JP3602687B2 - Automatic machine work support device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像処理機能を利用して自動的に作業を遂行する事が可能なロボットや産業機械等の自動機において、非自動運転発生時にオペレータによる作業支援を行うための自動機の作業支援装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図16は例えば特開平1−177615号公報に示されたロボット用オフラインプログラミング方法を行うための装置の構成を示したブロック図である。図17は図16にて示した装置にてロボット用オフラインプログラミング方法を行う作業を示した図である。図18は図16に示した装置のロボット用オフラインプログラミング方法のフローチャートを示した図である。
【0003】
図において、1は作業対象物の距離画像および濃淡画像を生成する画像生成装置で、投光装置1a、カメラ1bおよび画像処理プロセッサ1cにてなる。2は制御プログラムにしたがってオフラインプログラミング処理を実行するメインプロセッサ、3は主記憶装置、4はグラフィックデイスプレイ装置で、デイスプレイ4aおよびデイスプレイコントローラ4bにてなり、デイスプレイコントローラ4bには濃淡画像を記録する画面メモリが設けられている。
【0004】
5はキーボード、6はデイスクコントローラ、7は生成されたロボット動作経路などを記憶するハードデイスク、8はX−Yプロッタ、9はアーク溶接するための作業対象物で、部材9aおよび部材9b間をアーク溶接する事が作業目的となる。10は画面メモリに記憶された距離画像、11はデイスプレイ画面に描画された作業対象物9の濃淡画像、12はカーソル、13は濃淡画像11上のロボットの動作経路、14はロボットの3次元動作経路である。
【0005】
次に、上記のように構成された従来のロボット用オフラインプログラミング方法について説明する。まず、図17における作業対象物9がカメラの撮像視野内に納まるように、画像生成装置1を配置する。そして、本システムが起動しスタートする(図18のステップs1)。次に、画像生成装置1を用いて距離画像10および濃淡画像11の計測を行う(図18のステップs2)。
【0006】
次に、オペレータはグラフィックデイスプレイ装置4の濃淡画像11から判断し、作業対象点としての作業の開始点と終点を指示する(図18のステップs3)。次に、濃淡画像11上の溶接線に沿った作業経路の生成が行なわれる(図18のステップs4)。次に、距離画像10中から先に設定された作業経路に該当する部分の3次元座標を取得する(図18のステップs5)。次に、この3次元座標にもとづいて、ロボットのアプローチ姿勢が決定され、制御され(図18のステップs6)、経路の終点に達すると処理が終了する。
【0007】
このようにして、表示装置としてのグラフィックデイスプレイ装置4を通じてオペレータに提示された濃淡画像11上の情報から、オペレータが指示した作業指示を、3次元計測データに変換して補うことにより、ロボット等の自動機のオフラインプログラミングが可能となる。
【0008】
また、他の従来の例として、図19は例えば特開平6ー110544号公報に示されたロボットの遠隔操作装置の構成を示した図である。図20は図19に示したロボットの遠隔操作装置の動作のフローチャートを示した図である。図において、15は相関検出形の3次元位置計測装置、16はモニタ装置、17はマウス、18は座標変換装置、19はロボットコントローラである。
【0009】
20はロボットで、手先20aおよび本体20bからなる。21はワークである作業対象物、22は3次元座標を検出すべき点を含む所定の領域を撮像するためのテレビカメラ、23はこのテレビカメラ22の視野を変更するための回転機構、24は回転機構23の回転角度を検出するための角度検出器、25は検出すべき所定位置の3次元座標を演算すると共に回転機構23の駆動を制御する処理装置、26はモニタ装置16の画面、26aはこの画面26上のカーソルである。
【0010】
次に、上記のように構成された従来のロボットの遠隔操作装置の動作について説明する。まず、作業対象物21が撮像視野内に納まるように、3次元位置計測装置15が配置される。そして、本システムが起動しスタートされる(図20のステップs7)。次に、3次元位置計測装置15および同装置内のテレビカメラ22を用いて、撮像視野内の各点までの3次元距離および濃淡画像の計測が行なわれる(図20のステップs8)。
【0011】
次に、オペレータにより作業対象点がカーソル26aを用いて指示される(図20のステップs9)。次に、3次元位置計測装置15から提示されている3次元距離情報から、この指示された作業対象点の3次元座標を取得する(図20のステップs10)。
【0012】
次に、ロボット20の手先20a位置と作業対象点の3次元位置との偏差が座標変換手段18にて算出される(図20のステップs11)。次に、ロボット20の手先20a位置は作業対象点の3次元的に解釈された制御が、ロボットコントローラ19で行なわれ(図20のステップs12)、経路の終点に達すると処理を終了する(図20のステップs13)。
【0013】
また、他の従来の例として、図21は例えば特公昭58−54217号公報に記載された到達位置制御装置の構成を示した図である。図22は図21に示した到達位置制御装置の一方のテレビカメラの距離測定の具体的な回路構成を示すブロック図、図23は図21に示した到達位置制御装置の動作のフローチャートを示した図である。
【0014】
図において、27、28はテレビカメラ、29、30、31、32は各テレビカメラ27、28の仰角および水平角をそれぞれ変更し、光学軸の方位を制御するサーボモータ、33は原料を積み上げた山にてなる作業対象物、Pは作業対象物33内の作業対象点、34、35は各テレビカメラ27、28の各テレビモニタ、36、37はクロスマークで、作業対象点Pを指す。
【0015】
38はテレビカメラ27の方位を制御する方位制御装置で、シャフトエンコーダ39、40、仰角制御回路41および水平制御回路42を備えている。43はテレビカメラ計測装置で、テレビカメラの制御回路44、映像信号処理回路45、モニター制御回路46、ポジションメータ47および演算回路49を備えている。50はモニターテレビ51上に映されたマークを2次元的に移動させるための操作レバーである。演算回路49には他方のテレビカメラ28の入力イと出力ロとが備えられている。
【0016】
次に、上記のように構成された従来の到達位置制御装置の動作について説明する。まず、2台のテレビカメラ27、28を、作業対象物33が撮像視野内に納まるように配置する。そして、本システムが起動してスタートする(図23のステップs14)。次に、テレビカメラ27、28を用いて濃淡画像が入力される(図23のステップs15)。
【0017】
次に、モニターテレビ51に表示された画像を基に、作業対象点Pが指示され、座標読取回路48で座標データが読み取られる(図23のステップs16)。次に、作業対象点Pがテレビモニタ34、35の画像の中心点0に一致するように、方位制御装置38にて制御する(図23のステップs17)。
【0018】
次に、2台のテレビカメラ27、28の基線距離l及び方位角から三角測量の原理に基づき、作業対象点Pまでの距離が計測される(図23のステップs18)。そして、例えば作業を行う作業装置が駆動され(図23のステップs19)、経路の終点に達すると処理が終了する。
【0019】
このようにして、テレビモニタ34、35を通じて、オペレータに提示された画像上にて与えられた作業対象点Pの指示に基づき、テレビカメラ27、28等を駆動して作業対象点Pの3次元計測データを取得する事で、装置を作業目標点に制御する事が容易となる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動機の作業支援装置は以上のように構成されているので、オペレータが2次元情報としての濃淡画像上で指示した内容に、3次元計測情報を補う事で、自動機としてのロボット等が動作可能な3次元経路を与えている。しかし、ロボットが実際の作業を行なった際、2次元情報からは容易に判断できないような不具合、または、オペレータによるミスにより、作業指示の作業対象物あるいはロボットハンドが他の作業対象物に干渉し、作業が遅滞するという問題点があった。
【0021】
このような問題点は、オペレータが指示した濃淡画像上の経路に相当する3次元情報のみを、3次元情報取得手段から取得することに起因する問題点である。すなわち、上記各の従来技術のみならず、たとえ他の手法を用いようとも、濃淡画像上の2次元経路を3次元情報を用いて補う事のみにより、ロボットが動作を行うことのできる3次元経路に変換するという、一方向的な情報利用手法を用いる限り、同種の問題点を生じると考えられる。
【0022】
また、従来の各自動機の作業支援装置は以上のように構成され、画像上単一とみなされる作業対象物上の作業経路の自動決定が目的であるため、画像上複数の作業対象物が存在する場合は考慮されていない。そのため、複数作業対象物が存在する状況にて上記した従来の技術を適用した場合、各作業対象物毎に同様の作業指示を繰り返さなければならず、作業時間およびオペレータの作業負担が増大するという問題点があった。
【0023】
また、従来の各自動機の作業支援装置は以上のように構成され、オペレータの作業指示内容の如何に関わらず、常に撮像領域内の全ての3次元情報を取得するため、処理時間が長くかかるという問題点があった。
【0024】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、作業が延滞することなく作業を行うことができる自動機の作業支援装置を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項1の自動機の作業支援装置は、作業対象物を含む作業領域を撮像した画像の信号処理により、作業対象物の状況を認識し、自動機に作業の指示を行なう自動機の作業支援装置であって、作業領域内に存在する作業対象物の3次元情報を得るための作業3次元計測手段と、作業対象物の状況によりオペレータが提示する作業指示に該当する作業3次元情報を3次元計測手段から取得する3次元情報取得手段と、3次元計測手段から得られる3次元情報から作業指示領域内の3次元物体占有状態を解釈する3次元情報処理手段と、3次元情報処理手段から得られた3次元物体占有状態と、3次元情報取得手段から得られる作業3次元情報とを基に、両者の整合性を検証する3次元情報検証手段とを備えた自動機の作業支援装置において、代替案生成のための代替案生成ルールを蓄積しておく代替案生成ルールデータベースと、3次元計測手段からの3次元情報および代替案生成ルールに基づき、3次元情報検証手段での整合性を有する複数の作業指示の代替案を生成する代替案生成手段とを備え、代替案生成手段で生成された複数の代替案をオペレータに提示し、オペレータが代替案を選択して自動機に提示するものである。
【0026】
また、この発明に係る請求項2の自動機の作業支援装置は、請求項において、作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の任意の端部位置にある作業対象物から作業を行うルールとするものである。
【0027】
また、この発明に係る請求項3の自動機の作業支援装置は、請求項において、作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の姿勢が作業終了位置の姿勢に到達するための回転角度が小さい作業対象物から作業を行うルールとするものである。
【0028】
また、この発明に係る請求項4の自動機の作業支援装置は、請求項において、作業対象物が単体の対象物を積み上げてなる場合、代替案生成ルールを、作業対象物の最上部領域である作業対象物領域で、かつ、作業対象物領域のうち作業終了位置までの距離が短い作業対象物領域から作業を行うルールとするものである。
【0029】
また、この発明に係る請求項5の自動機の作業支援装置は、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータによって選択された代替案を作成するために利用された代替案生成ルールの選択頻度を記録する選択頻度記録手段と、選択頻度記録手段の情報を基に選択頻度の多い代替案生成ルールを優先する順位を決定し、複数の代替案に優先順位をつける優先度決定手段とを備え、複数の代替案に優先順位を付けてオペレータに提示するものである。
【0030】
また、この発明に係る請求項6の自動機の作業支援装置は、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータの指示した作業指示に至るまでの複数の代替案の作業順序を決定し、オペレータに提示する作業順序決定手段を備えたものである。
【0031】
また、この発明に係る請求項7の自動機の作業支援装置は、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、代替案をオペレータが修正し修正作業指示として指示を行う場合、修正作業指示の修正作業3次元情報と、3次元情報処理手段から得られた3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性を検証する修正代替案検証手段を備えたものである。
【0032】
また、この発明に係る請求項8の自動機の作業支援装置は、請求項1ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータが指示する作業指示に基づき、3次元計測手段の計測範囲を限定する計測範囲限定手段を備えたものである。
【0033】
また、この発明に係る請求項9の自動機の作業支援装置は、請求項1ないし請求項のいずれかにおいて、作業領域を撮像して画像信号に変換する画像入力手段を備え、3次元計測手段は画像信号から3次元情報を得、また、オペレータの作業対象物に対する作業指示は、画像信号から2次元情報を得る画像処理手段の2次元情報により行われ、画像処理手段の画像処理結果をオペレータに提示する情報提示手段と、情報提示手段から提示された情報に基づいてオペレータが作業指示を入力する作業指示入力手段とを備えたものである。
