構(gòu)成的實(shí)施形態(tài)中可以實(shí)施的一個(gè)例子的流程圖。各個(gè)步驟的要點(diǎn)接下來敘述。此外，在處理開始時(shí)刻點(diǎn)，機(jī)器人位于用照相機(jī)2、3把工件20的全體納入視線的初始位置。
步驟S1使用照相機(jī)2進(jìn)行計(jì)量用的拍攝，獲得工件20的圖像(計(jì)量用的圖像)步驟S2處理用步驟1獲得的圖像，進(jìn)行工件20確定的位置21的檢測(cè)。但是，如以后敘述的那樣，有錯(cuò)誤檢測(cè)出該確定的位置以外的位置的可能性。正如所說，工件20的確定的位置21，選擇例如凹陷、突起、輪廓的棱角線等特征部分，該檢測(cè)能夠使用眾所周知的模式匹配的方法，該方法在模板上使用了表示了該特征部分21的基準(zhǔn)圖像。此外，在計(jì)量系統(tǒng)例如附加了狹縫投光器的3維的情況時(shí)，通過投射狹縫光、從在工件20上形成亮線的圖像中抽取特征部分21，由此檢測(cè)出確定的位置21。
步驟S3對(duì)于步驟S2中檢測(cè)出的確定的位置21進(jìn)行計(jì)量。如前所述，2維的計(jì)量系統(tǒng)不能求出3維位置，但是可以求出各個(gè)照相機(jī)的視線位置·方向。因此，這里如圖3所示，計(jì)算從照相機(jī)2的代表點(diǎn)(鏡頭中心)向著確定的位置21的代表點(diǎn)21a的視線23的位置·方向。
但是，如果確定的位置21的檢出有錯(cuò)誤檢出的時(shí)候，計(jì)算了朝向其他的位置的視線。該例表示在圖4上。在圖3、圖4中，確定的位置(特征部分)21，表示為圓形的小洞，代表點(diǎn)21a是其中心。因?yàn)殄e(cuò)誤檢出引起了誤認(rèn)為其他的圓形的小洞(特征部分)22的情況，所以22a就成了該代表點(diǎn)(孔的中心)。在圖4所示的錯(cuò)誤檢出時(shí)刻不是計(jì)算視線23，而是計(jì)算視線25(參照?qǐng)D4)。此外，在使用3維計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，如果沒有錯(cuò)誤檢出，則計(jì)算特征部分21的代表點(diǎn)21a的3維位置，錯(cuò)誤檢出時(shí)刻計(jì)算特征部分22的代表點(diǎn)22a的3維位置。
步驟S4
使用照相機(jī)3進(jìn)行確認(rèn)用的拍攝，取得工件20的圖像(確認(rèn)用的圖像)。此外，機(jī)器人1的位置最好與利用照相機(jī)2拍攝的位置相同。然而，為了更加明確確認(rèn)用圖像和計(jì)量用圖像的差異，也可以令機(jī)器人移動(dòng)定位。此外，計(jì)量用照相機(jī)2兼用為確認(rèn)用照相機(jī)3時(shí)，為了不使確認(rèn)用圖像和計(jì)量用圖像混為一個(gè)，最好令機(jī)器人移動(dòng)之后獲取確認(rèn)用圖像。
步驟S5處理用步驟S4獲得的確認(rèn)用畫像，進(jìn)行工件20的確定的位置21的檢測(cè)。此外，這里也可能有錯(cuò)誤檢測(cè)發(fā)生，此時(shí)，就會(huì)檢測(cè)出其他的位置(例如特征部分22)。
步驟S6進(jìn)行對(duì)用步驟S5檢測(cè)的確定的位置21的計(jì)量。這里如圖3所示，計(jì)算從照相機(jī)3的代表點(diǎn)(鏡頭中心)朝向確定的位置21的代表點(diǎn)21a的視線24的位置·方向。但是在確定的位置21的檢測(cè)(確認(rèn)用)是錯(cuò)誤檢測(cè)的場(chǎng)合，成為計(jì)算朝向別的位置的視線(例如視線27；參照?qǐng)D4)。在使用3維計(jì)量系統(tǒng)的場(chǎng)合，計(jì)算確定的位置21的代表點(diǎn)21a的3維位置(正確檢測(cè)時(shí))，或者其他位置的代表點(diǎn)(例如點(diǎn)22a)的3維位置(錯(cuò)誤檢測(cè)時(shí))。
