CN111331578A - 机器人系统及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人系统(1),其使机器人保持动作的同时,在摄像机的视场角内适当地纳入工件,并缩短循环时间。所述机器人系统(1)具备:机器人(2),其对工件(W)进行作业;控制装置(3),其控制机器人(2);第一摄像机(4),其利用机器人(2)的动作能够相对于工件(W)相对移动,同时拍摄工件(W);以及第二摄像机(5),其能够与第一摄像机(4)的拍摄同步地获取图像,所述图像表示第一摄像机(4)和工件(W)之间的相对位置关系。控制装置(3)具备校正部(32),该校正部基于由第二摄像机获取的图像,校正由第一摄像机(4)拍摄的拍摄时机,以在使工件适当地纳入第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄。
Description
技术领域
本发明涉及机器人系统及其调整方法。
背景技术
已知有如下机器人系统:在手腕的前端搭载拍摄的摄像机,使机器人工作,从而使摄像机对准到工件,基于由摄像机获取的工件的图像来控制机器人,由此将机器人对准到工件。(例如,参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-220184号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,为了在摄像机的视场角内配置工件,有必要使机器人相对于工件静止,存在机器人的循环时间增大的不良情况。为了缩短循环时间,有必要使机器人保持动作的同时拍摄工件,但是摄像机的视场角越小、或者机器人的动作速度越快,则将工件纳入在摄像机的视场角内会变得更加困难。
本发明的目的在于,提供一种机器人系统及其调整方法,其能够使机器人保持动作的同时,将工件适当地纳入在摄像机的视场角内,并缩短循环时间。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案的机器人系统,具备:机器人,其对工件进行作业;控制装置,其控制该机器人;第一摄像机,其利用所述机器人的动作能够相对于所述工件相对移动,同时拍摄所述工件;以及第二摄像机,其能够与该第一摄像机的拍摄同步地获取图像,所述图像表示该第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系,所述控制装置具备校正部,该校正部基于由所述第二摄像机获取的所述图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄。
根据本方案,若利用控制装置的工作,使机器人动作,则能够使第一摄像机和工件相对移动。然后,控制装置在预定的时机使第一摄像机以及第二摄像机同步工作,由此在由第一摄像机拍摄工件的时机中,利用第二摄像机获取表示工件和第一摄像机之间的相对位置关系的图像。当在利用第二摄像机获取的图像中,在第一摄像机和工件产生偏移的情况下,基于由第二摄像机获取的图像,利用校正部校正由第一摄像机拍摄的拍摄时机,能够利用第一摄像机获取将工件适当地纳入视场角内的图像。其结果,在工件的拍摄途中无需使机器人减速或者停止,就能够缩短循环时间。
本发明的另一方案的机器人系统,具备:机器人,其对工件进行作业;控制装置,其控制该机器人;以及第一摄像机,其利用所述机器人的动作能够相对于所述工件相对移动,同时拍摄所述工件,所述控制装置具备校正部,该校正部基于表示所述第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系的图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄,所述图像由第二摄像机与所述第一摄像机的拍摄同步地获取。
在上述方案中,所述控制装置还可以具备图像处理部,该图像处理部处理所述图像并计算所述第一摄像机和所述工件之间的位置偏移量,所述校正部,基于由所述图像处理部计算出的所述位置偏移量和所述机器人的动作速度,计算时间校正量。
根据该结构,由图像处理部处理利用第二摄像机获取的图像,由此计算第一摄像机和工件之间的位置偏移量。校正部,从在图像处理部计算的位置偏移量中除以机器人的动作速度,能够计算时间校正量,使拍摄时机仅偏移与计算出的时间校正量相当的程度,以在使工件适当地纳入第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄,由此能够简易且高精度地校正由第一摄像机的拍摄时机。
在上述方案中,所述第一摄像机还可以安装在所述机器人。
根据该结构,伴随着机器人的工作能够使第一摄像机移动,在工件经过第一摄像机的视场角内的瞬间,由第一摄像机以及第二摄像机进行拍摄。
在上述方案中,所述第一摄像机还可以固定在所述机器人的被设置面,并由所述机器人装卸所述工件。
