DE112012002677B4

DE112012002677B4 - Zuführvorrichtung für Bauelemente

Info

Publication number: DE112012002677B4
Application number: DE112012002677.2T
Authority: DE
Inventors: Akio Noda; Tatsuya Nagatani; Yukiyasu Domae
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: CN103687702A; DE112012002677T5; KR101634463B1; DE112012002677T9; US20140147240A1; JPWO2013002099A1; US9469035B2; CN103687702B; WO2013002099A1; KR20140037943A; JP5837065B2

Abstract

Bauelementzuführvorrichtung, umfassend:
eine Massenartikelkiste (2) zur Aufnahme von Massenartikeln;
einen erster Roboter (3), umfassend eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Aufheben eines Bauelements aus der Massenartikelkiste;
einen dreidimensionalen Bildsensor (1), der ausgestaltet ist, um:
eine Tiefenabbildung der Massenartikel in der Massenartikelkiste zu messen;
eine Schablonenanpassung von Formen kleiner, hervorstehender Teile, die durch die Greiferhand mit parallelem Spannfutter greifbar sind, bezüglich der Tiefenabbildung durchzuführen, um nach einer Vielzahl von Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile zu suchen und diese herauszuziehen; und
eine Optimierungsberechnung durchzuführen, indem der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile Bewertungen gegeben werden und nur einer der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern, der eine höchste Bewertung besitzt, ausgewählt wird, um eins der greifbaren, kleinen, hervorstehen Teile in den Massenartikeln zu bestimmen;
einen Tisch (4) zur zeitweiligen Ablage, auf dem das durch den ersten Roboter ergriffene Bauelement abgelegt wird, wobei der erste Roboter das Bauelement durch Erfassen des bestimmten greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teils der greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teile ablegt, um das Bauelement aus der Massenartikelkiste aufzuheben, und anschließend das ergriffene Bauelement freigibt;
einen zweidimensionalen Bildsensor (5) zur Erkennung einer Position und Ausrichtung des Bauelements auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage;
eine Vielzahl von zweiten Robotern (6), die jeweils eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Ergreifen des Bauelements aufweisen; und
eine Palette (8) zum Ausrichten und Festhalten des Bauelements, bei der ein Roboter der Vielzahl von zweiten Robotern das auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage abgelegte Bauelement mit seiner Greiferhand mit parallelem Spannfutter basierend auf einem Messergebnis durch den zweidimensionalen Bildsensor aufhebt, bei der das Bauelement zwischen dem einen der Vielzahl von zweiten Robotern und einem anderen der Vielzahl von zweiten Robotern übergeben wird, um die Position und Ausrichtung des Bauelements und zu ändern, und
bei der das Bauelement in die Palette eingesetzt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für Bauelemente, um zum Beispiel als Massenartikel gelieferte Bauelemente bezüglich einer automatisierten Montagevorrichtung und einem automatisierten Montageroboter in einer Linie anzuordnen, und spezieller eine Zuführvorrichtung für Bauelemente zur Anordnung von Bauelementen bei Verwendung einer Vielzahl vertikaler Gelenkarmroboter (im Folgenden einfach als „Roboter“ bezeichnet).
Stand der Technik
Um die Anzahl von Fahrzeugen zu reduzieren, die gleichzeitig zur Zuführung und Bevorratung von Bauelementen benötigt werden, oder um Räume zu sparen, die von Kisten der Bauelemente eingenommen werden, werden im Allgemeinen auf einer Montagestraße für Produkte Bauelemente, die von einem Zulieferer oder in einem vorhergehenden Schritt transportiert werden, in vielen Fällen in etwas geliefert, was ein Massenartikelpaket genannt wird.
Um die Automatisierung des Zusammenbaus von Produkten zu unterstützen, müssen folglich Positionen und Ausrichtung von Bauelementen, die einer Montagevorrichtung zuzuführen sind, mit einigen Einrichtungen ausgerichtet werden.
Als Mittel zur automatischen Ausrichtung von Massenartikeln wurden bisher weit verbreitet spezielle Bauelementeausrichtungsgeräte, Zuführeinrichtungen genannt, verwendet. Jedoch sind diese Zuführeinrichtungen ausschließlich konstruiert in Übereinstimmung mit Typen der Bauelemente und besitzen damit keine Vielseitigkeit. Folglich gibt es Probleme, die eine lange Konstruktionszeit erfordern, kostspielig sind, Schwingung und Lärm während eines Arbeitsvorganges erzeugen und in einer Fabrik einen großen Umfang an Bodenfläche einnehmen.
Wenn die Bauelemente komplizierte Formen besitzen, gibt es außerdem ein weiteres Problem darin, dass sich die Bauelemente in der Zuführeinrichtung verheddern, und zeitweilige Betriebsstörungen, Arbeitsunterbrechungen genannt, auftreten können. Folglich kann der Ruf nach Wartungspersonal häufiger vorgenommen werden.
Darüber hinaus können die Bauelemente in Abhängigkeit von den Formen nicht durch die Zuführeinrichtung ausgerichtet werden. Somit kann in einem solchen Fall die Zuführeinrichtung nicht verwendet werden.
Unter diesen Umständen war als ein automatisiertes Verfahren, das anstelle der Zuführeinrichtung verwendet werden kann, eine Technologie zur Korrektur von Positionen und Ausrichtungen wie folgt bekannt. Die Massenartikel werden in einen Zustand gebracht, bei dem die Bauelemente mit irgendeinem Hardwaremechanismus in gewissem Grade nicht aufeinander übergreifen, und dann mit einem Bildsensor nur Bauelemente in bevorzugten Ausrichtungen erkannt werden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Außerdem wurde eine Technologie zur Erkennung von Positionen und Ausrichtungen der Massenartikel bekannt, die eine Ausrichtung eines aufgehobenen Bauelements bei Bedarf verändert und das aufgehobene Bauelement vorübergehend ablegt und bei Bedarf die Ausrichtung des aufgehobenen Bauelements erneut verändert, um das aufgehobene Bauelement auszurichten (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technologie ist abhängig von einem Wahrscheinlichkeitsphänomen, bei dem nur Bauelemente in bevorzugten Ausrichtungen aus einer ausreichenden Anzahl von zuvor zugeführten Bauelementen ausgewählt und behandelt werden. Somit wird der Umfang von Bauelementen in bevorzugten Ausrichtungen zusammen mit einer Abnahme der Anzahl der Bauelemente geringer. Infolgedessen tritt ein Problem dadurch auf, dass der Ruf nach Wartungspersonal häufiger vorgenommen wird, ohne Rücksicht auf einen Zustand, in welchem eine bestimmte Anzahl von Bauelementen zurückgelassen wird.
Wenn Bauelemente, bei denen es weniger wahrscheinlich ist, dass sie bevorzugte Ausrichtungen besitzen, also Objekte zugeführt werden, muss ferner zuvor eine größere Anzahl von Bauelementen zugeführt werden. Folglich tritt ein Problem dadurch auf, dass viel Material bereitgehalten werden muss, und Raumvolumen (Bodenfläche und Höhe) in einer Fabrik verschwendet werden.
Inzwischen ist die in Patentliteratur 2 beschriebene Technologie für würfelförmige Bauelemente erdacht, an denen ein Saugkopf exakt in Anlage gebracht werden kann, ohne Luftaustritt zur Folge zu haben, und die in beabsichtigter Art und Weise angesaugt werden können. So tritt ein Problem dadurch auf, dass die in Patentliteratur 2 beschriebene Technologie nicht auf Bauelemente angepasst werden kann, die ohne Teile versehen sind, für die der Saugkopf wirkungslos ist oder die nicht von dem Saugkopf angesaugt werden können wie etwa ein Bauelemente mit einer ebenen Form, ein Bauelement mit komplizierter Form, ein Bauelement, das Flächen mit Vorsprüngen und Ausnehmungen aufweist, ein poröses Bauelement und ein Bauelement mit einer schmalen Form.
Anzumerken ist, dass, wenn der Saugkopf nicht genutzt werden kann, das Ansaugen mit einem Gebläse durchgeführt werden kann. Jedoch gibt es in diesem Fall das Problem von lautem Geräusch und hohem Stromverbrauch.
Außerdem werden in jedem der Fälle von Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 Greiferhände verwendet, die speziell entsprechend den Typen der Bauelemente ausgelegt sind, um signifikante Fehler, die Störungen bei der endgültigen Ausrichtung verursachen können, auszugleichen. Folglich können Bauelemente einer Vielzahl von Typen nicht mit einer Greiferhand eines einzelnen Typs ausgerichtet werden und es ist daher notwendig, so viele Greiferhände wie Typen der Bauelemente zur Verfügung zu stellen. Infolgedessen entsteht ein Problem dadurch, dass Zeitspannen zum Schalten der Greiferhände und umfassender Raum zur zeitweiligen Ablage der Greiferhände benötigt werden.
Ferner müssen die Greiferhände entsprechend den Typen der Bauelemente umgestaltet werden und daher tritt ein Problem dadurch auf, dass zum Zeitpunkt einer Umstellung von Produktionsausrüstung, Kosten zur Umgestaltung der Greiferhände (Konstruktionskosten, Produktionskosten und Einstellungskosten) erforderlich sind.
US 4 402 053 A beschreibt eine Robotervorrichtung zur Entnahme unausgerichteter Bauelemente aus einem Behältnis mit einem optischen Sensorsystem, mittels dessen die Orientierung der Bauelemente näherungsweise bestimmt wird. DE 10 2008 052 436 A1 offenbart ein Verfahren zum Vereinzeln von Bauelementen aus einem Behältnis mit einer Greifeinheit.
Liste von Entgegenhaltungen
Patentliteratur

[PTL 1] JP H06 - 127 698 A
[PTL 2] JP 2011 - 000 685 A

Abriss der Erfindung
Technische Probleme
Was die herkömmliche Bauelementzuführvorrichtung betrifft, so ist die Technologie von Patentliteratur 1 vom Wahrscheinlichkeitsphänomen abhängig. Folglich gibt es ein Problem dadurch, dass infolge einer großen Anzahl von eingelegten Bauelementen viel Material bereitgestellt werden muss und Raumvolumen in einer Fabrik verschwendet wird.
Außerdem weist die Technologie von Patentliteratur 2 das Problem auf, dass sie nicht auf Bauelemente anwendbar ist die nicht mit Teilen versehen sind, an denen ein Saugkopf in Anlage gebracht werden kann.
Ferner werden in dieser herkömmlichen Bauelementzuführvorrichtung die Greiferhände, die speziell entsprechend den Typen von Bauelementen konstruiert sind, verwendet und weisen daher ein Problem dadurch auf, dass bezeichnenderweise hohe Kosten, Zeitspannen zum Schalten der Greiferhände und Raum zur zeitweiligen Ablage der Greiferhände benötigt werden.
Die vorliegende Erfindung ergab sich, um die Probleme wie oben beschrieben zu lösen, und deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Bauelementzuführvorrichtung ist, die imstande ist, Massenartikel auszurichten, indem das Bauelement unter Verwendung von Bildsensoren und einer Vielzahl von Robotern gehandhabt wird, die jeweils eine Greiferhand mit Spannfutter enthält, ohne Spannvorrichtungen oder Greiferhände, die ausschließlich entsprechend verschiedener Typen von Bauelementen konstruiert sind.
Lösung für die Probleme
Eine Bauelementzuführvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine Massenartikelkiste zur Aufnahme von Massenartikeln;
einen erster Roboter, umfassend eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Aufheben eines Bauelements aus der Massenartikelkiste; einen dreidimensionalen Bildsensor , der ausgestaltet ist, um: eine Tiefenabbildung der Massenartikel in der Massenartikelkiste zu messen; eine Schablonenanpassung von Formen kleiner, hervorstehender Teile, die durch die Greiferhand mit parallelem Spannfutter greifbar sind, bezüglich der Tiefenabbildung durchzuführen, um nach einer Vielzahl von Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile zu suchen und diese herauszuziehen; und eine Optimierungsberechnung durchzuführen, indem der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile Bewertungen gegeben werden und nur einer der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern, der eine höchste Bewertung besitzt, ausgewählt wird, um eins der greifbaren, kleinen, hervorstehen Teile in den Massenartikeln zu bestimmen; einen Tisch zur zeitweiligen Ablage, auf dem das durch den ersten Roboter ergriffene Bauelement abgelegt wird, wobei der erste Roboter das Bauelement durch Erfassen des bestimmten greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teils der greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teile ablegt, um das Bauelement aus der Massenartikelkiste aufzuheben, und anschließend das ergriffene Bauelement freigibt; einen zweidimensionalen Bildsensor zur Erkennung einer Position und Ausrichtung des Bauelements auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage; eine Vielzahl von zweiten Robotern, die jeweils eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Ergreifen des Bauelements aufweisen; und eine Palette zum Ausrichten und Festhalten des Bauelements, bei der ein Roboter der Vielzahl von zweiten Robotern das auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage abgelegte Bauelement mit seiner Greiferhand mit parallelem Spannfutter basierend auf einem Messergebnis durch den zweidimensionalen Bildsensor aufhebt, bei der das Bauelement zwischen dem einen der Vielzahl von zweiten Robotern und einem anderen der Vielzahl von zweiten Robotern übergeben wird, um die Position und Ausrichtung des Bauelements und zu ändern, und bei der das Bauelement in die Palette eingesetzt wird..

Vorteilhafte Nutzeffekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Teil, nachdem dessen Position und Ausrichtung durch einen Bildsensor erkannt sind, durch einen Pipeline-Prozess behandelt, während es zwischen einer Vielzahl von Robotern übergeben wird. Somit können die Massenartikel innerhalb eines kurzen Zeitraumes ausgerichtet werden.
Selbst wenn die Bauelemente komplizierte Formen besitzen, kann ferner eine Verlängerung der Zykluszeit des Ausrichtungsprozesses vermieden werden. Darüber hinaus kann das schalteten entsprechend Produktionsmodellen schnell durchgeführt werden, indem nur Software verändert wird, und daher bestimmte Greiferhände für die Bauelemente nicht jeweils vorbereitet werden müssen. Infolgedessen ist es möglich, Kosten der Greiferhände zu reduzieren, Zeitspannen zur Konstruktion der Greiferhände einzusparen und Raum zur zeitweiligen Ablage für die Greiferhände einzusparen.
Figurenliste

1 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Bauelementzuführvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist die erläuternde Darstellung eines speziellen Beispiels einer Tiefenabbildung, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine spezielle perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Greiferhand von einem Roboter in 1.
4 ist die spezielle perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Greiferhand des Roboters in 1.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen gesamten Funktionsablauf nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 sind erläuternde Darstellungen eines speziellen Beispiels eines Parameters zum Zeitpunkt einer Roboteroperation in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine erläuternde Darstellung von einem Prinzip eines Vorgangs zur Veränderung der Ausrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine erläuternde grafische Darstellung, die Trajektorien einer Änderung der Ausrichtung von drei Mustern gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Funktionsablauf gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist eine erläuternde Darstellung von Operationen nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist die perspektivische Darstellung einer dreidimensionalen Form eines Teils als ein Greifobjekt in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 sind durch eine Seitenansicht und eine Vorderansicht eines Teils dargestellte erläuternde Ansichten, die ein durch die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu lösendes Problem veranschaulichen.
17 sind durch Seitenansichten von Massenartikel dargestellte, erläuternde Ansichten, die das durch die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem veranschaulichen.
18 sind Seitenansichten einer Vielzahl von dreidimensionalen Bildsensoren nach der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 5 eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
1 ist eine schematische Seitenansicht der Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Speziell wird eine Vielzahl von (vier) Robotern 3, 6a, 6b und 6c zur Darstellung einer Struktur zur Zuführung von Massenartikeln in Anordnung in einer Linie verwendet.
In 1 umfasst die Bauelementzuführvorrichtung einen dreidimensionalen Bildsensor 1, eine Massenartikelkiste 2 zur Aufnahme einer großen Anzahl Bauelemente (zum Beispiel L-förmige Bauelemente), den ersten Roboter 3 (im Folgenden einfach als „Roboter 3“ bezeichnet), der in der Nähe der Massenartikelkiste 2 angeordnet ist, einen Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage für die Bauelemente, einen zweidimensionalen Bildsensor 5 zur Bildgebung des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage, eine Robotergruppe 6 (zweiter Roboter) mit den Robotern 6a bis 6c, ein Steuergerät 7 zur Steuerung des Roboters 3 und der Robotergruppe 6 basierend auf Erfassungsergebnissen von dem dreidimensionalen Bildsensor 1 und dem zweidimensionalen Bildsensor 5, sowie eine Palette 18, um darauf die in einer Linie angeordneten Bauelemente unterzubringen.
Der dreidimensionale Bildsensor 1 funktioniert wie eine Tiefenabbildungsmesseinrichtung zusammen mit dem Steuergerät 7 und besitzt speziell eine Funktion zur Bildgebung der in der Massenartikelkiste 2 aufgestapelten Bauelemente, hauptsächlich von oben, und zur Messung einer großen Anzahl von Datenelementen von einer Tiefe bis zu einer Oberfläche der (zufällig) in unterschiedlichen Höhen angeordneten Bauelemente von dem dreidimensionalen Bildsensor 1.
