DE102018009836B4

DE102018009836B4 - Objektprüfsystem und Objektprüfverfahren

Info

Publication number: DE102018009836B4
Application number: DE102018009836.3A
Authority: DE
Inventors: Junichirou Yoshida; Fumikazu Warashina
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2038-12-15
Also published as: JP6585693B2; CN109945780B; DE102018009836A1; JP2019113348A; US10607337B2; CN109945780A; US20190197676A1

Abstract

Objektprüfsystem (10) umfassend:einen zum Durchführen einer Bildgebung eines ersten Objekts und eines zweiten Objekts, die eine gemeinsame Außenform aufweisen, ausgebildeten Bildgebungsabschnitt (16);eine zum Bewegen des ersten Objekts oder des zweiten Objekts und des Bildgebungsabschnitts in Bezug zueinander ausgebildete Bewegungsmaschine (14);einen zum Erfassen von ersten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das erste Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Position anordnet, und zum Erfassen von zweiten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das zweite Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer zweiten relativen Position anordnet, ausgebildeten Positionsdaten-Erfassungsabschnitt (44);einen zum Erfassen eines ersten Bildes (40) des ersten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, und Erfassen eines zweiten Bildes (48) des zweiten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, ausgebildeten Bilddaten-Erfassungsabschnitt (46); undeinen zum Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander in einem Bildkoordinatensystem (CI) des Bildgebungsabschnitts unter Verwendung der ersten Positionsdaten, der zweiten Positionsdaten und einer bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem und einem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem (CR) der Bewegungsmaschine ausgebildeten Bildregistrierungsabschnitt (56),wobei das Objektprüfsystem zum Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind, ausgebildet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Objektprüfsystem und ein Objektprüfverfahren.
Bisheriger Stand der Technik
Objektprüfsysteme, die Bilder der Oberfläche eines Objekts, etwa eines Werkstücks, erfassen und die Oberfläche des Objekts prüfen, entsprechen dem Stand der Technik (beispielsweise japanische ungeprüfte Patentschrift JP 2017 - 15 396 A .
Solche Objektprüfsysteme erfassen ein Masterbild des Objekts, das als eine Referenz dient, erfassen das Prüfbild des zu prüfenden Objekts und führen eine Prüfung auf der Basis eines Vergleichs der zwei Bilder durch, um zu untersuchen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zu prüfenden Objekt in Bezug auf das Referenzobjekt vorhanden ist.
In solch einem Fall kann eine Verschiebung zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild auftreten. Es ist ein Verfahren zum schnellen und einfachen Registrieren des Masterbildes und des Prüfbildes im Falle solch einer Verschiebung wünschenswert.
Die Druckschrift JP 2015 - 5 093 A offenbart eine Vorrichtung mit einer Kamera, welche mit bestimmten Kameraparametern ein Bild von einem Werkstück aufnimmt. Ein vorbekanntes Referenzmuster wird in Abhängigkeit von den Kameraparametern angepasst und anschließend mit dem aufgenommenen Bild verglichen. Dies soll eine Positionsbestimmung des Werkstücks anhand des aufgenommenen Bildes ermöglichen.
Gemäß dem Dokument US 7 084 900 B1 wird die äußere Orientierung einer Kamera bestimmt und bei dieser Orientierung ein Bild von einem Werkstück aufgenommen. Anschließend wird ein Musterabgleich vorgenommen, bei dem vorbekannte Referenzmuster mit dem aufgenommenen Bild verglichen werden.
Die Offenlegungsschrift US 2016 / 0 379 357 A1 offenbart einen Roboter, der ein Messobjekt vor einer Kamera positioniert. Die Kamera nimmt ein Bild von dem Werkstück auf. Anschließend wird aus dem Bild ein Merkmal des Werkstücks extrahiert und mit einem vorbekannten dreidimensionalen Referenzmodell des Werkstücks verglichen, um die relative Position des Werkstücks zu der Kamera zu bestimmen. Auf Grundlage dieser relativen Position bewegt der Roboter anschließend das Werkstück auf einem bestimmten Bewegungspfad.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Objektprüfsystem einen zum Durchführen einer Bildgebung an einem ersten Objekt und einem zweiten Objekt, die eine gemeinsame Außenform aufweisen, ausgebildeten Bildgebungsabschnitt; eine zum Bewegen des ersten Objekts oder des zweiten Objekts und des Bildgebungsabschnitts in Bezug zueinander ausgebildete Bewegungsmaschine; einen zum Erfassen von ersten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das erste Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Position anordnet, und zum Erfassen von zweiten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das zweite Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer zweiten relativen Position anordnet, ausgebildeten Positionsdaten-Erfassungsabschnitt; einen zum Erfassen eines ersten Bildes des ersten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, und Erfassen eines zweiten Bildes des zweiten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, ausgebildeten Bilddaten-Erfassungsabschnitt; und einen zum Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander in einem Bildkoordinatensystem des Bildgebungsabschnitts unter Verwendung der ersten Positionsdaten, der zweiten Positionsdaten und einer bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem und einem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem der Bewegungsmaschine ausgebildeten Bildregistrierungsabschnitt, wobei das Objektprüfsystem zum Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind, ausgebildet ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Objektprüfverfahren das Erfassen von ersten Positionsdaten einer Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine ein erstes Objekt und einen Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Position anordnet; das Erfassen eines ersten Bildes des ersten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird; das Erfassen von zweiten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine ein zweites Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer zweiten relativen Position anordnet, wobei das erste Objekt und das zweite Objekt eine gemeinsamen Außenform aufweisen; das Erfassen eines zweiten Bildes des zweiten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird; das Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander in einem Bildkoordinatensystem des Bildgebungsabschnitts unter Verwendung der ersten Positionsdaten, der zweiten Positionsdaten und einer bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem und einem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem der Bewegungsmaschine; und das Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können, wenn eine Verschiebung zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild vorliegt, die zwei Bilder unter Verwendung von Positionsdaten der Bewegungsmaschine registriert werden. Dies verkleinert die Aufgabe der Registrierung und verkürzt die Zeit für die Aufgabe.
Figurenliste

1 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Objektprüfsystem gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Objektprüfsystems.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht der in 1 dargestellten Roboterhand, wobei die Roboterhand von der positiven Seite der Y-Achse des Werkzeugkoordinatensystems aus gesehen ist.
4 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung der Anordnung des Werkzeugkoordinatensystems in Bezug auf ein Objekt.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bildgebungsabschnitts und des Objekts wie in 1 dargestellt.
6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Sichtfelds über die zu prüfende Oberfläche, wenn ein erstes Objekt und ein Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Referenzposition angeordnet sind.
7 zeigt ein Beispiel eines Masterbildes, das durch den Bildgebungsabschnitt per Bildgebung erzeugt wird, wenn das erste Objekt und der Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind.
8 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Sichtfelder über die zu prüfende Oberfläche, wenn das erste Objekt und der Bildgebungsabschnitt an der n-ten relativen Referenzposition angeordnet sind (n = 1 bis 12).
9 zeigt ein Beispiel eines Prüfbildes, das durch den Bildgebungsabschnitt per Bildgebung erzeugt wird, wenn ein zweites Objekt und der Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
10 zeigt ein Beispiel eines Prüfbildes, das durch den Bildgebungsabschnitt per Bildgebung erzeugt wird, wenn das zweite Objekt und der Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
11 zeigt ein Beispiel eines Prüfbildes, das durch den Bildgebungsabschnitt per Bildgebung erzeugt wird, wenn das zweite Objekt und der Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
12 zeigt ein Beispiel eines Prüfbildes, das durch den Bildgebungsabschnitt per Bildgebung erzeugt wird, wenn das zweite Objekt und der Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
13 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung der Positionsbeziehungen zwischen den Objekten und dem Bildgebungsabschnitt zu einem Zeitpunkt der Bilderfassung des in 12 dargestellten Prüfbildes, wobei der Abschnitt (a) von 13 die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Objekt und dem Bildgebungsabschnitt zu einem Zeitpunkt der Bilderfassung des Masterbildes darstellt und der Abschnitt (b) von 13 die Positionsbeziehung zwischen dem zweiten Objekt und dem Bildgebungsabschnitt zu einem Zeitpunkt der Bilderfassung des Prüfbildes darstellt.
14 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses des Objektprüfsystems.
15 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses von Schritt S1 in 14.
16 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses von Schritt S2 in 14.
17 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses von Schritt S3 in 14.
18 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses von Schritt S4 in 14.
19 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems.
20 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Beispiels des Betriebsprozesses von Schritt S1 in 14, ausgeführt vom in 19 dargestellten Objektprüfsystem.
21 zeigt ein Beispiel eines ersten Masterbildes, an dem Referenzpunkte bezeichnet sind.
22 zeigt ein Beispiel eines ersten Prüfbildes, an dem Prüfreferenzpunkte eingezeichnet sind.
23 zeigt ein Beispiel eines ersten Prüfbildes, an dem Prüfreferenzpunkte eingezeichnet sind.
24 zeigt ein Beispiel eines ersten Prüfbildes, an dem Prüfreferenzpunkte eingezeichnet sind.
25 zeigt ein Beispiel eines ersten Masterbildes, an dem Referenzpunkte bezeichnet sind.
26 zeigt ein Beispiel eines ersten Prüfbildes, an dem Prüfreferenzpunkte eingezeichnet sind.
27 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems.
28 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems.
29 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Objektprüfsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
30 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Objektprüfsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den verschiedenen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sind ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es wird auf redundante Beschreibungen hiervon verzichtet. Zunächst ist in Bezug auf 1 bis 3 ein Objektprüfsystem 10 gemäß einer Ausführungsform beschrieben.
Das Objektprüfsystem 10 umfasst ein Steuergerät 12, eine Bewegungsmaschine 14, einen Bildgebungsabschnitt 16 und eine Beleuchtungsvorrichtung 18. Das Steuergerät 12 umfasst beispielsweise eine CPU und einen Speicher (nicht dargestellt) und steuert die Bewegungsmaschine 14, den Bildgebungsabschnitt 16 und die Beleuchtungsvorrichtung 18.
In dieser Ausführungsform ist die Bewegungsmaschine 14 ein Vertikalgelenkroboter und umfasst eine Roboterbasis 20, einen Schwenkkörper 22, einen Roboterarm 24, ein Handgelenk 26 und eine Roboterhand (einen Greifer) 28. Der Roboter 20 ist an einem Boden einer Arbeitszelle befestigt. Der Schwenkkörper 22 ist auf der Roboterbasis 20 montiert, so dass er um eine vertikale Achse drehbar ist.
Der Roboterarm 24 umfasst einen drehbar mit dem Schwenkkörper 22 gekoppelten Oberarm 30 und einen drehbar mit einem distalen Ende des Oberarms 30 gekoppelten Unterarm 32. Das Handgelenk 26 ist an einem distalen Ende des Unterarms 32 befestigt und stützt drehbar die Roboterhand 28.
Wie in 3 dargestellt umfasst die Roboterhand 28 eine Handbasis 34, eine Mehrzahl von Fingern 36 und einen Fingerantrieb (nicht dargestellt). Die Handbasis 34 ist mit dem Handgelenk 26 gekoppelt. Die Mehrzahl von Fingern 36 ist so an der Handbasis 34 montiert, dass sie sich öffnen und schließen.
Die Mehrzahl von Fingern 36 erstreckt sich von der Handbasis 34 in einer Richtung und umfasst gestufte Abschnitte 36a auf Oberflächen der Finger 36 einander gegenüberliegend. Wenn die Roboterhand 28 ein Objekt W, etwa ein Werkstück, greift, greift eine obere Fläche S_U des Objekts in den gestuften Abschnitten 36a ein. Der Fingerantrieb ist beispielsweise ein Luftzylinder und in die Handbasis 34 eingebaut. Der Fingerantrieb öffnet und schließt die Finger 36 gemäß einem Befehl vom Steuergerät 12.
Die Bewegungsmaschine 14 umfasst eine Mehrzahl von Servomotoren 38 (2). Die Servomotoren 38 sind jeweils in den Schwenkkörper 22, den Roboterarm 24 und das Handgelenk 26 der Bewegungsmaschine 14 eingebaut und treiben diese Komponenten gemäß Befehlen (Drehzahlbefehl, Drehmomentbefehl usw.) vom Steuergerät 12 an.