步驟S7步驟S3中的計(jì)量結(jié)果和步驟S6中的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行比較、對(duì)照，判斷是否進(jìn)行了同一個(gè)位置的檢測(cè)·計(jì)量。關(guān)于為了該判斷的算法，稍后敘述。如果進(jìn)行了同一位置的檢測(cè)·計(jì)量，判斷出沒有錯(cuò)誤檢測(cè)就進(jìn)入步驟S8，如果不是這樣，就進(jìn)入步驟S9。此外，只要原來[錯(cuò)誤檢出]的概率控制在某個(gè)較低程度，則可以認(rèn)為步驟S3中的計(jì)量結(jié)果和步驟S6中的計(jì)量結(jié)果的兩方，根據(jù)錯(cuò)誤檢出的情況(視線25、27的組合)極少發(fā)生。
步驟S8記錄在步驟S3中的計(jì)量結(jié)果作為正確的計(jì)量結(jié)果，將該計(jì)量結(jié)果輸送到機(jī)器人控制器5上，處理完成。機(jī)器人控制器5利用該結(jié)果控制機(jī)器人1和機(jī)械臂9。
步驟S9執(zhí)行錯(cuò)誤檢出時(shí)的例外處理。對(duì)于錯(cuò)誤檢出時(shí)的例外處理有多種考慮，例如有改變機(jī)器人位置之后重新嘗試。
圖5表示了以進(jìn)行上述步驟S7的判斷為目的的算法。以下敘述各個(gè)步驟的要點(diǎn)。
步驟Q1求出在步驟S3、S6中求出的各個(gè)視線間的距離、即在步驟S3中求出的視線上的任意的點(diǎn)和在步驟S6中求出的視線上的任意的點(diǎn)之間的距離中的最小的距離d。兩個(gè)視線存在焦點(diǎn)的時(shí)候記作d＝0。此外兩個(gè)視線不可能一致。
步驟Q2判斷距離d是否未達(dá)到基準(zhǔn)值δ。這里作為基準(zhǔn)值δ是預(yù)先設(shè)定了在誤差范圍內(nèi)被用來對(duì)實(shí)際上兩視線是否相交的識(shí)別的值。首先，如果d≥δ判斷兩視線實(shí)際上沒有相交。兩視線實(shí)際上沒有相交這種情況，因?yàn)樵诓襟ES2、S5的雙方?jīng)]有錯(cuò)誤檢出的圖3的情況下不可能得到，所以這種情況應(yīng)當(dāng)判斷是錯(cuò)誤檢出，進(jìn)入步驟S5計(jì)量為無效。另外也有在步驟S2沒有錯(cuò)誤檢出，只在步驟S5中存在錯(cuò)誤檢出的情況(視線23和實(shí)現(xiàn)27的組合)，該情況判斷為可靠性低，計(jì)量仍然無效。
d＜δ的情況時(shí)，進(jìn)入步驟S3，判斷交點(diǎn)是否相當(dāng)于點(diǎn)21a。這是因?yàn)樵诓襟ES2及步驟S4至少一方中存在錯(cuò)誤檢出時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)視線(25和26、25和27、或是23和27)存在交點(diǎn)的原因。因?yàn)橛袝r(shí)即使視線23及24中哪一個(gè)都檢測(cè)出同一個(gè)點(diǎn)21a，由于檢測(cè)誤差兩個(gè)視線沒有完全交叉在點(diǎn)21a上，所以也可以記錄理想上應(yīng)成為d＝0的實(shí)際的距離d來作為檢測(cè)誤差的指標(biāo)使用。因?yàn)棣氖菣z查是否在同一個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè)的基準(zhǔn)，所以最好確定能夠區(qū)別檢測(cè)誤差與[錯(cuò)誤檢測(cè)]的程度的大小。例如假設(shè)最大檢測(cè)誤差為1mm左右時(shí)，最好設(shè)定δ比該值稍大為2mm。
