DE102012016544A1

DE102012016544A1 - Robotersystem mit einer funktion zum erfassen einer fehlfunktion einer kamera

Info

Publication number: DE102012016544A1
Application number: DE201210016544
Authority: DE
Inventors: Shougo Takahashi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2032-08-18
Also published as: CN102957939B; CN102957939A; DE102012016544B4; JP5296847B2; JP2013046350A

Abstract

Ein Robotersystem, das konfiguriert ist, um ein externes Synchronisationssignal zu einer Kamera auszugeben, und um Bilddaten zu verarbeiten, die durch die Kamera in Synchronisation mit dem externen Synchronisationssignal ausgegeben werden, wobei das Robotersystem in der Lage ist, eine Fehlfunktion der Kamera unter Verwendung eines einfachen Aufbaus zu erfassen. Eine Robotersteuervorrichtung umfasst eine Synchronisationssignaltrennschaltung, eine A/D-Wandlerschaltung, eine Klemmschaltung, eine Phasenvergleichsschaltung des Horizontalsynchronisationssignals, die Phasen von horizontalen Synchronisationssignalen vergleicht, eine Synchronisationsbeurteilungsschaltung, die beurteilt, ob die horizontalen Synchronisationssignale miteinander synchronisiert sind, eine Bildaufnahmeschaltung, einen Verarbeitungsabschnitt, eine Synchronisationssignalerzeugungsschaltung, die ein vertikales Synchronisationssignal und ein horizontales Synchronisationssignal als externe Synchronisationssignale erzeugt, und einen Verbinder zum Verbinden der Kamera mit der Robotersteuervorrichtung.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem mit einer Funktion zum Erfassen einer Fehlfunktion einer Kamera.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
In einigen Robotersystemen, in denen die Position eines Roboters korrigiert wird und/oder die Annahme/Ablehnung eines Werkstücks beurteilt wird, sind eine Anzahl von Pixeln einer Kamera, die mit einer Robotersteuervorrichtung verbunden ist, und eine Frequenz eines Synchronisationssignals der Kamera zuvor bekannt. In diesen Systemen wird das der Kamera entsprechende Synchronisationssignal ausgegeben, um ein Bild aufzunehmen, und ein Betrag an Daten, der der Anzahl von Pixeln entspricht, wird in einem Speicher gespeichert, wie einem RAM, um das Bild zu verarbeiten.
Zum Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 2011-19058 (JPP'058) einen Bildprozessor 30, der einen Synchronisationssignaltrennabschnitt 32 zum Trennen eines horizontalen Synchronisationssignals von einem Videosignal, das von einer Kamera 48 in Synchronisation mit einem internen Synchronisationssignal ausgegeben wird, eine Horizontalsynchronisationsfrequenzerfassungsschaltung 38 zum Erfassen einer Frequenz des getrennten Horizontalsynchronisationssignals, und ein Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 44 zum Erzeugen eines vertikalen Synchronisationssignals und eines horizontalen Synchronisationssignals aufweist. Der Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 44 erzeugt ein vertikales Synchronisationssignal bei einer gewünschten Zeitgabe und erzeugt dann ein horizontales Synchronisationssignal bei einer Frequenz des horizontalen Synchronisationssignals des internen Synchronisationssignals, das durch die Horizontalsynchronisationsfrequenzerfassungsschaltung 38 erfasst ist. Dann stellt der Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 44 das erzeugte vertikale und horizontale Synchronisationssignal der Kamera 48 als externe Synchronisationssignale bereit.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 9-233501 (JPP'501) offenbart einen Bildprozessor, der konfiguriert ist, um ein Videosignal zu empfangen, das aus einer Kamera ausgegeben ist, um eine Phase eines aus dem Videosignal getrennten Synchronisationssignals mit einer Phase eines Referenztakts zu vergleichen, und um eine Fehlfunktion auf der Grundlage einer Ausgabe entsprechend der Phasendifferenz zu erfassen.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 2003-289554 (JPP'554) offenbart ein Fehlerdiagnoseverfahren, in dem sowohl ein Kamerakopf als auch eine Kamerasteuereinheit eine CPU aufweist, jede CPU einen Fehler unabhängig diagnostiziert, und die durch jede CPU gewonnene Diagnose zu einer anderen CPU gesendet werden kann.