根据该结构,伴随着机器人的工作使工件移动,在工件经过固定在机器人的被设置面上的第一摄像机的视场角内的瞬间,由第一摄像机以及第二摄像机进行拍摄。
本发明的另一方案的机器人系统的调整方法,包括以下步骤:利用机器人的动作改变第一摄像机相对于工件的相对位置,同时利用该第一摄像机拍摄所述工件;由第二摄像机与由所述第一摄像机的拍摄同步地获取图像,所述图像表示该第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系;以及基于由该第二摄像机所获取的所述图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄。
发明效果
根据本发明,能够起到以下效果:在使机器人保持动作的同时,将工件适当地纳入摄像机的视场角内,缩短循环时间。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的机器人系统的整体结构图。
图2是示出利用图1的机器人系统的第一摄像机,在适当的拍摄时机所获取的工件的图像的一例的图。
图3是示出利用图1的机器人系统的第一摄像机,在不适当的拍摄时机所获取的工件的图像的一例的图。
图4是示出利用图1的机器人系统的第二摄像机,在图2的拍摄时机所获取的图像的一例的图。
图5是示出利用图1的机器人系统的第二摄像机,在图3的拍摄时机所获取的图像的一例的图。
图6是示出本发明的一个实施方式的机器人系统的调整方法的流程图。
附图标记说明:
1:机器人系统
2:机器人
3:控制装置
4:第一摄像机
5:第二摄像机
31:图像处理部
32:校正部
A:位置偏移量
G3:图像
△T:时间校正量
W:工件
具体实施方式
机器人2,例如是垂直多关节型机器人。机器人2的种类并未被限定,还可以采用其它任意形式的机器人2。
工件W,例如,具有预定的形状,以任意姿态提供于工作台6上、或者输送机上。
机器人2对工件W进行的处理,可以是工件W的装卸等任意处理。在装卸工件W时,在利用安装在前端的未图示的手把持工件W之前,机器人2需要掌握工件W的姿态。
在图1所示的例中,第一摄像机4固定于机器人2的手腕前端21。由此,若使机器人2工作,则能够使第一摄像机4相对于工件W相对移动。然后,第一摄像机4在设定的时机拍摄工件W。第一摄像机4的视场角较小,是能够纳入工件W的程度的大小。
由示教动作程序的用户靠感觉初始设定由第一摄像机4拍摄的工件W的拍摄时机。例如,如图2所示,利用第一摄像机4欲获取的图像G1是工件W配置在视场角的中央的图像。但是,在靠感觉初始设定的拍摄时机中,当机器人2的动作速度高的情况下,或者第一摄像机4的视场角越小,则从图2的状态产生偏移,如图3所示,在获取的图像G2中,在视场角内有时还捕捉不到工件W。
第二摄像机5,在机器人2的外侧,在与由第一摄像机4拍摄工件W时的机器人2的移动方向交叉的方向,配置光轴并进行固定,并且与第一摄像机4的工件W的拍摄同步地一并拍摄固定在机器人2的第一摄像机4和工件W。如图4所示,第二摄像机5具有大于第一摄像机4的视场角,第二摄像机5的视场角能够一并纳入第一摄像机4和工件W。
控制装置3具备:图像处理部31,其处理由第二摄像机5所获取的图像G3;以及校正部32,其基于由图像处理部31处理的图像G3,校正由第一摄像机4拍摄的拍摄时机,以在第一摄像机4的视场角内使工件W在适当地纳入的位置时进行拍摄。图像处理部31以及校正部32可以由处理器构成。
具体来说,图像处理部31处理由第二摄像机5所获取的图像G3,由此识别图像G3内的第一摄像机4以及工件W,检测已识别的第一摄像机4和工件W之间的位置偏移量A。例如,如图5所示,图像处理部31计算第一摄像机4的光轴(中心线)L1和工件W的中心线L2之间的位置偏移量A。
校正部32,判断检测出的位置偏移量A是否大于预定的阈值,在大于的情况下,使用由图像处理部32检测出的位置偏移量A和机器人2的动作速度,计算时间校正量△T。
例如,在由第一摄像机4拍摄工件W的瞬间,在第一摄像机4比工件W在机器人2的动作方向前方偏移位置偏移量A的程度的情况下,校正部32,通过位置偏移量A和机器人2的动作速度V,将由第一摄像机4拍摄的拍摄时刻校正为提前由式(1)计算的时间校正量△T程度。
△T=A/V (1)
以下对如此构成的本实施方式的机器人系统1的调整方法进行说明。
在本实施方式的机器人系统1中,如图6所示,为了调整由第一摄像机4拍摄的工件W的拍摄时机,首先,初始设定由第一摄像机4以及第二摄像机5拍摄的拍摄时机(步骤S1)。
在该状态下,使机器人2工作(步骤S2),在由第一摄像机4拍摄工件W的同时,使第二摄像机5与第一摄像机4的工作同步地拍摄第一摄像机4以及工件W(步骤S3)。
在该状态下,利用图像处理部31处理由第二摄像机5所获取的图像G3,并检测利用第一摄像机4拍摄时的第一摄像机4和工件W之间的位置偏移量A(步骤S4)。
