CN116723917A - 机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法 - Google Patents

机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法 Download PDF

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CN116723917A CN202180086179.5A CN202180086179A CN116723917A CN 116723917 A CN116723917 A CN 116723917A CN 202180086179 A CN202180086179 A CN 202180086179A CN 116723917 A CN116723917 A CN 116723917A
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山下智辉
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Mayekawa Manufacturing Co
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Abstract

机械臂用的工具检查装置具备：工具移动控制部，其用于控制机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；摄像控制部，其用于控制摄像装置对移动到规定位置的工具进行拍摄；以及判定部，其用于基于利用摄像装置拍摄的拍摄图像来判定工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。

Description

机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法
技术领域
本公开涉及一种机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法。
背景技术
以往公知有一种机械臂，其以可更换的方式装设有用于对物体执行加工或操作的工具。例如，对于专利文献1公开的机械臂而言，可根据对物体进行的加工等而在机械臂上装设多种工具中的任意一种工具。上述机械臂能够通过使工具开闭来把持物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-158405号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了适当地利用上述机械臂进行加工等作业，需要根据所执行的加工来满足如下工具条件：所装设的工具是合适的种类、所装设的工具是合适的状态(例如开状态或闭状态)等。关于这一点，专利文献1没有公开用于高精度地判定工具是否满足工具条件的具体结构。
本公开的目的在于提供一种机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法，能够高精度地判定工具是否满足工具条件。
(二)技术方案
本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查装置具备：工具移动控制部，其构成为控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；摄像控制部，其构成为控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及判定部，其构成为基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查程序使计算机执行：工具移动控制步骤，用于控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；摄像控制步骤，用于控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及判定步骤，用于基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查方法具备：工具移动控制工序，用于控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；摄像控制工序，用于控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及判定工序，用于基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
(三)有益效果
根据本公开，能够提供一种机械臂用的工具检查装置、工具检查程序及工具检查方法，能够高精度地判定工具是否满足工具条件。
附图说明
图1是表示一实施方式的工件加工系统的图。
图2是表示一实施方式的工具移动到规定位置的流程的图。
图3是表示一实施方式的与工具种类对应的规定位置的图。
图4是表示一实施方式的用于执行图像处理的基准图像的数据即基准图像数据的图。
图5A是说明一实施方式的判定部的判定方法的图。
图5B是说明一实施方式的判定部的判定方法的另一图。
图6是表示一实施方式的工件加工系统的电路结构的框图。
