專利名稱：自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其用于移動(dòng)一利用可視傳感器的自動(dòng)機(jī)械，特別涉及一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其能自動(dòng)使得一目標(biāo)的預(yù)定部分與連接在一自動(dòng)機(jī)械上的末端效應(yīng)器的預(yù)定部分相互逼近和分離，這些預(yù)定部分都可以在可視傳感器的視野內(nèi)看到。
背景技術(shù)：
在一通常的自動(dòng)機(jī)械指導(dǎo)操作中，操作者按下指導(dǎo)懸臂上的一個(gè)鍵，來(lái)手動(dòng)移動(dòng)該自動(dòng)機(jī)械(稱為慢慢地送給)，從而連接至該自動(dòng)機(jī)械的末端效應(yīng)器的末梢移動(dòng)至工件上的一指導(dǎo)位置，且該自動(dòng)機(jī)械(自動(dòng)機(jī)械控制器)使得將存儲(chǔ)，該自動(dòng)機(jī)械位置是到達(dá)該指導(dǎo)位置時(shí)采用的。在該指導(dǎo)操作期間，操作者必須總是注意力集中在一坐標(biāo)系統(tǒng)(下文參考為自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng))上，該坐標(biāo)系統(tǒng)作為自動(dòng)機(jī)械操作的參考。
為了將末端效應(yīng)器移動(dòng)接近該指導(dǎo)位置，操作者首先考慮在自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)中指向接近工件的x、y和z方向。然而，指向該指導(dǎo)位置的方向不需與在自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)中的x、y或z方向一致。從而，操作者通常需要重復(fù)地多次將末端效應(yīng)器在x，y和z方向移動(dòng)一適當(dāng)短的距離，直至末端效應(yīng)器的末梢到達(dá)該指導(dǎo)位置。
當(dāng)將末端效應(yīng)器移動(dòng)來(lái)與工件分離時(shí)，操作者同樣需要將注意力集中在該自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)中，因?yàn)槿绻僮髡哒`解了自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)軸的方向且操作一錯(cuò)誤的鍵時(shí)，該錯(cuò)誤的鍵與用于將末端效應(yīng)器與工件分離的鍵不同，末端效應(yīng)器可能移動(dòng)接近該工件，且與該工件碰撞。
作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，例如在JP-A-10-49218中提及。該公開物揭露了利用可視傳感器將自動(dòng)機(jī)械工具末梢移動(dòng)至指導(dǎo)位置的技術(shù)方案，但是其沒(méi)有揭露本發(fā)明下面描述的技術(shù)特征。
如上所述，操作者需要嘗試和發(fā)生錯(cuò)誤，來(lái)執(zhí)行非常不方便的自動(dòng)機(jī)械指導(dǎo)操作，且將大量的工作量加之于操作者。這樣的指導(dǎo)操作只能由經(jīng)驗(yàn)豐富的人員在短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種技術(shù)方案，其能有效執(zhí)行自動(dòng)機(jī)械操作，例如指導(dǎo)操作，將末端效應(yīng)器的預(yù)定部分移動(dòng)靠近一目標(biāo)的預(yù)定部分或與該目標(biāo)的預(yù)定部分分離，而不用將繁重的工作量加之于操作者。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置可視傳感器的圖像捕捉裝置(通常為一相機(jī))，從而自動(dòng)機(jī)械的一末端效應(yīng)器的預(yù)定部分(通常為末端效應(yīng)器的端部)在圖像捕捉裝置的視野中可見，且一自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)成具有控制功能，使得末端效應(yīng)器移動(dòng)靠近或與一目標(biāo)的預(yù)定部分(通常為要被指導(dǎo)的部分)相重疊，該目標(biāo)的預(yù)定部分位于由圖像捕捉裝置捕捉的圖像中。可選擇的，該自動(dòng)機(jī)械配置成不僅具有上面提到的功能，而且具有在圖像中將末端效應(yīng)器的預(yù)定部分移動(dòng)與該目標(biāo)的預(yù)定部分相分離的控制功能。
這些功能使得操作者不需要集中注意力在自動(dòng)機(jī)械坐標(biāo)系統(tǒng)上。通過(guò)這樣的功能，例如，可以構(gòu)架一系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，操作者僅需要通過(guò)按下一個(gè)鍵的簡(jiǎn)單操作，可以將末端效應(yīng)器移動(dòng)靠近一指導(dǎo)位置。同樣，操作者僅需要釋放該鍵，末端效應(yīng)器遠(yuǎn)離該指導(dǎo)位置移動(dòng)。這使得可以縮短需用于指導(dǎo)操作的時(shí)間和簡(jiǎn)化該指導(dǎo)操作。同樣，能減少錯(cuò)誤的指導(dǎo)操作的可能性，通過(guò)該錯(cuò)誤的指導(dǎo)操作，末端效應(yīng)器被帶到與工件、夾具、外圍設(shè)備等等接觸。
依照本發(fā)明的第一方面，該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置關(guān)于末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置關(guān)于一目標(biāo)的第二點(diǎn)；逼近命令裝置，用于發(fā)出操作自動(dòng)機(jī)械的逼近命令，使得響應(yīng)該逼近指示輸入，在三維空間內(nèi)第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)；識(shí)別裝置，用于識(shí)別在捕捉的圖像中第一和第二點(diǎn)的位置，來(lái)獲得在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系，該捕捉的圖像在第一和第二點(diǎn)位于圖像捕捉裝置的視野內(nèi)時(shí)由可視傳感器所捕捉；計(jì)算第一移動(dòng)命令的裝置，該第一移動(dòng)命令基于在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系而計(jì)算出來(lái)，該第一移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近；計(jì)算第二移動(dòng)命令的裝置，該第二移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在三維空間內(nèi)響應(yīng)該逼近命令第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)；第一結(jié)合移動(dòng)命令獲得裝置，通過(guò)將第一移動(dòng)命令和第二移動(dòng)命令結(jié)合而獲得第一結(jié)合移動(dòng)命令，來(lái)依照該第一結(jié)合移動(dòng)命令操作該自動(dòng)機(jī)械；和重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)計(jì)算第一移動(dòng)命令和第二移動(dòng)命令，和當(dāng)該逼近指示輸入到所述逼近命令裝置時(shí)，依照第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)操作該自動(dòng)機(jī)械的裝置。
第一點(diǎn)可以通過(guò)在捕捉的圖像中指定一像素而設(shè)置的，該像素與末端效應(yīng)器是否位于所述圖像捕捉裝置的視野中無(wú)關(guān)，且該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)包括一裝置，用于當(dāng)在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近時(shí)，使得所述圖像捕捉裝置逼近目標(biāo)第二點(diǎn)的位置。
