SK512019A3 - Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace - Google Patents
Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace Download PDFInfo
- Publication number
- SK512019A3 SK512019A3 SK51-2019A SK512019A SK512019A3 SK 512019 A3 SK512019 A3 SK 512019A3 SK 512019 A SK512019 A SK 512019A SK 512019 A3 SK512019 A3 SK 512019A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- robot
- calibrated
- workplace
- objects
- camera system
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Spôsob na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota sa uskutočňuje tak, že on-line snímaním kamerového systému pracoviska robota sa z jedného alebo štyroch meraní súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej veľkosti detekovateľných v osiach x, y, z a v otočeniach okolo osí x, y, z zostavujú neznáme transformačné matice medzi súradnicovými systémami QR kódov kalibrovaných objektov identifikovaných v kamerovom systéme a súradnicovým systémom kalibrovaného robota. Pritom výpočtom sa z transformačných matíc získava transformácia medzi súradnicovým systémom kalibrovaného robota a vizuálnym systémom. Zariadenie na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota pozostáva z kamerového systému na snímanie pracoviska robota a sústavy QR kódov, kde jeden QR kód je umiestnený na kalibrovanom robote. Druhé QR kódy sú umiestnené na objektoch kalibrovaných vzhľadom na robot alebo na neznámej transformácii proti tomuto objektu vo viditeľnej zóne kamerového systému.The method for automatic calibration of an industrial robot workplace is performed in such a way that on-line scanning of the camera system of the robot workplace from one or four measurements of QR code coordinates of calibrated objects of known size detectable in x, y axes unknown transformation matrices between the coordinate systems of QR codes of calibrated objects identified in the camera system and the coordinate system of the calibrated robot. In the calculation, the transformation between the coordinate system of the calibrated robot and the visual system is obtained from the transformation matrices. The device for automatic calibration of the workplace of an industrial robot consists of a camera system for scanning the workplace of the robot and a system of QR codes, where one QR code is placed on the calibrated robot. The second QR codes are placed on objects calibrated with respect to the robot or on an unknown transformation against this object in the visible zone of the camera system.
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota. Vynález spadá do oblastí automatizácie a riadenia, robotika a kybernetiky.The invention relates to a method and an apparatus for automatically calibrating the workplace of an industrial robot. The invention falls into the fields of automation and control, robotics and cybernetics.
Doterajší stav technikyPrior art
Pri nasadzovaní priemyselných robotov v praxi výrobných podnikov sa vykonáva kalibrácia pracoviska len pri úvodnom oživení technológie. Väčšina priemyselných robotov pracuje v pevnej pozícií a za bezpečnostnými prvkami, ktoré zamedzujú kontaktu robota s človekom pri práci. Riešenia sú takpovediac statické a ak príde k nejakej výchylke v pracovisku, výrobku a pod. je potrebné zabezpečiť technika, ktorý pracovisko prestaví.When deploying industrial robots in the practice of manufacturing companies, the calibration of the workplace is performed only during the initial revival of the technology. Most industrial robots work in a fixed position and behind safety features that prevent the robot from coming into contact with humans at work. The solutions are, so to speak, static and if there is any deviation in the workplace, product, etc. it is necessary to provide a technician who will rebuild the workplace.
Uvedené nedostatky v čiastočnej alebo úplnej miere poskytli možnosť riešiť tento problém vhodnými technickými prostriedkami. Výsledkom tohto úsilia je ďalej popisovaný spôsob a zariadenie na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota podľa predkladaného vynálezu.These shortcomings have provided, in part or in full, the opportunity to address this issue by appropriate technical means. As a result of this effort, a method and apparatus for automatically calibrating the workplace of an industrial robot according to the present invention is further described.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výnález je založený na báze automatickej kalibrácie s využitím QR kódov vzhľadom na kamerový systém snímajúci pracovisko robota. Podstata nového spôsobu a zariadenia na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota podľa technického riešenia spočíva vtom, že on-line snímaním kamerového systému pracoviska robota sa z jedného alebo štyroch meraní súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej velkosti detekovateľných v osiach x, y, z a v otočeniach okolo osí y y, z zostavujú neznáme transformačné matice medzi súradnicovými systémami QR kódov kalibrovaných objektov identifikovaných v kamerovom systéme a súradnicovým systémom kalibrovaného robota. Následne sa výpočtom rekurzívnou metódou najmenších štvorcov ztransľormačných matíc získava transformácia medzi súradnicovým systémom kalibrovaného robota a vizuálnym systémom. U dynamicky sa pohybujúcich objektov v šiestich stupňoch voľnosti sa vykonávajú štyri merania súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej velkosti. U dynamicky sa pohybujúcich objektov v jednom stupni voľnosti sa vykonáva jedno meranie súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej velkosti.The invention is based on automatic calibration using QR codes with respect to a camera system sensing the robot workplace. The essence of the new method and device for automatic calibration of the industrial robot workplace according to the technical solution lies in the fact that online scanning of the robot workplace camera system from one or four measurements of QR code coordinates of calibrated objects of known size detectable in x, y axes, rotations around axes yy, z compile unknown transformation matrices between the coordinate systems of QR codes of calibrated objects identified in the camera system and the coordinate system of the calibrated robot. Subsequently, the transformation between the coordinate system of the calibrated robot and the visual system is obtained by calculation by the recursive least squares method of transformation matrices. For dynamically moving objects in six degrees of freedom, four measurements of the QR code coordinates of calibrated objects of known size are performed. For dynamically moving objects in one degree of freedom, one measurement of the QR code coordinates of calibrated objects of known size is performed.