步驟Q3使用預(yù)先設(shè)定的輔助基準(zhǔn)判斷視線的交點(diǎn)是否相當(dāng)于點(diǎn)21a。作為輔助基準(zhǔn)例如能夠指定點(diǎn)21a的Z坐標(biāo)值(機(jī)器人坐標(biāo)系∑b上)放入的某個(gè)坐標(biāo)值范圍(高度位置范圍)。如果交點(diǎn)在該坐標(biāo)值范圍內(nèi)則判斷該交點(diǎn)相當(dāng)于點(diǎn)21a，進(jìn)入步驟Q4。如果不是則判斷該交點(diǎn)并不相當(dāng)于點(diǎn)21a，進(jìn)入步驟Q5。此外，在步驟S2及步驟S5的雙方中錯(cuò)誤檢測(cè)出點(diǎn)22a的時(shí)候，該步驟Q3不是合適的處理，如前所述，考慮為該情況很難發(fā)生。
步驟Q4判定出計(jì)量是正確(沒有錯(cuò)誤檢測(cè)計(jì)量有效)時(shí)，進(jìn)入到步驟S8。
步驟Q5判定計(jì)量不可信賴(有錯(cuò)誤檢測(cè)計(jì)量無效)時(shí)，進(jìn)入到步驟S9。
此外，使用3維計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，因?yàn)樵诓襟ES3及S6中的計(jì)量結(jié)果作為3維位置給出，因此如果這些值(誤差范圍以上)不一致，就無條件地作為[因?yàn)殄e(cuò)誤檢測(cè)計(jì)量無效]，如果一致(誤差范圍內(nèi))，就通過和上述步驟Q3同樣的輔助基準(zhǔn)(點(diǎn)21a的Z坐標(biāo)值范圍)判斷其一致點(diǎn)是否相當(dāng)于[點(diǎn)21a]。接著，如果相當(dāng)則[計(jì)量有效]，如果不是則[計(jì)量無效]。
通過以上說明的處理，可以不管從錯(cuò)誤檢測(cè)導(dǎo)出的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行根據(jù)該點(diǎn)的機(jī)器人控制或機(jī)械臂控制，大幅地降低因?yàn)橥话l(fā)事故等導(dǎo)致生產(chǎn)線停止的頻率。此外，確認(rèn)用的拍攝，也可以利用照相機(jī)的數(shù)量進(jìn)一步增加，或是機(jī)器人1的位置進(jìn)一步變化等，從多個(gè)位置進(jìn)行。該情況，在判斷根據(jù)計(jì)量用圖像的計(jì)量結(jié)果(步驟S3)和根據(jù)多個(gè)確認(rèn)用圖像的多個(gè)計(jì)量結(jié)果全部是根據(jù)同一個(gè)位置檢測(cè)的時(shí)，也可以做出[沒有錯(cuò)誤檢測(cè)]的判斷。
在上述例子中，因?yàn)楣ぜ?0為比較小的尺寸，因此即使被測(cè)位置是多個(gè)機(jī)器人也沒有必要移動(dòng)，但是如果是對(duì)于像汽車的車體那樣的大型工件，為了保證工件的位置、姿態(tài)的計(jì)量精度，如果不進(jìn)行通過移動(dòng)裝置對(duì)照相機(jī)移動(dòng)(例如機(jī)器人移動(dòng))的話，則有時(shí)需要計(jì)量不能進(jìn)行那樣分離的2個(gè)或者2個(gè)以上的位置。圖6就是對(duì)有關(guān)這樣例子的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明的圖。
假設(shè)在圖6中，符號(hào)200表示大尺寸工件，進(jìn)行對(duì)用代表點(diǎn)31代表的特征部分(第1個(gè)確定位置)30、和用代表點(diǎn)41代表的特征部分(第2個(gè)確定位置)40的計(jì)量。而且，如圖所示，在特征部分40旁邊存在著與特征部分40類似的特征部分50，該特征部分50不是應(yīng)當(dāng)被檢測(cè)·計(jì)量的位置。對(duì)于這樣的工件200，考慮大略地掌握特征部分30側(cè)，具有特征部分40的相反側(cè)可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的情況。