Ein Roboterkoordinatensystem (Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem) C_R (1) ist als eines der Koordinatensysteme zur automatischen Steuerung von jeder Komponente der Bewegungsmaschine 14 festgelegt. Das Steuergerät 12 betreibt jede Komponente der Bewegungsmaschine 14 in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem C_R . Beispielsweise ist die Z-Achse des Roboterkoordinatensystems C_R so festgelegt, dass sie parallel zur vertikalen Richtung im realen Raum ist, wobei der Schwenkkörper 22 um die Z-Achse des Roboterkoordinatensystems C_R gedreht wird.
Ein Werkzeugkoordinatensystem C_T ist für die Roboterhand 28 festgelegt. Das Werkzeugkoordinatensystem C_T ist eines der Koordinatensysteme zur automatischen Steuerung und Position und Ausrichtung der Roboterhand 28 im Raum werden durch Ausdrücken der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R ermittelt.
Wie in 3 dargestellt ist in dieser Ausführungsform das Werkzeugkoordinatensystem C_T so festgelegt, dass der Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems C_T zwischen den gestuften Abschnitten 36a der Finger 36 angeordnet ist, sich die Finger 36 von der Handbasis 34 in der Z-Achsen-Positivrichtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T erstrecken und sich die Finger 36 in der X-Achsen-Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T öffnen und schließen.
Das Steuergerät 12 betreibt den Schwenkkörper 22, den Roboterarm 24 und das Handgelenk 26 im Roboterkoordinatensystem C_R so, dass die Position und die Ausrichtung der Roboterhand 28 mit den vom Werkzeugkoordinatensystem C_T ermittelten übereinstimmen. Auf diese Weise ist die Roboterhand 28 an einer beliebigen Position und in einer beliebigen Ausrichtung im Roboterkoordinatensystem C_R angeordnet.
Der Bildgebungsabschnitt 16 umfasst ein optisches System wie eine Fokuslinse und einen Bildsensor wie einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor. In dieser Ausführungsform ist der Bildgebungsabschnitt 16 an einer vorgegebenen Position im Roboterkoordinatensystem C_R befestigt, so dass er sich von der Bewegungsmaschine 14 entfernt befindet. Der Bildgebungsabschnitt 16 führt eine Bildgebung eines Objekts W gemäß einem Befehl vom Steuergerät 12 durch und sendet das erfasste Bild an das Steuergerät 12.
Die Befestigungsposition des Bildgebungsabschnitts 16 und die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 (das heißt der optische Weg des in das optische System des Bildgebungsabschnitts 16 eintretenden Objektbilds) werden durch Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R durch Kalibrieren dieser in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem C_R ausgedrückt und im Speicher des Steuergeräts 12 vorgespeichert. Dadurch kann das Steuergerät 12 die Positionen des Bildgebungsabschnitts 16 und der optischen Achse O im Roboterkoordinatensystem C_R erkennen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 18 umfasst beispielsweise eine Glühlampe, Leuchtstofflampe oder LED und ist an einer vorgegebenen Position befestigt. Die Beleuchtungsvorrichtung 18 schaltet gemäß einem Befehl vom Steuergerät 12 ein und aus und beleuchtet das von der Bewegungsmaschine 14 gegriffene Objekt W.
Nachfolgend ist in Bezug auf 1 bis 11 eine Funktion des Objektprüfsystems 10 beschrieben. In dieser Ausführungsform führt das Objektprüfsystem 10 eine Bildgebung einer zu prüfenden Oberfläche S_I eines ersten Objekts W₁ durch und führt anschließend eine Bildgebung einer zu prüfenden Oberfläche S_I eines zweiten Objekts W₂ durch, und prüft, ob ein optisch erkennbarer Fehler (beispielsweise ein Kratzer, ein Unterschied in der Oberflächenrauheit, ein Unterschied in Befestigungspositionen von Teilen, ein Unterschied in Schweißpositionen usw.) im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das zweite Objekt W₁ vorliegt oder nicht, durch Vergleichen der zwei Bilder miteinander.
Das erste Objekt W₁ und das zweite Objekt W₂ weisen eine gemeinsame Außenform auf. In dieser Ausführungsform sind das erste Objekt W₁ und das zweite Objekt W₂ rechteckige Platten mit der gleichen Außenform. Das erste Objekt W₁ und das zweite Objekt W₂ umfassen insgesamt vier Löcher H.
Zunächst betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14 so, dass es das an einem vorgegebenen Speicherplatz gespeicherte erste Objekt W₁ mit der Roboterhand 28 greift. Zu diesem Zeitpunkt greift die Roboterhand 28 das erste Objekt W₁ an einer vorab bezeichneten Greifposition (Zielposition). Diese Greifposition wird durch eine Position und Richtung des vom Steuergerät 12 festgelegten Werkzeugkoordinatensystems C_T ermittelt, wenn die Roboterhand 28 das erste Objekt W₁ greift.
Beispielsweise bezeichnet der Bediener die Position des Ursprungs des Werkzeugkoordinatensystems C_T am ersten Objekt W₁ durch Bedienen an einem Bedienabschnitt (nicht dargestellt), etwa einer Tastatur oder eines Touchscreens, angeordnet im Objektprüfsystem 10.
Angenommen der Bediener bezeichnet die Position des Ursprungs des Werkzeugkoordinatensystems C_T in der Mitte der oberen Fläche S_U des ersten Objekts W₁ wie in 4 dargestellt. In diesem Fall legt, wenn die Roboterhand 28 das im Speicherplatz gespeicherte Objekt W₁ greift, das Steuergerät 12 das Werkzeugkoordinatensystem C_T in Bezug auf das erste Objekt W₁ so fest, dass der Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems C_T in der Mitte der oberen Fläche S_U des ersten Objekts W₁ angeordnet ist und die Y-Z-Ebene des Werkzeugkoordinatensystems C_T parallel zur prüfenden Fläche S_I ist.
Das Steuergerät 12 betreibt anschließend die Bewegungsmaschine 14, um die Roboterhand 28 an der vom festgelegten Werkzeugkoordinatensystem C_T definierten Position und Richtung anzuordnen und das erste Objekt W₁ mit der Roboterhand 28 zu greifen. Somit greift wie in 1, 3 und 5 dargestellt die Roboterhand 28 das erste Objekt W₁ an der Greifposition entsprechend dem vom Bediener bezeichneten Werkzeugkoordinatensystem C_T .
Wenn die Roboterhand 28 das erste Objekt W₁ an der bezeichneten Greifposition greift, wird die Position des ersten Objekts W₁ in Bezug auf die Roboterhand 28 (das heißt auf das Werkzeugkoordinatensystem C_T ) bekannt und es kann eine beliebige Position auf dem ersten Objekt W₁ durch die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R unter Verwendung dieser Greifposition und der Zeichnungsdaten auf dem ersten Objekt W₁ ausgedrückt werden.
Das heißt das an einer bekannten Greifposition von der Roboterhand 28 gegriffene erste Objekt W₁ kann als eine Komponente der Bewegungsmaschine 14 betrachtet werden, die im Roboterkoordinatensystem C_R gesteuert wird.
Anschließend betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das erste Objekt W₁ zu bewegen, so dass sich wenigstens ein Teil der Oberfläche S_I des ersten Objekts W₁ innerhalb eines Sichtfelds A des Bildgebungsabschnitts 16 befindet, und um das erste Objekt W₁ und den Bildgebungsabschnitt 16 an einer relativen Referenzposition („relative Referenzposition“ entsprechend der „ersten relativen Position“ in den Ansprüchen“) anzuordnen.
Das Sichtfeld A des Bildgebungsabschnitts 16 ist in Bezug auf 5 beschrieben. Der Bildgebungsabschnitt 16 weist einen Blickwinkel auf, der den Bereich angibt, in dem das Bildgebungsabschnitt 16 eine Bildgebung durchführen kann. Der Blickwinkel hängt von den Spezifikationen des optischen Systems und des Bildsensors des Bildgebungsabschnitts 16 ab. Insbesondere gilt, dass je länger die Brennweite des optischen Systems ist (oder je kleiner die Licht empfangende Fläche des Bildsensors ist), desto schmaler der Blickwinkel ist.
Ein Beispiel des Blickwinkels des Bildgebungsabschnitts 16 ist als eine imaginäre Linie B in 1 und 5 dargestellt. Dieser Blickwinkel B und der Abstand D zwischen dem Bildgebungsabschnitt 16 und der Fläche S_I bestimmen den Bereich der Fläche S_I , an dem durch den Bildgebungsabschnitt 16 eine Bilgebung durchgeführt werden kann (das heißt das Sichtfeld A), wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 wie in 1 dargestellt angeordnet sind.
Das heißt das Sichtfeld A gibt den Bereich auf der Fläche S_I an, an dem eine Bildgebung im Fokus durch den Bildgebungsabschnitt 16 durchgeführt werden kann, wenn der Bildgebungsabschnitt 16 und die Fläche S_I durch einen Abstand D getrennt voneinander angeordnet sind. Die Auflösung eines durch Bildgebung durch den Bildgebungsabschnitt 16 erzeugten Bildes ist umgekehrt proportional zum Sichtfeld A. Insbesondere gilt, dass je kleiner das Sichtfeld A ist, desto höher die Auflösung des erfassten Bildes ist.
Nach dem Greifen des ersten Objekts W₁ durch die Roboterhand 28 an der Greifposition betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um die Roboterhand 28 an einer ersten Position und Ausrichtung anzuordnen wie in 1 dargestellt.
Insbesondere legt das Steuergerät 12 das Werkzeugkoordinatensystem C_T auf eine erste Position und Richtung (das heißt die Position des Ursprungs und die Richtungen der Achsen) fest wie in 1 dargestellt. Das Steuergerät 12 betreibt anschließend die Bewegungsmaschine 14, um die das erste Objekt W₁ greifende Roboterhand 28 zu bewegen, so dass diese mit der Position und Ausrichtung, definiert durch das Werkzeugkoordinatensystem C_T , übereinstimmt wie in 1 dargestellt.
Somit ist die Roboterhand 28 an der ersten Position und Ausrichtung angeordnet und das von der Roboterhand 28 gegriffene erste Objekt W₁ ist an der ersten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 angeordnet wie in 1 dargestellt.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Sichtfeld A des Bildgebungsabschnitts 16 an der in 1, 5 und 6 in Bezug auf die Fläche S_I des ersten Objekts W₁ dargestellten Position angeordnet, wobei die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 senkrecht zur Fläche S_I des ersten Objekts W₁ ist und der Bildgebungsabschnitt 16 und die Fläche S_I durch den Abstand D voneinander getrennt sind.
Anschließend sendet das Steuergerät 12 einen Befehl an die Beleuchtungsvorrichtung 18, um die Beleuchtungsvorrichtung 18 einzuschalten. Dadurch wird das von der Bewegungsmaschine 14 gegriffene erste Objekt W₁ von der Beleuchtungsvorrichtung 18 beleuchtet.
Anschließend sendet das Steuergerät 12 einen Bildgebungsbefehl an den Bildgebungsabschnitt 16. Bei Empfang des Bildgebungsbefehls vom Steuergerät 12 führt der Bildgebungsabschnitt 16 eine Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ durch. 7 zeigt ein Beispiel eines Bildes („erstes Bild“, nachfolgend als „Masterbild“ bezeichnet) des ersten Objekts W₁ , das durch Bildgebung vom Bildgebungsabschnitt 16 erzeugt wird, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind.
Das in 7 dargestellte erste Masterbild 40 ist ein Bild innerhalb des Sichtfelds A des Bildgebungsabschnitts 16, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind (das heißt wenn die das erste Objekt W₁ greifende Roboterhand 28 an der ersten Position und Ausrichtung angeordnet sind).
Jedes Pixel des durch Bildgebung vom Bildgebungsabschnitt 16 erzeugten ersten Masterbildes 40 wird durch Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I in 7 ausgedrückt. Das Bildkoordinatensystem C_I ist ein Koordinatensystem, welches das Sichtfeld A des Bildgebungsabschnitts 16 definiert, und jedes Pixel des durch Bildgebung vom Bildgebungsabschnitt 16 erzeugten ersten Masterbildes 40 wird durch Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I ausgedrückt.
