機械手用位置檢測裝置以及檢測方法、機械手系統的制作方法

專利名稱：機械手用位置檢測裝置以及檢測方法、機械手系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及基于圖像對機械手的位置或機械手所輸送的エ件的位置進行檢測的機械手用位置檢測裝置、機械手系統以及機械手用位置檢測方法。
背景技術：
從以往，已知例如專利文獻I所述的那樣，基于圖像來對機械手所具有的末端執行器的位置或機械手的末端執行器所把持的エ件的位置進行檢測的方法。圖5是表示對在輸送エ件的動作的中途所進行的機械手的位置檢測以及エ件的位置檢測，應用上述方法的例子。如圖5所示，在作為機械手的ー種的水平多關節機械手40(以下稱為機械手40)中內置有使與基臺41連結的第I臂部42轉動的第I馬達41a、和使與第I臂部42連結的第2臂部43轉動的第2馬達43a。構成機械手40的第I臂部42以及第2臂部43向與這些第I馬達41a以及第2馬達43a各自的驅動量相應的位置移動。由此，機械手40通過與花鍵44的前端連結的末端執行器45，在把持位置Pl處把持載置于載置臺51的エ件W，并且將エ件W從把持位置Pl向作為攝像頭52正上方的拍攝位置P2輸送。在機械手控制器60中搭載有對保存在機械手控制器60的動作程序進行解釋而執行的控制部61、和基于控制部61所輸出的控制信號向各驅動源輸出驅動信號的馬達驅動器62。此外，機械手控制器60搭載有根據由攝像頭52拍攝到的圖像，來算出末端執行器45或エ件W的位置的圖像處理部63。而且，機械手控制器60還搭載有對控制機械手40所需的各種數據進行存儲的存儲部64，在該存儲部64保存有表示把持位置Pl的坐標、拍攝位置P2的坐標的位置數據64a。在檢測エ件W相對于末端執行器45的位置吋，首先利用控制部61來解釋用于檢測エ件W的把持狀態的動作程序，且利用控制部61來計算用于將末端執行器45從當前位置移動至把持位置Pl的各驅動源的驅動量。接下來，基于控制部61的計算結果的驅動信號被從馬達驅動器62輸出至第I馬達41a以及第2馬達43a。由此，末端執行器45移動至把持位置Pl而把持エ件W。接下來，利用控制部61來計算用于將末端執行器45從把持位置Pl移動至拍攝位置P2的各驅動源的驅動量，基于控制部61的計算結果的驅動信號被從馬達驅動器62輸出至第I馬達41a以及第2馬達43a。由此，在末端執行器45 —直把持エ件W的狀態下，該末端執行器45移動到拍攝位置P2。若基于第I馬達41a的編碼器以及第2馬達43a的編碼器所輸出的輸出信號，控制部61掌握到末端執行器45到達拍攝位置P2這ー情況，則控制部61輸出用于驅動攝像頭52的控制信號。由此，若利用攝像頭52拍攝到處于被末端執行器45把持的狀態的エ件W，從控制部61輸出用于獲取圖像的信號，則被攝像頭52拍攝到的圖像輸入至圖像處理部63。然后，圖像處理部63根據圖像算出エ件W的位置，并且根據該算出的結果和拍攝位置P2的坐標，控制部61計算エ件W相對于末端執行器45的位置。
專利文獻I日本特開2009-2860號公報可是，在所述的方法中，對處于被末端執行器45把持的狀態的エ件W進行拍攝時，要使末端執行器45的運動在拍攝位置P2處停止。并且，將末端執行器45的實際的位置作為預設的拍攝位置P2看待。可是，在這樣的方法中，每當進行用于檢測エ件W的把持狀態的動作時，機械手40的運動就被停止，如果在輸送エ件W的過程中檢測這樣的把持狀態，則エ件W的輸送效率自然而然地下降。附帶說明，除了檢測エ件W的把持狀態的動作以外，在其他動作的過程中檢測末端執行器45的位置時也同樣地，只要使末端執行器45的運動停止在拍攝位置P2處，結果就是機械手40應該進行的本來的處理的效率下降。即、在所述的方法中，使根據拍攝圖像算出的機械手的狀態和各驅動源的驅動量相對應的處理會使除此之外的處理的效率下降
發明內容
