CN113465498A - 模具及配件的法线矢量的推定方法以及系统 - Google Patents

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Abstract

提供配件的法线矢量和模具的法线矢量的推定方法以及系统。根据图像，基于3个部位的安装螺栓(82)等安装工具或3个部位的吸盘的深度数据或坐标数据，使用坐标或深度决定部(98)和法线矢量运算部(99)，对取出头(60)的法线矢量进行运算推定。根据图像，确定至少3个点以上的延伸部分(36A至36D、35A至35D)，该延伸部分是固定模具31或可动模具(32、34)的一部分或周围部件的一部分，并且沿着与固定模具(31)和可动模具(32、34)的开合方向一致的方向延伸。基于确定出的3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据，使用坐标或深度决定部(98)和法线矢量运算部(99)对模具的法线矢量进行运算推定。

Description

模具及配件的法线矢量的推定方法以及系统
技术领域
本发明涉及被安装到成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和被安装到成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法以及系统。
背景技术
在日本特开2002-120175号公报(专利文献1)中，公开了涉及成形品取出机的示教的发明。以往，在从成形机的模具取出成形品时，作业者观察取出头与模具的关系，并且一边移动取出头一边进行事先对进入框架的路径以及配件的姿势进行编程的示教程序的设定作业，以使得被安装到成形品取出机的进入框架的取出头(配件)不与模具碰撞。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-120175号公报
在进行上述作业的情况下，产生了取出头和模具碰撞从而损伤模具的问题。该问题是因为设置在成形机的模具的设置状况以及取出头的结构部件的安装状态总是不变化这样的作业者的意识而产生的。然而，实际情况是取出头的安装状态并不总是固定的。在这样的实际情况下，对于制作或修改示教程序，需要作业者的较高的熟练度、观察眼力。如果取出头相对于模具而倾斜，则存在例如可能在取出头的模具进入时接触、在面接合时损伤模具的担忧。因此，需要掌握取出头和模具的倾斜，并对模具进入时、面接合时的倾斜进行对齐。
如果考虑示教的自动化、高精度化，则需要知晓模具以及配件的安装状态。能够通过知晓配件的法线矢量和安装于成形机的状态的模具的法线矢量来识别模具以及配件的安装状态。
发明内容
本发明的目的在于，分别提供安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法以及系统。
本发明是安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法。在本发明中，将与安装于成形机的状态下的模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为模具的法线矢量，将沿着进入框架所延伸的方向延伸、并且在将配件插入到固定模具以及可动模具之间时与平行于接合面的假想面垂直的矢量定义为配件的法线矢量。在本申请说明书中，在可动模具中也包括放入一般的固定模具与可动模具之间的中间模具。而且，使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括周围部件的图像，该周围部件处于固定模具的接合面或可动模具的接合面的周围，并根据图像确定至少3个点以上的延伸部分，该延伸部分是该固定模具或可动模具的一部分或周围部件的一部分、并且在固定模具和可动模具的开合方向一致的方向上延伸，并基于确定出的3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据，推定模具的法线矢量。在本申请说明书中，所谓“深度数据”是包括根据从三维拍摄装置获得的点组数据而获得的点的位置的坐标数据的数据。即，所谓深度数据是指：在从拍摄装置(相机)观察物体时，从拍摄装置观察到的该物体的朝向(通过角度确定)和距离r的信息。而且，所谓“坐标数据”是指以拍摄装置(相机)为原点的x、y、z正交坐标系中的物体的坐标P(x，y，z)。而且，深度数据能够变换为坐标数据。
此外，在本发明中，使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括将配件安装于进入框架的3个点以上的安装工具或与成形品接触的3个点以上的接触工具的图像，该安装工具或接触工具沿着与进入框架正交的方向延伸，并根据图像，基于3个部位的安装工具或3个部位的接触工具的深度数据或坐标数据，推定配件的法线矢量。作为输出深度数据和坐标数据的拍摄装置，能够使用三维拍摄装置。此外，作为基于深度数据或坐标数据，根据3个点以上的数据推定法线矢量的手法，能够使用公知的数学手法。在本发明中，能够通过拍摄装置，采取包括从实际使用的模具以及配件获得的深度数据或坐标数据的图像数据，推定配件的法线矢量和模具的法线矢量，并推定与模具以及配件的实际安装状态具有密切关系的法线矢量。因此，能够容易地实现示教的自动化、配件的姿势控制等。
