JP5522532B2 - Gripping apparatus and gripping method for workpiece having cutting part - Google Patents
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Description
本発明は、ロボットを用いて切削部を有するワークを把持する把持装置及び把持方法に関する。 The present invention relates to a gripping apparatus and a gripping method for gripping a workpiece having a cutting unit using a robot.
カメラ等の視覚センサを用いてワークの位置と姿勢を計測し、この計測結果に基づいて、ロボットアームをワークの位置まで移動させるロボット制御方法が知られている。 A robot control method is known in which the position and orientation of a workpiece are measured using a visual sensor such as a camera, and a robot arm is moved to the position of the workpiece based on the measurement result.
例えば、対象物の外形形状及びこの対象物における２個以上の穴の位置を記憶しておき、カメラにより対象物の画像を一度撮像し、この画像と記憶された対象物の外形形状及び穴位置とのパターンマッチングを行い、画像における穴位置を推定し、穴位置を精密計測することで前記対象物の特徴点とし、この特徴点より対象物とカメラとの平行移動及び光軸周りの回転を計算し、この計算結果に応じてロボットを制御して、目的の位置まで移動させるロボット制御が、特許文献１に開示されている。 For example, the external shape of the target object and the positions of two or more holes in the target object are stored, the image of the target object is once captured by the camera, and the external shape and hole position of the stored target object Pattern matching is performed, the position of the hole in the image is estimated, and the hole position is precisely measured as a feature point of the object. From this feature point, the object and the camera are translated and rotated around the optical axis. Patent Document 1 discloses a robot control that calculates and controls a robot according to the calculation result to move it to a target position.
一方、ロボットアーム手先に取り付けられた把持装置によってワークをセンタリングして把持する手段が広く知られている。 On the other hand, means for centering and gripping a workpiece by a gripping device attached to the robot arm hand is widely known.
従って、上述したロボット制御と周知の把持装置を組み合わせることにより、特定の形状（例えば円筒形）のワークを、ロボットアームの先端部に取り付けた把持装置で正確に把持し、別の位置に搬送（移載）し、組付け等を行うことができる。 Therefore, by combining the above-described robot control and a known gripping device, a workpiece having a specific shape (for example, a cylindrical shape) is accurately gripped by a gripping device attached to the tip of the robot arm and transferred to another position ( Transfer) and can be assembled.
シャフトやロータ等の回転体は、回転時の振動や騒音を防止するために、端面を切削加工することによって回転体のバランスを修正する。 A rotating body such as a shaft and a rotor corrects the balance of the rotating body by cutting an end face in order to prevent vibration and noise during rotation.
図２（Ａ）は、切削加工されたワークの端部である。この図において、１はワーク、２は円弧形の切削部である。切削部２は、ワーク１の端面を切削加工した部分である。 FIG. 2A shows an end portion of the cut workpiece. In this figure, 1 is a workpiece and 2 is an arc-shaped cutting part. The cutting part 2 is a part obtained by cutting the end face of the work 1.
ロボットを用いて把持するワークが回転体である場合、把持装置による把持が可能な部位が切削加工の対象（図２（Ａ）の切削部２）となることがある。
この場合、把持装置により把持される部位が切削加工されることによって把持装置によって正しくセンタリングすることができず、把持したワークの位置と姿勢がずれることがある。その結果として、ワークを搬送先に正常に設置できない等の問題点があった。
When the workpiece to be gripped using the robot is a rotating body, a portion that can be gripped by the gripping device may be a cutting target (the cutting unit 2 in FIG. 2A).
In this case, the part to be gripped by the gripping device is cut and cannot be correctly centered by the gripping device, so that the position and posture of the gripped workpiece may be shifted. As a result, there has been a problem that the workpiece cannot be normally set at the transfer destination.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、把持されるワークの把持部に切削部がある場合でも、ワークの位置と姿勢のずれを回避し、ワークを正しくセンタリングして把持することができるワークの把持装置及び把持方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a workpiece gripping device capable of avoiding a shift in the position and posture of a workpiece and correctly centering and gripping the workpiece even when the gripping portion of the workpiece to be gripped has a cutting portion. To provide a gripping method.