【0034】
また、この発明に係る請求項10の自動機の作業支援装置は、請求項において、作業指示入力手段で入力された作業指示を、画像処理手段の画像処理結果を基に補正する作業指示補正手段を備え、作業指示補正手段によって補正された補正作業指示をオペレータが提示する作業指示とするものである。
【0035】
また、この発明に係る請求項11の自動機の作業支援装置は、請求項1ないし請求項10のいずれかにおいて、3次元情報を、作業領域内に存在する任意の点から作業対象物までの距離にて構成するものである。
【0036】
また、この発明に係る請求項12の自動機の作業支援装置は、請求項1ないし請求項11のいずれかにおいて、3次元情報検証手段にて不整合と判断された場合、オペレータに警告音を発生する警告音発生手段を備えたものである。
【0037】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態1における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図2は図1に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【0038】
作業対象物としては、説明の簡素化のために、例えば多面体形状を有する段ボール箱が、複数個積み重なっているのような状態を想定する。そして、この各物体は同一形状および同一サイズのものとする。そして、自動機としてのロボットが、作業対象物を吸着ハンドによって吸着して握持し、作業を行うものとする。
【0039】
図において、52は作業対象物を含む作業領域を撮像して、画像を信号処理して変換する画像入力手段、53はこの画像入力手段52から2次元情報を得るための画像処理手段である。この際の画像改善手法として本実施の形態1では、例えばボケを減少させ、かつ、鮮鋭化された画像を得るという画像鮮鋭化手法としての、ラプラシアンフィルタリング処理の方法を用いることとする。この方法を用いると、例えば図3(a)に示したような画像が、オペレータに提供されることとなる。
【0040】
他の方法としては、画質改善手法の、例えば入力された濃淡画像中の濃度値の出現頻度分布を均一化するというヒストグラム均一化処理、または、画質改善以外の画像処理手段として、個々の作業対象物を濃淡画像において一様とみなせる領域毎に分割する、領域分割手法によって分割する方法がある(図3(b))。
【0041】
または、入力画像を、あらかじめ登録された作業対象物の画像パターンによって検索し、個々の作業対象物の領域を抽出する、テンプレートマッチング手法、または、特定の画像処理を行なわずに画像入力装置52から入力された濃淡画像(図3(c))をそのまま表示してもよい。
【0042】
54はこの画像処理手段53にて処理された画像信号をオペレータ55に提供する情報提示手段、56はオペレータ55が情報提示手段54に基づき、作業対象物に対する作業指示を入力するための作業指示入力手段、57はこの作業指示入力手段56に入力された作業指示を、画像処理手段53の画像処理結果を基に補正する作業指示補正手段で、この補正方法としては例えば、オペレータ55が作業対象物の一部を指示し、この指示が作業対象物の重心からずれた位置を指示している場合、この指示を作業対象物の重心位置にあわせるものとして補正する。
【0043】
58は画像信号から3次元情報を得るための3次元計測手段で、ここでいう3次元情報とは、2つのカメラから入力された画像を用いて、三角測量の原理で3次元計測を行なう、いわゆる二眼ステレオ視を用いる。そして、例えば作業領域に存在する任意の点の、一例としての、作業対象物の載置されている床の作業対象物の中心位置の点から、作業対象物の各表面上の位置までの距離にて構成することができる。
【0044】
59はオペレータ55の作業対象物に対する作業指示として、作業指示補正手段57にて補正された補正作業指示に該当する作業3次元情報を、3次元計測手段58から取得する3次元情報取得手段、60は3次元計測手段58から得られる3次元情報から、作業領域内の3次元物体占有状態を解釈する3次元情報処理手段、61は3次元情報処理手段60から得られた3次元物体占有状態と、3次元情報取得手段59から得られる作業3次元情報とを基に、両者の整合性を検証する3次元情報検証手段、62は例えばロボットにてなる自動機である。
【0045】
次に、上記のように構成された実施の形態1の自動機の作業支援装置の動作を図2に基づいて説明する。まず、作業対象物が画像入力手段52の撮像視野内に納まるように、画像入力手段52を配置する。そして、自動機の作業支援装置が起動されスタートされる(図2のステップs20)。そして、画像入力手段52によって作業領域の画像が撮像されて入力される(図2のステップs21)。
【0046】
次に、入力された画像の画質改善が画像処理手段53で行なわれ、2次元情報が情報提示手段54を用いてオペレータ55に提示される(図2のステップs22)。このように、画質改善された画像をオペレータ55に示す事で、オペレータ55の負担を軽減している。
【0047】
次に、オペレータ55がこの2次元情報により提示した作業指示を、作業指示入力手段56に入力する(図2のステップs23)。次に、この作業指示が、作業指示補正手段57にて画像処理手段53の画像処理結果を基に、作業対象物の重心位置に補正され(図2のステップs24)、補正作業指示とされる。
【0048】
次に、3次元情報取得手段59にて、補正作業指示に該当する作業3次元情報を、3次元計測手段58の全3次元情報の中から取得する(図2のステップs25)。次に、3次元情報処理手段60にて、作業領域内に存在する物体の3次元空間内における3次元占有状態が解釈される(図2のステップs26)。なお、本実施の形態1では、3次元占有状態の解釈として、3次元空間上の高さが同じで、かつ、空間的に隣接する領域を同一領域、または、離れている領域を別領域として領域分割する方法を用いている。
【0049】
次に、3次元情報検証手段61にて、3次元情報取得手段59にて取得された作業3次元情報と、3次元情報処理手段60にて解釈された3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性が検証される(図2のステップs27)。この、3次元情報検証手段61の検証方法として、本実施の形態1では、作業指示の作業対象物の高さの情報と他の作業対象物の高さの情報とが比較され、作業指示の作業対象物の高さより、他の作業対象物の高さが低い場合には整合性があると検証し、また、高い場合には不整合性であると検証するように構成する(図2のステップs28)。
【0050】
上記検証の結果、整合性があると検証された場合、自動機62への作業指示が与えられ、作業が行われる(図2のステップs29)。また、不整合性であると検証された場合には、例えば情報提示手段54を介してオペレータ55に警告情報が発せられるように構成し、再び上記同様の動作にて、オペレータ55が情報提示手段54より情報提供を受け、再度作業指示を提示する。
【0051】
上記のように構成された実施の形態1の自動機の作業支援装置によれば、オペレータ55が指示した作業内容に相当する作業3次元情報と、3次元情報を基に解釈された3次元物体占有状態と照らし合わせて整合性を検証する事によって、オペレータ55の作業指示間違いを自動的に検知し、事前に警告を発する事で、作業が遅滞する状況を未然に防ぐ事ができる。
【0052】
また、上記実施の形態1では、作業指示入力手段56にて入力される指示内容として、作業対象物の選択を、位置の入力にておこなう例を示したが、これに加えて、指示内容として例えば移動量、および移動方向なども与えられるように構成してもよく、この場合3次元情報検証手段61おいては、移動量および移動方向に対応する3次元物体占有状態と、この作業指示内容に対応する作業3次元情報とを照らし合わせて整合性を検証すればよい。
また、作業対象物として1つの作業対象物を選択するのみならず、複数の作業対象物を選択指示できるように構成してもよい。
【0053】
また、上記実施の形態1では、3次元情報検証手段61の検証方法として、作業対象物とこの作業対象物の周囲の物体の高さとを比較する検証方法を例に示したが、他の方法として、例えば3次元情報検証手段61により、作業対象物の重心位置に対応する面積が、作業対象物の1つの面積のn%(nは作業対象物の形状などによりそれぞれ決定されるが、任意の実数値を決定することが可能である)以下である場合に、この作業対象物が作業を行う上で他の物体により、必要以上に隠蔽されており、不整合であると検証するように構成してもよい。
【0054】
また、3次元計測手段58として二眼ステレオ視を用いた場合に、オペレータ55の作業負担軽減のために、いずれか一方のカメラの入力による2次元情報のみの画像を、オペレータ55に提示するような場合が考えられる。しかし、この一方のカメラの入力による画像中では、作業対象物を隠蔽している他の物体の観測が不可能な場合がある。よって、上記実施の形態1にて示したように、3次元情報検証手段61にて確認すれば、両カメラの入力を考慮に入れることができるため、このような不具合を事前に検知し、対応することが可能となる。
【0055】
上記実施の形態1にて説明した各手段におけるさまざまな方法は、以下の各実施の形態においても同様に実施することが可能なことはいうまでもなく、以下の各実施の形態においてはこれらの説明は適宜省略する。
【0056】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図5は図4に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において上記実施の形態1と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、作業対象物としては、上記実施の形態1にて示した場合と同様の場合を用いて説明する。
【0057】
63は代替案生成のための代替案生成ルールを蓄積しておく代替案生成ルールデータベース、64は3次元計測手段58からの3次元情報および代替案生成ルールに基づき、3次元情報検証手段61での整合性を有する複数の作業指示の代替案を生成する代替案生成手段である。
【0058】
この代替案生成ルールとしては、作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の任意の端部位置にある作業対象物から作業を行うルールとする。
また、他の代替案生成ルールとしては、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の姿勢が作業終了位置の姿勢に到達するための回転角度が小さい作業対象物から作業を行うルールとするものがある。上記した両ルールを用いるようにしても、また、いずれか一方のみのルールを用いるようにしてもよい。
【0059】
次に、上記のように構成された実施の形態2の自動機の作業支援装置の動作を図5に基づいて説明する。まず、上記実施の形態1と同様に、作業対象物が画像入力手段52の撮像視野内に納まるように、画像入力手段52を配置する。そして、自動機の作業支援装置が起動されスタートされる(図5のステップs20)、そして、画像入力手段52によって作業領域の画像が撮像されて入力される(図5のステップs21)。
【0060】
次に、入力された画像の画質改善が画像処理手段53で行なわれ、2次元情報が情報提示手段54を用いてオペレータ55に提示される(図5のステップs22)。このように、画質改善された画像をオペレータ55に示す事で、オペレータ55の負担を軽減している。
【0061】
次に、オペレータ55がこの2次元情報により提示した作業指示を、作業指示入力手段56に入力する(図5のステップs23)。次に、この作業指示が、作業指示補正手段57にて画像処理手段53の画像処理結果を基に、作業対象物の重心位置に補正され(図5のステップs24)、補正作業指示とされる。
【0062】
次に、3次元情報取得手段59にて、補正作業対象指示に該当する作業3次元情報を、3次元計測手段58の全3次元情報の中から取得する(図5のステップs25)。次に、3次元情報処理手段60にて、作業領域内に存在する物体の3次元空間内における3次元占有状態が解釈される(図5のステップs26)。なお、本実施の形態2では、上記実施の形態1と同様に、3次元占有状態の解釈として、3次元空間上の高さが同じで、かつ、空間的に隣接する領域を同一領域、または、離れている領域を別領域として領域分割する方法を用いている。
【0063】
次に、3次元情報検証手段61にて、3次元情報取得手段59にて取得された作業3次元情報と、3次元情報処理手段60にて解釈された3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性が検証される(図5のステップs27)。この、3次元情報検証手段61の検証方法として、本実施の形態2では、上記実施の形態1と同様に作業指示の作業対象物の高さの情報と他の作業対象物の高さの情報とが比較され、作業指示の作業対象物の高さより、他の作業対象物の高さが低い場合には整合性があると検証し、また、高い場合には不整合性であると検証するように構成する(図5のステップs28)。
【0064】
上記検証の結果、整合性があると検証された場合、自動機への作業指示が与えられ、作業が行われる(図5のステップs29)。また、不整合性であると検証された場合には、代替案生成手段64は3次元計測手段58からの3次元情報、および、代替案生成ルールデータベース63からの代替案生成ルールに基づき、3次元情報検証手段61での整合性を有する複数の作業指示の代替案を生成する(図5のステップs30)。
【0065】