Die Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I (das heißt der Position des Ursprungs und der Achsrichtungen des Bildkoordinatensystems C_I in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem C_R ) ist aus der zuvor beschriebenen Kalibrierung bekannt.
Insbesondere erfasst der Bediener die Koordinatentransformationsdaten zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I durch Kalibrieren der Befestigungsposition und der Position der optischen Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem C_R . Die Koordinatentransformationsdaten werden durch beispielsweise eine Jacobi‘sche Matrix zum Umwandeln von Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R in Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I dargestellt.
Das Steuergerät 12 erfasst die Koordinatentransformationsdaten und speichert diese im Speicher. Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als ein zum Erfassen der Koordinatentransformationsdaten ausgebildeter Koordinatentransformationsdaten-Erfassungsabschnitt 42 (2).
Das Steuergerät 12 erfasst die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind, und der Bildgebungsabschnitt 16 führt eine Bildgebung des ersten Objekts W₁ durch (erste Positionsdaten, nachfolgend als „Referenzpositionsdaten“ bezeichnet).
Beispielsweise erfasst das Steuergerät 12 als erste Referenzpositionsdaten Informationen der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind.
Alternativ zeichnet das Steuergerät 12 die Drehwinkel der Servomotoren 38 der Bewegungsmaschine 14 auf, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind, und berechnet die Position und Ausrichtung der Roboterhand 28 im Roboterkoordinatensystem C_R aus den berechneten Drehwinkeln. Das Steuergerät 12 kann die berechnete Position und Ausrichtung der Roboterhand 28 als erste Referenzpositionsdaten erfassen.
Die ersten Referenzpositionsdaten sind Informationen entsprechend der Position und Ausrichtung des ersten Objekts W₁ im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition angeordnet sind. Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als ein zum Erfassen der Referenzpositionsdaten (ersten Positionsdaten) ausgebildeter Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 44 (2).
Anschließend betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um die das erste Objekt W₁ greifende Roboterhand 28 an einer zweiten Position und Ausrichtung anzuordnen. Wenn die Roboterhand 28 an der zweiten Position und Ausrichtung angeordnet ist, ist das von der Roboterhand 28 gegriffene erste Objekt W₁ an einer zweiten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Sichtfeld A des Bildgebungsabschnitts 16 in einem Bereich A₂ in Bezug auf die Fläche S_I des ersten Objekts W₁ angeordnet wie in 8 dargestellt.
Wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der zweiten relativen Referenzposition angeordnet sind (das heißt wenn die Roboterhand 28 an der zweiten Position und Ausrichtung angeordnet ist), sendet das Steuergerät 12 einen Bildgebungsbefehl an den Bildgebungsabschnitt 16, um ein Bild der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ durch Bildgebung zu erzeugen. Somit wird ein zweites Masterbild entsprechend dem Bereich A₂ in 8 erfasst.
Der Bereich An (n = 1 bis 12) in 8 gibt die Position des Sichtfelds A des Bildgebungsabschnitt 16 in Bezug auf die Fläche S_I an, wenn die das erste Objekt W₁ greifende Roboterhand 28 an der n-ten Position und Ausrichtung angeordnet ist, wobei das erste Objekt W₁ an der n-ten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 angeordnet ist.
Wie in 8 dargestellt grenzen der Bereich An und der Bereich A_n+1 so aneinander an, dass Seiten der Bereiche An und A_n+1 miteinander übereinstimmen. Die n-te relative Referenzposition des ersten Objekts W₁ in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 kann so definiert sein, dass zwei angrenzende Bereiche An wenigstens teilweise überlappen.
Wenn die Roboterhand 28 an der n-ten Position und Ausrichtung angeordnet ist, legt das Steuergerät 12 das Werkzeugkoordinatensystem C_T an der n-ten Position und Richtung fest. Das Steuergerät 12 betreibt anschließend die Bewegungsmaschine 14 und bewegt die Roboterhand 28, so dass diese mit der Position und Ausrichtung, definiert durch das an der n-ten Position und Richtung angeordnete Werkzeugkoordinatensystem C_T , übereinstimmt.
Auf diese Weise ordnet das Steuergerät 12 nacheinander die Roboterhand 28 an der dritten Position und Ausrichtung, der vierten Position und Ausrichtung, ... der n-ten Position und Ausrichtung an, wodurch es das von der Roboterhand 28 gegriffene erste Objekt W₁ an der dritten relativen Referenzposition, der vierten relativen Referenzposition, ... der n-ten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 anordnet.
Das Steuergerät 12 veranlasst den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ jedes Mal, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an den entsprechenden relativen Referenzpositionen angeordnet sind. Somit erfasst das Steuergerät 12 das erste bis zwölfte Masterbild, die den Bereichen A₁ bis A₁₂ in 8 entsprechen. Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als ein zum Erfassen des n-ten Masterbildes ausgebildeter Bilddaten-Erfassungsabschnitt 46 (2).
Ferner dient das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 44 und erfasst als n-te Referenzpositionsdaten die Position der Bewegungsmaschine 14, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Referenzposition angeordnet sind, und es wird das n-te Masterbild erfasst.
Das Steuergerät 12 führt eine Reihe von Anordnungsvorgängen wie zuvor beschrieben gemäß einem Roboterprogramm durch. Das Roboterprogramm kann beispielsweise vom Bediener erstellt werden, der an der jeweiligen Bewegungsmaschine 14 die Bewegungen des Anordnens der Roboterhand 28 an der n-ten Position und Ausrichtung unter Verwenden eines Handprogrammiergeräts (nicht dargestellt) einlernt.
Das Roboterprogramm umfasst Informationen der n-ten Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T und Informationen der Drehwinkel der Servomotoren 38 der Bewegungsmaschine 14, wenn die Roboterhand 28 an der n-ten Position und Ausrichtung angeordnet wird.
Anschließend erfasst das Steuergerät 12 ein Prüfbild (zweites Bild) einer zu prüfenden Fläche S_I eines zweiten Objekts W₂ . Insbesondere betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das an einem vorgegebenen Speicherplatz gespeicherte zweite Objekt W₂ mit der Roboterhand 28 zu greifen.
Zu diesem Zeitpunkt greift die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ an der gleichen Greifposition wie die für das erste Objekt W₁ angegebene. Insbesondere wird, wenn die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ greift, wie in 4 dargestellt, das Werkzeugkoordinatensystem C_T in Bezug auf das zweite Objekt W₂ so festgelegt, dass der Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems C_T in der Mitte der oberen Fläche S_U des zweiten Objekts W₂ angeordnet ist und die Y-Z-Ebene des Werkzeugkoordinatensystems C_T parallel zur Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ ist.
Das Steuergerät 12 betreibt anschließend die Bewegungsmaschine 14, um die Roboterhand 28 an der vom festgelegten Werkzeugkoordinatensystem C_T definierten Position und Richtung anzuordnen und das zweite Objekt W₂ mit der Roboterhand 28 zu greifen. Auf diese Weise greift die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ an der gleichen Greifposition wie die für das erste Objekt W₁ .
Anschließend betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das von der Roboterhand 28 gegriffene zweite Objekt W₂ an einer ersten relativen Prüfposition („relative Prüfposition“ entsprechend der „zweiten relativen Position“ in den Ansprüchen) in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 anzuordnen. Die erste relative Prüfposition ist eine Position entsprechend der ersten relativen Referenzposition. Anschließend sendet das Steuergerät 12 einen Bildgebungsbefehl an den Bildgebungsabschnitt 16, um eine Bildgebung der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ durchzuführen, und erfasst ein Prüfbild (zweites Bild).
Dabei kann eine Verschiebung zwischen der ersten relativen Referenzposition und der ersten relativen Prüfposition auftreten. Solch eine Verschiebung kann auftreten, wenn das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung des zweiten Objekts W₂ veranlasst, während das zweite Objekt W₂ durch die Bewegungsmaschine 14 bewegt wird. Alternativ kann solch eine Verschiebung auftreten, wenn die Position und Ausrichtung der Bewegungsmaschine 14 bei Bildgebung des zweiten Objekts W₂ leicht angepasst wird.
9 bis 12 zeigen Beispiele des ersten Prüfbildes des zweiten Objekts W₂ , an dem vom Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition in einem Zustand, in dem solch eine Verschiebung erfolgt, eine Bildgebung durchgeführt wird. In 9 bis 12 ist das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40, wenn das erste Prüfbild und das erste Masterbild 40 in Bezug auf das Bildkoordinatensystem C_I (das heißt das Sichtfeld A) überlagert sind, durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.
Im in 9 dargestellten ersten Prüfbild 48 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ des ersten Prüfbilds 48 in Bezug auf das Bild des ersten Objekts W₁ des ersten Masterbildes 40 in der X-Achsen-Positivrichtung des Bildkoordinatensystems C_I um einen Positionsunterschied δ verschoben.
Solch ein Positionsunterschied δ tritt auf, wenn das an der ersten relativen Prüfposition angeordnete zweite Objekt W₂ zum an der ersten relativen Referenzposition angeordneten ersten Objekt W₁ in der X-Achsen-Positivrichtung des Bildkoordinatensystems C_I verschoben ist.
Im in 10 dargestellten ersten Prüfbild 50 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 50 in Bezug auf das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 um die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 um einen Positionsunterschied θ gedreht.
Solch ein Positionsunterschied θ tritt auf, wenn das an der ersten relativen Prüfposition angeordnete zweite Objekt W₂ zum an der ersten relativen Referenzposition angeordneten ersten Objekt W₁ in der Drehrichtung um die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts verschoben ist.
Ferner ist im in 11 dargestellten ersten Prüfbild 52 das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 52 in Bezug auf das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 um einen Positionsunterschied α verkleinert.
Solch ein Positionsunterschied α tritt auf, wenn das an der ersten relativen Prüfposition angeordnete zweite Objekt W₂ zum an der ersten relativen Referenzposition angeordneten ersten Objekt W₁ in der Richtung entlang der optischen Achse O des Bildgebungsabschnitts verschoben (insbesondere weiter entfernt von diesem verschoben) ist.
Wenn dieser Positionsunterschied α auftritt, unterscheidet sich der Abstand D₁ zwischen der Fläche S_I des an der ersten relativen Referenzposition angeordneten ersten Objekts W₁ und dem Bildgebungsabschnitt 16 vom Abstand D₂ zwischen der Fläche S_I des an der ersten relativen Prüfposition angeordneten zweiten Objekts W₂ und dem Bildgebungsabschnitt 16 (insbesondere D₁<D₂). Der Positionsunterschied α stellt die Verkleinerungsrate des ersten Prüfbildes 52 zum ersten Masterbild 40 dar.
Im in 12 dargestellten ersten Prüfbild 53 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 53 in Bezug auf das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 wie durch den Pfeil E angegeben verschoben.
Dieses erste Prüfbild 53 ist in Bezug auf 13 beschrieben. Abschnitt (a) in 13 stellt die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Objekt W₁ und dem Bildgebungsabschnitt 18 bei Bildgebung des ersten Masterbildes 40 dar, während Abschnitt (b) in 13 die Positionsbeziehung zwischen dem zweiten Objekt W₂ und dem Bildgebungsabschnitt 18 bei Bildgebung des ersten Prüfbildes 53 darstellt.
Wie zuvor beschrieben ist das erste Objekt W₁ an der ersten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 angeordnet, wenn das erste Masterbild 40 erfasst wird. Wie in Abschnitt (a) in 13 dargestellt ist an der ersten relativen Referenzposition die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 senkrecht zur Fläche S_I des ersten Objekts W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 ist von der Fläche S_I um den Abstand D₁ entfernt.
Hingegen ist wie in Abschnitt (b) in 13 dargestellt die Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ (das heißt die Y-Z-Ebene des Werkzeugkoordinatensystems C_T ) in Bezug auf die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 geneigt, wenn das erste Prüfbild 53 erfasst wird.
Aufgrund dieser Neigung ist das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 53 zum Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 wie durch den Pfeil E angegeben verschoben. Der Positionsunterschied zwischen dem Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 53 und dem Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 aufgrund solch einer Neigung kann durch eine Matrix M (beispielsweise einer Homographiematrix) ausgedrückt werden wie nachfolgend beschrieben.
