CN112135036A - 图像处理系统和产业机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理系统和产业机械。本公开所涉及的图像处理系统具备：视觉传感器，其拍摄图像；第一存储部，其存储摄影信息，该摄影信息包括：所述视觉传感器拍摄到的图像数据；以及，该图像数据的处理结果和摄影时的所述产业机械的机械控制信息中的至少一方；第二存储部，所述第二存储部的容量大于所述第一存储部的容量，从所述第一存储部向所述第二存储传输所述摄影信息；以及存储控制部，其控制所述第一存储部进行的所述摄影信息的存储以及从所述第一存储部向所述第二存储部进行的所述摄影信息的传输，其中，所述存储控制部将所述第一存储部中存储的较早的所述摄影信息传输到所述第二存储部，并且删除所述第一存储部中存储的所述较早的摄影信息。

Description

图像处理系统和产业机械
技术领域
本发明涉及一种图像处理系统和产业机械。
背景技术
例如，有时在使用于工业制品的生产线的机器人等产业机械中组装具有视觉传感器的图像处理装置，并通过图像处理装置来确认工件的位置等，由此校正机器人等的目标位置。进行了如下探讨：在这样的产业机械中，预先存储图像数据，在无法适当地对工件进行处理的情况下，能够确认图像数据来探明原因(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利2921718号公报
发明内容
发明要解决的问题
图像数据的容量大，因此保存在能够以比较便宜的价格增大容量的非易失性存储器等存储装置。然而，非易失性存储器等大容量的存储装置的记录速度较低，因此当在产业机械用图像处理装置中保存图像数据时，有时由于向存储装置进行的图像数据的传输结束之前的等待时间引起产业机械的循环时间增加。另外，根据产业机械的结构，有时使机器人等保持视觉传感器，并在不同的位置获取图像数据。在该情况下，在产业机械的动作发生问题时，不仅要确认图像数据，还要确认例如对该图像数据进行图像处理的结果、拍摄图像数据时的视觉传感器的位置等产业机械的状态，否则可能无法准确判断问题的原因。因此，期望一种能够迅速进行处理并且能够容易地确认图像数据、图像处理结果以及拍摄图像时的产业机械的状态的图像处理系统和产业机械。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的图像处理系统在产业机械中获取图像信息来进行图像处理，该图像处理系统具备：视觉传感器，其拍摄图像；第一存储部，其存储摄影信息，该摄影信息包括：所述视觉传感器拍摄到的图像数据；以及，该图像数据的处理结果和摄影时的所述产业机械的机械控制信息中的至少一方；第二存储部，所述第二存储器的容量大于所述第一存储部的容量，从所述第一存储部向所述第二存储器传输所述摄影信息；以及存储控制部，其控制所述第一存储部进行的所述摄影信息的存储和从所述第一存储部向所述第二存储部进行的所述摄影信息的传输，其中，所述存储控制部将所述第一存储部中存储的较早的所述摄影信息传输到所述第二存储部，并且删除所述第一存储部中存储的较早的所述摄影信息。
发明的效果
根据本发明，能够迅速进行处理，并且能够容易地确认图像数据、图像处理结果以及拍摄图像时的产业机械的状态。
附图说明
图1是示出本公开的一个实施方式的产业机械的结构的示意图。
图2是示出在图1的产业机械中执行的摄影程序的过程的流程图。
图3是示意性地示出通过图2的摄影程序进行拍摄得到的图像的图。
图4是示出图2的摄影程序中的摄影信息的存储过程的流程图。
图5是示出在图1的产业机械中进行的摄影信息的传输过程的流程图。
附图标记说明
1：产业机械；2：处理头；3：定位机构；4：机械控制装置；5：图像处理系统；31、32、33、34：可动构件；41：程序控制部；42：定位控制部；43：头控制部；51：视觉传感器；52：第一存储部；53：第二存储部；54：存储控制部；55：图像处理部；56：输入部；57：显示部；W：工件。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本公开的实施方式。图1是示出本公开的一个实施方式的产业机械1的结构的示意图。