本発明によれば、ワークを把持するハンドと、ワークを撮影するカメラと、前記ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、該ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
前記ロボット制御装置は、前記カメラで撮影した画像を画像処理する画像処理装置と、前記ロボットを制御するロボットコントローラと、からなり、
ワークの把持面の上方から前記把持面の端面画像を撮影し、該端面画像と予め記憶した切削部のない記憶端面形状とをパターンマッチングさせ、次いでそれらの相違から端面画像上の切削部の位置を検出し、切削部以外の把持面を把持するように前記ハンドの姿勢を制御してワークを把持する、ことを特徴とする切削部を有するワークの把持装置が提供される。
According to the present invention, a hand for gripping a workpiece, a camera for photographing the workpiece, a robot capable of moving the hand three-dimensionally, and a robot controller for controlling the robot are provided.
The robot control device includes an image processing device that performs image processing on an image captured by the camera, and a robot controller that controls the robot.
An end face image of the gripping surface is photographed from above the gripping surface of the workpiece, the end face image and a memory end face shape without a cutting portion stored in advance are subjected to pattern matching, and then the position of the cutting portion on the end face image is determined based on the difference between them. And a workpiece gripping device having a cutting portion, wherein the workpiece is gripped by controlling the posture of the hand so as to grip a gripping surface other than the cutting portion.
また、前記カメラは、前記ハンドに取り付けられており、
前記ロボットに、前記カメラの光軸に平行な軸を中心に前記ハンドを旋回させる旋回機構を備え、
前記撮影結果に基づいて前記ロボットを制御し、前記旋回機構により前記ハンドを旋回させ、該切削部以外の把持面でワークを把持する。
The camera is attached to the hand,
The robot includes a turning mechanism for turning the hand around an axis parallel to the optical axis of the camera,
The robot is controlled based on the photographing result, the hand is turned by the turning mechanism, and the workpiece is gripped by a gripping surface other than the cutting portion.
また、本発明によれば、ワークを把持するハンドと、ワークを撮影するカメラと、前記ハンドを３次元的に移動可能なロボットと、該ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
（Ａ） 前記カメラにより、ワークの把持面の上方から前記把持面の端面画像を撮影し、
（Ｂ） 前記ロボット制御装置により、前記端面画像と予め記憶した切削部のない記憶端面形状とをパターンマッチングさせ、次いでそれらの相違から端面画像上の切削部の位置を検出し、
（Ｃ） 前記ロボット制御装置により、前記切削部以外の把持面を把持するように前記ハンドの姿勢を制御してワークを把持する、ことを特徴とする切削部を有するワークの把持方法が提供される。
Further, according to the present invention, the apparatus includes a hand for gripping a workpiece, a camera for photographing the workpiece, a robot capable of moving the hand three-dimensionally, and a robot control device for controlling the robot.
(A) The camera captures an end face image of the gripping surface from above the workpiece gripping surface ,
(B) The robot control device pattern-matches the end face image with a memory end face shape without a cutting part stored in advance, and then detects the position of the cutting part on the end face image from the difference between them ,
(C) A method of gripping a workpiece having a cutting unit, wherein the robot control device grips a workpiece by controlling the posture of the hand so as to grip a gripping surface other than the cutting unit. The
また、前記カメラは、前記ハンドに取り付けられており、
前記ロボットに、前記カメラの光軸に平行な軸を中心に前記ハンドを旋回させる旋回機構を備え、
前記撮影結果に基づいて前記ロボットを制御し、前記旋回機構により前記ハンドを旋回させ、該切削部以外の把持面でワークを把持する。
The camera is attached to the hand,
The robot includes a turning mechanism for turning the hand around an axis parallel to the optical axis of the camera,
The robot is controlled based on the photographing result, the hand is turned by the turning mechanism, and the workpiece is gripped by a gripping surface other than the cutting portion.
