專利名稱：移載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移載裝置。
背景技術(shù)：
在日本特開2004-188562號公報中，記載了如下工件取出裝置通過搭載于機(jī)器人上的三維視覺傳感器來測量工件的位置姿勢，并通過該機(jī)器人取出工件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠縮短工件移載時間的移載裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的移載裝置具有容器， 其收納作為移載對象的工件；傳感器，其檢測存在于預(yù)定的檢測區(qū)域中的工件的位置和姿勢；以及機(jī)器人，其根據(jù)傳感器的檢測結(jié)果，從容器取出工件，移載至移載目的地，傳感器具有區(qū)域存儲部，其存儲多個檢測區(qū)域；條件存儲部，其存儲用于分別切換多個檢測區(qū)域的切換條件；以及控制部，其在滿足切換條件的情況下，按照預(yù)定順序切換多個檢測區(qū)域。此處將參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的移載裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2(A)、⑶分別是示出該移載裝置的傳感器的動作原理的側(cè)視圖和俯視圖。圖3是該移載裝置具有的測量控制裝置的功能框圖。圖4是示出該移載裝置的動作的流程圖。圖5(A)、(B)分別是示出該移載裝置的傳感器掃描的整個區(qū)域的說明圖和切換檢測區(qū)域的情況的說明圖。圖6(A)、⑶分別是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的移載裝置掃描的第1檢測區(qū)域 第3檢測區(qū)域的說明圖、和變更該圖(A)所示的第1 第3檢測區(qū)域的大小后的狀態(tài)的說明圖。圖7是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的移載裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖8是示出該移載裝置的容器的設(shè)置狀態(tài)的說明圖。
具體實(shí)施例方式接著，為了理解本發(fā)明，參照附圖，說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式。第1實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明的第1實(shí)施方式的移載裝置10具有容器11、三維形狀測量傳感器(傳感器的一例)12、機(jī)器人13以及機(jī)器人控制裝置14。另外，在圖1中示出的由 )(R軸、YR軸JR軸構(gòu)成的坐標(biāo)是針對機(jī)器人13固定的直角坐標(biāo)(機(jī)器人坐標(biāo))。容器11收納作為移載對象的工件20。容器11是上面開口的箱狀。容器11也可以是托盤。工件20例如是螺栓或汽車部件等任意物品。三維形狀測量傳感器12檢測存在于預(yù)定的檢測區(qū)域中的工件20的位置和姿勢。 該三維形狀測量傳感器12具有投射激光的投光器15(參照圖2A)、對被照射激光的工件 20整體進(jìn)行拍攝的照相機(jī)16、和對投光器15及照相機(jī)16進(jìn)行控制并運(yùn)算工件20的位置和姿勢的測量控制裝置17 (參照圖1)。另外，圖2A還是沿圖1的箭頭A的視圖。此外，在圖2A、圖2B中示出的由XS軸、YS軸JS軸構(gòu)成的坐標(biāo)是針對三維形狀測量傳感器12的照相機(jī)16固定的直角坐標(biāo)(傳感器坐標(biāo))。如圖2A所示，投光器15從相對于M軸傾斜角度θ的角度向工件20照射激光 (線圖案光)。在投光器15的內(nèi)部，內(nèi)置有激光的光源(未圖示)、和朝工件20反射從該光源照射的激光的多面鏡(polygonal mirror)(未圖示)。未圖示的鏡驅(qū)動單元驅(qū)動該多面鏡，由此投光器15利用激光沿X方向掃描工件20整體。如圖2B所示，照相機(jī)16從與照射激光的角度不同的角度拍攝被投光器15照射激光的工件20。測量控制裝置17 (參照圖1)利用三角法，根據(jù)從所拍攝的圖像求出工件20的高度h的分布，并且求出工件20在XY平面上的形狀。