CN105547071A - 检测对象物的位置的位置检测系统 - Google Patents

检测对象物的位置的位置检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种检测对象物的位置的位置检测系统，其具备：接触元件，其具备与对象物的凹部或凸部仿形嵌合的仿形部；与接触元件一体地构成的滑动部件；滑动部，其使滑动部件向相互垂直的2个方向滑动；移动部，其使接触元件向与2个方向所成的平面垂直的方向移动，使接触元件的仿形部与对象物的凹部或凸部仿形嵌合；接触元件检测部，其与滑动部的基部处于固定位置关系，检测平面上的接触元件的位置；对象物位置检测部，其根据在仿形部对凹部或凸部进行仿形时滑动部件在滑动部上滑动前后的接触元件的移动量，检测对象物的位置。

Description

检测对象物的位置的位置检测系统
技术领域
本发明涉及一种检测具有凹部或凸部的对象物的位置的位置检测系统。
背景技术
如日本特开平05-241626号公报所记载的那样，一般对使用视觉传感器或照相机取得的对象物的检测数据进行修正，求出对象物的准确的位置。另外，在日本特开2005-251086号公报中，在通过机器人所具备的视觉传感器检测出对象物后，通过机器人使视觉传感器移动，通过移动后的视觉传感器检测同一对象物。另外，在日本特开2005-251086号公报中，判定视觉传感器的检测结果是否涉及同一对象物。
但是，在对象物具有难以通过视觉传感器检测的部位、例如凹部或凸部的情况下，产生错误检测。因此，无法检测出对象物的准确的位置，作业效率降低。
发明内容
本发明就是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供一种即使是具有凹部或凸部的对象物，也能够准确确地检测出这样的对象物的位置的位置检测系统。
为了达到上述目的，本发明的第一方式提供一种检测具有凹部或凸部的对象物的位置的位置检测系统，其具备：接触元件，其具备与上述对象物的上述凹部或上述凸部仿形嵌合的仿形部；与该接触元件一体地构成的滑动部件；滑动部，其使该滑动部件向相互垂直的2个方向滑动；移动部，其使上述接触元件向与上述2个方向所成的平面垂直的方向移动，使上述接触元件的上述仿形部与上述对象物的上述凹部或上述凸部仿形嵌合；接触元件检测部，其与上述滑动部的基部处于固定位置关系，检测上述平面上的上述接触元件的位置；对象物位置检测部，其根据在上述接触元件的上述仿形部对上述对象物的上述凹部或上述凸部进行仿形时上述滑动部件在上述滑动部上滑动前后通过上述接触元件检测部检测出的上述接触元件的位置，检测上述对象物的位置。
本发明的第二方式，在第一方式中，在上述移动部使上述接触元件向上述2个方向中的至少一个方向移动的情况下，根据上述移动部引起的上述接触元件的移动量和上述滑动部件在上述滑动部上滑动时的上述接触元件的移动量，检测上述对象物的位置。
本发明的第三方式，在第一或第二方式中，上述接触元件检测部是照相机。
本发明的第四方式，在第一～第三的任意一种方式中，上述移动部是机器人。
本发明的第五方式，在第一～第四的任意一种方式中，上述对象物具有凹部，上述接触元件是能够与上述凹部嵌合的锥体。
本发明的第六方式，在第一～第四的任意一种方式中，上述对象物具有锥体状的凸部，上述接触元件具有能够与上述凸部嵌合的筒体。
根据附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够进一步了解本发明的这些目的、特征和优点以及其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1是表示基于本发明的位置检测系统的立体图。
图2是表示图1所示的位置检测系统的动作的流程图。
图3A是用于说明位置检测系统的动作的第一立体图。
图3B是用于说明位置检测系统的动作的第二立体图。
图3C是用于说明位置检测系统的动作的第三立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，向相同的部件附加相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例尺。
图1是表示基于本发明的位置检测系统的立体图。如图1所示，位置检测系统1主要包括移动部11、接触元件检测部12、控制移动部11和接触元件检测部12的控制装置10。另外，控制装置10如后述那样起到作为检测对象物的位置的对象物位置检测部的作用。
移动部11例如是垂直多关节机器人，但也可以是其他形式的机器人、能够在垂直方向上移动的其他机构部。另外，接触元件检测部12是视觉传感器或照相机。以下，说明移动部11是机器人，接触元件检测部12是照相机的情况。
如图示那样，在机器人11的前端安装有基座部件13。另外，在被固定成大致相对于基座部件13垂直延伸的臂板14的前端安装有照相机12。
进而，在基座部件13上安装有滑动机构部20。具体地说，在基座部件13的上表面设置有滑动机构部20的相互平行的2个X轴轨道21。基座部件13、臂板14、照相机12以及2个X轴轨道21的位置关系相互固定，在机器人11移动时，它们一体地移动。进而，如图示那样，在2个X轴轨道21上能够滑动地配置有滑动机构部20的第一滑动器23。
另外，在第一滑动器23的上表面设置有滑动机构部20的相互平行的2个Y轴轨道22。这些Y轴轨道22与上述X轴轨道垂直。另外，在2个Y轴轨道22上能够滑动地配置有滑动机构部20的第二滑动器24。
进而，将大致圆筒形的接触元件30插入到设置于第二滑动器24的中央的开口部并固定。接触元件30的上表面31与第二滑动器24的上表面平行，设置有靶子T。根据图1可知，靶子T在照相机12的视野范围内位于照相机12的下方。此外，理想的是由X轴轨道21规定的X方向和由Y轴轨道22规定的Y方向都位于水平面内。因此，第二滑动器24的上表面位于水平面内。