上記本発明の装置及び方法によれば、カメラにより、前記ハンドによる把持面全体を含むワークの画像を撮影し、ロボット制御装置により、前記画像を画像処理して前記把持面に存在する画像上の切削部を検出し、前記切削部以外の把持面を把持するように前記ハンドの姿勢を制御してワークを把持するので、把持されるワークの把持部に切削部がある場合でも、ワークの位置と姿勢のずれを回避し、ワークを正しくセンタリングして把持することができる。 According to the apparatus and method of the present invention, an image of a work including the entire gripping surface by the hand is captured by a camera, and the image is processed by the robot control device on an image existing on the gripping surface. Since the workpiece is gripped by controlling the posture of the hand so as to grip the gripping surface other than the cutting portion by detecting the cutting portion, even if the gripping portion of the gripped workpiece has a cutting portion, the position of the workpiece It is possible to avoid misalignment of the posture and to properly grip the workpiece with the centering.
従って、切削加工等による切削部がハンドの把持機構と接触することを防ぐことができ、把持したワークの位置と姿勢がずれることなく安定した把持が可能となる。
Therefore, it is possible to prevent the cutting part due to cutting or the like from coming into contact with the gripping mechanism of the hand, and stable gripping can be performed without shifting the position and posture of the gripped work.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明によるワーク把持装置の全体構成図である。この図において、１はワーク（対象物）、１２はハンド、１４はカメラ、１６はロボット、１８はロボット制御装置である。
ワーク１については、図２において後述する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a workpiece gripping device according to the present invention. In this figure, 1 is a work (object), 12 is a hand, 14 is a camera, 16 is a robot, and 18 is a robot controller.
The workpiece 1 will be described later with reference to FIG.
ハンド１２は、例えば２本の爪が開閉し、その爪の内側がＶ字状に形成された機械式の把持装置である。この構成により、爪のＶ字状内面で円筒形のワーク１の把持面（外周面）を挟持することにより、ワーク１をセンタリングして把持することができる。
なお、ハンド１２は、この構成に限定されず、他の構成のハンドであってもよい。
The hand 12 is a mechanical gripping device in which, for example, two claws are opened and closed and the inside of the claws is formed in a V shape. With this configuration, the workpiece 1 can be centered and gripped by sandwiching the gripping surface (outer peripheral surface) of the cylindrical workpiece 1 with the V-shaped inner surface of the claw.
The hand 12 is not limited to this configuration, and may be a hand having another configuration.
カメラ１４は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラであり、ハンド１２に一体的に取り付けられ、ワーク１をその上方から撮影してデジタル画像５を出力するようになっている。
なお、本発明において、カメラ１４は下向きに限定されず、ワーク１の把持面１ａの上方からワークの端面７を含む画像を撮影できればよい。
デジタル画像５の画素数は、任意であるが、例えば、約４００万画素（横２３００ピクセル×縦１７００ピクセル）を有する。以下、デジタル画像を単に画像という。
The camera 14 is a CCD camera or a CMOS camera, for example, and is integrally attached to the hand 12 so that the work 1 is photographed from above and a digital image 5 is output.
In the present invention, the camera 14 is not limited to the downward direction, and it is sufficient that an image including the end surface 7 of the workpiece can be taken from above the gripping surface 1a of the workpiece 1.
Although the number of pixels of the digital image 5 is arbitrary, it has about 4 million pixels (2300 pixels wide × 1700 pixels long), for example. Hereinafter, a digital image is simply referred to as an image.
図１において、本発明の装置は、旋回機構１５を備える。旋回機構１５は、カメラ１４の光軸に平行な軸を中心にハンド１２を旋回させるようになっている。
なお、旋回機構１５は必須ではなく、ロボットアーム１６ａの姿勢制御により、同様の動作を実施してもよい。
In FIG. 1, the apparatus of the present invention includes a turning mechanism 15. The turning mechanism 15 turns the hand 12 around an axis parallel to the optical axis of the camera 14.
The turning mechanism 15 is not essential, and the same operation may be performed by controlling the posture of the robot arm 16a.