本发明也可以确定为安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法。在该情况下，也将与安装于成形机的状态下的模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为所述模具的法线矢量。而且，使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括周围部件的图像，该周围部件处于固定模具的接合面或可动模具的接合面的周围。根据图像，确定至少3个点以上的延伸部分，该延伸部分是固定模具或可动模具的一部分或周围部件的一部分、并且沿着固定模具和可动模具的开合方向一致的方向延伸，并基于确定出的3个点以上的延伸部分的所述深度数据或坐标数据，推定模具的法线矢量。
此外，本发明也可以确定为安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量的推定方法。在该情况下，将沿着进入框架所延伸的方向并且在将配件插入到固定模具以及可动模具之间时与平行于齐面的假想面垂直的矢量定义为配件的法线矢量。而且，使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括将配件安装在进入框架的3个点以上的与安装工具或成形品接触的3个点以上的接触工具的图像，该安装工具或接触工具沿着与进入框架正交的方向延伸。根据该图像，获得3个部位的安装工具或3个部位的接触工具的深度数据或坐标数据，并基于该深度数据或坐标数据，推定配件的法线矢量。
延伸部分能够使用模具的引导销、固定模具或者可动模具的边缘面或系杆等。
安装工具例如是安装螺栓或安装金属件(安装板)的边缘面，接触工具例如是吸盘。拍摄装置是三维拍摄装置，该三维拍摄装置配置为能够拍摄包括打开的状态的模具的可动模具以及固定模具的一个接合面的图像，并且能够在配件处于模具之外时，拍摄包括配件的取出面的图像。
利用使用本发明的法线矢量的推定方法推定出的模具的法线矢量和配件的法线矢量，能够决定将配件插入到模具内时的配件的姿势，以使得能够在模具的法线矢量与配件的法线矢量一致的姿势下进行取出动作。
此外，利用使用本发明的法线矢量的推定方法推定出的配件的法线矢量和拍摄装置的图像，能够将配件的法线矢量决定为依据于三维尺寸的一维尺寸的矢量，从而正确地测定配件的最大三维尺寸。
进一步地，发明能够作为安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定系统而进行掌握。在本发明的系统中，包括处理器，将与安装于成形机的状态下的所述模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为所述模具的法线矢量，将沿着进入框架所延伸的方向、并且在将配件插入到固定模具以及可动模具之间时与平行于接合面的假想面垂直的矢量定义为所述配件的法线矢量。而且，处理器求得至少3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据，并基于深度数据或坐标数据，推定模具的法线矢量，所述延伸部分根据使用第1拍摄装置而拍摄到的包括周围部件的图像来确定，该第1拍摄装置能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像，该周围部件处于固定模具的接合面或可动模具的接合面的周围，延伸部分是固定模具或可动模具的一部分或周围部件的一部分、并沿着与固定模具和可动模具的开合方向一致的方向延伸。进一步地，处理器求得3个部位的安装工具或3个部位的接触工具的深度数据或坐标数据，并基于深度数据或坐标数据，推定配件的法线矢量，该3个部位的安装工具或3个部位的接触工具根据使用第2拍摄装置而拍摄到的图像来确定，该图像包括将配件安装在进入框架的3个点以上的安装工具或与成形品接触的3个点以上的接触工具，该安装工具或接触工具沿着与进入框架正交的方向延伸，并且该第2拍摄装置能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像。
附图说明
图1是成形品制造系统的立体图，该成形品制造系统包括能够应用本发明的法线矢量推定方法的正交三轴机器人，该正交三轴机器人在X方向、Y方向以及Z方向上具有动作轴。
图2是成形品制造系统的左侧视图。
图3是成形品制造系统的主视图。
图4是成形品制造系统的俯视图。
图5是示出为了应用本发明的法线矢量的推定方法而在成形品取出机的控制系统内构建的最大尺寸测定系统的结构的框图。
图6是示出取出头的最大尺寸的图。
图7的(A)至(H)是用于说明最大尺寸的测定方法的图像显示。