该产业机械1具备：处理头2，其对载置于工作台T之上的工件W进行规定的处理；定位机构3，其对处理头2进行定位；机械控制装置4，其控制处理头2和定位机构3；以及图像处理系统5，其获取图像信息，具体地说，对载置于工作台T的工件W进行拍摄来指定其位置和朝向。
作为例子，处理头2具有手部、加工头等与要对工件W进行的处理相应的适当的结构，能够把持该手部以使工件W移动，该加工头能够对工件W进行焊接、激光加工、切削加工等加工。在图示的产业机械1中，处理头2是把持工件的手部。也就是说，图示的产业机械1是把持工件W并使工件W移动的处理装置。
作为定位机构3的结构，不作特别限定，但是例如能够设为垂直多关节机器人、直角坐标机器人、SCARA机器人、并联机器人等。此外，图示的定位机构3为垂直多关节机器人，具有以能够旋转的方式相互连接的多个可动构件31、32、33、34，在顶端连接有处理头2。
机械控制装置4具有：程序控制部41，其例如按照预先提供的加工程序等作业程序来决定处理头2、定位机构3及图像处理系统5的动作；定位控制部42，其控制定位机构3；以及头控制部43，其控制处理头2。机械控制装置4例如能够通过对可编程控制器、数值控制装置等进行适当的编程来构成。机械控制装置4中的程序控制部41、定位控制部42以及头控制部43可以通过其功能来区分，在物理结构和程序结构上无法明确地区分。
程序控制部41按照加工程序等作业程序对处理头2、定位机构3以及图像处理系统5提供动作指令。具体地说，程序控制部41对处理头2提供把持或释放工件W的指令，对定位机构3提供确定处理头2要移至的位置的指令，并且对图像处理系统5提供确认工件W的位置的指令。
另外，程序控制部41构成为：将表示从定位控制部获得的可动构件31、32、33、34的相对关系的驱动量等能够确定处理头2的位置和朝向的参数作为机械控制信息输入到图像处理系统5。也可以是，根据需要，将表示通过头控制部43控制的处理头2的状态的信息、表示处理头2是否适当地对工件W执行了处理的信息也作为机械控制信息的一部分输入到图像处理系统5。
定位控制部42按照来自程序控制部41的指令生成使定位机构3的可动构件31、32、33、34进行相对旋转的驱动信号。另外，定位控制部42输出被设为机械控制信息的参数。作为具体例，定位控制部输出的参数能够设为驱动可动构件31、32、33、34的多个驱动电动机的旋转位置信息、表示处理头2的基准点的坐标位置及朝向的向量信息等。
头控制部43控制处理头2的动作来对工件W进行处理。另外，也可以构成为将表示处理头2的状态的信号输入到程序控制部41。
图像处理系统5具备：视觉传感器51，其拍摄工件W的图像；速度较高(进行读写所需要的时间短)的第一存储部52，其存储包括视觉传感器51拍摄到的图像数据以及该图像数据的处理结果和摄影时的机械控制信息中的至少一方的摄影信息；第二存储部53，其相比于第一存储部52而言速度较低且容量较大，并且从第一存储部52向该第二存储部53传输摄影信息；存储控制部54，其控制第一存储部52进行的摄影信息的存储以及从第一存储部52向第二存储部53进行的摄影信息的传输；图像处理部55，其对视觉传感器51拍摄到的图像数据进行处理来计算工件W相对于视觉传感器51的位置和朝向；输入部56，其允许操作员输入信息；以及显示部57，其向操作员呈现信息。
第一存储部52、存储控制部54、图像处理部55、输入部56以及显示部57通常设置于在视觉传感器51的附近配置的主处理装置5A。另一方面，第二存储部53可以设置于主处理装置5A，但是也可以如图示那样设置于经由专用通信线路或网络而与主处理装置5A连接的外部存储装置5B。主处理装置5A既可以与机械控制装置4一体构成，也可以与机械控制装置4相分别地构成。外部存储装置5B即第二存储部53也可以由多个图像处理系统5也就是多个产业机械1共用。作为将主处理装置5A与外部存储装置5B连接的专用通信线路，例如能够列举USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)、SATA(Serial AT Attachment：串行高级技术附件)等，也可以是专用无线通信线路。另外，作为将主处理装置5A与外部存储装置5B连接的网络，能够列举例如以太网等有线LAN、例如Wifi(注册商标)等无线LAN等。