ロボット１６は、ハンド１２とカメラ１４を３次元的に移動する。この例でハンド１２は、ロボット１６のロボットアーム１６ａの手先部に搭載され、ロボット１６により、この例ではカメラ１４を下向きに維持できるようになっている。
ロボット１６は、この例では、テーブル４の上面に固定された垂直多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
The robot 16 moves the hand 12 and the camera 14 three-dimensionally. In this example, the hand 12 is mounted on the tip of the robot arm 16a of the robot 16, and the robot 16 can maintain the camera 14 downward in this example.
In this example, the robot 16 is a vertical articulated robot fixed to the upper surface of the table 4, but the present invention is not limited to this and may be other robots.
図１において、ロボット制御装置１８は、画像処理装置１９とロボットコントローラ２０からなる。 In FIG. 1, the robot control device 18 includes an image processing device 19 and a robot controller 20.
画像処理装置１９は、カメラ１４で撮影したワーク１の画像５を画像処理する。この画像処理により、把持面１ａの端面７を含む画像と予め記憶した形状（切削部のない記憶端面形状６：後述する）とをパターンマッチングさせ、画像５内の把持面１ａの端面画像５ａを抽出し、切削部のない記憶端面形状６との相違から端面画像５ａ上の切削部２ａ（後述する）の位置を検出する。 The image processing device 19 performs image processing on the image 5 of the work 1 photographed by the camera 14. By this image processing, an image including the end surface 7 of the gripping surface 1a and a shape stored in advance (memory end surface shape 6 without a cutting portion: described later) are pattern-matched, and an end surface image 5a of the gripping surface 1a in the image 5 is obtained. The position of the cutting part 2a (described later) on the end face image 5a is detected from the difference from the stored end face shape 6 without the cutting part.
ロボットコントローラ２０は、ロボット１６を制御してロボットアーム１６ａの手先目標速度から各関節の回転量を算出し、ロボットアーム１６ａを動作させて、ハンド１２とカメラ１４を３次元的に移動する。また、このロボットコントローラ２０は、後述するロボット制御、ワークの撮影、切削部の検出、及びワークの把持を実行する。 The robot controller 20 controls the robot 16 to calculate the rotation amount of each joint from the target hand speed of the robot arm 16a, operates the robot arm 16a, and moves the hand 12 and the camera 14 three-dimensionally. The robot controller 20 also performs robot control, workpiece imaging, cutting unit detection, and workpiece gripping, which will be described later.
図２は、本発明によるワークの説明図である。この図において、（Ａ）はワークの斜視図、（Ｂ）は上方から見た平面図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a workpiece according to the present invention. In this figure, (A) is a perspective view of a workpiece, and (B) is a plan view seen from above.
図２（Ａ）において、ワーク１は円筒形部材であり、この例ではその中心に中心穴１ｂを有する。ワーク１の外周面１ａがワークの把持面１ａに相当する。また、把持面１ａの一部に、切削加工等により切除された切削部２（破線で示す）を有する。
また、切削部のないワーク１は、この図でその中心に中心穴１ｂを有する円筒形部材である。把持面１ａと中心穴１ｂは完全な円筒形でありかつ同心に形成されている。
2A, the workpiece 1 is a cylindrical member, and in this example, has a center hole 1b at the center thereof. The outer peripheral surface 1a of the workpiece 1 corresponds to the gripping surface 1a of the workpiece. Moreover, it has the cutting part 2 (shown with a broken line) excised by cutting etc. in a part of holding surface 1a.
Moreover, the workpiece | work 1 without a cutting part is a cylindrical member which has the center hole 1b in the center in this figure. The gripping surface 1a and the center hole 1b are completely cylindrical and formed concentrically.
なお、本発明はこれに限定されず、把持面に直交する方向（この例では上方）から見て一定の形状を有する部材であればよい。この形状は、予め記憶した形状とパターンマッチングできる限りで、円形、矩形、楕円、その他の形状であってもよい。
以下、ワーク１が図２（Ａ）に示す円筒形部材である場合について説明する。
In addition, this invention is not limited to this, What is necessary is just a member which has a fixed shape seeing from the direction (in this example, upper direction) orthogonal to a holding surface. This shape may be a circle, a rectangle, an ellipse, or other shapes as long as it can be pattern-matched with a shape stored in advance.