图7是一实施方式的加工控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明一些实施方式进行说明。但是，作为实施方式记载的或者在附图中示出的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不表示将本发明的范围限定于此，仅是说明例。
例如，“某个方向上”、“沿某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对的或者绝对的配置的表达不是仅表示严格意义上的配置，也表示具有公差、或者以能够获得相同功能程度的角度、距离相对地位移的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物是相等状态的表达不是仅表示严格地相等状态，也表示存在公差或者能够获得相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表达不是仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在能够获得相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“存在”、“具有”、“具备”、“包括”、或者“有”一个构成要素的表达不是排除其他构成要素的存在的排他性表达。
图1是表示一实施方式的工件加工系统1的图。一实施方式的工件加工系统1设置为使用工具40对工件5进行加工。工件5是工具40的加工对象。作为一例，工件5是农产品、畜产品、或者水产品等食品。食品不论是生鲜食品或者加工食品均可。以下对工件5是生鲜肉的一实施方式进行说明。
一实施方式的工件加工系统1具备：输送装置7，其用于输送工件5；机械臂30，其用于对工件5进行加工；摄像装置8，其用于对工具40进行拍摄；照明部4，其用于对摄像装置8的拍摄区域进行照明；以及机械臂用的工具检查装置50。
一实施方式的输送装置7是沿水平方向输送工件5的带式输送机。
一实施方式的摄像装置8设置为从上方对工具40进行拍摄。在该实施方式中，摄像装置8的拍摄图像15是俯视的图像。在图1中，例示了作为工具40一例的夹具41(在后面说明)的拍摄图像15。
在一实施方式中，机械臂30构成为装设有工具40。在一实施方式中，工具检查装置50基于拍摄图像15来检查该工具40是否合适。后面将对机械臂30、工具40、以及工具检查装置50的结构进行详细说明。
此外，在另一实施方式中可以是，输送装置7以悬挂有工件5的姿态对工件5进行把持并输送。另外，摄像装置8可以构成为沿水平方向对工具40进行拍摄，也可以构成为沿相对于水平方向倾斜的方向对工具40进行拍摄。此外，工件加工系统1也可以不具备照明部4。在这种情况下，摄像装置8可以包含照明部4的功能。
对机械臂30的结构进行说明。一实施方式的机械臂30是工业用机器人。更具体而言，作为一例，机械臂30是多关节机器人。机械臂30可以是垂直多关节机器人、水平多关节机器人、或者是它们的组合。
一实施方式的机械臂30包含：机械臂30a、30b、30c。在一实施方式中，装设于该机械臂30的工具40由金属材料形成。另外，一实施方式的工具40具有例如与工件5等相比而言容易反射光的表面。
一实施方式的工具40包含：用于抓住工件5的夹具41、用于夹紧工件5的夹紧件42、以及用于切断工件5的刀具43。
在一实施方式中，夹具41装设于机械臂30a，夹紧件42和刀具43装设于机械臂30b或者机械臂30c。
在一实施方式中，准备左右对称的工具40，根据工件5的种类进行区分使用。作为具体的一例，夹紧件42包含夹紧件42L、42R，刀具43包含刀具43L、43R，这些工具40被选择性地装设于机械臂30b、30c。例如，当利用输送装置7输送的工件5是家畜的左肢肉或右肢肉中的任意一方时，在机械臂30b、30c上分别装设夹紧件42L、刀具43R。另外，当工件5是家畜的左肢肉或右肢肉中的任意另一方时，在机械臂30b、30c上分别装设刀具43L、夹紧件42R。在一实施方式中，这些装设作业由作业者进行。在另一实施方式中，这些装设作业也可以由另一机器人进行。
一实施方式的夹具41和夹紧件42从驱动源获得驱动力并进行开闭动作。在一实施方式中，作为驱动源而采用未图示的气缸。在这种情况下，在夹具41和夹紧件42各自设置的流入口及流出口经由空气管连接于气缸。此外，也可以采用液压缸或者电动机作为驱动源。
在另一实施方式中可以是，工件加工系统1不具备左右对称的工具40。例如，夹紧件42可以仅包含夹紧件42L、42R中的任意一方。同样地，刀具43也可以仅包含刀具43L、43R中的任意一方。在此外另一实施方式中可以是，多个机械臂30分别仅装设单一的工具40。
另外，工件加工系统1不限于设置多个机械臂30的情况。单一的机械臂30可以选择性地装设多种工具40，也可以仅装设单一的工具40。
对机械臂用的工具检查装置50(以下有时称为工具检查装置50)的结构进行说明。工具检查装置50采用与工具40应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件作为检查的判定基准。在一实施方式中，基于与拍摄图像15有关的评价值进行工具检查。一实施方式的评价值如后面说明的那样是与拍摄图像15有关的亮度值。