Opisovaný spôsob je prevádzkovaný na zariadení na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota, ktoré pozostáva zkamerového systému na snímanie pracoviska robota a sústavy QR kódov, kde jeden QR kód je umiestnený na kalibrovanom robote a druhé QRkódy sú umiestnené na objektoch kalibrovaných vzhľadom k robotu alebo na vopred neznámej transformácií voči tomuto objektu vo viditeľnej zóne kamerového systému.The described method is operated on a device for automatic calibration of an industrial robot workplace, which consists of a camera system for scanning the robot workplace and a system of QR codes, where one QR code is placed on a calibrated robot and the other QR codes are placed on objects calibrated with respect to the robot or transformations against this object in the visible zone of the camera system.
Výhody spôsobu a zariadenia na automatickú kalibráciu pracoviska pricnry sclnélio robota podľa tohto vynálezu sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že originalita riešenia spočíva v tom, že tento spôsob zabezpečuje automatickú kalibráciu ľubovoľných objektov v pracovnom priestore pokrytom kamerovým systémom. Automatická kalibrácia rob olizovaného pracoviska sa uskutočňuje v ľubovoľnom momente bez nutnosti využitia ľudského operátora, odbomíka-technika. Tento systém je vhodný pre všetky priemyselná firmy využívajúce priemyselná roboty a vizuálne systémy. Finančná náročnosť je závislá od použité robotického systému a kvality vizuálneho systému. Platí, že čím je kvalitnejší vizuálny systém, tým dochádza k presnejšej kalibrácn. Príkladom aplikácie je odohranie súčiastok z dopravného pásu robotickým manipulátorom, pričom sa systém podľa tohto vynálezu dokáže skalibrovať sám.The advantages of the method and apparatus for automatically calibrating the workstation of a precision robot according to the invention are apparent from the external effects. In general, it can be stated that the originality of the solution lies in the fact that this method ensures the automatic calibration of any objects in the workspace covered by the camera system. The automatic calibration of the work station is carried out at any time without the need for the use of a human operator, a technician. This system is suitable for all industrial companies using industrial robots and visual systems. The financial demands depend on the robotic system used and the quality of the visual system. It is true that the better the visual system, the more accurate the calibration. An example of an application is the removal of components from a conveyor belt by a robotic manipulator, the system according to the invention being able to calibrate itself.
Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention
Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia podľa vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov. Pre odborníkov znalých stavom techniky nemôže robiť problém optimálneho navrhnutia zariadenia a výberu vhodných prvkov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.It is to be understood that the individual embodiments of the invention are presented by way of illustration and not by way of limitation of the technical solutions. Those skilled in the art will find, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following claims. For those skilled in the art, it cannot be a problem to optimally design the device and select suitable elements, so these features have not been addressed in detail.
S K 51-2019 Α3S K 51-2019 Α3
Príklad 1Example 1
Spôsob na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota je charakterizovaný tým, že on-line snímaním kamerového systému pracoviska robota sa z jedného alebo štyroch meraní súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej veľkosti detekovateľných v osiach x, y, z a v otočeniach okolo osí x, y, z zostavujú neznáme transľormačné matice medzi súradnicovými systémami QR kódov kalibrovaných objektov identifikovaných v kamerovom systéme a súradnicovým systémom kalibrovaného robota. Následne sa výpočtom z transfomračných matíc získava transformácia medzi súradnicovým systémom kalibrovaného robota a vizuálnym systémomThe method for automatic calibration of an industrial robot workplace is characterized in that on-line scanning of the camera system of the robot workplace from one or four measurements of QR code coordinates of calibrated objects of known size detectable in x, y axes, rotations around x, y, z axes unknown transformation matrices between the coordinate systems of QR codes of calibrated objects identified in the camera system and the coordinate system of the calibrated robot. Subsequently, the transformation between the coordinate system of the calibrated robot and the visual system is obtained by calculation from the transformation matrices.
U dynamicky sa pohybujúcich objektov v šiestich stupňoch voľnosti sa vykonávajú štyri merania súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej veľkosti. Analogicky u dynamicky sa pohybujúcich objektov v jednom stupni voľnosti sa vykonáva jedno meranie súradníc QR kódov kalibrovaných objektov známej veľkosti.For dynamically moving objects in six degrees of freedom, four measurements of the QR code coordinates of calibrated objects of known size are performed. Analogously to dynamically moving objects in one degree of freedom, one measurement of the coordinates of QR codes of calibrated objects of known size is performed.