Anzumerken ist, dass es als ein Prinzip zum Erhalten der Datenelemente der Tiefe vom dreidimensionalen Bildsensor 1 anwendbare bekannte Verfahren wie etwa ein Stereoverfahren, ein Lichtschnittverfahren, ein Raumkodierverfahren, ein Zufallskodierverfahren und ein Laufzeitverfahren. Die sich fallen dem dreidimensionalen Bildsensor 1 erstreckenden, zwei gestrichelten Linien stellen einen Zustand dar, in welchem eine Tiefentriangulierung gemäß diesen Verfahren durchgeführt wird.
Die durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 erhaltenen Datenelemente der Tiefe werden zum Beispiel einer Koordinatenumwandlungsberechnung in dem drei-dimensionalen Bildsensor 1 oder dem Steuergerät 7 unterzogen. Damit kann die Tiefenabbildung berechnet werden.
Die Tiefenabbildung wird erhalten, indem man eine „Abbildung von Koordinatenwerten in Richtung einer spezifischen Koordinatenachse“ bei Betrachtung in einem bestimmten Koordinatensystem bezüglich der Bildpunkte eines Bildes eines abgebildeten Vorgangs wie etwa einer Abbildung von Höhen der aufgestapelten Bauelemente bei Betrachtung in einem Basiskoordinatensystem des Roboters 3 durchführt.
2 ist eine erläuternde Darstellung eines speziellen Beispiels der Tiefenabbildung, die einen Zustand veranschaulicht, bei dem eine Höhenverteilung (Tiefenverteilung) in einer Gruppe der über einen oberen Abschnitt der Massenartikelkiste 2 aufgestapelten Bauelemente in der X-Y-Ebene eines Roboterkoordinatensystems aufgezeichnet ist und Messwerte von Positionen der höchsten von Z-Koordinaten abgebildet werden.
In 2 sind in einer Balkengrafik die Größenordnungen der Werte der Z-Koordinaten durch die Längen von Balken dargestellt, wobei die gesamte grafische Darstellung aufgezeichnet ist. In 2 wird angenommen, dass Teile, die sich in der Nähe des Mittelpunktes hervorstehend erstrecken, einen Zustand darstellen, bei dem einige der Bauelemente nach oben vorstehen. Ähnlich wird angenommen, dass den mit Ausnehmungen versehenen Teilen benachbarte, vorstehende Abschnitte auf einer Vorderseite das Vorhandensein vorstehender Teile (greifbare Teile) der Bauelemente darstellen.
Die Massenartikelkiste 2 ist eine einfache Kiste, die keine spezielle Funktion hat und an einer Oberseite geöffnet ist, und im Grunde eine Größe besitzt, die ausreichend ist, um Bauelementen durch das was vorrätige Menge oder Vorratsgröße genannt wird, bereitzuhalten.
Anzumerken ist, dass die Massenartikelkiste 2 eine mit Fächern versehene Ausführung besitzen kann, deren Inneres aufgeteilt ist, um das Unterbringen von Bauelementen einer Vielzahl von Typen zu ermöglichen. In diesem Fall müssen die Größen von durch die Aufteilung gebildeten Fächern nicht gleichmäßig sein Um die Stoßfestigkeit zu erhöhen, kann ferner ein Dämpfungselement wie etwa ein Schwamm auf einer inneren Bodenfläche oder einer äußeren Bodenfläche der Massenartikelkiste 2 vorgesehen werden, oder die Massenartikelkiste 2 kann mit einem Federelement unterstützt werden.
Darüber hinaus kann an einer Innenseite der Massenartikelkiste 2 eine Struktur wie etwa ein plattenähnlicher Vorsprung vorgesehen werden, so dass es wahrscheinlich ist, dass die Ausrichtungen der Bauelemente in einem speziellen Bereich fluchten.
Noch weiter kann die Massenartikelkiste 2 durch Verwendung eines Palettenwechslers, eines Bandförderers und dergleichen ersetzt werden, so dass die Bauelemente immer darin zurückgelassen werden.
Der Roboter 3 und die Robotergruppe 6 umfassen im Allgemeinen weit verbreitete vertikale Gelenkarmroboter.
Der Roboter 3 funktioniert als Trennungseinrichtung (nachstehend beschrieben) zusammen mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1, dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und dem Steuergerät 7 und umfasst eine Greiferhand 3h mit pinzettenähnlichen oder zangenartigen dünnen Klauen 3t.
Unterdessen funktioniert die Robotergruppe 6 als eine Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung für die Bauelemente zusammen mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 und dem Steuergerät 7. Die Roboter 6a bis 6c in der Robotergruppe 6 enthalten jeweils eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter.
Als Nächstes wird die Beschreibung einer schematischen Operation gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 dargestellt ist, vorgenommen.
Zuerst analysiert der dreidimensionale Bildsensor 1 eine Tiefenabbildung und berechnet Anwärterteile (im Folgenden einfach als „Anwärter“ bezeichnet), die durch den Roboter 3 unter den in der Massenartikelkiste 2 aufgestapelten Bauelementen erfasst werden können. Anschließend werden die erfassbaren Anwärterteile durch Optimierung zu einem übersetzt.
Es ist anzumerken, dass vor dem Rechenprozess an den erfassbaren Anwärtern Formen und Größen der Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 zuvor digitalisiert werden.
Wenn die Greiferhand 3h zum Beispiel eine wie in 3 oder 4 dargestellte Form besitzt, werden die Klauen 3t vorher numerisch als zwei säulenförmige Zylinder oder quadratische Säulen einer Mindestgröße modelliert, die die jeweiligen Klauen 3t mit einer Öffnungsweite W geöffnet enthält. Damit können die körper-fernen Endabschnitte der zwei Klauen 3t der Greiferhand 3h in einen Haufen der Massenartikelkiste gleichzeitig miteinander eingesetzt werden, ohne mit den Bauelementen in Kontakt zu kommen.
In diesem Fall kommt ein Durchmesser der säulenförmigen Zylinder oder eine Diagonale der quadratischen Säulen einer Diagonale der Klauen 3t näher, und eine Länge der säulenförmigen Zylinder oder der quadratischen Säulen kommen der Tiefe eines Teils von jeder der Klauen 3t näher, der auf ein Bauelement zum Greifen angewendet wird.
Als Nächstes sucht der dreidimensionale Bildsensor 1 unter Voraussetzung, dass eine letzte Tiefenabbildung erlangt ist, die letzte Tiefenabbildung für eine Stelle mit Zwischenräumen, die die säulenförmigen Zylinder oder die quadratischen Zylinder, die durch numerische Modellierung zuvor erhalten wurden, aufnehmen können, und ein Bauelement besitzen, das zwischen den Zwischenräumen vorhanden ist.
Im Fall von 2 werden zwei Punkte gefunden, speziell der Teil, der sich in der Nähe des Mittelpunktes in 2 hervorstehend erstreckt, und der Teil, der den mit Ausnehmung versehenen Teilen auf der Vorderseite in 2 benachbart ist.
Alternativ dazu wird eine Schablonenanpassung in Form von kleinen vorstehenden Teilen, die durch die Greiferhand 3h des Roboters 3 erfasst werden können (wie etwa eine quadratische Säulen, ein säulenförmigen Zylinder, eine flache Platte und eine Scheibe die zwischen den geöffneten Klauen 3t der Greiferhand 3h aufgenommen werden können) bezüglich der Tiefenabbildung durchgeführt, um eine Vielzahl von Anwärtern zu suchen und herauszuziehen.
Als Nächstes führt der dreidimensionale Bildsensor 1 eine Optimierungsberechnung durch, bei der Bewertungen für die Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern gegeben werden, und nur einer mit der höchsten Bewertung ausgewählt wird.
Die Bewertung wird in diesem Optimierungsberechnungsverfahren bei dem höchsten Z-Achsenwert des zwischen den zwei säulenförmigen Zylindern (oder den so gefundenen feinen quadratischen Säulen) eingeschobenen vorstehenden Teils verwendet, und ein Anwärter mit der höchsten Bewertung wird ausgewählt.
Diese Optimierungsberechnung entspricht einer Auswahl des ganz oben befindlichen der Massenartikel. Mit anderen Worten wird die Optimierung der Anwärter der Bauelemente durch Auswahl der höchsten Bewertung durchgeführt.
Im Fall von 2 entspricht das mittlere Teil in 2, an dem die Vorsprünge vorhanden sind, dem optimierten Anwärter.
Folglich kann durch eine einfache Berechnung erreicht werden, wie man die Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 anwendet, um an den ausgewählten, optimierten Anwärter heranzukommen und ihn zu erfassen.
Wie die Klauen 3t anzuwenden sind, kann speziell berechnet werden, indem Position und Ausrichtung des Roboters 3 zu dem Zeitpunkt, wo er das Bauelement erfassen kann, in Werte der X-, Y- und Z-Achse und Drehwinkel um diese Achsen des Roboterkoordinatensystems umgewandelt werden und zu diesen eine Position und Ausrichtung relativ zu einer Position und Ausrichtung eines greifbaren Anwärters hinzugefügt werden.
Anzumerken ist, dass die Schablonenanpassung von feinen, quadratischen, säulenförmigen Teilen von Größen, die ausreichend sind, um durch die Greiferhand erfasst zu werden, bezüglich der Tiefenabbildung durchgeführt werden kann, um einen Anwärterpunkt herauszuziehen und eine Optimierung unter Verwendung einer Höhe der Z-Achse des Anwärterpunktes durchzuführen. Außerdem kann auf diese Art und Weise eine Greifposition und Ausrichtung berechnet werden, und damit der gleiche Vorteil erlangt werden.
Danach erfasst der Roboter 3 das Bauelement und befördert es zu dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, und gibt das Bauelement über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage frei.
Zu diesem Zeitpunkt ist es erwünscht, dass das Bauelement durch den Roboter 3 auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage nicht mäßig jedoch in einer Art und Weise auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage fallen gelassen wird. Auf diese Weise werden verhedderte Bauelemente entwirrt, und es ist wahrscheinlicher, dass sie auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage wollen und in einem Zustand liegen bleiben, indem sie einzelnen voneinander getrennt sind.
Hier wird die Beschreibung eines Vorgangs vorgenommen, bei dem der Roboter 3 nahe an die Bauelemente in der Massenartikelkiste 2 gebracht wird, um ein Bauelement in einem Werkzeugkoordinatensystem des Roboters 3 aufzunehmen, das einem aus der X-, Y- und Z-Achse gebildeten, rechtsläufigen System entspricht, in welchem eine A-, B- und eine C-Achse jeweils um die X-, Y- und Z-Achse definiert ist, und in dem sich ein Werkzeug in Richtung der Z-Achse vorrücken lässt.
Zum Beispiel lassen sich die Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters in Richtung der Z-Achse in einer Ausrichtung vorrücken, bei der ein Wert der A-Achse und ein Wert der B-Achse des Werkzeugkoordinatensystems zueinander gleichgehalten werden, und bei der die Klauen 3t um die C-Achse gedreht werden, um in Spalte zwischen den Bauelementen einzudringen.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich genutzt, in dem vom Kalibrierungsfehler zwischen einem Koordinatensystem des dreidimensionale Bildsensors 1 und dem Koordinatensystem des Roboters 3 ein Ausrichtungsfehler klein ist. Infolgedessen kann die Wahrscheinlichkeit P des Erfolges einer Trennung erhöht werden. Zum Beispiel wird der Roboter 3 betrieben, um die Greiferhand 3h vertikal abzusenken. Mit anderen Worten wird die Z-Achse des Werkzeugkoordinatensystems eingestellt, so dass sie einer Richtung vertikal nach unten eines Weltkoordinatensystems oder einer Richtung der Fallbeschleunigung entspricht.
Anzumerken ist, dass „Trennung“ sich auf das Aufnehmen von nur einem der Bauelemente in der Massenartikelkiste 2 bezieht.
Der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage ist ein einfacher Tisch, auf dem nichts Besonderes vorgesehen ist. Es kann jedoch zusätzlich ein Mechanismus zum Abgleiten eines zu bewegenden Objektes (Fremdkörper) durch sein eigenes Gewicht vorgesehen werden, indem zum Beispiel eine Tischfläche umgedreht wird (oder der Fremdkörper herausgedrückt wird), wenn der Fremdkörper auf dem Tisch liegt.
Wenn an dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage der Entnahmemechanismus vorgesehen ist, besteht ein Vorteil darin, dass eine Wiedergewinnung des Fehlers schnell durchgeführt wird, um eine Zunahme der Taktzeit zu unterdrücken.
Es ist anzumerken, dass die Höhe einer Oberfläche einer oben liegenden Platte des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage (Richtung der Z-Achse des Roboterkoordinatensystems) gemessen und zuvor in einem Speicherbereich des Steuergeräts 7 gespeichert wird.
Basierend auf dem Berechnungsprozess der Roboterkoordinaten, öffnet der Roboter 3 die Klauen 3t der Greiferhand 3h bezüglich der in der Massenartikelkiste 2 aufgestapelten Bauelemente. In diesem Zustand bewegt der Roboter 3 die Greiferhand 3h in einer greift Position, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wurde und schließt die Greiferhand 3h.
Als Nächstes bewegt der Roboter 3 die Greiferhand 3h aufrichtend längs der Z-Achsenrichtung des Roboterkoordinatensystems, um einen Aufrichtungsvorgang des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2, welches erfolgreich erfasst wurde, durchzuführen. Danach wird das so erfasste Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt.
Wie es oben beschrieben ist, besitzt der Roboter 3 eine Trennungsfunktion, um nur ein Bauelement unter der großen Anzahl von in der Massenartikelkiste 2 aufgenommenen Bauelementen herauszunehmen.
Es ist anzumerken, dass das Greifen und Herausnehmen des Bauelements durch den Roboter 3 fehlschlagen kann. Die Vielzahl von Bauelementen kann verheddert sein und in einem Klumpen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt werden. Alternativ dazu kann die Vielzahl von Bauelementen getrennt auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt werden, ohne dass sie verheddert sind.
Alle dieser Zustände können leicht voneinander unterschieden werden, indem der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 abgebildet wird, unmittelbar nachdem der Roboter 3 den oben beschriebenen Vorgang durchführt.
Wenn zum Beispiel das Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 durch den Roboter 3 fehlschlägt, wird der Aufnahmevorgang erneut durchgeführt.
Wenn die Vielzahl von Bauelementen verheddert ist und zusammengeballt auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt wird, werden die Bauelemente des Weiteren aus der Reihe gebracht, zum Beispiel mit Entnahmeeinrichtungen (nicht gezeigt) zum umdrehen der oben liegenden Platte des Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage.
Es ist anzumerken, dass der Vorgang „aus der Reihe“ zum Beispiel durch Anordnung der Bauelemente in einer vorbereiteten Kiste zur Anordnung von Bauelementen (nicht gezeigt) leicht durchgeführt werden kann.
Wenn die Vielzahl von Bauelementen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt werden, ohne dass sie verheddert sind, fasst inzwischen einer der Roboter in der Robotergruppe 6 die Bauelemente in einer darauf folgenden Stufe nacheinander an. Alternativ dazu werden, nachdem nur eins der Bauelemente angefasst ist, restliche Bauelemente aus der Reihe gebracht, zum Beispiel mit den Entnahmeeinrichtungen zum Umdrehen der oben liegenden Platte des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage.
Der zweidimensionale Bildsensors 5 enthält einen weit verbreitet verwendeten Sensor und funktioniert wie eine Einrichtung zur Messung von Bauelementprofilen, um Profile der auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelemente durch Bildgebung derselben zu erfassen. Anschließend können die Profile der Bauelemente, die durch die Messung erfasst sind, bei einer Berechnung von Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente verwendet werden.
Ein arithmetischer Berechnungsvorgang für Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente wird zum Beispiel nach einem Schablonenanpassungsverfahren in dem zweidimensionalen Bildsensors 5 oder dem Steuergerät 7 durchgeführt.
Bei dem Schablonenanpassungsverfahren werden zuvor Schablonenbilder registriert. Hier werden so viele Schablonenbilder wie die Anzahl von Ausrichtungen von anzufassenden Bauelementen, die stabil liegen, nachdem sie auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt worden, registriert.
Die Anzahl von bezüglich des anzufassenden Bauelements zu registrierenden Bildern ist wie folgt. Ein Bild wird bezüglich eines Bauelements registriert, dass unabhängig von vorn oder hinten angefasst werden kann. Zwei Bilder werden bezüglich eines Bauelements, das angefasst werden muss, basierend auf einer Differenz zwischen vorn und hinten registriert. Fünf Bilder werden bezüglich eines Bauelements, das in fünf Mustern liegt, registriert.