工具种类是应该装设于机械臂30的工具40的种类。一实施方式的工具种类是夹具41、夹紧件42、或者刀具43中的任一。例如，当虽然应该装设夹紧件42L但是却在机械臂30b装设有刀具43L时，不满足与工具种类有关的工具条件。这样的事例可能会在例如由作业者进行的工具40的更换作业出错时发生。
工具状态是装设于机械臂30的工具40应该满足的状态。一实施方式的工具状态包括：夹具41及夹紧件42的开状态或闭状态、刀具43的正常状态。例如，当虽然夹具41或夹紧件42应该是闭状态但是这些工具40却是开状态时，不满足与工具状态有关的工具条件。这样的事例可能会在例如利用空气管使夹具41或夹紧件42与气缸连接的作业出错时发生。或者，当虽然刀具43应该是正常状态但是刀具43缺损时，不满足与工具状态有关的工具条件。这样的事例可能会在例如持续使用刀具43时发生。
在一实施方式中，将上述的工具种类和工具状态关联进行管理。因此，工具检查装置50能够在一次检查中检查工具40的种类和状态分别是否合适。作为具体的一例，工具检查装置50能够在一次检查中判定：作为工具种类是夹具41、作为工具状态是开状态进行了关联的工具条件是否充足。或者，能够在一次检查中判定：作为工具种类是刀具43L、作为工具状态是正常状态进行了关联的工具条件是否充足。
此外，在另一实施方式中可以是，工具种类和工具状态不进行关联。例如可以是，工具检查装置50分别判定与工具种类有关的工具条件、和与工具状态有关的工具条件的各条件是否充足。
在另一实施方式中，工具条件可以是仅与工具种类有关的条件。也就是说，可以仅判定装设于机械臂30的工具40的种类是否合适。或者，工具条件也可以是仅与工具状态相关的条件。例如，在机械臂30仅装设单一的工具40的实施方式中，仅判定工具40的状态是否合适即可。
对工具检查装置50的结构进行说明。一实施方式的工具检查装置50具备：条件获取部51、工具移动控制部52、摄像控制部53、图像处理部55、亮度值获取部56、以及判定部59。这些构成要素的功能如后面说明的那样通过处理器91(参照图6)来实现。
一实施方式的条件获取部51构成为，根据判定为工具条件充足后的机械臂30的作业预定(动作预定)，来获取工具条件。例如，作为判定为工具条件充足后的作业而言，如果预定为由开状态的夹具41进行的作业，则条件获取部51获取：工具种类是夹具41且工具状态是开状态的工具条件。
在一实施方式中，可以对应于多个机械臂30分别预定有多个作业。在这种情况下，条件获取部51可以对应于多个机械臂30来获取工具条件。
一实施方式的工具移动控制部52设置为，控制机械臂30使装设于机械臂30的工具40移动到规定位置P2(参照图2)。作为更具体的一例，工具移动控制部52设置为，控制机械臂30使工具40从位于摄像装置8的拍摄范围内的内侧位置P1(参照图2)移动到规定位置P2，该规定位置P2与内侧位置P1相比而言工具条件是否充足所对应的评价值的差较大。
另外，一实施方式的工具移动控制部52构成为，选择性地控制多个机械臂30中作为控制对象的机械臂30。在一实施方式中，基于由条件获取部51获取的工具条件来确定作为控制对象的机械臂30。
一实施方式的摄像控制部53设置为，控制摄像装置8对移动到规定位置P2的工具40进行拍摄。
一实施方式的图像处理部55构成为，对拍摄图像15实施与工具条件关联的图像处理，生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的处理后图像18(参照图5A、图5B)。所生成的处理后图像18是基于拍摄图像15的图像。处理后图像18可以通过对拍摄图像15整体实施图像处理来生成，也可以通过对拍摄图像15的部分图像实施图像处理来生成。
一实施方式的关联区域17是以如下方式设定的区域，即：在满足工具条件的情况下和不满足的情况下会在图像中产生不同。抽出了该关联区域17的处理后图像18在利用判定部59判定是否满足工具条件时使用。
对与工具条件关联的关联区域17的一例进行说明。例如，与夹具41的与工具状态有关的工具条件关联的关联区域17设定为如下这样的区域，即：根据夹具41的状态(开状态或闭状态)，供夹具41的可动部的至少一部分进入或退出的区域。此外，关联区域17可以在判定部59进行判定时设定，也可以在判定前预先设定。
一实施方式的关联区域17是沿满足工具条件的工具40的轮廓的至少一部分的区域，是作为修整对象的区域。
在一实施方式中，抽出了关联区域17的处理后图像18是通过掩蔽处理(日语：マスク処理)生成的图像。在该实施方式中，图像处理部55构成为，使用与工具条件关联的基准图像14(参照图4)实施掩蔽处理，生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的图像作为处理后图像18。对于与工具条件关联的基准图像14将在后面说明。
一实施方式的亮度值获取部56构成为，获取拍摄图像15中包含的区域的亮度值，作为基于拍摄图像15的评价值。作为一例，拍摄图像15中包含的区域是处理后图像18的全域。此外，亮度值获取部56也可以作为拍摄图像15中包含的区域而言仅获取关联区域17的亮度值。
在一实施方式中，亮度值获取部56获取拍摄图像15中包含的区域的RGB亮度值。
