DE102018118556A1

DE102018118556A1 - Robotersystem

Info

Publication number: DE102018118556A1
Application number: DE102018118556.1A
Authority: DE
Inventors: Masafumi OOBA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: DE102018118556B4; CN109384027A; US20190047141A1; CN109384027B; US10442633B2; JP6568163B2; JP2019030944A

Abstract

Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten durch eine Fördervorrichtung werden justiert, ohne einen Roboter mit unnötigem Arbeitsaufwand zu belasten und ohne ein Betriebsprogramm zu verkomplizieren. Es wird ein Robotersystem 1 bereitgestellt, das Folgendes enthält: eine Fördervorrichtung 2; einen Roboter 3, der nahe der Fördervorrichtung installiert ist, der ein transportiertes Objekt O verarbeitet; eine erste Zufuhreinheit 6 und eine zweite Zufuhreinheit 7, die das Objekt O auf der Fördervorrichtung 2 ablegen; eine Bewegungsbetragdetektionseinheit 9, die nacheinander einen Betrag einer Bewegung des Objekts O detektiert, das durch die erste Zufuhreinheit 6 auf der Fördervorrichtung 2 abgelegt wird; einen einzelnen Sichtsensor 4, der nacheinander visuelle Informationen des durch die Fördervorrichtung 2 transportierten Objekts O erfasst; eine Objektdetektionseinheit, die die erfassten visuellen Informationen verarbeitet, um die Position und Ausrichtung des Objekts O zu detektieren; eine Intervalldetektionseinheit, die ein Intervall zwischen Objekten auf der Fördervorrichtung 2 in der Förderrichtung detektiert; eine Steuereinheit, die den Roboter 3 anhand des detektierten Betrages einer Bewegung und der detektierten Position und Ausrichtung des Objekts O steuert; und eine Produktionsverwaltungseinheit 15, die veranlasst, dass die zweite Zufuhreinheit 7 das Objekt O an einer Position des detektierten Intervall ablegt, falls das detektierte Intervall größer ist als eine vorgegebene Schwelle.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem.
{Allgemeiner Stand der Technik}
Im Stand der Technik kennt man ein Robotersystem zum Aufnehmen, von einem Fördersystem, eines durch das Fördersystem transportierten Objekts durch Detektieren der Position und Ausrichtung des Objekts und Verfolgen des Objekts durch einen Roboter (siehe zum Beispiel PTL 1). Das Robotersystem in PTL 1 enthält einen temporären Ablegetisch, wo ein von dem Fördersystem aufgenommenes Objekt vorübergehend abgelegt wird, falls durch das Fördersystem zu viele Objekte auf einmal herangeführt werden, und ein auf dem temporären Ablegetisch abgelegtes Objekt aufgenommen wird, um verwendet werden, wenn die Zahl der durch das Fördersystem herangeführten Objekte unzureichend wird.
{Zitierungsliste}
{Patentliteratur}
{PTL 1} Japanische ungeprüfte Patentmeldung, Publikation Nr. 2012188231
{Kurzdarstellung der Erfindung}
{Technisches Problem}
Jedoch gibt es bei einem Verfahren, wie in PTL 1 beschrieben, wo Objekte auf einem temporären Ablegetisch abgelegt werden und ein Durchschnittswert durch Justieren von Fehlmengen der durch ein Fördersystem herangeführten Objekte gebildet wird, das Problem, dass ein Roboter veranlasst werden muss, ein Objekt von dem Fördersystem auf den temporären Ablegetisch zu bewegen und ein Objekt von dem temporären Ablegetisch aufzunehmen, wobei die Arbeitslast des Roboters hoch ist. Es gibt außerdem das Problem, dass das Betriebsprogramm kompliziert ist, falls das Bewegen eines Objekts auf den temporären Ablegetisch und das Aufnehmen eines Objekts von dem temporären Ablegetisch durch den Roboter bestimmt werden sollen. Die vorliegende Erfindung basiert auf den oben dargelegten Umständen und hat zur Aufgabe, ein Robotersystem bereitzustellen, das in der Lage ist, Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten durch ein Fördersystem zu justieren, ohne einen Roboter mit unnötigem Arbeitsaufwand zu belasten und ohne ein Betriebsprogramm zu verkomplizieren.