Wenn die zuvor beschriebene Verschiebung eintritt, müssen das Masterbild und das Prüfbild miteinander registriert werden, wenn das Masterbild und das Prüfbild verglichen werden, um die Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ zu prüfen. Das Objektprüfsystem 10 gemäß dieser Ausführungsform berechnet den Positionsunterschied δ, θ, α, M und registriert das Masterbild und das Prüfbild auf der Basis des Positionsunterschieds δ, θ, α, M.
Hier bedeutet „registrieren“ das Veranlassen, dass das Bild des ersten Objekts W₁ im Masterbild und das Bild des zweiten Objekts W₂ im Prüfbild im Bildkoordinatensystem C_I miteinander übereinstimmen. (Das heißt es erfolgt eine Positionsausrichtung.)
Insbesondere dient das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 44 und es erfasst die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14 (zweite Positionsdaten, nachfolgend als „Prüfpositionsdaten“ bezeichnet), wenn die Bewegungsmaschine 14 das zweite Objekt W₂ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition anordnet und das erste Prüfbild 48, 50, 52 vom Bildgebungsabschnitt 16 erfasst wird.
Beispielsweise erfasst das Steuergerät 12 als erste Prüfpositionsdaten Informationen der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
Alternativ zeichnet das Steuergerät 12 die Drehwinkel der Servomotoren 38 der Bewegungsmaschine 14 auf, wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind, und berechnet die Position und Ausrichtung der Roboterhand 28 im Roboterkoordinatensystem C_R aus den Drehwinkeln. Das Steuergerät 12 kann die berechnete Position und Ausrichtung der Roboterhand 28 als erste Prüfpositionsdaten erfassen.
Die ersten Prüfpositionsdaten sind die Daten entsprechend der Position und Ausrichtung des zweiten Objekts W₂ im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind.
Ebenso betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das von der Roboterhand 28 gegriffene zweite Objekt W₂ an der n-ten relativen Prüfposition (n = 2 bis 12) in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 anzuordnen. Die n-te relative Prüfposition entspricht der n-ten relativen Referenzposition.
Das Steuergerät 12 veranlasst den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ jedes Mal, wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition angeordnet sind und erfasst das n-te Prüfbild. Anschließend dient das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 44 und erfasst als n-te Prüfpositionsdaten die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition angeordnet sind.
Danach berechnet das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied (beispielsweise δ, θ oder α) auf der Basis der Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I , der ersten Referenzpositionsdaten und der ersten Prüfpositionsdaten.
Beispielsweise erfasst in Bezug auf den zuvor beschriebenen Positionsunterschied δ oder θ das Steuergerät 12 die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Referenzpositionsdaten, und die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Prüfpositionsdaten, und berechnet den Unterschied Δ_R1 zwischen diesen zwei Sätzen von Koordinaten.
Das Steuergerät 12 wandelt anschließend den Unterschied Δ_R1, der als Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R ausgedrückt ist, in Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I unter Verwendung der durch Kalibrierung erzeugten Koordinatentransformationsdaten um. Somit wird der Positionsunterschied δ oder θ im Bildkoordinatensystem C_I berechnet.
Ferner berechnet in Bezug auf den zuvor beschriebenen Positionsunterschied α das Steuergerät 12 die zuvor beschriebenen Abstände D₁ und D₂ aus den Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Referenzpositionsdaten, und den Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Prüfpositionsdaten.
Das Steuergerät 12 berechnet anschließend den Positionsunterschied α zur Darstellung der Verkleinerungsrate (oder Vergrößerungsrate) des ersten Prüfbildes 52 zum ersten Masterbild 40 auf der Basis des berechneten Verhältnisses zwischen D₁ und D₂. Das Verhältnis zwischen D₁ und D₂ korreliert mit der Verkleinerungsrate α (oder Vergrößerungsrate α) des ersten Masterbildes 40 zum ersten Prüfbild 52.
Unter Verwendung eines ähnlichen Verfahrens berechnet das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied zwischen dem Bild des ersten Objekts W₁ im n-ten Masterbild und dem Bild des zweiten Objekts W₂ im n-ten Prüfbild (n = 2 bis 12). Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als zum Erfassen des Positionsunterschieds (beispielsweise δ, θ, α) zwischen dem Masterbild (ersten Bild) und dem Prüfbild (zweiten Bild) im Bildkoordinatensystem C_I ausgebildeter Positionsunterschied-Erfassungsabschnitt 54 (2). Nachfolgend ist ein Beispiel des Erfassens der zuvor beschriebenen Matrix M als Positionsunterschied beschrieben.
Anschließend verschiebt das Steuergerät 12 das erste Masterbild 40 oder das erste Prüfbild 48, 50, 52 auf der Basis des berechneten ersten Positionsunterschieds (δ, θ, α), um diese zwei Bilder zu registrieren.
Wenn das Steuergerät 12 beispielsweise den ersten Positionsunterschied δ berechnet, bewegt das Steuergerät 12 das erste Prüfbild 48 (oder das erste Masterbild 40) in der X-Achsen-Negativrichtung (oder der X-Achsen-Positivrichtung) des Bildkoordinatensystems C_I auf der X-Y-Ebene des Bildkoordinatensystems C_I um den ersten Positionsunterschied δ.
Wenn das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied θ berechnet, dreht das Steuergerät 12 das erste Prüfbild 50 (oder das erste Masterbild 40) entgegen dem Uhrzeigersinn (oder im Uhrzeigersinn) in 10 von vorne gesehen um die optische Achse O senkrecht zur X-Y-Ebene des Bildkoordinatensystems C_I um den ersten Positionsunterschied θ.
Wenn das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied α berechnet, vergrößert (oder verkleinert) das Steuergerät 12 das erste Prüfbild 48 (oder das erste Masterbild 40) auf der Basis des ersten Positionsunterschieds α.
Somit können das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 und das Bild des zweiten Objekts W₂ im Prüfbild 48 miteinander im Bildkoordinatensystem C_I in Übereinstimmung gebracht werden. Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als zum Registrieren des Masterbildes (ersten Bildes) und des Prüfbildes (zweiten Bildes) im Bildkoordinatensystem C_I ausgebildeter Bildregistrierungsabschnitt 56 (2). Nachfolgend ist ein Beispiel beschrieben, in dem der Bildregistrierungsabschnitt 56 das Masterbild (40) und das Prüfbild (53) auf der Basis eines von einer Matrix M dargestellten Positionsunterschieds registriert.
Anschließend verschiebt das Steuergerät 12 das n-te Masterbild oder das n-te Prüfbild auf der Basis des n-ten Positionsunterschieds und registriert danach ebenso diese zwei Bilder.
Anschließend prüft das Steuergerät 12, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das erste Objekt W₁ vorliegt oder nicht, unter Verwendung des n-ten Masterbildes (40) und des n-ten Prüfbildes (48, 50, 52), die miteinander registriert sind. Insbesondere erzeugt das Steuergerät 12 das n-te Unterschiedsbild zwischen dem n-ten Masterbild und dem n-ten Prüfbild, die miteinander registriert sind.
Das n-te Unterschiedsbild stellt beispielsweise den Unterschied zwischen der Leuchtdichte von jedem Pixel des n-ten Masterbildes und der Leuchtdichte von jedem Pixel des n-ten Prüfbildes dar. Durch Analysieren des n-ten Unterschiedsbildes kann das Steuergerät 12 prüfen, ob ein Fehler (ein Kratzer, ein Unterschied in der Oberflächenrauheit usw.) auf der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ in Bezug auf die Fläche S_I des ersten Objekts W₁ vorliegt oder nicht.
Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als zum Prüfen, ob ein Fehler im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das erste Objekt W₁ vorliegt oder nicht, ausgebildeter Objektprüfabschnitt 58 (2).
Nachfolgend ist in Bezug auf 14 bis 18 ein Beispiel des Betriebsablaufs des Objektprüfsystems 10 beschrieben. Der in 14 dargestellte Ablauf beginnt, wenn das Steuergerät 12 einen Prüfungsausführungsbefehl vom Bediener oder Hoststeuergerät empfängt.
In Schritt S1 erfasst das Steuergerät 12 ein Masterbild (erstes Bild) und Referenzpositionsdaten (erste Positionsdaten). Dieser Schritt S1 ist in Bezug auf 15 beschrieben. In Schritt S11 legt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ auf „1“ fest, wobei die Zahl „n“ zum Spezifizieren des n-ten Masterbildes, des n-ten Prüfbildes, der n-ten Referenzpositionsdaten, der n-ten Prüfpositionsdaten, der n-ten relativen Referenzposition, der n-ten relativen Prüfposition und des n-ten Positionsunterschieds dient.
In Schritt S12 erfasst das Steuergerät 12 das n-te Masterbild. Insbesondere betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das von der Roboterhand 28 gegriffene erste Objekt W₁ an der n-ten relativen Referenzposition in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 durch das zuvor beschriebene Verfahren anzuordnen.
Anschließend veranlasst das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ und erfasst das n-te Masterbild. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zu Beginn dieses Schritts S12 festgelegt wird, erfasst das Steuergerät 12 das in 7 dargestellte erste Masterbild 40.
In Schritt S13 erfasst das Steuergerät 12 die n-ten Referenzpositionsdaten. Insbesondere erfasst das Steuergerät 12 als n-te Referenzpositionsdaten die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn das erste Objekt W₁ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Referenzposition angeordnet sind, durch das zuvor beschriebene Verfahren.
In Schritt S14 zählt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ um „1“ nach oben (das heißt n = n+1).
In Schritt S15 ermittelt das Steuergerät 12, ob die Zahl „n“ größer ist als „12“ oder nicht. Diese Zahl „12“ entspricht der Zahl von Bereichen A₁ bis A₁₂ wie in 8 dargestellt (das heißt die Zahl von Malen, die das Masterbild und das Prüfbild zu erfassen sind) und vom Bediener festgelegt. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ größer ist als „12“ (das heißt JA ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S2 in 14 fort.
Wenn das Steuergerät 12 hingegen ermittelt, dass die Zahl „n“ nicht größer ist als „12“ (das heißt NEIN ermittelt), kehrt das Steuergerät 12 zu Schritt S12 zurück. Somit führt das Steuergerät 12 die Schleife von Schritt S12 bis S15 durch, bis es in Schritt S15 JA ermittelt.
Gemäß wiederum 14 erfasst das Steuergerät 12 in Schritt S2 das Prüfbild (das zweite Bild) und die Prüfpositionsdaten (die zweiten Positionsdaten). Nachfolgend ist der Prozess in Schritt S2 in Bezug auf 16 beschrieben. In Schritt S21 legt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ auf „1“ fest.
In Schritt S22 erfasst das Steuergerät das n-te Prüfbild. Insbesondere betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um das von der Roboterhand 28 gegriffene zweite Objekt W₂ in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 zu bewegen, und ordnet das zweite Objekt W₂ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition durch das zuvor beschriebene Verfahren an.
Das Steuergerät 12 veranlasst anschließend den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ und erfasst das n-te Prüfbild. Zu diesem Zeitpunkt kann das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung des zweiten Objekts W₂ veranlassen, während das zweite Objekt W₂ mit der Bewegungsmaschine 14 bewegt wird. In solch einem Fall ist die relative Position des zweiten Objekts W₂ in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16 zu einem Zeitpunkt, wenn am zweiten Objekt W₂ durch den Bildgebungsabschnitt 16 eine Bildgebung durchgeführt wird, die n-te relative Prüfposition.
Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zu Beginn des Schritts S22 festgelegt wird, erfasst das Steuergerät 12 das in 9, 10 oder 11 dargestellte erste Prüfbild 48, 50 oder 52.
In Schritt S23 erfasst das Steuergerät 12 die n-ten Prüfpositionsdaten. Insbesondere erfasst das Steuergerät 12 als n-te Prüfpositionsdaten die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition angeordnet sind, durch das zuvor beschriebene Verfahren.
In Schritt S24 zählt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ um „1“ nach oben (das heißt n = n+1).
In Schritt S25 ermittelt das Steuergerät 12, ob die Zahl „n“ größer ist als „12“ oder nicht. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ größer ist als „12“ (das heißt JA ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S3 in 14 fort.
Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ nicht größer ist als „12“ (das heißt NEIN ermittelt), kehrt das Steuergerät 12 zu Schritt S22 zurück. Somit führt das Steuergerät 12 die Schleife von Schritt S22 bis S25 durch, bis es in Schritt S25 JA ermittelt.
Gemäß wiederum 14 erfasst das Steuergerät 12 in Schritt S3 den Positionsunterschied zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild im Bildkoordinatensystem C_I . Dieser Schritt S3 ist in Bezug auf 17 beschrieben. In Schritt S31 legt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ auf „1“ fest.
In Schritt S32 ermittelt das Steuergerät 12, ob ein Unterschied zwischen der n-ten relativen Referenzposition und der n-ten relativen Prüfposition besteht oder nicht. Insbesondere liest das Steuergerät 12 die n-ten Referenzpositionsdaten (beispielsweise die Positionskoordinaten des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R ) und die n-ten Prüfpositionsdaten aus und ermittelt, ob der Unterschied Δ₂ zwischen diesen gleich einem oder größer als ein vorgegebener Schwellenwert β ist oder nicht.
Wenn Δ₂≥β erfüllt ist, ermittelt das Steuergerät 12 JA und fährt mit Schritt S33 fort. Wenn Δ₂<β, ermittelt das Steuergerät 12 NEIN und fährt mit Schritt S34 fort.
In Schritt S33 erfasst das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zu Beginn von Schritt S33 festgelegt wird, erfasst das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied δ, θ oder α zwischen dem ersten Masterbild 40 und dem ersten Prüfbild 48, 50 oder 52 im Bildkoordinatensystem C_I durch das zuvor beschriebene Verfahren.
In Schritt S34 zählt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ um „1“ nach oben (das heißt n = n+1).
In Schritt S35 ermittelt das Steuergerät 12, ob die Zahl „n“ größer ist als „12“ oder nicht. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ größer ist als „12“ (das heißt JA ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S4 in 14 fort.
Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ nicht größer ist als „12“ (das heißt NEIN ermittelt), kehrt das Steuergerät 12 zu Schritt S32 zurück. Somit führt das Steuergerät 12 die Schleife von Schritt S32 bis S35 durch, bis es in Schritt S35 JA ermittelt.
Gemäß wiederum 14 registriert das Steuergerät 12 das Masterbild und das Prüfbild miteinander. Dieser Schritt S4 ist in Bezug auf 18 beschrieben. In Schritt S41 legt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ auf „1“ fest.
In Schritt S42 ermittelt die Steuerung 12, ob das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied im zuvor beschriebenen Schritt S33 erfasst hat oder nicht. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zum Beginn von Schritt S42 festgelegt wird, ermittelt das Steuergerät 12, ob das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied erfasst hat oder nicht (beispielsweise δ, θ oder α).
Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied erfasst hat (das heißt JA ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S43 fort. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied nicht erfasst hat (das heißt NEIN ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S44 fort.
In Schritt S43 registriert das Steuergerät 12 das n-te Masterbild und das n-te Prüfbild. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zum Beginn von Schritt S43 festgelegt wird, verschiebt das Steuergerät 12 das erste Masterbild 40 oder das erste Prüfbild 48, 50 oder 52, um diese zwei Bilder zu registrieren, auf der Basis des ersten Positionsunterschieds (δ, θ, α) durch das zuvor beschriebene Verfahren.
Somit können das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 und das Bild des zweiten Objekts W₂ im Prüfbild 48 miteinander im Bildkoordinatensystem C_I in Übereinstimmung gebracht werden.
Wenn das Steuergerät 12 hingegen in Schritt S42 NEIN ermittelt, überlagert das Steuergerät 12 in Schritt S44 das n-te Masterbild auf dem n-ten Prüfbild in Bezug auf das Bildkoordinatensystem C_I . Es besteht kein n-ter Positionsunterschied zwischen dem n-ten Masterbild und dem n-ten Prüfbild, das heißt die n-te relative Referenzposition ist die gleiche wie die n-te relative Prüfposition.
Daher werden durch einfaches Überlagern des n-ten Masterbildes auf dem n-ten Prüfbild in Bezug auf das Bildkoordinatensystem C_I das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 und das Bild des zweiten Objekts W₂ im Prüfbild 48 miteinander im Bildkoordinatensystem C_I in Übereinstimmung gebracht.
In Schritt S45 zählt das Steuergerät 12 die Zahl „n“ um „1“ nach oben (das heißt n = n+1).
In Schritt S46 ermittelt das Steuergerät 12, ob die Zahl „n“ größer ist als „12“ oder nicht. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ größer ist als „12“ (das heißt JA ermittelt), fährt das Steuergerät 12 mit Schritt S5 in 14 fort.
Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass die Zahl „n“ nicht größer ist als „12“ (das heißt NEIN ermittelt), kehrt das Steuergerät 12 zu Schritt S42 zurück. Somit führt das Steuergerät 12 die Schleife von Schritt S42 bis S46 durch, bis es in Schritt S46 JA ermittelt.
Gemäß wiederum 14 dient in Schritt S5 das Steuergerät 12 als Objektprüfabschnitt 58 (2) zum Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das erste Objekt W₁ vorliegt oder nicht. Insbesondere erzeugt das Steuergerät 12 das n-te Unterschiedsbild zwischen dem n-ten Masterbild und dem n-ten Prüfbild, die in Schritt S43 registriert wurden oder die in Schritt S44 überlagert wurden.
Das Steuergerät 12 analysiert das n-te Unterschiedsbild und prüft, ob ein Fehler auf der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ in Bezug auf die Fläche S_I des ersten Objekts W₁ vorliegt oder nicht. Durch Ausführen dieser Vorgänge von n = 1 bis n = 12 können alle Bereiche in der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ geprüft werden.
Wie zuvor beschrieben registriert in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 das n-te Masterbild und das n-te Prüfbild miteinander im Bildkoordinatensystem C_I unter Verwendung der bekannten Positionsbeziehung (Koordinatentransformationsdaten) zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I , der n-ten Referenzpositionsdaten und der n-ten Prüfpositionsdaten.
Gemäß dieser Konfiguration können, wenn eine Verschiebung zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild vorliegt, diese zwei Bilder miteinander unter Verwendung der Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14 registriert werden. Dadurch kann die zum Registrieren erforderliche Arbeit vereinfacht und beschleunigt werden.
Ferner erfasst in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 die Koordinatentransformationsdaten zur Angabe der Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I . Gemäß dieser Konfiguration können die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R in solche im Bildkoordinatensystem C_I umgewandelt werden und es können das Masterbild und das Prüfbild genau miteinander unter Verwendung der Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14 registriert werden.
Ferner erfasst in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 den Positionsunterschied (beispielsweise δ, θ oder α) (Schritt S3) und registriert das Masterbild und das Prüfbild auf der Basis des Positionsunterschieds. Gemäß dieser Konfiguration können das Masterbild und das Prüfbild genauer miteinander registriert werden.
Nachfolgend ist in Bezug auf 14, 16 bis 26 eine weitere Funktion des Objektprüfsystems 10 beschrieben. 19 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems 10. Das Steuergerät 12 führt den in 14 dargestellten Prozess aus.
In dieser Ausführungsform führt das Steuergerät 12 den in 20 dargestellten Schritt S1 aus. Im in 20 dargestellten Ablauf sind den gleichen Prozessen wie im 15 dargestellten Ablauf die gleichen Schrittnummern zugewiesen und auf die überlappenden Beschreibungen von diesen wird verzichtet. Nach dem Start von Schritt S1 führt das Steuergerät 12 die zuvor beschriebenen Schritte S11, S12, S14, S15 und S11 aus.
In Schritt S51 empfängt das Steuergerät 12 die Bezeichnung der n-ten Gruppe von Referenzpunkte zum Festlegen auf dem n-ten Masterbild. Angenommen die Zahl „n“ wird als n = 1 zum betreffenden Zeitpunkt festgelegt. In diesem Fall zeigt das Steuergerät 12 das in 7 dargestellte erste Masterbild 40 an einer im Objektprüfsystem 10 angeordneten Anzeige (nicht dargestellt) an.
Der Bediener bedient einen Bedienabschnitt, etwa eine Tastatur oder einen Touchscreen, während er das an der Anzeige angezeigte erste Masterbild 40 betrachtet, und bezeichnet wenigstens einen Referenzpunkt. 21 zeigt ein Beispiel, in dem drei Referenzpunkte 60, 62 und 64 bezeichnet sind. Ferner zeigt 25 ein Beispiel, in dem vier Referenzpunkte 80, 82, 84 und 86 bezeichnet sind.
Die Referenzpunkte 60, 62 und 64 und die Referenzpunkte 80, 82, 84 und 86, die für das erste Masterbild 40 bezeichnet werden, werden als eine erste Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 und eine erste Gruppe von Referenzpunkten 80, 82, 84 und 86 bezeichnet.
Das Steuergerät 12 empfängt die Bezeichnung der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86). Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als ein zum Empfangen der Bezeichnung der Referenzpunkte ausgebildeter Referenzpunkt-Empfangsabschnitt 70 (19).
In Schritt S52 erfasst das Steuergerät 12 die n-ten Referenzpositionsdaten. Insbesondere erfasst das Steuergerät 12 als n-te Referenzpositionsdaten die Koordinaten der n-ten Gruppe von Referenzpunkten im Roboterkoordinatensystem C_R sowie die Koordinaten der n-ten Gruppe von Referenzpunkten im Werkzeugkoordinatensystem C_T .
Angenommen die Zahl „n“ wird als n = 1 zum betreffenden Zeitpunkt festgelegt. In diesem Fall erfasst das Steuergerät 12 zuerst die Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I der in Schritt S51 bezeichneten ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86).
Anschließend wandelt das Steuergerät 12 die Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Bildkoordinatensystem C_I in solche im Roboterkoordinatensystem C_R unter Verwendung der Koordinatentransformationsdaten (das heißt der Transformationsmatrix) zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I um, wodurch die Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Roboterkoordinatensystem C_R erfasst werden.
Anschließend erfasst das Steuergerät 12 die Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Werkzeugkoordinatensystem C_T . Zu diesem Zeitpunkt ist das Werkzeugkoordinatensystem C_T an der ersten Position und Richtung angeordnet, die der ersten relativen Referenzposition im Roboterkoordinatensystem C_R entsprechen (Schritt S12).
Da die Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Werkzeugkoordinatensystem C_T somit bekannt ist, kann das Steuergerät 12 die Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Werkzeugkoordinatensystem C_T durch Multiplizieren der Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Roboterkoordinatensystem C_R durch eine Transformationsmatrix erfassen. Diese Transformationsmatrix ist beispielsweise eine Jacobi'sche Matrix und wird durch die Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R ermittelt.
Die Koordinaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Werkzeugkoordinatensystem C_T sind die Daten, welche die Positionen der Referenzpunkte 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) auf der Fläche S₁ des ersten Objekts W₁ angeben.
Auf diese Weise erfasst das Steuergerät 12 als Positionsdaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) die Koordinaten der Referenzpunkte 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Roboterkoordinatensystem C_R sowie die Koordinaten der Referenzpunkte 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Werkzeugkoordinatensystem C_T .
Wie zuvor beschrieben kann, wenn die Roboterhand 28 das erste Objekt W₁ an der bezeichneten Greifposition greift, das erste Objekt W₁ als eine Komponente der Bewegungsmaschine 14 betrachtet werden. Daher können die Positionsdaten der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) am ersten Objekt W₁ als erste Referenzpositionsdaten der Bewegungsmaschine 14 betrachtet werden, wenn die Bewegungsmaschine 14 das erste Objekt W₁ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Referenzposition anordnet.
Somit dient das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 66 (19). Nach dem Schritt S52 führt das Steuergerät 12 nacheinander die Schritte S14 und S15 aus.
Gemäß wiederum 14 erfasst das Steuergerät 12 in Schritt S2 das Prüfbild (das zweite Bild) und die Prüfpositionsdaten (die zweiten Positionsdaten). Dieser Schritt S2 ist in Bezug auf 16 beschrieben.