Anzumerken ist, dass, wenn ein anzufassendes Bauelement eine zylindrische Form besitzt und dessen axiale Winkel voneinander unterschieden werden müssen, die Winkel mit einer für den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage vorgesehenen, zugehörigen Spannvorrichtung festgelegt sind, oder die Winkel durch den Ablauf von Arbeitsvorgängen durch die Robotergruppe 6 bestimmt sind.
In der Robotergruppe 6 nimmt der Roboter 6a das Bauelement vom Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage mit der Greiferhand mit parallelem Spannfutter auf. Anschließend wird das Bauelement zwischen den Robotern 6a, 6b und 6c übergeben, während es eine Umkehrung von vorn nach hinten unterzogen wird. Danach stellt der Roboter 6c das Bauelement ausgerichtet auf der Palette 8 zur Anordnung des Bauelements in einer Linie auf.
Hier wird die Beschreibung einer Verfahrensweise zur Behandlung von Bauelementen durch den Arbeitsgang der Bauelementezuführung vorgenommen.
Zuerst erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1 die Bauelemente, und es werden die Positionen und Ausrichtungen von Bauelementen (wie beispielsweise ein Teil, das wie eine Formkante hervorsteht, oder ein Teil, von dem eingeschätzt wird, dass es eine vorstehende Form besitzt) von den greifbaren der erkannten Bauelement zu einem umgesetzt.
Als Nächstes betätigt das Steuergerät 7 den Roboter 3, so dass umgesetzte Position und Ausrichtung sowie Positionen und Ausrichtungen der Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 zueinander passen, und schließt dann die Klauen 3t zum Greifen des Bauelements.
Anschließend nimmt der Roboter 3 das Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 heraus, öffnet die Klauen 3t über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, um das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu rollen. Auf diese Weise wird das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegt.
Infolgedessen liegt das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage in einer Ausrichtung von einigen Mustern stabiler Bedingungen. Hier wird der Einfachheit halber die Beschreibung eines Falls vorgenommen, bei dem Bauelemente auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegt sind, ohne dass sie verheddert sind oder sich überlagern.
Ferner wird ein Zustand, bei dem die Bauelemente auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegt sind, ohne dass sie verheddert sind oder sich überlagern, als „getrennter Zustand“ bezeichnet.
Als Nächstes erkennt der zweidimensionale Bildsensor 5 eine Position und Ausrichtung des auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegten Bauelements mit Schablonenbilder, die zuvor und nach einem Musteranpassungsverfahren registriert wurden.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Bauelement eine Vielzahl stabiler Bedingungen aufweist, führt der zweidimensionale Bildsensor 5 ein Erkennungsprogramm bezüglich jeder der stabilen Bedingungen durch und nimmt unter Erkennungsergebnissen der stabilen Bedingungen ein Ergebnis der höchsten Zuverlässigkeit als das gesamte Erkennungsergebnis an.
Wie oben beschrieben ist die Anzahl von stabilen Ausrichtungen nur eine, wenn das Bauelement unabhängig von vorn oder hinten angefasst werden kann.
Durch den oben beschriebenen Prozess kann, in welchem stabilen Zustand und in welcher Position und Ausrichtung sich das auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegte Bauelement auch befindet, dreidimensional zugegriffen werden.
Das liegt daran, weil in einem Zustand, bei dem die Höhe des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage bereits bekannt und das Bauelement getrennt wurde, wenn der stabile Zustand unterschieden werden kann, eine Höhe des Bauelements bestimmt ist, und daher das Bauelement einen Fluchtungsfehler der Ausrichtung nur in einer Drehung in Blattebene aufweist.
Anzumerken ist, dass eine Verschiebung in Blattebene und eine Drehung in der Blattebene des Bauelements mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 gemessen werden kann.
Der zweidimensionale Bildsensor 5 gibt „Informationen einer Mustererkennung“ aus, die anzeigen, welche der Koordinaten von Schablonenbildern von Position und Ausrichtung des Bauelements übereinstimmen.
Ferner gibt der zweidimensionale Bildsensor 5 auch „Erkennungsinformationen“ aus, die anzeigen, dass das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage nicht vorhanden ist, sich das Bauelement außerhalb des Sichtfeldes des Bildsensors befindet, oder die Koordinaten von Position und Ausrichtung des Bauelements mit keinem der Schablonenbilder übereinstimmen.
Wie oben beschrieben, erfasst der Roboter 6a, der einer der Roboter in der Robotergruppe 6 ist, die Bauelemente, nachdem der zweidimensionale Bildsensor 5 die Position und Ausrichtung des auf die Oberfläche des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelements dreidimensional gemessen hat, durch eine von Bewegungen, die entsprechend jedem der stabilen Zustände voreingestellt ist. Dann führt der Roboter 6a eine Operation zum Durchlauf des Bauelements bezüglich des Roboters 6b durch.
Anschließend kann der Roboter 6b basierend auf dem stabilen Zustand des Bauelements, das mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 gemessen wurde, das Bewegungsmuster des Roboters 6a kennen, und deshalb führt der Roboter 6b eine Operation des Durchlaufs des Bauelements bezüglich des Roboters 6b durch eine von entsprechend den stabilen Zuständen eingestellten Bewegungen aus.
Zum Schluss kann, ähnlich dem Roboter 6b, basierend auf dem stabilen Zustand des Bauelements, das mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 erkannt wurde, der Roboter 6c das Bewegungsmuster des Roboters 6b erkennen, und daher führt der Roboter 6c einen Arbeitsgang zum Durchlauf des Bauelements bezüglich des Roboters 6b durch eine von Bewegungen durch, die entsprechend den stabilen Zuständen voreingestellt sind. Als Nächstes führt der Roboter 6c das Bauelement in einer Linie angeordnet auf die Palette 8 zur Ausrichtung zu.
Nachdem das Bauelement zum Roboter 6b gelangt ist, bewegt sich der Roboter 6a, um ein nachfolgendes Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu greifen. Nachdem das Bauelement zum Roboter 6c gelangt ist, bewegt sich der Roboter 6b, um bereit zu sein, das nachfolgende Bauelement vom Roboter 6a hindurchzuleiten. Nach Ausrichtung des Bauelements bewegt sich der Roboter 6c, um bereit zu sein, das Bauelement von dem Roboter 6b zu empfangen.
Durch die oben beschriebene Verfahrensweise kann ein Pipeline-Prozess durchgeführt werden, bei dem die Roboter 3 sowie 6a bis 6c ständig betrieben werden. Selbst wenn die Ausrichtung des Bauelements viele Male verändert wird, wird folglich ein Ausrichtungsintervall für Bauelemente basierend auf der längsten von Fristen bestimmt, die für die einzelnen Roboter erforderlich sind, um einzelne Bewegungen zum Bewegen eines Bauelements durchzuführen. Es ist anzumerken, dass experimentell bestätigt wurde, das Fristen der Arbeitsvorgänge der Roboter im Wesentlichen einander gleich sind.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen gesamten Funktionsablauf nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Arbeitsabläufe des dreidimensionalen Bildsensors 1, des Roboters 3, des zweidimensionalen Bildsensors 5 und der Roboter 6a bis 6c sind in paralleler Verknüpfung miteinander dargestellt.
Der Ablauf von 5 wird als Software eines Steuerprogramms implementiert und in dem Steuergerät 7 gespeichert.
Wie es durch den Pfeil mit gestrichelter Linie in 5 angegeben ist, wird ein Arbeitsgang des dreidimensionalen Bildsensors 1 als Reaktion auf ein Verarbeitungsverfahren des Roboters 3 (Schritt S12 nachstehend beschrieben) gestartet. Zuerst wird eine Tiefenabbildung der Bauelemente in der Massenartikelkiste 2 gemessen (Schritt S1).
Anschließend optimiert der dreidimensionale Bildsensor 1 einen zu greifenden Anwärter (Schritt S2) und sendet Koordinaten des zu greifenden Anwärters an den Roboter 3 über das Steuergerät 7, wie es durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben ist (Schritt S3). Nach dem die Arbeitsgänge von Schritt S1 bis S3 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S1 zurück.
Der Roboter 3 bewegt sich zuerst zu den Entnahmekoordinaten, um nicht das Sichtfeld des dreidimensionalen Bildsensors 1 zu versperren (Schritt S11), und fordert die oben erwähnte Messung durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Schritt S12) an.
Nach Erfassung der Koordinaten des zu greifenden Anwärters durch die Messung von dem dreidimensionalen Bildsensor 1, bewegt sich der Roboter 3 zu den Greifkoordinaten (Schritt S13) und führt einen Schließvorgang der Greiferhand 3h durch, um den zu greifenden Anwärter zu erfassen (Schritt S14).
Anschließend bewegt sich der Roboter 3 zu den Koordinaten auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage (Schritt S15) und führt einen Öffnungsvorgang der Greiferhand 3h durch, um das erfasste Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu rollen (Schritt S16). Nach dem die Arbeitsgänge der Schritte S11 bis S16 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S11 zurück.
Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben, wird ein Arbeitsgang des zweidimensionalen Bildsensors 5 als Reaktion auf ein Verarbeitungsverfahren des Roboters 6a gestartet (Schritt S32 nachstehend beschrieben). Zuerst wird ein Bild der Oberfläche des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gemessen (Schritt S21).
Anschließend führt der zweidimensionale Bildsensor 5 die Musteranpassung zwischen dem gemessenen Bild uns den Schablonenbildern durch (Schritt S22) und sendet Informationen der Mustererkennung und Greiskoordinaten an den Roboter 6a über das Steuergerät 7 wie es durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben ist (Schritt S23). Nachdem die Arbeitsvorgänge von Schritt S21 bis S23 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S21 zurück.
Der Roboter 6a bewegt sich zuerst zu den Entnahmekoordinaten, um nicht das Sichtfeld des zweidimensionalen Bildsensors 5 zu versperren, und fordert die oben erwähnte Messung durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 an (Schritt S32).
Nach Erfassung der Informationen zur Mustererkennung und der Greiskoordinaten durch die Messung durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 bestimmt der Roboter 6a in welchen der Schritte S31, S32 und S43 sich das Verarbeitungsverfahren auf der Basis von Ergebnissen der Messung verzweigt (Bauelementeinformationen im Steuergerät 7) und führt eine Zweigoperation basierend auf Ergebnissen der Bestimmung durch (Schritt S33).
Wenn die von dem zweidimensionalen Bildsensor 5 erfassten Greifkoordinaten geeignet sind, bewegt sich der Roboter 6a zu den Greifkoordinaten auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage (Schritt S34) und führt einen Schließvorgang einer Greiferhand aus, um das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu erfassen (Schritt S35).
Anschließend bewegt sich der Roboter 6a in eine Ausrichtung zum Durchlauf des Bauelements zu dem diesem benachbarten Roboter 6b (Schritt S36) und schaltet in einen Bereitschafts-Empfangsmodus für das Bauelement (Schritt S37). Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben, verknüpft der Schritt S37 mit einem Bauelemente-Bereitschaftsmodus des Roboters 6b (Schritt S42).
Wie es durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben ist, führt der Roboter 6a zu einem Zeitpunkt der Bestätigung eines die Greiferhand schließenden Vorgangs des Roboters 6b (Schritt S44) einen Arbeitsgang zur Öffnung der Greiferhand durch, so dass das Bauelement, das dadurch erfasst wurde, zum Roboter 6b durchgeleitet wird (Schritt S38). Nachdem die Arbeitsgänge von Schritt S31 bis S38 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S31 zurück.
Der Roboter 6b bewegt sich zuerst zu den Entnahmekoordinaten, um einen Bewegungsraum des Roboters 6a nicht störend zu beeinflussen (Schritt S41), und schaltet in den Bereitschaftsmodus für das Bauelement vom Roboter 6a (Schritt S42) als Reaktion auf den Bereitschafts-Empfangsmodus des Roboters 6a (Schritt S37).
Der Roboter 6b bewegt sich zu dem die Koordinaten des Roboters 6a durchlaufenden Bauelement (Schritt S43) und führt den Schließvorgang der Greiferhand durch, um das Bauelement zu erfassen, dass von den Roboter 6a erfasst wurde (Schritt S44).
Anschließend ändert der Roboter 6b die Ausrichtung des Bauelements (Schritt S45), bewegt sich in eine Ausrichtung zum Durchlauf des Bauelements zum Roboter 6c, der sich diesem benachbart findet (Schritt S46) und schaltet in einen Empfang-Bereitschaftsmodus für das Bauelement (Schritt S47). Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben, verknüpft Schritt S47 mit einem Bauelemente-Bereitschaftsmodus des Roboter 6c (Schritt S52).
Wie durch den Pfeil mit gestrichelter Linie angegeben, führt der Roboter 6b zum Zeitpunkt der Bestätigung eines Schließvorgangs der Greiferhand des Roboters 6c (Schritt S54) einen Öffnungsvorgang der Greiferhand durch, um das Bauelement, das dadurch erfasst wurde, zu dem Roboter 6c hindurchzuleiten (Schritt S48). Nachdem die Arbeitsgänge von Schritt S41 bis S48 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S41 zurück.
Der Roboter 6c bewegt sich zuerst zu Entnahmekoordinaten, um nicht einen Bewegungsraum des Roboters 6b behindern (Schritt S51), und schaltet in den Bereitschaftsmodus für das Bauelement vom Roboter 6b (Schritt S52) als Reaktion auf den Empfangs-Bereitschaftsmodus des Roboters 6b (Schritt S47).
Der Roboter 6c bewegt sich zu Bauelemente bewegenden Koordinaten des Roboters 6b (Schritt S53) und führt den Schließvorgang einer Greiferhand durch, um das Bauelement, das vom Roboter 6b erfasst wurde, zu greifen (Schritt S54).
Anschließend ändert der Roboter 6c die Ausrichtung des Bauelements (Schritt S55), bewegt sich zu den Koordinaten der Bauelementeinsetzung bezüglich der Palette 8 (Schritt S56), und führt einen Öffnungsvorgang der Greiferhand durch, um das Bauelement, das dadurch erfasst wurde, auf die Palette 8 zu setzen (Schritt S57). Nachdem die Arbeitsgänge von Schritt 51 bis Schritt 57 auf diese Weise abgeschlossen sind, kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S51 zurück.
Hier wird eine spezielle Beschreibung der Verzweigungsoperation des Roboters 6a auf der Basis der Ergebnisse der Messung (Bauelementeinformationen) durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 vorgenommen (Schritt S33).
Im Schritt S33 führt der Roboter 6a den folgenden Bestimmungsprozess basierend auf den Ergebnissen der Messung und die Verzweigungsoperation basierend auf den Ergebnissen der Bestimmung durch.
Zuerst, wenn das Ergebnis der Messung durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 einen Zustand (A) anzeigt, bei dem kein Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage vorhanden ist, kehrt der Roboter 6a zum Schritt S31 zurück und bewegt sich in seine Bereitschaftskoordinaten. Gleichzeitig bestimmt das Steuergerät 7, dass der Arbeitsvorgang des Roboters 3 nicht genau durchgeführt wird, und erteilt einen Operationsbefehl bezüglich des Roboters 3, um diesen anzuweisen, die Reihe von Operationen erneut durchzuführen (Schritt S11 bis S16).
Wenn das Ergebnis der Messung durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 einen Zustand (A) anzeigt, bei dem das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage sich außerhalb des Sichtfeldes des zweidimensionalen Bildsensors 5 befindet, führt der Roboter 6a eine Operation zur Entfernung des Bauelements von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage durch. Speziell drückt der Roboter 6a das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage heraus, um dasselbe von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu entfernen.
Alternativ dazu wird ein Prozess wie etwa die Betätigung des Entnahmemechanismus, der zum Umkehren der oberen Platte des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage vorgesehen ist, als Reaktion auf eine Anweisung von dem Steuergerät 7 durchgeführt.
Nach Entfernen des Bauelements vom Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage kehrt der Roboter 6a zum Schritt S31 zurück, um sich in die Bereitschaftsausrichtung zu bewegen. Gleichzeitig erteilt das Steuergerät 7 den Operationsbefehl bezüglich des Roboters 3, um diesen anzuweisen, die Reihe von Operationen erneut durchzuführen (Schritt S11 bis S16).
Wenn das Ergebnis der Messung (Bauelementinformationen) durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 einen Zustand (C) anzeigt, bei dem eine Rastausrichtung des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage anschließend eine größere Anzahl von Malen umgekehrt wird, führt der Roboter 6a einen Vorgang durch, um die Anzahl von Malen einer Umkehr der Ausrichtung zu reduzieren, wie etwa das Berühren und Ablegen des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage.
Nach Beendigung der Operation, um mehrmaliges Umkehren der Ausrichtung des Bauelements zu reduzieren, kehrt der Roboter 6a zum Schritt S32 zurück, um den Messvorgang mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 erneut durchzuführen.