一实施方式的判定部59构成为，基于由摄像装置8拍摄的拍摄图像15来判定工具40应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。作为更具体的一例，判定部59构成为，基于作为工具移动控制部52的控制对象的机械臂30上装设的工具40的拍摄图像15，来判定工具条件是否充足。此外，在作为控制对象的机械臂30为多个的一实施方式中，判定部59可以对这些机械臂30上装设的工具40依次判定工具条件是否充足。
一实施方式的判定部59构成为，基于与拍摄图像15有关的评价值来判定工具条件是否充足。作为一例，该评价值是处理后图像18的亮度值，作为更具体的一例，是处理后图像18的亮度值的总和。此外，评价值也可以是未实施图像处理的拍摄图像15的亮度值。
此外，在另一实施方式中，也可以不设置条件获取部51。例如，如果工具条件是唯一确定的，则图像处理部55只要实施与该工具条件关联的图像处理而生成处理后图像18即可，判定部59只要基于该处理后图像18来判定是否满足工具条件即可。
图2是表示一实施方式的工具40移动到规定位置P2的流程的图。在图2中例示了沿输送装置7的输送方向观察作为工具40的一例的夹具41的图。
一实施方式的夹具41通过工具移动控制部52控制机械臂30a而从移动开始位置P0经由内侧位置P1移动到规定位置P2。移动开始位置P0是摄像装置8的拍摄范围外的位置或者拍摄范围内的位置均可。另外，内侧位置P1和规定位置P2是在拍摄范围内的互不相同的位置。
在一实施方式中，移动开始位置P0、内侧位置P1、以及规定位置P2是包含三维座标位置和将水平方向作为轴向的旋转位置(旋转姿态)的概念。因此，在夹具41从内侧位置P1移动到规定位置P2的过程中，对三维座标系中的夹具41的位置、和将水平方向作为轴向的夹具41的旋转位置(旋转姿态)进行调整。
在一实施方式中，规定位置P2是在工具条件充足时和不充足时与拍摄图像15有关的评价值的差与内侧位置P1相比较大的位置。作为更具体的一例，对于位于规定位置P2的夹具41而言，与位于内侧位置P1时相比，朝向摄像装置8反射的光量增加。因此，在夹具41位于规定位置P2的情况下，工具条件充足时的拍摄图像15的亮度值较大。另一方面，对于工具条件不充足时的拍摄图像15的亮度值而言，无论夹具41配置于规定位置P2还是配置于内侧位置P1都不会大幅地变化。结果是，规定位置P2与内侧位置P1相比而言，在工具条件充足时和不充足时，与拍摄图像15有关的评价值的差较大。
此外，内侧位置P1的与拍摄图像15有关的评价值只要在利用判定部59进行判定前预先试验性地(例如通过实验或者通过模拟)获取即可。
在上述说明中，针对夹具41移动到规定位置P2的过程进行了说明，但是其他工具40(例如，夹紧件42或者刀具43)也通过工具移动控制部52控制机械臂30b、30c而进行同样的移动。省略详细的说明。
此外，在另一实施方式中，移动开始位置P0可以与内侧位置P1一致。即，工具移动控制部52可以从内侧位置P1开始进行工具40的移动。
在另一实施方式中，在工具40移动到规定位置P2的过程中，可以调整以铅垂方向为轴向的旋转位置(旋转姿态)。
图3是表示一实施方式的工具40的规定位置P2的图。
在图3中，为了方便，将工具40中的与机械臂30的连结部位的重心位置作为规定位置P2进行图示，如上所述，规定位置P2可以包含以工具40的水平方向或铅垂方向为轴向的旋转位置(旋转姿态)。
在一实施方式中，设定有根据应该满足的工具种类而不同的规定位置P2。例如，按照夹具41、夹紧件42L、42R、刀具43L、43R而设定有在输送方向上互不相同的规定位置P2。此外，这些规定位置P2可以是相同的高度位置。
在一实施方式中，如果应该满足的工具种类相同，则无论应该满足的工具状态如何，都设定相同的规定位置P2。例如，当应该满足的工具种类为夹具41时，无论应该满足的工具状态如何(开状态或闭状态)，都设定相同的规定位置P2。
在一实施方式中，摄像装置8具有能够拍摄各规定位置P2的较宽的拍摄范围。在这种情况下，由摄像装置8生成的图像中的对应于规定位置P2抽出的部分图像成为拍摄图像15。抽出部分图像的图像处理例如是修整处理或者切料处理。
此外，在另一实施方式中，拍摄图像15的拍摄范围可以窄到只能包含任一规定位置P2的程度。在这种情况下，可以对应于规定位置P2来调整摄像装置8的光轴向，将由摄像装置8生成的图像直接作为拍摄图像15处理。
图4是表示一实施方式的用于执行图像处理的基准图像14的数据即基准图像数据96的图。
一实施方式的基准图像14与工具条件关联。
一实施方式的图像处理部55对拍摄图像15使用与工具条件关联的基准图像14实施掩蔽处理。由此，生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的图像，作为处理后图像18(参照图5A、图5B)。
在一实施方式中，作为一例，与工具条件关联地准备合计八种基准图像14a～14h。
图5A、图5B是说明利用一实施方式的判定部59a、59b(59)进行判定的方法的图。
在图5A、图5B所示的判定中，设定应该满足的工具条件是开状态的夹具41。图中的“检查A”表示满足上述工具条件的开状态的夹具41的检查过程。另外，该图的“检查B”表示不满足上述工具条件的闭状态的夹具41的检查过程。
在一实施方式中，在检查A、B中都是在利用摄像装置8进行拍摄时工件5配置于工具40的下方(在图5A、图5B中，为了方便观察而对工件5标绘影线)。此外，在利用摄像装置8进行拍摄时，可以不在工具40的背景中映出工件5。