本發明是鑒于上述實際情況而實現的，其目的在于提供一種機械手用位置檢測裝置、機械手系統以及機械手用位置檢測方法，能夠提高基于圖像使機械手所具有的驅動源的驅動量和實際的機械手的狀態相對應的處理的效率。本發明的機械手用位置檢測裝置的要g在于，具備拍攝部，其在機械手的移動中對作為拍攝對象的機械手以及機械手所保持的エ件的至少一方進行拍攝；計算部，其根據拍攝到的圖像來算出所述拍攝對象的位置；獲取部，其獲取所述機械手的驅動源的驅動量；以及存儲部，其將所述拍攝對象的算出位置和所述驅動量建立對應關系地存儲，所述拍攝部以及所述獲取部被輸入用于檢測所述拍攝對象的位置的共同的觸發信號，所述拍攝部基于所述觸發信號開始所述拍攝對象的拍攝，所述獲取部基于所述觸發信號開始所述驅動量的獲取。根據本發明的機械手用位置檢測裝置，基于用于檢測拍攝對象的位置的觸發信號，拍攝部對拍攝對象進行拍攝，且獲取部獲取驅動源的驅動量。而且，這樣的觸發信號被輸入到拍攝部和獲取部這雙方，即、拍攝部和獲取部是由共同的觸發信號驅動。因此，即使是移動中的機械手、エ件成為拍攝對象的拍攝的方式，只要這些拍攝部和獲取部由共同的一個觸發信號驅動，那么由拍攝部拍攝到的圖像、和由獲取部獲取的驅動量在時間軸上是接近的。機械手其本身的圖像和機械手的位置相關這一事實是理所當然的，而且，機械手所保持的エ件的圖像也和機械手的位置密切相關。因此，根據所述的構成，從移動中的機械手得到的2個信息，即、根據圖像得到的機械手的位置和該位置處的驅動源的驅動量在時間軸上接近且互相對應。而且，這種對應是針對移動中的機械手而進行的，所以能夠縮短或消除為了檢測機械手的位置而停止機械手的期間、用于機械手停止后再加速的期間等。因此，能夠提高基于圖像使機械手所具有的驅動源的驅動量和實際的機械手的狀態相對應的處理的效率。本發明優選具備指令輸出部，該指令輸出部在所述機械手的外部檢測所述機械手或該機械手所保持的エ件是否到達規定的位置，在該檢測的對象到達所述規定的位置吋，向所述拍攝部和所述獲取部輸出所述共同的觸發信號。
根據本發明，機械手或該機械手所保持的エ件到達規定的位置時，拍攝部和獲取部被驅動。因此，拍攝部拍攝的圖像和獲取部獲取的驅動量通常是機械手或該機械手所保持的エ件到達規定的位置時的值。如果是這樣的結構，在毎次觸發信號輸入時，拍攝部所拍攝的圖像之間的差別不會很大。因此，能夠預先將根據拍攝部所拍攝的圖像算出拍攝對象的位置的方式做成簡單的結構。而且，也能夠提高通過這樣的圖像的處理所得到的結果的精度、即、拍攝對象的位置的精度。本發明優選，所述指令輸出部的檢測的對象是所述拍攝部的所述拍攝對象，所述指令輸出部對所述檢測的對象是否到達所述拍攝部的拍攝區域進行檢測。根據本發明，在拍攝部的拍攝對象到達拍攝區域時，拍攝部和獲取部被驅動。因此，可更加可靠地實現以下的內容，即、拍攝部所拍攝的圖像中包含拍攝對象、以能夠算出 拍攝對象的位置為限來對拍攝對象進行拍攝。所以，能夠進ー步提高通過如上所述的圖像的處理得到的結果的精度，即、拍攝對象的位置的精度。本發明優選，所述拍攝對象是所述エ件，在所述拍攝部的拍攝區域，把持所述エ件的末端執行器相對于所述拍攝部被所述エ件光學遮蔽。根據本發明，基于拍攝部所拍攝的エ件的圖像算出エ件的位置，而基于獲取部所獲取的驅動量算出末端執行器的位置。因此，即使在不能夠通過拍攝部對末端執行器進行拍攝的情況下，也能夠使エ件的位置和把持該エ件的末端執行器的位置相對應起來。即、即使在不能夠通過拍攝部檢測出末端執行器的位置的情況下，也能夠掌握末端執行器和エ件之間的相對位置。其結果，能夠減少以末端執行器和エ件雙方被拍攝的方式而配置拍攝部的煩瑣。而且，因為能夠將拍攝部的拍攝區域設計成特定化為エ件的位置，所以能夠提高根據圖像算出的エ件的位置的精度。本發明優選，所述存儲部將所述拍攝對象的目標位置和所述驅動源的驅動量建立對應關系地存儲，具備補正部，該補正部基于所述存儲部所存儲的所述算出位置和所述驅動量的對應關系，對所述目標位置和用于到達所述目標位置的驅動量的對應關系進行補正。根據本發明，能夠基于圖像，使機械手所具有的驅動源的驅動量和實際的機械手的狀態相對應，并且基于其對應關系對驅動源的驅動量進行補正。本發明的機械手系統的要g在干，是具備輸送エ件的機械手和對所述機械手的位置或所述機械手所輸送的エ件的位置進行檢測的機械手的位置檢測裝置的機械手系統，所述機械手的位置檢測裝置是上述機械手的位置檢測裝置。根據本發明的機械手系統，能夠提供一種可提高基于圖像使機械手所具有的驅動源的驅動量和實際的機械手的狀態相對應的處理的效率。