Wenn das Ergebnis der Messung (Bauelementinformationen) durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 einen Zustand (D) anzeigt, bei dem Bauelemente einer Typenvielzahl vorhanden sind, die als Zuführobjekte durch die Zuführvorrichtung von Bauelementen der vorliegenden Erfindung gehandhabt werden, und deren Positionen und Ausrichtungen unangemessen sind, führt der Roboter 6a ferner den Entnahmevorgang der Bauelemente vom Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage durch und kehrt zum Schritt S31 zurück, um sich in die Bereitschaftsausrichtung zu bewegen. Gleichzeitig erteilt das Steuergerät 7 den Operationsbefehl bezüglich des Roboters 3, um den Roboter 3 anzuweisen die Reihe von Operationen erneut durchzuführen (Schritt S11 bis S16).
Wenn die Bauelemente einer Vielzahl von Typen als Zuführobjekte wie in dem Zustand (D) angefasst werden, werden in der Massenartikelkiste 2 Abteilungen gebildet, so dass die Bauelemente verschiedener Typen getrennt voneinander zugeführt werden. Eine Bedienungsperson kann ein Bauelement an eine falsche Stelle in eine Abteilung für einen anderen Typ legen.
In diesem Fall, wenn der Roboter 3 Entnahmeoperationen nacheinander bezüglich der Abteilungen durchführt und über das an die falsche Stelle gelegte Bauelement gerät, zieht der Roboter 3 ein Bauelement, das sich von einem Bauelement in der ursprünglichen Reihenfolge unterscheidet, heraus, und legt das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage. Jedoch kann basierend auf dem Ergebnis einer Mustermessung durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 bestimmt werden, dass das herausgezogene Bauelement von anderer Art ist.
Wie oben beschrieben ist, umfasst die Zuführvorrichtung für Bauelemente nach der ersten Ausführungsform (1 bis 5) der vorliegenden Erfindung die Massenartikelkiste 2 zur Aufnahme von Massenartikeln, den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) zur Messung der Tiefenabbildung (2) der Bauelemente in der Massenartikelkiste 2, den Roboter 3 (Trennungseinrichtung) zum Erfassen und Aufnehmen eines Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 auf der Basis der Tiefenabbildung, und die Robotergruppe 6 (Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung) zur Änderung von Position und Ausrichtung des durch den Roboter 3 getrennten Bauelements in eine Position und Ausrichtung, die einen Fehler bestimmter Höhe oder weniger bezüglich einer endgültigen Position und Ausrichtung beinhalten, die zuvor festgelegt werden.
Die Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung umfasst die Robotergruppe 6 (zweiter Roboter) zur Aufnahme des Bauelements vom Roboter 3 und zur Änderung von Position und Ausrichtung des Bauelements.
Ferner enthält die Trennungseinrichtung den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, auf den ein oder mehrere der Bauelemente gelegt werden, die freigegeben (und gerollt) sind, nachdem sie durch den Roboter 3 erfasst sind.
Außerdem enthält die Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung den zweidimensionalen Bildsensor 5 (Bauelementprofil-Messeinrichtung) zum Messen eines Profils des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage. Die Robotergruppe 6 (zweiter Roboter) nimmt das Bauelement auf, das auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt ist, und ändert die Position und Ausrichtung des Bauelements.
Die Zuführvorrichtung für Bauelemente nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält auch des Weiteren das Steuergerät 7 zur Steuerung einer Operation und zeitlichen Abstimmung der Operation des Roboters 3 (erster Roboter) und der Robotergruppe 6 (zweiter Roboter) sowie einer Operation und zeitlichen Abstimmung der Operation des zweidimensionalen Bildsensors 1 und des zweidimensionalen Bildsensor 5.
Die Robotergruppe 6 enthält die Vielzahl von Robotern 6a bis 6c und ist ausgestaltet, um die Position und Ausrichtung des von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage aufgehobenen Bauelements zu ändern, während das Bauelement zwischen der Vielzahl von Robotern 6a bis 6c hindurch läuft.
Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Massenartikel auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 und den Roboter 3 positioniert, wobei Position und Ausrichtung jedes der Bauelemente durch den zweidimensionalen Bildsensor 5 erkannt wird. Anschließend werden die Bauelemente durch den Pipeline-Prozess behandelt, während sie zwischen der Vielzahl von Robotern 6a bis 6c übergeben werden, und auf der Palette 8 ausgerichtet. Somit können die Massenartikel innerhalb einer kurzen Zeitdauer ausgerichtet werden.
Ferner kann die Zeitdauer einer parallelen Verarbeitung unterdrückt werden, so dass sie der Zeitdauer einer Operation von jedem der Roboter 3 und 6a bis 6c entspricht. Auch wenn die Bauelemente komplizierte Formen besitzen, kann somit eine Verlängerung einer Zykluszeit des Ausrichtungsprozesses vermieden werden.
Außerdem kann noch das Schalten in Übereinstimmung mit Produktionsmodellen schnell durchgeführt werden, indem nur Software verändert wird, und damit keine bestimmten Greiferhände für die Bauelemente jeweils vorbereitet werden müssen. Infolgedessen ist es möglich, Kosten der Greiferhände zu reduzieren, Zeiträume zur Konstruktion der Greiferhände einzusparen und den Platz zur zeitweiligen Ablage für die Greiferhände einzusparen.
In der Ausführung von 1 sind der dreidimensionale Bildsensor 1 und der zweidimensionale Bildsensor 5 außerdem getrennt von den Robotern 3 und 6a vorgesehen. Es kann jedoch eine Greiferhand-Ansicht-Ausführung eingesetzt werden, bei der der dreidimensionale Bildsensor 1 an einer Nebenseite der Greiferhand des Roboters 3 angeordnet sein kann, und der zweidimensionale Bildsensor 5 an einer Nebenseite der Greiferhand des Roboter 6a angeordnet ist. In diesem Fall ist eine Taktzeit erhöht. Jedoch kann die Größe der Massenartikelkiste 2 größer als das Sichtfeld des zweidimensionalen Bildsensors 1 und die Größe des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage größer als das Sichtfeld des zweidimensionalen Bildsensors 5 eingestellt werden.
Zweite Ausführungsform
Es ist anzumerken, dass eine Parameteroptimierungseinrichtung zur Auswahl eines optimalen Parameters vorgesehen sein kann, obwohl in der oben beschriebenen, ersten Ausführungsform (1 bis 5) nicht speziell darauf hingewiesen ist, um eine Erfolgsrate beim Aufnehmen der Bauelemente in der Massenartikelkiste 2 zum Zeitpunkt der Operation des Roboters 3, die den dreidimensionalen Bildsensor 1 und das Steuergerät 7 betrifft, zu maximieren.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 4 die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen, in der die Parameteroptimierungseinrichtung vorgesehen ist.
Bei der Operation des Roboters 3 gibt es einen Schließvorgang der Klauen 3t zum Greifen des Bauelements, nachdem der Roboter 3 so arbeitet, dass eine Position und Ausrichtung einer Formkante eines Bauelements und die Positionen und Ausrichtung der Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 miteinander zusammenpassen.
Zu diesem Zeitpunkt ist eine Steuerung notwendig, bis zu welcher Größe die Öffnungsweite W zwischen den Klauen 3t der Greiferhand 3h zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, wenn die Klauen 3t in die Nähe des Bauelements gebracht werden, oder bei welcher Größe der Öffnungsweite W die Klauen 3t auf die Formkante des Bauelements zum Zeitpunkt der Übereinstimmung von Positionen und Ausrichtungen angewandt wird, in welcher Ausrichtung die Klauen 3t auf die Formkante des Bauelements angewandt werden, bis auf welche Position und Ausrichtung relativ zu der Formkante des Bauelements die Klauen 3t bewegt und gestoppt werden, und entlang welcher Trajektorie die Greiferhand 3h angehoben wird, nachdem die Klauen 3t zum Greifen des Bauelements geschlossen sind. Mit anderen Worten ist es notwendig, Parameter einzustellen, speziell einen Wert der Öffnungsweite W, einen Wert der Ausrichtung und numerische Werte die das Muster einer Trajektorie bestimmen.
Experimente haben bestätigt, dass es zwischen Werten der Parameter und der Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung eine Beziehung gibt für jedes der Bauelemente. Die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung hat eine untrennbare Beziehung mit der Ereigniswahrscheinlichkeit einer Wiederherstelloperation, und beeinflusst daher eine Zunahme und Senkung der Taktzeit. Wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung gering ist, dann wird deshalb die Taktzeit länger.
Aus diesen Gründen ist es wichtig, Parameter auszuwählen, die die Taktzeit reduzieren.
Im Hinblick darauf ist in der Zuführvorrichtung für Bauelemente nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Roboter 3 oder das Steuergerät 7 mit der Parameteroptimierungseinrichtung versehen. Die Parameteroptimierungseinrichtung wird durch das Steuergerät 7 aktiviert.
Zum Zeitpunkt der Bedienung des Roboters 3 steuert das Steuergerät 7 zum Beispiel die Öffnungsweite W zwischen den Klauen 3t der Greiferhand 3h. Die Öffnungsweite wird als einer der Parameter gespeichert. Es ist anzumerken, dass Standardwerte voreingestellt sind.
Wenn die Parameteroptimierungseinrichtung aktiviert ist, wiederholt der Roboter 3, während die Parameter nach einem voreingestellten Verfahren geändert werden, eine experimentelle Prüfung zur Beobachtung der Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung, die einer bestimmten Kombination der Werte dieser Parameter entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt wird im Steuergerät 7 eine Vielzahl Kombinationsdatenelemente einer Abbildung, die den voreingestellten Werten der Parameter entsprechen, und die an den Werten der Parameter erhaltenen Erfolgswahrscheinlichkeiten P einer Trennung aufeinander folgend gespeichert.
Dann werden Beziehungen zwischen den Kombinationen der Parameter und der Erfolgswahrscheinlichkeiten P einer Trennung modelliert, zum Beispiel durch eine Regressionsgleichung. Außerdem werden, nachdem die experimentelle Prüfung bestimmte Male durchgeführt ist, die Parameter durch Verwendung des Modells optimiert. Mit anderen Worten wird ein Sektor des Parameterwertes gelesen, bei dem die höchste Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung erlangt wird.
Zum Zeitpunkt der Durchführung der Prüfung können die Kombinationen der Parameter, die der Prüfung unterzogen werden, außerdem optimiert werden, so dass ein exaktes mathematisches Modell erhalten wird.
Anzumerken ist, dass geeignete Verfahren wie etwa eine orthogonalen Anordnung oder ein D-optimaler Entwurf verwendet werden können, wenn die Kombinationen der Parameter vor einem Beginn der Prüfung optimiert sind. Alternativ dazu kann die Optimierung in der Mitte der Prüfung dynamisch durchgeführt werden. In diesem Fall kann ein Verfahren zur automatischen Erzeugung von experimentellen Bedingungen genutzt werden, das in einem bekannten Dokument (zum Beispiel die Japanische Patentanmeldung, Offenlegung Nr. 2008-36812) offen gelegt ist.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 6 die Beschreibung eines speziellen Beispiels eines Parameters zum Zeitpunkt der Operation des Roboters 3 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
In den 6 veranschaulicht 6(a) einen Aufnahmevorgang bei einer geringen Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung, stellt 6(b) einen Aufnahmevorgang bei einer hohen Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, zeigt 6(c) Parameter einer Operation der Greiferhand h in 6(b) und 6(d) zeigt eine Kombination (angegeben durch den ausgezogenen Kreis) von Parametern (horizontaler Abstand d und Winkel θ), welche die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung maximiert.
Wie es in 6(a) durch einen Pfeil mit dicker Linie angegeben ist, erfasst die Greiferhand 3h eins der Bauelemente in der Massenartikelkiste 2 und zieht es vertikal und direkt nach oben.
Inzwischen bewegt die das Bauelement erfassende Greiferhand 3h, wie in 6(b) und 6(c) durch Pfeile mit dicker Linie angegeben, sich in horizontalem Abstand d in einer Richtung des Winkels θ und zieht anschließend das Bauelement vertikal nach oben.
Bei Betrieb des Roboters 3 werden das erfasste Bauelement und die nicht erfassten Bauelemente miteinander in Kontakt gehalten, wenn nur ein Bauelement aus den Massenartikeln herausgezogen ist. Folglich stößt das erfasste Bauelement die nicht erfassten Bauelemente zum Zeitpunkt des Hochziehens zur Seite.
Mit anderen Worten wird auf den Greifpunkt eine äußere Kraft aufgebracht, während das erfasste Bauelement längs einer Trajektorie zum Herausziehen bewegt wird. Die äußere Kraft beeinträchtigt einen stabilen Greifzustand in einer Anfangsstufe des Greifens, was eine Senkung der Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung bewirkt.
Im Hinblick darauf ist es zum Zeitpunkt der Erfassung eines der Bauelemente wirksam, eins der Bauelemente vertikal nach oben zu ziehen, um die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung zu erhöhen, nachdem die Greiferhand 3h den horizontalen Abstand d in Richtung des Winkels θ bewegt wird, wie es durch die Trajektorie in 6(b) angegeben ist, anstatt die Greiferhand 3h unmittelbar vertikal und direkt nach oben hochzuziehen, wie es durch die Trajektorie (Pfeil mit dicker Linie) in 6(a) angegeben ist.
Wenn die Greiferhand 3h längs der Trajektorie in 6(b) betätigt wird, wird der Einfluss der äußeren Kraft mit dem Ergebnis verringert, dass die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung erhöht werden kann. Die Parameter sind jedoch von Formen und Größen der Bauelemente abhängig.
Als Gegenmaßnahme wird bei der Parameteroptimierungseinrichtung nach der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung eine orthogonale, regelmäßige Anordnung zur Kombination der Winkel θ und der horizontalen Abstände d zueinander verwendet und die Prüfung n-mal bezüglich jeder der Kombinationen der Parameter durchgeführt. Auf diese Weise werden Abbildungsdatenelemente der Erfolgswahrscheinlichkeiten P einer Trennung erlangt, die den Kombinationen der Winkel θ und der horizontalen Abstände d entsprechen.
Danach werden die folgenden Koeffizienten A, B, C, D und E durch eine Regressionsgleichung berechnet, die die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung als Funktion des Winkels θ und des horizontalen Abstands d ausdrückt, um die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung zum Beispiel durch die folgende Gleichung (1) zu berechnen. $P = A \times θ^{\land} 2 + B + θ + C d + D \times d + E$

Es ist anzumerken, dass zum Beispiel die Methode der kleinsten Quadrate verwendet wird, um die Koeffizienten A, B, C, D und E festzulegen.
Nachdem die Regressionsgleichung erhalten wurde, werden der Winkel θ und der horizontale Abstand d, die die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung maximieren, aus den Abbildungsdatenelementen gelesen.
Auf diese Weise werden Prüfung und Berechnung der Koeffizienten A, B, C, D und E der Regressionsgleichung durchgeführt und die Parameter (Winkel θ und horizontaler Abstand d), die die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung maximieren, auf der Basis der so erhaltenen Regressionsgleichung gelesen. Infolgedessen werden, wie in 6 (d) gezeigt, ausgewählte Werte des Winkels θ und des horizontalen Abstandes d festgelegt.
Wie es oben beschrieben ist, enthält der Roboter 3 oder das Steuergerät 7, das als Trennungseinrichtung dient, nach der zweiten Ausführungsform (6) der vorliegenden Erfindung die Parameteroptimierungseinrichtung. Die Parameteroptimierungseinrichtung speichert durch Beobachtung die Aufnahmeerfolgsraten, während automatisch die Parameter verändert werden, die den Aufnahmevorgang von Bauelementen aus der Massenartikel 2 definieren, und sucht die der höchsten der Aufnahmeerfolgsraten entsprechenden Parameter aus.
Damit können die besten Parameter (Winkel θ und horizontaler Abstand d), die die Erfolgswahrscheinlichkeit P einer Trennung erhöhen und die Taktzeit verringern, automatisch zum Zeitpunkt der Aufnahme von Bauelementen aus der Massenartikelkiste 2 ausgewählt werden.
Dritte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der ersten oder zweiten, oben beschriebenen Ausführungsform nicht auf Funktionen und Merkmale der Teile insgesamt hingewiesen wurde. Ein Vorteil bei der Ausrichtung der Massenartikel gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch durch die folgenden ersten bis fünften Merkmale (Funktionen) erlangt.
Erstens, das erste Merkmal ist, dass die Tiefenabbildungsmesseinrichtung mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1 und dem Steuergerät 7 versehen ist.
Zum Beispiel sind in einer herkömmlichen Vorrichtung Positionen und Ausrichtungen zum Greifen von Bauelementen entsprechend der jeweiligen Typen von Bauelementen voreingestellt.
Inzwischen besitzt die vorliegende Erfindung eine Funktion zum flexiblen Ändern von Greifpositionen und nachfolgenden Operationen basierend auf Messdaten, die durch Messung mit dem dreidimensionalen Bildsensor1 erhalten werden, unmittelbar vor dem Greifvorgang ohne einzelne Voreinstellung.
In der vorliegenden Erfindung wird die Messung mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1, dem zweidimensionalen Bildsensor 5 und dem Steuergerät 7 außerdem zweimal durchgeführt, so dass das Bauelement aus dem Massenzustand in den Ausrichtungszustand auf der Palette 8 übergeben werden kann.