Príklad 2Example 2
Zariadenie na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota pracujúce spôsobom podľa príkladu 1. Typickým príkladom je robotizované pracovisko, ktoré odoberá výrobky z dopravného pásu. Zariadenie pozostáva z kamerového systému na snímanie pracoviska robota a sústavy QRkódov. Jeden QRkód je umiestnený na kalibrovanom robote. V tomto prípade je QR kód potrebné umiestniť na presnú pozíciu na ramene robota, najvýhodnejšie na koncový efektor. Druhé QR kódy sú umiestnené na objektoch kalibrovaných vzhľadom k robotu alebo na známej transformácií voči tomuto objektu vo viditeľnej zóne kamerového systému. V tomto prípade je druhý QR kód potrebné umiestniť na akýkoľvek ďalší objekt, ktorý je vzhľadom na robot potrebné skalibrovať, v tomto prípade dopravný pás. V prípade statických objektov QRkód nemusí byť umiestnený priamo na tomto objekte, ale môže byť umiestnený v známej transformácu voči tomuto objektu, avšak vo viditeľnej zóne kamerového systému. QR kódy na pohyblivých objektoch musia byť aspoň priebežne viditeľné. Všetky súradnicové systémy sú vztiahnuté práve vzhľadom na vizuálny/kamerový systémApparatus for automatic calibration of an industrial robot workplace operating according to the method of Example 1. A typical example is a robotic workplace which takes products from a conveyor belt. The device consists of a camera system for capturing the robot workplace and a system of QR codes. One QR code is located on the calibrated robot. In this case, the QR code must be placed in the exact position on the robot arm, most preferably on the end effector. The second QR codes are placed on objects calibrated with respect to the robot or on a known transformation towards this object in the visible zone of the camera system. In this case, the second QR code must be placed on any other object that needs to be calibrated with respect to the robot, in this case a conveyor belt. In the case of static objects, the QR code does not have to be placed directly on this object, but can be placed in a known transformation to this object, but in the visible zone of the camera system. QR codes on moving objects must be visible at least continuously. All coordinate systems are related to the visual / camera system
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Spôsob a zariadenie na automatickú kalibráciu pracoviska priemyselného robota je možné využiť v automatizovaných robotických priemyselných odvetviach.The method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace can be used in automated robotic industries.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK512019A SK288984B6 (en) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK512019A SK288984B6 (en) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK512019A3 true SK512019A3 (en) | 2020-12-02 |
| SK288984B6 SK288984B6 (en) | 2022-08-24 |
Family
ID=73643379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK512019A SK288984B6 (en) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK288984B6 (en) |
-
2019
- 2019-05-16 SK SK512019A patent/SK288984B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK288984B6 (en) | 2022-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MX2019010255A (en) | Teach mode collision avoidance system and method for industrial robotic manipulators. | |
| Teiwes et al. | Identifying the potential of human-robot collaboration in automotive assembly lines using a standardised work description | |
| CN106672345B (en) | A kind of method and system of industrial robot automatic sorting | |
| Rosen | Machine vision and robotics: Industrial requirements | |
| Broum et al. | Preparation of collaborative robot implementation in the Czech Republic | |
| EP3897162A1 (en) | Cellular meat production | |
| Rojas et al. | Safe human-machine centered design of an assembly station in a learning factory environment | |
| Niu et al. | 3d vision-guided pick-and-place using kuka lbr iiwa robot | |
| SK512019A3 (en) | Method and device for automatic calibration of an industrial robot workplace | |
| SK8729Y1 (en) | Method and apparatus for automatic calibration of an industrial robot workplace | |
| Kofer et al. | Human–robot-collaboration: Innovative processes, from research to series standard | |
| Gusan et al. | Industrial robots versus collaborative robots-The place and role in nonconventional technologies | |
| Thomas et al. | Process and human safety in human-robot-interaction-A hybrid assistance system for welding applications | |
| Ono et al. | Development for industrial robotics applications | |
| CN106239487A (en) | Laser opposite-radiation industry mechanical arm operating point coordinate teaching display-tool with sticking plastic and teaching method thereof | |
| Sahu et al. | Multiple sensor integrated robotic end-effectors for assembly | |
| Vagaš et al. | Realisation of an Experimental Cooperative Workplace for Assembly Tasks | |
| Kwon et al. | Sensor-based remote quality control application in automotive components assembly | |
| Sobaszek et al. | Virtual designing of robotic workstations | |
| Connolly | Vision enabled robotics | |
| Mai et al. | Applying a Virtual Tool Center Point Calibration and Position Teaching System of Robotic Arm to Automatically Detect Displays | |
| Malheiros et al. | Robust and real-time teaching of industrial robots for mass customisation manufacturing using stereoscopic vision | |
| Rooker et al. | Quality inspection performed by a flexible robot system | |
| JP2518177B2 (en) | Mutual interference check method for robots | |
| Chen et al. | Assembly on moving production line based on sensor fusion |