本發明的機械手用位置檢測方法的要g在于，包括在機械手的移動中對作為拍攝對象的機械手以及該機械手所保持的エ件中的至少一方進行拍攝的エ序；根據拍攝到的圖像來算出所述拍攝對象的位置的エ序；獲取所述機械手的驅動源的驅動量的エ序；以及將所述拍攝對象的算出位置和所述驅動量建立對應關系地存儲的エ序，基于ー個觸發信號開始拍攝所述拍攝對象的エ序和獲取所述驅動量的エ序。根據本發明的機械手用位置檢測方法，基于用于檢測拍攝對象的位置的一個觸發信號，開始拍攝對象的拍攝和驅動源的驅動量的獲取。因此，即使移動中的機械手、エ件成為拍攝對象的拍攝的方式中，拍攝對象的圖像和驅動源的驅動量在時間軸上接近且互相對應。即、這種對應是針對移動中的機械手而進行的，所以能夠縮短或消除用于檢測機械手的位置的機械手停止的期間、用于機械手停止后再加速的期間等。因此，能夠提高根據圖像檢測機械手的位置時的處理的效率。


圖I是表示本發明的機械手系統的ー個實施方式的簡要構成的圖。圖2是表示該實施方式中的觸發信號生成時的拍攝區域和被末端執行器把持的エ件的關系的圖。圖3是表示機械手的位置檢測處理的步驟的流程圖。
圖4是表示變形例中的觸發信號生成時的拍攝區域和被末端執行器把持的エ件的關系的圖。圖5是表示以往的機械手系統的簡要構成的圖。附圖標記說明10,40...水平多關節機械手(機械手)，11、41·..基臺，lla、41a. 第I馬達，Ilb...第I編碼器，12、42...第I臂部，12a...第I旋轉軸，12b...第2旋轉軸，13、43...第2臂部，13a、43a. . ·第2馬達，13b. .·第2編碼器，13c. .·第3馬達，14、44. . ·花鍵，15、45...末端執行器，21、51. . ·載置臺，22、52. .·攝像頭，22a. .·拍攝區域，23...光學傳感器，23a. · ·投光部，23b. · ·受光部，30、60. · ·機械手控制器，31、62· · · 1/0,32,63. · ·圖像處理部，33、61···控制部，34、64. .·存儲部，34a. .·機械手數據，34b. .·相關數據，64a. .·拍攝位置數據存儲部，Pl...把持位置，P2...拍攝位置，W...エ件，Wa...重心。
具體實施例方式以下，參照圖I 圖3，對本發明的機械手用位置檢測裝置、機械手系統以及機械手用位置檢測方法的一個實施方式進行說明。[機械手系統]首先，參照圖I對機械手系統進行說明。如該圖I所示那樣，第I臂部12經由向鉛垂方向延伸的第I旋轉軸12a，相對于基臺11在水平方向可轉動地與水平多關節機械手(以下，稱為機械手)10的基臺11連結。在上述基臺11中內置有作為驅動源的第I馬達Ila,該第I馬達Ila通過使第I旋轉軸12a旋轉而使第I臂部12轉動。而且,在基臺11搭載有對作為第I馬達Ila的驅動量的轉速進行檢測并輸出的第I編碼器lib。第2臂部13經由向鉛垂方向延伸的第2旋轉軸12b，相對于第I臂部12在水平方向可轉動地與第I臂部12的前端連結。在第2臂部13中搭載有作為驅動源的第2馬達13a,該第2馬達13a通過使第2旋轉軸12b旋轉而使第2臂部13轉動。而且,在第2臂部13搭載有對作為第2馬達13a的驅動量的轉速進行檢測并輸出的第2編碼器13b。在第2臂部13的前端，設置有由于沿鉛垂方向貫通第2臂部13因此能夠沿相對于該第2臂部13的鉛垂方向，即、上下方向移動的花鍵14。在第2臂部13上搭載有使花鍵14邊旋轉邊沿上下方向移動的第3馬達13c。在花鍵14的前端連結有把持作為機械手10的輸送對象的エ件W的末端執行器15。エ件W在例如靜止的載置臺21上載置在成為利用上述末端執行器15進行エ件W的把持的位置的把持位置Pl。在這樣的機械手10中進行エ件W的把持動作時，位于該動作的始點的規定位置的末端執行器15通過因第I馬達Ila的旋轉而帶來的第I臂部12的轉動、和因第2馬達13a的旋轉帶來的第2臂部13的轉動，例如移動到把持位置Pl的正上方。其中，此時的第I馬達Ila的驅動量以及驅動方向、和第2馬達13a的驅動量以及驅動方向是通過連結上述始點和把持位置Pl的末端執行器15的軌道而決定的。而且，若末端執行器15到達把持位置Pl的正上方，則通過第3馬達13c的旋轉，花鍵14邊旋轉邊朝向エ件W下降。若因花鍵14的下降，與該花鍵14的前端連結的末端執行器15下降到能夠吸附エ件W的位置為止，則末端執行器15針對載置臺21上的エ件W開始把持該エ件W。