Das zweite Merkmal ist, dass der dreidimensionale Bildsensor 1, der Roboter 3 und das Steuergerät 7 (Trennungseinrichtung) vorgesehen sind. Diese Trennfunktion ist vorteilhaft beim Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2.
Bei der herkömmlichen Vorrichtung werden Positionen und Ausrichtungen erlangt, die es ermöglichen, Bauelemente eines Objekts auf der Basis von Messwerten von Sensoren zu erfassen. Jedoch sind in der Massenartikelkiste 2 tatsächlich Bauelemente außer den zu greifenden Bauelementen um die zu erfassenden Bauelemente herum vorhanden. Folglich können die anderen Bauelemente störend auf die Greiferhand 3h zum Zeitpunkt der Erfassung eines Bauelements einwirken, und die Greiferhand 3h kann die anderen Bauelemente rund herum wegdrängen.
Infolgedessen werden bei der herkömmlichen Vorrichtung Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente in Unordnung gebracht, und das Ergreifen der Bauelemente schlägt häufig fehl. In dem Fall, wenn das zu greifende Bauelement an einem Endabschnitt in der Massenartikelkiste 2 gefunden wird, stören sich Greiferhand 3h, Trennplatten und Wände in der Massenartikelkiste 2 häufig gegenseitig, wenn sich der Roboter 3 dem zu greifenden Bauelement nähert. Infolgedessen kann das Greifen der Bauelemente mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlgeschlagen.
Als Gegenmaßnahme suchen in der vorliegenden Erfindung der dreidimensionale Bildsensor 1 und der Roboter 3 (Trennungseinrichtung) nach Teilen, die durch Anlegen der Klauen 3t an diese unter Berücksichtigung der Beeinflussung mit den anderen Bauelementen und dergleichen ergriffen werden können, und bewegen anschließend die Klauen 3t, um das zu erfassende Bauelement zu greifen. Somit gibt es den Vorteil, dass das zu erfassende Bauelement mit hoher Wahrscheinlichkeit zuverlässig gegriffen wird.
Die Trennungsfunktion des Roboters 3 ist ferner auch vorteilhaft während des Ausrichtungsvorgangs der Bauelemente, die auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage auf die Palette 8 gerollt wurden.
Speziell wird eine begrenzte Anzahl von aufeinander folgenden Anordnungen entsprechend Ausrichtungen der gerollten Bauelemente voreingestellt, um Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente festzulegen, die nachfolgend durch die Greiferhände in der Robotergruppe 6 erfasst werden. Anschließend kann bestimmt werden, welche der aufeinander folgenden Anordnungen basierend auf dem Ergebnis von Messwerten, die aus den zweidimensionalen Bildsensor 5 erhalten werden, ausgewählt ist. Auf diese Weise werden die Folgen der Greifpositionen und Ausrichtungen flexibel geändert, und folglich kann die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Bauelementeausrichtung zuverlässig erhöht werden.
Das dritte Merkmal liegt darin, wie die von dem dreidimensionalen Bildsensor 1 und dem Steuergerät 7 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) erhaltenen Messwerte zu verwenden sind.
Bei der herkömmlichen Vorrichtung wird eine Anpassung zwischen einem Formmodell des gesamten Bauelements und Messdaten durchgeführt. Unterdessen wird bei der vorliegenden Erfindung nach greifbaren Teilen von Bauelementen (wie etwa eine Formkante eines Bauelements) gesucht und Klauenspitzen in eine Position bewegt, in der das Teil zwischen den Klauen 3t aufgenommen ist. Anschließend wird der Roboter 3 betätigt, um die Klauenspitzen zu bewegen und anschließend werden die Klauen 3t geschlossen. Diese Funktion bewirkt den Vorteil, dass das Bauelement mit hoher Wahrscheinlichkeit zuverlässig erfasst werden kann.
Das vierte Merkmal ist der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, der zweidimensionale Bildsensor 5, die Robotergruppe 6 und das Steuergerät 7 (Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung).
Bei der herkömmlichen Vorrichtung sind nur eine Position und Ausrichtung voreingestellt, die das Erfassen eines Bauelements ermöglichen (relative Positionen und Ausrichtungen des Bauelements und der Klauen). Sobald das Bauelement erfasst ist, wird ein Vorgang durchgeführt, während das Bauelement ständig in einem Zustand erfasst wird, in dem die relativen Ausrichtungen festgelegt sind, ohne die voreingestellte Position und Ausrichtung bis zum Ende des Vorgangs zu verändern.
Mit anderen Worten wird bei der herkömmlichen Vorrichtung das erfasste Bauelement nach oben genommen, während Bauelemente um dieses herum zur Seite gestoßen werden, auch wenn der Roboter 3 mit Erfolg ein Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 greift. Infolgedessen kann unbeabsichtigt ein Phänomen auftreten, wo das erfasste Bauelement durch die äußere Kraft gedreht oder verschoben oder zwischen den Klauen 3t herausgerissen wird. Wenn die Greifausrichtung auf diese Weise unbeabsichtigt verändert wird, schlägt ein Vorgang zur Ausrichtung des Bauelements fehl.
Als Gegenmaßnahme verarbeiten in der vorliegenden Erfindung der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, der zweidimensionale Bildsensor 5, die Robotergruppe 6 und das Steuergerät 7 (Einrichtung zur Veränderung von Position und Ausrichtung) die Ergebnisse der Messung durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 und das Steuergerät 7 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung). Damit können die Greifpositionen basierend auf den Werten verändert werden, die vom zweidimensionalen Bildsensor 5 gemessen wurden, ohne die Anzahl der Beziehungen zwischen den Bauelementen auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und den Positionen und Ausrichtungen auf nur eine zu beschränken.
Auf diese Weise kann nach der vorliegenden Erfindung das Risiko eines Fehlschlages beim Ausrichtungsvorgang der Bauelemente reduziert werden.
Als Beispiel haben Experimente bestätigt, dass eine Erfolgswahrscheinlichkeit eines Vorgangs zur Ausrichtung von Bauelementen eines bestimmten Typs 90 Prozent oder mehr erreicht. Auch wenn der Ausrichtungsvorgang fehlschlägt, kann bei der wie oben beschriebenen Erfolgswahrscheinlichkeit das Risiko eines folgenden Fehlschlags deutlich reduziert werden, indem die Messung und der Greifvorgang erneut wiederholt werden.
Das fünfte Merkmal ist, dass der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, der zweidimensionale Bildsensor 5, die Robotergruppe 6 und das Steuergerät 7 (Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung) zusätzlich eine Funktion zur Änderung der Greifposition besitzen, anstatt ständig eine Anfangsgreifausrichtung als die Greifausrichtung zu nutzen, indem das Greifen eines Bauelements selbst in der Mitte des Vorgangs freigegeben wird und das Bauelement erneut erfasst wird.
Die Funktion zur Änderung der Greifposition nach der vorliegenden Erfindung hat den folgenden Vorteil. Selbst wenn das Phänomen einer Verschiebung in Position und Ausrichtung eines Bauelements zum Zeitpunkt einer Trennung des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 auftritt, beeinflusst das Phänomen nicht den Erfolg oder das Fehlschlagen des gesamten Vorgangs vom Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 bis zum Ausrichten des Bauelements auf der Palette 8.
Die Funktion zur Änderung der Greifposition besitzt außerdem den folgenden Vorteil. Das Bauelement wird von einer anderen Seite erneut ergriffen, und deshalb wird die Genauigkeit von Position und Ausrichtung des Bauelements, die in einer Endstufe des Vorgangs erforderlich ist, im Vergleich zu einer aktuellen Genauigkeit jedes Mal verbessert, wenn das Bauelement erneut ergriffen wird. Auf diese Weise kann die in der Endstufe erforderliche Genauigkeit erlangt werden.
Die Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung weist zusätzlich den folgenden Vorteil auf.
Wie bei der herkömmlichen Vorrichtung, wenn ein Bauelement mit nur einem einzelnen Roboter angefasst wird, gibt es ein Problem dadurch, dass ein Vorgang zur Umkehrung der Ausrichtung eines Bauelements (zum Beispiel ein Vorgang zur Umkehrung von Vorderseite und Rückseite des Bauelements) fehlschlagen kann.
Das liegt an folgendem Grund. Beim Vorderseiten-Rückseiten-Umkehrvorgang an dem einmal vom einzelnen Roboter erfassten Bauelement, muss dieses, während es erfasst ist, umgekehrt werden, von erfasst in den umgekehrten Zustand freigegeben werden, um zeitweilig abgelegt und anschließend erneut erfasst zu werden. In diesem Zusammenhang ist eine Greiferhand in Schwerkraftrichtung des Bauelements vorhanden, auch wenn versucht wird, das Bauelement zeitweilig abzulegen, indem es aus einem erfassten Zustand in den umgekehrten Zustand freigegeben wird, und deshalb kann das Bauelement nicht auf den Tisch zur zeitweiligen Ablage gelegt werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist in der herkömmlichen Vorrichtung an der Ausrüstung zum Beispiel eine ausschließlich konstruierte Spannvorrichtung zum Greifen eines Klemmpunktes angebracht, die unabhängig vom Roboter leistungsgesteuert ist, um ein Bauelement mit Erfolg erneut zu greifen. Jedoch tritt dabei ein anderes Problem dadurch auf, dass zusätzliche Zeit und Kosten zum Zeitpunkt der Einrichtung eines Produktionssystems und Umstellung auf eine neue Ausrüstung erforderlich sind.
Inzwischen wird in der vorliegenden Erfindung das erneut zu greifende Bauelement übergeben, während es durch die als Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung verwendete Robotergruppe 6 (Vielzahl von Robotern 6a bis 6c) in der Luft umgekehrt wird.
Damit kann zum Zeitpunkt einer Einrichtung des Produktionssystems und Umstellung auf die neue Ausrüstung die Arbeitsweise der Robotergruppe 6 verändert werden, um das Bauelement nur durch Änderung des Software im Steuergerät 7 umzukehren.
Anzumerken ist, dass hier eine Beschreibung der Vorderseiten-Rückseiten-Umkehrung als ein typisches Beispiel des Änderungsvorgangs der Ausrichtung des Bauelements vorgenommen wird. Tatsächlich wird jedoch nicht nur die Vorderseiten-Rückseiten-Umkehrung sondern werden auch andere verschiedene Vorgänge zur Ausrichtungsänderung an den Bauelementen durchgeführt.
Ferner können sich in diesem Fall zum Zeitpunkt der endgültigen Ausrichtung der Bauelemente auf der Palette 8 die Palette 8 und Klauen der Greiferhand des Roboters 6c in Abhängigkeit von Greifpositionen des Bauelements beeinträchtigen, was die Ausrichtung behindern kann. Folglich muss das Bauelement in einer Position erfasst werden, die eine Ausrichtung auf der Palette 8 zulässt.
Als Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung als eine Gegenmaßnahme gegen einschränkende Bedingungen der endgültigen Greifposition und Ausrichtung des Bauelements, ist die Vielzahl von Robotern 6a bis 6c vorgesehen, um die Ausrichtung des auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelements in die endgültigen Greifposition und Ausrichtung zu ändern.
7 ist die erläuternde Darstellung des Prinzips des Vorgangs zur Änderung einer Ausrichtung nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Beispiel, bei dem die Robotergruppe 6 (drei Roboter 6a bis 6c) als Änderungsfunktion der Greifposition genutzt wird, ist als sechsdimensionale räumliche Koordinaten dargestellt.
In 7 ist ein Beispiel (unterbrochene Linie) einer Position und Ausrichtung eines Bauelements zum Zeitpunkt der Erfassung durch den Roboter 6a, einer Position (Verbindungspunkt zwischen der unterbrochenen Linie und einer durchgezogenen Linie), in der das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage durch den Roboter 6a erfasst wird, ein Beispiel (unterbrochene Linie) einer Position und Ausrichtung des Bauelements zum Zeitpunkt der Erfassung durch den Roboter 6b, einer Position (Verbindungspunkt zwischen der unterbrochenen Linie und einer durchgezogenen Linie), in der das Bauelement von dem Roboter 6a an den Roboter 6b übergeben wird, ein Beispiel (unterbrochene Linie) einer Position und Ausrichtung des Bauelements zum Zeitpunkt der Erfassung durch den Roboter 6c, einer Position (Verbindungspunkt zwischen der unterbrochene Linie und einer durchgezogenen Linie), in der das Bauelement von dem Roboter 6b an den Roboter 6c übergeben wird, und einer Position (Verbindungspunkt zwischen der unterbrochenen Linie und einer durchgezogenen Linie), an der eine Ausrichtung auf den Roboter 6b durch den Roboter 6c durchgeführt wird, zusammen mit einer Seitenansicht der Robotergruppe 6 dargestellt.
Die Roboter 6a bis 6c sind jeweils geeignet, um ein Bauelement in einer bestimmten Position (Verbindungspunkt zwischen der unterbrochenen und der durchgezogenen Linie) zu greifen und eine Position und Ausrichtung des dort erfassten Bauelements zu ändern. Mögliche Werte, die diesen entsprechen, werden als Verteiler dargestellt, die in einem Raum mit einem Freiheitsgrad „6“ von Positionen und Ausrichtungen infolge der Einschränkung auf physikalische Eigenschaften jedes der Roboter 6a bis 6c ausgebildet sind.
In 7 entsprechen jeweils mit einer durchgehenden, dicken Linie dargestellte Trajektorien die Wege des durch die Robotergruppe 6 bewegten Bauelements; und die Beispiele (unterbrochene Linie) von Positionen und Ausrichtungen, die durch fächerartige Grafiken dargestellt sind, drücken formal die Verteiler aus, die jeweils der Position und Ausrichtung des Bauelements entsprechen.
Einnahmeräume in den fächerartigen Grafiken (unterbrochene Linien) entsprechen jeweils beweglichen Bereichen der Roboter 6a bis 6c, wobei die Einnahmeräume jeweils beschränkt sind. Diese Beschränkungen drücken Beschränkungen hinsichtlich des Vorderseiten-Rückseiten-Umkehrvorgänge an den Bauelementen aus.
Anzumerken ist, dass die jeweils Position und Ausrichtung entsprechenden Verteiler übereinstimmend mit dem Greifpositionen des Bauelements dargestellt werden sollten. Insbesondere wird die Einschränkung auf den Roboter 6c in der Endstufe in der Robotergruppe 6 infolge der Beeinflussung an der Greifposition zum Zeitpunkt einer Ausrichtung auf der Palette 8, wie oben beschrieben, ausgenutzt. Wenn der Raum, der dem den möglichen Wert (Raum von Besitzergreifung innerhalb der Fächer ab wie in Grafik) darstellenden Verteiler entspricht, zusammengezogen ist, kann die Einschränkung ausgedrückt werden.
In diesem Fall wird das Bauelement von dem Roboter 6a an den Roboter 6b und anschließend von dem Roboter 6b an den Roboter 6c übergeben. Somit können Operationen zur Änderung der Positionen und Ausrichtungen des Bauelements, die für die Ausrichtung von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage auf die Palette 8 erforderlich sind, über Bereiche der Einschränkungen durch die einzelnen Roboter 6a bis 6c hinaus an den Positionen und Ausrichtungen des Bauelements entsprechenden Beispielen (Verteiler) durchgeführt werden.
8 ist eine erläuternde, grafische Darstellung, die Trajektorien M1 bis M3 der Änderung einer Ausrichtung der drei Muster gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ausrichtungsänderungstrajektorien M1 bis M3 sind als sechsdimensionale, räumliche Koordinaten zusammen mit den Verteilern gezeigt, die durch die fächerartigen Grafiken (unterbrochenen Linien), die denen in 7 entsprechen, dargestellt sind.
In 8 sind durch ein Beispiel von Operationen zur Ausrichtungsänderung der drei Muster in einem Fall, wo ein bestimmtes Bauelement in Ausrichtungen dreier Muster zu dem Zeitpunkt stabilisiert ist, wo es getrennt und auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt ist, Greifpositionen und Ausrichtungen L1 bis L3 der drei Muster (Verbindungspunkt zwischen den unterbrochenen Linien und ausgezogenen Linien) des Roboters 6a bezüglich des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und die Ausrichtungsänderungstrajektorien M1 bis M3 der drei Muster des Roboters 6b in Verbindung miteinander dargestellt. Anzumerken ist, dass mit Hinblick darauf ob die „drei Muster“ erlangt werden können oder nicht, es ausreicht, dass Versuche durchgeführt werden, um statistisch zu bestätigen, ob die Bauelemente in Ausrichtungen dreier Muster auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage stabilisiert werden oder nicht. Alternativ dazu in genügt es, dass Messungen von Ausrichtungen der gerollten Bauelemente mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 durchgeführt werden, um zu bestätigen, ob Messdatenelemente in drei Muster klassifiziert werden können oder nicht.
In Abhängigkeit von Formen kann das Bauelement unabhängig von Vorderseite oder Rückseite, in zwei Mustern von Vorderseite und Rückseite oder in drei Mustern, gemäß 8, stabilisiert werden. Ferner haben Versuche bestätigt, dass ein Bauelement mit einer komplizierten Form in Ausrichtungen von fünf oder mehr Mustern stabilisiert werden kann.