Im Stand der Technik liegt keine Einrichtung zum Erfassen oder Identifizieren eines Ausfalls einer Kamera und/oder eines Verbindungsabbruchs eines Kamerakabels vor, das die Kamera und die Robotersteuervorrichtung verbindet. Wird ein ungeeignetes Bild erhalten, ist es deshalb nicht leicht zu beurteilen, ob das Bild aufgrund eines abgebildeten Objekts oder einer abgebildeten Umgebung der Bildgabe oder einer Fehlfunktion der Kamera oder des Kamerakabels vorliegt.
In der Technik gemäß JPP'501 oder JPP'554 ist eine gesonderte analoge Schaltung, wie ein Phasenkomparator, ein Spannungssteueroszillator oder ein A/D-Wandler zum Messen der Spannung erforderlich, was die Kosten erhöht. Da eine Schaltung, die den Phasenkomparator und den Spannungssteueroszillator verwendet, ein Regelungssystem bildet, ist es schwierig, ein Steuersystem zu entwerfen, das einen stabilen Betrieb aufweist. Da des Weiteren verschiedene Arten von Kameras mit unterschiedlichen Anzahlen von Pixeln mit der Robotersteuervorrichtung verbunden sein können, kann der Entwurf des Steuersystems komplizierter als in dem Fall einer einzelnen Kamera sein, damit die Schaltung mit dem Phasenkomparator und dem Spannungssteueroszillator den Kameras mit den verschiedenen Anzahlen von Pixeln entsprechen kann.
Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung liegt in einem Bereitstellen eines Robotersystems, das konfiguriert ist, um ein externes Synchronisationssignal zu einer Kamera auszugeben, und um Bilddaten zu verarbeiten, die durch die Kamera ausgegeben werden, in Synchronisation mit dem externen Synchronisationssignal, wobei das Robotersystem in der Lage ist, eine Fehlfunktion der Kamera unter Verwendung eines einfachen Aufbaus zu erfassen.
Die Erfindung sieht ein Robotersystem vor, das umfasst: eine Kamera mit einer internen Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal, die als interne Synchronisationssignale mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt sind, einer externen Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal, die als externe Synchronisationssignale bei der gleichen vorbestimmten Frequenz wie die internen Synchronisationssignale gegeben sind, wobei die Kamera konfiguriert ist, um ein Videosignal in Synchronisation mit den internen Synchronisationssignalen unter Verwendung der internen Synchronisationsfunktion auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale nicht gegeben sind, und um ein Videosignal in Synchronisation mit den externen Synchronisationssignalen unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktion auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale gegeben sind; eine Robotersteuervorrichtung, mit der die Kamera verbunden ist, wobei das Videosignal, das durch die Kamera unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktion ausgegeben ist, zu der Robotersteuervorrichtung für eine Bildverarbeitung derart gesendet wird, dass ein Roboter auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bildverarbeitung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Robotersystem umfasst: einen Synchronisationssignaltrennabschnitt, der ein internes horizontales Synchronisationssignal von dem Videosignal trennt; einen Phasenvergleichsabschnitt, der eine Phase eines externen Horizontalsynchronisationssignals, das von der Robotersteuervorrichtung zu der Kamera gesendet ist, mit einer Phase des internen Horizontalsynchronisationssignals vergleicht, das durch den Synchronisationssignaltrennabschnitt getrennt ist; und einen Synchronisationsbeurteilungsabschnitt, der beurteilt, ob die Kamera in Synchronisation mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal betrieben wird, auf der Grundlage einer zeitweiligen Änderung eines Phasenvergleichsergebnisses durch den Phasenvergleichsabschnitt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vergleicht der Synchronisationsbeurteilungsabschnitt das Phasenvergleichsergebnis durch den Phasenvergleichsabschnitt mit einer Referenzphasendifferenz, und beurteilt, dass die Kamera nicht