{Lösung des Problems}
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Robotersystem bereit, das Folgendes enthält: eine Fördervorrichtung, die ein Objekt in einer Richtung transportiert; einen Roboter, der nahe der Fördervorrichtung installiert ist, der einen Prozess an dem durch die Fördervorrichtung transportierten Objekt ausführt; eine erste Zufuhreinheit und eine zweite Zufuhreinheit, die das Objekt auf der Fördervorrichtung ablegen; eine Bewegungsbetragdetektionseinheit, die nacheinander einen Betrag einer Bewegung, durch die Fördervorrichtung, des Objekts detektiert, das durch die erste Zufuhreinheit auf der Fördervorrichtung abgelegt wurde; einen einzelnen Sichtsensor, der nacheinander, auf einer stromaufwärtigen Seite des Roboters in einer Förderrichtung, visuelle Informationen des durch die Fördervorrichtung transportierten Objekts erfasst; eine Objektdetektionseinheit, die die durch den Sichtsensor erfassten visuellen Informationen verarbeitet, um die Position und Ausrichtung des Objekts zu detektieren; eine Intervalldetektionseinheit, die die durch den Sichtsensor erfassten visuellen Informationen verarbeitet, um ein Intervall zwischen Objekten auf der Fördervorrichtung in der Förderrichtung zu detektieren; eine Steuereinheit, die den Roboter anhand des durch die Bewegungsbetragdetektionseinheit detektierten Betrages einer Bewegung des Objekts und der durch die Objektdetektionseinheit detektierten Position und Ausrichtung des Objekts steuert; und eine Produktionsverwaltungseinheit, die die zweite Zufuhreinheit veranlasst, das Objekt an einer Position des durch die Intervalldetektionseinheit detektierten Intervalls zuzuführen, falls das Intervall größer ist als eine vorgegebene Schwelle.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt wird, während Objekte, die durch die erste Zufuhreinheit nacheinander zugeführt werden, durch die Fördervorrichtung transportiert werden, der Betrag einer Bewegung, durch die Fördervorrichtung, eines Objekts nacheinander durch die Bewegungsbetragdetektionseinheit detektiert, und des Weiteren werden visuelle Informationen durch den Sichtsensor erfasst. Wenn die erfassten visuellen Informationen durch die Objektdetektionseinheit verarbeitet werden, so werden die Position und die Ausrichtung des Objekts detektiert, und ebenso, wenn die erfassten visuellen Informationen durch die Intervalldetektionseinheit verarbeitet werden, wird ein Intervall zwischen Objekten in der Förderrichtung detektiert.
Der Roboter wird durch die Steuereinheit anhand des Betrages einer Bewegung und der Position und Ausrichtung gesteuert, und ein durch die Fördervorrichtung transportiertes Objekt wird verarbeitet.
In diesem Fall, wenn das durch die Intervalldetektionseinheit detektierte Intervall zwischen Objekten größer ist als eine vorgegebene Schwelle, veranlasst die Produktionsverwaltungseinheit die zweite Zufuhreinheit so zu arbeiten, dass ein Objekt an der Position des detektierten Intervalls zwischen Objektes abgelegt wird. Dementsprechend können Produktivitätsverluste aufgrund von Fehlmengen bei den zugeführten Objekten vermieden werden, ohne den Roboter damit zu belasten, ein Objekt von einem temporären Ablegetisch aufzunehmen, während gleichzeitig vermieden wird, dass ein Betriebsprogramm verkompliziert wird, so dass der Roboter veranlasst werden kann zu bestimmen, ob er ein Objekt von dem temporären Ablegetisch aufnehmen soll oder nicht.
In dem oben beschriebenen Aspekt kann die Intervalldetektionseinheit an die Produktionsverwaltungseinheit ein Signal ausgeben, dass ein Intervall detektiert wird, das größer ist als die Schwelle, falls das Objekt nicht in einer vorgegebenen Objektpräsenzüberprüfungsregion detektiert wird, die sich in einem Sichtfeld des Sichtsensors befindet, und die Produktionsverwaltungseinheit kann, bei Empfang des Signals, die zweite Zufuhreinheit veranlassen, das Objekt in der Objektpräsenzüberprüfungsregion abzulegen.
Ein Intervall, das größer ist als die vorgegebene Schwelle, kann somit auf einfache Weise detektiert werden, und die Produktionsverwaltungseinheit kann auf einfache Weise Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten beseitigen, indem die zweite Zufuhreinheit veranlasst wird, ein Objekt an der Intervallposition abzulegen.
Darüber hinaus kann der Sichtsensor in dem oben beschriebenen Aspekt die visuellen Informationen mit einer Bildrate des Detektierens desselben Objekts mindestens zweimal in dem Sichtfeld erfassen, und die Objektpräsenzüberprüfungsregion kann an einer Position auf einer stromaufwärtigen Seite angeordnet sein, die von einem stromabwärtigen Ende des Sichtfeldes um mindestens eine Distanz beabstandet ist, die das Erfassen der visuellen Informationen durch den Sichtsensor erlaubt.