Der Schritt S2 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform in Schritt S23. Insbesondere erfasst in Schritt S23 das Steuergerät 12 als die n-ten Prüfpositionsdaten die Positionsdaten von Punkten am zweiten Objekt W₂ (zweite Referenzpunkte, nachfolgend als „Prüfreferenzpunkte“ bezeichnet), die der n-ten Gruppe von Referenzpunkten entsprechen, wenn die Bewegungsmaschine 14 das zweite Objekt W₂ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition anordnet.
Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zum betreffenden Zeitpunkt festgelegt wird, erfasst das Steuergerät 12 die Positionsdaten einer ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten am zweiten Objekt W₂ entsprechend der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86).
Die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten wird so definiert, dass die Positionen der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) in Bezug auf das erste Objekt W₁ (das heißt Koordinaten im Werkzeugkoordinatensystem C_T ) die gleichen sind wie die Positionen der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten in Bezug auf das zweite Objekt W₂ .
Das Steuergerät 12 erfasst als erste Prüfpositionsdaten die Koordinaten der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten im Roboterkoordinatensystem C_R . Die Koordinaten der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten im Roboterkoordinatensystem C_R kann aus den Koordinaten der in Schritt S52 erfassten ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 (oder 80, 82, 84 und 86) im Werkzeugkoordinatensystem C_T und aus der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn das zweite Objekt W₂ und der Bildgebungsabschnitt 16 an der ersten relativen Prüfposition angeordnet sind, berechnet werden.
Somit dient in diesem Schritt S23 das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 66 (19) zum Erfassen der Koordinaten der n-ten Gruppe von Prüfreferenzpunkten im Roboterkoordinatensystem C_R als n-te Prüfpositionsdaten.
Gemäß wiederum 14 erfasst das Steuergerät 12 in Schritt S3 einen Positionsunterschied. Dieser Schritt S3 ist in Bezug auf 17 beschrieben. Der Schritt S3 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform in Schritt S33.
Insbesondere erfasst in Schritt S33 das Steuergerät 12 als n-ten Positionsunterschied den Unterschied im Bildkoordinatensystem C_I zwischen den in Schritt S52 erfassten Positionsdaten der n-ten Gruppe von Referenzpunkten und den in Schritt S23 erfassten Positionsdaten der n-ten Gruppe von Prüfreferenzpunkten.
Wenn zum betreffenden Zeitpunkt die Zahl „n“ als n = 1 festgelegt ist, wandelt das Steuergerät 12 die in Schritt S23 erfassten Koordinaten der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten im Roboterkoordinatensystem C_R in die Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I unter Verwendung der Koordinatentransformationsdaten (Transformationsmatrix) zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I um.
22 bis 24 zeigen die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten, eingezeichnet auf den ersten Prüfbildern. In 22 bis 24 ist das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40, wenn das erste Prüfbild und das erste Masterbild 40 (21) in Bezug auf das Bildkoordinatensystem C_I (das heißt das Sichtfeld A) überlagert sind, durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.
Im in 22 dargestellten ersten Prüfbild 48 ist die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten 60a, 62a und 64a entsprechend der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 eingezeichnet.
Im ersten Prüfbild 48 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ zum Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 um einen Positionsunterschied δ in der X-Achsen-Positivrichtung des Bildkoordinatensystems C_I verschoben. Solch eine Verschiebung stimmt mit dem Positionsunterschied im Bildkoordinatensystem C_I zwischen dem Referenzpunkt 60 und dem Prüfreferenzpunkt 60a, zwischen dem Referenzpunkt 62 und dem Prüfreferenzpunkt 62a und zwischen dem Referenzpunkt 64 und dem Prüfreferenzpunkt 64a überein.
Das Steuergerät 12 erfasst als ersten Positionsunterschied δ den Unterschied zwischen den Koordinaten des Referenzpunkts 60, 62 oder 64 und den Koordinaten des Prüfreferenzpunkts 60a, 62a oder 64a im Bildkoordinatensystem C_I .
Im in 23 dargestellten ersten Prüfbild 50 ist die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten 60b, 62b und 64b entsprechend der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 eingezeichnet.
Im ersten Prüfbild 50 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 50 zum Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 um die optische Achse O des Bildgebungsabschnitts um einen Positionsunterschied θ gedreht.
Beispielsweise berechnet auf der Basis der Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I der Referenzpunkte 60, 62 und 64 und der Prüfreferenzpunkte 60b, 62b und 64b das Steuergerät 12 einen durch eine durch zwei der Referenzpunkte 60, 62 und 64 (beispielsweise Referenzpunkte 60 und 62) laufende gerade Linie und eine durch zwei der Prüfreferenzpunkte 60b, 62b und 64b (beispielsweise Prüfreferenzpunkte 60b und 62b), die den zwei der Referenzpunkte 60, 62, und 64 entsprechen, laufende Linie gebildeten Winkel. Das Steuergerät 12 erfasst den Winkel als Positionsunterschied θ.
Im in 24 dargestellten ersten Prüfbild 52 ist die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten 60c, 62c und 64c entsprechend der ersten Gruppe von Referenzpunkten 60, 62 und 64 eingezeichnet.
Im ersten Prüfbild 52 ist das Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 52 in Bezug auf das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 um einen Positionsunterschied α verkleinert.
Beispielsweise berechnet auf der Basis der Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I der Referenzpunkte 60, 62 und 64 und der Prüfreferenzpunkte 60c, 62c und 64c das Steuergerät 12 das Verhältnis der durch die Referenzpunkte 60, 62 und 64 definierten Fläche der Figur (eines Dreiecks in dieser Ausführungsform) mit der durch die Prüfreferenzpunkte 60c, 62c und 64c im Bildkoordinatensystem C_I definierten Fläche der Figur. Das Steuergerät 12 berechnet den Positionsunterschied α auf der Basis des berechneten Verhältnisses.
26 zeigt die auf dem ersten Prüfbild 53 eingezeichnete erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten 80a, 82a, 84a und 86a. Im in 26 dargestellten ersten Prüfbild 53 ist die erste Gruppe von Prüfreferenzpunkten 80a, 82a, 84a und 86a entsprechend der ersten Gruppe von Referenzpunkten 80, 82, 84 und 86 wie in 25 dargestellt eingezeichnet. In 26 ist die erste Gruppe von Referenzpunkten 80, 82, 84 und 86 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.
Beispielsweise berechnet das Steuergerät 12 eine Matrix M, die folgende Gleichungen 1-4 erfüllt, unter Verwendung der Koordinaten C_{R_80}, C_{R_82}, C_{R_84} und C_{R_86} der ersten Gruppe von Referenzpunkten 80, 82, 84 und 86 im Roboterkoordiantensystem C_R , die im zuvor beschriebenen Schritt S52 erfasst wurden, und der Koordinaten C_{R_80a}, C_{R_82a}, C_{R_84a} und C_{R_86a} der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten 80a, 82a, 84a und 86a im Roboterkoordinatensystem C_R , die im zuvor beschriebenen Schritt S23 erfasst wurden. $C_{R_80} = M \cdot C_{R_80 a}$
$C_{R_82} = M \cdot C_{R_82 a}$
$C_{R_84} = M \cdot C_{R_84 a}$
$C_{R_86} = M \cdot C_{R_86 a}$
Hier stellen die Koordinaten C_R-80 die Koordinaten des Referenzpunkts 80 im Roboterkoordinatensystem C_R dar und die Koordinaten C_R-80a stellen die Koordinaten des Prüfreferenzpunkts 80a im Roboterkoordinatensystem C_R dar. Dies gilt auch für die anderen Koordinaten C_R-82, C_R-84, C_R-86, C_R-82a, C_R-84a und C_R-86a.
Jeder Parameter der Matrix M kann aus den Gleichungen 1 bis 4 berechnet werden. Die somit berechnete Matrix ist beispielsweise eine Homographiematrix und drückt den ersten Positionsunterschied zwischen dem Bild des zweiten Objekts W₂ im ersten Prüfbild 53 und dem Bild des ersten Objekts W₁ im in 26 dargestellten ersten Masterbild 40 dar.
Somit erfasst das Steuergerät 12 den n-ten Positionsunterschied (α, θ, α, M) zwischen dem n-ten Masterbild und dem n-ten Prüfbild im Bildkoordinatensystem C_I . Somit dient das Steuergerät 12 als zum Erfassen des n-ten Positionsunterschieds ausgebildeter Positionsunterschied-Erfassungsabschnitt 68 (19).
Wiederum gemäß 14 dient nach Schritt S3 das Steuergerät 12 in Schritt S4 als Bildregistrierungsabschnitt 56 zum Registrieren von Masterbild und Prüfbild. Wenn der Positionsunterschied δ, θ oder α in Schritt S33 erfasst wurde, verschiebt in Schritt S43 das Steuergerät 12 das erste Masterbild 40 oder das erste Prüfbild 48, 50, 52 auf der Basis des ersten Positionsunterschieds (δ, θ, α), um diese zwei Bilder zu registrieren ähnlich wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
Wenn hingegen die Matrix (umfassend die Matrix M) als n-ter Positionsunterschied in Schritt S33 erfasst wurde, wandelt das Steuergerät 12 in Schritt S43 das n-te Prüfbild (53) mit der Matrix (M) um.
Anschließend überlagert das Steuergerät 12 das umgewandelte n-te Prüfbild und das n-te Masterbild (40) aufeinander in Bezug auf das Bildkoordinatensystem C_I . Dadurch kann das Bild des zweiten Objekts W₂ im umgewandelten n-ten Prüfbild mit dem Bild des ersten Objekts W₁ im n-ten Masterbild (40) in Übereinstimmung gebracht werden.
Wenn das mit der Matrix (M) umgewandelte n-te Prüfbild (53) auf dem n-ten Masterbild überlagert ist und noch eine Verschiebung zwischen dem Bild des zweiten Objekts W₂ im umgewandelten n-ten Prüfbild und dem Bild des ersten Objekts W₁ im n-ten Masterbild (40) besteht, kann das Steuergerät 12 das umwandelte n-te Prüfbild oder das n-te Masterbild (40) auf der X-Y-Ebene des Bildkoordinatensystems C_I weiter verschieben, um diese zwei Bilder (40) zu registrieren.
Nach Schritt S4 prüft das Steuergerät 12 in Schritt S5, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das erste Objekt W₁ vorliegt oder nicht.
Somit erfasst in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 die Positionsdaten der Referenzpunkte (60, 62, 64, 80, 82, 84, 86) am ersten Objekt W₁ und die Positionsdaten der Prüfreferenzpunkte (zweiten Referenzpunkte) am zweiten Objekt W₂ (Schritt S52, S23) und erfasst unter Verwendung dieser Positionsdaten den Positionsunterschied zwischen dem Masterbild (40) und dem Prüfbild (48, 50, 52). Gemäß dieser Konfiguration kann der Positionsunterschied zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Ferner empfängt in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 die Bezeichnung des Referenzpunkts (60, 62, 64, 80, 82, 84, 86) vom Bediener (Schritt S51). Gemäß dieser Konfiguration kann der Bediener beliebig den zum Registrieren von Masterbild und Prüfbild zu verwendenden Referenzpunkt festlegen.
Das Steuergerät 12 kann einen Merkmalspunkt des ersten Objekts W₁ als einen Referenzpunkt festlegen. Der Merkmalspunkt kann beispielsweise der Mittelpunkt des Lochs H, ein Rand des ersten Objekts W₁ oder ein auf der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ ausgebildetes Muster oder eine auf dieser ausgebildete Form sein. In diesem Fall erfasst das Steuergerät 12 den Merkmalspunkt des ersten Objekts W₁ im Schritt S51, beispielsweise durch Ausführen einer Bildverarbeitung.
Nachfolgend ist in Bezug auf 27 eine weitere Funktion des Objektprüfsystems 10 beschrieben. 27 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems 10. Wenn die Bewegungsmaschine 14 das zweite Objekt W₂ im zuvor beschriebenen Schritt S22 bewegt, kann die Position, an der die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ greift (das heißt die Position des zweiten Objekts W₂ in Bezug auf die Roboterhand 28 (oder das Werkzeugkoordinatensystem C_T )), von der bezeichneten Greifposition verschoben werden.