图8的(A)至(E)是用于说明最大尺寸的测定方法的图像显示。
图9是示出在使用1台三维拍摄装置作为拍摄装置来测定最大尺寸的情况下使用的测定系统的结构的框图。
图10的(A)至(D)是为了说明使用点组数据来测定X方向以及Z方向的最大尺寸的情况而使用的图。
图11是为了说明使用点组数据来测定Y方向的最大尺寸的情况而使用的图。
图12是示出在将本发明的法线矢量的推定方法应用于成形品制造系统的情况下使用的法线矢量的推定系统的结构的框图。
图13是为了说明推定取出头的法线矢量的方法的例子而使用的图。
图14的(A)至(B)是为了说明推定取出头的法线矢量的方法的例子而使用的图。
图15的(A)是用于说明由三维拍摄装置获得的深度数据的图，图15的(B)是使用于由三维拍摄装置对拍摄对象的3个点进行拍摄的情况的说明的图。
图16是示出根据振动数据通过运算来推定法线矢量的情况下的流程的流程图。
图17是为了说明推定模具的法线矢量的方法的例子而使用的图。
图18是为了说明推定模具的法线矢量的方法的例子而使用的图。
附图标记说明
1：成形品制造系统；
3：成形机；
31：固定模具；
32：中间模具；
34：可动模具；
5：成形品取出机；
59B：升降框架(进入框架)；
6：取出头(配件)；
71：拍摄装置系统；
72：图像显示装置；
73：画面；
74：X轴方向驱动源；
75：X轴方向移动量测定器；
76：Y轴方向驱动源；
77：Y轴方向移动量测定器；
78：Z轴方向驱动源；
79：Z轴方向移动量测定器；
C11：第1拍摄装置；
C12：第2拍摄装置；
90：控制装置；
91：示教部；
92：数据存储部；
93：可使用性判定部；
96：图像控制部；
97：操作部；
98：坐标或深度决定部；
99：法线矢量运算部。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的法线矢量的推定方法的实施方式。图1至图4是成形品制造系统1的立体图、左侧视图、主视图以及俯视图，成形品制造系统1包括能够应用本发明的法线矢量的推定方法并且能够应用最大尺寸测定方法的正交三轴机器人，该正交三轴机器人在X方向、Y方向以及Z方向上具有动作轴。在图1中，示出了本实施方式中使用的X方向、Y方向以及Z方向。成形品制造系统1构成为组合树脂成形机3和作为正交三轴机器人的成形品取出机5。成形品取出机5是斜线滑降型的成形品取出机，基部被树脂成形机3的固定层板30支承。
在树脂成形机3的固定层板30固定有固定模具31，在可动层板33固定有可动模具34。而且，也将中间模具32视为可动模具。而且，在固定层板30与可动层板33之间，配置有引导可动层板33的移动的4根系杆35A至35D。4根系杆35A至35D空出相等间隔地配置，穿过4根系杆35A至35D的中心的假想中心线穿过固定模具31以及可动模具(32、34)的中心(吸嘴中心)。此外，中间模具32以及可动模具34分别由引导销36A至36D引导。4根引导销36A至36D也空出相等间隔地配置，穿过4根引导销36A至36D的中心的假想中心线也穿过固定模具31以及可动模具34的中心(吸嘴中心)。
成形品取出机5具备横动轴53、第1行走体55、抽出轴57、流道用升降单元58和成形品吸附用升降单元59。横动轴53具有在与成形机3的长度方向水平地正交的X轴方向上延伸的悬臂梁构造。第1行走体55被横动轴53支承，以伺服机构所包括的AC伺服电机为驱动源沿着横动轴53而在X轴方向上进退。抽出轴57设置在第1行走体55，在与成形机的长度方向平行的Y轴方向上延伸。流道用升降单元58以及成形品吸附用升降单元59以伺服机构所包括的AC伺服电机为驱动源而能够在Y方向移动地被抽出轴57支承。流道用升降单元58具有如下的构造：在被抽出轴57能够移动地支承的行走体58A具备沿Z方向升降的升降框架58B。行走体58A被AC伺服电机驱动，从而在Y方向上移动。升降框架58通过驱动源而在上下方向(Z方向)上升降。升降框架58B具备对被废弃的流道进行保持的作为配件的夹具58C。
此外，成形品吸附用升降单元59所包括的行走体59A通过由AC伺服电机驱动，从而在抽出轴57上沿Y方向移动。成形品吸附用升降单元59具备通过驱动源在上下方向(Z方向)上升降的升降框架58B、以升降框架59B的轴线为中心而转动的作为姿势控制装置的翻转单元59C、和设置在翻转单元59C的取出头60。在本实施方式中，在将取出头60作为配件而测定其最大尺寸的情况等下，推定取出头60的法线矢量。
在本实施方式中，为了试验性地探寻优选的设置场所，8台拍摄装置C1至C8设置在成形品取出机5以及成形机3的各部、和放置在成形机3的侧面方向的台7之上。作为这些拍摄装置C1至C8，使用三维相机(三维拍摄装置)。在本实施方式中，能够从这些拍摄装置C1至C8之中选择可获得优选的图像的拍摄装置，从而获得需要的图像。
图5是示出为了实施测定配件的三维形状尺寸的方法而在成形品取出机5的控制系统内构建的最大尺寸测定系统的结构的框图。此外，图6是示出取出头60的最大尺寸的图。图7以及图8是用于说明测定最大尺寸的方法的图像显示。