in Synchronisation mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal betrieben wird, wenn die Differenz zwischen dem Phasenvergleichsergebnis und der Referenzphasendifferenz größer als eine vorbestimmte Toleranz ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt der Phasenvergleichsabschnitt einen Alarm aus, wenn nach Erfassen des externen Horizontalsynchronisationssignals, das von der Robotersteuervorrichtung zu der Kamera gesendet ist, und vor dem Erfassen des internen Horizontalsynchronisationssignals, das durch den Synchronisationssignaltrennabschnitt getrennt ist, der Phasenvergleichsabschnitt das externe Horizontalsynchronisationssignal wieder erfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden. Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau einer Steuervorrichtung eines Robotersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 einen Zustand, in dem ein Horizontalsynchronisationssignal mit einem Videosignal synchronisiert ist;
3 einen Zustand, in dem ein Horizontalsynchronisationssignal nicht mit einem Videosignal synchronisiert ist;
4 eine Ansicht zur Beschreibung eines Vorgangs in einem Phasenvergleichsabschnitt des Horizontalsynchronisationssignals; und
5 ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung eines Vorgangs in einem Synchronisationsbeurteilungsabschnitt.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine Blockdarstellung einer Robotersteuervorrichtung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Unter Komponenten der Robotersteuervorrichtung 10 zum Steuern eines schematisch gezeigten Roboters 8 zeigt 1 insbesondere lediglich eine Komponente der Steuervorrichtung 10, die sich auf die Bildverarbeitung bezieht (oder einen Bildprozessor). Die Robotersteuervorrichtung 10 umfasst einen Synchronisationssignaltrennabschnitt 12, einen A/D-Wandlerabschnitt 14, einen Klemmabschnitt 16, einen Phasenvergleichsabschnitt 18 des Horizontalsynchronisationssignals, der Phasen von Horizontalsynchronisationssignalen vergleicht, einen Synchronisationsbeurteilungsabschnitt 20, der beurteilt, ob die Horizontalsynchronisationssignale miteinander synchronisiert sind, einen Bildaufnahmeabschnitt 22, einen Verarbeitungsabschnitt 24, einen Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 26, der ein vertikales Synchronisationssignal und ein horizontales Synchronisationssignal als externe Synchronisationssignale erzeugt, und einen Verbinder 30 zum Verbinden einer Kamera 28 mit der Robotersteuervorrichtung 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Synchronisationssignaltrennabschnitt 12, der A/D-Wandlerabschnitt 14, der Klemmabschnitt 16, der Phasenvergleichsabschnitt 18 des Horizontalsynchronisationssignals, der Synchronisationsbeurteilungsabschnitt 20, der Bildaufnahmeabschnitt 22 und der Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 26 als Schaltungen gebildet.
Die Kamera 28 weist eine interne Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal, die als interne Synchronisationssignale mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt sind, und eine externe Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal, die als externe Synchronisationssignale bei der gleichen Frequenz wie die internen Synchronisationssignale gegeben sind. Die Kamera 28 ist konfiguriert, um ein Videosignal in Synchronisation mit den internen Synchronisationssignalen unter Verwendung der internen Synchronisationsfunktion auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale nicht gegeben sind, und um ein Videosignal in Synchronisation mit den externen Synchronisationssignalen unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktionen auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale gegeben sind. Das Videosignal, das aus der Kamera 28 unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktion ausgegeben ist, wird zu der Robotersteuervorrichtung 10 gesendet und durch diese verarbeitet, so dass der Roboter 8 auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bildverarbeitung gesteuert wird.