Auch in jedem der Fälle der beliebiger Anzahl von Mustern (eins bis fünf), bei denen das Bauelement in der Ausrichtung stabilisiert ist, kann die Funktionsfolge für die Greifpositionen und Ausrichtungen aus der Position und Ausrichtung des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage in Position und Ausrichtung zu dem Zeitpunkt, in dem es endgültig auf der Palette 8 über die Robotergruppe 6 ausgerichtet ist, bestimmt werden.
Speziell werden Position und Ausrichtung des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 gemessen und die Funktionsfolge in Übereinstimmung mit einem entsprechenden der Muster ausgewählt. Dann werden Position und Ausrichtung, die eine Erfassung des Bauelements erlauben, berechnet, und die ausgewählte Funktionsfolge von dem Steuergerät 7 durchgeführt.
Auf diese Weise kann der Vorteil erlangt werden, die in Massen zugeführten Bauelemente auf der Palette 8 in Ausrichtung zuführen zu können.
Es ist anzumerken das im oben beschriebenen Fall die zuzuführenden Bauelemente schließlich auf der Palette 8 ausgerichtet werden. Jedoch müssen die Bauelemente nicht zwangsläufig auf der Palette 8 ausgerichtet werden und können zu einem Produkt montiert werden, indem sie in der Endstufe aufeinander folgend
eingebaut werden.
Selbstverständlich kann der gleiche Vorteil auch in der Zuführvorrichtung für Bauelemente erlangt werden, die zur Montage von auf diese Weise in Massen zugeführten Bauelementen zu einem Produkt ausgelegt ist.
In dem oben beschriebenen Fall wird die Messung des Bauelements mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 ferner nur einmal durchgeführt. Jedoch können mit dem zweidimensionalen Bildsensor 5 (oder dreidimensionalen Bildsensor 1) jeder oder alle der Zustände, in dem das Bauelement durch den Roboter 6a erfasst wird, den Zustand, in dem das Bauelement durch den Roboter 6b erfasst wird und den Zustand, in dem das Bauelement durch den Roboter 6c erfasst wird, gemessen werden, und die darauf folgenden Operationen der Roboter können verändert werden. In diesem Fall wird eine Funktionsfolge zum Ergreifen von Maßnahmen gegen Fehler, die durch Störungen beim Greifen verursacht werden, hinzugefügt. Folglich gibt es den Vorteil, dass eine Zuführvorrichtung für Bauelemente, deren Erfolgswahrscheinlichkeiten weiter erhöht sind, erlangt werden kann.
Wie oben beschrieben, ist das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, das dynamische Änderungen einer Greifposition eines Bauelements auf der Basis eines zu einem bestimmten Zeitpunkt von einem Sensor erlangten Messwertes wirksam zur Steuerung einer veränderlichen Position und Ausrichtung jedes Massenartikels beiträgt.
Vierte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in jeder der ersten bis dritten Ausführungsformen (1 bis 8), die oben beschrieben sind, der dreidimensionale Bildsensor 1 vom Roboter 3 getrennt vorgesehen ist. Jedoch kann die Greiferhand-Ansicht-Ausführung, wie in 9, eingesetzt werden, bei der der dreidimensionale Bildsensor 1 an einer Nebenseite der Greiferhand des Roboters 3 angebracht ist.
9 ist die schematische Seitenansicht der Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um eine überflüssige Beschreibung zu unterlassen, sind die gleichen Bauelemente wie die oben beschriebenen (siehe 1) durch die genau gleichen Bezugsymbole bezeichnet, oder einigen der gleichen Bezugsymbole ist ein Anhang „A“ hinzugefügt.
Ein Steuergerät 7A in 9 weist ein vom oben beschriebenen abweichendes Ablaufprogramm von Steuerungsvorgängen auf.
Der dreidimensionale Bildsensor 1 ist an einer Nebenseite der Greiferhand 3h des Roboters 3 angebracht, um die Greiferhand-Ansicht-Ausführung zusammen mit der Greiferhand 3h zu bilden. Damit kann der dreidimensionale Bildsensor 1 Position und Ausrichtung einer Bildgebung zusammen mit der Bewegung des Roboters 3 ändern.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Operationen des dreidimensionalen Bildsensors 1 und des Roboters 3 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Um eine überflüssige Beschreibung zu unterlassen, sind die gleichen Verarbeitungsschritte wie die oben beschriebenen (siehe 5) durch die genau gleichen Bezugsymbole bezeichnet.
Des Weiteren ist 11 eine erläuternde Darstellung der Arbeitsweise des Roboters 3 nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 10 entsprechen die Schritte S71 bis S73 dem Messvorgang durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Schritt S12).
Zuerst startet der Roboter 3 aus seiner Bereitschaftsposition (Schritt S11) und beginnt sich entlang einer Bildgebungstrajektorie zu bewegen (Schritt S70).
Es ist anzumerken, dass sich die Bildgebungstrajektorie auf eine Trajektorie zum Beispiel einer seitlichen Bewegung bezieht, wie durchgeführt wird, um eine Bildgebungsrichtung eines Bildaufnahmeelements des dreidimensionalen Bildsensors 1 zu der Massenartikelkiste 2 hin von der Oberseite der Massenartikelkiste 2 zu richten.
Alternativ dazu bezieht sich die Bildgebungstrajektorie auch auf eine solche Trajektorie, bei der sich der dreidimensionale Bildsensor 1 der Massenartikelkiste 2 stufenweise nähert, während die Massenartikelkiste 2 in das Sichtfeld des dreidimensionalen Bildsensor 1 gebracht wird, oder auf eine solche Trajektorie, bei der sich der dreidimensionale Bildsensor 1 der Massenartikelkiste 2 stufenweise nähert, während eine geometrische Kurve (wie etwa eine Spirale oder Kreisbogens) gezeichnet wird.
Als Nächstes werden anschließend an den Schritt S70 während der Bewegung des Roboters 3 entlang der Bildgebungstrajektorie mehrmals (zweimal in diesem Fall) dem dreidimensionalen Bildsensor 1 Bildgebungsbefehle, das heißt Bildgebungsbefehle F1 und F2, erteilt (Schritte S71 und S72).
Als Reaktion darauf führt der dreidimensionale Bildsensor 1 mehrmals (zweimal in diesem Fall) Bildgebungsoperationen, das heißt Bildgebungsoperationen G1 und G2, durch (Schritte S61 und S62).
Anschließend führt der dreidimensionale Bildsensor 1 in Zusammenwirkung mit dem Steuergerät 7A den gleichen Berechnungsprozess durch wie der oben beschriebene und misst eine Tiefenabbildung basierend auf einer Vielzahl von Bilddatenelementen, die in den Schritten S61 und S62 erhalten werden (Schritt S1).
Des Weiteren optimieren der dreidimensionale Bildsensor 1 und das Steuergerät 7A Koordinaten eines zu greifenden Anwärters (Schritt S2), bestimmen Greifkoordinaten und senden die Koordinaten des zu greifenden Anwärters an den Roboter 3 (Schritt S3). Anschließend kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt S61 zurück.
Als Reaktion auf die Aufnahme der Koordinaten des zu greifenden Anwärters (Greifkoordinaten) vom dreidimensionalen Bildsensor 1 (Schritt S73) bewegt sich der Roboter 3, wie in der oben genannten Beschreibung, zu den so erhaltenen Greifkoordinaten (Schritt S13) und führt den Schließvorgang der Greiferhand (Schritt S14) durch, um ein Bauelement zu erfassen. Als Nächstes bewegt sich der Roboter 3 zu den Koordinaten auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage (Schritt S15) und führt den Öffnungsvorgang der Greiferhand durch (Schritt S16) durch, um das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu rollen. Anschließend kehrt das Verarbeitungsverfahren zum Schritt 11 zurück.
Anschließend führen der zweidimensionale Bildsensor 5, das Steuergerät 7A und die Robotergruppe 6 die gleichen Verarbeitungsoperationen wie die oben beschriebenen durch (5).
11 veranschaulicht die Operationen der Schritte S61, S62, S70 bis S73 sowie S13 in 10.
11 veranschaulicht Ausrichtungen der Greiferhand 3h (F1) und des dreidimensionalen Bildsensors 1 (F1) nach dem Bildgebungsbefehl F1, Ausrichtungen der Greiferhand 3h (F2) und des dreidimensionalen Bildsensors 1 (F2) nach dem Bildgebungsbefehl F2 sowie eine Ausrichtung der zu den Greifkoordinaten bewegten Greiferhand 3h.
In 11 gibt ein Pfeil mit unterbrochener Linie einen Bewegungsablauf des Roboters 3 zum Zeitpunkt einer Messung der Greifkoordinaten an, und Pfeile mit zweistrichpunktierter Line zeigen die Bildgebungsoperationen G1 und G2 durch den dreidimensionalen Bildsensor 1 (F1) und (F2) an den Bewegungspositionen an.
Wie oben beschrieben ist, wird nach der vierten Ausführungsform (9 bis 11) der vorliegenden Erfindung der dreidimensionale Bildsensor 1 (F1) mit dem Roboter 3 eine Einheit bildend bereitgestellt, um die Greiferhand-Ansicht-Ausführung zu bilden. Ein abbildbarer Bereich des dreidimensionalen Bildsensors 1 und ein betriebsbereiter Bereich des Roboters 3 stimmen im Wesentlichen miteinander überein.
Infolgedessen wird eine Taktzeit länger als die oben beschriebene. Jedoch sind der dreidimensionale Bildsensor 1 und der Roboter 3 weniger hinsichtlich einer Anordnung eingeschränkt, und damit wird die Systemanordnung leichter gestaltet.
Des Weiteren muss die Bewegung des dritten Roboters 3 zum Zeitpunkt einer Bildgebung mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1 nicht unterbrochen werden, und damit gibt es den Vorteil, dass die Zeitdauer der Operationen reduziert wird.
Außerdem gibt es einen weiteren Vorteil, dass eine Größe der Massenartikelkiste 2 größer eingestellt werden kann als das Sichtfeld des dreidimensionalen Bildsensor 1.
Fünfte Ausführungsform
Es ist anzumerken, dass in der oben beschriebenen fünften Ausführungsform (9 bis 11) die Robotergruppe 6 (Roboter 6a bis 6c) als Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung wie in den oben erwähnten, ersten bis dritten Ausführungsformen genutzt wird. Es kann jedoch, wie in 12, ein einzelner Roboter 6B verwendet werden.
12 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Zuführvorrichtung für Bauelemente nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um eine überflüssige Beschreibung zu unterlassen, werden die gleichen Bauelemente wie die oben beschriebenen (siehe 1 und 9) durch die genau gleichen Bezugssymbole bezeichnet oder einigen der gleichen Bezugssymbole wird ein Anhang „B“ hinzugefügt.
Dieser Fall weicht vom oben beschriebenen Fall (9) dadurch ab, dass die Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung für ein Bauelement von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu der Palette 8 aus dem einzelnen Roboter 6B gebildet wird. Außerdem ist in diesem Fall der oben beschriebene zweidimensionale Bildsensor 5 weggelassen, und deshalb weicht ein Ablaufprogramm von Steuerungsvorgängen in einem Steuergerät 7B von dem oben beschriebenen teilweise ab.
In 12 umfassen die Roboter 3 und 6B jeweils allgemeine vertikale Gelenkarmroboter, horizontale Gelenkroboter und Linearbewegungsroboter.
Der Roboter 3 enthält die Greiferhand 3h mit pinzettenähnlichen oder zangenähnlichen, dünnen Klauen 3t (siehe 3 und 4), und der Roboter 6B enthält die Greiferhand mit parallelem Spannfutter.
Der mit der Greiferhand 3h des Roboters 3 als Einheit montierte dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) berechnet die Tiefenabbildung von Objektkomponenten in der Massenartikelkiste 2.
Außerdem wird, wie in der obigen Beschreibung, die Tiefenabbildung analysiert, um Anwärter von Teilen zu berechnen, die vom Roboter 3 zwischen den aufgestapelten Bauelementen (Teile, die sich in der Nähe des Mittelpunktes vorstehend erstrecken, und ausgesparte Teile auf der Vorderseite von 2) erfasst werden können. Dann werden die Anwärter durch Optimierung zu einem übersetzt.
Wie in der obigen Beschreibung, werden durch die Optimierungsberechnung, in der der Vielzahl von Anwärtern Bewertungen gegeben werden und nur einer mit der höchsten Bewertung ausgewählt wird, außerdem die Anwärter der Bauelemente optimiert.
Danach befördert der Roboter 3 das Bauelement zu dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und legt es auf diesen nicht schonend auf, sondern gibt das Bauelement über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage frei, so dass es schleudernd auf diesen rollt.
Auf diese Weise werden verhedderte Bauelemente entwirrt und rollen mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und bleiben darauf in einem Zustand liegen, in dem sie einzeln voneinander getrennt sind.
Wie in der obigen Beschreibung kann des Weiteren die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Trennung erhöht werden, indem ein Bereich genutzt wird, in dem von dem Kalibrierungsfehler des Koordinatensystems des dreidimensionalen Bildsensors 1 und des Koordinatensystems des Roboters 3 der Ausrichtungsfehler klein ist.
Hier besitzt der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) die Funktion als Bauelementprofil-Messeinrichtung zur Erfassung von Profilen der Bauelemente, die auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt sind, indem diese abgebildet werden. Basierend auf den gemessenen Profilen werden Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente berechnet.
Anzumerken ist, dass, wie in der obigen Beschreibung, die arithmetische Berechnung für die Positionen und Ausrichtungen in dem dreidimensionalen Bildsensor 1 oder dem Steuergerät 7B durchgeführt wird. Ferner wird die arithmetische Berechnung zum Beispiel nach dem Schablonenanpassungsverfahren unter Verwendung von zuvor registrierten Schablonenbildern durchgeführt.
Anschließend nimmt der die Greiferhand mit parallelem Spannfutter enthaltende Roboter 6B das Bauelement von dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage auf und stellt das Bauelement in Ausrichtung auf der Palette 8 auf.
Als Nächstes wird zusammen mit einem Prozess zur Handhabung des Bauelements eine Beschreibung der Arbeitsweise der Bauelementzuführvorrichtung nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 12 dargestellt ist, vorgenommen.
Zuerst erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) die Bauelemente, und Positionen und Ausrichtungen von greifbaren Teilen (wie etwa ein Teil der wie eine Formkante hervorsteht) der erkannten Bauelemente oder von Teilen, von denen eingeschätzt wird, dass sie eine greifbare Form besitzen, werden zu einer übersetzt.
Der Roboter 3 wird betätigt, so dass die basierend auf der Tiefenabbildung übersetzte Position und Ausrichtung sowie Positionen und Ausrichtungen der Klauen 3t der Greiferhand 3h einander entsprechen, und schließt dann die Klauen 3t zum Greifen des Bauelements. Anschließend nimmt der Roboter 3 das Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 heraus und öffnet die Klauen 3t über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, um das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu rollen und zu legen.
Infolgedessen liegt das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage in einer Position und Ausrichtung von einigen Mustern stabiler Zustände.
Hier wird der Einfachheit halber die Beschreibung eines Falls vorgenommen, bei dem das Bauelement in einem getrennten Zustand (Zustand, in dem Bauelemente auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegt sind, ohne verheddert oder überlagert zu sein) stabilisiert ist.
Als Nächstes bildet der dreidimensionale Bildsensor 1 das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage ab und erkennt Position und Ausrichtung des auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegten Bauelements nach dem Musteranpassungsverfahren unter Verwendung der zuvor registrierten Schablonenbilder und der Tiefenabbildung.
Auf diese Weise können Position und Ausrichtung des auf die Oberfläche des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelements dreidimensional gemessen werden. Anschließend greift der Roboter 6B das Bauelement auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Ausrichtung des Bauelements verändert werden muss, gibt der Roboter 6b das Bauelement über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage einmal frei und greift es erneut von einer anderen Seite.
Das Steuergerät 7B gibt an den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung), den Roboter 3 (Trennungseinrichtung) und den Roboter 6B (Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung) Ablaufsteuerungsbefehle aus, so dass die Folge von Operationen wiederholt durchgeführt wird.
Anzumerken ist, dass hier der dreidimensionale Bildsensor 1 außerdem die Funktion der Messeinrichtung des Bauelementeprofils hat. Jedoch kann der oben beschriebene zweidimensionale Bildsensor 5 als die Bauelementprofilmesseinrichtung vorgesehen werden.
Wie es oben beschrieben ist, umfasst die Bauelementzuführvorrichtung nach der fünften Ausführungsform (12) der vorliegenden Erfindung den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) zur Messung einer Tiefenabbildung, die Massenartikelkiste 2, den Roboter 3 (Trennungseinrichtung) zum Aufnehmen eines Bauelements aus der Massenartikelkiste 2, den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, auf den eins oder mehrere der Bauelemente gerollt sind, die Bauelementprofilmesseinrichtung (dreidimensionaler Bildsensor 1) zum Messen eines Profils des Bauelements, und den Roboter 6B (Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung) zur Aufnahme des auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelements und Änderung von Position und Ausrichtung des Bauelements in eine Position und Ausrichtung, die einen Fehler einer gewissen Höhe oder weniger bezüglich der Position und Ausrichtung, die zuvor festgelegt wurden, einschließt, während die Position und Ausrichtung des Bauelements verändert werden.