Dies erlaubt es, die visuellen Informationen mindestens zweimal zu erfassen, während dasselbe Objekt, das durch die erste Zufuhreinheit zugeführt wird, in einer Richtung durch die Fördervorrichtung transportiert wird und das Sichtfeld des Sichtsensors passiert. Weil ein Objekt, das durch die zweite Zufuhreinheit in der Objektpräsenzüberprüfungsregion zugeführt wird, wenn sich zum Zeitpunkt der ersten Erfassung der visuellen Informationen kein Objekt in der Objektpräsenzüberprüfungsregion befindet, durch die Fördervorrichtung zu einer stromabwärtigen Seite bewegt wird, wird ein zweites Erfassen der visuellen Informationen zwischen einem stromabwärtigen Ende der Objektpräsenzüberprüfungsregion und dem stromabwärtigen Ende der Sichtfeld ausgeführt, und die Position und die Ausrichtung können detektiert werden.
Darüber hinaus kann in dem oben beschriebenen Aspekt die zweite Zufuhreinheit auf einer stromabwärtigen Seite von einer Mitte der Objektpräsenzüberprüfungsregion um den Betrag einer Bewegung ab dem Empfang eines Befehls von der Produktionsverwaltungseinheit, das Objekt auf die Fördervorrichtung zu leben, angeordnet werden.
Dementsprechend kann in dem Fall, wo aufgrund des Erfassens der visuellen Informationen durch den Sichtsensor das Fehlen eines Objekts in der Objektpräsenzüberprüfungsregion detektiert wird und durch die Produktionsverwaltungseinheit ein Befehl ausgegeben wird, die zweite Zufuhreinheit zu veranlassen, ein Objekt abzulegen, selbst wenn es eine Zeitverzögerung gibt, bis ein Objekt tatsächlich auf die Fördervorrichtung gelegt wird, und selbst wenn ein Intervall von nur ungefähr der Breite der Objektpräsenzüberprüfungsregion zwischen Objekten vorhanden ist, ein Objekt zuverlässiger an einer Mittenposition des Intervalls zwischen Objekten abgelegt werden, weil die zweite Zufuhreinheit dafür ausgelegt ist, die Zeitverzögerung zu berücksichtigen.
{Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung}
Die vorliegende Erfindung realisiert den Vorteil, dass Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten durch eine Fördervorrichtung justiert werden können, ohne einen Roboter mit unnötigem Arbeitsaufwand zu belasten und ohne ein Betriebsprogramm zu verkomplizieren.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaubild, das eine Steuereinheit zeigt, die in dem Robotersystem in 1 angeordnet ist.
3 ist eine Draufsicht, die, mit Bezug auf das Robotersystem in 1, eine Beziehung zwischen einer Fördervorrichtung, einem Sichtfeld einer Kamera und einer Objektpräsenzüberprüfungsregion zeigt.
4 ist ein Schaubild, das eine Verfolgungskoordinatenumwandlung gemäß dem Robotersystem in 1 beschreibt.
5 ist eine teilweise Seitenansicht, die ein Beispiel davon zeigt, wenn das Fehlen eines Objekts in der Objektpräsenzüberprüfungsregion durch das Robotersystem in 1 detektiert wird.
6 ist eine teilweise Seitenansicht, die ein Beispiel davon zeigt, wenn ein Objekt von einer zweiten Zufuhreinheit nach der Detektion in 5 zugeführt wird.
7 ist eine teilweise Seitenansicht, die ein Beispiel davon zeigt, wenn ein Bild des in 6 zugeführten Objekts aufgenommen wird.
8 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Modifizierung des Robotersystems in 1 zeigt.
9 ist ein Schaubild, das eine andere Modifizierung des Robotersystems in 1 zeigt, wobei ein Fall des Detektierens der Geschwindigkeit der Bewegung eines Objekts durch eine Fördervorrichtung anhand aufgenommener Bilder beschrieben wird.

{Beschreibung von Ausführungsformen}
Im Weiteren wird ein Robotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Fördersystem (eine Fördervorrichtung) 2, das Objekte O transportiert, eine erste Zufuhreinheit 6, die die Objekte O auf das Fördersystem 2 auf einer stromaufwärtigen Seite des Fördersystems 2 ablegt, einen Roboter 3 der nahe dem Fördersystem 2 installiert ist, eine Kamera (einen Sichtsensor) 4, der so installiert ist, dass über dem Fördersystem 2, auf dem stromaufwärtigen Seite des Roboters 3 in einer Förderrichtung, nach unten weist, eine Steuereinheit 5, die den Roboter 3 auf der Grundlage eines Bildes (visueller Informationen) steuert, die durch die Kamera 4 aufgenommen wurden, und eine zweite Zufuhreinheit 7, die die Objekte O in einem Sichtfeld der Kamera 4 ablegt.