そして、代替案生成手段64で生成された複数の代替案が、情報提示手段54を介してオペレータ55に提示され、オペレータ55が再度情報提示手段54からの情報提供(図5のステップs22)を受け、再度確認して複数の代替案から1つの代替案を選択して作業指示とし、作業指示入力手段56に入力し(図5のステップs23)、この作業指示を自動機62に提示する(図5のステップs29)。
【0066】
上記のように構成された実施の形態2の自動機の作業支援装置によれば、オペレータが指示した作業内容を、上記実施の形態1と同様に3次元情報を基に解釈された3次元物体占有状態と照らし合わせて検証するだけでなく、代替案を自動的に生成する事により、オペレータ55が代替案を作成する必要がなく、提示された代替案を選択するだけでよいため、自動機62への作業支援が安全かつ速やかに遂行される。
【0067】
なお、上記実施の形態2では、代替案生成手段64にて生成される代替案のみを情報提示手段54に提示する構成としたが、例えば、オペレータ55が指示した元の作業指示も同時に表示し、オペレータ55が元の作業指示を選択した場合には、元の作業指示を強制的に実行可能な構成としてもよい。これは、自動機の作業支援装置自体のシステムが、例えば、実質的には作業可能であるのに、作業対象物のわずかな隠蔽により作業不可能と判断するような過剰判断による救済措置であり、例えば、オペレータ55の作業指示を強行したとしても、オペレータ55の経験則などにより実質的に作業に支障の生じない場合等に有効である。
【0068】
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図7は図6に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、作業対象物としては、上記各実施の形態にて示した場合と同様の場合を用いて説明する。
【0069】
65はオペレータ55によって選択された代替案を作成するために利用された代替案生成ルールの選択頻度を記録する選択頻度記録手段、66は選択頻度記録手段65の情報を基に、複数の代替案を選択頻度の多い代替案生成ルールを優先する順位を決定し、複数の代替案に優先順位をつける優先度決定手段である。
【0070】
次に、上記のように構成された実施の形態3の自動機の作業支援装置の動作を図7に基づいて説明する。本実施の形態3では、オペレータ55が初めての作業指示を提示し、この作業指示が不整合と判断され、複数の代替案を作成する動作までは、上記実施の形態2の動作と同様であるため省略する。そして、代替案生成手段64で生成された複数の代替案が、情報提示手段54を介してオペレータ55に提示され、オペレータ55が再度情報提示手段54からの情報提供(図7のステップs22)を受ける。
【0071】
そして、再度確認して複数の代替案から1つの代替案を選択して作業指示とし、作業指示入力手段56に入力する(図7のステップs23)。次に、この作業指示を自動機62に提示する(図7のステップs29)と同時に、選択頻度記録手段65に、オペレータ55によって選択された代替案を作成するために利用された代替案生成ルールの選択頻度を記録する(図7のステップs31)。
【0072】
再び、オペレータ55により上記実施の形態2と同様の動作を経て、作業指示を提示し、この作業指示が不整合と判断された場合、複数の代替案を作成する動作までは上記と同様におこなわれる。次に、代替案作成手段64にて作成した複数の代替案を、優先度決定手段66にて選択頻度記録手段65の情報を基に、選択頻度の多い代替案生成ルールを優先する順位を決定し、複数の代替案に優先順位をつける(図7のステップs32)。
【0073】
次に、複数の代替案に優先順位を付けてオペレータ55に、情報提示手段54を介して提示する(図7のステップs22)。次に、オペレータ55が再度情報提示手段54からの情報提供により、再度確認して複数の代替案から1つの代替案を選択する。この際のオペレータ55の選択は、作業環境に応じた代替案を容易に選択することができる。そして、この選択した代替案を作業指示とし、作業指示入力手段56に入力し(図7のステップs23)、この作業指示を自動機62に提示する(図7のステップs29)。
【0074】
上記のように構成された実施の形態3の自動機の作業支援装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、複数の代替案が優先順位を付けられてオペレータ55に提示されるため、オペレータ55はこの順位を判断材料として作業の指示を行うことができる。よって、作業状況にあった代替案を選択するまでの作業時間を短縮することができ、作業効率を向上することができる。
【0075】
実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図9は図8に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、作業対象物としては、上記各実施の形態にて示した場合と同様の場合を用いて説明する。
【0076】
67はオペレータ55の指示した作業指示に至るまでの複数の代替案の作業順序を決定し、オペレータ55に情報提示手段54を介して提示する作業順序決定手段である。
【0077】
次に、上記のように構成された実施の形態4の自動機の作業支援装置の動作を図9に基づいて説明する。本実施の形態4では、オペレータ55が作業指示を提示し、この作業指示が不整合と判断され、複数の代替案を作成する動作までは、上記実施の形態2の動作と同様であるため省略する。そして、代替案生成手段64で生成された複数の代替案を、作業順序決定手段67にてオペレータ55の指示した作業指示に至るまでの作業順序に並び変えて決定する(図9のステップs33)。
【0078】
次に、この作業順序に並び変えられた複数の代替案を、オペレータ55に情報提示手段54を介して提示する(図9のステップs22)。そして、オペレータ55はこの作業指示を確認し、作業順序に並び変えられた複数の代替案を作業指示とし、作業指示入力手段56に入力し(図9のステップs23)、この作業指示を自動機62に提示する(図9のステップs29)。
【0079】
ここで、上記に示しような実施の形態4の実際の利用例について説明する。通常運転時には、画像処理信号を利用したロボット等の自動機が、オペレータが指示を与えることなく作業を行うという自動運転が行われている。しかし、ロボットの把持ミスにより作業対象物が転落する等の発生により、自動機の自動運転が困難な場合の、オペレータによる作業支援を目的としている。
【0080】
そのため、作業ミスが生じた作業対象物のみに対して作業支援を行なえば、再度自動運転が可能となる。しかし、作業領域内に複数の作業対象物が存在する状況下においては、オペレータが作業ミスした作業対象物に対して指示を与えても、他の作業対象物の干渉等により、直接作業が行なえない場合がある。このような場合、他の作業対象物に対して作業を行なう事が有効となる。
【0081】
そこで、作業ミスをした作業対象物が作業領域内に存在する間は自動運転への復帰ができないため、作業ミスをした作業対象物に対する作業が可能となる状態まで、オペレータが作業対象物を一つ一つ指示する必要がある。しかし、上記実施の形態4にて示したように作業順序決定手段67により、作業ミスをした作業対象物に対する作業が完了するまでの、複数の作業対象物に対する作業手順を自動的に決定するため、このような操作の煩わしさを解消することができる。
【0082】
上記のように構成された実施の形態4の自動機の作業支援装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、作業領域内に複数の作業対象物が存在する場合において、オペレータ55が最初に指示した作業対象物に対する作業が可能となるまでの、複数の作業対象物に対する作業手順を自動設定するため、一つ一つの作業対象物に対して、オペレータ55が作業指示を繰り返すという操作の煩わしさが解消され、作業が効率よく行なわれる。
【0083】
実施の形態5.
図10はこの発明の実施の形態5における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図11は図10に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、作業対象物としては、上記各実施の形態にて示した場合と同様の場合を用いて説明する。
【0084】
68は代替案をオペレータが修正し修正作業指示として指示を行う場合、代替案の修正指示を含めた修正作業指示としての、修正代替案を作成する修正代替案作成手段である。そして、オペレータ55の代替案の修正指示を含めた修正代替案とする方法としては、例えば代替案の作業経路の一部を修正する場合には、修正範囲の始点と終点とを選択指示し、始点と終点との間における中間経由点を複数点指示すると、各点間が補間され、修正経路を指示し修正代替案とする方法が可能である。ここでは各点間の補間方法として、例えばスプライン曲線による補間を行なう方法がある。
【0085】
そして、3次元情報検証手段61では、この修正作業案の修正作業3次元情報と、3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性を検証する修正代替案検証手段としての機能が追加される。
【0086】
次に、上記のように構成された実施の形態5の自動機の作業支援装置の動作を図11に基づいて説明する。本実施の形態5では、オペレータ55が作業指示を提示し、この作業指示が不整合と判断され、複数の代替案を作成する動作までは、上記各実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【0087】
そして、代替案生成手段64で生成された複数の代替案が、情報提示手段54に入力され、オペレータ55が再度情報提示手段54からの情報提供(図11のステップs22)を受ける。そして、オペレータ55は再度情報を確認して複数の代替案から1つの代替案を選択する。そして、オペレータ55が選択した代替案の一部を修正する場合には、その修正指示をオペレータ55が修正代替案作成手段68に入力し、修正代替案作成手段68にて修正代替案が作成される(図11のステップs34)。
【0088】
次に、3次元情報取得手段59にて、修正代替案に該当する修正作業3次元情報を、3次元計測手段58の全3次元情報の中から取得する(図11のステップs25)。次に、3次元情報検証手段61にて、3次元情報取得手段59にて取得された作業3次元情報と、既に3次元情報処理手段60にて解釈された3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性が検証される(図11のステップs27)。
【0089】
そして、3次元情報検証手段61にて整合性を判断する(図11のステップs28)。上記検証の結果、整合性があると検証された場合、自動機62への作業指示が与えられ、作業が行われる(図11のステップs29)。また、不整合性であると検証された場合には、例えば修正代替案作成手段68を介してオペレータ55に警告情報が発せられるように構成し、オペレータ55の修正指示が再度3次元情報検証手段61にて不適合とならないようにしておく。そして、再びオペレータ55が修正指示を検討し、上記動作を再度繰り返す。
【0090】
上記のように構成された実施の形態5の自動機の作業支援装置によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、オペレータ55が指示した修正指示に対する整合性が、3次元検証手段における検証をあらかじめ実行しておく事で、代替案生成を繰り返す事なく、オペレータ55の知識を活かした作業の実行が、極めて効率的に行なわれる。
【0091】
実施の形態6.
図12はこの発明の実施の形態6における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図13は図12に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、作業対象物としては、上記各実施の形態にて示した場合と同様の場合を用いて説明する。69はオペレータ55が指示する作業指示としての補正作業指示に基づき、3次元計測手段58の計測範囲を限定する計測範囲限定手段である。
【0092】
次に、上記のように構成された実施の形態6の自動機の作業支援装置の動作を図13に基づいて説明する。本実施の形態6では、上記実施の形態1の動作とほぼ同様であるが、3次元情報の計測範囲の限定が加わる。このことに重点をおいて以下説明する。まず、上記実施の形態1と同様の動作を経て、オペレータ55の作業指示が補正され補正作業指示が作成される(図13のステップs24)。
【0093】
次に、この補正作業指示を計測範囲限定手段69に入力する。そして、計測範囲限定手段69では、この補正作業指示に基づいて、3次元計測手段58の計測範囲を限定する(図13のステップs35)。計測範囲の限定方法としては、作業対象物の2次元位置およびその近傍のみの3次元計測が計測範囲とされる。具体例として、作業対象物の近傍とは、作業対象物自体の長辺の2倍の長さを一辺とし、この一辺を正方形とする正方形領域の、各辺が座標軸に平行な領域に限定する方法がある。次に、計測範囲限定手段69にて限定された計測範囲にて3次元計測手段58は3次元計測を行うようにし、以後の動作は上記実施の形態1と同様に行う。
【0094】
上記のように構成された実施の形態6の自動機の作業支援装置によれば、上記実施の形態1と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、オペレータ55が指示した作業指示に対応する3次元情報のみを、3次元計測手段58にて取得するようにし、作業指示の実行に必要な情報のみを取得する事で、処理時間の短縮を図ることができる。尚、上記実施の形態6においては上記実施の形態1に基づいて説明したが、これに限られることはなく、上記示した他の実施の形態においても同様に利用することができることはいうまでもなく、同様の効果を奏することが可能となる。
【0095】
実施の形態7.