接下來，若花鍵14上升到規定的位置，例如與載置臺21上的物品等不碰撞的位置為止，則通過上述第I臂部12和第2臂部13再次轉動，位于把持位置Pl的末端執行器15移動到作為機械手10的動作的終點的例如エ件W的輸送位置的正上方為止。然后，因花鍵14的下降，到達輸送位置的末端執行器15，解除エ件W的把持從而將エ件W配置于輸送位 置。另ー方面，在機械手10的周邊、能夠對被上述末端執行器15把持的エ件W進行拍攝的位置處配置有作為拍攝部的攝像頭22。攝像頭22配置成能夠使作為拍攝對象的エ件W從其正下方收納于該攝像頭22的拍攝區域。即、攝像頭22配置成將末端執行器15的軌跡例如連結末端執行器15移動中的始點和終點的最短距離上等的拍攝位置P2收納于拍攝區域內。然后，被攝像頭22拍攝到的圖像被一定期間存儲于該攝像頭22所具有的存儲部。在攝像頭22的附近，設置有作為指令輸出部的光學傳感器23。光學傳感器23具有由例如輸出半導體激光等光的設備構成的投光部23a、由接受從該投光部23a輸出的光的例如受光元件等的設備構成的受光部23b。在投光部23a和受光部23b之間，從投光部23a輸出的檢測光線23c以橫切上述攝像頭22的拍攝區域的方式形成。另外，受光部23b在不能接受到投光部23a輸出的光時，輸出用于檢測エ件W的位置，例如エ件W的重心的位置的觸發信號。上述機械手10連接著對上述第I臂部12、第2臂部13、花鍵14以及末端執行器15等的動作進行控制的機械手控制器30。在機械手控制器30中搭載有對保存在機械手控制器30的動作程序進行解釋并執行的控制部33、和基于控制部33輸出的控制信號向各驅動源輸出驅動信號的未圖示的馬達驅動器。控制部33對末端執行器15移動的軌跡進行計算，并且計算用于使末端執行器15沿該軌跡移動的第I馬達Ila的驅動量和第2馬達13a的驅動量。然后，控制部33向馬達驅動器輸出用于以基于計算結果的驅動量驅動各驅動源的驅動信號。在機械手控制器30搭載有構成進行各種信號的輸入以及輸出的獲取部的輸入輸出部(以下稱為1/0)31。表示第I馬達Ila的轉速的數據從第I編碼器Ilb按規定的檢測周期輸入至1/031，并且表示第2馬達13a的轉速的數據從第2編碼器13b也按相同的規定檢測周期輸入至1/031。而且，表示所述第3馬達13c的轉速的數據也從未圖示的編碼器按規定的檢測周期輸入至所述1/031。若被上述末端執行器15把持的エ件W的一端超出檢測光線23c,則從光學傳感器23的受光部23b向所述攝像頭22和1/031輸出共同的觸發信號。攝像頭22通過接受該觸發信號開始拍攝，對存在于拍攝區域22a中的エ件W進行拍攝。另外，通過1/031接受該觸發信號，控制部33掌握觸發信號輸入至1/031這ー情況。接下來，控制部33經由1/031分別獲得表示第I馬達Ila的轉速的最新數據、表示第2馬達13a的轉速的最新數據、以及表示第3馬達13c的轉速的最新數據。然后，構成獲取部的控制部33若獲得這些表示轉速的最新數據，則基于該數據，算出末端執行器15的位置(x2，y2，z2)。
在機械手控制器30中搭載有作為計算部的圖像處理部32。圖像處理部32在接受到與上述攝像頭22拍攝到的圖像相當的數據之后，基干與該圖像有關的數據來算出エ件W的重心的位置(xl，yl, zl)，并向控制部33輸出。控制部33若獲得エ件W的重心的位置，則基于該エ件W的重心的位置和末端執行器15的位置的差量，對此次的動作中的末端執行器15的終點、下次動作中的末端執行器15的始點等進行補正。即、控制部33也作為補正部發揮功能，該補正部利用通過共同的觸發信號獲得的エ件W的重心的位置和末端執行器15的位置,對機械手10的動作進行補正。并且，在機械手控制器30中搭載有對與機械手10的動作控制有關的程序、各種數據進行存儲的存儲部34。在存儲部34中保存有各臂部的長度和各臂部的連結處等用于從基于末端執行器15的目標位置的軌道算出機械手10的姿勢的機械手數據34a。而且，在存儲部34中保存有用于使用與各馬達lla、13a連結的減速機的減速比或各馬達lla、13a的初始位置等根據機械手10的姿勢算出各馬達I la、13a的驅動量的關系式等，使末端執行器15的目標位置和各馬達I la、13a的驅動量相對應的對應關系。