即，三維形狀測量傳感器12通過所謂的光切斷法，測量工件20的三維形狀。另外，測量控制裝置17也可以內(nèi)置于機(jī)器人控制裝置14中。如圖3所示，測量控制裝置17具有區(qū)域存儲部25、條件存儲部沈以及控制部27。在區(qū)域存儲部25中，存儲有投光器15掃描工件20的檢測區(qū)域的位置和大小。該檢測區(qū)域由用戶事先設(shè)定多個。在本實(shí)施方式中，區(qū)域存儲部25存儲有3個區(qū)域(第1檢測區(qū)域 第3檢測區(qū)域)。此處，如圖5B所示，第1檢測區(qū)域 第3檢測區(qū)域是沿激光的掃描方向?qū)υ诟┮暼萜?1的情況下包括容器11整體的整個區(qū)域(參照圖5A)進(jìn)行分割而得的區(qū)域。另外，各檢測區(qū)域不是對整個區(qū)域進(jìn)行等分而得的區(qū)域，相鄰的端緣部分別重疊。區(qū)域存儲部25例如由存儲器實(shí)現(xiàn)。條件存儲部沈存儲有切換條件，該切換條件用于切換存儲在區(qū)域存儲部25中的檢測區(qū)域。該切換條件由用戶事先設(shè)定。在本實(shí)施方式中，該切換條件為在每當(dāng)機(jī)器人13 從容器11取出工件20時切換檢測區(qū)域。條件存儲部沈例如由半導(dǎo)體存儲器實(shí)現(xiàn)?？刂撇?7控制投光器15的光源的點(diǎn)亮，以掃描存儲在區(qū)域存儲部25中的各檢測區(qū)域。此外，控制部27控制鏡驅(qū)動單元。并且，控制部27控制照相機(jī)16，根據(jù)照相機(jī)16所拍攝的圖像求出存在于檢測區(qū)域內(nèi)的工件20的三維形狀，運(yùn)算該工件20的位置和姿勢。此處，所運(yùn)算的工件20的位置和姿勢是傳感器坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)?？刂撇?7將傳感器坐標(biāo)系中的位置和姿勢的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)。并且，控制部27將轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)后的工件20的位置和姿勢發(fā)送到機(jī)器人控制裝置14。控制部27例如由搭載于測量控制裝置17中的CPU(未圖示)所執(zhí)行的軟件來實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人控制裝置14從控制部27接收工件20的位置和姿勢的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制機(jī)器人13的動作。機(jī)器人13使用設(shè)置在臂前端的末端執(zhí)行器(end effector) 31 (參照圖1)取出容器11所收納的工件20，移載至預(yù)定的移載場所(移載目的地)。在本實(shí)施方式中，機(jī)器人 13是多關(guān)節(jié)機(jī)器人。也可以是直交機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人等其他作業(yè)機(jī)械，來取代多關(guān)節(jié)機(jī)器人。接著，根據(jù)圖4以及圖5A、圖5B說明移載裝置10的動作。(步驟 S10)利用從投光器15照射的激光掃描存儲在區(qū)域存儲部25中的第1檢測區(qū)域(參照圖5B)，并且由照相機(jī)16拍攝該檢測區(qū)域。為了掃描圖5A所示的整個區(qū)域，例如需要1.2 秒左右的較長時間。在該步驟中，測量控制裝置17使得僅掃描整個區(qū)域的一部分區(qū)域，因此與掃描整個區(qū)域的情況相比，縮短了工件20的檢測時間。進(jìn)一步而言，在整體上縮短了移載時間。(步驟 Sll)測量控制裝置17的控制部27根據(jù)由照相機(jī)16拍攝的圖像，求出工件20的形狀。 控制部27根據(jù)所求出的工件20的形狀，運(yùn)算傳感器坐標(biāo)系中的該工件20的位置和姿勢。 此時，也可以針對照相機(jī)16所拍攝的圖像，求出與第1檢測區(qū)域?qū)?yīng)的圖像區(qū)域，并根據(jù)該圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)求出工件20的形狀。