這時(shí)，在特征部分30側(cè)有在工件200的位置多少分布不均的情況，機(jī)器人1在某個(gè)位置(一定的位置)的時(shí)候，在計(jì)量用照相機(jī)2的視野201內(nèi)能夠確實(shí)捕捉到特征部分30。但是，在特征部分40所在的相反側(cè)，由于工件200在相當(dāng)大的范圍內(nèi)自由移動(dòng)，假設(shè)經(jīng)常在相同的機(jī)器人位置上進(jìn)行檢測(cè)·計(jì)量時(shí)，特征部分40就會(huì)從計(jì)量用照相機(jī)2的視野202中消失，代之為可能發(fā)生出現(xiàn)了非計(jì)量對(duì)象的特征部50的現(xiàn)象。用符號(hào)203表示這樣的視野。
現(xiàn)在，在圖示的情況下，以圖示的位置·姿態(tài)固定工件200，而且，用視野的移動(dòng)描述機(jī)器人的移動(dòng)路線的話，在上述現(xiàn)象(代替特征部分40出現(xiàn)特征部分50的現(xiàn)象)發(fā)生時(shí)，即使使機(jī)器人選擇預(yù)定的相同路線，實(shí)際中也會(huì)發(fā)生或者在用符號(hào)204所示的路線上移動(dòng)，或者在用符號(hào)205所示的路線上移動(dòng)。如果選擇了符號(hào)204所示的路線，則因?yàn)樵谝曇?02內(nèi)能夠捕捉到特征部分40，所以很難發(fā)生錯(cuò)誤檢出，但是如果選擇了符號(hào)205所示的路線，則在視野203內(nèi)捕捉到本來不應(yīng)被檢測(cè)·計(jì)量的特征部50，就發(fā)生了錯(cuò)誤檢出。
因此，通過使用確認(rèn)用照相機(jī)3，一邊獲取對(duì)于物件200的各個(gè)相對(duì)位置，一邊逐一確認(rèn)是否能進(jìn)行來進(jìn)行機(jī)器人1的移動(dòng)(即照相機(jī)2、3的移動(dòng))，就能夠確認(rèn)是否沿著到達(dá)能夠獲得視野202的位置的路線。在圖6中，符號(hào)206～209表示了在路線204途中通過確認(rèn)用照相機(jī)3獲得的視野。另一方面，沿著錯(cuò)誤的路線205的話，例如確認(rèn)用照相機(jī)3就會(huì)有210～213的那樣的視野。
這樣的情況下，如果用確認(rèn)用照相機(jī)3，對(duì)工件200的一部分(圖6的實(shí)施例中2根線)繼續(xù)觀測(cè)的話，就能夠判斷機(jī)器人1通過了正確的線路(對(duì)于工件200的相對(duì)線路)，作為結(jié)果來說就得到了視線202。具體的來說，如果一邊附加修正使作為觀測(cè)對(duì)象的工件200的一部分經(jīng)常處于視野的中央一邊令機(jī)器人移動(dòng)，就能夠使機(jī)器人1到達(dá)更穩(wěn)定地得到視野202的位置。
圖7表示在這樣的前提下確認(rèn)是否實(shí)現(xiàn)滿足[規(guī)定條件]的路線、決定計(jì)量的有效/無效的處理順序的概略流程圖?？梢栽跅l件設(shè)定單元4d例如個(gè)人電腦4上預(yù)先設(shè)定[規(guī)定的條件]，這里作為表現(xiàn)取路線204那樣的路線的條件，采用[能看見工件200的2條輪廓線的方法]。但是這是個(gè)例子，一般的是研究工件的形狀和視野的路線的關(guān)系之后來確定。此外，在以下的說明中，能獲得視野201的機(jī)器人的位置稱為[機(jī)器人位置A]，能獲得視野202或者能獲得視野203的機(jī)器人的位置稱為[機(jī)器人位置B]。以下敘述各個(gè)步驟的要點(diǎn)。
步驟R1令機(jī)器人1向位置A移動(dòng)。
步驟R2利用計(jì)量用照相機(jī)2的拍攝獲得含有特征部分30的圖像，檢測(cè)特征部分30。該檢測(cè)和上述的例子一樣，例如使用模式匹配的方法。
步驟R3進(jìn)行特征部分30的代表點(diǎn)的計(jì)量。如前所述，在2維計(jì)量系統(tǒng)的情況下，能夠求出例如通過代表點(diǎn)31的視線。在3維計(jì)量系統(tǒng)的情況下，能夠求出代表點(diǎn)31的3維位置。
步驟R4開始向機(jī)器人位置B移動(dòng)。