并且，在存儲部34a中還保存有使通過共同的觸發信號得到的エ件W的重心的位置和末端執行器15的位置相對應的數據，即相關數據34b。另外，在存儲部34還保存有表示エ件W的外形線的數據、用于根據エ件W的外形線算出エ件W的重心的計算式等、用于根據エ件W的圖像算出エ件W的重心位置的數據。在本實施方式中，由上述攝像頭22、光學傳感器23以及機械手控制器30構成機械手10的位置檢測裝置。接下來，對由上述的結構構成的機器手系統的作用，與機械手控制器30對機械手10的動作進行控制的情況一起進行說明。使位于動作始點的規定位置的末端執行器15移動至把持位置Pl吋，首先，控制部33從各個第I編碼器Ilb以及第2編碼器13b獲取表示各馬達11a、13a轉速的數據，掌握末端執行器15的當前位置。控制部33計算連結末端執行器15的當前位置和作為存儲在存儲部34的目標位置的把持位置Pl的軌道，并且算出用于使末端執行器15沿該軌道移動的各馬達11a、13a的驅動量。之后，控制部33針對第I馬達Ila以及第2馬達13a向馬達驅動器輸出與各個驅動量對應的驅動信號。由此，通過第I臂部12以及第2臂部的移動，位于規定位置的末端執行器15朝向把持位置Pl移動。若機械手10的末端執行器15到達把持位置Pl的正上方，則機械手控制器30通過使花鍵14下降，使與該花鍵14的前端連結的末端執行器15向載置于載置臺21的エ件W靠近。此時，控制部33根據從搭載于上述第2臂部13的未圖示的第3馬達用的編碼器得到的花鍵14的前端位置、和作為目標位置存儲在存儲部34的載置臺21的表面附近的位置的差值算出花鍵14的下降量。控制部33將與下降量相應的驅動信號從馬達驅動器向第3馬達13c輸出。
接下來，使把持著工件W的末端執行器15從把持位置Pl移動到作為動作終點的輸送位置時，控制部33使位于載置臺21的表面附近的花鍵14的前端，上升到規定的位置例如與載置臺21上的物品等不碰撞的位置。因此，算出該花鍵14的前端的當前位置和上述規定的位置的差量。而且，控制部33將與該差量相應的驅動信號從馬達驅動器向第3馬達13c輸出。之后，控制部33計算連結位于把持位置Pl的正上方時的末端執行器15的當前位置和存儲在存儲部34的輸送位置的軌道，并且算出用于使末端執行器15沿該軌道移動的各馬達lla、13a的驅動量。末端執行器15的當前位置是如上所述基于第I編碼器Ilb以及第2編碼器13b的輸出信號而算出的。并且，控制部33相對于各馬達lla、13a，向馬達驅動器輸出與各個驅動量對應的驅動信號。這樣的動作被機械手控制器30控制的機械手10在從上述把持位置Pl向輸送位置輸送エ件W時，在末端執行器15把持エ件W的狀態下橫切所述攝像頭22的拍攝區域。 [觸發信號的生成方法]以下，參照圖2，對上述光學傳感器23的觸發信號的生成進行說明。如圖2所示，上述攝像頭22的拍攝區域22a具有能夠收納上述エ件W整體的尺寸，例如呈矩形平面狀。如上所述，上述攝像頭22配置成能夠使被末端執行器15把持的エ件W從其正下方收納于拍攝區域22a。因此，在機械手10的移動中，把持エ件W的末端執行器15橫切拍攝區域22a。以上述檢測光線23c橫切拍攝區域22a的方式，在拍攝區域22a的附近配置有光學傳感器23。即、構成光學傳感器23的投光部23a和受光部23b隔著拍攝區域22a對置地配置。投光部23a和受光部23b配置在即使エ件W的任一端部超出檢測光線23c，在エ件W的端部超出該エ件W吋，該エ件W整體也收納于拍攝區域22a內的位置。橫切拍攝區域22a的エ件W的面積是覆蓋末端執行器15的前端整體的大小。因此。末端執彳丁器15相對于上述攝像頭22被エ件W光學遮蔽。由此，由攝像頭22所拍攝的圖像中，只有エ件W。被上述末端執行器15把持的エ件W被攝像頭22拍攝時，首先，該エ件W在從把持位置Pl向輸送位置輸送的中途進入到所述拍攝區域22a內。若エ件W的一端橫切檢測光線23c，則從投光部23a輸出的光被エ件W遮蔽，從而投光部23a輸出的光不能被受光部23b接受。由此，受光部23b生成在攝像頭22中是用于開始拍攝的觸發信號，并且在機械手控制器30的1/031中用于開始從各個第I編碼器Ilb以及第2編碼器13b獲取數據的觸發信號。