在利用本实施方式的法线矢量的推定方法的最大尺寸的测定方法中，在将作为配件的取出头60安装于作为成形品取出机5的进入框架的升降框架59B的状态下，在取出头60开始作业之前，基于由至少1台以上的拍摄装置(C1至C8)拍摄到的取出头60的图像，测定取出头60的X方向的最大尺寸、Y方向的最大尺寸和Z方向的最大尺寸，该成形品取出机是正交三轴机器人。虽然也取决于使用的测定方法，但优选决定由至少1台以上的拍摄装置拍摄时的拍摄装置的三维的位置坐标、被拍摄的取出头60(配件)的三维的位置坐标、和拍摄装置的视角以及取出头60(配件)向升降框架59B(进入框架)的安装姿势，以使得由拍摄装置获得的图像包括取出头60的三维形状尺寸的测定所需要的信息。像这样事先具备越多的坐标信息、拍摄装置的视角、安装姿势等信息，则基于图像测定最大尺寸时的运算变得越容易，从而能够使基于拍摄装置的安装位置以及安装姿势的差异的图像数据的校正运算减少。
因此，为了获得拍摄装置的视角信息，能够利用本发明的配件的法线矢量的推定方法。即，只要得知取出头60的法线矢量，就能够使该法线矢量的角度与拍摄装置的视角一致。
在使用图5的框图所示的系统来测定最大尺寸的情况下，为了通过作业者的操作来测定最大尺寸，包括1台以上的拍摄装置的拍摄系统71使用：第1拍摄装置C11，用于获得处于能够测定取出头60的X方向的最大尺寸以及Z方向的最大尺寸的姿势的取出头60的第1图像；第2拍摄装置C12，用于获得处于能够测定取出头60的Y方向的最大尺寸以及Z方向的最大尺寸的姿势的取出头60的第2图像；和图像显示装置72，具备显示第1图像或第2图像的带正交坐标轴指示器的画面73。在此，所谓带正交坐标轴指示器的画面73，是具有正交的两个轴(GZ-GX、GZ-GY)的量规画面。
在本实施方式中，使用在X方向上移动升降框架59A的X方向驱动源74以及X方向移动量测定器75、在Y方向上移动升降框架59A的Y方向驱动源76以及Y方向移动量测定器77、在Z方向上移动升降框架59A的Z方向驱动源78以及Z方向移动量测定器79。作业者使用设置在控制器的包括操作开关等的操作部97来实施以下操作。另外，在以下操作中，对图像显示装置72的画面73的图像显示由在成形品取出机5的控制部内构成的控制装置90内的图像控制部96实施。此外，最大尺寸的运算由尺寸运算部95基于X方向移动量测定器75至Z方向移动量测定器79的输出而实施。而且，根据来自操作部97的操作，对X方向驱动源74至Z方向驱动源78的动作指令从驱动控制部94输出。进一步地，控制装置90具备进行之后说明的示教的操作的示教部91、存储示教数据的数据存储部92以及可使用性判定部93。
具体地，作为第1图像装置C11，只要不改变取出头60的姿势，能够使用图1至图4所示的拍摄装置C1或C2。对于第1图像装置C11，从正面对作为配件的取出头60进行拍摄。此外，作为第2图像装置C12，只要不改变取出头60的姿势，能够使用图1至图4所示的拍摄装置C6至C8。只要不改变取出头60的姿势，能够使用图1至图4所示的拍摄装置C1至C5。对于第1图像装置C11，从正面对作为配件的取出头60进行拍摄。第2图像装置C12从侧面对取出头60进行拍摄。能够在将第1以及第2拍摄装置C11以及C12配置在取出头60的正面或侧面时，利用本发明的法线矢量的推定方法。
此外，具体地，如图7所示，设为使画面73上的带正交坐标轴指示器G的正交坐标轴GZ以及GX所延伸的方向与来自第1拍摄装置C11的第1图像中的X方向以及Z方向一致的状态。为了设为该状态，一边观察画面73的图像和指示器G的图像一边进行。然后，在驱动包括伺服电机等的Z方向驱动源78以使取出头60在Z方向上移动的期间内，从第1图像中的Z方向的一个方向的取出头60的最外端部即吸盘60A穿过画面上的基准线(在本例中是GX)(设此时的测定值为Zs)到Z方向的另一方向的最外端部即吸盘60B穿过基准线(在本例中是GX)(设此时的测定值为Ze)为止的期间[图7的(A)至图7的(D)]，根据包括编码器等的Z方向移动量测定器79测出的距离[参照图6的Zs-Ze]，对Z方向的最大尺寸进行运算。
此外，在使画面73上的带正交坐标轴指示器G的正交坐标轴GZ以及GY所延伸的方向与第1图像中的X方向以及Z方向一致的状态下驱动X方向驱动源74以使取出头60在X方向上移动的期间内，从第1图像中的X方向的一个方向的最外端部即吸盘60C穿过画面上的基准线(在本例中是GZ)(设此时的测定值为Xs)到X方向的另一方向的最外端部即吸盘60D穿过基准线(GZ)(设此时的测定值为Xe)为止的期间，根据X方向移动量测定器测出的距离[参照图6的Xs-Xe]，测定所述X方向的最大尺寸。
进一步地，如图8所示，在使画面73上的带正交坐标轴指示器G的正交坐标轴GZ-GY所延伸的方向与第2图像(侧面图像)中的Y方向以及Z方向一致的状态下驱动Y方向驱动源76以使取出头60在Y方向上移动的期间内，从第2图像中的Y方向的一个方向的最外端部60E穿过画面上的基准线(在本例中是GZ)(设此时的测定值为Ys)到Y方向的另一方向的最外端部60F穿过基准线(GZ)(设此时的测定值为Ye)为止的期间，根据Y方向移动量测定器测出的距离[参照图6的Ys-Ye]，测定Y方向的最大尺寸。
