對工件的取出工序進(jìn)行仿真的機(jī)器人仿真裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對通過機(jī)器人將散裝的工件依次取出的取出工序進(jìn)行仿真的機(jī)器人仿真裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人仿真裝置用于在虛擬空間內(nèi)對機(jī)器人的工件把持等預(yù)定動作進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果用于評價機(jī)器人的控制程序，并且根據(jù)需要來變更程序或作業(yè)空間內(nèi)物體的位置關(guān)系O
[0003]對通過機(jī)器人將散裝的工件按順序把持并輸送到預(yù)定位置的取出工序進(jìn)行仿真的機(jī)器人仿真裝置是公知的。在相關(guān)技術(shù)中，例如在虛擬空間中配置用于檢測工件的位置和姿態(tài)的攝像機(jī)的三維模型來執(zhí)行取出工序的仿真。
[0004]JP2007-241857A中公開了對具有視覺傳感器的機(jī)器人的動作以離線方式進(jìn)行仿真的機(jī)器人仿真裝置。該機(jī)器人仿真裝置被構(gòu)成為根據(jù)虛擬空間中由傳感器模型對工件模型攝像而得到的二維虛擬圖像，確定應(yīng)當(dāng)取出的對象工件模型，并測量對象工件模型的位置和姿態(tài)。
[0005]JP2007-326160A中公開了被構(gòu)成為通過配置在虛擬空間中的攝像機(jī)模型來取得工件模型的虛擬圖像的機(jī)器人仿真裝置。在該機(jī)器人仿真裝置中，根據(jù)所取得的虛擬圖像來修正與機(jī)器人模型對應(yīng)的示教點。
[0006]JP2013-101045A中公開了根據(jù)由攝像機(jī)得到的二維圖像、由距離傳感器得到的三維信息，來識別物品的位置和姿態(tài)的識別裝置。該相關(guān)技術(shù)意在通過對根據(jù)三維信息檢測物品的二維位置的搜索條件進(jìn)行設(shè)定，來縮短二維圖像的圖像處理所需要的時間。
[0007]JP2007-245283A中公開了具備用于取得工件的圖像數(shù)據(jù)的攝像機(jī)的工件姿態(tài)檢測裝置。該工件姿態(tài)檢測裝置被構(gòu)成為以預(yù)先存儲的工件的多個穩(wěn)定姿態(tài)中的、最符合由攝像機(jī)取得的圖像數(shù)據(jù)中的工件姿態(tài)的穩(wěn)定姿態(tài)為基準(zhǔn)，來檢測工件的姿態(tài)。該相關(guān)技術(shù)意在縮短匹配(matching)處理所需要的計算時間。
[0008]JP2009-128191A中公開了一種物體識別裝置，其通過將應(yīng)當(dāng)識別的對象物體的三維表面形狀數(shù)據(jù)、和對使用距離傳感器等得到的實際狀態(tài)進(jìn)行采樣而得的三維表面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，來識別物體的位置和姿態(tài)。
[0009]JP2014-013146A中公開了被構(gòu)成為具備以彼此不同的視點對工件進(jìn)行攝像的2個攝像機(jī)，測量工件的三維位置的三維測量裝置。該三維測量裝置根據(jù)由第I攝像機(jī)得到的第I圖像、按照根據(jù)第I圖像計算的第2攝像機(jī)的切出范圍所切出第2攝像機(jī)的第2圖像，來測量工件的三維位置。