受光部23b向攝像頭22和機械手控制器30的1/031輸出共同的一個觸發信號。接下來，基于共同的觸發信號開始攝像頭22中的拍攝、和機械手控制器30的1/031中的上述信號的獲取。由此，1/031能夠獲取エ件W的拍攝時的末端執行器15的位置。[機械手的位置檢測處理]以下，參照圖3，對為了檢測機械手10特別是機械手10具有的末端執行器15的位置，在機械手控制器30、光學傳感器23、以及攝像頭22中進行的處理的步驟進行說明。在該處理中，首先，機械手控制器30通過使第I臂部12和第2臂部13動作，從而使位于始點的機械手10的末端執行器15向把持位置Pl移動。若末端執行器15移動到把持位置P1，則如圖3所示，機械手控制器30使末端執行器15把持エ件W之后，使通過機械手10的從把持位置Pl向輸送位置的エ件W的輸送開始(步驟SI)。然后，在機械手10的移動中，エ件W的一端進入到攝像頭22的拍攝區域22a，若橫切光學傳感器23的檢測光線23c，即、若末端執行器15到達拍攝位置P2或拍攝位置P2的附近，則投光部23a輸出的光因被エ件W遮住所以不能到達受光部23b。由此，光學傳感器23檢測出被末端執行器15把持的エ件W到達拍攝位置P2這ー情況。這樣，光學傳感器23的受光部23b以不能接受到光這ー情況為契機，生成一個觸發信號之后，將該觸發信號向機械手控制器30的1/031和攝像頭22輸出(步驟S2)。經由1/031接收到上述觸發信號的控制部33，經由1/031獲得從各個第I編碼器Ilb以及第2編碼器13b按每個規定的檢測周期所輸入的數據中的最新的數據(步驟S3-1)。然后，機械手控制器30的控制部33基于在步驟S3-1獲取的信號、和存儲在上述存儲部34的機械手數據34a，算出末端執行器15的位置。而且，接收到與機械手控制器30接收到的觸發信號共同的觸發信號的攝像頭22，通過按快門對收納于拍攝區域22a內的エ件W進行拍攝(步驟S3-2)。接下來，機械手控制器30要求攝像頭22向該機械手控制器30的圖像處理部32輸出通過與攝像頭22共同的觸發信號開始的拍攝數據(步驟S4)。接受了這樣的要求的攝像頭22向圖像處理部32輸出上述拍攝數據(步驟S5)。若完成了圖像處理部32的拍攝數據的接受，則該圖像處理部32基于拍攝數據算出エ件W的重心Wa的位置(步驟S6)。機械手控制器30的控制部33生成使先前算出的末端執行器15的位置和エ件W的重心Wa的位置相對應的相關數據34b (步驟S7)。控制部33在算出上述エ件W的重心Wa的位置和末端執行器15的位置的差量之后，基于該差量和上述的對應關系，對エ件W的輸送目標位置進行補正(步驟S8)。根據以上說明的上述實施方式，能夠獲得以下所列舉出的效果。(I)基于用于檢測末端執行器15的位置的觸發信號，攝像頭22開始末端執行器15的拍攝，且機械手控制器30的1/031開始第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量的獲取。即、攝像頭22和1/031由共同的觸發信號驅動。因此，即使是移動中的機械手10把持的エ件W為拍攝對象，只要輸入至1/031的觸發信號和輸入至攝像頭22的觸發信號是共同的，那么在攝像頭22所拍攝的圖像、和在1/031所獲取的最新的驅動量在時間軸上是接近的。因此，從移動中的機械手10獲得的2個信息，即、根據圖像所獲得的機械手10的末端執行器15的位置和該位置的第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量在時間軸上接近且互相對應。這樣對應是針對移動中的機械手10而進行的，所以能夠縮短或消除為了檢測末端執行器15的位置而使機械手10停止的期間、用于機械手10停止后再加速的期間等。因此，能夠提高基于圖像使機械手10具有的第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量和實際的機械手10的狀態相對應起來的處理的效率。(2)在機械手10把持的エ件W超出檢測光線23c吋，攝像頭22和1/031被驅動。因此，攝像頭22拍攝的圖像和1/031獲取的驅動量通常是機械手10把持的エ件W到達規定位置時的驅動量。如果是這樣的結構，在毎次的觸發信號輸入時，拍攝部所拍攝的圖像之間的差別不會很大。