上記各実施の形態においては、作業対象物として、多面体形状を有する段ボール箱が、複数個積み重なっているのような状態を想定し、この各物体は同一形状および同一サイズのものとし、自動機が作業対象物を吸着ハンドによって吸着して握持し、作業を行うものとする場合について説明したが、これに限られることはなく、例えば、作業対象物が単体の対象物を積み上げられてなり、単体の対象物を1つ1つ認識できない場合、例えば原料などが山積みに載置されているような場合が想定される。以下、このような作業対象物に対応する実施の形態について説明する。
【0096】
図14はこの発明の実施の形態7における自動機の作業支援装置の構成を示すブロック図、図15は図14に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。図において、70は作業対象物を含む作業領域を撮像して、画像を信号処理して変換する画像入力手段、71はこの画像入力手段70から2次元情報を得るための画像処理手段である。この際の画像改善手法として、例えば入力された濃淡画像中の濃度値の出現頻度分布を均一化するというヒストグラム均一化処理方法を用いることとする。
【0097】
72はこの画像処理手段71にて処理された画像信号をオペレータ73に提供する情報提示手段、74はオペレータ73が情報提示手段72に基づき、作業対象物に対する作業指示を入力するための作業指示入力手段、75は画像信号から3次元情報を得るための3次元計測手段で、ここでいう3次元情報とは、スリット光を一定の方向に移動させながら作業対象物に投影し、スリット光が物体表面に投影される様子をカメラで観測した結果に、三角測量の原理を応用して3次元計測を行う、光切断法という方法にて構成することができる。
【0098】
76はオペレータ73の作業対象物に対する作業指示に該当する作業3次元情報を、3次元計測手段75から取得する3次元情報取得手段、77は3次元計測手段75から得られる3次元情報から、作業領域内の3次元物体占有状態を解釈する3次元情報処理手段、78は3次元情報処理手段77から得られた3次元物体占有状態と、3次元情報取得手段76から得られる作業3次元情報とを基に、両者の整合性を検証する3次元情報検証手段、79は例えばロボットにてなる自動機である。
【0099】
次に上記のように構成された実施の形態7の自動機の作業支援装置の動作を図15に基づいて説明する。まず、上記実施の形態1と同様に、作業対象物が画像入力手段52の撮像視野内に納まるように、画像入力手段52を配置する。そして、自動機の作業支援装置が起動されスタートされる(図15のステップs36)。そして、画像入力手段70によって作業領域の画像が撮像されて入力される(図15のステップs37)。
【0100】
次に、入力された画像の画質改善が画像処理手段71で行なわれ、2次元情報が情報提示手段72を用いてオペレータ73に提示される(図15のステップs38)。このように、画質改善された画像をオペレータ73に示す事で、オペレータ73の負担を軽減している。次に、オペレータ73がこの2次元情報により提示した作業指示を、作業指示入力手段74に入力する(図15のステップs39)。
【0101】
この際に行われる作業指示の内容としては、自動機による作業対象箇所および移動方向の指定が行われる。実際の指定方法としては、作業対象箇所の指定は、情報提示手段72にて表示された画像の中から作業対象箇所を指示することによって行われ。また、移動方向の指定は、作業対象物の作業対象箇所から作業終了箇所までの移動方向に伸びる線分あるいは曲線を指示することによって行われる。
【0102】
次に、3次元情報取得手段75にて、補正作業指示に該当する作業3次元情報を、3次元計測手段75の全3次元情報の中から取得する(図15のステップs40)。次に、3次元情報処理手段77にて、作業領域内に存在する物体の3次元空間内における3次元占有状態が解釈される(図15のステップs41)。なお、本実施の形態7では、3次元占有状態の解釈として、3次元空間上の高さが作業対象物より高い領域と低い領域との2つの領域に分割する方法を用いている。
【0103】
次に、3次元情報検証手段78にて、3次元情報取得手段77にて取得された作業3次元情報と、3次元情報処理手段77にて解釈された3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性が検証される(図15のステップs42)。この、3次元情報検証手段78の検証方法として、本実施の形態7では、作業指示の作業対象箇所から移動方向におけるの高さの情報と、他の作業対象物の高さの情報とが比較され、作業指示の作業対象箇所から移動方向の高さより、他の作業対象物の高さが低い場合には整合性があると検証し、また、高い箇所を有する場合には不整合性であると検証するように構成する(図15のステップs43)。
【0104】
上記検証の結果、整合性があると検証された場合、自動機79への作業指示が与えられ、作業が行われる(図15のステップs44)。また、不整合性であると検証された場合には、例えば情報提示手段72を介してオペレータ73に警告情報が発せられるように構成し、再び上記同様の動作にて、オペレータ73が情報提示手段72より情報提供を受け、再度作業指示を提示する。
【0105】
上記のように構成された実施の形態7の自動機の作業支援装置によれば、オペレータ73が指示した作業内容に相当する作業3次元情報と、3次元情報を基に解釈された3次元物体占有状態とを照らし合わせて整合性を検証する事によって、オペレータ73の作業指示間違いを自動的に検知し、事前に警告を発する事で、作業が遅滞する状況を未然に防ぐ事ができる。
【0106】
上記実施の形態7においては、上記実施の形態1の作業対象物が異なる場合に相当するものについて説明したが、これに限られることはなく、他の実施の形態においても作業対象物の異なる場合を適宜実施することが可能であることはいうまでもなく、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0107】
また、上記各実施の形態にて説明した、代替案生成ルールとして、上記実施の形態7の作業対象物を用いた場合には、作業対象物の最上部領域である作業対象物領域で、かつ、作業対象物領域のうち作業終了位置までの距離が短い作業対象物領域から作業を行うルールとする例が考えられる。
【0108】
なお、上記各実施の形態にて示した動作フローの流れは、一例であり、各図に示した各手段の入出力関係が適正でさえあれば、別の動作フローであってもよく、例えば、3次元計測と画像処理とを同時に行なうように動作してもよい。
【0109】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項1によれば、作業対象物を含む作業領域を撮像した画像の信号処理により、作業対象物の状況を認識し、自動機に作業の指示を行なう自動機の作業支援装置であって、作業領域内に存在する作業対象物の3次元情報を得るための作業3次元計測手段と、作業対象物の状況によりオペレータが提示する作業指示に該当する作業3次元情報を3次元計測手段から取得する3次元情報取得手段と、3次元計測手段から得られる3次元情報から作業指示領域内の3次元物体占有状態を解釈する3次元情報処理手段と、3次元情報処理手段から得られた3次元物体占有状態と、3次元情報取得手段から得られる作業3次元情報とを基に、両者の整合性を検証する3次元情報検証手段とを備えた自動機の作業支援装置において、代替案生成のための代替案生成ルールを蓄積しておく代替案生成ルールデータベースと、3次元計測手段からの3次元情報および代替案生成ルールに基づき、3次元情報検証手段での整合性を有する複数の作業指示の代替案を生成する代替案生成手段とを備え、代替案生成手段で生成された複数の代替案をオペレータに提示し、オペレータが代替案を選択して自動機に提示するので、オペレータの作業指示が3次元的に整合性を有するか否かの判断を、自動機が作業を行う前に検証することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果があり、かつ、オペレータが代替案を作成することなく、整合性を有する代替案を作成することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0110】
また、この発明の請求項2によれば、請求項において、作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の任意の端部位置にある作業対象物から作業を行うルールとするので、確実に整合性を有する代替案を作成することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0111】
また、この発明の請求項3によれば、請求項において、作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、複数の作業対象物の姿勢が作業終了位置の姿勢に到達するための回転角度が小さい作業対象物から作業を行うルールとするので、確実に整合性を有する代替案を作成することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0112】
また、この発明の請求項4によれば、請求項において、作業対象物が単体の対象物を積み上げてなる場合、代替案生成ルールを、作業対象物の最上部領域である作業対象物領域で、かつ、作業対象物領域のうち作業終了位置までの距離が短い作業対象物領域から作業を行うルールとするので、確実に整合性を有する代替案を作成することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0113】
また、この発明の請求項5によれば、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータによって選択された代替案を作成するために利用された代替案生成ルールの選択頻度を記録する選択頻度記録手段と、選択頻度記録手段の情報を基に選択頻度の多い代替案生成ルールを優先する順位を決定し、複数の代替案に優先順位をつける優先度決定手段とを備え、複数の代替案に優先順位を付けてオペレータに提示するので、オペレータが作業状況にあった代替案を選択しやすくなり、作業時間を短縮することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0114】
また、この発明の請求項6によれば、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータの指示した作業指示に至るまでの複数の代替案の作業順序を決定し、オペレータに提示する作業順序決定手段を備えたので、オペレータの1つの作業指示に対して、オペレータが作業指示を繰り返し指示することなくできる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0115】
また、この発明の請求項7によれば、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、代替案をオペレータが修正し修正作業指示として指示を行う場合、修正作業指示の修正作業3次元情報と、3次元情報処理手段から得られた3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性を検証する修正代替案検証手段を備えたので、修正過程を繰り返すことなく、オペレータの知識を活かした作業指示を実行することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0116】
また、この発明の請求項8によれば、請求項ないし請求項のいずれかにおいて、オペレータが指示する作業指示に基づき、3次元計測手段の計測範囲を限定する計測範囲限定手段を備えたので、作業指示に必要な情報のみを取得することができ、処理時間を短縮することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0117】
また、この発明の請求項9によれば、請求項1ないし請求項のいずれかにおいて、作業領域を撮像して画像信号に変換する画像入力手段を備え、3次元計測手段は画像信号から3次元情報を得、また、オペレータの作業対象物に対する作業指示は、画像信号から2次元情報を得る画像処理手段の2次元情報により行われ、画像処理手段の画像処理結果をオペレータに提示する情報提示手段と、情報提示手段から提示された情報に基づいてオペレータが作業指示を入力する作業指示入力手段とを備えたので、オペレータが2次元情報という一般的に利用されている情報にて、作業指示を行うことができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0118】
また、この発明の請求項10によれば、請求項において、作業指示入力手段で入力された作業指示を、画像処理手段の画像処理結果を基に補正する作業指示補正手段を備え、作業指示補正手段によって補正された補正作業指示をオペレータが提示する作業指示とするので、オペレータの作業指示を的確に補正した補正作業指示を基に、整合性を検証することができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0119】
また、この発明の請求項11によれば、請求項1ないし請求項10のいずれかにおいて、3次元情報を、作業領域内に存在する任意の点から作業対象物までの距離にて構成するので、3次元情報を確実に得ることができる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【0120】
また、この発明の請求項12によれば、請求項1ないし請求項11のいずれかにおいて、3次元情報検証手段にて不整合と判断された場合、オペレータに警告音を発生する警告音発生手段を備えたので、オペレータが警告音により、オペレータの指示した作業指示が不整合であることが確実に確認できる自動機の作業支援装置を提供することが可能という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図2】図1に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図3】この発明の実施の形態1による自動機の作業支援装置のオペレータに提示される画像処理画面の例を示したブロック図である。
【図4】この発明の実施の形態2による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図5】図4に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図6】この発明の実施の形態3による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図7】図6に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図8】この発明の実施の形態4による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図9】図8に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図10】この発明の実施の形態5による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図11】図10に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図12】この発明の実施の形態6による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図13】図12に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図14】この発明の実施の形態7による自動機の作業支援装置の構成を示したブロック図である。
【図15】図14に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図16】従来の自動機の作業支援装置の構成を示した図である。
【図17】従来の自動機の作業支援装置の画像処理を示した図である。
【図18】図16に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図19】従来の自動機の作業支援装置の構成を示した図である。
【図20】図19に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【図21】従来の自動機の作業支援装置の画像処理を示した図である。
【図22】従来の自動機の作業支援装置の構成を示した図である。
【図23】図22に示した自動機の作業支援装置の動作を説明するためのフローチャートを示した図である。
【符号の説明】
52,70 画像入力手段、53,71 画像処理手段、54,72 情報提示手段、
55,73 オペレータ、56,74 作業指示入力手段、57 作業指示補正手段、
58,75 3次元計測手段、59,76 3次元情報取得手段、
60,77 3次元情報処理手段、61,78 3次元情報検証手段、
62,79 自動機、63 代替案生成ルールデータベース、64 代替案生成手段、
65 選択頻度記録手段、66 優先度決定手段、67 作業順序決定手段、
68 修正代替案作成手段、69 計測範囲限定手段。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic machine, such as a robot or an industrial machine, capable of automatically performing an operation using an image processing function. It concerns the device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for performing a robot offline programming method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-177615. FIG. 17 is a diagram showing the operation of performing the robot offline programming method using the apparatus shown in FIG. FIG. 18 is a view showing a flowchart of the offline programming method for the robot of the apparatus shown in FIG.
[0003]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image generation device for generating a distance image and a grayscale image of a work target, and includes a light projecting device 1a, a camera 1b, and an image processor 1c. Reference numeral 2 denotes a main processor for executing an off-line programming process in accordance with a control program, 3 a main storage device, 4 a graphic display device, which comprises a display 4a and a display controller 4b. Is provided.
[0004]
Reference numeral 5 denotes a keyboard, 6 denotes a disk controller, 7 denotes a hard disk for storing the generated robot operation path, etc., 8 denotes an XY plotter, 9 denotes a work object for arc welding, and an arc is formed between the members 9a and 9b. Welding is the work objective. Reference numeral 10 denotes a distance image stored in the screen memory, 11 denotes a gray image of the work object 9 drawn on the display screen, 12 denotes a cursor, 13 denotes a motion path of the robot on the gray image 11, and 14 denotes a three-dimensional operation of the robot. It is a route.
[0005]
Next, a conventional offline programming method for a robot configured as described above will be described. First, the image generating device 1 is arranged so that the work object 9 in FIG. 17 is within the field of view of the camera. Then, the system is activated and started (step s1 in FIG. 18). Next, the distance image 10 and the grayscale image 11 are measured using the image generation device 1 (step s2 in FIG. 18).
[0006]
Next, the operator makes a judgment based on the grayscale image 11 of the graphic display device 4, and instructs a start point and an end point of the work as a work target point (step s3 in FIG. 18). Next, a work path is created along the welding line on the grayscale image 11 (step s4 in FIG. 18). Next, three-dimensional coordinates of a portion corresponding to the previously set work route are acquired from the distance image 10 (step s5 in FIG. 18). Next, the approach posture of the robot is determined and controlled based on the three-dimensional coordinates (step s6 in FIG. 18), and the process ends when the end point of the route is reached.
[0007]
In this way, the information on the grayscale image 11 presented to the operator through the graphic display device 4 as a display device is used to convert the work instruction given by the operator into three-dimensional measurement data and supplement it, so that the robot or the like can be used. Offline programming of automatic machines becomes possible.
[0008]
As another conventional example, FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a remote control device for a robot disclosed in, for example, JP-A-6-110544. FIG. 20 is a view showing a flowchart of the operation of the remote control device for the robot shown in FIG. In the figure, reference numeral 15 denotes a correlation detection type three-dimensional position measuring device, 16 denotes a monitor device, 17 denotes a mouse, 18 denotes a coordinate conversion device, and 19 denotes a robot controller.
[0009]
Reference numeral 20 denotes a robot, which includes a hand 20a and a main body 20b. 21 is a work object which is a work, 22 is a television camera for imaging a predetermined area including a point where three-dimensional coordinates are to be detected, 23 is a rotating mechanism for changing the field of view of the television camera 22, and 24 is a rotation mechanism. An angle detector for detecting a rotation angle of the rotation mechanism 23, a processing device 25 for calculating three-dimensional coordinates of a predetermined position to be detected and controlling the driving of the rotation mechanism 23, a screen 26 of the monitor device 16, 26a Is a cursor on the screen 26.