該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括依照第一移動(dòng)命令，操作自動(dòng)機(jī)械的裝置；判斷裝置，用于判斷在捕捉的圖像中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系是否滿足一預(yù)定條件；和在依照第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)操作自動(dòng)機(jī)械之前，相應(yīng)于適當(dāng)?shù)闹噶钶斎胫了鲞m當(dāng)?shù)拿钛b置，直至所述判斷裝置確定了滿足該預(yù)定條件為止，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)由所述判斷裝置做出判斷、重復(fù)第一移動(dòng)命令的計(jì)算和依照第一移動(dòng)命令的重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
在這種情況下，該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括在依照第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作之后，依照第二移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
用于計(jì)算第二移動(dòng)命令的裝置可以計(jì)算移動(dòng)信息，該移動(dòng)信息用于將末端效應(yīng)器沿圖像捕捉裝置的光軸移動(dòng)，或者用于將末端效應(yīng)器沿圖像捕捉裝置與第二點(diǎn)連接的視線方向移動(dòng)。
該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括安裝在自動(dòng)機(jī)械上的距離傳感器或接觸傳感器；和當(dāng)該逼近指示輸入至所述逼近命令裝置，且所述距離傳感器或所述接觸傳感器探測(cè)到在一移動(dòng)距離內(nèi)第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)時(shí)，用于停止自動(dòng)機(jī)械的裝置。在這種情況下，自動(dòng)機(jī)械停止的位置作為指導(dǎo)點(diǎn)存儲(chǔ)起來(lái)。
該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括退回命令裝置，用于發(fā)出操作自動(dòng)機(jī)械的一退回命令，從而響應(yīng)該退回指令輸入，在三維空間內(nèi)，第一點(diǎn)遠(yuǎn)離第二點(diǎn)移動(dòng)；計(jì)算裝置，用于計(jì)算第三移動(dòng)命令，來(lái)操作自動(dòng)機(jī)械，從而響應(yīng)該退回命令，在三維空間內(nèi)，第一點(diǎn)遠(yuǎn)離第二點(diǎn)移動(dòng)；獲得第二結(jié)合移動(dòng)命令的裝置，通過(guò)結(jié)合第一移動(dòng)命令和第三移動(dòng)命令獲得第二結(jié)合移動(dòng)命令，依照該第二結(jié)合移動(dòng)命令操作自動(dòng)機(jī)械；和當(dāng)退回指示輸入所述退回命令裝置時(shí)，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)第一和第三移動(dòng)命令的計(jì)算、和依照第二結(jié)合移動(dòng)命令的重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
在這種情況下，該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括依照第一移動(dòng)命令，操作自動(dòng)機(jī)械的裝置；判斷裝置，用于判斷在捕捉的圖像中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系是否滿足一預(yù)定條件；和在依照第二移動(dòng)命令重復(fù)操作自動(dòng)機(jī)械之前，響應(yīng)退回指令輸入至所述退回命令裝置，直至所述判斷裝置確定了滿足該預(yù)定條件為止，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)由所述判斷裝置所作出的判斷、第一移動(dòng)命令的計(jì)算和依照第一移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械的操作的裝置。重復(fù)裝置，可以依照第二結(jié)合移動(dòng)命令，在操作自動(dòng)機(jī)械之后，依照該第三移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作。
依照本發(fā)明的第二方面，該自動(dòng)機(jī)械可以包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置關(guān)于末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置關(guān)于一目標(biāo)的第二點(diǎn)；可視二維逼近命令裝置，用于發(fā)出一操作自動(dòng)機(jī)械的可視二維逼近命令，使得響應(yīng)一可視二維逼近指示的輸入，在捕捉圖像內(nèi)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)二維地相互逼近；識(shí)別裝置，用于識(shí)別在由可視傳感器捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)的位置，來(lái)獲得在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系，該第一點(diǎn)和第二點(diǎn)位于所述圖像捕捉裝置的視野內(nèi)；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令基于第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系而計(jì)算出來(lái)，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近；依照該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置；和重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)計(jì)算移動(dòng)命令，且當(dāng)該可視二維逼近指示輸入到所述可視二維逼近命令裝置時(shí)，依照移動(dòng)命令重復(fù)操作該自動(dòng)機(jī)械的裝置。
依照本發(fā)明的第三方面，該自動(dòng)機(jī)械可以包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置關(guān)于末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置關(guān)于一目標(biāo)的第二點(diǎn)；可視二維逼近命令裝置，用于發(fā)出一操作自動(dòng)機(jī)械的可視二維逼近命令，使得響應(yīng)一可視二維逼近指示的輸入，在捕捉圖像內(nèi)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)二維地相互逼近；指定裝置，用于指定在由可視傳感器捕捉的圖像中第一點(diǎn)可視二維的移動(dòng)方向，該第一點(diǎn)和第二點(diǎn)位于所述圖像捕捉裝置的視野內(nèi)；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得第一點(diǎn)在該指定的方向上移動(dòng)；和依照該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
依照本發(fā)明的第四方面，該自動(dòng)機(jī)械可以包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；指定裝置，用于在包括由可視傳感器捕捉的點(diǎn)的圖像內(nèi)，指定關(guān)于目標(biāo)設(shè)置的點(diǎn)的可視二維移動(dòng)方向；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在該捕捉的圖像中該點(diǎn)在該指定的方向上移動(dòng)；和依照該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