Der Verarbeitungsabschnitt 24 wird durch eine CPU 34 mit einem Register 32, einem ROM 36 und einem RAM 38 usw. gebildet, und ist in der Lage, den Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 26 zu steuern, und um die Kamera 28 zum Aufnehmen eines Bildes anzuweisen. Das Register 32 steuert eine Frequenz des horizontalen Synchronisationssignals usw. Der ROM 36 speichert zuvor Informationen in Bezug auf Arten, Frequenzen, die Anzahlen von Pixeln und die Korrespondenzbeziehung zwischen ihnen, in Relation zu verschiedenen Kameras, die mit der Robotersteuervorrichtung 10 verbindbar sind. Der RAM 38 speichert verschiedene Programme, wie ein Bildverarbeitungsprogramm oder ein Kameraidentifikationsprogramm, wobei ein Datenbereich entsprechend der Anzahl von Pixeln zugewiesen ist. Die CPU 34 führt eine Bildverarbeitung auf der Grundlage der Bilddaten gemäß verschiedenen Programmen aus, die in dem RAM 38 gespeichert sind.
Die Kamera 28 gibt ein Videosignal, wie zusammengesetzte Bilddaten, in Antwort auf die Anforderung aus der Robotersteuervorrichtung 10 aus. Der Synchronisationssignaltrennabschnitt 12 trennt ein analoges Videosignal und ein horizontales Synchronisationssignal von den zusammengesetzten Bilddaten, die durch die Kamera 28 ausgegeben sind. Das analoge Videosignal wird durch die A/D-Wandlerschaltung 14 digitalisiert und dann in die Bildaufnahmeschaltung 22 eingegeben. Die Bildaufnahmeschaltung 22 sendet die digitalen Bilddaten, die aus der A/D-Wandlerschaltung 14 eingegeben sind, zu dem Verarbeitungsabschnitt 24.
Die Klemmenschaltung 16 hält einen Schwarzpegel der Bilddaten bei einem Schwarzpegel der A/D-Wandlerschaltung 14 unter Verwendung des horizontalen Synchronisationssignals, das aus der Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 12 eingegeben ist. Unter Verwendung der Klemmenschaltung 16 können die Bilddaten bei der A/D-Wandlerschaltung 14 präzise A/D-gewandelt werden.
Demgegenüber wird das horizontale Synchronisationssignal, das durch die Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 12 getrennt ist, der Klemmenschaltung 16 und der Phasenvergleichsschaltung 18 als das interne Horizontalsynchronisationssignal eingegeben. Die Phasenvergleichsschaltung 18 vergleicht die Phase des externen Horizontalsynchronisationssignals unter den externen Synchronisationssignalen, die der Kamera 28 von der Robotersteuervorrichtung 10 bereitgestellt werden (in diesem Fall Synchronisationssignalerzeugungsschaltung), mit der Phase des internen Horizontalsynchronisationssignals, das durch die Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 12 getrennt ist, und sendet dann das Phasenvergleichsergebnis zu der Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20. Die Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 beurteilt, ob das Phasenvergleichsergebnis einem Synchronisationszustand oder einem Nicht-Synchronisationszustand entspricht, und sendet einen Alarm, wenn das Phasenvergleichsergebnis beurteilt wird, der Nicht-Synchronisationszustand zu sein.