Hereinafter, the case where the workpiece 1 is a cylindrical member shown in FIG.
図２（Ｂ）において、ワークの把持面の上方から見たワーク１の外径Ｄと内径ｄ（中心穴１ｂ）はそれぞれ真円であり、両者の中心（軸心）は一致する。
また、切削部２の周方向角度をθ、切削部２の外周面からの深さをΔＤとする。さらに、ワーク１の中心と切削部２の周方向中心位置を結ぶ線を欠損方向線３と呼ぶ。
In FIG. 2B, the outer diameter D and inner diameter d (center hole 1b) of the workpiece 1 viewed from above the gripping surface of the workpiece are each a perfect circle, and the centers (axial centers) of both coincide.
Further, the circumferential angle of the cutting part 2 is θ, and the depth from the outer peripheral surface of the cutting part 2 is ΔD. Furthermore, a line connecting the center of the workpiece 1 and the center position in the circumferential direction of the cutting part 2 is referred to as a defect direction line 3.
図３は、本発明によるワーク把持方法の全体フロー図である。この方法は、ワーク検出制御（Ｓ１，Ｓ２）、切削部検出制御（Ｓ３〜Ｓ６）、ワーク把持制御（Ｓ７，Ｓ８）を有する。 FIG. 3 is an overall flowchart of the workpiece gripping method according to the present invention. This method includes workpiece detection control (S1, S2), cutting part detection control (S3 to S6), and workpiece gripping control (S7, S8).
ワーク検出制御は、Ｓ１，Ｓ２のステップ（工程）からなり、ワーク１の把持面１ａの上方から把持面１ａの画像５を撮影し（Ｓ１）、画像５と予め記憶した切削部のない記憶端面形状６とをパターンマッチングさせる（Ｓ２）。 The workpiece detection control consists of steps (steps) S1 and S2, and an image 5 of the gripping surface 1a is taken from above the gripping surface 1a of the workpiece 1 (S1). Pattern matching is performed with the shape 6 (S2).
図４は、図３の方法の説明図である。
図４（Ａ）は、予め記憶した切削部のない記憶端面形状６であり、この例では、図２（Ｂ）におけるワーク１の外径Ｄと内径ｄからなる二重円である。記憶端面形状６は、ワーク１の把持面１ａの上方から見た把持面１ａの外面及び内面の形状と相似する図形である。
なお、この例で、ワーク１の外径Ｄのみ、あるいは内径ｄのみと相似する単一の円を記憶端面形状６としてもよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the method of FIG.
4A shows a memory end face shape 6 without a cutting portion stored in advance, and in this example, is a double circle made up of the outer diameter D and the inner diameter d of the workpiece 1 in FIG. 2B. The memory end surface shape 6 is a figure similar to the shape of the outer surface and the inner surface of the gripping surface 1a viewed from above the gripping surface 1a of the workpiece 1.
In this example, only the outer diameter D of the workpiece 1 or a single circle similar to only the inner diameter d may be used as the memory end face shape 6.
図４（Ｂ）は、（Ｓ１）によって撮影された画像５であり、ハーフトーンで示されている。そのうちワークの把持部の端面７は、相対的に明るく表示され、その他の領域（ワークの外側、中心穴１ｂ、及び切削部２）は端面７と比較して相対的に暗く表示される。
このような表示は、例えば照明等の工夫により、容易に達成することができる。
FIG. 4B is an image 5 taken by (S1) and is shown in halftone. Among them, the end surface 7 of the gripping portion of the workpiece is displayed relatively brightly, and the other areas (the outside of the workpiece, the center hole 1b, and the cutting portion 2) are displayed relatively dark compared to the end surface 7.
Such a display can be easily achieved by a device such as illumination.
図３において、本発明のワーク把持方法は、更に切削部検出制御とワーク把持制御を有する。 In FIG. 3, the workpiece gripping method of the present invention further includes cutting part detection control and workpiece gripping control.