依照本發(fā)明的第五方面，該自動(dòng)機(jī)械可以包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；指定裝置，用于在由可視傳感器捕捉的圖像中，指定該圖像的可視二維移動(dòng)方向；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得該捕捉的圖像在該指定的方向上移動(dòng)；和依照該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
依照該移動(dòng)命令的自動(dòng)機(jī)械操作可以是基于一預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)而執(zhí)行的。該預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)可以是為圖像捕捉裝置設(shè)置的坐標(biāo)系統(tǒng)。
自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括顯示裝置，用于顯示由可視傳感器的圖像捕捉裝置捕捉的圖像，且中連接第一部分和第二部分的線段可以在捕捉的圖像上由顯示裝置顯示出來(lái)。
從原理上來(lái)說(shuō)，該圖像捕捉裝置不需要安裝在該自動(dòng)機(jī)械上。然而，在實(shí)際中，該圖像捕捉裝置安裝在該自動(dòng)機(jī)械上，以保證末端效應(yīng)器總是在視野中可見，且提高了在末端效應(yīng)器逼近該目標(biāo)時(shí)可視傳感器的探測(cè)精度。


圖1為說(shuō)明依照本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的整體配置的示意圖；圖2為一示意圖，其用于說(shuō)明在顯示屏上顯示的圖像，及用于說(shuō)明怎樣指定第一部分(末端效應(yīng)器的預(yù)定部分)和第二部分(目標(biāo)的預(yù)定部分)；圖3為說(shuō)明用于控制逼近操作的一個(gè)例子的要點(diǎn)的流程圖；圖4為說(shuō)明用于控制逼近操作的另一個(gè)例子的要點(diǎn)的流程圖；圖5為說(shuō)明在視線上延伸的向量的示意圖；和圖6為說(shuō)明用于控制逼近操作的再次一例子的要點(diǎn)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了依照本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的整體配置。如圖1所示，自動(dòng)機(jī)械的主機(jī)械部件1(下文參考為自動(dòng)機(jī)械)連接至一自動(dòng)機(jī)械控制器10，且包括具有一機(jī)械手的6-軸電弧焊接自動(dòng)機(jī)械。該機(jī)械手具有一末端，一作為末端效應(yīng)器的電弧焊炬2連接至該末端。一CCD相機(jī)(例如CCD數(shù)字?jǐn)z像機(jī))3作為可視傳感器的圖像捕捉裝置安裝在電弧焊炬2的周圍。
在相機(jī)3的周圍安裝有一連接至自動(dòng)機(jī)械控制器10的距離傳感器4。在相機(jī)3的視野指向目標(biāo)(例如，一組件部分(下面也是))30的狀態(tài)中，距離傳感器4和目標(biāo)30之間的距離總是被測(cè)量出來(lái)，且將距離傳感信號(hào)提供給自動(dòng)機(jī)械控制器10?？梢园惭b一接觸傳感器，而不是該距離傳感器4，用來(lái)總是探測(cè)接觸存在/不存在，從而將指示接觸存在/不存在的信號(hào)提供給自動(dòng)機(jī)械控制器10。在這種情況下，安裝有一接觸傳感器的探針，使得基本上與末端效應(yīng)器的末梢接觸目標(biāo)30同步將控制信號(hào)從接觸傳感器提供給自動(dòng)機(jī)械控制器10。
相機(jī)3連接至指導(dǎo)懸臂20，該指導(dǎo)懸臂輪流連接至該自動(dòng)機(jī)械控制器10。該指導(dǎo)懸臂20不僅具有其原始功能(手動(dòng)操作自動(dòng)機(jī)械，指導(dǎo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，指導(dǎo)數(shù)據(jù)編輯等等)，還作為可視傳感器的圖像處理和圖像顯示部件。附圖標(biāo)記21表示圖像顯示部件的顯示屏。在此，使用具有一接觸面板的顯示屏，在該接觸面板上可以做出點(diǎn)的指定。點(diǎn)的指定也可以使用指針顯示器和鍵操作而作出，而不是使用這種接觸面板。在任一情況下，操作者可指定(指出)屏幕21上的任意點(diǎn)。
與本發(fā)明的特征有關(guān)，指導(dǎo)懸臂的一組操作鍵(沒(méi)有全部顯示)包括一逼近鍵(逼近操作命令輸入裝置)22和一退回鍵(分離命令輸入裝置)23。在指導(dǎo)懸臂20上的圖像處理部件包括一相機(jī)界面、CPU、圖像存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等等。該圖像處理部件裝有執(zhí)行下面提到的圖像處理的軟件。
圖像處理部件執(zhí)行的處理的內(nèi)容及逼近和退回鍵22，23的功能和使用將在后面說(shuō)明。自動(dòng)機(jī)械控制器10為一包括一CPU、存儲(chǔ)器、指導(dǎo)懸臂界面等等的現(xiàn)有自動(dòng)機(jī)械控制器，其設(shè)計(jì)成執(zhí)行軟件處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)原始功能(程序復(fù)制操作和基于從指導(dǎo)懸臂20供給的命令的手動(dòng)操作)和以下面描述的、與逼近鍵22，退回鍵23等等相關(guān)的形式實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)控制功能。
使用本發(fā)明的一重點(diǎn)在于需要怎樣設(shè)置相機(jī)3的視野。特別的，確定相機(jī)3的安裝位置和方位，使得末端效應(yīng)器(電弧焊接焊炬)2的預(yù)定部分(第一部分)能在相機(jī)3的視野中可見。通常的，一工具端點(diǎn)作為末端效應(yīng)器2的該預(yù)定部分。在該例子中，從焊炬凸出的線的端部作為該預(yù)定部分(第一部分)。
同時(shí)，具有這樣的情況末端效應(yīng)器2不能在相機(jī)3的視野中可視，從而例如空間中的一點(diǎn)被設(shè)置成表示該末端效應(yīng)器的工具端點(diǎn)，其中該點(diǎn)與末端效應(yīng)器2在一定方向分隔開一定距離。即使在這種情況下，在空間中這樣的點(diǎn)可以看作構(gòu)成末端效應(yīng)器2的預(yù)定部分(第一部分)。在該情況下，雖然末端效應(yīng)器本身沒(méi)有位于相機(jī)8的視野內(nèi)，末端效應(yīng)器2的預(yù)定部分(第一部分)可被看作位于該視野內(nèi)。從而，對(duì)于沒(méi)有末端效應(yīng)器2的自動(dòng)機(jī)械，在空間中的一給定點(diǎn)可以看作是工具端點(diǎn)且認(rèn)為是第一部分。這樣的情況在下文中指的是“工具端點(diǎn)為空間中的一點(diǎn)的情況”。
此外，此處使用的相機(jī)3應(yīng)當(dāng)具有足夠的視野寬度，該視野使得通過(guò)調(diào)節(jié)自動(dòng)機(jī)械的位置和方位，目標(biāo)30的預(yù)定部分(第二部分)同樣能位于該視野中，從而目標(biāo)30的圖像形成在屏幕21上，防止了只有焊接焊炬2的圖像占據(jù)屏幕。目標(biāo)30的預(yù)定部分(第二部分)通常相應(yīng)于“指導(dǎo)部分(即期望被叫成指導(dǎo)點(diǎn)的部分)”。在該例子中，如下所述，在目標(biāo)30上的指導(dǎo)部分7(參見圖2)在屏幕上指定作為目標(biāo)的預(yù)定部分(第二部分)。
利用上面描述的本系統(tǒng)的配置和功能，接下來(lái)說(shuō)明包括準(zhǔn)備工作的程序，其用于使得焊接焊炬的線端部(作為第一部分，其為末端效應(yīng)器的預(yù)定部分)逼近目標(biāo)30的指導(dǎo)部分(作為第二部分，其為目標(biāo)的預(yù)定部分)和與該指導(dǎo)部分分離。
對(duì)于準(zhǔn)備操作，操作者在顯示屏21上指定末端效應(yīng)器的預(yù)定部分(第一部分)。如前面描述的那樣，在此使用接觸面板的功能指定線的端部。如圖2所示，在屏幕21上線5的端部6的坐標(biāo)值(二維)表示為p(x，y)。該p(x，y)的值是在可視傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)中發(fā)送至可視傳感器的值，且該值存儲(chǔ)在指導(dǎo)懸臂20的存儲(chǔ)器中。代替該接觸面板的功能，可是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用指針顯示器和鍵操作。對(duì)于p(x，y)的確定，線5的端部6可由可視傳感器的圖像探測(cè)處理探測(cè)，而不是由操作者指定點(diǎn)。