由此，待處理的數(shù)據(jù)量減少，數(shù)據(jù)處理所需時間縮短。(步驟 S12)當(dāng)在步驟Sll中已求出工件20的形狀時，判斷為檢測到工件20，前進(jìn)到步驟S13。另一方面，當(dāng)在步驟Sll中未能求出工件20的位置和姿勢時，判斷為未檢測到工件20，前進(jìn)到步驟S17。在步驟S17中，將檢測區(qū)域切換為下一個區(qū)域，然后，前進(jìn)到步驟 SlS0在步驟S18中，在針對所有檢測區(qū)域完成了掃描的情況下，相當(dāng)于取出了容器11內(nèi)的所有工件20，因此移載裝置10結(jié)束動作。在該步驟S18中，在未針對所有檢測區(qū)域完成掃描的情況下，移載裝置10返回步驟S10，繼續(xù)動作。(步驟S13)控制部27將傳感器坐標(biāo)系中的位置和姿勢轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置和姿勢。之后，控制部27將機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置和姿勢發(fā)送到機(jī)器人控制裝置14。接著，機(jī)器人控制裝置14根據(jù)從測量控制裝置17接收到的工件20的位置的數(shù)據(jù)，控制機(jī)器人13，使末端執(zhí)行器31移動到該工件20的位置，并且根據(jù)工件20的姿勢的數(shù)據(jù)，校正末端執(zhí)行器31的握持姿勢。之后，機(jī)器人13握持工件20。(步驟 S14)機(jī)器人13將所握持的工件20移動到預(yù)定的移載目的地。該移載目的地是事先指示的場所，例如帶式輸送機(jī)(belt conveyor)。(步驟 S15)控制部27判斷是否滿足切換條件。在滿足切換條件的情況下，前進(jìn)到步驟S16。另一方面，在不滿足切換條件的情況下，不切換檢測區(qū)域，而返回步驟S10。
(步驟 S16)控制部27按照切換條件，將檢測區(qū)域切換為第2檢測區(qū)域。如上所述，切換條件被設(shè)定為，每當(dāng)機(jī)器人13取出工件20時切換檢測區(qū)域。由此，控制部27在每當(dāng)移載1個工件20時，按照第1檢測區(qū)域、第2檢測區(qū)域、第3檢測區(qū)域、第1檢測區(qū)域、…的順序重復(fù)地切換檢測區(qū)域。這樣，移載裝置10 —邊切換檢測區(qū)域，一邊重復(fù)步驟SlO S18，直到移載完容器 11中的所有工件20為止。第2實(shí)施例接著，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的移載裝置。對于與第1實(shí)施方式的移載裝置 10相同的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同標(biāo)號并省略詳細(xì)說明。在本實(shí)施方式中，測量控制裝置17的區(qū)域存儲部25所存儲的檢測區(qū)域不同。具體而言，根據(jù)機(jī)器人13移載工件20的次數(shù)，擴(kuò)大檢測區(qū)域的范圍。即，檢測區(qū)域不是固定的，而是在移載裝置的動作過程中被變更。移載動作的最初是依次切換圖6A所示的第1檢測區(qū)域 第3檢測區(qū)域，進(jìn)行掃描。隨著機(jī)器人13移載工件20的次數(shù)增加，如圖6B所示，三維形狀測量傳感器12擴(kuò)大各檢測區(qū)域的范圍，掃描工件20。隨著機(jī)器人13移載工件20，容器11中的工件20減少。因此，通過一次掃描無法檢測到工件20的可能性增大。在不能檢測到工件20的情況下，增加了與其掃描時間相應(yīng)的生產(chǎn)節(jié)拍間隔時間(tact time)。通過如本實(shí)施方式那樣擴(kuò)大各檢測區(qū)域的范圍，降低了產(chǎn)生浪費(fèi)的掃描時間的可能性，從而在整體上縮短工件20的移載時間。第3實(shí)施例接著，說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的移載裝置40。對于與第1及第2實(shí)施方式的移載裝置相同的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同標(biāo)號并省略詳細(xì)說明。如圖7所示，本實(shí)施方式的移載裝置40將容器11所收納的工件20移載至輸送機(jī)(移載目的地的一例)41。