步驟R5檢查從步驟R2的攝像位置上是否進(jìn)行了大于等于距離D1的移動(dòng)。這里，距離D1設(shè)定為，在條件檢查(是否能夠看見2條線)中，比能夠判斷出路線正常/異常為止的最小移動(dòng)距離大若干的尺寸。
步驟R6利用確認(rèn)用照相機(jī)3拍攝獲得確認(rèn)用圖像，檢測(cè)工件200的輪廓線。
步驟R7判斷是否滿足圖像條件(這里指的是能夠檢測(cè)2條輪廓線)。如果滿足了條件，進(jìn)入步驟R8，如果不能滿足，進(jìn)入步驟R12。
步驟R8檢查是否到達(dá)了機(jī)器人位置B跟前的距離D2的位置上。這里，距離D2設(shè)定為，在條件檢查(是否能夠看見2條線)中，比不能夠判斷出路線正常/異常的位置和機(jī)器人位置B之間的距離大若干的尺寸。如果沒有到達(dá)返回步驟R6，反復(fù)進(jìn)行步驟R6及R7的處理。到達(dá)的話前進(jìn)到步驟R9。
步驟R9令機(jī)器人到達(dá)位置B。
步驟R10
進(jìn)行以特征部40(第2個(gè)位置的確定的位置)為目的的計(jì)量用的拍攝，檢測(cè)出特征部分40。
步驟R11進(jìn)行特征部分40的代表點(diǎn)41的計(jì)量。記錄該計(jì)量結(jié)果和在步驟R3得到的計(jì)量結(jié)果作為正確的計(jì)算結(jié)果，向機(jī)器人控制器5輸送計(jì)量結(jié)果，處理完成。機(jī)器人控制器5可以利用該計(jì)量結(jié)果控制機(jī)器人1及機(jī)械臂9。
步驟R12執(zhí)行沒有檢測(cè)出時(shí)的例外處理。即進(jìn)入到該步驟R12這件事，因?yàn)橐馕吨粷M足[觀測(cè)到兩條輪廓線的情況(繼續(xù)在視野的中央看見工件200的一部分)]，所以把它看作是[移動(dòng)線路從規(guī)定的線路中偏離]的證據(jù)，判斷為沒有檢測(cè)出。接著執(zhí)行適合沒檢測(cè)出用的例外處理。
通過以上的處理，可以排除或者減低把特征部分50誤認(rèn)為是特征部分40而采用錯(cuò)誤的計(jì)量結(jié)果的危險(xiǎn)性。此外，在本例子中，步驟R2中的計(jì)量用的拍攝和步驟R6中的確認(rèn)用拍攝，分別準(zhǔn)備計(jì)量用照相機(jī)2和確認(rèn)用照相機(jī)3進(jìn)行，但是也可以將計(jì)量用照相機(jī)2兼用作確認(rèn)用，僅用計(jì)量用照相機(jī)2進(jìn)行拍攝。而且利用照相機(jī)的計(jì)量，與工件的形狀或是大小對(duì)應(yīng)，可以進(jìn)行2維的計(jì)量，也可以進(jìn)行3維的計(jì)量。
根據(jù)本發(fā)明，主要可以防止能在1個(gè)位置上進(jìn)行計(jì)量的操作的較小的工件上的錯(cuò)誤檢出。另外，也能夠防止有必要在多個(gè)位置進(jìn)行計(jì)量的比較大型的工件上的錯(cuò)誤檢測(cè)。
參照為了說明選定的特定的實(shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但是可以明白，對(duì)于從業(yè)者可以在不脫離本發(fā)明的基本的概念及范圍的情況下進(jìn)行多種變更。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)定被測(cè)物體(20、21)位置的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)具備有用于從不同位置拍攝上述物體(20、21)的照相機(jī)(2、3)；根據(jù)通過上述照相機(jī)(2、3)拍攝的上述物體(20、21)的多個(gè)圖像，求出與上述物體(20、21)的位置相關(guān)的多個(gè)計(jì)量結(jié)果的圖像處理單元(4a)；通過比較上述多個(gè)計(jì)量結(jié)果，判斷上述多個(gè)計(jì)量結(jié)果是否表示上述物體(20、21)的相同位置的比較單元(4b)，和僅在通過上述比較單元(4b)判定上述多個(gè)計(jì)算結(jié)果表示上述物體(20、21)相同的位置時(shí)，才判斷上述計(jì)量結(jié)果有效的判斷單元(4c)。