同樣在前面提到的情況中，工具端點(diǎn)相應(yīng)于空間中的一點(diǎn)，顯示這樣點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)象素可在屏幕上指定。該象素等同于圖像上的第一部分的位置，且可用于作為坐標(biāo)值p(x，y)。
接下來(lái)，操作者使用該指導(dǎo)懸臂20來(lái)操作自動(dòng)機(jī)械1，執(zhí)行手動(dòng)操作(慢操作)，從而整個(gè)工件30在圖像中可以看到。觀看指導(dǎo)懸臂20顯示在顯示屏上的圖像，操作者指定操作者要將自動(dòng)機(jī)械1移到的位置(下文中參考為目標(biāo)點(diǎn))7。如圖2所示，目標(biāo)點(diǎn)7的位置(在屏幕21上的坐標(biāo)值)表示為q。(注意q的值隨著自動(dòng)機(jī)械1的移動(dòng)而改變。)如上所述，這樣指定作為工件(目標(biāo))30的預(yù)定部分(第二部分)的目標(biāo)點(diǎn)7通常與指導(dǎo)部分相對(duì)應(yīng)。然而，通常目標(biāo)點(diǎn)7可以不相應(yīng)于該指導(dǎo)部分。為了指定該第二部分，可使用上面描述的接觸面板和指針。可選擇的，可以通過(guò)指定圖像探測(cè)處理探測(cè)的部分而實(shí)現(xiàn)。將表示該指定點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，從而可視傳感器可接著識(shí)別在工件30上的指定點(diǎn)7。例如，可存儲(chǔ)在線段33(在點(diǎn)31和32之間)上的內(nèi)部分割率r，該線段通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)且構(gòu)成工件30的特征部分。通過(guò)這樣的做法，即使當(dāng)自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)時(shí)，只要可以探測(cè)到線段33，目標(biāo)點(diǎn)7的位置(在可視傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)中)就可隨后確定。
當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)7以這樣的方式確定時(shí)，在屏幕21上目標(biāo)點(diǎn)7的周圍畫出例如一個(gè)圓，從而目標(biāo)點(diǎn)7的位置清楚地顯示在屏幕21上。在此時(shí)，通過(guò)線5端部6和目標(biāo)點(diǎn)7的線段(在期望的地方具有箭頭)8可顯示在屏幕21上，來(lái)提供隨后做出的移動(dòng)方向的可視指示。
當(dāng)在預(yù)備工作完成后操作者按下了逼近操作鍵時(shí)，自動(dòng)機(jī)械開始移動(dòng)，使得線5的末端(第一部分)6逼近目標(biāo)點(diǎn)(第二部分)7。該操作由在圖3所示的流程圖中的程序控制。接下來(lái)為各個(gè)步驟的要點(diǎn)。
步驟S1可視傳感器探測(cè)圖像上的目標(biāo)位置(目標(biāo)點(diǎn)7的坐標(biāo)值q)。如上所述，該目標(biāo)位置根據(jù)圖像上點(diǎn)31和32的坐標(biāo)值及內(nèi)部分割率r所確定。可選擇的，如果可視傳感器可以識(shí)別目標(biāo)點(diǎn)7本身為一特征點(diǎn)(例如一黑點(diǎn)，一個(gè)小的孔等等)，該可視傳感器可探測(cè)該目標(biāo)點(diǎn)7。
步驟S2依照?qǐng)D3中的A顯示的公式，計(jì)算出在圖像上目標(biāo)位置與末端控制裝置的端點(diǎn)位置之間的差值，來(lái)確定向量v(x，y)，該向量連接圖像上目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值q和圖像上線5的端部6的坐標(biāo)值p。
步驟S3，為了準(zhǔn)備一移動(dòng)命令，自動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)量由如下所示計(jì)算出來(lái)。用于計(jì)算的公式在圖3B的步驟G1，G2和G3中顯示。
首先，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將在步驟S2中確定的向量v(x，y)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)機(jī)械法蘭坐標(biāo)系統(tǒng)表示的向量v(x，y，z)(步驟G1)。在此時(shí)，因?yàn)閳D像僅提供二維信息，向量v(x，y，z)由位于垂直于可視傳感器的光軸的平面上的v(x，y，0)表示。該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將通過(guò)三維延伸向量v(x，y)而得到的向量v’(x，y，0)執(zhí)行，而不是將向量v(x，y)執(zhí)行。
對(duì)于該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使用轉(zhuǎn)換矩陣T，其表示可視傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)(屏幕坐標(biāo)系統(tǒng))和自動(dòng)機(jī)械法蘭坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在此假設(shè)該轉(zhuǎn)換矩陣T是通過(guò)一現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先確定了的。同時(shí)，需要嚴(yán)格地確定該轉(zhuǎn)換矩陣T。該矩陣僅需要將自動(dòng)機(jī)械法蘭坐標(biāo)系統(tǒng)的X和Y方向與可視傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)(屏幕坐標(biāo)系統(tǒng))的X和Y方向相聯(lián)系起來(lái)。
然后，通過(guò)將向量(0，0，c)加入由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(步驟G2)獲得的向量v(x，y，0)中，獲得向量v’(x，y，z)，其中向量(0，0，c)在可視傳感器的光軸上延伸且具有一定的幅度c。該幅度c相應(yīng)于用于逐步逼近操作的光軸成分的增量逼近值，且設(shè)置為一適當(dāng)小的值(例如，1mm)。
從向量v’(x，y，z)和由指導(dǎo)懸臂20當(dāng)前指定的自動(dòng)機(jī)械速率Vr，依照?qǐng)D3的B中顯示的公式，確定向量V”(x，y，z)，該向量的幅度相應(yīng)于自動(dòng)機(jī)械可在一周期Ta內(nèi)移動(dòng)的距離。
如果計(jì)算出在圖像上目標(biāo)點(diǎn)7和線5的端部6之間的距離很大時(shí)，向量V”表示在垂直于可視傳感器光軸的平面上移動(dòng)量很大。另一方面，如果點(diǎn)6，7相互接近，向量V”表示在平行于可視傳感器光軸的方向上移動(dòng)量很大。
步驟S4準(zhǔn)備一移動(dòng)命令，該命令用于將自動(dòng)機(jī)械從當(dāng)前位置移動(dòng)一由向量V”(x，y，z)表示的量(三維向量值)，且控制各個(gè)軸伺服馬達(dá)來(lái)移動(dòng)自動(dòng)機(jī)械。當(dāng)自動(dòng)機(jī)械完成其一個(gè)周期的移動(dòng)時(shí)，流程返回步驟S1，重復(fù)前面所述的控制。顯示在顯示屏上的圖像以移動(dòng)周期的間隔更新。從而，在自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)開始之后，目標(biāo)點(diǎn)7在圖像中移動(dòng)，但是末端效應(yīng)器的端部6在屏幕上保持不移動(dòng)。