在一实施方式中，当执行检查A、B时，图像处理部55使用与上述工具条件关联的基准图像14对各拍摄图像15实施掩蔽处理而生成各处理后图像18。之后，亮度值获取部56a、56b(56)获取该处理后图像18的亮度值。
图5A所示的亮度值获取部56a构成为获取处理后图像18的亮度值的总和X1。
当例如将处理后图像18的x方向(横向)的像素数设定为M、将y方向(纵向)的像素数设定为N、将任意的像素的亮度值设定为B时，亮度值获取部56a获取的亮度值的总和X1由式(1)定义。此外，i是处理后图像18的横向的像素数以下的任意的自然数，j是纵向的像素数以下的任意的自然数。
[式子1]
此外，在另一实施方式中，X1可以是处理后图像18中的关联区域17的亮度值的总和。
一实施方式的判定部59a构成为，基于所获取的亮度值的总和X1来判定工具条件是否充足。
在一实施方式中，判定部59a基于在各检查A、B中利用亮度值获取部56a获取的亮度值的总和X1来判定在检查A、B中工具条件是否充足。例如，在检查A中，在处理后图像18的关联区域17的大致全域映出夹具41，夹具41以外的物体(例如工件5)在关联区域17中基本上未映出。在这种情况下，亮度值获取部56a获取的处理后图像18的亮度值的总和X1超过作为判定基准的阈值T1，判定部59a能够判定为满足工具条件。
另一方面，在检查B中，在处理后图像18的关联区域17中夹具41所占的比例较小(夹具41的可动部基本上从关联区域17退出)。结果是，在关联区域17中，其他物体(例如工件5)所占的比例较大。由此，处理后图像18的亮度值的总和X1为阈值T1以下，判定部59a能够判定为工具条件不满足。
图5B所示的亮度值获取部56b构成为，获取由以下的式(2)确定的亮度值的差分的总和X2，该式(2)使用了：处理后图像18中的按照像素的亮度值Bij、和与工具条件对应而按照该像素设定的亮度值Bsij。
[式子2]
一实施方式的亮度值获取部56b在各检查A、B中获取：处理后图像18的各像素的亮度值Bij与对应于处理后图像18的各像素的正常图像12的各像素的亮度值Bsij的差分的总和X2。
在一实施方式中，作为事前准备，图像处理部55对确定满足工具条件的工具40的拍摄图像15实施掩蔽处理。由此，预先生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的已处理的图像即正常图像12。亮度值获取部56b通过获取正常图像12而获取亮度值Bsij。
此外，在另一实施方式中，图像处理部55可以不生成正常图像12。例如，只要将与处理后图像18的各像素关联地设定的亮度值Bsij预先存储于一存储器即可。
另外，在另一实施方式中，Bij可以取代处理后图像18中的按照像素的亮度值而仅是关联区域17中的按照像素的亮度值。在这种情况下，Bsij也仅表示与关联区域17对应的像素的亮度值。
一实施方式的判定部59b基于所获取的亮度值的差分的总和X2来判定工具条件是否充足。
一实施方式的判定部59b基于在各检查A、B中由亮度值获取部56b获取的亮度值的差分的总和X2来判定在各检查中工具条件是否充足。例如，在检查A中，由于在处理后图像18与正常图像12之间图像的差异较小，因此亮度值的差分的总和X2比作为判定基准的阈值T2低，判定部59b能够判定为工具条件满足。
另一方面，在检查B中，由于处理后图像18与正常图像12的图像的差异较大，因此亮度值的差分的总和X2为阈值T2以上。由此，判定部59b能够判定为工具条件不满足。
此外，在图5A、图5B中，示出了不满足工具条件的工具40是闭状态的夹具41的例子，但是即使在不满足工具条件的其他工具40为判定对象的情况下，也适用同样的判定方法，可获得同样的判定结果。
另外，在图5A、图5B中，作为应该满足的工具条件的例子，而举出开状态的夹具41，但是即使在其他的工具条件为判定对象的情况下，也适用同样的判定方法，可获得同样的判定结果。
图6是表示一实施方式的工件加工系统1的电路结构的框图。上述的工具检查装置50的构成要素由在图6中示出的加工控制部90实现。后面使用图7说明具体的实现方法。
工件加工系统1具备包含处理器91的加工控制部90。
处理器91构成为，读取ROM92中存储的加工控制程序(工具检查程序)95并加载于RAM93，执行所加载的加工控制程序95中包含的命令。处理器91是CPU、GPU、MPU、DSP以及此外的各种运算装置或者它们的组合。处理器91可以由PLD、ASIC、FPGA以及MCU等集成电路来实现。ROM92是存储装置的一例。
作为加工控制部90的构成要素的存储器94是存储基准图像数据96和表示规定位置P2的规定位置数据97的非易失性存储器。一实施方式的规定位置数据97可以是同时包含表示作为控制对象的机械臂30的识别数据的数据表。例如，规定位置数据97可以关联：表示夹具41的规定位置P2的数据、和装设夹具41的机械臂30a的识别数据。
一实施方式的处理器91经由未图示的接口与接收按钮6、输送装置7、机械臂30、摄像装置8、以及报告装置9连接。
一实施方式的接收按钮6接收工具40应该满足的工具条件。接收按钮6可以是具有机械性结构的按钮，也可以是触控面板按钮。
在一实施方式中，当操作者将工具40装设于机械臂30时，向接收按钮6输入工具条件。输入的工具条件例如可以是与机械臂30的个数对应的多个条件。接收按钮6将接收的工具条件向处理器91输出。此外，当操作者向接收按钮6输入工具条件时，可以同时输入与该工具条件对应的机械臂30。
