JP7263501B2 - 自動ロボットアームシステム、及びそのロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法 - Google Patents
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Description
(例えば、チェッカー)を複数回撮影して、複数の異なる校正姿勢における画像撮像装置21と特徴との以下の関係式(数2)を取得すると同時に、複数の現在の校正姿勢の以下の表現式(数3)(
は、世界座標等の機械的空間座標)を取得する。特徴物は機械的空間座標で
として一定であるので、互いの関係式を以下の数4で表すことができる。
10 ロボットアーム
11 エンドエフェクタ
12 カメラ
13 ターゲット
140 フランジ軸
141 撮影光軸
15 ターゲット画像
16 範囲
17 回動後の範囲
18 軸心
2 自動ロボットアームシステム
20 制御装置
21 画像撮像装置
210 感光素子
211 写真レンズ
22 光学測距装置
220 光送信器
221 光受信器
23 ロボットアーム
230~233 関節
24 光路構造
240 ビームスプリッタ
241 反射鏡
25 記憶装置
250 コンピュータプログラム
251 有効撮影距離
252 変換関係
26 ターゲット
30 制御コンピュータ
31 ロボットアームコントローラ
32 周辺装置
40 撮影制御モジュール
41 測距制御モジュール
42 アーム制御モジュール
43 校正制御モジュール
44 作業制御モジュール
45 変換処理モジュール
46 画像分析モジュール
50 光源
51 ターゲット
52 治具
53 フランジ軸
54 作業装置
55 取付ベース
60 画像
600、601 位置
α1 回動角度
d1 オフセット量
h1 ターゲット距離
P1、P2 姿勢
V1 変化量
Claims (11)
- ロボットアームと、光学測距装置と、画像撮像装置とを備えた自動ロボットアームシステムに適用されるロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法であって、
校正モードにおいて、前記光学測距装置により測定されたターゲット距離に基づいて、前記画像撮像装置の有効撮影範囲内において複数の校正姿勢となるように前記ロボットアームを移動制御し、前記画像撮像装置により前記複数の校正姿勢で複数の校正画像をそれぞれ撮影し、前記ロボットアームと前記画像撮像装置は非同軸に配置されており、前記画像撮像装置の撮影光軸の入射端を前記ロボットアームのフランジ軸に重ね合わせるように、ビームスプリッタにより前記画像撮像装置に可視光を導くとともに、前記光学測距装置に測距光を導くステップであって、前記光学測距装置の測距軸は、前記フランジ軸と平行又は重なるステップaと、
前記複数の校正姿勢及び前記複数の校正画像に基づいて、前記画像撮像装置の視覚的空間と前記ロボットアームの機械的空間との間の変換関係を計算するステップbと、
作業モードにおいて、前記画像撮像装置により作業画像を撮影し、前記作業画像及び前記変換関係に基づいて、作業を実行する機械的空間座標を決定するステップcと、
前記ロボットアームを前記機械的空間座標に移動制御するステップdと、を含む、
ロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記ステップaは、
前記画像撮像装置の有効撮影距離を取得し、前記有効撮影距離に基づいて前記有効撮影範囲を設定するステップa1と、
前記有効撮影範囲内においてそれぞれ異なる前記ターゲット距離の複数の焦点測定姿勢となるように前記ロボットアームを制御し、前記複数の焦点測定姿勢でそれぞれ複数の焦点測定画像を撮影するステップa2と、
前記複数の焦点測定画像及び対応する前記複数のターゲット距離に対して合焦分析を実行して、基準姿勢及び基準距離を決定するステップa3と、を含む、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記合焦分析は、
前記複数の焦点測定画像のうち少なくとも一つの焦点の合った前記焦点測定画像を選択するステップe1と、
撮影された鮮明な前記焦点測定画像の前記焦点測定姿勢及び前記ターゲット距離に基づいて、前記基準姿勢及び前記基準距離を決定するステップe2と、を含む、
請求項2に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記ステップaは、
基準姿勢及び基準距離に基づいて、異なる校正姿勢となるように前記ロボットアームを連続的に移動制御し、収集停止条件が満たされるまで前記複数の校正画像をそれぞれ撮影するステップa4を含む、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記ステップbは、
各前記校正画像において校正ターゲットの視覚的空間座標を認識するステップb1と、
前記複数の校正画像において前記校正ターゲットの前記複数の視覚的空間座標の変化を計算するステップb2と、
前記複数の機械的空間座標の変化を計算するステップb3と、
前記複数の機械的空間座標の変化及び前記複数の視覚的空間座標の変化に基づいて、視覚的空間と機械的空間との間の前記変換関係を計算するステップb4と、を含む、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記ステップcは、
前記ロボットアームが前記有効撮影範囲に入る場合に前記作業画像を撮影するステップc1と、
前記作業画像において作業ターゲットを認識し、前記作業ターゲットの位置に基づいて作業分析を実行することにより、作業を実行するための視覚的空間座標を決定するステップc2と、
前記変換関係に基づいて、作業を行う前記視覚的空間座標を、作業を行う前記機械的空間座標に変換するステップc3と、を含む、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記作業分析は、欠陥検出処理、測定処理、分類スクリーニング処理、及び素子位置決め処理のうち少なくとも一つを含む、
請求項6に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記機械的空間座標で自動動作を実行するように前記ロボットアームを制御するステップfをさらに含む、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記自動動作は、把持動作、溶接動作、マーキング動作、研磨動作、組立動作、塗布動作、及びロック動作のうち少なくとも一つを含む、
請求項8に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 前記ビームスプリッタは、可視光の反射率が80%以上、赤外線の透過率が75%以上である、
請求項1に記載のロボットアームとコンピュータビジョンとの間の協調方法。 - 立体空間を移動するロボットアームと、
前記ロボットアームと非同軸に配置され、画像を撮影するための画像撮像装置と、
前記ロボットアームに配置され、ターゲット距離を測定するために用いられ、測距軸が前記ロボットアームのフランジ軸と平行又は重なる光学測距装置と、
前記画像撮像装置の撮影光軸の入射端を前記ロボットアームの前記フランジ軸に重ね合わせるように、可視光を前記画像撮像装置に導くとともに、測距光を前記光学測距装置に導くビームスプリッタを含む光路構造と、
前記ロボットアームと、前記画像撮像装置と、前記光学測距装置とに接続された制御装置と、を含み、
前記制御装置は、校正モードにおいて、前記ターゲット距離に基づいて前記画像撮像装置の有効撮影距離内において複数の校正姿勢となるように前記ロボットアームを移動制御し、前記複数の校正姿勢で複数の校正画像をそれぞれ撮影するように前記画像撮像装置を制御し、前記複数の校正姿勢及び前記複数の校正画像に基づいて、前記画像撮像装置の視覚的空間と前記ロボットアームの機械的空間との間の変換関係を計算するように設定され、
前記制御装置は、作業モードにおいて、前記画像撮像装置を制御して作業画像を撮影し、前記作業画像及び前記変換関係に基づいて作業を実行する機械的空間座標を決定し、前記ロボットアームを前記機械的空間座標に移動制御するように設定されている、
自動ロボットアームシステム。
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