视觉传感器51能够由摄像机构成，该摄像机具有：光学系统，其使来自被摄体的光的像成像；以及二维摄像元件，其针对每个二维位置将成像出的像转换为电信号。视觉传感器51也可以通过定位机构3进行定位。具体地说，视觉传感器51能够设为被处理头2支承或被定位机构3的连接处理头2的末端的可动构件34支承的结构。
对第一存储部52不作特别限定，但是例如能够通过DRAM、SRAM等易失性存储器构成。第一存储部52具有能够存储至少一个过去的摄影信息的容量，优选的是具有存储多个过去的摄影信息的容量。由此，能够在处理通过视觉传感器拍摄到的当前图像数据的同时，向第二存储部53传输过去的摄影信息并且从第一存储部52删除过去的摄影信息，因此能够抑制第一存储部52所涉及的处理使产业机械1的动作延迟。
对第二存储部53不作特别限定，但是例如能够通过闪速存储器、SSD(Solid StateDrive：固态硬盘)、硬盘驱动器、光盘驱动器等非易失性存储器构成。第二存储部53具有能够存储在产业机械1进行较长期间运转时获取的摄影信息的容量。
第二存储部53也可以将摄影信息作为与第一存储部52具有不同形式的数据来存储。也就是说，存储控制部54也可以将从第一存储部52读出的摄影信息变换为不同形式的数据后写入第二存储部53。作为例子，第二存储部53也可以将第一存储部52中的摄影信息的文本数据作为压缩了的数据文件来存储。
存储控制部54生成将从视觉传感器51提供的图像数据与从机械控制装置4提供的机械控制信息进行了关联的摄影信息，并将该摄影信息存储于第一存储部52。另外，存储控制部54将第一存储部52中存储的较早的摄影信息传输向第二存储部53，并且删除第一存储部52中存储的较早的摄影信息。该存储控制部54能够通过在CPU等运算装置执行适当的程序来实现。
存储控制部54可以在每当按照来自机械控制装置4的请求进行摄影时将摄影信息存储于第一存储部52，但是也可以构成为根据来自程序控制部41的指示仅将需要的摄影信息存储于第一存储部52。
从第一存储部52向第二存储部53传输的摄影信息也可以被设为第一存储部52中存储的所有摄影信息中最早的摄影信息。通过从第一存储部52中存储的摄影信息中的最早的摄影信息开始依次向第二存储部53传输，能够将第一存储部52中暂时存储的摄影信息无遗漏地存储且保存到第二存储部53。
另外，从第一存储部52向第二存储部53传输的摄影信息也可以被设为在操作员使用输入部56选择出的或在作业程序中选择出的具有特定属性的摄影信息中的最早的摄影信息。通过仅将具有特定属性的摄影信息从第一存储部52传输到第二存储部53，能够缩短为了将摄影信息从第一存储部52传输到第二存储部53所需要的时间，从而能够抑制从第一存储部52向第二存储部53进行的摄影信息的传输使产业机械1在动作期间产生等待时间。
作为用于决定是否需要向第二存储部53传输的属性，例如能够列举视觉传感器51按照作业程序的哪个命令进行了摄影等。在产业机械1按照作业程序进行动作时，有时预先了解到确认由定位机构3根据作业程序的特定命令定位出的视觉传感器51的位置的设定是否适当是重要的。在该情况下，能够通过将如下的控制信息传输并保存到第二存储部53来确认作业程序是否适当，该控制信息包括根据上述作业程序的特定命令进行了定位的视觉传感器51拍摄到的图像数据以及确定此时的定位机构的状态的机械控制信息。
由存储控制部54进行的第一存储部52中存储的较早的摄影信息的删除也可以是，在将摄影信息传输到第二存储部53时，接着将第一存储部52中存储的已传输的该摄影信息删除。另外，由存储控制部54进行的第一存储部52中存储的较早的摄影信息的删除也可以是，在第一存储部52的容量和记录次数中的至少任一方超过了规定值的情况下，从最早的摄影信息起依次进行删除。另外，在如上述那样仅将具有特定属性的摄影信息传输到第二存储部53的情况下，既可以在传输了摄影信息时将已传输的摄影信息与比已传输的摄影信息更早的其它属性的摄影信息同时删除，也可以在传输了摄影信息时仅删除已传输的摄影信息，在第一存储部52的容量和记录次数中的至少任一方超过了规定值时将其它属性的摄影信息从最早的摄影信息开始依次进行删除。
另外，也可以是，存储控制部54能够按照操作员使用输入部56输入的指示或作业程序来选择是否从第一存储部52向第二存储部传输摄影信息。在产业机械1的预先决定的动作中，能够通过暂时不从第一存储部52向第二存储部53进行摄影信息的传输来仅在此期间防止由于在第一存储部52中进行摄影信息的记录引起产业机械1的动作延迟，从而提高作业效率。另外，通过不进行不需要的摄影信息的传输，能够节省第二存储部53的容量。