处理器91通过获取从接收按钮6输出的数据而获取工具条件。
此外，在另一实施方式中，可以不设置接收按钮6。在这种情况下，处理器91例如可以获取加工控制程序95中包含的数据所表示的工具条件。
一实施方式的输送装置7、机械臂30、摄像装置8、以及报告装置9分别根据从处理器91接收的控制信号来进行动作。一实施方式的机械臂30根据所接收的控制信号使工具40移动到规定位置P2。在一实施方式中，机械臂30还根据所接收的控制信号对工件5进行加工作业。
一实施方式的摄像装置8根据所接收的控制信号来执行拍摄，并将生成的拍摄图像15向处理器91输出。一实施方式的处理器91将从摄像装置8获取的图像向RAM93输出。此外，也可以取代RAM93而将拍摄图像15存储于存储器94。
一实施方式的报告装置9是在处理器91判定为工具条件不满足的情况下，用于根据所接收的控制信号进行报告的装置。一实施方式的报告装置9可以是图像显示装置、扬声器、发光装置、或者它们的组合。
图7表示一实施方式的加工控制处理的流程图。在加工控制处理中，处理器91将ROM92中存储的加工控制程序95加载于RAM93，从，从而执行以下的步骤。在执行处理的过程中，将处理器91所处理的信息适当存储于RAM93或存储器94。在以下的说明中，将“步骤”简记为“S”。
处理器91控制输送装置7将工件5输送到加工区域(S11)。
接着，处理器91获取工具40应该满足的工具条件(S13)。例如，处理器91基于从接收按钮6输出的数据来获取工具条件。执行S11的处理器91作为条件获取部51发挥功能。此外，在设置有多个机械臂30的实施方式中，处理器91可以获取与各机械臂30对应的工具条件。
处理器91参照在S13中获取的工具条件、和存储器94中存储的规定位置数据97，来选择性地控制作为控制对象的机械臂30(S15)。由此，使装设于作为控制对象的机械臂30的工具40移动到规定位置P2。例如，当在S11中获取的工具条件包含“开状态的夹具41”时，通过处理器91的控制使装设于机械臂30a的夹具41移动到规定位置P2，装设于机械臂30b、30c的夹紧件42、刀具43退避到其他位置(例如移动开始位置P0)。执行S15的处理器91作为工具移动控制部52发挥功能。
处理器91控制摄像装置8对通过执行S15而移动到规定位置P2的工具40进行拍摄(S17)。处理器91例如将摄像装置8拍摄的拍摄图像15存储于RAM93。执行S17的处理器91作为摄像控制部53发挥功能。
处理器91对在S17中生成的拍摄图像15进行图像处理(S19)。在一实施方式中，处理器91参照存储器94中存储的基准图像数据96，获取与在S13中获取的工具条件对应的基准图像14。此外，使用所获取的基准图像14对在S17中获取的拍摄图像15实施掩蔽处理。由此，处理器91生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的图像作为处理后图像18。此外，执行S19的处理器91作为图像处理部55发挥功能。
处理器91基于所生成的处理后图像18来获取处理后图像18的亮度值(S21)。在一实施方式中，处理器91例如基于上述的式(1)或式(2)来获取亮度值的总和X1或者亮度值的差分的总和X2。
此外，处理器91在获取亮度值的差分的总和X2的情况下，可以参照存储器94中存储的正常图像12，获取各像素的亮度值Bsij。
执行S21的处理器91作为亮度值获取部56a、56b(56)发挥功能。
处理器91基于所获取的亮度值来判定是否满足在S13中获取的工具条件(S23)。
例如，处理器91通过将上述的亮度值的总和X1或亮度值的差分的总和X2与阈值T1或阈值T2进行比较，从而判定工具条件是否充足。执行S23的处理器91作为判定部59a、59b(59)发挥功能。
在判定为不满足工具条件的情况下(S23：否)，处理器91控制报告装置9执行报告(S25)，并结束本控制处理。
在一实施方式中，能够通过进行报告而使操作者识别不满足工具条件的情况，对机械臂30进行工具40的更换作业等以满足工具条件。
在一实施方式中，在判定为满足工具条件的情况下(S23：是)，处理器91判定工具检查是否完成(S27)。例如，当在S13中获取的多个工具条件中剩余有未判定是否充足的工具条件时(S27：否)，处理器91重复执行S15～S23。另一方面，当完成了全部的工具条件的判定时(S27：是)，处理器91使处理进入S29。
处理器91控制机械臂30使处于规定位置P2的工具40退避到其他位置(例如移动开始位置P0)(S29)。之后，处理器91控制摄像装置8拍摄工件5(S31)，对由摄像装置8生成的图像进行分析(S33)。在一实施方式中，处理器91为了进行适合所拍摄的工件5的加工而执行图像分析。作为具体的一例，在工件5是家畜的带骨头的肢肉的情况下，执行用于确定工件5中包含的骨头的位置的图像分析。该分析例如可以通过将在S31中拍摄的图像输入到预先进行了机器学习的学习模型中来执行。在这种情况下，处理器91可以具备GPU，该GPU用于基于进行了机器学习的学习模型来执行运算处理。处理器91控制机械臂30基于图像分析的结果对工件5进行加工作业(S35)。当对工件5的加工结束后，处理器91结束本控制处理。