In dieser Ausführungsform erfasst das Steuergerät 12 eine Positionsverschiebung zwischen der Position, an der die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ greift, und der bezeichneten Greifposition. Solch eine Positionsverschiebung kann beispielsweise durch Ausführen einer Bildverarbeitung am vom Bildgebungsabschnitt 16 erfassten Bild (beispielsweise am n-ten Prüfbild) ermittelt werden oder kann durch Bereitstellen eines weiteren Bildgebungsabschnitts zum Erfassen der Positionsverschiebung erfasst werden.
Das Steuergerät 12 dient als Positionsverschiebung-Erfassungsabschnitt 72 (27) zum Erfassen der erfassten Positionsverschiebung. Wenn die Positionsverschiebung erfasst ist, berechnet das Steuergerät 12 die Positionsverschiebung im Roboterkoordinatensystem C_R und betreibt beim Anordnen des zweiten Objekts W₂ und des Bildgebungsabschnitts 16 an der n-ten relativen Prüfposition im zuvor beschriebenen Schritt S22 die Bewegungsmaschine 14 und bewegt das zweite Objekt W₂ in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt 16, um die Positionsverschiebung zu beseitigen.
Alternativ kann das Steuergerät 12 eine Positionsverschiebung im Bildkoordinatensystem erfassen, die durch Umwandeln der Positionsverschiebung im Roboterkoordinatensystem C_R in die im Bildkoordinatensystem C_I ermittelt werden kann, und im zuvor beschriebenen Schritt S43 das Masterbild und das Prüfbild ferner unter Verwenden der Positionsverschiebung im Bildkoordinatensystem registrieren.
Gemäß dieser Konfiguration können, selbst wenn die Position, an der die Roboterhand 28 das zweite Objekt W₂ greift, von der bezeichneten Greifposition verschoben ist, das Masterbild und das Prüfbild registriert werden.
Nachfolgend ist in Bezug auf 28 eine weitere Funktion des Objektprüfsystems 10 beschrieben. 28 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer weiteren Funktion des Objektprüfsystems 10. In dieser Ausführungsform erfasst das Steuergerät 12 die zuvor beschriebenen n-ten Referenzpositionsdaten durch Simulation.
Insbesondere ordnet das Steuergerät 12 ein Bildgebungsabschnitt-Modell, das ein Modell des Bildgebungsabschnitts 16 ist, ein Maschinenmodell, das ein Modell der Bewegungsmaschine 14 ist, und ein Objektmodell, das ein Modell des ersten Objekts W₁ ist, in einer Modellumgebung an, die ein virtueller Raum ist.
Das Steuergerät 12 betreibt anschließend virtuell das Bildgebungsabschnitt-Modell und das Maschinenmodell in der Modellumgebung, um das Bildgebungsabschnitt-Modell und das Maschinenmodell an der n-ten relativen Referenzposition anzuordnen. Das Steuergerät 12 erfasst als n-te Referenzpositionsdaten die Positionsdaten des Maschinenmodells, wenn das Bildgebungsabschnitt-Modell und das Maschinenmodell an der n-ten relativen Referenzposition in der Modellumgebung angeordnet sind.
Somit dient in dieser Ausführungsform das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 74 zum Erfassen der n-ten Referenzpositionsdaten, wobei der Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 74 einen zum Erfassen der n-ten Referenzpositionsdaten durch Simulation ausgebildeten Simulationsabschnitt 76 umfasst. Somit kann gemäß dieser Konfiguration, da die n-ten Referenzpositionsdaten durch Simulation ohne Einlernen der betreffenden Bewegungsmaschine 14 erfasst werden können, der Aufwand für das Einlernen verringert werden.
Nachfolgend ist in Bezug auf 2 und 29 ein Objektprüfsystem 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Das Objektprüfsystem 100 unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Objektprüfsystem 10 in der folgenden Konfiguration.
Insbesondere ist im Objektprüfsystem 100 der Bildgebungsabschnitt 16 am Handgelenk 26 der Bewegungsmaschine 14 befestigt. Die Objekte W₁ und W₂ wiederum sind an einem Werkstückhalter 102 zu befestigen und an einer vorgegebenen Position im Roboterkoordinatensystem C_R anzuordnen, so dass diese von der Bewegungsmaschine 14 entfernt sind. Der Speicher des Steuergeräts 12 speichert die Information der festen Positionen der Objekte W₁ und W₂ im Roboterkoordinatensystem C_R vor.
In dieser Ausführungsform ist ein Werkzeugkoordinatensystem C_T für den Bildgebungsabschnitt 16 festgelegt. Dieses Werkzeugkoordinatensystem C_T ist eines der Koordinatensysteme zur automatischen Steuerung und Position und Ausrichtung des Bildgebungsabschnitts 16 im Raum werden durch Ausdrücken der Position des Werkzeugkkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R definiert.
In dieser Ausführungsform ist das Werkzeugkoordinatensystem C_T so festgelegt, dass die Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems C_T mit der optischen Achse O des Bildgebungsabschnitts 16 übereinstimmt. Somit ist das Bildkoordinatensystem C_I in einer vorgegebenen Positionsbeziehung mit dem Werkzeugkoordinatensystem C_T angeordnet.
Das Steuergerät 12 verfügt über die Information der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R . Somit ist die Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I durch das Werkzeugkoordinatensystem C_T bekannt.
Das Steuergerät 12 betreibt den Schwenkkörper 22, den Roboterarm 24 und das Handgelenk 26 im Roboterkoordinatensystem C_R so, dass die Position und die Ausrichtung des Bildgebungsabschnitts 16 mit den vom Werkzeugkoordinatensystem C_T definierten übereinstimmen. Somit ist der Bildgebungsabschnitt 16 an einer beliebigen Position und in einer beliebigen Ausrichtung im Roboterkoordinatensystem C_R angeordnet.
Das Steuergerät 12 des Objektprüfsystems 100 kann das Masterbild und das Prüfbild registrieren und prüfen, ob ein Fehler im Prüfbild in Bezug auf das Masterbild vorliegt oder nicht, indem es die in 14 bis 18 dargestellten Vorgänge ausführt, ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Objektprüfsystem 10.
Nachfolgend sind die Prozesse im Vorgangsablauf des Objektprüfsystems 100, die sich vom Objektprüfsystem 10 unterscheiden, beschrieben. Wenn der in 14 dargestellte Ablauf startet, wird das erste Objekt W₁ am Werkstückhalter 102 befestigt.
Gemäß 15 dient in Schritt S12 das Steuergerät 12 als Bilddaten-Erfassungsabschnitt 46 (2) zum Erfassen des n-ten Masterbildes. Insbesondere betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um den Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Referenzposition in Bezug auf das erste Objekt W₁ anzuordnen. Das Steuergerät 12 veranlasst anschließend den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ und erfasst das n-te Masterbild.
Wenn die Zahl „n“ als n = 1 beim Start von Schritt S12 festgelegt ist, ordnet das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 und das erste Objekt W₁ an der in 29 angeordneten ersten relativen Referenzposition an und veranlasst den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ . Somit erfasst das Steuergerät 12 das in 7 dargestellte erste Masterbild 40.
Jedes Mal, wenn das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 und das erste Objekt W₁ an der n-ten relativen Referenzposition anordnet (das heißt n = 1 bis 12), dient das Steuergerät 12 als Koordinatentransformationsdaten-Erfassungsabschnitt 42 (2) zum Erfassen der Information zur Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I (Koordinatentransformationsdaten).
In Schritt S13 dient das Steuergerät 12 als Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 44 (2) zum Erfassen der n-ten Referenzpositionsdaten. Insbesondere erfasst das Steuergerät 12 als n-te Referenzpositionsdaten die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn der Bildgebungsabschnitt 16 und das erste Objekt W₁ an der n-ten relativen Referenzposition angeordnet sind.
Beispielsweise erfasst das Steuergerät 12 als n-te Referenzpositionsdaten Informationen der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T im Roboterkoordinatensystem C_R , wenn der Bildgebungsabschnitt 16 und das erste Objekt W₁ an der n-ten relativen Referenzposition angeordnet sind.
Wenn der in 15 dargestellte Ablauf beendet ist, wird das zweite Objekt W₂ am Werkstückhalter 102 befestigt. Gemäß 16 erfasst das Steuergerät 12 in Schritt S22 das n-te Prüfbild. Insbesondere betreibt das Steuergerät 12 die Bewegungsmaschine 14, um den Bildgebungsabschnitt 16 an der n-ten relativen Prüfposition in Bezug auf das zweite Objekt W₂ anzuordnen. Das Steuergerät 12 veranlasst anschließend den Bildgebungsabschnitt 16 zur Bildgebung der Fläche S_I des zweiten Objekts W₂ und erfasst das n-te Prüfbild.
Wenn die Zahl „n“ als n = 1 beim Start von Schritt S12 festgelegt ist, ordnet das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 und das erste Objekt W₁ an der ersten relativen Prüfposition an und führt eine Bildgebung der Fläche S_I des ersten Objekts W₁ durch den Bildgebungsabschnitt 16 durch, um das in 9, 10 oder 11 dargestellte erste Prüfbild 48, 50 oder 52 zu erfassen.
Jedes Mal, wenn das Steuergerät 12 den Bildgebungsabschnitt 16 und das zweite Objekt W₂ an der n-ten relativen Prüfposition anordnet, dient das Steuergerät 12 als Koordinatentransformationsdaten-Erfassungsabschnitt 42 zum Erfassen der Information zur Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I (Koordinatentransformationsdaten).
In Schritt S23 erfasst das Steuergerät 12 die n-ten Prüfpositionsdaten. Insbesondere erfasst das Steuergerät 12 als n-te Prüfpositionsdaten die Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn der Bildgebungsabschnitt 16 und das zweite Objekt W₂ an der n-ten relativen Prüfposition angeordnet sind.
In Bezug auf 17 dient in Schritt S33 das Steuergerät 12 als Bildpositionsunterschied-Erfassungsabschnitt 54 (2) zum Erfassen des n-ten Positionsunterschieds. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zu Beginn von Schritt S33 festgelegt wird, erfasst das Steuergerät 12 den ersten Positionsunterschied δ, θ, α oder M zwischen dem ersten Masterbild 40 und dem ersten Prüfbild 48, 50, 52 oder 53 im Bildkoordinatensystem C_I .
Beispielsweise berechnet in Bezug auf den ersten Positionsunterschied δ oder θ das Steuergerät 12 die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Referenzpositionsdaten, und die Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position und Richtung des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Prüfpositionsdaten, und berechnet den Unterschied Δ_R1 zwischen diesen zwei Sätzen von Koordinaten.
Das Steuergerät 12 wandelt anschließend den Unterschied Δ_R1, ausgedrückt als Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R , in solche im Bildkoordinatensystem C_I zum Zeitpunkt der Ausführung von Schritt S22 (oder S12) unter Verwendung der in Schritt S22 (oder S12) erfassten Koordinatentransformationsdaten um. Der Positionsunterschied δ oder θ im ersten Prüfbild 48, 50 (oder ersten Masterbild 40) im Bildkoordinatensystem C_I wird somit berechnet.
Ferner berechnet in Bezug auf den zuvor beschriebenen Positionsunterschied α das Steuergerät 12 die Abstände D₁ und D₂ aus den Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Referenzpositionsdaten, und den Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R der Position des Werkzeugkoordinatensystems C_T , enthalten in den ersten Prüfpositionsdaten. Das Steuergerät 12 berechnet anschließend den Positionsunterschied α zur Darstellung der Verkleinerungsrate (oder Vergrößerungsrate) des ersten Prüfbildes 52 zum ersten Masterbild 40 aus dem Verhältnis zwischen berechnetem D₁ und D₂.