[0010]
Next, the operation of the conventional robot remote control device configured as described above will be described. First, the three-dimensional position measuring device 15 is arranged so that the work object 21 is within the field of view of the imaging. Then, the system is activated and started (step s7 in FIG. 20). Next, using the three-dimensional position measuring device 15 and the television camera 22 in the same device, the three-dimensional distance to each point in the field of view and the grayscale image are measured (step s8 in FIG. 20).
[0011]
Next, the operation target point is designated by the operator using the cursor 26a (step s9 in FIG. 20). Next, from the three-dimensional distance information presented from the three-dimensional position measuring device 15, the three-dimensional coordinates of the designated work target point are acquired (step s10 in FIG. 20).
[0012]
Next, the deviation between the position of the hand 20a of the robot 20 and the three-dimensional position of the work target point is calculated by the coordinate conversion means 18 (step s11 in FIG. 20). Next, the position of the hand 20a of the robot 20 is controlled by the robot controller 19 in which the work target point is interpreted three-dimensionally (step s12 in FIG. 20), and the process ends when the end point of the route is reached (FIG. 20). Step 20 s13).
[0013]
As another conventional example, FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a reaching position control device described in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-54217. FIG. 22 is a block diagram showing a specific circuit configuration for measuring the distance of one television camera of the arrival position control device shown in FIG. 21, and FIG. 23 is a flowchart showing the operation of the arrival position control device shown in FIG. FIG.
[0014]
In the figure, 27 and 28 are television cameras, 29, 30, 31, and 32 are servo motors that change the elevation and horizontal angles of the television cameras 27 and 28, respectively, and control the azimuth of the optical axis, and 33 is a stack of raw materials. A work object formed of a mountain, P is a work object point in the work object 33, 34 and 35 are each television monitors of the television cameras 27 and 28, and 36 and 37 are cross marks, which indicate the work object point P.
[0015]
An azimuth control device 38 controls the azimuth of the television camera 27, and includes shaft encoders 39 and 40, an elevation angle control circuit 41, and a horizontal control circuit 42. Reference numeral 43 denotes a television camera measurement device, which includes a television camera control circuit 44, a video signal processing circuit 45, a monitor control circuit 46, a position meter 47, and an arithmetic circuit 49. Reference numeral 50 denotes an operation lever for moving the mark projected on the monitor television 51 two-dimensionally. The arithmetic circuit 49 is provided with an input A and an output B of the other TV camera 28.
[0016]
Next, the operation of the conventional arrival position control device configured as described above will be described. First, the two television cameras 27 and 28 are arranged so that the work object 33 falls within the field of view of the image. Then, the system is activated and started (step s14 in FIG. 23). Next, a gray image is input using the television cameras 27 and 28 (step s15 in FIG. 23).
[0017]
Next, the operation target point P is specified based on the image displayed on the monitor television 51, and the coordinate reading circuit 48 reads the coordinate data (step s16 in FIG. 23). Next, control is performed by the azimuth control device 38 so that the work target point P coincides with the center point 0 of the images on the television monitors 34 and 35 (step s17 in FIG. 23).
[0018]
Next, the distance to the work target point P is measured from the baseline distance 1 and the azimuth of the two television cameras 27 and 28 based on the principle of triangulation (step s18 in FIG. 23). Then, for example, the work device that performs the work is driven (step s19 in FIG. 23), and the process ends when the end point of the route is reached.
[0019]
In this way, the television cameras 27, 28, etc. are driven based on the instruction of the work target point P given on the image presented to the operator through the television monitors 34, 35, and the three-dimensional By acquiring the measurement data, it is easy to control the device to the work target point.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional work support device for an automatic machine is configured as described above, a robot or the like as an automatic machine can be provided by supplementing the contents specified by an operator on a grayscale image as two-dimensional information with three-dimensional measurement information. Provide an operable three-dimensional path. However, when the robot performs an actual work, the work object of the work instruction or the robot hand may interfere with another work object due to a defect that cannot be easily determined from the two-dimensional information or an error made by the operator. However, there was a problem that work was delayed.
[0021]
Such a problem is a problem caused by acquiring only the three-dimensional information corresponding to the path on the grayscale image designated by the operator from the three-dimensional information acquiring means. That is, in addition to the above-described conventional techniques, even if other methods are used, the three-dimensional path on which the robot can perform motion only by supplementing the two-dimensional path on the grayscale image using the three-dimensional information. As long as the one-way information utilization method of converting to is used, the same kind of problem is likely to occur.
[0022]
In addition, since the conventional work support device of each automatic machine is configured as described above, and the purpose is to automatically determine a work route on a work object regarded as a single on the image, a plurality of work objects exist on the image. If you do not consider. Therefore, when the above-described conventional technique is applied in a situation where a plurality of work objects are present, the same work instruction must be repeated for each work object, which increases the work time and the work load of the operator. There was a problem.
[0023]
In addition, the conventional work support device of each automatic machine is configured as described above, and it always takes all three-dimensional information in the imaging region regardless of the contents of the work instruction of the operator, so that it takes a long processing time. There was a problem.
[0024]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a work support device for an automatic machine that can perform work without delay.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an automatic machine operation support apparatus for recognizing a situation of a work object by performing signal processing of an image of a work area including the work object, and instructing the automatic machine to perform work. Machine work support deviceAndWork three-dimensional measurement means for obtaining three-dimensional information of a work object existing in the work area, and work three-dimensional information corresponding to a work instruction presented by an operator depending on the state of the work object from the three-dimensional measurement means Three-dimensional information acquiring means, three-dimensional information processing means for interpreting a three-dimensional object occupation state in a work instruction area from three-dimensional information obtained from three-dimensional measuring means, and three-dimensional information obtained from three-dimensional information processing means Based on the object occupation state and the work three-dimensional information obtained from the three-dimensional information acquisition means, a three-dimensional information verification means for verifying the consistency between the two is provided.In the work assisting apparatus for an automatic machine provided with an alternative generation rule database for storing alternative generation rules for generating alternatives, based on three-dimensional information from the three-dimensional measuring means and the alternative generation rules, An alternative generation unit that generates a plurality of alternatives to the work instructions having consistency in the dimensional information verification unit, and the operator presents the plurality of alternatives generated by the alternative generation unit to the operator, and the operator Is selected and presented to the automatic machine.
[0026]
In addition, according to the second aspect of the present invention, there is provided a work support device for an automatic machine.1In the case where the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set to the work object at the uppermost position of the plurality of work objects, and any of the plurality of work objects. This is a rule for performing work from the work object located at the end position.
[0027]
Further, according to a third aspect of the present invention, there is provided a work support device for an automatic machine.1In the case where the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set so that the work object at the uppermost position of the plurality of work objects and the posture of the plurality of work objects This is a rule for performing work from a work object having a small rotation angle to reach the posture of the work end position.
[0028]
Further, the work assisting device for an automatic machine according to claim 4 according to the present invention,1In the case where the work object is a stack of single objects, the alternative generation rule is set to the work object region that is the uppermost region of the work object and the work object region to the work end position. This is a rule for performing work from a work object area with a short distance.
[0029]
Further, the work support device for an automatic machine according to claim 5 according to the present invention,1Or claim4The selection frequency recording means for recording the selection frequency of the alternative generation rule used to create the alternative selected by the operator, and the alternative having a high selection frequency based on the information of the selection frequency recording means. Priority determining means for deciding the priority of the plan generation rules and prioritizing the plurality of alternatives is provided, and the plurality of alternatives are prioritized and presented to the operator.
[0030]
In addition, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a work support device for an automatic machine.1Or claim4In any one of the above, there is provided a work order determining means for determining the work order of a plurality of alternatives up to the work instruction instructed by the operator and presenting the work order to the operator.
[0031]
In addition, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided a work support device for an automatic machine.1Or claim6In any one of the above, when the operator corrects the alternative and gives an instruction as a correction work instruction, the correction work three-dimensional information of the correction work instruction and the three-dimensional object occupation state obtained from the three-dimensional information processing means are used. And a modified alternative verification means for verifying the consistency between the two.
[0032]
Also, the work support device for an automatic machine according to claim 8 according to the present invention is the invention as set forth in claims 1 to 5.7In any one of the above, there is provided a measuring range limiting means for limiting the measuring range of the three-dimensional measuring means based on a work instruction given by the operator.
[0033]
Also, the work support device for an automatic machine according to the ninth aspect of the present invention is the first aspect of the present invention.8Wherein the three-dimensional measuring means obtains three-dimensional information from the image signal, and the operator gives a work instruction to the work object in the form of an image signal. The image processing means obtains two-dimensional information from the two-dimensional information. The information presenting means presents the image processing result of the image processing means to the operator, and the operator issues a work instruction based on the information presented from the information presenting means. And a work instruction input means for inputting.
[0034]
Further, according to a tenth aspect of the present invention, there is provided a work support device for an automatic machine.9A work instruction correction means for correcting a work instruction input by the work instruction input means based on an image processing result of the image processing means, wherein an operator presents a corrected work instruction corrected by the work instruction correction means. It is an instruction.
[0035]
Also, the work support device for an automatic machine according to claim 11 according to the present invention is characterized in that:10In any of the above, the three-dimensional information is constituted by a distance from an arbitrary point existing in the work area to the work target.
[0036]
Also, the work support device for an automatic machine according to claim 12 according to the present invention is characterized in that in claims 1 to11In any one of the above, a warning sound generating means for generating a warning sound to the operator when the three-dimensional information verification means determines that there is a mismatch is provided.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for an automatic machine shown in FIG. It is.
[0038]
For the sake of simplicity of description, it is assumed that a plurality of cardboard boxes having a polyhedral shape are stacked as work objects. These objects have the same shape and the same size. Then, it is assumed that the robot as the automatic machine performs the work by sucking and holding the work object by the suction hand.
[0039]
In the figure, reference numeral 52 denotes an image input means for capturing an image of a work area including a work target, converting the image by signal processing, and 53 an image processing means for obtaining two-dimensional information from the image input means 52. In the first embodiment, for example, a Laplacian filtering method as an image sharpening method of reducing blurring and obtaining a sharpened image is used as an image improving method at this time. Using this method, an image such as that shown in FIG. 3A is provided to the operator.
[0040]
Other methods include an image quality improvement method, for example, a histogram equalization process for equalizing the appearance frequency distribution of density values in an input grayscale image, or an image processing unit other than an image quality improvement method. There is a method of dividing an object into regions that can be regarded as uniform in a grayscale image by an area dividing method (FIG. 3B).
[0041]
Alternatively, the input image is searched by the image pattern of the work object registered in advance, and a region of each work object is extracted. The template matching method, or the image input device 52 without performing specific image processing. The input grayscale image (FIG. 3C) may be displayed as it is.
[0042]
54 is an information presenting means for providing the image signal processed by the image processing means 53 to the operator 55, and 56 is a work instruction input for the operator 55 to input a work instruction for a work target based on the information presenting means 54. Means 57 is a work instruction correcting means for correcting the work instruction input to the work instruction input means 56 based on the image processing result of the image processing means 53. As the correction method, for example, the operator 55 If the instruction indicates a position deviated from the center of gravity of the work object, the instruction is corrected to match the center of gravity of the work object.
[0043]
Reference numeral 58 denotes three-dimensional measurement means for obtaining three-dimensional information from an image signal. Here, the three-dimensional information means three-dimensional measurement based on the principle of triangulation using images input from two cameras. So-called binocular stereo vision is used. Then, for example, the distance from a point at the center position of the work object on the floor on which the work object is placed to a position on each surface of the work object, as an example, of an arbitrary point existing in the work area Can be configured.
[0044]
Reference numeral 59 denotes a three-dimensional information acquisition unit that acquires, from the three-dimensional measurement unit 58, work three-dimensional information corresponding to the corrected work instruction corrected by the work instruction correction unit 57, as a work instruction for the work target of the operator 55. Is a three-dimensional information processing means for interpreting the three-dimensional object occupation state in the work area from the three-dimensional information obtained from the three-dimensional measurement means 58, and 61 is a three-dimensional object occupation state obtained from the three-dimensional information processing means 60. The three-dimensional information verification means 62 for verifying the consistency between the two based on the work three-dimensional information obtained from the three-dimensional information acquisition means 59 is an automatic machine such as a robot.
[0045]
Next, the operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. First, the image input unit 52 is arranged so that the work target falls within the field of view of the image input unit 52. Then, the work support device of the automatic machine is activated and started (step s20 in FIG. 2). Then, an image of the work area is captured and input by the image input means 52 (step s21 in FIG. 2).
[0046]
Next, the image quality of the input image is improved by the image processing means 53, and the two-dimensional information is presented to the operator 55 using the information presenting means 54 (step s22 in FIG. 2). In this way, by displaying the image whose image quality has been improved to the operator 55, the burden on the operator 55 is reduced.
[0047]
Next, the work instruction presented by the operator 55 based on the two-dimensional information is input to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 2). Next, the work instruction is corrected by the work instruction correcting means 57 to the position of the center of gravity of the work target based on the image processing result of the image processing means 53 (step s24 in FIG. 2), and is set as a corrected work instruction. .