In der Robotersteuervorrichtung 10 ist es erforderlich, die Kamera 28 in Synchronisation mit dem Roboter zu betreiben, durch Senden des externen Synchronisationssignals von der Robotersteuervorrichtung 10 (Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 6 in dem Fall gemäß 1) zu der Kamera 28, um die Kamera bei der Zeitgabe von der Seite des Roboters zu steuern. Zwischen der Phase des externen Horizontalsynchronisationssignals, das der Kamera 28 von der Robotersteuervorrichtung 10 bereitgestellt wird, und der Phase des horizontalen Synchronisationssignals, das durch die Synchronisationssignalerzeugungsschaltung 12 getrennt ist, wird eine Phasendifferenz erzeugt aufgrund einer Verzögerung, die der Länge eines Kabels 39 entspricht, das die Robotersteuervorrichtung 10 und die Kamera 28 verbindet, und einer Verzögerung, die durch die Art der Kamera 28 spezifiziert ist. Obwohl diese Phasendifferenz verschiedene Werte entsprechend der Kabellänge und der Art der Kamera 28 annehmen kann, ist die Phasendifferenz konstant und ignoriert einen Fehler, solange die Kamera 28 in Synchronisation mit dem externen Synchronisationssignal betrieben wird. Wird die Kamera 28 demgegenüber nicht in Synchronisation mit dem externen Synchronisationssignal betrieben, dann wird die Kamera 28 in Synchronisation mit dem internen Synchronisationssignal betrieben, das durch eine (nicht gezeigte) interne Schaltung der Kamera erzeugt wird. In dieser Hinsicht liegt ein Takt zum Erzeugen des internen Synchronisationssignals in der internen Schaltung der Kamera vor, und ist unabhängig von einem Takt zum Erzeugen des externen Synchronisationssignals, das durch die Robotersteuervorrichtung 10 ausgegeben wird. Deshalb liegt eine bestimmte Differenz zwischen den Frequenzen der vorstehend beschriebenen zwei Takte vor. Demgemäß, wenn die Kamera 28 in Synchronisation mit dem internen Synchronisationssignal betrieben wird, wird die Differenz zwischen der Phase des externen Horizontalsynchronisationssignals und der Phase des Horizontalsynchronisationssignals, die durch die Synchronisationssignaltrennschaltung 12 getrennt sind, graduierlich erhöht, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben werden wird.
2 zeigt einen Zustand, in dem das externe Horizontalsynchronisationssignal, das in die Kamera eingegeben wird, mit dem Videosignal synchronisiert ist, das durch die Kamera ausgegeben wird. Werden ein externes Horizontalsynchronisationssignal 40 und ein Videosignal 42 gewonnen, wie in 2 gezeigt, dann sind Zeitintervalle ΔT1, ΔT2, ΔT3, ..., ΔTk zwischen einer fallenden Flanke 44 des externen Horizontalsynchronisationssignals 40 und einer fallenden Flanke 46 des Videosignals 42 ungefähr gleich zu einander (ΔT1 ≈ ΔT2 ≈ ΔT3 ≈ ΔTk). In diesem Fall ist deshalb die Kamera mit dem externen Synchronisationssignal synchronisiert.
Demgegenüber zeigt 3 einen Zustand, in dem das externe Horizontalsynchronisationssignal nicht mit dem Videosignal synchronisiert ist. Werden ein externes Horizontalsynchronisationssignal 50 und ein Videosignal 52 gewonnen, wie in 3 gezeigt, dann sind Zeitintervalle ΔT1', ΔT2', ΔT3', ..., ΔTk' zwischen einer fallenden Flanke 54 des externen Horizontalsynchronisationssignals 50 und einer fallenden Flanke 56 des Videosignals 52 einander nicht gleich (ΔT1' ≠ ΔT2' ≠ ΔT3' ≠ ΔTk). In diesem Fall ist deshalb die Kamera nicht mit dem externen Synchronisationssignal synchronisiert, d. h. die Kamera befindet sich in einem Nicht-Synchronisationszustand (mit anderen Worten, in dem internen Synchronisationszustand).
Als nächstes wird die Phasenvergleichsschaltung 18 detailliert beschrieben werden. Zwischen der Phase des externen Horizontalsynchronisationssignals, das der Kamera 28 von der Robotersteuervorrichtung 10 bereitgestellt wird, und der Phase des internen Horizontalsynchronisationssignals, das durch die Synchronisationssignalerzeugungseinheit 12 getrennt ist, wird eine Phasendifferenz erzeugt aufgrund einer Verzögerung, die der Länge des Kabels 39 entspricht, das die Robotersteuervorrichtung 10 und die Kamera 28 verbindet, und einer Verzögerung, die durch die Art der Kamera 28 spezifiziert ist. Im Allgemeinen beträgt eine Verzögerungszeit aufgrund dieser Phasendifferenz mehrere 10 Mal mehr als ein Referenztakt, der einem Pixel einer Kamera entspricht. Deshalb kann eine Phasenvergleichsschaltung 18 gebildet werden durch Verwenden einer Zählerschaltung, in der der Referenztakt verwendet wird, der einem Pixel der Kamera 28 entspricht, und eine solche Phasenvergleichsschaltung kann in einer integrierten Schaltung umfasst sein, wie einer ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung, „Application Specific Integrated Circuit”) oder einem FPGA (feldprogrammierbares Gate Array, „Field Programmable Gate Array”).