Zum Beispiel ist das Fördersystem 2 ein Förderband und enthält ein Band 8, das die Objekte O, die auf dem Band 8 angeordnet sind, in einer Richtung transportiert. Das Band 8 wird durch einen Motor 8a angetrieben. Der Motor 8a ist mit einem Codierer (einer Bewegungsbetragdetektionseinheit) 9 versehen, der einen Drehwinkel des Motors 8a detektiert und indirekt den Betrag einer Bewegung des Objekts O durch das Band 8 auf der Grundlage eines Untersetzungsverhältnisses eines (nicht gezeigten) Antriebskraftübertragungsmechanismus von dem Motor 8a zu dem Band 8 detektiert. Darüber hinaus braucht der Codierer 9 nicht unbedingt an dem Motor 8a angeordnet zu sein, und eine Drehscheibe kann an einer Drehwelle des Codierers 9 angebracht sein, und die Drehscheibe kann gegen das Band 8 gedrückt werden.
Der Roboter 3 kann von jeder beliebigen Art sein, wie zum Beispiel vom horizontal montierten Typ oder vom Deckenmontagetyp, und eine Roboterhand 10, die in der Lage ist, das Objekt O zu ergreifen, ist zum Beispiel an einem distalen Ende eines Handgelenks des Roboters 3 angeordnet.
Die Kamera 4 hat ein Sichtfeld (siehe 3) A und ist in einer Teilregion des Fördersystems 2 in der Förderrichtung fixiert und nimmt ein zweidimensionales Bild des Objekts O auf, das auf dem Fördersystem 2 transportiert wird. Eine Bildrate der Kamera 4 wird im Voraus in einer solchen Weise eingestellt, dass die Bildaufnahme mindestens zweimal ausgeführt wird, während sich dasselbe Objekt O durch das Sichtfeld A bewegt.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Steuereinheit 5 eine Bildverarbeitungseinheit 11, die ein durch die Kamera 4 aufgenommenes Bild verarbeitet, um das durch das Fördersystem 2 transportierte Objekt O zu erkennen, eine Objektdetektionseinheit 12, die eine Position und Ausrichtung des durch die Bildverarbeitungseinheit 11 erkannten Objekts O detektiert, eine Raumdetektionseinheit (Intervalldetektionseinheit) 13, die einen leeren Raum (ein Intervall) zwischen den erkannten Objekten O detektiert, eine Antriebssteuereinheit (Steuereinheit) 14, die den Roboter 3 anhand der durch die Objektdetektionseinheit 12 detektierten Position und Ausrichtung des Objekts O und des durch den Codierer 9 detektierten Betrages einer Bewegung des Objekts O steuert, und eine Produktionsverwaltungseinheit 15, die veranlasst, dass das Objekt O durch die zweite Zufuhreinheit 7 abgelegt wird, falls der durch die Raumdetektionseinheit 13 detektierte Raum größer ist als eine vorgegebene Größe (Schwelle). Die Steuereinheit 5 wird durch Hardware konfiguriert, wie zum Beispiel die CPU, Speicher und dergleichen, die nicht gezeigt sind.
Die Antriebssteuereinheit 14 veranlasst den Roboter 3, gemäß einem Betriebsprogramm zu arbeiten, das im Voraus gelehrt wurde, und führt außerdem das Verfolgen des Objekts O auf dem Fördersystem 2 anhand des durch den Codierer 9 detektierten Betrages einer Bewegung des Objekts O aus, und veranlasst die Roboterhand 10, die an dem distalen Ende des Handgelenkes angebracht ist, einen Prozess des Ergreifens des sich bewegenden Objekt O und des Aufnehmens des Objekts O von dem Fördersystem 2 auszuführen.
Genauer gesagt, dient die Bildverarbeitungseinheit 11 zum Erkennen eines Objekts O in einem aufgenommenen Bild durch eine Technik wie zum Beispiel Musterabgleich. Darüber hinaus detektiert die Objektdetektionseinheit 12 das Vorhandensein oder Fehlen des Objekts O in dem Bild des durch die Bildverarbeitungseinheit 11 erkannten Objekts O, und im Fall des Vorhandenseins des Objekts O detektiert die Objektdetektionseinheit 12 zweidimensionale Koordinaten (Position) und einen Drehwinkel (Ausrichtung) um eine vertikale Achse des Objekts O.