當(dāng)控制重復(fù)時(shí)，自動(dòng)機(jī)械以這樣的方式被驅(qū)動(dòng)控制點(diǎn)6，7在屏幕上變成重疊，以滿足關(guān)系p＝q。特別的，控制自動(dòng)機(jī)械在該方向移動(dòng)，使得線5的端部6與工件30的預(yù)定點(diǎn)(目標(biāo)點(diǎn))7相重合，從而線的端部逼近該目標(biāo)點(diǎn)7。操作者可監(jiān)控末端效應(yīng)器的端部6逼近目標(biāo)點(diǎn)的過(guò)程，且當(dāng)末端效應(yīng)器的端部6足夠逼近該目標(biāo)點(diǎn)7時(shí)，可以通過(guò)釋放壓下的逼近鍵22來(lái)停止自動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)。通過(guò)原來(lái)的慢慢送給，可以做出很好的剩下的調(diào)節(jié)。
為了停止該自動(dòng)機(jī)械，當(dāng)在步驟S3計(jì)算出來(lái)的絕對(duì)值v(x，y)基本上集中至零時(shí)(例如，可以通過(guò)比較該絕對(duì)值與一小的正值ε來(lái)確定)，該處理當(dāng)然可以完成。然而，在這種情況下，可能點(diǎn)6，7之間的誤差剩余為三維空間。為了使在三維空間內(nèi)的這些點(diǎn)6，7相重合，可以做出輔助的慢慢送給來(lái)消除這種誤差。
可選擇的，自動(dòng)機(jī)械的停止時(shí)間可使用通過(guò)距離傳感器(或一接觸傳感器)監(jiān)控的結(jié)果來(lái)確定。在這種情況下，當(dāng)距離變得等于或小于該參考距離或者確定接觸存在時(shí)，距離或者接觸的存在/不存在可以在每個(gè)處理循環(huán)中確定一次，來(lái)正面地防治干擾，該干擾來(lái)自通過(guò)輸入自動(dòng)機(jī)械停止命令或在屏幕21上生成一報(bào)警指示或利用蜂鳴器的功能。接觸控制器的功能可以由線5本身來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，一低電壓可施加到線5上，從而當(dāng)線5的端部6接觸工件(金屬)30時(shí)，響應(yīng)產(chǎn)生的電壓變化操作焊接電源(未示)中的電路。
此外，當(dāng)操作者按下退回鍵時(shí)，自動(dòng)機(jī)械1開始操作，從而線5的端部(第一部分)6遠(yuǎn)離目標(biāo)點(diǎn)(第二部分)7移動(dòng)。通過(guò)在步驟G2中將向量(0，0，-c)而不是向量(0，0，c)加入顯示逼近操作的圖3的流程圖中，實(shí)現(xiàn)該操作。
可選擇的，該線的端部首先移動(dòng)以接近在圖像上的目標(biāo)點(diǎn)，而作出向光軸的正移動(dòng)。然后，在三維空間內(nèi)向目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際移動(dòng)可使用可視傳感器做出。在這種情況下，在向量(x，y)的絕對(duì)值(模)進(jìn)入預(yù)先設(shè)置的誤差確定可允許值后，在步驟S3執(zhí)行向量(0，0，c)的加入。這樣的操作在圖4的流程圖中顯示。接下來(lái)為各個(gè)步驟的要點(diǎn)。
接下來(lái)的描述在逼近操作的情況下作出。當(dāng)要執(zhí)行退回操作時(shí)，這樣的操作通過(guò)在圖4的流程圖中的步驟L2將向量(0，0，-c)而不是向量(0，0，c)加入而實(shí)現(xiàn)。
步驟H1可視傳感器在圖像上探測(cè)目標(biāo)位置(目標(biāo)點(diǎn)7的坐標(biāo)值)。該探測(cè)以上面描述的方式執(zhí)行。
步驟H2依照?qǐng)D4的A中所示的公式，計(jì)算出在圖像上目標(biāo)位置與末端效應(yīng)器的端部之間的差值，來(lái)確定向量v(x，y)的絕對(duì)值(模)，該向量連接圖像上目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值q和圖像上線5的端部6的坐標(biāo)值p。該絕對(duì)值作為表示在屏幕上點(diǎn)6，7(坐標(biāo)值p，q)之間的偏差幅度的誤差指數(shù)。
步驟H3使用在步驟H2中確定的誤差指數(shù)，依照?qǐng)D4的B中所示的公式，檢查該誤差是否落入可允許的范圍內(nèi)。如果該誤差沒(méi)有落入該可允許的范圍，流程進(jìn)行到步驟H4。如果該誤差落入該可允許的范圍，流程進(jìn)行到步驟H5。
步驟H4為了準(zhǔn)備使在圖像上的點(diǎn)6，7相互重合的移動(dòng)命令，依照?qǐng)D4所示的計(jì)算處理步驟K1-K3，計(jì)算出自動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)量(移動(dòng)量的計(jì)算1)。當(dāng)將步驟K1-K3與步驟S3中的步驟G1-G3相比較時(shí)，可以了解到步驟K1與步驟G1相同，但步驟K2與步驟G2的不同在于沒(méi)有做出向量(0，0，c)的加入。步驟K3在形式上與步驟G3相同，但是不同點(diǎn)在于使用不同的公式(步驟K2)計(jì)算向量V’。從而，與步驟S3不同，步驟H4不包括一程序，該程序使得只要在圖像上沒(méi)有達(dá)到足夠的逼近，總是保證在光軸方向的預(yù)定移動(dòng)量。
步驟H5為了準(zhǔn)備在圖像上點(diǎn)6，7之間相互重合形成之后使用的移動(dòng)命令，自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)量依照?qǐng)D4的(D)中顯示的步驟L1-L3的程序計(jì)算出來(lái)(移動(dòng)量的計(jì)算2)。步驟L1-L3與前面提到的步驟S3中的步驟G1-G3相同。如前面描述的那樣，因?yàn)閳D像僅提供二維信息，向量v(x，y，z)由位于垂直于可視傳感器的光軸的平面上的v(x，y，0)表示。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換對(duì)通過(guò)三維延伸向量v(x，y)而得到的向量v’(x，y，0)執(zhí)行，而不是對(duì)向量v(x，y)執(zhí)行。用于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的是與在步驟S3中使用的轉(zhuǎn)換矩陣相同的轉(zhuǎn)換矩陣T。
步驟H6準(zhǔn)備好一移動(dòng)命令，用于將自動(dòng)機(jī)械從其當(dāng)前位置移動(dòng)一在步驟H4或H5中計(jì)算出來(lái)的、由向量v”(x，y，z)表示的量(三維向量值)，且控制各個(gè)軸伺服馬達(dá)來(lái)移動(dòng)該自動(dòng)機(jī)械。當(dāng)自動(dòng)機(jī)械完成其一個(gè)周期的移動(dòng)時(shí)，流程返回步驟H1且重復(fù)前面所述的控制。
同樣在這種情況下，顯示在顯示屏21上的圖像在移動(dòng)周期的間隔更新。從而，在自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)開始之后，目標(biāo)點(diǎn)7在圖像中移動(dòng)(末端效應(yīng)器的端部6在屏幕上保持不移動(dòng))。
當(dāng)該控制重復(fù)時(shí)，點(diǎn)6，7在屏幕上重疊。接著，自動(dòng)機(jī)械在該方向上驅(qū)動(dòng)控制，使得在三維空間中線5的端部6與工件30的預(yù)定部分(目標(biāo)點(diǎn))7重疊，從而在三維空間中的線端部逼近目標(biāo)點(diǎn)7。
同樣在這種情況下，操作者可監(jiān)控逼近目標(biāo)點(diǎn)7的末端效應(yīng)器端部6，且當(dāng)末端效應(yīng)器的端部6足夠逼近該目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，可以通過(guò)釋放壓下的逼近鍵22來(lái)停止自動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)有的慢慢送給方式，可以做出很好的剩下調(diào)節(jié)。
可以利用通過(guò)距離傳感器(或接觸傳感器)監(jiān)控的結(jié)果確定自動(dòng)機(jī)械的停止時(shí)間。在這種情況下，當(dāng)距離變得等于或小于該參考距離或者確定接觸存在時(shí)，距離或者接觸的存在/不存在可以在每個(gè)處理循環(huán)中判斷一次，以正面地防止干擾，該干擾來(lái)自通過(guò)輸入自動(dòng)機(jī)械停止命令或在屏幕21上生成一報(bào)警指示或利用蜂鳴器的功能。
接觸傳感器的功能可由線5本身所實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，一低電壓可施加到線5上，從而當(dāng)線5的端部6接觸工件(金屬)30時(shí)，響應(yīng)一生成的電壓變化操作焊接電源(未示)中的電路。