Der detaillierte Vorgang in der Phasenvergleichsschaltung 18 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden. Zuerst wird eine steigende (oder fallende) Flanke 62 des externen Horizontalsynchronisationssignals 60 erfasst, das der Kamera 28 aus der Robotersteuervorrichtung 10 bereitgestellt wird, und dann wird ein Hochzählen begonnen, wie durch einen Zähler 64 angegeben. Das Inkrement des Hochzählens wird bei jedem Referenztakt 66 (bei jeder steigenden oder fallenden Flanke eines Impulssignalverlaufs) durchgeführt. Als nächstes, wenn eine steigende (oder fallende) Flanke 70 eines internen Horizontalsynchronisationssignals 68 erfasst wird, das durch die Synchronisationssignaltrennschaltung 12 getrennt ist, wird das Hochzählen angehalten. Ein Zählwert zu diesem Zeitpunkt des Anhaltens des Hochzählens („n” in diesem Fall) wird der Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 als das Phasenvergleichsergebnis eingegeben, und das vorige Phasenvergleichsergebnis („m” in diesem Fall) wird zu dem momentanen Phasenvergleichsergebnis („n” in diesem Fall) aktualisiert. Die Phasenvergleichsschaltung 18 wird jedes Mal dann betrieben, wenn das externe Horizontalsynchronisationssignal eingegeben wird, und gibt das aktualisierte Phasenvergleichsergebnis zu der Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 aus.
Als nächstes wird der Vorgang in der Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden. Die Kamera 28 mit der externen Synchronisationsfunktion befindet sich in dem externen Synchronisationszustand, nachdem das externe Synchronisationssignal eingegeben wird und eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Deshalb beurteilt die Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 die Synchronisation nicht, bis die vorbestimmte Zeitspanne von dem Beginn des Ausgebens des Synchronisationssignals an verstrichen ist, das durch den Synchronisationssignalerzeugungsabschnitt 26 erzeugt ist. Ist die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen (Schritt S1), dann befindet sich die Kamera 28 in dem externen Synchronisationszustand. Dann wird ein initiales Phasenvergleichsergebnis, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, als ein Referenzwert zur Beurteilung des Synchronisationszustands gelesen, und der Referenzwert wird in dem Register 32 der CPU 34 gespeichert (Schritt S2).
Danach, wie durch Schritte S3 und S4 angegeben, wird jedes Mal dann, wenn das Phasenvergleichsergebnis aktualisiert wird (z. B. „m” → „n”, wie vorstehend beschrieben), das aktualisierte Phasenvergleichsergebnis mit dem Referenzwert verglichen. Konkret wird zuvor eine Toleranz in Anbetracht einer Fehlerwirkung usw. bestimmt, und die Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 gibt einen Alarm, der den Nicht-Synchronisationszustand darstellt, zu dem Verarbeitungsabschnitt 24 aus, wenn die Differenz zwischen dem aktualisierten Phasenvergleichsergebnis und dem Referenzwert größer als die Toleranz ist (Schritt S5). Zum Beispiel kann in dem Nicht-Synchronisationszustand, wie in 3 gezeigt, beurteilt werden, dass der momentane Zustand nicht der Nicht-Synchronisationszustand ist, da die Differenz zwischen ΔT1' und ΔT2' sich innerhalb eines Fehlerbereichs (oder der Toleranz) befindet. Da jedoch ΔTk' graduierlich in dem Nicht-Synchronisationszustand erhöht wird, wird ein solcher Fall schlussendlich als der Nicht-Synchronisationszustand beurteilt (die Differenz zwischen ΔT1' und ΔTk' ist größer als die Toleranz). Durch Beurteilen einer zeitweiligen Änderung des Phasenvergleichsergebnisses in der Phasenvergleichsschaltung 18 kann deshalb beurteilt werden, ob die Kamera 28 in Synchronisation mit dem externen Synchronisationssignal betrieben wird oder nicht.