将检测出的位置偏移量A发送至校正部32,并判断是否大于预定的阈值(步骤S5)。在位置偏移量A大于预定的阈值的情况下,由式(1)计算时间校正量△T(步骤S6),将由第一摄像机4以及第二摄像机5拍摄的时机校正与时间校正量△T相当的程度(步骤S7),重复自步骤S2起的工序。
在步骤S5中,当由图像处理部31检测出的位置偏移量A在预定的阈值以下的情况下,无需校正而结束方法。
如此,若根据本实施方式的机器人系统1及其调整方法,在由第二摄像机5获取的图像G3中,在第一摄像机4和工件W产生偏移的情况下,基于由第二摄像机5获取的图像G3,由校正部32校正由第一摄像机4拍摄的拍摄时机。其结果,即使在工件W的拍摄途中不对机器人2进行停止或者减速,也能够利用第一摄像机4获取在视场角内适当地纳入了工件W的图像G1,具有能够缩短循环时间的优点。
在本实施方式中,例示了在机器人2上安装第一摄像机4,并使第一摄像机4相对于工件W移动的同时进行拍摄的例子,但是,取而代之,还可以适用在如下情况:在机器人2外固定第一摄像机4,并由机器人2把持工件W并相对于第一摄像机4移动时,利用第一摄像机4进行拍摄。
在本实施方式中,对具备第二摄像机5的机器人系统1进行了说明,但是,取而代之,还可以采用如下的机器人系统1:不包含第二摄像机5的构成要素,并具备能够连接第二摄像机5的图像处理部31。
作为第二摄像机5,例示了固定在机器人2的外部的情况,但是,取而代之,若能够获取表示第一摄像机4和工件W之间的相对位置关系的图像G3,也可以安装在任意位置。例如,还可以将第二摄像机5和第一摄像机4一起安装在机器人2上。在该情况下,若已知第一摄像机4和第二摄像机5之间的相对位置关系,则作为第二摄像机5,在工件W的拍摄途中也可以不将第一摄像机4纳入视场角内。
在本实施方式中,控制装置3具备图像处理部31,该图像处理部31处理由第二摄像机5获取的图像G3,校正部32基于由图像处理部31检测出的位置偏移量A,校正拍摄时机,但是,取而代之,还可以根据由第二摄像机5获取的图像G3,用户在校正部32中手动校正拍摄时机。
Claims (6)
1.一种机器人系统,其特征在于,具备:
机器人,其对工件进行作业;
控制装置,其控制该机器人;
第一摄像机,其利用所述机器人的动作能够相对于所述工件相对移动,同时拍摄所述工件;以及
第二摄像机,其能够与该第一摄像机的拍摄同步地获取图像,所述图像表示该第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系,
所述控制装置具备校正部,该校正部基于由所述第二摄像机获取的所述图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄。
2.一种机器人系统,其特征在于,具备:
机器人,其对工件进行作业;
控制装置,其控制该机器人;以及
第一摄像机,其利用所述机器人的动作能够相对于所述工件相对移动,同时拍摄所述工件,
所述控制装置具备校正部,该校正部基于表示所述第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系的图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄,所述图像由第二摄像机与所述第一摄像机的拍摄同步地获取。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统,其特征在于,
所述控制装置具备图像处理部,该图像处理部处理所述图像并计算所述第一摄像机和所述工件之间的位置偏移量,
所述校正部基于由所述图像处理部计算出的所述位置偏移量和所述机器人的动作速度,计算时间校正量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统,其特征在于,
所述第一摄像机安装在所述机器人。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统,其特征在于,
所述第一摄像机固定在所述机器人的被设置面,
所述机器人装卸所述工件。
6.一种机器人系统的调整方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用机器人的动作改变第一摄像机相对于工件的相对位置,同时利用该第一摄像机拍摄所述工件;
由第二摄像机与所述第一摄像机的拍摄同步地获取图像,所述图像表示该第一摄像机和所述工件之间的相对位置关系;以及
基于由该第二摄像机获取的所述图像,校正由所述第一摄像机拍摄的拍摄时机,以在使所述工件适当地纳入所述第一摄像机的视场角内的位置上进行拍摄。
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