2.權(quán)利要求1中所記載的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是只具有一臺(tái)照相機(jī)(2或3)，上述照相機(jī)(2或3)設(shè)置成能夠移動(dòng)以從2個(gè)或2個(gè)以上的不同位置上進(jìn)行上述物體(20、21)的拍攝。
3.權(quán)利要求1中所記載的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是具有2臺(tái)或2臺(tái)以上的照相機(jī)(2及3)，上述2臺(tái)或2臺(tái)以上的照相機(jī)(2及3)在相互不同的位置上配置，從上述不同的位置進(jìn)行上述物體(20、21)的拍攝。
4.一種用于測(cè)定被測(cè)物體(200)的位置的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)具備有用于拍攝上述物體(200)的計(jì)量用圖像及確認(rèn)用圖像的照相機(jī)，設(shè)定上述確認(rèn)用圖像應(yīng)當(dāng)滿足的條件的條件設(shè)定單元(4d)，和僅在上述確認(rèn)用圖像滿足了通過上述條件設(shè)定單元(4d)設(shè)定的條件，才判斷根據(jù)上述計(jì)量用圖像的計(jì)量結(jié)果有效的判斷單元(4e)。
5.權(quán)利要求4中所記載的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是計(jì)量系統(tǒng)更具有令上述照相機(jī)(2、3)在多個(gè)位置上移動(dòng)的移動(dòng)裝置(1)，上述確認(rèn)用圖像應(yīng)該滿足的條件是，在多個(gè)位置上通過上述照相機(jī)(2、3)拍攝的多個(gè)確認(rèn)用圖像全體都包含上述物體(200)的一部分。
6.權(quán)利要求4中所記載的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是只具有拍攝上述計(jì)量用圖像和上述確認(rèn)用圖像雙方的1臺(tái)照像機(jī)(2或3)。
7.權(quán)利要求4中所記載的計(jì)量系統(tǒng)，其特征是具有拍攝上述計(jì)量用圖像的照相機(jī)(2)和與該照相機(jī)(2)不同的拍攝確認(rèn)用圖像的照相機(jī)(3)。
全文摘要
容易獲知錯(cuò)誤檢測(cè)的計(jì)量系統(tǒng)。使用在機(jī)器人上搭載的計(jì)量用照相機(jī)進(jìn)行計(jì)量用的拍攝，獲得工件的圖像，進(jìn)行確定位置的檢測(cè)、計(jì)量。接著使用確認(rèn)用照相機(jī)進(jìn)行確認(rèn)用拍攝，取得工件的圖像，進(jìn)行確定位置的檢測(cè)、計(jì)量。通過機(jī)器人移動(dòng)的組合，也可以用1臺(tái)照相機(jī)進(jìn)行計(jì)量用及確認(rèn)用雙方的拍攝。判斷用兩者獲得的計(jì)量結(jié)果是否是基于同一位置的檢測(cè)，是的時(shí)候?yàn)橛?jì)量有效，不是的時(shí)候?yàn)橛?jì)量無效，進(jìn)行重新操作等例外的處理。利用照相機(jī)的拍攝結(jié)果，也可以用于判斷大尺寸對(duì)象計(jì)量時(shí)的機(jī)器人移動(dòng)路線是否合適。
文檔編號(hào)B25J9/16GK1667362SQ200510051599
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月8日
發(fā)明者渡邊淳, 伴一訓(xùn), 管野一郎 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社