Der Roboter 3 (erster Roboter) ergreift und hebt ein Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 auf, und der Roboter 6B (zweiter Roboter) hebt das durch den Roboter 3 auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollte Bauelement auf, um die Position und Ausrichtung des Bauelements zu verändern.
Der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, zum Ablegen von einem oder mehreren durch den Roboter 3 erfassten und gerollten Bauelementen funktioniert zum Teil wie die Trennungseinrichtung.
Der mit dem Roboter 3 integrierte dreidimensionale Bildsensor 1 funktioniert ebenfalls wie die Bauelementeprofilmesseinrichtung zur Messung eines Profils des Bauelements auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, und funktioniert zum Teil wie die Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung.
Auf diese Weise brauchen, wie in der obigen Beschreibung, bestimmte Greiferhände für die Bauelemente nicht jeweils vorbereitet zu werden. Infolgedessen ist es möglich, Kosten der Greiferhände zu reduzieren, Zeiträume zum Konstruieren der Greiferhände einzusparen und Platz zur vorübergehenden Ablage für die Greiferhände einzusparen.
Des Weiteren kann eine Produktionsmodellen entsprechende Umschaltung durchgeführt werden, indem nur Software geändert wird, und deshalb eine Umschaltung entsprechend der Produktionsmodelle schnell durchgeführt werden kann.
Ferner ist der Roboter 3 noch mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1 als eine Einheit vorgesehen, um die Greiferhand-Ansicht-Ausführung zu bilden. Folglich wird eine Taktzeit erhöht, es können aber Größen der Massenartikel 2 und des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage größer als das Sichtfeld des dreidimensionalen Bildsensors 1 eingestellt werden.
Sechste Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der oben beschriebenen, fünften Ausführungsform ( 12) der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) nur an der Greiferhand 3h des Roboters 3 angebracht ist. Ein dreidimensionaler Bildsensor 1C (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) kann jedoch, wie in 13, auch an einer Greiferhand 6h des Roboters 6B angebracht werden, und der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage kann weggelassen werden.
13 ist die schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Bauelementzuführvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um eine überflüssige Beschreibung zu unterlassen, werden die gleichen Bauelemente wie die oben beschriebenen (siehe 12) durch die genau gleichen Bezugsymbole bezeichnet, oder einigen der gleichen Bezugsymbole wird ein Anhang „C“ hinzugefügt.
Dieser Fall weicht von den oben beschriebenen Fällen dadurch ab, dass der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage entfernt ist, und der dreidimensionale Bildsensor 1C zusätzlich für den Roboter 6B vorgesehen ist.
In 13 berechnen die dreidimensionalen Bildsensoren 1 und 1C, wie in der obigen Beschreibung, jeweils eine Tiefenabbildung (2) von Objekten.
Speziell berechnet der an dem Roboter 3 angebrachte, dreidimensionale Bildsensor 1 Anwärter von Teilen, die durch den Roboter 3 aus der Zahl aufeinander gestapelter Bauelemente, basierend auf Analyseergebnissen der Tiefenabbildung, ergriffen werden können. Anschließend werden die Anwärter durch Optimierung zu einem übersetzt.
Wenn die Greiferhand 3h zum Beispiel die Form besitzt, wie sie in 3 oder 4 dargestellt und wie es oben beschrieben ist, werden die Klauen 3t zuvor als zwei säulenförmige Zylinder (oder quadratische Säulen) einer minimalen Größe numerisch modelliert, die die jeweiligen, mit der Öffnungsweite W geöffneten Klauen enthalten. Damit können zwei Klauenspitzen der Greiferhand 3h in einen Haufen der Massenartikel gleichzeitig miteinander eingesetzt werden, ohne mit den Bauelementen in Kontakt zu kommen.
Als Nächstes wird unter der Voraussetzung, dass eine letzte Tiefenabbildung erhalten wird, nach der letzten Tiefenabbildung für eine Stelle mit Räumen gesucht, die die durch numerische Modellierung erhaltenen, säulenförmigen Zylinder unterbringen kann, und ein zwischen den Räumen vorhandenes Bauelement aufweist.
Im Beispiel von 2 werden zwei Punkte, speziell der Teil, der sich vorstehend in der Nähe der Mitte erstreckt, und die ausgesparten Teile auf der Vorderseite, gefunden.
Alternativ dazu wird eine Schablonenanpassung in Form von kleinen, vorstehenden Teile, die durch die Robotergreiferhand erfasst werden können, wie etwa eine quadratische Säule, ein säulenförmigen Zylinder, eine flache Platte und eine Scheibe, die zwischen den geöffneten Klauen 3t der Greiferhand 3h aufgenommen werden können, bezüglich der Tiefenabbildung durchgeführt, um nach einer Vielzahl von Anwärtern zu suchen und diese herauszuziehen.
Als Nächstes wird eine Optimierungsberechnung durchgeführt, bei der der Vielzahl von Anwärtern Bewertungen gegeben werden, und einer mit der höchsten Bewertung ausgewählt wird. Die bei diesem Optimierungsverfahren anzuwendende Bewertung ist der höchste Z-Achsenwert des zwischen den zwei säulenförmigen Zylindern eingeklemmten, hervorstehenden Teils, oder der höchste Z-Achsenwert der so gefundenen feinen quadratische Säule, wobei ein Anwärtern mit der höchsten Bewertung ausgewählt wird. Diese Optimierungsberechnung entspricht einer Auswahl des einen, ganz oben befindlichen Massenartikels. Mit anderen Worten wird die Optimierung der Anwärter der Bauelemente durch Auswahl der höchsten Bewertung durchgeführt. Im Beispiel von 2 entspricht der mittlere vorstehende Teil dem optimierten Anwärter.
Wie die Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 an dem optimierten Anwärter zum Greifen eines Bauelements anzuwenden sind, kann durch einfache Berechnung zur Umwandlung von Position und Ausrichtung des Roboters 3 in X-, Y- und Z-Achsenwerte und Drehwinkel um diese Achsen des Roboterkoordinatensystems sowie Addition einer Position und Ausrichtung relativ zu einer Position und Ausrichtung des optimierten Anwärters erhalten werden.
Anzumerken ist, dass die Schablonenanpassung von feinen quadratischen säulenförmigen Teilen von Größen, die ausreichend sind, um durch die Greiferhand 3h aufgehoben zu werden, bezüglich der Tiefenabbildung durchgeführt wird, um einen Anwärterpunkt herauszuziehen und eine Optimierung unter Verwendung seiner Z-Achsenhöhe durchzuführen. Auf diese Weise kann außerdem eine Greifposition und Ausrichtung berechnet und deshalb der gleiche Vorteil erlangt werden.
Gemäß dem Roboterkoordinatenberechnungsverfahren öffnet der Roboter 3 die Klauen 3t der Greiferhand 3h bezüglich der in der Massenartikelkiste 2 aufgestapelten Bauelemente. In diesem Zustand bewegt der Roboter 3 die Greiferhand 3h in eine greift Position, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wurde, und schließt die Greiferhand.
Anschließend bewegt der Roboter 3 die Greiferhand 3h in Z-Achsenrichtung, um das Bauelement, das mit Erfolg aus der Massenartikelkiste 2 erfasst wurde, nach oben zu ziehen. Anschließend wird das so aufgehobene Bauelement an den Roboter 6B übergeben.
Zu diesem Zeitpunkt misst der Roboter 6B das durch den Roboter 3 erfasste Bauelement mit dem an der Greiferhand 6h vorgesehenen, dreidimensionalen Bildsensor 1C (Tiefenabbildungsmesseinrichtung). Damit werden Position und Ausrichtung des Bauelements erkannt und eine Greifposition bestimmt. Anschließend nähert sich der Roboter 6B dem Bauelement und ergreift es.
Anzumerken ist, dass der Arbeitsvorgang des Roboters 3 zum Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 fehlschlagen kann, oder eine Vielzahl von Bauelementen verheddert und in einem Klumpen aufgehoben werden können.
Diese Zustände der Fehlschlagung einer Trennung können basierend auf Ergebnissen einer Bildgebung von dem an dem Roboter 6B angebrachten dreidimensionalen Bildsensor 1 C zum Zeitpunkt der Operation eines Durchlaufs des Bauelements zwischen dem Roboter 3 und dem Roboter 6B unterschieden werden.
Wie oben beschrieben ist, bringt der Roboter 3, wenn der getrennte Zustand (bevorzugter Zustand, bei dem nur ein Bauelement aufgehoben wird, ohne dass es verheddert ist), nicht erzielt werden kann, mit anderen Worten, wenn das Herausnehmen des Bauelements fehlschlägt, das momentan erfasste Bauelement aus der Übereinstimmung und führt den Vorgang zum Aufheben erneut durch.
Auf diese Weise greift der Roboter 6B zu dem Zeitpunkt, wenn das Bauelement in der Massenartikelkiste 2 erfolgreich getrennt ist, mit der Greiferhand 6h, die die Greiferhand mit parallelen Spannfutter ist, dass von dem Roboter 3 übergebene Bauelement und richtet es auf der Palette 18 als Anordnung in einer Linie ein. Anschließend wird die Operationsserie abgeschlossen.
Hier wird zusammen mit einem Prozess zur Handhabung des Bauelements eine Beschreibung der Operation der gesamten Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform (13) der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
Zuerst erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) des Roboters 3 die Bauelemente in der Massenartikelkiste 2, und Positionen und Ausrichtungen von greifbaren Teilen (wie etwa ein Teil, das wie eine Formkante hervorsteht, oder ein Teil, von dem eingeschätzt wird, dass es eine solche Form besitzt) der erkannten Bauelemente werden zu einer übersetzt.
Anschließend wird der Roboter 3 unter Steuerung durch ein Steuergerät 7C betätigt, so dass die Position und Ausrichtung des greifbaren Teils und Positionen und Ausrichtungen der Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3 miteinander übereinstimmen.
Dann schließt der Roboter 3 die Klauen 3t zum Greifen des Bauelements und nimmt das Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 heraus. Anschließend wird das Bauelemente in die Nähe des Roboters 6B vorgelegt.
Als Nächstes erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1C (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) des Roboters 6B eine Position und Ausrichtung des so vorgelegten Bauelements.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Ausrichtung des Bauelements geändert werden muss, greift der Roboter 6B das Bauelement, während ein Drehvorgang der Greiferhand 6h durchgeführt wird. Wenn die Ausrichtung in komplizierterer Weise geändert werden muss, legt der Roboter 6B das Bauelement einmal zu dem Roboter 3 zurück, so dass das Bauelement durch den Roboter 3 aufgenommen wird. Anschließend greift der Roboter 6B das Bauelemente erneut von einer anderen Seite.
Das Steuergerät 7C gibt eine Folge von Steuerbefehlen an den Roboter 3 (Trennungseinrichtung), den Roboter 6B (Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung) und die dreidimensionalen Bildsensor 1 und 1C (Tiefenabbildungsmesseinrichtung), so dass die Reihe von Operationen wiederholt durchgeführt wird.
Wie es oben beschrieben ist, umfasst die Bauelementzuführvorrichtung nach der sechsten Ausführungsform (13) der vorliegenden Erfindung den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) zur Messung einer Tiefenabbildung, die Massenartikelkiste 2, den Roboter 3 (Trennungseinrichtung) zum Aufheben eines Bauelements aus der Massenartikelkiste 2, den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung), der wie die Profilmesseinrichtung für das durch den Roboter erfasste Bauelement funktioniert, und den Roboter 6 (Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung) zum erneuten Greifen des durch den Roboter 3 erfassten Bauelements und Ändern von Position und Ausrichtung des Bauelements in eine Position und Ausrichtung, die einen Fehler einer bestimmten Höhe oder weniger bezüglich einer Position und Ausrichtung, die zuvor festgelegt werden, zu ändern, während die Position und Ausrichtung des Bauelements verändert wird.
Auf diese Weise müssen, wie in der obigen Beschreibung, bestimmte Greiferhände für die Bauelemente nicht jeweils vorbereitet werden. Infolgedessen ist es möglich, Kosten der Greiferhände zu reduzieren, Zeitspannen zum Auslegung der Greiferhände einzusparen und Platz zur zeitweiligen Ablage für die Greiferhände einzusparen.
Des Weiteren kann das Umschalten entsprechend den Produktionsmodellen durchgeführt werden, indem nur Software geändert wird, und daher kann das Umschalten entsprechend den Produktionsmodellen schnell durchgeführt werden.
Außerdem sind noch die Roboter 3 und 6B mit den dreidimensionalen Bildsensoren 1 und 1C jeweils als eine Einheit vorgesehen, um die Greiferhand-Ansicht-Ausführung zu bilden. Folglich ist eine Taktzeit erhöht, jedoch können Größen der Massenartikelkiste 2 und der Palette 8 größer eingestellt werden als das Sichtfeld jedes der dreidimensionalen Bildsensoren 1 und 1C.
Siebente Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der fünften und sechsten Ausführungsform (12 und 13) der Roboter 6B zum Durchlauf eines Bauelements von dem Roboter 3 vorgesehen ist. Jedoch kann der Roboter 6B, wie in 14, weggelassen werden, indem ein Roboter3D bereitgestellt wird, der den dreidimensionalen Bildsensor 1 enthält und außerdem die Funktion der Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung besitzt.
14 ist eine schematische Seitenansicht einer Gesamtstruktur einer Bauelementzuführvorrichtung nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um eine überflüssige Beschreibung zu unterlassen, werden die gleichen Bauelemente wie die oben beschriebenen (siehe 12) durch die genau gleichen Bezugsymbole bezeichnet, oder einigen der gleichen Bezugsymbole wird ein Anhang „D“ hinzugefügt.
Dieser Fall weicht von den oben beschriebenen Fällen nur dadurch ab, dass der Roboter 6B entfernt ist. Wie in der obigen Beschreibung, enthält der Roboter 3D die Greiferhand 3h wie in 3 und 4.
In 14 erfasst zuerst der mit einem Steuergerät 7D zusammenwirkende, dreidimensionale Bildsensor 1, wie in der obigen Beschreibung, eine Tiefenabbildung (2) der Massenartikelkiste 2 und führt eine Schablonenanpassung durch. Dann wird der Roboter 3D betätigt, so dass die Klauen 3t der Greiferhand 3h des Roboters 3D an einen optimierten Anwärter greifbarer Teile angelegt werden können.
Der Roboter 3D (Trennungseinrichtung) nimmt nur ein Bauelement aus der großen Anzahl von in der Massenartikelkiste 2 aufgenommenen Bauelemente heraus. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, bei dem vom Kalibrierungsfehler zwischen dem Koordinatensystem des dreidimensionalen Bildsensors 1 und des Koordinatensystems des Roboters 3D der Ausrichtungsfehler klein ist, verwendet, um die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Trennung zu erhöhen.
Der Roboter 3D befördert das aus der Massenartikelkiste 2 erfasste Bauelement zum Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und gibt es schleudernd über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage ab.
Zu diesem Zeitpunkt kann das Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 durch den Roboter 3D fehlschlagen. Die Vielzahl von Bauelementen kann verheddert und in einem Klumpen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt sein. Alternativ dazu kann die Vielzahl von Bauelementen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt werden, ohne verheddert zu sein.
Diese Zustände können unterschieden werden, indem der Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage mit dem dreidimensionalen Bildsensor 1 abgebildet wird, unmittelbar nachdem der Roboter 3D das zu greifende Bauelement freigibt.
Wenn das Herausnehmen des Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 durch den Roboter 3D fehlschlägt, führt der Roboter 3D den Vorgang des Aufhebens erneut durch.
Wenn die Vielzahl von Bauelementen verheddert ist und in einem Klumpen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollt wird, werden die Bauelemente ferner aus der Übereinstimmung zum Beispiel mit einer Einrichtung zum Umkehren der oberen Platte des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gebracht.
Wenn die Vielzahl von Bauelementen auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, ohne dass sie verheddert sind, gerollt werden, fasst der Roboter 3D die Bauelemente außerdem einzeln nacheinander an. Jedoch können restliche Bauelemente, nachdem nur eines der Bauelemente angefasst wird, aus der Übereinstimmung zum Beispiel mit der Einrichtung zum Umkehren der oberen Platte des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gebracht werden.
Zu diesem Zeitpunkt besitzt der mit dem Steuergerät 7D zusammenwirkende, dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) die Funktion der Bauelementprofilmesseinrichtung zur Erfassung von Profilen der auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelemente, indem dieser abgebildet wird. Gemäß dem die gemessenen Profile nutzenden Schablonenanpassungsverfahren werden Positionen und Ausrichtungen der Bauelemente auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage berechnet.