切削部検出制御は、ロボット制御装置１８（この場合、画像処理装置１９）により、画像５を画像処理して把持面１ａに存在する画像上の切削部２ａを検出する。 In the cutting portion detection control, the robot control device 18 (in this case, the image processing device 19) performs image processing on the image 5 to detect the cutting portion 2a on the image existing on the gripping surface 1a.
上述したパターンマッチング（Ｓ２）で、記憶端面形状６の内側と判断された範囲を、画像処理の対象となる端面画像５ａとして指定する（Ｓ３）。 The range determined to be the inner side of the storage end face shape 6 in the pattern matching (S2) described above is designated as the end face image 5a to be subjected to image processing (S3).
図４（Ｃ）は、端面画像５ａを黒色と白色に２値化し（Ｓ４）、黒色部分を分割し、面積と重心を算出し（Ｓ５）、切削部の方向を算出（Ｓ６）した結果を示している。
対象領域内の２値化（Ｓ４）により、予め設定した輝度の閾値を用いて、対象領域内を２値化することができる。この図では、上記閾値を超える領域を白色、その他の領域（中心穴１ｂと切削部２ａ）を黒色で示している。
黒色部分は、この例では中心穴１ｂに相当する中心部分１ｂ’と画像上の切削部２ａに分割することができる。
次いで、中心部分１ｂ’と切削部２ａのそれぞれの面積Ｓ１，Ｓ２と重心Ｇ１，Ｇ２を算出する（Ｓ５）。この例では、中心部分１ｂ’は切削部２ａよりも面積が大きいことから、中心部分１ｂ’の重心Ｇ１と切削部２ａの重心Ｇ２とを結ぶ線３として切削部の方向を算出することができ、かつ切削部２ａの重心Ｇ２から切削部の位置を算出することができる（Ｓ６）。
FIG. 4C shows the result of binarizing the end face image 5a into black and white (S4), dividing the black part, calculating the area and the center of gravity (S5), and calculating the direction of the cutting part (S6). Show.
By binarization in the target area (S4), the target area can be binarized using a preset luminance threshold. In this figure, the area exceeding the threshold is shown in white, and the other areas (center hole 1b and cutting part 2a) are shown in black.
In this example, the black portion can be divided into a central portion 1b ′ corresponding to the central hole 1b and a cutting portion 2a on the image.
Next, the areas S1, S2 and the centers of gravity G1, G2 of the center portion 1b ′ and the cutting portion 2a are calculated (S5). In this example, since the center portion 1b ′ has a larger area than the cutting portion 2a, the direction of the cutting portion can be calculated as a line 3 connecting the center of gravity G1 of the center portion 1b ′ and the center of gravity G2 of the cutting portion 2a. In addition, the position of the cutting part can be calculated from the center of gravity G2 of the cutting part 2a (S6).
図３において、ワーク把持制御は、ロボット制御装置１８（この場合、画像処理装置１９とロボットコントローラ２０）により、（Ｓ６）の結果に基づいて切削部を避けて把持できるようハンドを旋回させ（Ｓ７）、切削部２以外の把持面でワーク１を把持する（Ｓ８）。 In FIG. 3, the workpiece gripping control is performed by turning the hand by the robot control device 18 (in this case, the image processing device 19 and the robot controller 20) based on the result of (S6) so as to be gripped by avoiding the cutting portion (S7). ), The workpiece 1 is gripped by a gripping surface other than the cutting portion 2 (S8).
ハンド１２は、旋回機構１５により、カメラ１４の光軸に平行な軸を中心に旋回可能であるため、算出された切削部の方向に基づいて旋回機構１５を旋回させるだけで良く、高速なワーク把持制御ができる。
なお、旋回機構１５を持たない場合も、ロボットアーム１６ａの姿勢制御によって同様の動作を実施することができる。
Since the hand 12 can be turned around the axis parallel to the optical axis of the camera 14 by the turning mechanism 15, it is only necessary to turn the turning mechanism 15 based on the calculated direction of the cutting portion. Gripping can be controlled.
Even when the turning mechanism 15 is not provided, the same operation can be performed by controlling the posture of the robot arm 16a.