[0048]
Next, the three-dimensional information acquisition means 59 acquires the work three-dimensional information corresponding to the correction work instruction from all the three-dimensional information of the three-dimensional measurement means 58 (step s25 in FIG. 2). Next, the three-dimensional information processing means 60 interprets the three-dimensional occupation state of the object existing in the work area in the three-dimensional space (step s26 in FIG. 2). In the first embodiment, as the interpretation of the three-dimensional occupation state, regions having the same height in the three-dimensional space and spatially adjacent regions are defined as the same region or distant regions are defined as different regions. A method of dividing an area is used.
[0049]
Next, the three-dimensional information verification unit 61 uses the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit 59 and the three-dimensional object occupation state interpreted by the three-dimensional information processing unit 60 based on the three-dimensional object occupation state. The consistency between the two is verified (step s27 in FIG. 2). In the first embodiment, as the verification method of the three-dimensional information verification unit 61, the information on the height of the work object in the work instruction is compared with the information on the heights of other work objects, and If the height of another work object is lower than the height of the work object, it is verified that there is consistency, and if the height of the other work object is higher, it is verified that there is inconsistency (see FIG. 2). Step s28).
[0050]
As a result of the verification, when it is verified that there is consistency, a work instruction is given to the automatic machine 62, and the work is performed (step s29 in FIG. 2). Further, when it is verified that the information is inconsistent, warning information is issued to the operator 55 via the information presenting means 54, for example. Receiving the information from 54, the work instruction is presented again.
[0051]
According to the work supporting apparatus for an automatic machine of the first embodiment configured as described above, the work three-dimensional information corresponding to the work content instructed by the operator 55 and the three-dimensional object interpreted based on the three-dimensional information By verifying the consistency with the occupancy state, a mistake in the work instruction of the operator 55 is automatically detected, and a warning is issued in advance, whereby a situation in which the work is delayed can be prevented.
[0052]
Further, in the first embodiment, an example in which the selection of the work target is performed by inputting the position as the instruction content input by the work instruction input means 56 has been described. For example, the moving amount, the moving direction, and the like may be provided. In this case, the three-dimensional information verification unit 61 determines the three-dimensional object occupation state corresponding to the moving amount and the moving direction and the content of the work instruction. The consistency may be verified by comparing the three-dimensional information with the work three-dimensional information.
In addition, not only one work object may be selected as a work object, but a plurality of work objects may be selected and instructed.
[0053]
Further, in the first embodiment, as the verification method of the three-dimensional information verification unit 61, the verification method of comparing the work object with the height of the object around the work object is described as an example. As an example, the area corresponding to the position of the center of gravity of the work object is determined by the three-dimensional information verification means 61 as n% of one area of the work object (n is determined by the shape of the work object, etc. It is possible to determine that this work object is unnecessarily obscured by other objects in performing the work and is inconsistent if You may comprise.
[0054]
In addition, when the two-lens stereo vision is used as the three-dimensional measuring means 58, an image of only two-dimensional information input by one of the cameras is presented to the operator 55 in order to reduce the work load of the operator 55. Is the case. However, it may not be possible to observe another object concealing the work target in the image input by the one camera. Therefore, as described in the first embodiment, if the three-dimensional information verification unit 61 confirms the input, it is possible to take into account the input of both cameras, so that such a defect is detected in advance and It is possible to do.
[0055]
It is needless to say that various methods in each means described in the first embodiment can be similarly implemented in each of the following embodiments, and in each of the following embodiments, these methods are used. Description is omitted as appropriate.
[0056]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a work assisting device for an automatic machine according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the work assisting device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In addition, a description will be given using a case similar to the case described in Embodiment 1 as the work target.
[0057]
63 is an alternative generation rule database for storing alternative generation rules for generating alternatives, and 64 is a three-dimensional information verification unit 61 based on the three-dimensional information from the three-dimensional measuring unit 58 and the alternative generation rules. This is an alternative generation means for generating alternatives for a plurality of work instructions having consistency with each other.
[0058]
As an alternative generation rule, when the work object is composed of a plurality of objects, the work object at the uppermost position of the plurality of work objects, and any of the plurality of work objects It is assumed that the work is performed from the work object at the end position.
Further, as another alternative generation rule, a rotation angle for reaching the posture of the work object located at the uppermost position of the plurality of work objects and the posture of the plurality of work objects to the work end position is set. There is a rule that works from a small work target. Both of the above rules may be used, or only one of the rules may be used.
[0059]
Next, an operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the second embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. First, as in the first embodiment, the image input unit 52 is arranged so that the work target falls within the field of view of the image input unit 52. Then, the work support device of the automatic machine is activated and started (step s20 in FIG. 5), and an image of the work area is captured and input by the image input means 52 (step s21 in FIG. 5).
[0060]
Next, the image quality of the input image is improved by the image processing means 53, and the two-dimensional information is presented to the operator 55 using the information presenting means 54 (step s22 in FIG. 5). In this way, by displaying the image whose image quality has been improved to the operator 55, the burden on the operator 55 is reduced.
[0061]
Next, the work instruction presented by the operator 55 based on the two-dimensional information is input to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 5). Next, the work instruction is corrected by the work instruction correction unit 57 to the position of the center of gravity of the work target based on the image processing result of the image processing unit 53 (step s24 in FIG. 5), and is set as a corrected work instruction. .
[0062]
Next, the three-dimensional information acquisition means 59 acquires the work three-dimensional information corresponding to the correction work target instruction from all the three-dimensional information of the three-dimensional measurement means 58 (step s25 in FIG. 5). Next, the three-dimensional information processing means 60 interprets the three-dimensional occupation state of the object existing in the work area in the three-dimensional space (step s26 in FIG. 5). In the second embodiment, as in the first embodiment, as an interpretation of the three-dimensional occupation state, regions having the same height in the three-dimensional space and spatially adjacent regions are the same region, or In addition, a method is used in which a distant region is divided as another region.
[0063]
Next, the three-dimensional information verification unit 61 uses the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit 59 and the three-dimensional object occupation state interpreted by the three-dimensional information processing unit 60 based on the three-dimensional object occupation state. The consistency between the two is verified (step s27 in FIG. 5). As the verification method of the three-dimensional information verification means 61, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, information on the height of the work object of the work instruction and information on the height of the other work objects are provided. Is verified, if the height of the other work object is lower than the height of the work object of the work instruction, it is verified that there is consistency, and if it is higher, it is verified that there is inconsistency. (Step s28 in FIG. 5).
[0064]
As a result of the verification, when it is verified that there is consistency, a work instruction is given to the automatic machine, and the work is performed (step s29 in FIG. 5). Further, when it is verified that they are inconsistent, the alternative generation unit 64 determines the 3D information based on the three-dimensional information from the three-dimensional measurement unit 58 and the alternative generation rule from the alternative generation rule database 63. A plurality of alternatives to the work instructions having consistency in the dimension information verification means 61 are generated (step s30 in FIG. 5).
[0065]
Then, the plurality of alternatives generated by the alternative generating unit 64 are presented to the operator 55 via the information presenting unit 54, and the operator 55 again provides information from the information presenting unit 54 (step s22 in FIG. 5). Upon receiving the confirmation again, one of the alternatives is selected as a work instruction, input to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 5), and presented to the automatic machine 62 (step s23). Step s29 in FIG. 5).
[0066]
According to the work supporting apparatus for an automatic machine of the second embodiment configured as described above, the contents of the work instructed by the operator are interpreted based on the three-dimensional information in the same manner as in the first embodiment. In addition to verifying against the occupancy state, by automatically generating alternatives, the operator 55 does not need to create alternatives, and only needs to select presented alternatives. Work support to 62 is performed safely and promptly.
[0067]
In the second embodiment, only the alternative generated by the alternative generating means 64 is presented to the information presenting means 54. For example, the original work instruction given by the operator 55 is also displayed at the same time. When the operator 55 selects the original work instruction, the original work instruction may be forcibly executed. This is a remedy based on over-judgment such that the system of the work support device of the automatic machine itself, for example, is able to actually work, but judges that the work cannot be performed due to slight concealment of the work object. For example, even when the work instruction of the operator 55 is forcibly performed, it is effective in a case where the work is not substantially hindered by the operator's rule of thumb.
[0068]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the work assisting device for an automatic machine according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing a flow chart for explaining the operation of the work assisting device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The work target will be described using the same cases as those described in the above embodiments.
[0069]
65 is a selection frequency recording unit that records the selection frequency of the alternative generation rule used to create the alternative selected by the operator 55, and 66 is a plurality of alternatives based on the information of the selection frequency recording unit 65. Is a priority determining means for determining the priority order of the alternative generation rules having a high selection frequency and assigning priorities to a plurality of alternatives.
[0070]
Next, the operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the third embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the operation is the same as that of the second embodiment up to the operation in which the operator 55 presents the first work instruction, the operation instruction is determined to be inconsistent, and a plurality of alternatives are created. Omitted. Then, the plurality of alternatives generated by the alternative generating unit 64 are presented to the operator 55 via the information presenting unit 54, and the operator 55 again provides information from the information presenting unit 54 (step s22 in FIG. 7). receive.
[0071]
After reconfirmation, one alternative is selected from a plurality of alternatives, set as a work instruction, and input to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 7). Next, this work instruction is presented to the automatic machine 62 (step s29 in FIG. 7), and at the same time, the alternative frequency generation rule used to create the alternative selected by the operator 55 is stored in the selection frequency recording means 65. Is recorded (step s31 in FIG. 7).
[0072]
Again, the operator 55 presents a work instruction through the same operation as in the second embodiment, and if the work instruction is determined to be inconsistent, the operation up to the operation of creating a plurality of alternatives is performed in the same manner as described above. It is. Next, the plurality of alternatives created by the alternative creating means 64 are determined by the priority determining means 66 based on the information of the selection frequency recording means 65 to give priority to the alternative generating rule with the higher selection frequency. Then, a plurality of alternatives are prioritized (step s32 in FIG. 7).
[0073]
Next, a plurality of alternatives are prioritized and presented to the operator 55 via the information presenting means 54 (step s22 in FIG. 7). Next, the operator 55 checks again by providing information from the information presenting means 54 again, and selects one alternative from a plurality of alternatives. At this time, the operator 55 can easily select an alternative according to the work environment. Then, the selected alternative is used as a work instruction and input to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 7), and this work instruction is presented to the automatic machine 62 (step s29 in FIG. 7).
[0074]
According to the work supporting apparatus for an automatic machine of the third embodiment configured as described above, not only the same effects as those of the above-described embodiments can be achieved, but also a plurality of alternatives can be prioritized. Since the order is presented to the operator 55, the operator 55 can give a work instruction using this order as a judgment material. Therefore, it is possible to shorten the work time required to select an alternative that suits the work situation, and to improve the work efficiency.
[0075]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart showing an operation of the work support device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The work target will be described using the same cases as those described in the above embodiments.
[0076]
Reference numeral 67 denotes a work order determining means for determining the work order of a plurality of alternatives up to the work instruction instructed by the operator 55 and presenting it to the operator 55 via the information presenting means 54.
[0077]
Next, the operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the fourth embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the operation of the operator 55 presents a work instruction, the operation instruction is determined to be inconsistent, and the operation of creating a plurality of alternatives is the same as the operation of the second embodiment, and therefore will be omitted. I do. Then, the plurality of alternatives generated by the alternative generation unit 64 are determined by rearranging the plurality of alternatives in the work order up to the work instruction instructed by the operator 55 by the work order determination unit 67 (step s33 in FIG. 9). .
[0078]
Next, the plurality of alternatives rearranged in the work order are presented to the operator 55 via the information presenting means 54 (step s22 in FIG. 9). Then, the operator 55 confirms the work instruction, sets a plurality of alternatives rearranged in the work order as work instructions, and inputs the work instructions to the work instruction input means 56 (step s23 in FIG. 9). 62 (step s29 in FIG. 9).
[0079]
Here, an actual use example of the fourth embodiment as described above will be described. During normal operation, an automatic machine such as a robot using an image processing signal performs an operation without an operator giving an instruction. However, the object of the present invention is to assist the operator when the automatic operation of the automatic machine is difficult due to the occurrence of a fall of the work target due to a holding error of the robot.
[0080]
Therefore, if the work support is performed only for the work target in which the work error has occurred, the automatic operation can be performed again. However, in a situation where a plurality of work objects exist in the work area, even if the operator gives an instruction to the work object in which the work has been mistaken, the work can be performed directly due to interference of other work objects. May not be. In such a case, it is effective to work on another work target.
[0081]
Therefore, since it is not possible to return to the automatic operation while the work object having the work error is present in the work area, the operator has to remove the work object until the work on the work object having the work error becomes possible. You need to give instructions one by one. However, as described in the fourth embodiment, the work order determination means 67 automatically determines the work procedure for a plurality of work objects until the work for the work object having a work error is completed. In addition, such troublesome operation can be eliminated.