另外，也可以是，在第一存储部52的容量和记录次数中的至少任一方超过规定值的情况下，存储控制部54能够选择是删除第一存储部52中存储的较早的摄影信息，还是禁止视觉传感器51进行新的摄影。在第一存储部52的使用量达到上限的情况下，禁止视觉传感器51进行新的摄影，由此例如在制作新的作业程序来确认产业机械1的动作等的情况下，不用将摄影信息从第二存储部53写回第一存储部52，能够通过显示部57等迅速地确认摄影信息。
图像处理部55通过公知的图像处理技术来分析视觉传感器51拍摄到的图像数据，判断工件W的位置和朝向。该图像处理部55能够通过使CPU等运算装置执行适当的程序来实现。此外，图像处理部55和存储控制部54可以在功能上区分，通过同一运算装置来实现。
输入部56能够具有可供操作员操作的输入装置，例如键盘、开关等。另外，输入部56也可以经由通信线路等受理来自其它控制装置、计算机的输入。
显示部57能够设为具有对操作员显示信息的显示面板等的结构。另外，显示部57也可以是与输入部56一体形成的触摸面板等。
接着，下面按顺序说明产业机械1的动作的一例。产业机械1能够按照如下的作业程序进行动作。
[作业程序]
1：MOVE_TO P1
2：VISION_FIND“VP1”
3：MOVE_TO P2
4：VISION_FIND“VP2”
在该作业程序中，通过第一行命令，定位机构3将处理头2移动到被定义为P1的位置移动。在第二行命令中，执行名称为VP1的摄影程序。在该摄影程序VP1中，利用视觉传感器51进行拍摄并基于拍摄到的图像数据计算工件W的位置和朝向，进而利用存储控制部54向第一存储部52的写入摄影信息。
在图2中表示与摄影程序VP1中的摄影信息有关的处理的流程。在该例中，在摄影程序VP1中，在步骤S01中以第一曝光时间拍摄第一图像，在步骤S02中以第二曝光时间拍摄视角与第一图像的视角相同的第二图像。接下来，在步骤S03中从第一图像中检测工件W的第一特征点C1，在步骤S04中从第二图像中检测工件W的第二特征点C2(参照图3所例示的摄影图像)。然后，在步骤S05中根据视角相同的第一图像和第二图像中的两个特征点C1、C2的位置来计算工件W整体的位置(坐标和朝向)，在步骤S06中，考虑机械控制信息所表示的摄影时的视觉传感器51的位置来计算工件W在定位机构3的坐标系中的位置。并且，在步骤S07中，通过存储控制部54将例如以下那样的格式的摄影信息存储于第一存储部。
[摄影信息]
Figure BDA0002553119650000081
Figure BDA0002553119650000091
上述摄影信息包括作为机械控制信息的摄影程序的名称(属性信息)、第一图像的数据以及进行相应的拍摄时的视觉传感器51的位置、第二图像的数据以及进行相应的拍摄时的视觉传感器51的位置，并且包括作为图像处理结果的计算出的工件W的位置。此外，在上述摄影信息的格式中，图像数据采用参照外部文件的形式，但是也可以记载于相同的文件内。
并且，在上述作业程序中，通过第三行命令，定位机构3使处理头2移动到被定义为P2的位置。然后，通过第四行命令，执行名称为VP2的摄影程序。在此也是利用视觉传感器51进行拍摄并且基于拍摄到的图像数据来计算工件W的位置和朝向，进而利用存储控制部54向第一存储部5的写入摄影信息。
在图4中表示利用存储控制部54将摄影信息写入第一存储部52的过程。关于由第一存储部52进行的摄影信息的存储，首先，在步骤S11中获取摄影信息，在步骤S12中确认第一存储部52的可用空间是否充足，也就是确认可用空间是否大于新的摄影信息的尺寸。在第一存储部52的可用空间不充足的情况下，进入步骤S13，通过删除较早的摄影信息来增加可用空间，返回步骤S12再次确认第一存储部52的可用空间。在第一存储部52的可用空间充足的情况下，进入步骤S14，存储第一存储部52的摄影信息。
在产业机械1中，如果作业程序的第二行的摄影程序VP1的第二图像的摄影结束，则也可以执行进行第三行的处理头2的移动的处理，但是在摄影信息向第一存储部52的写入完成之前无法处理新的图像数据，因此不执行第四行的摄影程序VP2。在此，由于第一存储部52的速度较高，因此能够抑制在从摄影程序VP1的执行起至摄影程序VP2的执行为止的期间产生等待时间。