Anschließend nimmt der Roboter3D ein Bauelement vom Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage auf und stellt das Bauelement in Anordnung in einer Linie auf der Palette 8 auf.
Hier wird zusammen mit einem Prozess der Handhabung des Bauelements eine Beschreibung der Arbeitsweise der gesamten Vorrichtung nach der siebenten Ausführungsform (14) der vorliegenden Erfindung vorgenommen.
Zuerst erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) Bauelemente in der Massenartikelkiste 2, und übersetzt greifbare Teile zu einem. Anschließend wird der Roboter 3D betätigt, so dass eine Position und Ausrichtung des greifbaren sowie Positionen und Ausrichtungen der Klauen 3t (siehe 3 und 4) der Greiferhand 3h des Roboters 3D miteinander übereinstimmen.
Anschließend schließt der Roboter 3D die Klauen 3t zum Greifen des Bauelements und nimmt das Bauelement aus der Massenartikelkiste 2 heraus. Dann öffnet der Roboter 3D die Klauen über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, um das Bauelement auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage zu rollen. Infolgedessen liegt das Bauelement auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage in einem von einigen Mustern stabiler Zustände.
Hier wird der Einfachheit halber eine Beschreibung eines Falls vorgenommen, bei dem Bauelemente auf den Tisch 4 zu zeitweiligen Ablage in einem getrennten Zustand gelegt werden, ohne dass sie verheddert sind oder sich überschneiden.
Als Nächstes erkennt der dreidimensionale Bildsensor 1 Position und Ausrichtung des auf den Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage gelegten Bauelements nach dem Musteranpassungsverfahren, indem das Aufnahmebild auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage und die zuvor registrierten Schablonenbildern verwendet werden.
Auf diese Weise können Position und Ausrichtung des auf die Oberfläche des Tisches 4 zur zeitweiligen Ablage gerollten Bauelements dreidimensional gemessen werden. Anschließend ergreift der Roboter 3D das Bauelemente auf dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Ausrichtung des Bauelements verändert werden muss, gibt der Roboter 3D das Bauelement über dem Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage einmal frei und erfasst das Bauelement erneut von einer anderen Seite.
Das Steuergerät 7D gibt Ablaufsteuerungsbefehle an den Roboter 3D (Trennungseinrichtung und Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung) und an den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungseinrichtung) aus, so dass die Operationsfolge wiederholt durchgeführt wird.
Wie es oben beschrieben ist, umfasst die Bauelementzuführvorrichtung nach der siebenten Ausführungsform (14) der vorliegenden Erfindung die Massenartikelkiste 2 zur Aufnahme von Massenartikeln, den dreidimensionalen Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) zur Messung einer Tiefenabbildung der Bauelemente in der Massenartikelkiste, den Roboter 3D (Trennungseinrichtung) zum Aufheben eines Bauelements aus der Massenartikelkiste 2 basierend auf der Tiefenabbildung und die Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung (Tisch 4 zur zeitweiligen Ablage, Roboter 3D, dreidimensionaler Bildsensor 1 und Steuergerät 7D) zur Änderung von Position und Ausrichtung des vom Roboter 3D getrennten Bauelements in eine Position und Ausrichtung, die den Fehler einer bestimmten Höhe oder weniger bezüglich einer endgültigen Position und Ausrichtung, die zuvor festgelegt sind, einschließen, während bei Bedarf Position und Ausrichtung des Bauelements geändert werden.
Die Trennungseinrichtung und die Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung umfassen den einzelnen Roboter 3D, der sowohl die Funktion der Trennungseinrichtung als auch die der Positions- und Ausrichtungsänderungseinrichtung besitzt.
Der dreidimensionale Bildsensor 1 (Tiefenabbildungsmesseinrichtung) ist mit dem Roboter 3D eine Einheit bildend vorgesehen.
Auf diese Weise müssen wie in der obigen Beschreibung bestimmte Greiferhände für die Bauelemente nicht jeweils vorbereitet werden. Infolgedessen ist es möglich kosten der Greiferhände zu reduzieren, Zeitspannen zur Ausführung der Greiferhände einzusparen und Raum zur zeitweiligen Ablage für die Greiferhände einzusparen.
Außerdem kann das den Produktionsmodellen entsprechende Umschalten durchgeführt werden, indem nur die Software geändert wird, und deshalb kann das den Produktionsmodellen entsprechende Umschalten leicht durchgeführt werden.
Achte Ausführungsform
Es ist anzumerken das in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform hinsichtlich der Operation, bei der der Roboter 3 sich der Massenartikelkiste 2 nähert, um ein Bauelemente aufzuheben, die Z-Achse, die der Koordinatenachse entspricht, die der Ausrichtung der Greiferhand 3h des Roboters 3 entspricht, feststehen ist zu der vertikal nach unten gerichteten Richtung des Weltkoordinatensystem oder der Richtung der Erdbeschleunigung, es jedoch genügt, dass die Greiferhand 3h in Ausrichtung um die Z-Achse gedreht wird.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, bei der der vertikale Gelenkroboter als Roboter 3 verwendet wird, wird in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Roboter 3 ein Roboter vom Typ SCARA (horizontaler Gelenkarmroboter) oder ein orthogonaler Roboter verwendet.
nach der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl von Motoren bei Verwendung des Roboters vom Typ SCARA oder dem orthogonalen Roboter (nicht gezeigt) bezüglich während des vertikalen Roboters reduziert werden. Folglich können System kosten reduziert werden.
Neunte Ausführungsform
Obwohl in der oben beschriebenen ersten bis achten Ausführungsform darauf nicht besonders hingewiesen wird, können ferner zum Zeitpunkt einer Anfangsmessung eines greifbaren Bauelements der Massenartikel mit dem dreidimensionalen Bildsensor, eine Vielzahl von dreidimensionalen Bildsensoren 1D wie in 18 verwendet werden.
Im folgenden wird mit Bezug auf 15 bis 18 eine Beschreibung einer neunte Ausführung der vorliegenden Erfindung vorgenommen, bei der die Vielzahl von dreidimensionalen Bildsensor 1D verwendet werden.
15 eine perspektivische Darstellung einer dreidimensionalen Form eines Bauelements 10 als ein Greifobjekt in der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 16 und 17 sind erläuternde Darstellungen, die ein durch die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu lösendes Problem veranschaulichen.
In den 16 ist 16(a) eine Seitenansicht des Bauelements 10 als einer der Massenartikel, und 16(b) ist eine Vorderansicht des Bauelements 10. In den 17 ist 17(a) eine Seitenansicht von sich überschneidenden Bauelementen 10a und 10b, und 17(b) ist eine Seitenansicht von Bauelementen 10c und 10d in einem leichten Blockierzustand.
Des Weiteren sind die 18 Seitenansichten der Vielzahl von dreidimensionalen Bildsensoren 1D nach der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Bauelemente 10a bis 10d entsprechend denen im Zustand von den 17 darstellen.
Zuerst wird eine Beschreibung einer Greifoperation in einem Fall vorgenommen, wo vorstehende Teile (siehe 2) durch einen dreidimensionalen Bildsensor zu dem Zeitpunkt beobachtet werden, wenn die Bauelemente 10 jeweils mit der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, was in 15 veranschaulicht wird, in der Massenartikelkiste 2 lose gestapelt sind.
Auch wenn die Greiferhand 3h zum Beispiel in eine in 16 (a) dargestellte Richtung bewegt wird und die Klauen 3t bezüglich des Bauelements 10 in geneigter Ausrichtung wie in den 16 geschlossen sind, gleitet das Bauelement 10 in der Mitte des Verschlusses der Kauen 3t ab. Auf diese Weise ist die Wahrscheinlichkeit einer Erfassung des Bauelements 10 gering.
In diesem Fall ist es erforderlich, die Klauen 3t, wie in 16(b) dargestellt, bezüglich des in Richtung der Vorderseite ausgerichteten Bauelements 10 zu schließen. Damit kann das Bauelement 10 mit hoher Wahrscheinlichkeit ergriffen werden.
Folglich ist es geeignet, einen Erkennungsalgorithmus zum Aufsuchen und Auswählen einer Richtung zu konfigurieren, in der sich Seitenflächen senkrecht geradeaus erstrecken, wie in 16(b), anstatt das Bauelement 10 in einer Richtung zu greifen, in der Seitenflächen eines hervorstehenden Teils (Eckteil) des Bauelements 10 geneigt sind, wie in 16(a).
Wenn jedoch, wie in den 17 veranschaulicht, die Bauelemente 10a und 10b in übergreifendem Zustand, wie in 17(a) dargestellt, mit einem einzelnen dreidimensionalen Bildsensor 1 beobachtet werden, wird das Sichtfeld des dreidimensionalen Bildsensors 1 durch das übergreifende Bauelement 10a versperrt. In diesem Fall können keine Tiefendaten (Tiefenabbildung) innerhalb eines Bereiches, der der versperrten Sicht entspricht, erhalten werden.
Im Zustand von 17(a) können das außer Sicht befindliche Bauelement 10b und die Klauen 3t gegeneinander stoßen, wenn ein nicht ausgefüllter Bereich, von dem die Tiefendaten nicht erfasst werden können, als ein Bereich bestimmt wird, in dem sich das Bauelement 10a geradeaus erstreckt, und bestimmt wird, dass ein greifbarer Teil vorhanden ist und die Klauen 3t der Greiferhand 3h basierend auf dieser Bestimmung abgesenkt sind. Im schlimmsten Fall können die Klauen 3t beschädigt werden. Auch wenn die Klauen 310 nicht unmittelbar beschädigt werden, nehmen Verschleiß und Metallermüdung ihren Fortgang. Infolgedessen können die Klauen 3t über die Zeit beschädigt werden, was zur Verringerung der Greifwahrscheinlichkeit führen kann.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der nicht ausgefüllte Bereich, von dem die Tiefendaten nicht erfasst werden können, als ein Bereich bestimmt wird, in dem das andere Bauelemente 10b verborgen ist, zum Beispiel das Bauelement 10d, das durch das andere Bauelement 10c verborgen ist, jedoch leicht greifbare, sich geradeaus erstreckende Teile wie in 17(b) umfasst, übersehen.
Als Gegenmaßnahme wird in der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in den 18 dargestellt, die Vielzahl (zum Beispiel drei) von dreidimensionalen Bildsensoren 1D verwendet.
Die in den dreidimensionalen Bildsensoren 1D gemessenen Tiefendaten werden an das Steuergerät 7 übertragen und gehen in einzelnen räumlichen Daten auf. Alter-nativ dazu werden bezüglich der in einem der dreidimensionalen Bildsensoren 1D gemessenen Tiefendaten die in den anderen dreidimensionalen Bildsensoren 1D gemessenen Tiefendaten übertragen und mit diesen zusammengelegt.
Auf diese Weise ergänzen sich jeweilige, nicht ausgefüllte Bereiche für die dreidimensionalen Bildsensoren 1D gegenseitig mit dem Ergebnis, dass die wie in 2 zusammengelegten Tiefendaten erhalten werden.
Anschließend wird, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, zum Beispiel im Anschluss an die Suchoperation nach einem hervorstehenden Teil, eine Greifoperation des Bauelements 10d durchgeführt. Dieses Verfahren ist auch anwendbar auf die zweite, dritte, fünfte und siebente Ausführungsform.
Es ist anzumerken, dass ein Koordinatensystem von jedem der Vielzahl von dreidimensionalen Bildsensoren 1D und das Koordinatensystem des Roboters 3 zuvor kalibriert werden.
Anstelle der dreidimensionalen Bildsensoren1D kann des Weiteren ein einzelner dreidimensionaler Bildsensor an dem Roboter 3, wie in der oben beschriebenen vierten und sechsten Ausführungsform, montiert werden. In diesem Zustand wird der einzelne dreidimensionale Bildsensor zu einer Vielzahl von Positionen bewegt und an diesen angehalten, wobei an den stationären Positionen eine Vielzahl von Tiefendatenelementen gemessen wird. Es ist anzumerken, dass die gesamte Zeitdauer der Messung ausgedehnt ist.
Nach der neunten Ausführungsform (18) der vorliegenden Erfindung können durch Erfassung einer Vielzahl von Tiefendatenelementen Bauelemente, die durch den Roboter 3 mit hoher Wahrscheinlichkeit ergriffen werden können und Bauelemente, die durch diesen nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit ergriffen werden können, aus der Zahl von Bauelementen 10 in der Massenartikelkiste 2 unterschieden werden.
Somit wird die Erfolgsrate der Erfassung des Bauelemente 10d erhöht und die Anzahl der erneuten Erfassungen kann reduziert werden. Infolgedessen gibt es den Vorteil der Erhöhung einer Taktzeit des gesamten Systems. Ferner gibt es einen anderen Vorteil der Vermeidung einer Systemstörung, die durch die Kollision zwischen dem Bauelement 10b und den Klauen 3t verursacht werden kann.
Wie oben beschrieben, ist nach der ersten bis neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Ausrichten (oder Zusammenbauen) von Bauelementen, die lose zugeführt werden, durch Verwendung des dreidimensionalen Bildsensors 1 möglich. Folglich kann ein für die automatisierte Montagevorrichtung, für automatisierte Montageroboter und dergleichen wichtiger Schritt der Bauelementzuführung als Innovation angesehen werden.
Wenn die Einrichtung zur Änderung von Position und Ausrichtung für Bauelemente einen Roboter umfasst, kann insbesondere die Vielseitigkeit des Roboters sichergestellt werden, indem Software im Steuergerät und Hardware des Roboters geändert werden. Grundsätzlich umfasst die Änderung der Hardware außerdem das Engineering auf mindestens Änderung einer Größe der Greiferhand des Roboters. Damit kann die Hardware für andere Zwecke danach verwendet und auf die Handhabung von verschiedenen Bauelementen angepasst werden. Infolgedessen kann eine Produktionsmodellen entsprechende Umschaltung schnell durchgeführt werden und Kosten zur Umschaltung von Modellen reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1, 1C, 1D: dreidimensionaler Bildsensor
2: Massenartikelkiste
3, 3D, 6a, 6b, 6c, 6B: Roboter
3h, 6h: Greiferhand
3t: Klauen
4: Tisch zur zeitweiligen Ablage
5: zweidimensionaler Bildsensor
6: Robotergruppe
7, 7A, 7B, 7C, 7D: Steuergerät
8: Palette
10: Bauelement

Claims

Bauelementzuführvorrichtung, umfassend: eine Massenartikelkiste (2) zur Aufnahme von Massenartikeln; einen erster Roboter (3), umfassend eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Aufheben eines Bauelements aus der Massenartikelkiste; einen dreidimensionalen Bildsensor (1), der ausgestaltet ist, um: eine Tiefenabbildung der Massenartikel in der Massenartikelkiste zu messen; eine Schablonenanpassung von Formen kleiner, hervorstehender Teile, die durch die Greiferhand mit parallelem Spannfutter greifbar sind, bezüglich der Tiefenabbildung durchzuführen, um nach einer Vielzahl von Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile zu suchen und diese herauszuziehen; und eine Optimierungsberechnung durchzuführen, indem der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern der Formen der kleinen, hervorstehenden Teile Bewertungen gegeben werden und nur einer der Vielzahl von herausgezogenen Anwärtern, der eine höchste Bewertung besitzt, ausgewählt wird, um eins der greifbaren, kleinen, hervorstehen Teile in den Massenartikeln zu bestimmen; einen Tisch (4) zur zeitweiligen Ablage, auf dem das durch den ersten Roboter ergriffene Bauelement abgelegt wird, wobei der erste Roboter das Bauelement durch Erfassen des bestimmten greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teils der greifbaren, kleinen, hervorstehenden Teile ablegt, um das Bauelement aus der Massenartikelkiste aufzuheben, und anschließend das ergriffene Bauelement freigibt; einen zweidimensionalen Bildsensor (5) zur Erkennung einer Position und Ausrichtung des Bauelements auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage; eine Vielzahl von zweiten Robotern (6), die jeweils eine Greiferhand mit parallelem Spannfutter zum Ergreifen des Bauelements aufweisen; und eine Palette (8) zum Ausrichten und Festhalten des Bauelements, bei der ein Roboter der Vielzahl von zweiten Robotern das auf dem Tisch zur zeitweiligen Ablage abgelegte Bauelement mit seiner Greiferhand mit parallelem Spannfutter basierend auf einem Messergebnis durch den zweidimensionalen Bildsensor aufhebt, bei der das Bauelement zwischen dem einen der Vielzahl von zweiten Robotern und einem anderen der Vielzahl von zweiten Robotern übergeben wird, um die Position und Ausrichtung des Bauelements und zu ändern, und bei der das Bauelement in die Palette eingesetzt wird.
Bauelementzuführvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste Roboter (3) gleichzeitig einer der Vielzahl von zweiten Robotern (6) ist.
Bauelementzuführvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Steuergerät (7) zum Steuern einer Operation und zeitlichen Steuerung einer Operation des ersten Roboters und des zweiten Roboters, sowie einer Operation und zeitlichen Steuerung einer Operation des dreidimensionalen Bildsensors und des zweidimensionalen Bildsensors.