根据该最大尺寸的测定方法，能够利用简单的设备并且通过简单的操作测定X方向、Y方向以及Z方向的最大尺寸。关于安装于成形品取出机5的升降框架59B的取出头60，常常由于修理而将安装的部件更换为与设计规格不同的部件、安装的部件的配置姿势由于维护而变化。例如，安装于作为进入框架的升降框架59B的状态的取出头60构成为组合包括向取出头60提供动力的气管或布线的附属部件。因此，这些气管或布线在每次更换取出头60时，有时位置以及姿势变化。此外，也存在作业者将错误的取出头安装于升降框架59B的情况。即使在这样的情况下，只要在安装于升降框架59B的状态下测定取出头60的X、Y、Z方向的最大尺寸，就能够在实际上使用取出头60而开始取出作业之前，判定实际上想要使用的取出头60的形状的变更。其结果是，能够事先探测取出头60与处于移动路径中的部件等碰撞的情况、安装了错误的取出头的情况。
(其他测定系统)
图9是示出在使用1台三维拍摄装置C13作为拍摄装置，从而测定最大尺寸的情况下使用的测定系统的结构的框图。在该测定系统中，使用三维拍摄装置C13作为拍摄装置，从而测定最大尺寸，该三维拍摄装置C13对物体表面进行测量，并作为具有三维坐标的多个点的点组数据而进行输出。第1点组数据获取部101A根据使用三维拍摄装置C13从正面对取出头60进行拍摄时的图像数据，获取能够测定取出头60的X方向的最大尺寸以及Z方向的最大尺寸的第1点组数据。此外，第2点组数据获取部101B根据使用三维拍摄装置C13从侧面对取出头60进行拍摄时的图像数据，获取能够测定取出头60的Y方向的最大尺寸以及Z方向的最大尺寸的第2点组数据。能够在将三维拍摄装置C13配置在取出头60的正面或侧面时，利用本发明的法线矢量的推定方法。在使用1台三维拍摄装置的情况下，只要将图1的拍摄装置C1作为三维拍摄装置，在拍摄到正面图像之后，使用作为姿势变更装置的翻转单元59C使取出头60旋转90度，从而获取侧面图像即可。另外，当然也可以使得使用2台三维拍摄装置来获得正面图像和侧面图像这两者。
控制装置90′中的最大尺寸决定部100根据第1点组数据，基于位于Z方向的一个最外端的点的坐标以及位于另一最外端的点的坐标，测定Z方向的最大尺寸。此外，根据第1点组数据，基于位于X方向的一个最外端的点的坐标以及位于另一最外端的点的坐标，测定X方向的最大尺寸。进一步地，根据第2点组数据，基于位于Y方向的一个最外端的点的坐标以及位于另一最外端的点的坐标，测定Y方向的最大尺寸。
由三维拍摄装置获得的点组数据是自动地测量物体表面，并以多个点的三维坐标为点组而设为数据文件的数据。即，在构成点组的各点中包括三维坐标的信息。因此，如果由三维拍摄装置对图10的(A)所示的那样的取出头60进行拍摄，则可获得如图10的(B)所示的那样的点组数据。在各点中包括三维坐标的信息。因此，如图10的(C)、(D)所示，最大尺寸决定部100从点组数据之中，求出在X方向上具有相同的深度(相同的Y坐标值)的点之中X方向的坐标最大的点和最小的点的坐标值，并将这些坐标值之差作为X方向的最大尺寸Xm。此外，从点组数据之中，求出在Z方向上具有相同的深度(相同的Y坐标值)的点之中Z方向的坐标最大的点和最小的点的坐标值，并将这些坐标值之差作为Z方向的最大尺寸Zm。接下来，如图11所示，从通过第2点组数据获取部101B获取的点组数据之中，求得在Y方向上具有相同的深度(相同的X坐标值)的点之中Y方向的坐标最大的点和最小的点的坐标值，并将这些坐标值之差作为Y方向的最大尺寸Ym。如此这般，能够根据点组数据获得取出头60的三维的最大尺寸Xm、Ym、Zm。获得最大尺寸之后，只要与最初的实施方式同样地利用最大尺寸即可。
另外，基于图像来测定最大尺寸的方法只要使用公知的测定技术即可，根据上述例子，能够使作业者的熟练度的差异所导致的测定误差为最小限度。另外，如果使用拍摄数据，则能够通过进行标准的取出头(配件)的图像和拍摄到的图像的对比，根据其差异自动地测定最大尺寸，或使用擅长图像识别的AI技术来测定最大尺寸。其结果是，能够进行测定的自动化。
(配件以及模具的法线矢量的推定)
图12是示出在将本发明的法线矢量的推定方法应用于上述的成形品制造系统的情况下使用的法线矢量的推定系统的结构的框图。在图12的框图中，对与图5的框图的构成要素共同的构成要素标注了相同的附图标记，关于法线矢量的推定不需要的要素，未进行图示。在图12的框图中，在控制装置90内具备坐标或深度决定部98和法线矢量运算部99，此外，图示了姿势控制装置驱动部59D，该姿势控制装置驱动部59D基于法线矢量的推定结果，控制作为姿势控制装置的翻转单元59C。控制装置90内的至少坐标或深度决定部98和法线矢量运算部99分别使用处理器构成。