如图1所示，接触元件30通过2个Y轴轨道22之间以及2个X轴轨道之间而向下方延伸。另外，延长部32从接触元件30的下表面延伸，在延长部32的前端设置有仿形部33。理想的是这些接触元件30、延长部32以及仿形部33具有共通的中心轴线。
在此，延长部32具有比后述的形成在对象物上的凹部大的尺寸。另外，仿形部33具有适合于与对象物的凹部仿形嵌合的形状。例如，在图1中，延长部32是具有比凹部的直径大的直径的圆柱状，仿形部33是设置于延长部32的前端的锥体、例如是圆锥的形状。
图2是表示图1所示的位置检测系统的动作的流程图。进而，图3A～图3C是用于说明位置检测系统的动作的立体图。以下，参照这些附图，说明本发明的位置检测系统的动作。
在位置检测系统1的动作之前，将第一滑动器23和第二滑动器24定位在各自的预定的初始位置。另外，假定机器人11只是简单地在水平方向和/或垂直方向上移动，第一滑动器23和第二滑动器24并不改变其位置。
另外，如图3A所示，对象物W为大致立方体形状，在其顶面形成有开口部W0。另外，筒形的凹部从开口部W0向对象物W的内部延伸。以下的说明也应用于具有同样的凹部的其他形状的对象物W。
首先，在图2的步骤S11中，控制装置10使机器人11移动，使基座部件13接近到对象物W的上方。通过简单的程序使机器人11动作，因此在本发明中，使基座部件13容易并且准确地接近到对象物W的上方。
如上述那样，基座部件13、臂板14、照相机12以及2个X轴轨道21一体地动作，因此如果移动基座部件13，则照相机12也同样地移动。由此，如图3A所示，接触元件30被定位于对象物W的大致上方。
在此，步骤S11中的基座部件13等的移动可以包含水平方向和垂直方向的移动的双方。另外，理想的是如图3A所示的接触元件30和对象物W之间的距离处于预定的范围内。如果接触元件30被定位于对象物W的大致上方，则照相机12拍摄接触元件30的靶子T，将其图像存储在控制装置10中。
另外，在步骤S12中，如在图3A中用箭头所示的那样，通过机器人11使基座部件13等朝向工件W只向下方移动。由此，如图3B所示，仿形部33的前端进入到开口部W0内，仿形部33的侧面的一部分与开口部W0的一部分接触。
如果通过机器人11将基座部件13进一步向下方移动，则仿形部33仿形开口部W0而下降。伴随着该下降动作，接触元件30和第二滑动器24沿着X轴轨道21、Y轴轨道22向X方向和Y方向中的至少一方稍微移动。然后，如图3C所示，仿形部33的侧面的一部分在全体外周方向上与开口部W0嵌合。如果接触元件30的仿形部33与开口部W0嵌合，则接触元件30不继续向X方向和Y方向移动。并且，机器人11的下降动作也结束。
接着，在步骤S13中，通过照相机12拍摄接触元件30的靶子T，将其图像存储在控制装置10中。然后，控制装置10将在步骤S13中拍摄所得的图像与上述图像比较，检测接触元件30的X方向和Y方向的移动量。最终，在步骤S14中，根据接触元件30在X方向和Y方向上的移动量，检测XY平面上的对象物W的位置。
或者，控制装置10也可以对在步骤S13中拍摄所得的图像进行图像处理，检测第一滑动器23和第二滑动器24从各自的初始位置的移动量，将它们作为接触元件30的移动量来检测对象物W的位置。在该情况下，不需要在步骤S11中由照相机12进行拍摄，一次摄像处理就足够了。
这样，在本发明中，照相机12不直接检测对象物W，而检测与对象物W仿形嵌合的接触元件30。在接触元件30的仿形部33与对象物W的开口部W0嵌合时，接触元件30沿着X轴轨道21和Y轴轨道22向X方向和Y方向移动。因此，通过使用照相机12检测接触元件30的移动量，能够间接地掌握对象物W的位置。
因此，在本发明中，即使是具有凹部或凸部的对象物W，也能够准确地检测对象物W的位置。换言之，照相机12不直接检测对象物W的形状，因此在本发明中，不被对象物W的特征影响，能够进行稳定的检测。因此，照相机12对对象物W的错误检测减少，提高了作业效率。
另外，在步骤S11中，机器人11也可以使基座部件13和照相机12等在水平方向上移动。在该情况下，控制装置10分别存储通过机器人11使基座部件13等向X方向和Y方向移动的移动量。然后，在步骤S14中，使用接触元件30在X方向和Y方向上的移动量、基座部件13等在X方向和Y方向上的所存储的移动量的双方，检测对象物W的位置。在这样的情况下，通过机器人11使基座部件13等移动，因此可知能够在大范围的区域中检测出对象物W。
另外，在未图示的实施方式中，对象物具有凸部、例如锥体状的凸部。在这样的情况下，假定在接触元件30的延长部32的下表面形成能够与凸部嵌合且与上述同样的凹部。在该情况下，凹部的形状是与锥体状的凸部的底面对应的形状。另外，在凸部、凹部的截面的形状不同的情况下、凸部、凹部是筒体的情况下，也包含在本发明的范围内。
发明效果
在第一方式中，利用对象物的物理特征，使接触元件与对象物仿形嵌合。然后，接触元件检测部检测接触元件而间接地掌握对象物的位置。因此，即使是具有凹部或凸部的对象物，也能够准确地检测对象物的位置。因此，接触元件检测部对对象物的错误检测减少，提高了作业效率。
在第二方式中，在通过移动部使接触元件移动的情况下，能够在大范围的区域中检测对象物。
在第三方式中，通过对照相机拍摄所得的图像进行分析，能够简单地检测出接触元件的位置。
在第四方式中，通过用简单的程序使机器人动作，能够容易接近对象物。
在第五和第六方式中，通过比较简单的结构，使接触元件与对象物仿形嵌合。
使用典型的实施方式说明了本发明，但只要是本技术领域的技术人员，就应该能够理解能够不从本发明的范围脱离地进行上述变更以及各种其他的变更、省略、追加。