可選擇的，在操作自動(dòng)機(jī)械來(lái)使得在捕捉圖像中線的端部逼近目標(biāo)點(diǎn)之后，在操作自動(dòng)機(jī)械來(lái)使得導(dǎo)線的末端使用可視傳感器在三維空間內(nèi)逼近目標(biāo)點(diǎn)/從目標(biāo)點(diǎn)退回的過(guò)程中，自動(dòng)機(jī)械的操作可切換至逼近目標(biāo)點(diǎn)/退回目標(biāo)點(diǎn)的簡(jiǎn)單操作。這可以通過(guò)在圖4的流程圖中的每一個(gè)處理周期內(nèi)將在步驟H2中計(jì)算出來(lái)的向量v(x，y)替換為零向量(0，0)而實(shí)現(xiàn)。
在上面的例子中，使用在可視傳感器的光軸方向上的逐步移動(dòng)，導(dǎo)致末端效應(yīng)器的逼近(參照?qǐng)D3中的步驟S3和圖4中的步驟H5)。這僅僅打算給出一個(gè)例子，可以采用其它模式。例如，可使用在可視傳感器(相機(jī))的視線方向上的逐步移動(dòng)。在這種情況下，使用表示視線方向上的向量，而不是表示在光軸方向操作量的向量(0，0，c)。
圖5說(shuō)明在視線方向延伸的向量。在圖5中，符號(hào)C標(biāo)明的虛線表示視線，且視線向量(d)經(jīng)過(guò)由自動(dòng)機(jī)械法蘭坐標(biāo)系統(tǒng)(a)表示的可視傳感器的焦點(diǎn)的位置和線的端點(diǎn)的位置。
視線向量(d)可被分解成兩部分(a，b，c’)，其分別相應(yīng)于在步驟S3和H5中的向量V(x，y，z)成分。
通過(guò)利用向量(1，b，c’)，而不是向量(0，0，c)執(zhí)行相關(guān)步驟的處理，在步驟S3的步驟G2中或在步驟H5的步驟L2中，可以實(shí)現(xiàn)沿可視傳感器視線的逼近，而不是沿可視傳感器光軸的逼近。
還有另外一種控制模式，在其中，沒(méi)有將在光軸方向和視線方向延伸的向量加入移動(dòng)命令中，從而可以僅在從可視傳感器上看到的二維坐標(biāo)系統(tǒng)中執(zhí)行移動(dòng)。為了避免自動(dòng)機(jī)械和工件之間的干擾，當(dāng)自動(dòng)機(jī)械靠近目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，向目標(biāo)點(diǎn)的移動(dòng)有時(shí)是不需要的。在這種情況下，不在步驟S3中將向量(0，0，c)加入而實(shí)現(xiàn)的控制模式是有用的。
上面的控制模式同樣可應(yīng)用于一種情況工具端點(diǎn)位于空間中的一點(diǎn)，如果在屏幕上該點(diǎn)的坐標(biāo)值預(yù)先設(shè)置。
這里具有另外一種控制模式，僅在從可視傳感器看到的二維坐標(biāo)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。例如，與末端效應(yīng)器2的預(yù)定部分(第一部分)是否在屏幕上顯示無(wú)關(guān)，自動(dòng)機(jī)械可移動(dòng)，來(lái)使得在圖像上目標(biāo)30的預(yù)定部分(第二部分)的位置以一指定的方向移動(dòng)。這可以通過(guò)設(shè)置由操作者在屏幕上指定的特定點(diǎn)p(x，y)實(shí)現(xiàn)。
可選擇地，與末端效應(yīng)器2的預(yù)定部分(第二部分)和目標(biāo)30是否在屏幕21上顯示無(wú)關(guān)，自動(dòng)機(jī)械可以在一特定方向上移動(dòng)至相機(jī)3的視野中。這可以通過(guò)設(shè)置由操作者在屏幕21上指定的特定點(diǎn)q(x，y)和屏幕的中心p(x，y)而實(shí)現(xiàn)。
在這些情況下，移動(dòng)僅在從可視傳感器看到的二維坐標(biāo)系統(tǒng)中執(zhí)行，一預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)或設(shè)置在相機(jī)3上的坐標(biāo)系統(tǒng)用來(lái)作為自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)的參考坐標(biāo)系統(tǒng)。例如，在使用一預(yù)定坐標(biāo)平面的情況下，該預(yù)定坐標(biāo)平面的XY平面是自動(dòng)機(jī)械位于的平面，自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)限制在與該XY平面相平行的平面上。另一方面，在使用設(shè)置在相機(jī)3上的坐標(biāo)系統(tǒng)的情況下，自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)限制在與垂直于相機(jī)3的光軸的平面相平行的平面上。
當(dāng)通過(guò)使用上面所述控制模式中的一種，使得末端效應(yīng)器的末梢(線的端部)6以需要的精度與目標(biāo)點(diǎn)重合時(shí)，操作者按下位于指導(dǎo)懸臂上的指導(dǎo)鍵，來(lái)將作為指導(dǎo)點(diǎn)的這個(gè)點(diǎn)(當(dāng)前自動(dòng)機(jī)械位置)告訴自動(dòng)機(jī)械。
接下來(lái)，操作者按下退回鍵23來(lái)將末端效應(yīng)器5遠(yuǎn)離目標(biāo)點(diǎn)7移動(dòng)。這樣的處理可以以各種不同的方式執(zhí)行。例如，在準(zhǔn)備工作中，存儲(chǔ)目標(biāo)30在視野中可見的位置。在按下退回鍵30的時(shí)候，自動(dòng)機(jī)械可以使用該存儲(chǔ)的位置作為目標(biāo)退回點(diǎn)來(lái)線性移動(dòng)。
當(dāng)接下來(lái)的目標(biāo)點(diǎn)在相機(jī)圖像中看到時(shí)，這樣的點(diǎn)以上面所述的方法被指定作為一新的目標(biāo)點(diǎn)。然而，自動(dòng)機(jī)械再次移動(dòng)且做出指導(dǎo)。如果目標(biāo)點(diǎn)與自動(dòng)機(jī)械退回位置相隔很遠(yuǎn)，操作者在屏幕上指定操作者期望自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)的方向，從而僅在可視傳感器可見的二維坐標(biāo)系統(tǒng)上執(zhí)行移動(dòng)。
如圖6的流程圖所示，通過(guò)在步驟H4連續(xù)移動(dòng)命令處理，直至自動(dòng)機(jī)械停止命令輸入為止，上面的可一很容易的實(shí)現(xiàn)。
在圖6的流程圖中，步驟U1-U4是分別與步驟H1、H2、H4和H6相同的處理步驟(詳細(xì)描述在此不再重復(fù))。
步驟U5是檢查自動(dòng)機(jī)械停止命令是否輸入的步驟。直至操作者按下位于指導(dǎo)懸臂20上的緊急停止鍵為止，確定自動(dòng)機(jī)械停止命令沒(méi)有輸入，且繼續(xù)自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)。當(dāng)觀察屏幕時(shí)，操作著能確定按下緊急停止鍵的時(shí)間，且能在例如末端效應(yīng)器的端部6充分逼近屏幕21上的目標(biāo)點(diǎn)7的時(shí)候釋放該鍵。
在這些實(shí)施例中，描述僅對(duì)于電弧焊接應(yīng)用作出，其僅僅作為示例的目的。顯然本發(fā)明同樣可適用于其它應(yīng)用，在其中適用于相關(guān)應(yīng)用的末端效應(yīng)器可以上面描述的方式操作。作為可視傳感器的圖像處理和顯示部件，指導(dǎo)懸臂僅作為示例的目的在這些實(shí)施例中使用。代替的，例如，可以使用一個(gè)人電腦和其顯示器。在該情況中，逼近和退回鍵可提供在個(gè)人電腦的鍵盤上。