此外，在另一实施方式中，S11的执行时机可以是在判定为完成了工具检查后(S27：是)。在这种情况下，在S17中执行的拍摄中，在拍摄图像15中未映出工件5。
在另一实施方式中，例如，在作为判定对象的工具条件唯一确定的情况下，S13和S27都可以不执行。此外，唯一确定的工具条件不是仅表示单一的工具条件，也表示多个工具条件。
以下对一些实施方式的机械臂用的工具检查装置50、机械臂用的工具检查程序95、机械臂用的工具检查方法进行说明。
(1)本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查装置50具备：工具移动控制部52，其构成为控制机械臂30使装设于所述机械臂30的工具40移动到规定位置P2；摄像控制部53，其构成为控制摄像装置8对移动到所述规定位置P2的所述工具40进行拍摄；以及判定部59，其构成为基于所述摄像装置8拍摄的拍摄图像15来判定所述工具40应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
根据上述(1)的结构，在利用摄像装置8执行拍摄前，工具移动控制部52控制机械臂30使工具40移动到规定位置P2。由此，使工具条件充足时的工具40的拍摄图像15的偏差变小。因此，判定部59能够高精度地执行基于拍摄图像15的与工具条件是否充足有关的判定。因此，能够高精度地判定工具40是否满足工具条件。
(2)在一些实施方式中，关于上述(1)的结构，所述判定部59构成为，基于与所述拍摄图像15有关的评价值来判定所述工具条件是否充足，所述工具移动控制部52构成为，控制所述机械臂30使所述工具40从位于所述摄像装置8的拍摄范围内的内侧位置P1移动到与该内侧位置P1相比而言所述工具条件是否充足所对应的所述评价值的差较大的所述规定位置P2。
根据上述(2)的结构，在工具移动控制部52的控制下，工具40移动到规定位置P2，因此，与拍摄图像15有关的评价值对应于工具条件是否充足而大幅地变化。因此，能够高精度地判定工具条件是否充足。
例如，与内侧位置P1相比而言当夹具41位于规定位置P2时，工具条件充足时的关联区域17的亮度值较大。另一方面，无论夹具41配置于内侧位置P1还是规定位置P2，如果工具条件不充足，则会在关联区域17中映出工件5等工具40以外的物体，不会在两位置的关联区域17的亮度值中产生较大的差异。结果是，当夹具41位于规定位置P2时，与工具条件是否充足对应的亮度值的差较大。由此，判定部59能够高精度地判定工具条件是否充足。
(3)在一些实施方式中，关于上述(1)或(2)的结构，工具检查装置50还具备亮度值获取部56，亮度值获取部56构成为获取所述拍摄图像15中包含的区域(关联区域17)的亮度值，所述判定部59构成为基于所获取的所述亮度值来判定所述工具条件是否充足。
根据上述(3)的结构，判定部59能够基于拍摄图像15中包含的区域的亮度值来定量地判定工具条件是否充足。因此，能够高精度地判定工具40是否满足工具条件。
(4)在一些实施方式中，关于上述(3)的结构，所述亮度值获取部56a(56)构成为获取所述拍摄图像15中包含的所述区域(关联区域17)的亮度值的总和X1，所述判定部59a(59)构成为基于所获取的所述亮度值的所述总和X1来判定所述工具条件是否充足。
根据上述(4)的结构，判定部59a(59)基于拍摄图像15中包含的区域的亮度值的总和X1来判定工具条件是否充足。因此，即使当工具40的拍摄条件发生了变化时，也能够高精度地判定工具条件是否充足。
例如，在持续地使用工具40的情况下，可能会因工件5附着于工具40而引起拍摄条件变化。在这种情况下具有如下倾向：即使作为判定对象的工具40满足工具条件，拍摄图像15的亮度值也会减小，有可能导致对于工具条件是否充足的误判定。关于这一点，在亮度值获取部56a获取亮度值的总和X1的实施方式中，即使工件5附着于工具40，亮度值的总和X1的减小比例也较小。因此，即使拍摄条件发生变化，也可维持对于工具条件是否充足的判定精度。
(5)在一些实施方式中，关于上述(1)至(4)任一的结构，所述工具移动控制部52构成为选择性地控制多个所述机械臂30中的作为控制对象的所述机械臂30，所述判定部59构成为对装设于作为所述控制对象的所述机械臂30的所述工具40判定所述工具条件是否充足。
根据上述(5)的结构，工具移动控制部52选择性地使装设了需要进行与工具条件有关的判定的工具40的机械臂30移动。因此，工具检查装置50能够高效地判定工具条件是否充足。
(6)在一些实施方式中，关于上述(1)至(5)任一的结构，工具检查装置50还具备图像处理部55，图像处理部55构成为对所述拍摄图像15实施与所述工具条件关联的图像处理，生成抽出了与所述工具条件关联的关联区域17的处理后图像18，所述判定部59构成为基于所述处理后图像18来判定所述工具条件是否充足。
根据上述(6)的结构，生成抽出了与工具条件关联的关联区域17的处理后图像18，判定部59基于该生成的处理后图像18来判定工具条件是否充足。因此，能够基于与工具条件关联的关联区域17，高精度地判定工具40是否满足工具条件。
(7)在一些实施方式中，关于上述(6)的结构，所述图像处理部55构成为，对所述拍摄图像15使用与所述工具条件关联的基准图像14来实施掩蔽处理，生成抽出了与所述工具条件关联的所述关联区域17的图像作为所述处理后图像18。