另外，在产业机械1中，与上述作业程序的执行并行地，存储控制部54将第一存储部52的摄影信息传输到第二存储部53。具体地说，存储控制部54将通过执行作业程序生成的新的摄影信息存储于第一存储部52，并且在第一存储部52没有为了存储新的摄影信息而被占用时进行将第一存储部52中已存储的较早的摄影信息传输到第二存储部53的处理。
在图5中表示向第二存储部53进行的摄影信息的传输所涉及的控制的过程。关于向第二存储部53传输摄影信息的传输控制，首先，在步骤S21中确认在第一存储部52中是否存在应向第二存储部53传输的摄影信息。在第一存储部52中存在应向第二存储部53传输的摄影信息的情况下，进入步骤S22，将第一存储部52的摄影信息传输到第二存储部53，并且在步骤S23中从第一存储部52中删除已传输的摄影信息。此外，也可以是，在该向第二存储部53进行的摄影信息的传输处理中需要向第一存储部52的写入新的摄影信息的写入处理的情况下，中断向第二存储部53进行的传输处理，执行向第一存储部52写入新的摄影信息的写入处理。
如上所述，产业机械1的图像处理系统5通过具备速度较高的第一存储部52和容量较大的第二存储部53能够进行迅速的处理，并且能够在产生问题的情况下确认摄影信息来探明原因。特别地，图像处理系统5生成并存储包括图像数据、图像处理结果以及机械控制信息的摄影信息，因此不仅能够掌握视觉传感器51拍摄到的图像，还能掌握定位机构3的状态，因此能够更容易地探明故障的原因。
以上说明了本公开的实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式。另外，关于本实施方式所记载的效果，只是列举了本公开产生的最佳效果，本公开的效果不限定于本实施方式中记载的效果。
产业机械1也可以是通过定位机构对工件或工具进行定位并对工件进行加工的机床。

Claims (7)

1.一种图像处理系统，在产业机械中获取图像信息来进行图像处理，所述图像处理系统具备：
视觉传感器，其拍摄图像；
第一存储部，其存储摄影信息，该摄影信息包括：所述视觉传感器拍摄到的图像数据；以及，该图像数据的处理结果和摄影时的所述产业机械的机械控制信息中的至少一方；
第二存储部，所述第二存储部的容量比所述第一存储部的容量大，从所述第一存储部向所述第二存储部传输所述摄影信息；以及
存储控制部，其控制所述第一存储部进行的所述摄影信息的存储以及从所述第一存储部向所述第二存储部进行的所述摄影信息的传输，
其中，所述存储控制部将所述第一存储部中存储的所述摄影信息传输到所述第二存储部，并且删除所述第一存储部中存储的所述摄影信息。
2.根据权利要求1所述的图像处理系统，其特征在于，
所述存储控制部在向所述第二存储部传输了所述第一存储部中存储的所述摄影信息时，从所述第一存储部删除已传输的所述摄影信息。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理系统，其特征在于，
所述存储控制部能够选择是否从所述第一存储部向所述第二存储部传输所述摄影信息。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的图像处理系统，其特征在于，
在所述第一存储部的容量和记录次数中的至少任一方超过规定值的情况下，所述存储控制部能够选择是删除所述第一存储部中存储的较早的所述摄影信息还是禁止所述视觉传感器进行新的摄影。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的图像处理系统，其特征在于，
所述存储控制部能够仅将具有特定属性的所述摄影信息从所述第一存储部传输到所述第二存储部。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的图像处理系统，其特征在于，
所述存储控制部经由专用通信线路或网络从所述第一存储部向所述第二存储部传输所述摄影信息。
7.一种产业机械，具备：
根据权利要求1～6中的任一项所述的图像处理系统；
定位机构，其对所述视觉传感器进行定位；以及
机械控制装置，其控制所述定位机构，并将所述定位机构的信息作为所述机械控制信息提供给所述存储控制部。
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