なお、上述した例において、テーブル４又は部品トレイ等に並べられたワークの位置と姿勢が一定とならない場合、画像計測によってワークの水平位置を計測してロボットの軌道を補正してワークを把持してもよい。
この場合、処理過程に本発明を組み込み、ワークの水平位置と切削加工された方向を同時に計測して、ロボット軌道を補正してもよい。
In the above example, when the position and posture of the workpieces arranged on the table 4 or the component tray are not constant, the horizontal position of the workpiece is measured by image measurement to correct the robot trajectory and grip the workpiece. May be.
In this case, the robot trajectory may be corrected by incorporating the present invention into the processing process and simultaneously measuring the horizontal position of the workpiece and the cut direction.
また、カメラ１４は、上述の例のように、ロボットの手先部（ハンド）に取り付けずに、把持面の上方から撮影できる限りで、その他の位置、例えば、ケース、部品トレイ、部品供給装置、等に固定してもよい。
また、画像計測を安定化させるため、適宜、照明等を用いてもよい。
In addition, as in the above example, the camera 14 can be photographed from above the gripping surface without being attached to the hand portion (hand) of the robot, and other positions such as a case, a component tray, a component supply device, You may fix to etc.
In addition, illumination or the like may be used as appropriate in order to stabilize the image measurement.
さらに、中心穴１ｂがないワーク１の場合には、記憶端面形状６は単一の円形であり、その中心と切削部２ａから、同様に切削部の位置を算出することができる。
また、記憶端面形状６が円形以外、例えば、多角形の場合も、同様にして切削部の位置を算出し、旋回機構１５によりハンド１２を旋回させ、切削部２以外の把持面でワーク１を把持することができる。
Further, in the case of the workpiece 1 without the center hole 1b, the memory end face shape 6 is a single circle, and the position of the cutting portion can be calculated in the same manner from the center and the cutting portion 2a.
Further, when the memory end face shape 6 is other than a circle, for example, a polygon, the position of the cutting part is calculated in the same manner, the hand 12 is turned by the turning mechanism 15, and the workpiece 1 is held by the gripping face other than the cutting part 2. It can be gripped.
上述した本発明の装置及び方法によれば、ハンド１２に取り付けられたカメラ１４により、ハンド１２による把持面全体を含むワーク１の画像５を撮影し、ロボット制御装置１８により、画像５を画像処理して把持面１ａに存在する画像上の切削部２ａを検出し、切削部２ａ以外の把持面１ａを把持するようにハンド１２の姿勢を制御してワーク１を把持するので、把持されるワーク１の把持部に切削部２がある場合でも、ワーク１の位置と姿勢のずれを回避し、ワーク１を正しくセンタリングして把持することができる。 According to the apparatus and method of the present invention described above, the image 14 of the work 1 including the entire gripping surface of the hand 12 is taken by the camera 14 attached to the hand 12, and the image 5 is processed by the robot control device 18. Then, the cutting part 2a on the image existing on the gripping surface 1a is detected, and the workpiece 1 is gripped by controlling the posture of the hand 12 so as to grip the gripping surface 1a other than the cutting part 2a. Even when there is the cutting part 2 in one gripping part, it is possible to avoid the shift of the position and posture of the work 1 and to correctly grip and grip the work 1.