该法线矢量的推定系统推定安装于作为成形品取出机5的进入框架的升降框架59B的状态的作为配件的取出头60的法线矢量和安装于成形机3的状态的模具31、32、34的法线矢量。在本实施方式中，与安装于成形机3的状态的模具的固定模具31以及可动模具(32、34)各自的接合面垂直的矢量成为模具的法线矢量。此外，沿着作为进入框架的升降框架59B所延伸的方向延伸、并且在将作为配件的取出头60插入到固定模具31以及可动模具(32、34)之间时与平行于接合面的假想面垂直的矢量成为作为配件的取出头60的法线矢量。
而且，在本实施方式中，如图13以及图14所示，使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置C11(三维拍摄装置)拍摄图像，该图像包括沿着与成为进入框架的升降框架59B正交的方向(抽出方向)延伸并且将取出头(配件)60安装在升降框架59B的3个点以上的作为安装工具的安装螺栓82或与成形品接触的3个点以上的作为接触工具的吸盘60A至60D。作为第1图像装置C11，能够使用图1至图4所示的拍摄装置C1或C2。第1图像装置C11从正面或背面对作为配件的取出头60进行拍摄。在由三维拍摄装置拍摄的图像数据中，包括被摄体的深度数据。
如图14的(A)所示，在取出头60的背面可见的4根安装螺栓82成为取出头的安装基准。因此，连结4根安装螺栓82而形成、并且与4根安装螺栓82正交的假想面PS1成为与取出头60的法线矢量正交的面。此外，如图14的(B)所示，连结吸盘60A至60D的中心而形成、并且与吸盘60A至60D正交的假想面PS2成为与取出头60的法线矢量正交的面。然后，根据这些图像，基于3个部位的安装螺栓82或3个部位的吸盘的深度数据或坐标数据，使用坐标或深度决定部98和法线矢量运算部99，对取出头60的法线矢量进行运算推定。坐标或深度决定部98能够根据作为拍摄装置C11使用的三维拍摄装置拍摄的图像而获得的信息(存储在数据存储部92数据)，获取4根安装螺栓82或4个吸盘60A至60D的深度数据或坐标数据。另外，这些数据与使用的三维拍摄装置的规格相应，这是理所当然的。在本实施方式中，作为安装工具以安装螺栓82为例，但在安装工具中，还包括安装板81。在安装金属件(安装板)的情况下，将该多个边缘面81A视为3个点以上的安装工具即可。
构成为包括处理器的法线矢量运算部99根据从公知的空间中的平面中求得法线矢量的运算方法而对法线矢量进行运算。图15的(A)是为了说明深度数据与坐标数据的关系而使用的图。在图15的(A)中，O点是三维拍摄装置的位置，P点例如设为取出头的正面或背面的某一点。在该情况下，所谓深度数据，是指在从三维拍摄装置观察取出头的P点时，从三维拍摄装置观察的取出头的朝向(由角度θ和
Figure BDA0002994562880000131
确定)和距离r的信息。P点的坐标数据x、y、z能够表示为
Figure BDA0002994562880000132
z＝rcosθ。
因此，如图15的(B)所示，例如在将取出头的正面上的3个点P、Q、R的坐标数据设为P(x，y，z)、Q(x，y，z)、R(x，y，z)时，这3个点的坐标数据x、y、z能够通过将由三维拍摄装置获得的点P、Q、R的深度数据
Figure BDA0002994562880000133
放入上述式[
Figure BDA0002994562880000134
Figure BDA0002994562880000135
z＝rcosθ]来求得。在此，如果xyz正交坐标空间内的平面将A、B、C、D设为实数从而由Ax+By+Cz+D＝0的平面方程式给出，则取出头的正面的法线矢量n为n＝(A，B，C)，因而如果将P、Q、R的坐标数据代入平面方程式，并解联立方程式，则可求得A、B、C。图16示出了该变换以及运算的流程。
另外，作为求得法线矢量的另外的思路，如果设x轴、y轴、z轴的基矢量分别为i、j、k，法线矢量a能够表示为a＝Ai+Bj+Ck的式子。作为大小，1单位法线矢量n由n＝(Ai+Bj+Ck)/(A2+B2+C2)1/2的式子求得。也可以使用该运算法，通过运算求得假想面PS1或PS2的法线矢量。另外，也可以使用其他运算法，这是理所当然的。上述运算由法线矢量运算部99执行。
此外，在本实施方式中，在求得模具的法线矢量的情况下，使用能够拍摄包括深度数据或坐标数据的图像的第2拍摄装置C12(三维拍摄装置)来拍摄图像，该图像包括处于固定模具31的接合面或可动模具(32、34)的接合面的周围的周围部件。作为第2图像装置C12，能够使用在图1至图4所示的位置设置为能够调整视角的拍摄装置C2～C8中的至少1台。而且，在本实施方式中，根据由包括三维拍摄装置的第2拍摄装置拍摄到的图像，确定至少3个点以上的延伸部分(参照图17以及图18的模具的导销36A至36D、固定模具31或者可动模具34的边缘面34A、系杆35A至35D等)，该延伸部分是固定模具31或可动模具(32、34)的一部分或周围部件的一部分，并且沿着与固定模具31和可动模具(32、34)的开合方向(抽出方向)一致的方向延伸。该确定能够根据在图像显示装置72的画面73中拍到的图像来进行确定。如前述所示，在由三维拍摄装置拍摄并存储在数据存储部92的图像数据中，也包括被摄体的深度数据和坐标数据，因而由坐标或深度决定部98，决定确定出的3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据。然后，法线矢量运算部99基于由坐标或深度决定部98决定的深度数据或坐标数据，通过运算来推定模具的法线矢量。