如圖8所示，以配置有輸送機(jī)41 一側(cè)的高度降低的方式，相對于水平面傾斜角度 Φ來設(shè)置容器11。這樣，容器11的一側(cè)的高度較低，因此，由于重力的作用，堆積在容器11 內(nèi)的工件20沿圖的箭頭方向(高度較低的一側(cè))倒塌，從而聚集在輸送機(jī)41側(cè)。尤其是， 當(dāng)機(jī)器人13取出工件20時，由于此時的沖擊而使得剩余的工件20更可能聚集到輸送機(jī)41 側(cè)。如圖8所示，區(qū)域存儲部25存儲有第1檢測區(qū)域、第2檢測區(qū)域、以及第3檢測區(qū)域。此處，第1檢測區(qū)域被設(shè)定為輸送機(jī)41側(cè)(容器11的高度較低的一側(cè))。第1檢測區(qū)域比其他檢測區(qū)域更靠近輸送機(jī)41。因此，當(dāng)機(jī)器人13從該第1檢測區(qū)域取出工件20并移載至輸送機(jī)41時，工件20的移動距離變短，從生產(chǎn)節(jié)拍間隔時間的方面而言比較有利。與其他檢測區(qū)域相比，控制部27對第1檢測區(qū)域進(jìn)行更多次的掃描。例如，在連續(xù)兩次掃描第1檢測區(qū)域后，分別掃描1次第2檢測區(qū)域和第3檢測區(qū)域，重復(fù)該操作。根據(jù)本實(shí)施方式，能夠從第1檢測區(qū)域取出更多的工件20，從而在整體上縮短移載時間。第4實(shí)施例
接著，說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式的移載裝置。對于與第1實(shí)施方式 第3實(shí)施方式的移載裝置相同的結(jié)構(gòu)要素，標(biāo)注相同標(biāo)號并省略詳細(xì)說明。本實(shí)施方式的移載裝置與第1實(shí)施方式的切換條件不同。具體而言，以在容器11 內(nèi)的工件20的重量變?yōu)轭A(yù)定重量以下的情況下切換檢測區(qū)域的方式，設(shè)定切換條件。另外，也可以以根據(jù)移載裝置開始動作后的經(jīng)過時間切換檢測區(qū)域的方式，設(shè)定切換條件。此外，也可以構(gòu)成為，在集中地連續(xù)掃描某個檢測區(qū)域、且即使掃描連續(xù)預(yù)定次數(shù)后也未檢測到工件20的情況下，掃描下一個檢測區(qū)域。例如，在集中地連續(xù)掃描第1檢測區(qū)域、且連續(xù)3次未檢測到工件20的情況下，集中地連續(xù)掃描第2檢測區(qū)域，以后，對第 3檢測區(qū)域也能夠同樣進(jìn)行重復(fù)。此外，也可以將工件20的移載次數(shù)超過預(yù)定值的情況設(shè)為切換條件。另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠在不變更本發(fā)明主旨范圍內(nèi)進(jìn)行變更。例如，組合上述各個實(shí)施例或變形例的一部分或全部來構(gòu)成本發(fā)明的情況也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。在上述實(shí)施方式中是將檢測區(qū)域分割為第1檢測區(qū)域 第3檢測區(qū)域。也可以取而代之，將檢測區(qū)域分割為2個。并且，也可以將檢測區(qū)域分割為4個以上。此外，測量控制裝置17對工件20的位置和姿勢的數(shù)據(jù)進(jìn)行了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。也可以取而代之，測量控制裝置17不進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而是發(fā)送傳感器坐標(biāo)系中的工件20的位置和姿勢的數(shù)據(jù)，接收到這些數(shù)據(jù)的機(jī)器人控制裝置14將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系。此外，也可以替代基于光切斷法的三維形狀測量傳感器12，而采用基于使用多個照相機(jī)的立體法(7 f >力法)的三維形狀測量傳感器。此時，針對照相機(jī)所拍攝的圖像， 求出與檢測區(qū)域?qū)?yīng)的圖像區(qū)域，根據(jù)該圖像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，求出工件20的位置和姿勢。