Beim Erfassen der Matrix M als Positionsunterschied berechnet das Steuergerät 12 jeden Parameter der Matrix M, beispielsweise durch Verwenden der Koordinaten C_{R_80}, C_{R_82}, C_{R_84} und C_{R_86} der ersten Gruppe von Referenzpunkten 80, 82, 84 und 86 im Roboterkoordinatensystem C_R , die in den ersten Referenzpositionsdaten enthalten sind, und die Koordinaten C_{R_80a}, C_{R_82a}, C_{R_84a} und C_{R_86a} der ersten Gruppe von Prüfreferenzpunkten 80a, 82a, 84a, 86a im Roboterkoordinatensystem C_R , die in den ersten Prüfpositionsdaten enthalten sind, ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
Gemäß 18 dient das Steuergerät 12 in Schritt S43 als Bildregistrierungsabschnitt 56 (2) zum Registrieren des n-ten Masterbildes und des n-ten Prüfbildes miteinander, ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Wenn die Zahl „n“ als n = 1 zum Beginn von diesem Schritt S43 festgelegt wird, verschiebt das Steuergerät 12 das erste Masterbild 40 oder das erste Prüfbild 48, 50, 52, 53 auf der Basis des in Schritt S33 erfassten ersten Positionsunterschieds (δ, θ, α), um diese zwei Bilder zu registrieren.
Wenn der Positionsunterschied δ, θ, α im ersten Prüfbild 48, 50, 52 in Schritt S33 berechnet ist, dient das Steuergerät 12 in diesem Schritt S43 als Bildregistrierungsabschnitt 56 (2) und verschiebt das erste Prüfbild 48, 50, 52 zum Registrieren des ersten Masterbildes 40 und des ersten Prüfbildes 48, 50, 52.
Wenn der Positionsunterschied δ, θ, α im ersten Masterbild 40 in Schritt S33 berechnet ist, verschiebt das Steuergerät 12 in diesem Schritt S43 das erste Masterbild 40 zum Registrieren des ersten Masterbildes 40 und des ersten Prüfbildes 48, 50, 52. Somit können das Bild des ersten Objekts W₁ im ersten Masterbild 40 und das Bild des zweiten Objekts W₂ im Prüfbild 48 miteinander im Bildkoordinatensystem C_I in Übereinstimmung gebracht werden.
Anschließend dient im in 14 dargestellten Schritt S5 das Steuergerät 12 als Objektprüfabschnitt 58 (2) zum Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt W₂ in Bezug auf das erste Objekt W vorliegt oder nicht, ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Objektprüfsystem 10.
Wie zuvor beschrieben können gemäß dieser Ausführungsform, wenn eine Verschiebung zwischen dem Masterbild und dem Prüfbild vorliegt, diese zwei Bilder miteinander unter Verwendung der Positionsdaten der Bewegungsmaschine 14 registriert werden. Somit können der Aufwand für das Registrieren verringert und die Zeit hierfür verkürzt werden.
Nachfolgend ist in Bezug auf 30 ein Objektprüfsystem 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Das Objektprüfsystem 110 umfasst die Bewegungsmaschine 14 den Bildgebungsabschnitt 16, einen Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 112, einen Bilddaten-Erfassungsabschnitt 114 und einen Bildregistrierungsabschnitt 116.
Der Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 112, der Bilddaten-Erfassungsabschnitt 114 und der Bildregistrierungsabschnitt 116 können aus einzelnen Computern oder einem einzigen Computer bestehen.
Der Positionsdaten-Erfassungsabschnitt 112 erfasst die Referenzpositionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn die Bewegungsmaschine 14 das erste Objekt W₁ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der relativen Referenzposition anordnet, und erfasst die Prüfpositionsdaten der Bewegungsmaschine 14, wenn die Bewegungsmaschine 14 das zweite Objekt W₂ und den Bildgebungsabschnitt 16 an der relativen Prüfposition anordnet.
Der Bilddaten-Erfassungsabschnitt 114 erfasst das Masterbild, das vom Bildgebungsabschnitt 16 an der relativen Referenzposition durch Bildgebung erzeugt wird, und erfasst das Prüfbild, das vom Bildgebungsabschnitt 16 an der relativen Prüfposition durch Bildgebung erzeugt wird.
Der Bildregistrierungsabschnitt 116 registriert das Masterbild und das Prüfbild im Bildkoordinatensystem C_I unter Verwendung der Referenzpositionsdaten, der Prüfpositionsdaten und der bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem C_R und dem Bildkoordinatensystem C_I .
Beispielsweise speichert der Bildregistrierungsabschnitt 116 eine Datentabelle zur Darstellung der Beziehung zwischen den Koordinaten im Roboterkoordinatensystem C_R und den Koordinaten im Bildkoordinatensystem C_I vor und wendet die Referenzpositionsdaten und die Prüfpositionsdaten im Roboterkoordinatensystem C_R auf die Datentabelle an, wodurch die Referenzpositionsdaten und die Prüfpositionsdaten im Bildkoordinatensystem C_I erfasst werden.
Anschließend registriert der Bildregistrierungsabschnitt 116 das Masterbild und das Prüfbild auf der Basis der Referenzpositionsdaten und der Prüfpositionsdaten im Bildkoordinatensystem C_I . In diesem Fall kann der Bildregistrierungsabschnitt 116 das Masterbild und das Prüfbild ohne Erfassen des zuvor beschriebenen Positionsunterschieds registrieren.
Die Beleuchtungsvorrichtung 18 kann im Objektprüfsystem 10 oder 100 weggelassen werden, wobei die Fläche S_I des Objekts W₁ , W₂ durch beispielsweise natürliches Licht beleuchtet werden kann.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Bewegungsmaschine 14 ein Vertikalgelenkroboter. Die Bewegungsmaschine 14 kann aber auch ein Parallelgelenkroboter oder eine beliebige andere Maschine wie etwa eine Ladevorrichtung sein.
Ferner weisen in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen das erste Objekt W₁ und das zweite Objekt W₂ die gleiche Außenform auf. Das erste Objekt W₁ und das zweite Objekt W₂ können aber auch nur eine wenigstens teilweise gemeinsame Außenform aufweisen. In diesem Fall erfasst der Bildgebungsabschnitt 16 ein Masterbild und ein Prüfbild der gemeinsamen Außenform.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Ausführungsformen beschrieben; die zuvor beschriebenen Ausführungsformen schränken aber die Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen nicht ein.

Claims

Objektprüfsystem (10) umfassend: einen zum Durchführen einer Bildgebung eines ersten Objekts und eines zweiten Objekts, die eine gemeinsame Außenform aufweisen, ausgebildeten Bildgebungsabschnitt (16); eine zum Bewegen des ersten Objekts oder des zweiten Objekts und des Bildgebungsabschnitts in Bezug zueinander ausgebildete Bewegungsmaschine (14); einen zum Erfassen von ersten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das erste Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer ersten relativen Position anordnet, und zum Erfassen von zweiten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine das zweite Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer zweiten relativen Position anordnet, ausgebildeten Positionsdaten-Erfassungsabschnitt (44); einen zum Erfassen eines ersten Bildes (40) des ersten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, und Erfassen eines zweiten Bildes (48) des zweiten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird, ausgebildeten Bilddaten-Erfassungsabschnitt (46); und einen zum Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander in einem Bildkoordinatensystem (C_I) des Bildgebungsabschnitts unter Verwendung der ersten Positionsdaten, der zweiten Positionsdaten und einer bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem und einem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem (C_R) der Bewegungsmaschine ausgebildeten Bildregistrierungsabschnitt (56), wobei das Objektprüfsystem zum Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind, ausgebildet ist.
Objektprüfsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen zum Erfassen von Koordinatentransformationsdaten zwischen dem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem und dem Bildkoordinatensystem ausgebildeten Koordinatentransformationsdaten-Erfassungsabschnitt (42), wobei der Bildregistrierungsabschnitt die Koordinatentransformationsdaten als die bekannte Positionsbeziehung verwendet.
Objektprüfsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen zum Erfassen eines Positionsunterschieds zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild im Bildkoordinatensystem auf der Basis der bekannten Positionsbeziehung, der ersten Positionsdaten und der zweiten Positionsdaten ausgebildeten Bildpositionsunterschied-Erfassungsabschnitt (54), wobei der Bildregistrierungsabschnitt zum Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes auf der Basis des Positionsunterschieds ausgebildet ist.
Objektprüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen zum Prüfen, ob der Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, unter Verwendung des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind, ausgebildeten Objektprüfabschnitt (58).
Objektprüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bildgebungsabschnitt an einer vorgegebenen Position befestigt ist, und wobei die Bewegungsmaschine das erste Objekt oder das zweite Objekt an einer vorgegebenen Zielposition berührt und das erste Objekt oder das zweite Objekt bewegt.
Objektprüfsystem nach Anspruch 5, wobei die Bewegungsmaschine einen zum Greifen des ersten Objekts oder des zweiten Objekts ausgebildeten Greifer (28) umfasst, und wobei die ersten Positionsdaten und die zweiten Positionsdaten Positionsdaten des Greifers sind.
Objektprüfsystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Positionsdaten Positionsdaten eines Referenzpunkts am von der Bewegungsmaschine bewegten ersten Objekt sind, und wobei die zweiten Positionsdaten Positionsdaten eines zweiten Referenzpunkts am von der Bewegungsmaschine bewegten zweiten Objekt sind, wobei der zweite Referenzpunkt dem Referenzpunkt entspricht.
Objektprüfsystem nach Anspruch 7, ferner umfassend einen zum Empfangen einer Bezeichnung des Referenzpunkts ausgebildeten Referenzpunkt-Empfangsabschnitt (70).
Objektprüfsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner umfassend einen zum Erfassen einer Positionsverschiebung des zweiten Objekts in Bezug auf die Bewegungsmaschine von der Zielposition, wenn die Bewegungsmaschine das zweite Objekt greift, ausgebildeten Positionsverschiebung-Erfassungsabschnitt (72), und wobei die Bewegungsmaschine das zweite Objekt in Bezug auf den Bildgebungsabschnitt so bewegt, dass die Positionsverschiebung beseitigt wird, und das zweite Objekt und den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position anordnet, und der Bildregistrierungsabschnitt das erste Bild und das zweite Bild unter Verwendung der Positionsverschiebung registriert.
Objektprüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Bildregistrierungsabschnitt das erste Bild und das zweite Bild registriert durch: Bewegen des ersten Bildes oder des zweiten Bildes auf einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse (O) des Bildgebungsabschnitts; Drehen des ersten Bildes oder des zweiten Bildes um die optische Achse; oder Vergrößern oder Verkleinern des ersten Bildes oder des zweiten Bildes.
Objektprüfsystem nach Anspruch 3, wobei der Bildpositionsunterschied-Erfassungsabschnitt als Positionsunterschied eine Matrix zum Umwandeln des zweiten Bildes, so dass es mit dem ersten Bild übereinstimmt, erfasst, und wobei der Bildregistrierungsabschnitt das erste Bild und das zweite Bild durch Umwandeln des zweiten Bildes mit der Matrix registriert.
Objektprüfsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Positionsdaten-Erfassungsabschnitt einen zum Erfassen der ersten Positionsdaten durch Betreiben eines Bildgebungsabschnittmodells, das den Bildgebungsabschnitt modelliert, und eines Maschinenmodells, das die Bewegungsmaschine modelliert, in einer Modellumgebung ausgebildeten Simulationsabschnitt (76) umfasst.
Objektprüfverfahren umfassend: Erfassen von ersten Positionsdaten einer Bewegungsmaschine (14), wenn die Bewegungsmaschine ein erstes Objekt und einen Bildgebungsabschnitt (16) an einer ersten relativen Position anordnet; Erfassen eines ersten Bildes (40) des ersten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der ersten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird; Erfassen von zweiten Positionsdaten der Bewegungsmaschine, wenn die Bewegungsmaschine ein zweites Objekt und den Bildgebungsabschnitt an einer zweiten relativen Position anordnet, wobei das erste Objekt und das zweite Objekt eine gemeinsamen Außenform aufweisen; Erfassen eines zweiten Bildes (48) des zweiten Objekts, an dem durch den Bildgebungsabschnitt an der zweiten relativen Position eine Bildgebung durchgeführt wird; Registrieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander in einem Bildkoordinatensystem (C_I) des Bildgebungsabschnitts unter Verwendung der ersten Positionsdaten, der zweiten Positionsdaten und einer bekannten Positionsbeziehung zwischen dem Bildkoordinatensystem und einem Bewegungsmaschinen-Koordinatensystem (C_R) der Bewegungsmaschine; und Prüfen, ob ein optisch erkennbarer Fehler im zweiten Objekt in Bezug auf das erste Objekt vorhanden ist oder nicht, auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes, die miteinander registriert sind.