因此能夠預先將根據攝像頭22所拍攝的圖像算出エ件W的位置的處理的方式做成簡單的結構，而且能夠提高通過這樣的圖像處理獲得的結果的精度、即エ件W 的重心Wa的位置的精度。(3)在攝像頭22的拍攝對象超出拍攝區域22a的檢測光線23c時，攝像頭22和1/031被驅動。因此，更加可靠地實現以下的內容，即、在攝像頭22所拍攝的圖像中包含エ件W、以能夠算出エ件W的重心Wa的位置為限對エ件W進行拍攝。所以，能夠進ー步提高通過圖像處理獲得的結果的精度，即、拍攝對象的位置的精度。(4)基于攝像頭22所拍攝的エ件W的圖像，算出エ件W的重心Wa的位置，而基于1/031所獲取的上述驅動量算出末端執行器15的位置。因此，即使是不能夠通過攝像頭22對末端執行器15進行拍攝的情況下，也能夠使エ件W的位置和把持該エ件W的末端執行器15的位置相對應。即、即使是不能夠通過攝像頭22對末端執行器15的位置進行檢測的情況下，也能夠掌握末端執行器15和エ件W的相對位置。其結果，能夠減輕以末端執行器15和エ件W雙方被拍攝的方式配置攝像頭22的煩瑣。而且，因為能夠將攝像頭22的拍攝區域22a設計成特定化為エ件W的位置，所以能夠提高根據圖像算出的エ件W的重心Wa的位置的精度。
(5)機械手控制器30的存儲部34將エ件W的目標位置例如把持位置Pl或輸送位置、和第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量相對應地存儲。而且具備作為基于存儲部34存儲的エ件W的重心Wa的位置和驅動量的對應關系對上述目標位置和用于到達該目標位置的驅動量的對應關系進行補正的補正部發揮功能的控制部33。由此，能夠基于圖像，使機械手10具有的第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量和實際的機械手10的狀態相對應，并且能夠基于其對應關系對第I馬達Ila以及第2馬達13a的驅動量進行補正。也能夠如下所述適當地變更上述實施方式來實施。エ件W并不限于載置于靜止的載置臺21上，也可以載置于例如像傳送帶這樣的時間經過的同時エ件W的位置移動的地方。以在拍攝區域22a內收納エ件W整體和被該エ件W覆蓋的末端執行器15的方式，設置攝像頭22的位置、拍攝區域22a的大小、以及光學傳感器23的位置。并不限于此，例如如圖4所示，也可以以攝像頭22拍攝時末端執行器15沒有收納于拍攝區域22a內，僅エ件W的一部分收納于拍攝區域22a內的方式來設定攝像頭22的位置、拍攝區域22a的大小、以及光學傳感器23的位置。此時，如果在機械手控制器30的存儲部34預先存儲有與エ件W的形狀有關的信息，那么根據攝像頭22所拍攝的エ件W的一部分，也能夠算出該エ件W的重心Wa的位置。作為エ件W的位置，算出該エ件W的重心Wa的位置，但是，也可以算出重心Wa以外的任意的位置。機械手10是作為水平多關節機械手來具體實現的，但是作為除此以外的機械手例如垂直多關節機械手也可以具體實現。上述攝像頭22只要能夠對エ件W進行拍攝即可，也可以搭載于機械手10。例如，如果是把持エ件的末端執行器的前端和作為基臺和第I臂部的連結部分的第I間接錯位的機械手，那么也可以在該機械手的第I臂部搭載攝像頭。攝像頭22的拍攝對象也也可以是エ件W和末端執行器15這雙方，或也可以僅是末端執行器15。其中，攝像頭22的拍攝對象是エ件W和末端執行器15這雙方的情況下，能夠根據攝像頭22拍攝的圖像算出エ件W和末端執行器15這雙方的位置。因此，能夠使基于第I馬達Ila的驅動量以及第2馬達13a的驅動量的機械手10或末端執行器15的位置、和基于圖像的エ件W以及末端執行器15的位置相對應。另外，攝像頭22的拍攝對象是末端執行器15的情況下，能夠使基于攝像頭22拍攝的圖像的末端執行器15的位置、和基于所述驅動量的末端執行器15的位置相對應。光學傳感器23檢測末端執行器15的位置的位置也可以是與攝像頭22的拍攝區域22a不同的位置。總之，只要是能夠檢測出拍攝對象移動拍攝區域22a的位置即可，例如，也可以是末端執行器15的軌道中相對所述拍攝區域22a的前方位置。即使是這樣的結構，如果末端執行器15到達前方位置，只要該末端執行器15沿該軌道移動，也能夠大概掌握該末端執行器15什么時候移動到拍攝區域22a內。