従って、切削加工等によるされた切削部がハンドの把持機構と接触することを防ぐことができ、把持したワークの位置と姿勢がずれることなく安定した把持が可能となる。 Therefore, it is possible to prevent a cutting portion made by cutting or the like from coming into contact with the gripping mechanism of the hand, and stable gripping can be performed without shifting the position and posture of the gripped workpiece.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
１ ワーク（対象物）、
１ａ 把持面（外周面）、１ｂ 中心穴、
２ 切削部、２ａ 画像上の切削部、
３ 欠損方向線、４ テーブル、
５ 画像（デジタル画像）、５ａ 端面画像、
６ 記憶端面形状、７ ワークの端面、
１２ ハンド、１４ カメラ、１５ 旋回機構、
１６ ロボット、１６ａ ロボットアーム、
１８ ロボット制御装置、１９ 画像処理装置、
２０ ロボットコントローラ
1 work (object),
1a gripping surface (outer peripheral surface), 1b center hole,
2 Cutting part, 2a Cutting part on the image,
3 missing direction line, 4 tables,
5 images (digital images), 5a end face images,
6 memory end face shape, 7 work end face,
12 hands, 14 cameras, 15 turning mechanism,
16 robot, 16a robot arm,
18 robot control device, 19 image processing device,
20 Robot controller
Claims (4)
前記ロボット制御装置は、前記カメラで撮影した画像を画像処理する画像処理装置と、前記ロボットを制御するロボットコントローラと、からなり、
ワークの把持面の上方から前記把持面の端面画像を撮影し、該端面画像と予め記憶した切削部のない記憶端面形状とをパターンマッチングさせ、次いでそれらの相違から端面画像上の切削部の位置を検出し、切削部以外の把持面を把持するように前記ハンドの姿勢を制御してワークを把持する、ことを特徴とする切削部を有するワークの把持装置。 A hand for gripping the workpiece, a camera for photographing the workpiece, a robot capable of moving the hand three-dimensionally, and a robot controller for controlling the robot;
The robot control device includes an image processing device that performs image processing on an image captured by the camera, and a robot controller that controls the robot.
An end face image of the gripping surface is photographed from above the gripping surface of the workpiece, the end face image and a memory end face shape without a cutting portion stored in advance are subjected to pattern matching, and then the position of the cutting portion on the end face image is determined based on the difference between them. detects, by controlling the attitude of the hand to grip the gripping surface non-cutting portion for gripping a workpiece, the gripping device of a work having a cutting portion, characterized in that.
前記ロボットに、前記カメラの光軸に平行な軸を中心に前記ハンドを旋回させる旋回機構を備え、
前記撮影結果に基づいて前記ロボットを制御し、前記旋回機構により前記ハンドを旋回させ、該切削部以外の把持面でワークを把持する、ことを特徴とする請求項１に記載のワークの把持装置。 The camera is attached to the hand;
The robot includes a turning mechanism for turning the hand around an axis parallel to the optical axis of the camera,
2. The workpiece gripping apparatus according to claim 1, wherein the robot is controlled based on the photographing result, the hand is turned by the turning mechanism, and the workpiece is held by a holding surface other than the cutting unit. .
（Ａ） 前記カメラにより、ワークの把持面の上方から前記把持面の端面画像を撮影し、
（Ｂ） 前記ロボット制御装置により、前記端面画像と予め記憶した切削部のない記憶端面形状とをパターンマッチングさせ、次いでそれらの相違から端面画像上の切削部の位置を検出し、
（Ｃ） 前記ロボット制御装置により、前記切削部以外の把持面を把持するように前記ハンドの姿勢を制御してワークを把持する、ことを特徴とする切削部を有するワークの把持方法。 A hand for gripping the workpiece, a camera for photographing the workpiece, a robot capable of moving the hand three-dimensionally, and a robot controller for controlling the robot;
(A) The camera captures an end face image of the gripping surface from above the workpiece gripping surface ,
(B) The robot control device pattern-matches the end face image with a memory end face shape without a cutting part stored in advance, and then detects the position of the cutting part on the end face image from the difference between them ,
(C) A method of gripping a workpiece having a cutting portion, characterized in that the robot control device grips the workpiece by controlling the posture of the hand so as to grip a gripping surface other than the cutting portion.
前記ロボットに、前記カメラの光軸に平行な軸を中心に前記ハンドを旋回させる旋回機構を備え、
前記撮影結果に基づいて前記ロボットを制御し、前記旋回機構により前記ハンドを旋回させ、該切削部以外の把持面でワークを把持する、ことを特徴とする請求項３に記載の切削部を有するワークの把持方法。
The camera is attached to the hand;
The robot includes a turning mechanism for turning the hand around an axis parallel to the optical axis of the camera,
4. The cutting unit according to claim 3 , wherein the robot is controlled based on the imaging result, the hand is turned by the turning mechanism, and a workpiece is gripped by a gripping surface other than the cutting unit. Work gripping method.
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