由此，與拍攝整個區(qū)域的情況相比，待處理的數(shù)據(jù)量減少，因此運(yùn)算工件20的位置和姿勢所需的時間縮短。該基于立體法的三維形狀測量傳感器不需要進(jìn)行激光掃描，即使在無法檢測到激光的明亮位置處也能夠檢測到工件20。并且，還可以替代利用光切斷法的三維形狀測量傳感器，而采用基于紅外線 TOF(Time of Flight 飛行時間)方式的三維形狀測量傳感器。該三維形狀測量傳感器由于使用紅外線，因此對人體的影響較小。此外，即使外部環(huán)境的照明條件發(fā)生變化，該三維形狀測量傳感器也能夠穩(wěn)定地檢測工件20。此外，當(dāng)在容器11中剩余的工件20變少時，會產(chǎn)生不能檢測到工件20的檢測區(qū)域，從而掃描該檢測區(qū)域的時間被浪費(fèi)。因此，也可以構(gòu)成為，對控制部27已取出工件20 的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，在取出次數(shù)成為預(yù)定值以上的情況下，之后，掃描整個區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種移載裝置，其具有容器，其收納作為移載對象的工件；傳感器，其檢測存在于預(yù)定的檢測區(qū)域中的所述工件的位置和姿勢；以及機(jī)器人，其根據(jù)所述傳感器的檢測結(jié)果，從所述容器取出所述工件，移載至移載目的地，所述傳感器具有區(qū)域存儲部，其存儲多個所述檢測區(qū)域；條件存儲部，其存儲用于分別切換所述多個檢測區(qū)域的切換條件；以及控制部，其在滿足所述切換條件的情況下，按照預(yù)定順序切換所述多個檢測區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中，各所述檢測區(qū)域的范圍隨著所述機(jī)器人移載所述工件的次數(shù)而被擴(kuò)大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中，所述容器以所述移載目的地所處的一側(cè)的高度變低的方式被傾斜配置， 與其他所述檢測區(qū)域相比，所述傳感器對所述多個檢測區(qū)域中的、所述容器的高度較低一側(cè)的所述檢測區(qū)域進(jìn)行更多次的掃描。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中，所述切換條件為所述工件的移載次數(shù)超過預(yù)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中，所述切換條件為所述容器所收納的所述工件的重量小于預(yù)定大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中， 所述切換條件為經(jīng)過了預(yù)定時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移載裝置，其中，所述切換條件為所述傳感器連續(xù)預(yù)定次數(shù)未檢測到所述工件的所述位置和所述姿勢。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移載裝置，其中，所述傳感器為基于光切斷法的三維形狀測量傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供移載裝置，其能夠縮短工件的移載時間。移載裝置具有容器(11)，其收納作為移載對象的工件(20)；傳感器(12)，其檢測存在于預(yù)定的檢測區(qū)域中的工件(20)的位置和姿勢；以及機(jī)器人(13)，其根據(jù)傳感器(12)的檢測結(jié)果，取出工件(20)，移載至移載目的地，傳感器(12)具有區(qū)域存儲部(25)，其存儲多個檢測區(qū)域；條件存儲部(26)，其存儲用于分別切換多個檢測區(qū)域的切換條件；以及控制部(27)，其在滿足切換條件的情況下，按照預(yù)定順序切換多個檢測區(qū)域。
文檔編號B25J13/08GK102267135SQ20111009216
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者一丸勇二 申請人:株式會社安川電機(jī)