依照本發(fā)明，自動(dòng)機(jī)械末端效應(yīng)器的一部分可以很容易地移動(dòng)，來(lái)接近在顯示屏上識(shí)別的目標(biāo)位置。從而，不用將繁重的工作量加之于操作者，可以執(zhí)行諸如指導(dǎo)操作的操作，將末端效應(yīng)器的預(yù)定部分移動(dòng)，靠近，到達(dá)該目標(biāo)的預(yù)定部分，且相反地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離該目標(biāo)的預(yù)定部分的移動(dòng)。進(jìn)一步可以在屏幕上給出指示來(lái)操作連接至自動(dòng)機(jī)械的圖像捕捉裝置，從而目標(biāo)點(diǎn)落入圖像捕捉裝置的視野內(nèi)。利用這些優(yōu)點(diǎn)，指導(dǎo)操作可以很容易地在短時(shí)間內(nèi)做出。同樣能減少與末端效應(yīng)器、工件、夾具、外圍設(shè)備等等可能的接觸，這些接觸由指導(dǎo)操作中的失誤而導(dǎo)致。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置相應(yīng)末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置相應(yīng)于一目標(biāo)的第二點(diǎn)；逼近命令裝置，用于發(fā)出操作自動(dòng)機(jī)械的逼近命令，使得響應(yīng)該輸入的逼近指示，在三維空間內(nèi)第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)；識(shí)別裝置，用于識(shí)別在捕捉的圖像中第一和第二點(diǎn)的位置，來(lái)獲得在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系，該捕捉的圖像在第一和第二點(diǎn)位于圖像捕捉裝置的視野內(nèi)時(shí)由可視傳感器所捕捉；計(jì)算第一移動(dòng)命令的裝置，該第一移動(dòng)命令基于在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系而計(jì)算出來(lái)，該第一移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近；計(jì)算第二移動(dòng)命令的裝置，該第二移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在三維空間內(nèi)響應(yīng)該逼近命令第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)；獲得第一結(jié)合移動(dòng)命令的裝置，通過(guò)將第一移動(dòng)命令和第二移動(dòng)命令結(jié)合而獲得第一結(jié)合移動(dòng)命令，來(lái)根據(jù)該第一結(jié)合移動(dòng)命令操作該自動(dòng)機(jī)械；以及重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)計(jì)算第一移動(dòng)命令和第二移動(dòng)命令，和當(dāng)該逼近指示輸入到所述逼近命令裝置時(shí)，根據(jù)第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)操作該自動(dòng)機(jī)械的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述第一點(diǎn)是通過(guò)在捕捉的圖像中指定一像素而設(shè)置的，該像素與末端效應(yīng)器是否位于所述圖像捕捉裝置的視野中無(wú)關(guān)，且該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)包括一裝置，用于當(dāng)在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近時(shí)，使得所述圖像捕捉裝置逼近目標(biāo)第二點(diǎn)的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括根據(jù)第一移動(dòng)命令，操作自動(dòng)機(jī)械的裝置；判斷裝置，用于判斷在捕捉的圖像中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系是否滿足一預(yù)定條件；和在根據(jù)第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)操作自動(dòng)機(jī)械之前，相應(yīng)于輸入至所述命令裝置的逼近命令，直至所述判斷裝置確定了滿足該預(yù)定條件為止，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)由所述判斷裝置做出判斷、重復(fù)第一移動(dòng)命令的計(jì)算和根據(jù)第一移動(dòng)命令的重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在根據(jù)第一結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作之后，根據(jù)第二移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述用于計(jì)算第二移動(dòng)命令的裝置計(jì)算移動(dòng)信息，該移動(dòng)信息用于將末端效應(yīng)器沿圖像捕捉裝置的光軸移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述用于計(jì)算第二移動(dòng)命令的裝置計(jì)算移動(dòng)信息，該移動(dòng)信息用于將末端效應(yīng)器沿圖像捕捉裝置與第二點(diǎn)連接的視線方向移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括安裝在自動(dòng)機(jī)械上的距離傳感器或接觸傳感器；和當(dāng)該逼近指示輸入至所述逼近命令裝置，且所述距離傳感器或所述接觸傳感器探測(cè)到在一移動(dòng)距離內(nèi)第一點(diǎn)逼近第二點(diǎn)時(shí)，用于停止自動(dòng)機(jī)械的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中自動(dòng)機(jī)械停止的位置作為指導(dǎo)點(diǎn)存儲(chǔ)起來(lái)。
9.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括退回命令裝置，用于發(fā)出操作自動(dòng)機(jī)械的一退回命令，從而響應(yīng)該退回指令輸入，在三維空間內(nèi)第一點(diǎn)遠(yuǎn)離第二點(diǎn)移動(dòng)；計(jì)算裝置，用于計(jì)算第三移動(dòng)命令來(lái)操作自動(dòng)機(jī)械，從而響應(yīng)該退回命令，在三維空間內(nèi)第一點(diǎn)遠(yuǎn)離第二點(diǎn)移動(dòng)；獲得第二結(jié)合移動(dòng)命令的裝置，通過(guò)結(jié)合第一移動(dòng)命令和第三移動(dòng)命令獲得第二結(jié)合移動(dòng)命令，根據(jù)該第二結(jié)合移動(dòng)命令操作自動(dòng)機(jī)械；以及當(dāng)退回指示輸入所述退回命令裝置時(shí)，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)第一和第三移動(dòng)命令的計(jì)算、和根據(jù)第二結(jié)合移動(dòng)命令的重復(fù)操作自動(dòng)機(jī)械的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括根據(jù)第一移動(dòng)命令，操作自動(dòng)機(jī)械的裝置；判斷裝置，用于判斷在捕捉的圖像中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系是否滿足一預(yù)定條件；和在根據(jù)第二結(jié)合移動(dòng)命令重復(fù)操作自動(dòng)機(jī)械之前，響應(yīng)輸入至所述退回命令裝置的退回指令，直至所述判斷裝置確定了滿足該預(yù)定條件為止，重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)由所述判斷裝置所作出的判斷、第一移動(dòng)命令的計(jì)算及和根據(jù)第一移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械的操作的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括根據(jù)第二結(jié)合移動(dòng)命令，在操作自動(dòng)機(jī)械之后，根據(jù)該第三移動(dòng)命令重復(fù)自動(dòng)機(jī)械操作的裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述計(jì)算第三移動(dòng)命令的裝置計(jì)算用于沿圖像捕捉裝置的光軸方向移動(dòng)末端效應(yīng)器的移動(dòng)信息。
13.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述計(jì)算第三移動(dòng)命令的裝置計(jì)算用于沿連接圖像捕捉裝置和第二點(diǎn)的視線方向移動(dòng)末端效應(yīng)器的移動(dòng)信息。