Darüber hinaus, wie in 3 gezeigt, stellt die Raumdetektionseinheit 13 eine bestimmte Objektpräsenzüberprüfungsregion B in dem Sichtfeld A der Kamera 4 ein und detektiert, ob ein Objekt O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B vorhanden ist oder nicht. Darüber hinaus bestimmt in dem Fall, wo kein Objekt O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B vorhanden ist, die Raumdetektionseinheit 13, dass es genug leeren Raum gibt, um ein Objekt O einzufügen, und gibt ein entsprechendes Signal an die Produktionsverwaltungseinheit 15 aus.
Die in dem Sichtfeld A der Kamera 4 eingestellte Objektpräsenzüberprüfungsregion B ist auf der stromaufwärtigen Seite mit einem Raum angeordnet, der das Aufnehmen eines Bildes eines Objekts O durch die Kamera 4 von einem stromabwärtigen Ende des Sichtfeldes A der Kamera 4 erlaubt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Sichtfeld A der Kamera 4 gleichmäßig in eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite in der Förderrichtung des Fördersystems 2 unterteilt, und die Objektpräsenzüberprüfungsregion B ist auf dem stromaufwärtigen Seite eingestellt.
Zum Beispiel ist die erste Zufuhreinheit 6 eine Transfervorrichtung, die in vorgegebenen Intervallen Objekte O, die von einem anderen, nicht gezeigten, Fördersystem herangeführt werden, zu dem Fördersystem 2 des Robotersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform transferiert. Zum Beispiel werden die Objekte O in Zufallsintervallen durch das andere Fördersystem herangeführt. Die Fördergeschwindigkeit der Objekte O durch das Fördersystem 2 des Robotersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird immer konstant gehalten, so dass, wenn die Objekte O durch das andere Fördersystem in einer dicht gepackten Weise herangeführt werden, das andere Fördersystem zum Beispiel verlangsamt wird, damit der Transfer zu dem Fördersystem 2 des Robotersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann in gleichen Intervallen ausgeführt werden. Wenn hingegen die Objekte O durch das andere Fördersystem in einer lückenhaften Weise herangeführt werden, so wird der Transfer in einer ausgedünnten Weise ausgeführt, und die Intervalle zwischen den Objekten O auf dem Fördersystem 2 werden vergrößert.
Die zweite Zufuhreinheit 7 ist ein Zufuhrtrichter, der eine große Anzahl von Objekten O enthält und in der Lage ist, die Objekte O nacheinander gemäß einem Zufuhrbefehlssignal von der Produktionsverwaltungseinheit 15 abzulegen.
Wie in 3 gezeigt, ist die zweite Zufuhreinheit 7 dafür ausgelegt, Objekte O auf der stromabwärtigen Seite, in der Förderrichtung, einer Mittenposition der Objektpräsenzüberprüfungsregion B um eine vorgegebene Distanz L abzulegen. Die vorgegebene Distanz L wird auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplizieren der Zeit, die benötigt wird, um das Objekt O auf das Fördersystem 2 zu legen, nachdem ein Befehlssignal von der Produktionsverwaltungseinheit 15 erhalten wurde, mit der Standardgeschwindigkeit des Fördersystems 2 erhalten wird.
Ein Betrieb des Robotersystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, wird unten beschrieben.
Bei dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn ein Objekt O durch die erste Zufuhreinheit 6 auf das Fördersystem 2 abgelegt wird, das abgelegte Objekt O in einer Richtung durch das Fördersystem 2 transportiert, und ein Bild des Objekts O wird durch die Kamera 4 aufgenommen, während sich das Objekt O durch den Bereich des Sichtfeldes A der Kamera 4 bewegt. Ein durch die Bildaufnahme aufgenommenes Bild wird zu der Bildverarbeitungseinheit 11 geschickt, um einer Bildverarbeitung unterzogen zu werden, wodurch das Objekt O erkannt wird.
Dann werden Informationen über das erkannte Objekt O an die Objektdetektionseinheit 12 und die Raumdetektionseinheit 13 gesendet, und die Position und die Ausrichtung des Objekts O werden durch die Objektdetektionseinheit 12 detektiert, und es wird ebenfalls durch die Raumdetektionseinheit 13 detektiert, ob mindestens ein vorgegebenes Intervall zwischen den Objekten O vorhanden ist oder nicht. Zum Beispiel entspricht, wenn kein Objekt O detektiert wird, das Intervall zwischen den Objekten O mindestens einer Breite der Objektpräsenzüberprüfungsregion B in einer Flussrichtung des Fördersystems 2, und es wird bestimmt, dass mindestens ein vorgegebenes Intervall vorhanden ist.