[0082]
According to the work assisting apparatus for an automatic machine of the fourth embodiment configured as described above, the same effect as in each of the above-described embodiments can be obtained, and a plurality of work objects exist in the work area. In order to automatically set a work procedure for a plurality of work objects until the work on the work object first specified by the operator 55 becomes possible, the operator 55 The troublesome operation of repeating the work instruction is eliminated, and the work is performed efficiently.
[0083]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The work target will be described using the same cases as those described in the above embodiments.
[0084]
Reference numeral 68 denotes a modification alternative plan creating means for creating a modification alternative plan as a modification work instruction including a modification instruction of the alternative plan when the operator modifies the alternative plan and gives an instruction as a modification work instruction. Then, as a method of making a modified alternative including an instruction for modifying the alternative of the operator 55, for example, when a part of the work route of the alternative is to be modified, the start point and the end point of the modification range are selected and instructed, When a plurality of intermediate via points between the start point and the end point are designated, a method of interpolating between the points and designating a correction route to be a correction alternative is possible. Here, as an interpolation method between each point, for example, there is a method of performing interpolation using a spline curve.
[0085]
In the three-dimensional information verification means 61, a function as a correction alternative plan verification means for verifying the consistency of the correction work plan based on the correction work three-dimensional information and the three-dimensional object occupation state is added. You.
[0086]
Next, the operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the fifth embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, since the operator 55 presents a work instruction, it is determined that the work instruction is inconsistent, and the operation of creating a plurality of alternatives is the same as in each of the above-described embodiments, and a description thereof will be omitted. I do.
[0087]
Then, the plurality of alternatives generated by the alternative generating unit 64 are input to the information presenting unit 54, and the operator 55 receives the information provision from the information presenting unit 54 again (step s22 in FIG. 11). Then, the operator 55 checks the information again and selects one alternative from the plurality of alternatives. When the operator 55 corrects a part of the selected alternative, the operator 55 inputs a correction instruction to the corrected alternative creating means 68, and the corrected alternative creating means 68 creates the corrected alternative. (Step s34 in FIG. 11).
[0088]
Next, the three-dimensional information obtaining means 59 obtains the correction work three-dimensional information corresponding to the correction alternative from all the three-dimensional information of the three-dimensional measuring means 58 (step s25 in FIG. 11). Next, the three-dimensional information verification means 61 uses the three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition means 59 and the three-dimensional object occupation state already interpreted by the three-dimensional information processing means 60. Then, the consistency between the two is verified (step s27 in FIG. 11).
[0089]
Then, the consistency is determined by the three-dimensional information verification means 61 (step s28 in FIG. 11). As a result of the verification, when it is verified that there is consistency, a work instruction is given to the automatic machine 62, and the work is performed (step s29 in FIG. 11). Further, when it is verified that there is inconsistency, warning information is issued to the operator 55 via, for example, the correction alternative creation means 68, and the correction instruction of the operator 55 is again output to the three-dimensional information verification means. At step 61, it is ensured that there is no nonconformity. Then, the operator 55 again examines the correction instruction, and repeats the above operation again.
[0090]
According to the work supporting apparatus for an automatic machine of the fifth embodiment configured as described above, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described embodiments, as well as the consistency with the correction instruction given by the operator 55. By performing the verification by the three-dimensional verification means in advance, the execution of the work utilizing the knowledge of the operator 55 can be performed extremely efficiently without repeating the generation of the alternative.
[0091]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to Embodiment 6 of the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing a flow chart for explaining the operation of the work support device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, the same parts as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The work target will be described using the same cases as those described in the above embodiments. Reference numeral 69 denotes a measurement range limiting unit that limits the measurement range of the three-dimensional measurement unit 58 based on a correction work instruction as a work instruction instructed by the operator 55.
[0092]
Next, an operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the sixth embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, the operation is almost the same as that of the first embodiment, except that the measurement range of the three-dimensional information is limited. The following description focuses on this. First, through the same operation as in the first embodiment, the work instruction of the operator 55 is corrected, and a corrected work instruction is created (step s24 in FIG. 13).
[0093]
Next, the correction work instruction is input to the measurement range limiting means 69. Then, the measuring range limiting unit 69 limits the measuring range of the three-dimensional measuring unit 58 based on the correction work instruction (step s35 in FIG. 13). As a method of limiting the measurement range, the measurement range is a three-dimensional measurement of only the two-dimensional position of the work target and its vicinity. As a specific example, the vicinity of the work target is limited to a region in which each side is a square having a length twice as long as the long side of the work target itself, and each side is parallel to the coordinate axis. There is a way. Next, the three-dimensional measurement means 58 performs three-dimensional measurement within the measurement range limited by the measurement range limitation means 69, and the subsequent operations are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0094]
According to the work assisting apparatus for an automatic machine of the sixth embodiment configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, as well as the work instruction corresponding to the work instruction given by the operator 55. The processing time can be reduced by acquiring only the dimensional information by the three-dimensional measuring means 58 and acquiring only the information necessary for executing the work instruction. Although the sixth embodiment has been described based on the first embodiment, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be similarly applied to the other embodiments described above. Therefore, a similar effect can be obtained.
[0095]
Embodiment 7 FIG.
In each of the above embodiments, it is assumed that a plurality of corrugated cardboard boxes having a polyhedral shape are stacked as work objects, and each of the objects has the same shape and the same size. Although the case where the work object is to be sucked and gripped by the suction hand and the work is to be performed has been described, the work object is not limited to this.For example, the work object is a stack of a single object, When individual objects cannot be recognized one by one, for example, it is assumed that raw materials and the like are placed in piles. Hereinafter, an embodiment corresponding to such a work target will be described.
[0096]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a work assisting device for an automatic machine according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 15 is a flowchart showing an operation of the work assisting device for an automatic machine shown in FIG. It is. In the figure, reference numeral 70 denotes an image input unit which captures an image of a work area including a work target, converts the image by signal processing, and 71 denotes an image processing unit for obtaining two-dimensional information from the image input unit 70. As an image improvement method at this time, for example, a histogram equalization processing method of equalizing the appearance frequency distribution of density values in an input grayscale image is used.
[0097]
72 is an information presenting means for providing the image signal processed by the image processing means 71 to the operator 73; 74 is a work instruction input for the operator 73 to input a work instruction for a work target based on the information presenting means 72; Means 75 is a three-dimensional measuring means for obtaining three-dimensional information from the image signal. The three-dimensional information referred to here is a method in which the slit light is projected on the work object while moving in a certain direction, and the slit light is projected on the object. It can be configured by a method called a light section method in which three-dimensional measurement is performed by applying the principle of triangulation to the result of observing the state projected on the surface with a camera.
[0098]
Reference numeral 76 denotes three-dimensional information obtaining means for obtaining, from the three-dimensional measuring means 75, three-dimensional information obtained from the three-dimensional measuring means 75, based on three-dimensional information obtained from the three-dimensional measuring means 75. The three-dimensional information processing means 78 for interpreting the three-dimensional object occupation state in the area includes a three-dimensional object occupation state obtained from the three-dimensional information processing means 77 and work three-dimensional information obtained from the three-dimensional information acquisition means 76. The three-dimensional information verification means 79 for verifying the consistency between the two is based on the above, and is an automatic machine such as a robot.
[0099]
Next, an operation of the work supporting apparatus for an automatic machine according to the seventh embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. First, as in the first embodiment, the image input unit 52 is arranged so that the work target falls within the field of view of the image input unit 52. Then, the work support device of the automatic machine is activated and started (step s36 in FIG. 15). Then, the image of the work area is captured and input by the image input means 70 (step s37 in FIG. 15).
[0100]
Next, the image quality of the input image is improved by the image processing means 71, and the two-dimensional information is presented to the operator 73 using the information presenting means 72 (step s38 in FIG. 15). In this way, by displaying the image with the improved image quality to the operator 73, the burden on the operator 73 is reduced. Next, the operator 73 inputs the work instruction presented by the two-dimensional information to the work instruction input means 74 (step s39 in FIG. 15).
[0101]
As the contents of the work instruction performed at this time, a work target location and a movement direction are specified by the automatic machine. As an actual designation method, the designation of the work target portion is performed by designating the work target portion from the image displayed by the information presenting means 72. The designation of the movement direction is performed by designating a line segment or a curve extending in the movement direction from the work target location of the work target to the work end location.
[0102]
Next, the three-dimensional information acquisition means 75 acquires the work three-dimensional information corresponding to the correction work instruction from all the three-dimensional information of the three-dimensional measurement means 75 (step s40 in FIG. 15). Next, the three-dimensional information processing means 77 interprets the three-dimensional occupation state of the object existing in the work area in the three-dimensional space (step s41 in FIG. 15). In the seventh embodiment, as the interpretation of the three-dimensional occupation state, a method is used in which the three-dimensional space is divided into two regions: a region having a height higher than the work target and a region having a height lower than the work target.
[0103]
Next, the three-dimensional information verification unit 78 uses the work three-dimensional information acquired by the three-dimensional information acquisition unit 77 and the three-dimensional object occupation state interpreted by the three-dimensional information processing unit 77, based on the three-dimensional information occupation state. The consistency between the two is verified (step s42 in FIG. 15). In the seventh embodiment, as the verification method of the three-dimensional information verification unit 78, the information on the height in the moving direction from the work target location of the work instruction is compared with the information on the height of another work target. If the height of the other work object is lower than the height in the moving direction from the work target position of the work instruction, it is verified that there is consistency, and if the work object has a high position, it is inconsistent. (Step s43 in FIG. 15).
[0104]
As a result of the verification, when it is verified that there is consistency, a work instruction is given to the automatic machine 79, and the work is performed (step s44 in FIG. 15). When it is verified that the information is inconsistent, for example, warning information is issued to the operator 73 via the information presenting means 72. Receiving the information from 72, the work instruction is presented again.
[0105]
According to the work supporting apparatus for an automatic machine of the seventh embodiment configured as described above, the work three-dimensional information corresponding to the work content instructed by the operator 73 and the three-dimensional object interpreted based on the three-dimensional information By verifying the consistency with the occupation state, the operator 73 can automatically detect an error in the work instruction of the operator 73 and issue a warning in advance, thereby preventing a situation in which the work is delayed.
[0106]
In the above-described seventh embodiment, the case where the work object of the first embodiment is different has been described. However, the present invention is not limited to this, and the work object may be different in other embodiments. Needless to say, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
[0107]
Further, when the work object of the seventh embodiment is used as the alternative generation rule described in each of the above embodiments, the work object region which is the uppermost region of the work object, and An example is considered in which the rule is set such that the work is performed from the work object area having a short distance to the work end position in the work object area.
[0108]
Note that the flow of the operation flow described in each of the above embodiments is an example, and another operation flow may be used as long as the input / output relationship of each unit illustrated in each drawing is appropriate. Alternatively, an operation may be performed so that three-dimensional measurement and image processing are performed simultaneously.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, an automatic machine for recognizing the situation of a work target and instructing the automatic machine to perform a work by performing signal processing of an image of a work area including the work target. Work support equipmentAndWork three-dimensional measurement means for obtaining three-dimensional information of a work object existing in the work area, and work three-dimensional information corresponding to a work instruction presented by an operator depending on the state of the work object from the three-dimensional measurement means Three-dimensional information acquiring means, three-dimensional information processing means for interpreting a three-dimensional object occupation state in a work instruction area from three-dimensional information obtained from three-dimensional measuring means, and three-dimensional information obtained from three-dimensional information processing means A three-dimensional information verification unit that verifies the consistency between the two based on the object occupation state and the work three-dimensional information obtained from the three-dimensional information acquisition unit;In the work support device of the automatic machine, a three-dimensional data is stored based on an alternative generation rule for storing the alternatives, and the three-dimensional information is generated based on the three-dimensional information and the alternative generation rules from the three-dimensional measuring means. An alternative generation unit that generates alternatives to a plurality of work instructions having consistency in the information verification unit, and presents the plurality of alternatives generated by the alternative generation unit to an operator, and the operator identifies the alternatives. An automatic machine operation support device that can select and present to the automatic machine so that the operator can verify whether or not the work instruction has three-dimensional consistency before the automatic machine performs the work. It is possible to provide an operation support device for an automatic machine that has an effect of being able to provide, and that can create a consistent alternative without an operator creating an alternative. There is a cormorant effect.
[0110]
According to claim 2 of the present invention,1In the case where the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set to the work object at the uppermost position of the plurality of work objects, and any of the plurality of work objects. Since the rule is to perform work from the work object at the end position, there is an effect that it is possible to provide a work support device for an automatic machine that can reliably create an alternative with consistency.
[0111]
According to claim 3 of the present invention, claim1In the case where the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set so that the work object at the uppermost position of the plurality of work objects and the posture of the plurality of work objects To provide a work support device for an automatic machine that can create an alternative with certain consistency because the rule is to work from a work object with a small rotation angle to reach the posture of the work end position. There is an effect that is possible.