然后，光學傳感器23檢測出末端執行器15的位置之后，光學傳感器23使觸發信號的輸出延遲拍攝對象進入拍攝區域22a內的規定時間即可。在上述機械手控制器30中，也可以基于預先計算機械手10的軌道的軌道計算處理的結果，估計拍攝對象移動到拍攝區域22a內的時間。而且，也可以構成為該機械手控制器30在所述估計的時間向攝像頭22和1/031輸出共同的觸發信號。 有時接受作為攝像頭22開始拍攝的指令的觸發信號之后到對圖像進行拍攝為止的時間亦即拍攝時間與接受作為1/031開始獲取的指令的觸發信號之后到獲取驅動量為止的時間亦即獲取時間相比會很長。在這樣的情況下，優選與向獲取部輸入觸發信號的時間相比，先向攝像頭22輸入觸發信號，并且通過這樣的時間差對拍攝時間和獲取時間的差進行補償。輸入給攝像頭22和1/031的共同的觸發信號并不限于在機械手控制器30的外部生成的觸發信號，也可以是在機械手控制器30的內部生成的觸發信號。總之，觸發信號是在拍攝對象進入拍攝區域22a內的時間生成的信號即可。
權利要求
1.一種機械手用位置檢測裝置，其特征在于，具備 拍攝部，其在機械手的移動中對作為拍攝對象的所述機械手以及該機械手所保持的工件中的至少一方進行拍攝； 計算部，其根據拍攝到的圖像來算出所述拍攝對象的位置； 獲取部，其獲取所述機械手的驅動源的驅動量；以及 存儲部，其將所述拍攝對象的算出位置和所述驅動量建立對應關系地存儲， 所述拍攝部以及所述獲取部被輸入用于檢測所述拍攝對象的位置的共同的觸發信號， 所述拍攝部基于所述觸發信號開始所述拍攝對象的拍攝， 所述獲取部基于所述觸發信號開始所述驅動量的獲取。
2.根據權利要求I所述的機械手用位置檢測裝置，其特征在于， 具備指令輸出部，該指令輸出部在所述機械手的外部檢測所述機械手或該機械手所保持的工件是否到達了規定的位置，在該檢測的對象到達所述規定的位置時，向所述拍攝部和所述獲取部輸出所述共同的觸發信號。
3.根據權利要求2所述的機械手用位置檢測裝置，其特征在于， 所述指令輸出部所檢測的檢測對象是所述拍攝部的所述拍攝對象， 所述指令輸出部對所述檢測對象是否到達了所述拍攝部的拍攝區域進行檢測。
4.根據權利要求I 3中任意一項所述的機械手用位置檢測裝置，其特征在于， 所述拍攝對象是所述工件， 在所述拍攝部的拍攝區域，把持所述工件的末端執行器相對于所述拍攝部被所述工件光學遮蔽。
5.根據權利要求I 4中任意一項所述的機械手用位置檢測裝置，其特征在于， 所述存儲部將所述拍攝對象的目標位置和所述驅動源的驅動量建立對應關系地存儲，具備補正部，該補正部基于所述存儲部所存儲的所述算出位置和所述驅動量之間的對應關系，對所述目標位置和用于到達所述目標位置的驅動量之間的對應關系進行補正。
6.一種機械手系統，其特征在于，具備輸送工件的機械手和對所述機械手的位置或所述機械手所輸送的工件的位置進行檢測的機械手的位置檢測裝置， 所述機械手的位置檢測裝置是權利要求I 5中任意一項所述的機械手的位置檢測裝置。
7.一種機械手用位置檢測方法，其特征在于，包括 在機械手的移動中對作為拍攝對象的所述機械手以及該機械手所保持的工件中的至少一方進行拍攝的工序； 根據拍攝到的圖像來算出所述拍攝對象的位置的工序； 獲取所述機械手的驅動源的驅動量的工序；以及 將所述拍攝對象的算出位置和所述驅動量建立對應關系地存儲的工序， 基于用于檢測拍攝對象的位置的共同的觸發信號，來開始拍攝所述拍攝對象的工序和獲取所述驅動量的工序。
全文摘要
水平多關節機械手(機械手)用位置檢測裝置具有對作為拍攝對象的機械手或工件進行拍攝的攝像頭、根據圖像算出拍攝對象的位置的控制部、獲取機械手的第1以及第2馬達的驅動量的I/O、將拍攝對象的算出位置和驅動量建立對應地存儲的存儲部。向所述攝像頭以及I/O輸入用于檢測拍攝對象的位置的共同的觸發信號。攝像頭基于觸發信號的輸入開始拍攝對象的拍攝，而在I/O中，控制部基于該觸發信號的輸入獲得驅動量。
文檔編號B25J13/08GK102632506SQ20121003180
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月13日 優先權日2011年2月15日
發明者五十嵐克司, 井內千惠子, 淺田篤, 說田信之 申請人:精工愛普生株式會社