Wie in 4 gezeigt, stellt die Antriebssteuereinheit 14 ein Verfolgenskoordinatensystem TF anhand der durch die Objektdetektionseinheit 12 detektierten Position und Ausrichtung des Objekts O ein und berechnet den Betrag einer Bewegung des Objekts O durch $(e2-e1) / Maßstab,$
wobei e1, e2 Codiererzählwerte sind, die durch den Codierer 9 an einem Bildaufnahmezeitpunkt bzw. einem momentanen Zeitpunkt detektiert werden, und Maßstab eine Konstante ist, die eine Beziehung zwischen den Codiererzählwerten e1, e2 und dem Betrag einer Bewegung des Fördersystems 2 angibt. Dann wird ein momentanes Verfolgenskoordinatensystem TF' durch Multiplizieren einer Koordinatenumwandlungsmatrix T, die den Betrag einer Bewegung als eine Komponente nimmt, mit dem Verfolgenskoordinatensystem TF berechnet. $TF'=T \times TF$
Darüber hinaus gibt in 4 ein Bezugszeichen a die Position und Ausrichtung des Objekts O an, wie sie von dem Koordinatensystem TF zum Bildaufnahmezeitpunkt gesehen werden, und ein Bezugszeichen a' gibt die Position und Ausrichtung des Objekts O an, wie sie momentan von dem Koordinatensystem TF' gesehen werden. Bezugszeichen X, Y, X', Y' geben Koordinatenachsen der Koordinatensysteme TF, TF' an.
Die Antriebssteuereinheit 14 kann die Roboterhand 10 so bewegen, dass sie dem durch das Fördersystem 2 transportierten Objekt O mit Bezug auf das berechnete Verfolgenskoordinatensystem TF' folgt, und kann das Objekt O ergreifen und von dem Fördersystem 2 aufnehmen.
Wie in 5 gezeigt, wird bei dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall, wo das Fehlen des Objekts O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B, die in dem Sichtfeld A der Kamera 4 eingestellt ist, durch die Objektdetektionseinheit 12 anhand der Verarbeitung eines Bildes, das durch die Kamera 4 an einem bestimmten Zeitpunkt aufgenommen wird, detektiert wird, ein Zufuhrbefehl von der Produktionsverwaltungseinheit 15 ausgegeben. Die zweite Zufuhreinheit 7 wird veranlasst, auf der Grundlage des Zufuhrbefehls zu arbeiten, und das Objekt O wird durch die zweite Zufuhreinheit 7 auf das Fördersystem 2 abgelegt. In der Zeichnung gibt ein schwarzer Kreis die Position des Fördersystems 2 an, die der Mittenposition der Objektpräsenzüberprüfungsregion B zum Zeitpunkt der Bildaufnahme entspricht.
Das heißt, in dem Fall, wo sich kein Objekt O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B befindet, ist ein leerer Raum von mindestens dem Bereich der Objektpräsenzüberprüfungsregion B vorhanden, und dadurch kann durch Ablegen des Objekts O in dem leeren Raum der Vorteil realisiert werden, dass ein Produktivitätsverlust des Roboters 3 vermieden werden kann, indem Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten O beseitigt werden.
In diesem Fall kann, wie in 6 gezeigt, weil der Zufuhrtrichter, der die zweite Zufuhreinheit 7 bildet, auf der stromabwärtigen Seite der Mitte der Objektpräsenzüberprüfungsregion B um die vorgegebene Distanz L angeordnet ist, selbst dann, wenn sich das Fördersystem 2 um eine Distanz L bewegt, die einer Zeitverzögerung tL ab dem Ausgeben des Zufuhrbefehls von der Produktionsverwaltungseinheit 15 an dem Zeitpunkt, wo das Fehlen des Objekts O bestätigt wird, das Objekt O abzulegen, entspricht, das Objekt (schraffiertes Objekt) O präzise an der Position des leeren Raums oder an der Position des schwarzen Kreises, der sich zum Zeitpunkt der Bildaufnahme in der Mitte der Objektpräsenzüberprüfungsregion B befindet, abgelegt werden, und der Vorteil, dass eine Lücke zu dem vorherigen Objekt O oder dem folgenden Objekt O nicht zu klein wird, kann realisiert werden.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform, weil das Sichtfeld A der Kamera 4 gleichmäßig in der Förderrichtung halbiert ist und die Objektpräsenzüberprüfungsregion B in der Region auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, ein Objekt O, das aufgrund der Detektion des Fehlens eines Objekts O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B bei der ersten Bildaufnahme durch die zweite Zufuhreinheit 7 abgelegt wird, dann durch eine zweite Bildaufnahme zum Zeitpunkt des Durchquerens der Region auf der stromabwärtigen Seite des Sichtfeldes A aufgenommen, wie in 7 gezeigt, und dadurch können die Position und die Ausrichtung des Objekts O detektiert werden.