Claims (6)

1.一种检测具有凹部或凸部的对象物的位置的位置检测系统，其特征在于，具备：
接触元件，其具备与上述对象物的上述凹部或上述凸部仿形嵌合的仿形部；
与该接触元件一体地构成的滑动部件；
滑动部，其使该滑动部件向相互垂直的2个方向滑动；
移动部，其使上述接触元件向与上述2个方向所成的平面垂直的方向移动，使上述接触元件的上述仿形部与上述对象物的上述凹部或上述凸部仿形嵌合；
接触元件检测部，其与上述滑动部的基部处于固定位置关系，检测上述平面上的上述接触元件的位置；以及
对象物位置检测部，其根据在上述接触元件的上述仿形部对上述对象物的上述凹部或上述凸部进行仿形时上述滑动部件在上述滑动部上滑动前后的上述接触元件的移动量，检测上述对象物的位置。
2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于，
在上述移动部使上述接触元件向上述2个方向中的至少一个方向移动的情况下，根据上述移动部引起的上述接触元件的移动量和上述滑动部件在上述滑动部上滑动时的上述接触元件的移动量，检测上述对象物的位置。
3.根据权利要求1或2所述的位置检测系统，其特征在于，
上述接触元件检测部是照相机。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的位置检测系统，其特征在于，
上述移动部是机器人。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的位置检测系统，其特征在于，
上述对象物具有凹部，上述接触元件是能够与上述凹部嵌合的锥体。
6.根据权利要求1～4的任意一项所述的位置检测系统，其特征在于，
上述对象物具有锥体状的凸部，上述接触元件具有能够与上述凸部嵌合的筒体。
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