在图17的例子中，根据图像，获取4根引导销36A至36D或系杆35A至35D的深度数据或坐标数据，基于这些数据，求得与4根引导销36A至36D或系杆35A至35D正交的假想面PS3或PS4。引导销36A至36D或系杆35A至35D是在安装模具时不变化的延伸部分，利用它们而安装的模具的接合面与根据引导销36A至36D或系杆35A至35D的坐标数据或深度数据求得的三维的假想面PS3或PS4实质上平行。因此，如此以来，能够使用前述的运算式求得模具的法线矢量。
在图18的例子中，在图1所示的拍摄装置C5的位置安装三维拍摄装置，使该三维拍摄装置进入到模具内，获取包括可动模具34的边缘面34A(包围模具的接合面的4个缘)的4个交点的三维图像数据。然后，根据附随于该图像数据而获得的4个交点的坐标数据或深度数据，求得包括该4个交点的三维的假想面PS5。模具的接合面与三维的假想面PS5实质上平行。然后，能够根据这些数据求得抽出方向的法线矢量。在该例子中，由于根据与模具的接合面相关的部分的信息求得法线矢量，因而能够正确地推定可能根据模具的安装状态变化的法线矢量。
(可使用性、示教)
如上述那样测定的最大尺寸以及法线矢量的利用方法是任意的。在上述实施方式中，在利用示教部91的操作实施示教之前，可使用性判定部93根据取出头60的三维形状尺寸的信息，判断使用取出头60的取出作业中的使用的适合与否，只要是不能使用，则从可使用性判定部93输出警报。即，能够根据最大尺寸，判定取出头60是否能够不与模具碰撞而进入到扪开的模具内，此外，能够根据取出头的法线矢量和模具的法线矢量的不一致度，判定是否能够通过取出头可靠地取出成形品。即，当执行示教时，事先判断在取出头60的移动中可能与周围的物碰撞的情况或不能可靠地取出成形品的情况，只要不具有取出头60的可使用性，就发出警报。
如果是取出头60的安装姿势的问题，则只要基于警报，进行取出头60的重新安装、或通过向姿势控制装置驱动部59D提供指令以使作为姿势控制装置的翻转单元59C动作，从而将取出头60的姿势改变为适当的姿势即可。
-工业实用性-
根据本发明，通过拍摄装置，采用从实时地安装的模具以及配件获得的包括深度数据或坐标数据的图像数据，推定配件的法线矢量和模具的法线矢量，因而能够推定与模具以及配件的实时的安装状态具有密切的关系的法线矢量。因此，能够容易地实现示教的自动化、配件的姿势控制等。

Claims (13)

1.一种法线矢量的推定方法，是安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法，
所述法线矢量的推定方法的特征在于，
将与安装于所述成形机的状态下的所述模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为所述模具的法线矢量，将沿着所述进入框架所延伸的方向延伸、并且在将所述配件插入到所述固定模具以及可动模具之间时与平行于所述接合面的假想面垂直的矢量定义为所述配件的法线矢量，
使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的第1拍摄装置，拍摄包括周围部件的图像，所述周围部件处于所述固定模具的所述接合面或所述可动模具的所述接合面的周围，根据所述图像确定至少3个点以上的延伸部分，所述延伸部分是所述固定模具或可动模具的一部分或所述周围部件的一部分、并且沿着与所述固定模具和所述可动模具的开合方向一致的方向延伸，基于确定出的3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据，推定所述模具的法线矢量，
使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的第2拍摄装置，拍摄包括将所述配件安装于所述进入框架的3个点以上的安装工具或与所述成形品接触的3个点以上的接触工具的图像，所述安装工具或所述接触工具沿着与所述进入框架正交的方向延伸，并基于根据所述图像获得的3个部位的所述安装工具或3个部位的所述接触工具的所述深度数据或所述坐标数据，推定所述配件的法线矢量。
2.根据权利要求1所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述延伸部分是所述模具的引导销、所述固定模具或者可动模具的边缘面或系杆。
3.根据权利要求1所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述安装工具是安装螺栓或安装金属件。