Das heißt, bei dem Robotersystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Vorhandensein oder Fehlen eines leeren Raumes auf dem Fördersystem 2 unter Verwendung eines Bildes detektiert, das durch die Kamera 4 durch Aufnehmen eines Objekts O, das durch das Fördersystem 2 transportiert wird, aufgenommen wird, um die Position und die Ausrichtung des Objekts O zu detektieren, und ein Objekt O wird in dem leeren Raum abgelegt, und dadurch gibt es die Vorteile, dass kein neuer Sichtsensor hinzugefügt werden muss, dass kein temporärer Ablegetisch notwendig ist und der Roboter 3 sich nicht unnötig bewegen muss, und auch, dass Fehlmengen bei der Zufuhr von Objekten O durch die erste Zufuhreinheit 6 ergänzt werden können und die Produktivität gesteigert werden kann. Darüber hinaus gibt es den Vorteil, dass der Roboter 3 keine Bewegung eines Objekts O zu einem temporären Ablegetisch oder zum Aufnehmen eines Objekts O von dem temporären Ablegetisch bestimmen muss, so dass das Betriebsprogramm nicht verkompliziert wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Ausführungsform das Robotersystem 1, das mit einem einzelnen Roboter 3 und einer einzelnen Steuereinheit 5 versehen ist. Statt dessen, wie in 8 gezeigt, können aber auch mehrere Roboter 3 entlang der Förderrichtung des Fördersystems 2 angeordnet sein, und jeweilige Steuerungseinheiten 5 können mit einer übergeordneten Zellensteuerungsvorrichtung 16 verbunden sein.
In dem Fall, wo mehrere Roboter 3 Aufgaben an Objekten O ausführen sollen, die durch dasselbe Fördersystem 2 transportiert werden, können die Positionen und Ausrichtungen von Objekten O, die auf der Grundlage eines Bildes berechnet werden, das durch eine einzelne Kamera 4 aufgenommen wurde, zur Verarbeitung durch alle Roboter 3 verwendet werden, und Objekte O können gemäß den Räumen zwischen Objekten O abgelegt werden.
In diesem Fall kann selbst dann, wenn der Strom eines der Roboter 3 zur Wartung oder dergleichen abgeschaltet wird, eine Produktionsverwaltungseinheit 15, die in der Zellensteuerungsvorrichtung 16 angeordnet ist, einen Zufuhrbefehl an die zweite Zufuhreinheit 7 ausgeben, so dass die Anzahl von Objekten O, die durch das Fördersystem 2 transportiert werden, zweckmäßig gemäß dem Verarbeitungsaufwand der übrigen der Roboter 3 justiert wird.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform der Betrag einer Bewegung des Objekts O durch das Fördersystem 2 unter Verwendung des Codierers 9 detektiert, aber statt dessen kann der Betrag einer Bewegung des Objekts O auch unter Verwendung eines Bildes detektiert werden, das durch die Kamera 4 aufgenommen wird, die die Position und Ausrichtung des Objekts O detektiert und die Räume zwischen Objekten O detektiert.
In diesem Fall, wie in 9 gezeigt, werden Objekte O in mehreren Bildern desselben Sichtfeldes, die zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2, t3 mit einem vorgegebenen Zeitintervall Δt aufgenommen wurden, erkannt, und Koordinatenpositionen d1, d2, d3 von Masseschwerpunkten der erkannten Objekte O werden berechnet.
Dann können Objekte O, deren Masseschwerpunkte nahe derselben Koordinate in einer Richtung orthogonal zur Förderrichtung in Bildern, die nebeneinander in einer Zeitachsenrichtung aufgenommen wurden, liegen, als dasselbe Objekt O erkannt werden, und die Fördergeschwindigkeit V kann durch Dividieren jeder der Differenzen d3 - d2, d2 - d1 in Koordinatenwerten der Masseschwerpunkte des Objekts O in der Förderrichtung durch das Zeitintervall Δt der Bildaufnahme berechnet werden. In dem Fall, wo die Fördergeschwindigkeit V mehrere Male für dasselbe Objekt O berechnet wird, kann ein Durchschnittswert oder ein Wert, der durch Ausführen eines Einpassens mit dem Verfahren der kleinsten Quadrate oder dergleichen erhalten wird, als die Fördergeschwindigkeit ausgegeben werden.