根据上述(7)的结构，判定部59能够基于进行了掩蔽处理的处理后图像18，高精度地判定工具40是否满足工具条件。
(8)本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查程序95使计算机执行：工具40移动控制步骤(S15)，用于控制机械臂30使装设于所述机械臂30的工具40移动到规定位置P2；摄像控制步骤(S17)，用于控制摄像装置8对移动到所述规定位置P2的所述工具40进行拍摄；以及判定步骤(S23)，用于基于利用所述摄像装置8拍摄的拍摄图像15来判定所述工具40应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
根据上述(8)的结构，由于上述(1)的理由，能够高精度地判定工具40是否满足工具条件。
(9)本公开的至少一实施方式的机械臂用的工具检查方法具备：工具40移动控制工序(S15)，用于控制机械臂30使装设于所述机械臂30的工具40移动到规定位置P2；摄像控制工序(S17)，用于控制摄像装置8对移动到所述规定位置P2的所述工具40进行拍摄；以及判定工序(S23)，用于基于利用所述摄像装置8拍摄的拍摄图像15来判定所述工具40应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
根据上述(9)的结构，由于上述(1)的理由，能够高精度地判定工具40是否满足工具条件。
附图标记说明
8-摄像装置；14-基准图像；17-关联区域；18-处理后图像；30-机械臂；40-工具；50-工具检查装置；52-工具移动控制部；53-摄像控制部；55-图像处理部；56-亮度值获取部；59-判定部；95-工具检查程序；P1-内侧位置；P2-规定位置。

Claims (9)

1.一种机械臂用的工具检查装置，具备：
工具移动控制部，其构成为控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；
摄像控制部，其构成为控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及
判定部，其构成为基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
2.根据权利要求1所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
所述判定部构成为，基于与所述拍摄图像有关的评价值来判定所述工具条件是否充足，
所述工具移动控制部构成为，控制所述机械臂使所述工具从位于所述摄像装置的拍摄范围内的内侧位置移动到与该内侧位置相比而言所述工具条件是否充足所对应的所述评价值的差较大的所述规定位置。
3.根据权利要求1或2所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
还具备亮度值获取部，其构成为获取所述拍摄图像中包含的区域的亮度值，
所述判定部构成为基于所获取的所述亮度值来判定所述工具条件是否充足。
4.根据权利要求3所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
所述亮度值获取部构成为获取所述拍摄图像中包含的所述区域的亮度值的总和，
所述判定部构成为基于所获取的所述亮度值的所述总和来判定所述工具条件是否充足。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
所述工具移动控制部构成为选择性地控制多个所述机械臂中的作为控制对象的所述机械臂，
所述判定部构成为对装设于作为所述控制对象的所述机械臂的所述工具判定所述工具条件是否充足。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
还具备图像处理部，其构成为对所述拍摄图像实施与所述工具条件关联的图像处理，生成抽出了与所述工具条件关联的关联区域的处理后图像，
所述判定部构成为基于所述处理后图像来判定所述工具条件是否充足。
7.根据权利要求6所述的机械臂用的工具检查装置，其特征在于，
所述图像处理部构成为，对所述拍摄图像使用与所述工具条件关联的基准图像来实施掩蔽处理，生成抽出了与所述工具条件关联的所述关联区域的图像作为所述处理后图像。
8.一种机械臂用的工具检查程序，其用于使计算机执行：
工具移动控制步骤，用于控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；
摄像控制步骤，用于控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及
判定步骤，用于基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
9.一种机械臂用的工具检查方法，具备：
工具移动控制工序，用于控制所述机械臂使装设于机械臂的工具移动到规定位置；
摄像控制工序，用于控制摄像装置对移动到所述规定位置的所述工具进行拍摄；以及
判定工序，用于基于利用所述摄像装置拍摄的拍摄图像来判定所述工具应该满足的与工具种类或工具状态有关的工具条件是否充足。
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