Der vorstehend beschriebene Vorgang kann in dem Verarbeitungsabschnitt 24 ausgeführt werden, oder kann unter Verwendung eines Mikrocomputers oder dergleichen ausgeführt werden. Andernfalls kann der Vorgang mittels einer digitalen Einrichtung, wie einer Zustandsmaschine, ausgeführt werden, und die digitale Einrichtung kann in einer integrierten Schaltung umfasst sein, wie einer ASIC oder einem FPGA.
Gemäß der Erfindung können verschiedene Anomalien der Kamera wie folgt erfasst werden.

(1) Verbindungsabbruch einer Signalleitung zum Senden des horizontalen Synchronisationssignals, das durch die Robotersteuervorrichtung 10 zu der Kamera 28 ausgegeben wird.
(2) Zustand, in dem die Kamera 28 betriebsunfähig ist und nicht mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal synchronisiert werden kann.
(3) Zustand, in dem das externe Horizontalsynchronisationssignal, das aus der Robotersteuervorrichtung ausgegeben wird, nicht dem internen Horizontalsynchronisationssignal der Kamera entspricht aufgrund eines Einstellfehlers oder dergleichen (in einem System, in dem verschiedene Arten von Kameras mit verschiedenen Anzahlen von Pixeln mit einer Robotersteuervorrichtung verbunden werden, muss die Robotersteuervorrichtung zu jeder Kamera ein horizontales Synchronisationssignal senden, dessen Frequenz entsprechend der Art der Kamera bestimmt wird).

Wie vorstehend beschrieben, setzt die Phasenvergleichsschaltung 18 das Hochzählen von dort aus fort, wo die steigende Flanke des externen Horizontalsynchronisationssignals erfasst wird, das der Kamera 28 aus der Robotersteuervorrichtung 10 bereitgestellt wird, bis dahin, wenn die steigende Flanke des internen Horizontalsynchronisationssignals erfasst wird, das aus dem Videosignal der Kamera getrennt ist. In einigen Fällen kann jedoch die steigende Flanke des externen Horizontalsynchronisationssignals wieder erfasst werden, bevor die steigende Flanke des internen Horizontalsynchronisationssignals erfasst wird. In diesem Fall kann beurteilt werden, dass das horizontale Synchronisationssignal, das durch die Synchronisationstrennschaltung 12 getrennt ist, einen Fehler umfasst, und somit kann die Phasenvergleichsschaltung 18 einen Alarm ausgeben, der den Fehler darstellt, zu der Synchronisationsbeurteilungsschaltung 20 oder dem Verarbeitungsabschnitt 24. Dieser Fehler bedeutet eine Fehlfunktion oder fehlende Verbindung der Kamera und/oder einen Verbindungsabbruch einer Signalleitung zum Senden eines zusammengesetzten Videosignals oder eines Kabels zum Senden eines Videosignals.
Gemäß der Erfindung kann beurteilt werden, ob eine Anomalie in Bezug auf die Kamera aufgrund eines Verbindungsabbruchs der Signalleitung zum Senden des externen Horizontalsynchronisationssignals, das durch die Robotersteuervorrichtung ausgegeben ist, oder aufgrund einer Fehlfunktion der Kamera selbst vorliegt, die der Kamera nicht ermöglicht, mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal synchronisiert zu werden. In dem Robotersystem, in dem verschiedene Arten von Kameras mit verschiedenen Anzahlen von Pixeln mit der Robotersteuervorrichtung verbunden sind, muss des Weiteren die Robotersteuervorrichtung zu jeder Kamera ein Horizontalsynchronisationssignal senden, dessen Frequenz entsprechend der Art der Kamera bestimmt wird. Durch die Erfindung kann der Zustand erfasst werden, in dem das externe Horizontalsynchronisationssignal, das durch die Robotersteuervorrichtung ausgegeben wird, nicht dem internen Horizontalsynchronisationssignal der Kamera aufgrund eines Einstellfehlers oder dergleichen entspricht.