Darüber hinaus kann in diesem Fall eine Bildrate von Bildern zum Überprüfen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Objekts O in der Objektpräsenzüberprüfungsregion B und zum Überprüfen der Position oder Ausrichtung des Objekts O auf niedrig eingestellt werden, und eine Bildrate von Bildern zum Detektieren der Fördergeschwindigkeit V eines Objekts O durch das Fördersystem 2 kann auf hoch eingestellt werden. Durch Detektieren der Fördergeschwindigkeit V eines Objekts O anhand von Bildern, die mit einer hohen Bildrate aufgenommen wurden, kann die Detektionsgenauigkeit erhöht werden.
Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die Bildrate der Kamera 4 im Voraus eingestellt, aber statt dessen kann die Bildrate auch gemäß dem durch den Codierer 9 detektierten Betrag einer Bewegung des Objekts O geändert werden.
Bezugszeichenliste

1: Robotersystem
2: Fördersystem (Fördervorrichtung)
3: Roboter
4: Kamera (Sichtsensor)
6: erste Zufuhreinheit
7: zweite Zufuhreinheit
9: Codierer (Bewegungsbetragdetektionseinheit)
12: Objektdetektionseinheit
13: Raumdetektionseinheit (Intervalldetektionseinheit)
14: Antriebssteuereinheit (Steuereinheit)
15: Produktionsverwaltungseinheit
O: Objekt

Claims

Robotersystem (1), das Folgendes umfasst: eine Fördervorrichtung (2), die ein Objekt (O) in einer Richtung transportiert; einen Roboter (3), der nahe der Fördervorrichtung (2) installiert ist, der einen Prozess an dem durch die Fördervorrichtung (2) transportierten Objekt (O) ausführt; eine erste Zufuhreinheit (6) und eine zweite Zufuhreinheit (7), die das Objekt (O) auf der Fördervorrichtung (2) ablegen; eine Bewegungsbetragdetektionseinheit (9), die nacheinander einen Betrag einer Bewegung, durch die Fördervorrichtung (2), des Objekts (O) detektiert, das durch die erste Zufuhreinheit (6) auf der Fördervorrichtung (2) abgelegt wurde; einen einzelnen Sichtsensor (4), der nacheinander, auf einer stromaufwärtigen Seite des Roboters (3) in einer Förderrichtung, visuelle Informationen des durch die Fördervorrichtung (2) transportierten Objekts (O) erfasst; eine Objektdetektionseinheit (12), die die durch den Sichtsensor (4) erfassten visuellen Informationen verarbeitet, um die Position und Ausrichtung des Objekts (O) zu detektieren; eine Intervalldetektionseinheit (13), die die durch den Sichtsensor (4) erfassten visuellen Informationen verarbeitet, um ein Intervall zwischen Objekten auf der Fördervorrichtung (2) in der Förderrichtung zu detektieren; eine Steuereinheit (14), die den Roboter (3) anhand des durch die Bewegungsbetragdetektionseinheit (9) detektierten Betrages einer Bewegung des Objekts (O) und der durch die Objektdetektionseinheit (12) detektierten Position und Ausrichtung des Objekts (O) steuert; und eine Produktionsverwaltungseinheit, die die zweite Zufuhreinheit (7) veranlasst, das Objekt (O) an einer Position des durch die Intervalldetektionseinheit (13) detektierten Intervalls zuzuführen, falls das Intervall größer ist als eine vorgegebene Schwelle.
Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Intervalldetektionseinheit (13) an die Produktionsverwaltungseinheit ein Signal ausgibt, dass das Intervall, das größer ist als die Schwelle, detektiert wird, falls das Objekt (O) nicht in einer vorgegebenen Objektpräsenzüberprüfungsregion, die sich in einem Sichtfeld des Sichtsensors (4) befindet, detektiert wird, und die Produktionsverwaltungseinheit, bei Empfang des Signals, die zweite Zufuhreinheit (7) veranlasst, das Objekt (O) in der Objektpräsenzüberprüfungsregion abzulegen.
Robotersystem (1) nach Anspruch 2, wobei der Sichtsensor (4) die visuellen Informationen mit einer Bildrate des Detektierens desselben Objekts (O) mindestens zweimal in dem Sichtfeld erfasst, und die Objektpräsenzüberprüfungsregion an einer Position auf einer stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, die von einem stromabwärtigen Ende des Sichtfeldes um mindestens eine Distanz beabstandet ist, die das Erfassen der visuellen Informationen durch den Sichtsensor (4) erlaubt.
Robotersystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Zufuhreinheit (7) auf einer stromabwärtigen Seite von einer Mitte der Objektpräsenzüberprüfungsregion um den Betrag einer Bewegung ab dem Empfang eines Befehls von der Produktionsverwaltungseinheit, das Objekt (O) auf die Fördervorrichtung (2) zu leben, angeordnet ist.