14.一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置關(guān)于末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置關(guān)于一目標(biāo)的第二點(diǎn)；可視二維逼近命令裝置，用于發(fā)出一操作自動(dòng)機(jī)械的可視二維逼近命令，使得響應(yīng)一輸入的可視二維逼近指示，在捕捉圖像內(nèi)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)二維地相互逼近；識(shí)別位置裝置，用于識(shí)別在由可視傳感器捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)的位置，來(lái)獲得在圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系，該第一點(diǎn)和第二點(diǎn)位于所述圖像捕捉裝置的視野內(nèi)；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令基于第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系而計(jì)算出來(lái)，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近；根據(jù)該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置；和重復(fù)識(shí)別第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的位置關(guān)系、重復(fù)計(jì)算移動(dòng)命令，且當(dāng)該可視二維逼近指示輸入到所述可視二維逼近命令裝置時(shí)，根據(jù)移動(dòng)命令重復(fù)操作該自動(dòng)機(jī)械的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中所述第一點(diǎn)是通過(guò)在捕捉的圖像中指定一像素而設(shè)置的，該像素與末端效應(yīng)器是否位于所述圖像捕捉裝置的視野中無(wú)關(guān)，且該自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)包括一裝置，用于使得當(dāng)在捕捉的圖像中第一點(diǎn)和第二點(diǎn)相互逼近時(shí)，所述圖像捕捉裝置逼近目標(biāo)第二點(diǎn)的位置。
16.一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；一可視傳感器，具有用于捕捉圖像的圖像捕捉裝置，該捕捉的圖像包括設(shè)置相應(yīng)末端效應(yīng)器的第一點(diǎn)和設(shè)置相應(yīng)一目標(biāo)的第二點(diǎn)；可視二維逼近命令裝置，用于發(fā)出一操作自動(dòng)機(jī)械的可視二維逼近命令，使得響應(yīng)一可視二維逼近指示的輸入，在捕捉圖像內(nèi)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)二維地相互逼近；指定方向裝置，用于指定在由可視傳感器捕捉的圖像中第一點(diǎn)可視二維的移動(dòng)方向，該第一點(diǎn)和第二點(diǎn)位于所述圖像捕捉裝置的視野內(nèi)；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得第一點(diǎn)在該指定的方向上移動(dòng)；和根據(jù)該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
17.一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；指定裝置，用于在包括由可視傳感器捕捉的點(diǎn)的圖像內(nèi)，指定根據(jù)目標(biāo)設(shè)置的點(diǎn)的可視二維移動(dòng)方向；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得在該捕捉的圖像中該點(diǎn)在該指定的方向上移動(dòng)；和根據(jù)該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中以一預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，執(zhí)行根據(jù)該移動(dòng)命令的自動(dòng)機(jī)械操作。
19.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中該預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)是為圖像捕捉裝置設(shè)置的坐標(biāo)系統(tǒng)。
20.一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其包括一自動(dòng)機(jī)械，其具有安裝于其上的末端效應(yīng)器；指定裝置，用于在由可視傳感器捕捉的圖像中，指定該圖像的可視二維移動(dòng)方向；計(jì)算移動(dòng)命令的裝置，該移動(dòng)命令用于操作自動(dòng)機(jī)械，使得該捕捉的圖像在該指定的方向上移動(dòng)；和根據(jù)該計(jì)算出的移動(dòng)命令，操作器自動(dòng)機(jī)械的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中根據(jù)該移動(dòng)命令的自動(dòng)機(jī)械操作是基于一預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)而執(zhí)行的。
22.如權(quán)利要求21所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中該預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)是為圖像捕捉裝置設(shè)置的坐標(biāo)系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求1，14，16，17和20中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，進(jìn)一步包括顯示裝置，用于顯示由可視傳感器的圖像捕捉裝置捕捉的圖像，其中連接第一部分和第二部分的線段在捕捉的圖像上由顯示裝置顯示出來(lái)。
24.如權(quán)利要求1，14，16，17和20中的任一項(xiàng)所述的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，其中該圖像捕捉裝置安裝在該自動(dòng)機(jī)械上。
全文摘要
一種自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，能有效地執(zhí)行將一自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)接近目標(biāo)點(diǎn)和/或與目標(biāo)點(diǎn)分離的操作，例如指導(dǎo)操作。一可視傳感器的相機(jī)安裝在該自動(dòng)機(jī)械上，從而末端效應(yīng)器的末梢在該相機(jī)的視野內(nèi)可見，且末端效應(yīng)器的末梢和目標(biāo)上的目標(biāo)位置在監(jiān)視屏上指定。當(dāng)按下一逼近鍵時(shí)，目標(biāo)位置在圖像上指定，且計(jì)算出離末端效應(yīng)器端部位置的差值。檢查出該差距是否位于一可允許的范圍?；谠摻Y(jié)果，計(jì)算出自動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)量，且操作該自動(dòng)機(jī)械。重復(fù)該處理直至該按下的逼近鍵被釋放為止。當(dāng)按下一退回鍵時(shí)，自動(dòng)機(jī)械遠(yuǎn)離該目標(biāo)移動(dòng)。該自動(dòng)機(jī)械可使用一距離傳感器而引起停止。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1573628SQ20041004239
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者渡邊淳, 水野淳 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社