[0010]在工件的取出工序中，有時通過距離傳感器來取得工件的三維信息。因此，需要一種能夠通過距離傳感器取得在虛擬空間中散裝的工件的三維信息，并由此執(zhí)行取出工序的仿真的機(jī)器人仿真裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本申請的第I種形態(tài)，提供了一種機(jī)器人仿真裝置，其根據(jù)通過具備投影儀和2個攝像機(jī)的距離傳感器取得的工件的三維信息，在虛擬空間內(nèi)對由機(jī)器人將散裝的多個工件按順序取出的取出工序進(jìn)行仿真，其中，具備:模型配置部，其在所述虛擬空間中配置以三維方式表現(xiàn)所述機(jī)器人、所述多個工件、所述距離傳感器的所述2個攝像機(jī)和所述投影儀的機(jī)器人模型、多個工件模型、2個攝像機(jī)模型以及投影儀模型，所述模型配置部被構(gòu)成為將所述多個工件模型在散裝狀態(tài)下配置在所述虛擬空間中，并且被構(gòu)成為以使所述2個攝像機(jī)模型的視野和所述投影儀模型的投影范圍包含針對散裝的所述工件模型而設(shè)定的測量區(qū)域的方式，將所述2個攝像機(jī)模型和所述投影儀模型配置在所述虛擬空間中，該機(jī)器人仿真裝置還具備:第I平面計算部，其計算通過所述2個攝像機(jī)模型的焦點而延伸，并將對所述測量區(qū)域進(jìn)行攝像時的所述2個攝像機(jī)模型的視野以相等間隔進(jìn)行分割的第I平面組；第2平面計算部，其計算當(dāng)通過所述投影儀模型對所述測量區(qū)域照射了條紋狀的圖案光時，沿著在所述測量區(qū)域中投影的明暗的邊界而延伸，并與所述第I平面組交叉的第2平面組；交線計算部，其計算所述第I平面組和所述第2平面組的多條交線；三維信息計算部，其計算所述多條交線與所述工件模型表面的多個交點的排列作為三維信息；位置姿態(tài)計算部，其根據(jù)所述三維信息來計算所述工件模型的位置和姿態(tài)；仿真執(zhí)行部，其根據(jù)通過所述位置姿態(tài)計算部計算的所述工件模型的位置和姿態(tài)，執(zhí)行基于所述機(jī)器人模型的所述取出工序的仿真。
[0012]本申請的第2種形態(tài)，在第I種形態(tài)的機(jī)器人仿真裝置中，所述模型配置部還被構(gòu)成為將對散裝的所述工件模型進(jìn)行攝像的第2攝像機(jī)配置在所述虛擬空間中，該機(jī)器人仿真裝置還具備二維圖像取得部，其從所述第2攝像機(jī)取得散裝的所述工件模型的二維圖像，所述位置姿態(tài)計算部根據(jù)所述三維信息和所述二維圖像來計算所述工件模型的位置和姿態(tài)。
[0013]本發(fā)明的這些及其他目的、特征和優(yōu)點，通過參照附圖所示的本發(fā)明的示例性實施方式的詳細(xì)說明而變得更明確。
【附圖說明】
[0014]圖1是包含一種實施方式的機(jī)器人仿真裝置的機(jī)器人系統(tǒng)的整體圖。
[0015]圖2是機(jī)器人仿真裝置的顯示部的顯示例。
[0016]圖3是一種實施方式的機(jī)器人仿真裝置的功能框圖。
[0017]圖4是表示通過一種實施方式的機(jī)器人仿真裝置所執(zhí)行的取出工序的仿真工序的流程的流程圖。
[0018]圖5A是表示投影儀模型的投影范圍和攝像機(jī)模型的視野的圖。
[0019]圖5B是表示投影儀模型和攝像機(jī)模型的位置關(guān)系的例子的俯視圖。
[0020]圖6是表示第I平面的圖。
[0021 ]圖7是表示第2平面的圖。
[0022]圖8A是表示第I平面和第2平面的交線的圖。
[0023]圖8B是表不第I平面組和第2平面組的俯視圖。
[0024]圖9是表示第I平面和第2平面的交線與工件模型的表面的交點的圖。
[0025]圖1OA是說明根據(jù)工件模型的表面上的交點計算工件模型的位置和姿態(tài)的例子的圖。
[0026]圖1OB是說明根據(jù)工件模型的表面上的交點計算工件模型的位置和姿態(tài)的例子的圖。