4.根据权利要求1所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述接触工具是吸盘。
5.根据权利要求1所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述拍摄装置是三维拍摄装置。
6.一种法线矢量的推定方法，是安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定方法，
所述法线矢量的推定方法的特征在于，
将与安装于所述成形机的状态下的所述模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为所述模具的法线矢量，
使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括周围部件的图像，所述周围部件处于所述固定模具的所述接合面或所述可动模具的所述接合面的周围，根据所述图像确定至少3个点以上的延伸部分，所述延伸部分是所述固定模具或可动模具的一部分或所述周围部件的一部分、并且沿着与所述固定模具和所述可动模具的开合方向一致的方向延伸，并基于确定出的3个点以上的延伸部分的所述深度数据或所述坐标数据，推定所述模具的法线矢量。
7.根据权利要求6所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述延伸部分是所述模具的引导销、所述固定模具或者可动模具的边缘面或系杆。
8.一种法线矢量的推定方法，是安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量的推定方法，
所述法线矢量的推定方法的特征在于，
将沿着所述进入框架所延伸的方向延伸、并且在将所述配件插入到所述固定模具以及可动模具之间时与平行于所述接合面的假想面垂直的矢量定义为所述配件的法线矢量，
使用能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像的拍摄装置，拍摄包括将所述配件安装于所述进入框架的3个点以上的安装工具或与所述成形品接触的3个点以上的接触工具的图像，所述安装工具或所述接触工具沿着与所述进入框架正交的方向延伸，并基于根据所述图像获得的3个部位的所述安装工具或3个部位的所述接触工具的所述深度数据或所述坐标数据，推定所述配件的法线矢量。
9.根据权利要求8所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述安装工具是安装螺栓或安装金属件。
10.根据权利要求8所述的法线矢量的推定方法，其特征在于，
所述接触工具是吸盘。
11.一种配件的姿势决定方法，其特征在于，
使用利用权利要求1的法线矢量的推定方法推定出的所述模具的法线矢量和所述配件的法线矢量，决定在将所述配件插入到所述模具内时的所述配件的姿势，以使得能够在所述模具的法线矢量与所述配件的法线矢量一致的姿势下进行取出动作。
12.一种最大三维尺寸测定方法，其特征在于，
使用利用权利要求8所述的法线矢量的推定方法而推定出的所述配件的法线矢量和所述拍摄装置的所述图像，将配件的法线矢量决定为依据于三维尺寸的一维尺寸的矢量，从而测定所述配件的最大三维尺寸。
13.一种法线矢量的推定系统，是安装于成形品取出机的进入框架的状态下的配件的法线矢量和安装于成形机的状态下的模具的法线矢量的推定系统，
所述法线矢量的推定系统的特征在于，
包括处理器，
将与安装于所述成形机的状态下的所述模具的固定模具以及可动模具各自的接合面垂直的矢量定义为所述模具的法线矢量，将沿着所述进入框架所延伸的方向延伸、并且在将所述配件插入到所述固定模具以及可动模具之间时与平行于所述接合面的假想面垂直的矢量定义为所述配件的法线矢量，
所述处理器构成为：
求得至少3个点以上的延伸部分的深度数据或坐标数据，并基于所述深度数据或坐标数据，推定所述模具的法线矢量，所述延伸部分根据使用第1拍摄装置拍摄到的包括周围部件的图像而确定，所述第1拍摄装置能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像，所述周围部件处于所述固定模具的所述接合面或所述可动模具的所述接合面的周围，所述延伸部分是所述固定模具或可动模具的一部分或所述周围部件的一部分、并且沿着与所述固定模具和所述可动模具的开合方向一致的方向延伸，
求得3个部位的安装工具或3个部位的接触工具的深度数据或坐标数据，并基于所述深度数据或所述坐标数据，推定所述配件的法线矢量，3个部位的所述安装工具或3个部位的所述接触工具根据使用第2拍摄装置拍摄到的图像而确定，该图像包括将所述配件安装于所述进入框架的3个点以上的所述安装工具或与所述成形品接触的3个点以上的所述接触工具，所述安装工具或所述接触工具沿着与所述进入框架正交的方向延伸，并且所述第2拍摄装置能够拍摄包括被摄体的深度数据或坐标数据的图像。
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