Durch Ausgeben des Alarms, wenn das externe Horizontalsynchronisationssignal wieder erfasst wird, nachdem das externe Horizontalsynchronisationssignal, das der Kamera von der Robotersteuervorrichtung zugeführt ist, erfasst wird, und bevor das interne Horizontalsynchronisationssignal erfasst wird, das durch den Synchronisationssignaltrennabschnitt getrennt ist, kann erfasst werden, dass eine fehlende Verbindung oder eine Fehlfunktion der Kamera auftritt, oder ein Verbindungsabbruch der Signalleitung zum Senden des zusammengesetzten Videosignals auftritt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-19058 [0003]
JP 9-233501 [0004, 0007]
JP 2003-289554 [0005, 0007]

Claims

Robotersystem, umfassend: eine Kamera (28), die eine interne Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal, die als interne Synchronisationssignale mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt werden, eine externe Synchronisationsfunktion zum Ausgeben eines Videosignals einschließlich eines vertikalen Synchronisationssignals, eines horizontalen Synchronisationssignals und von Bilddaten in Synchronisation mit einem vertikalen Synchronisationssignal und einem horizontalen Synchronisationssignal aufweist, die als externe Synchronisationssignale mit der gleichen vorbestimmten Frequenz wie die interne Synchronisationssignale gegeben sind, wobei die Kamera (28) konfiguriert ist, um ein Videosignal in Synchronisation mit den internen Synchronisationssignalen unter Verwendung der internen Synchronisationsfunktionen auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale nicht gegeben sind, und um ein Videosignal in Synchronisation mit den externen Synchronisationssignalen unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktion auszugeben, wenn die externen Synchronisationssignale gegeben sind; eine Robotersteuervorrichtung (10), mit der die Kamera (28) verbunden ist, wobei das Videosignal, das durch die Kamera (28) unter Verwendung der externen Synchronisationsfunktion ausgegeben ist, zu der Robotersteuervorrichtung (10) zur Bildverarbeitung gesendet wird, so dass ein Roboter (8) auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bildverarbeitung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Robotersystem umfasst: einen Synchronisationssignaltrennabschnitt (12), der ein internes Horizontalsynchronisationssignal von dem Videosignal trennt; einen Phasenvergleichsabschnitt (18), der eine Phase eines externen Horizontalsynchronisationssignals, das von der Robotersteuervorrichtung (10) zu der Kamera (28) gesendet wird, mit einer Phase des internen Horizontalsynchronisationssignals vergleicht, das durch den Synchronisationssignaltrennabschnitt (12) getrennt ist; und einen Synchronisationsbeurteilungsabschnitt (20), der beurteilt, ob die Kamera (28) in Synchronisation mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal betrieben wird, auf der Grundlage einer zeitweiligen Änderung eines Phasenvergleichsergebnisses durch den Phasenvergleichsabschnitt (18).
Robotersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationsbeurteilungsabschnitt (20) das Phasenvergleichsergebnis durch den Phasenvergleichsabschnitt (18) mit einer Referenzphasendifferenz vergleicht, und beurteilt, dass die Kamera (28) nicht in Synchronisation mit dem externen Horizontalsynchronisationssignal betrieben wird, wenn die Differenz zwischen dem Phasenvergleichsergebnis und der Referenzphasendifferenz größer als eine vorbestimmte Toleranz ist.
Robotersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvergleichsabschnitt (18) einen Alarm ausgibt, wenn nach Erfassen des externen Horizontalsynchronisationssignals, das aus der Robotersteuervorrichtung (10) zu der Kamera (28) gesendet ist, und vor Erfassen des internen Horizontalsynchronisationssignals, das durch den Synchronisationssignaltrennabschnitt (12) getrennt ist, der Phasenvergleichsabschnitt (18) das externe Horizontalsynchronisationssignal wieder erfasst.