[0112]
According to claim 4 of the present invention, claim1In the case where the work object is a stack of single objects, the alternative generation rule is set to the work object region that is the uppermost region of the work object and the work object region to the work end position. Since the rule is to perform work from a work object region with a short distance, there is an effect that it is possible to provide a work support device for an automatic machine that can reliably create an alternative with consistency.
[0113]
According to claim 5 of the present invention, claim1Or claim4The selection frequency recording means for recording the selection frequency of the alternative generation rule used to create the alternative selected by the operator; Priority determining means for determining the priority of the plan generation rules and prioritizing a plurality of alternatives, and prioritizing the plurality of alternatives and presenting them to the operator; Thus, there is an effect that it is possible to provide a work support device for an automatic machine, which makes it easier to select an alternative solution and can shorten the work time.
[0114]
Also, according to claim 6 of the present invention, claim1Or claim4In any one of the above, there is provided a work order determining means for determining a work order of a plurality of alternatives up to a work instruction instructed by the operator and presenting the work order to the operator. Can provide an operation support device for an automatic machine which can be performed without repeatedly giving a work instruction.
[0115]
Further, according to claim 7 of the present invention, claim1Or claim6In any one of the above, when the operator corrects the alternative and gives an instruction as a correction work instruction, the correction work three-dimensional information of the correction work instruction and the three-dimensional object occupation state obtained from the three-dimensional information processing means are used. Therefore, it is possible to provide a work support device for an automatic machine which can execute a work instruction utilizing an operator's knowledge without repeating a correction process, since a correction alternative verification means for verifying the consistency between the two is provided. The effect is possible.
[0116]
Also, according to claim 8 of the present invention, claim1Or claim7In any one of the above, the measurement range limiting means for limiting the measurement range of the three-dimensional measuring means is provided based on the work instruction given by the operator, so that only the information necessary for the work instruction can be obtained, and the processing time can be reduced. There is an effect that it is possible to provide a work support device for an automatic machine that can be shortened.
[0117]
Also, according to claim 9 of the present invention, claims 1 to claim8Wherein the three-dimensional measuring means obtains three-dimensional information from the image signal, and the operator gives a work instruction to the work object in the form of an image signal. The image processing means obtains two-dimensional information from the two-dimensional information. The information presenting means presents the image processing result of the image processing means to the operator, and the operator issues a work instruction based on the information presented from the information presenting means. With the provision of the work instruction input means for inputting, it is possible to provide a work support device of an automatic machine which can give a work instruction using two-dimensional information which is generally used by an operator. There is.
[0118]
Also, according to claim 10 of the present invention, claim9A work instruction correction means for correcting a work instruction input by the work instruction input means based on an image processing result of the image processing means, wherein an operator presents a corrected work instruction corrected by the work instruction correction means. Since there is an instruction, there is an effect that it is possible to provide an automatic machine operation support device capable of verifying consistency based on a corrected operation instruction obtained by appropriately correcting an operator's operation instruction.
[0119]
Also, according to claim 11 of the present invention, claims 1 to claim10In any one of the above, since the three-dimensional information is constituted by a distance from an arbitrary point existing in the work area to the work target, an operation support device for an automatic machine capable of reliably obtaining the three-dimensional information is provided. There is an effect that it is possible to do.
[0120]
Also, according to claim 12 of the present invention, claims 1 to claim11In any one of the above, if the three-dimensional information verifying means determines that there is an inconsistency, a warning sound generating means for generating a warning sound to the operator is provided. There is an effect that it is possible to provide an operation support device for an automatic machine, which can surely confirm the matching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device of the automatic machine shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing an example of an image processing screen presented to an operator of the automatic machine work support device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an operation support device for an automatic machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to Embodiment 3 of the present invention.
7 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the work support device of the automatic machine shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to Embodiment 4 of the present invention.
9 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to Embodiment 5 of the present invention.
11 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an automatic machine work support device according to a sixth embodiment of the present invention.
13 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 12;
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a work support device for an automatic machine according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device of the automatic machine shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a conventional work support device for an automatic machine.
FIG. 17 is a diagram showing image processing of a conventional work support device for an automatic machine.
18 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a conventional work support device for an automatic machine.
20 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 19;
FIG. 21 is a diagram showing image processing of a conventional work support device for an automatic machine.
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a conventional work support device for an automatic machine.
FIG. 23 is a view showing a flowchart for explaining the operation of the work support device for the automatic machine shown in FIG. 22;
[Explanation of symbols]
52, 70 image input means, 53, 71 image processing means, 54, 72 information presentation means,
55, 73 operator, 56, 74 work instruction input means, 57 work instruction correction means,
58, 75 three-dimensional measuring means, 59, 76 three-dimensional information obtaining means,
60, 77 three-dimensional information processing means, 61, 78 three-dimensional information verification means,
62,79 automatic machine, 63 alternative generation rule database, 64 alternative generation means,
65 selection frequency recording means, 66 priority determining means, 67 work order determining means,
68 Modified alternative creation means, 69 Measurement range limiting means.

Claims (12)

作業対象物を含む作業領域を撮像した画像の信号処理により、上記作業対象物の状況を認識し、自動機に作業の指示を行なう自動機の作業支援装置であって、
上記作業領域内に存在する上記作業対象物の3次元情報を得るための作業3次元計測手段と、
上記作業対象物の状況によりオペレータが提示する作業指示に該当する作業3次元情報を上記3次元計測手段から取得する3次元情報取得手段と、
上記3次元計測手段から得られる上記3次元情報から上記作業指示領域内の3次元物体占有状態を解釈する3次元情報処理手段と、
上記3次元情報処理手段から得られた上記3次元物体占有状態と、上記3次元情報取得手段から得られる上記作業3次元情報とを基に、両者の整合性を検証する3次元情報検証手段とを備えた自動機の作業支援装置において、
代替案生成のための代替案生成ルールを蓄積しておく代替案生成ルールデータベースと、3次元計測手段からの3次元情報および上記代替案生成ルールに基づき、3次元情報検証手段での整合性を有する複数の作業指示の上記代替案を生成する代替案生成手段とを備え、上記代替案生成手段で生成された複数の代替案をオペレータに提示し、上記オペレータが上記代替案を選択して自動機に提示することを特徴とする自動機の作業支援装置。
By a signal processing of an image of an image of a work area including the work object, by recognizing the situation of the work object, an automatic machine work support device that instructs the automatic machine to work ,
Work three-dimensional measurement means for obtaining three-dimensional information of the work object existing in the work area;
Three-dimensional information acquisition means for acquiring, from the three-dimensional measurement means, work three-dimensional information corresponding to a work instruction presented by an operator according to the state of the work object;
Three-dimensional information processing means for interpreting a three-dimensional object occupation state in the work instruction area from the three-dimensional information obtained from the three-dimensional measuring means;
Three-dimensional information verification means for verifying the consistency between the three-dimensional object occupation state obtained from the three-dimensional information processing means and the work three-dimensional information obtained from the three-dimensional information acquisition means; In an automatic machine work support device equipped with
Based on the three-dimensional information from the three-dimensional measuring means and the three-dimensional information verifying means based on the three-dimensional information from the three-dimensional measuring means, the consistency in the three-dimensional information verifying means is stored. An alternative generating means for generating the alternatives of the plurality of work instructions having the plurality of work instructions, presenting the plurality of alternatives generated by the alternative generating means to an operator, the operator selecting the alternatives and automatically selecting the alternatives. A work support device for an automatic machine, which is provided to the machine.
作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、上記複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、上記複数の作業対象物の任意の端部位置にある作業対象物から作業を行うルールとすることを特徴とする請求項に記載の自動機の作業支援装置。When the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set to the work object at the uppermost position of the plurality of work objects, and any of the plurality of work objects. 2. The operation support device for an automatic machine according to claim 1 , wherein the operation is performed from a work object located at an end position. 作業対象物が複数個の対象物にて構成される場合、代替案生成ルールを、上記複数の作業対象物の最上段位置にある作業対象物で、かつ、上記複数の作業対象物の姿勢が作業終了位置の姿勢に到達するための回転角度が小さい作業対象物から作業を行うルールとすることを特徴とする請求項に記載の自動機の作業支援装置。When the work object is composed of a plurality of objects, the alternative generation rule is set to the work object at the uppermost position of the plurality of work objects, and the posture of the plurality of work objects is changed. 2. The work support device for an automatic machine according to claim 1 , wherein the work is performed from a work object having a small rotation angle to reach the posture of the work end position. 作業対象物が単体の対象物を積み上げてなる場合、代替案生成ルールを、上記作業対象物の最上部領域である作業対象物領域で、かつ、上記作業対象物領域のうち作業終了位置までの距離が短い作業対象物領域から作業を行うルールとすることを特徴とする請求項に記載の自動機の作業支援装置。When the work object is formed by stacking a single object, the alternative generation rule is set to the work object region that is the uppermost region of the work object and the work object region to the work end position. The work support device for an automatic machine according to claim 1 , wherein the work is performed from a work target area having a short distance. オペレータによって選択された代替案を作成するために利用された代替案生成ルールの選択頻度を記録する選択頻度記録手段と、上記選択頻度記録手段の情報を基に選択頻度の多い上記代替案生成ルールを優先する順位を決定し、上記複数の代替案に優先順位をつける優先度決定手段とを備え、複数の代替案に優先順位を付けて上記オペレータに提示することを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。Selection frequency recording means for recording a selection frequency of an alternative generation rule used to create an alternative selected by an operator, and the alternative generation rule having a high selection frequency based on information of the selection frequency recording means determining the priority order of, and a priority determining means for prioritizing the plurality of alternatives, claims 1, characterized in that prioritize multiple alternatives presented to the operator An operation support device for an automatic machine according to claim 4 . オペレータの指示した作業指示に至るまでの複数の代替案の作業順序を決定し、上記オペレータに提示する作業順序決定手段を備えたことを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。Determining the work order of alternatives up to the operator of the indicated work instructions, according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a work order determining means for presenting to the operator Automatic machine work support equipment. 代替案をオペレータが修正し修正作業指示として指示を行う場合、上記修正作業指示の修正作業3次元情報と、3次元情報処理手段から得られた3次元物体占有状態とを基に、両者の整合性を検証する修正代替案検証手段を備えたことを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。When the operator corrects the alternative and gives an instruction as a correction work instruction, the matching of the two is performed based on the correction work 3D information of the correction work instruction and the 3D object occupation state obtained from the 3D information processing means. work support device for an automatic machine according to any of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a modified alternative verification means for verifying sex. オペレータが指示する作業指示に基づき、3次元計測手段の計測範囲を限定する計測範囲限定手段を備えたことを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。Based on the work instruction by the operator to instruct, work support device for an automatic machine according to any of claims 1 to 7, characterized in that with a measurement range limitation means for limiting the measurement range of the three-dimensional measurement means . 請求項1ないし請求項のいずれかに記載の自動機の作業支援装置において、
上記作業領域を撮像して画像信号に変換する画像入力手段を備え、3次元計測手段は上記画像信号から3次元情報を得、また、オペレータの上記作業対象物に対する作業指示は、上記画像信号から2次元情報を得る画像処理手段の上記2次元情報により行われ、上記画像処理手段の画像処理結果を上記オペレータに提示する情報提示手段と、上記情報提示手段から提示された情報に基づいて上記オペレータが上記作業指示を入力する作業指示入力手段とを備えたことを特徴とする自動機の作業支援装置。
An operation support device for an automatic machine according to any one of claims 1 to 8 ,
An image input means for capturing the work area and converting the work area into an image signal is provided. The three-dimensional measurement means obtains three-dimensional information from the image signal. An information presenting means for performing the image processing result of the image processing means to the operator based on the two-dimensional information of the image processing means for obtaining the two-dimensional information, and the operator based on the information presented from the information presenting means. And a work instruction input means for inputting the work instruction.
作業指示入力手段で入力された作業指示を、画像処理手段の画像処理結果を基に補正する作業指示補正手段を備え、上記作業指示補正手段によって補正された補正作業指示をオペレータが提示する作業指示とすることを特徴とする請求項に記載の自動機の作業支援装置。A work instruction input means for correcting a work instruction input by the work instruction input means based on an image processing result of the image processing means; and an operator presenting a corrected work instruction corrected by the work instruction correction means by an operator. The operation support device for an automatic machine according to claim 9 , wherein: 3次元情報を、作業領域内に存在する任意の点から作業対象物までの距離にて構成することを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。Three-dimensional information, work support device for an automatic machine according to any of claims 1 to 10, characterized in that configuration at a distance to the work object from an arbitrary point present in the workspace. 3次元情報検証手段にて不整合と判断された場合、オペレータに警告音を発生する警告音発生手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の自動機の作業支援装置。The automatic machine according to any one of claims 1 to 11 , further comprising a warning sound generating means for generating a warning sound to an operator when the three-dimensional information verification means determines that there is a mismatch. Work support equipment.
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