[0027]圖1OC是說明根據(jù)工件模型的表面上的交點計算工件模型的位置和姿態(tài)的例子的圖。
[0028]圖11是其他實施方式的機(jī)器人仿真裝置的功能框圖。
[0029]圖12是表示攝像機(jī)模型的視野的圖。
[0030]圖13是通過圖12的攝像機(jī)模型所攝像的二維圖像的例子。
[0031]圖14是用于說明二維圖像的使用例的圖。
[0032]圖15是用于說明二維圖像的使用例的圖。
[0033]圖16是用于說明二維圖像的使用例的圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。對于圖示的實施方式的構(gòu)成要素，為了有助于理解本發(fā)明，適當(dāng)?shù)刈兏吮壤摺４送?，對于相同或?qū)?yīng)的構(gòu)成要素，在多個附圖中使用相同的參考標(biāo)號。
[0035]圖1是包含一種實施方式的機(jī)器人仿真裝置10的機(jī)器人系統(tǒng)50的整體圖。機(jī)器人仿真裝置10例如是生成機(jī)器人程序，并構(gòu)成為能夠在虛擬空間中執(zhí)行的、以離線方式使用的數(shù)字計算機(jī)。
[0036]機(jī)器人仿真裝置10盡管未圖示，但具備執(zhí)行各種運(yùn)算處理的CPU ;存儲CPU的運(yùn)算結(jié)果的RAM ;存儲各種程序、數(shù)據(jù)等的ROM ;輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸面板等公知的輸入單元。機(jī)器人仿真裝置10還具備液晶顯示器等顯示部12。
[0037]機(jī)器人系統(tǒng)50具備機(jī)器人60。機(jī)器人60是通過機(jī)器人控制裝置70所控制的多關(guān)節(jié)機(jī)器人。機(jī)器人仿真裝置10和機(jī)器人控制裝置70，為了相互進(jìn)行數(shù)據(jù)或信號的發(fā)送接收，經(jīng)由具有公知結(jié)構(gòu)的通信單元52相互連接。通信單元52例如用于將控制機(jī)器人60的控制程序從機(jī)器人控制裝置70發(fā)送到機(jī)器人仿真裝置10。
[0038]機(jī)器人60例如在臂前端的手腕部具備能夠把持工件80的手62。機(jī)器人60通過機(jī)器人控制裝置70被控制，以便從容器90內(nèi)散裝的、即不規(guī)則配置的大量工件80中依次取出工件80。機(jī)器人60并不限于圖示的例子，能夠具有任意公知的結(jié)構(gòu)。例如，機(jī)器人60可以是在手腕部具備液壓式或磁力式吸附部的類型的機(jī)器人。
[0039]容器90例如具有箱狀形態(tài)，該箱狀形態(tài)具有底壁和從底壁起在大致垂直方向上向上方延伸的周壁。容器90向上方開口，機(jī)器人60能夠從上方進(jìn)入容器90內(nèi)的容納空間。
[0040]在圖示的例子中，工件80具有長方體的形狀，但是工件80的形狀不限于此。此外，只要能夠通過機(jī)器人60獲取工件80，則容器90可以具有其他任意形狀。
[0041]在容器90的上方，將距離傳感器14固定在未圖示的架臺上。距離傳感器14被構(gòu)成為能夠取得到對象物的距離，在該機(jī)器人系統(tǒng)50中具有取得工件80的三維信息的功能。距離傳感器14例如以距離圖像或三維映像(map)等形態(tài)取得工件80的三維信息。距離圖像是將從距離傳感器14到測量區(qū)域內(nèi)的工件80的距離通過各個像素的明暗或顏色來表現(xiàn)的圖像。此外，三維映像是將測量區(qū)域內(nèi)的工件80的三維位置表現(xiàn)為工件80的表面上的點的三維坐標(biāo)值的集合的映像。
[0042]距離傳感器14具備投影儀16、相對于投影儀16配置在相反側(cè)的2個攝像機(jī)18。