圖像處理設(shè)備、圖像處理系統(tǒng)、圖像處理方法和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠以高精度執(zhí)行校準(zhǔn)而無需創(chuàng)建復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)動控制程序的圖 像處理設(shè)備、圖像處理系統(tǒng)、圖像處理方法和計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 已開發(fā)了大量如下的控制系統(tǒng)：由成像裝置捕獲機(jī)器人的工作區(qū)域的圖像，檢測 所捕獲的圖像中的工件的位置，并且基于所捕獲的圖像來計(jì)算所檢測的工件的位置信息， 從而以高精度控制機(jī)器人的運(yùn)動。
[0003] 例如，未審查日本專利公布第H4-134501號公開了一種機(jī)器人控制器，其基于包括 有成像裝置的傳感器所檢測的信息來控制機(jī)器人運(yùn)動。另外，未審查日本專利公布第H9-091022號公開了一種機(jī)器人控制器，其傳送在外部計(jì)算機(jī)中編譯的加載模塊(機(jī)器人運(yùn)動 控制程序），以控制機(jī)器人運(yùn)動。
[0004]如這樣描述的一樣，為了控制復(fù)雜的運(yùn)動，傳統(tǒng)的機(jī)器人控制系統(tǒng)需要將在圖像 處理設(shè)備內(nèi)顯示的坐標(biāo)系中計(jì)算出的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人控制器允許末端執(zhí)行器進(jìn)行 運(yùn)動所采取的坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。用以計(jì)算用于執(zhí)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換公式的處理被稱為 校準(zhǔn)。本文中的末端執(zhí)行器是指例如可以抓住并牢固地固定工件的機(jī)器人手臂的端部。
[0005] 在執(zhí)行校準(zhǔn)時，例如，在機(jī)器人的末端執(zhí)行器抓住工件并已移動至多個預(yù)定位置 的情況下，將機(jī)器人的位置坐標(biāo)與成像裝置所捕獲的工件的圖像上的基于所捕獲的圖像而 檢測到的位置坐標(biāo)進(jìn)行比較，以使得能夠計(jì)算轉(zhuǎn)換公式。
[0006] 為了正確地執(zhí)行校準(zhǔn)，機(jī)器人控制器將末端執(zhí)行器移動至適當(dāng)位置，并且將成像 指令信號傳送至該移動目的地中的圖像處理設(shè)備，并將末端執(zhí)行器移動至下一位置。用戶 需要創(chuàng)建用于重復(fù)上述操作的順序機(jī)器人運(yùn)動控制程序。
[0007] 另外，用戶還需要執(zhí)行用于接收成像指令信號的處理以在圖像處理設(shè)備中檢測工 件的位置。即，用戶需要同時擅于設(shè)定機(jī)器人運(yùn)動控制程序和設(shè)定圖像處理設(shè)備，這已經(jīng)成 為花費(fèi)大量時間來啟動整個系統(tǒng)的間接原因。
[0008] 此外，機(jī)器人控制器在控制機(jī)器人的運(yùn)動時起到主要作用，甚至控制包括成像裝 置的傳感器的運(yùn)動。因此，在不熟悉機(jī)器人運(yùn)動控制程序的情況下，用戶難以使得機(jī)器人進(jìn) 行期望的運(yùn)動，并且也無法準(zhǔn)確地執(zhí)行校準(zhǔn)，這成為了難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 鑒于上述狀況而作出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供能夠以高精度執(zhí)行校準(zhǔn)而 無需創(chuàng)建復(fù)雜的機(jī)器人操作控制程序的圖像處理設(shè)備、圖像處理系統(tǒng)、圖像處理方法和計(jì) 算機(jī)程序。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)一個實(shí)施例的圖像處理設(shè)備是包括通信裝置和成像裝置 的圖像處理設(shè)備。所述通信裝置能夠與控制機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)器人控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所 述成像裝置對目標(biāo)的圖像進(jìn)行捕獲，所述目標(biāo)為機(jī)器人的操作目標(biāo)。所述圖像處理設(shè)備包 括命令傳送單元、移動坐標(biāo)獲取單元、成像控制單元、圖像檢測單元和校準(zhǔn)執(zhí)行單元。命令 傳送單元將使得末端執(zhí)行器移動至多個預(yù)定位置的移動命令傳送至機(jī)器人控制器從而改 變成為成像目標(biāo)的目標(biāo)相對于成像裝置的相對位置。移動坐標(biāo)獲取單元獲取第一坐標(biāo)值， 第一坐標(biāo)值是已根據(jù)移動命令移動的末端執(zhí)行器的各位置坐標(biāo)。成像控制單元控制成像裝 置的操作以便在末端執(zhí)行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標(biāo)的圖像。圖像檢測單元 基于在每個移動目的地處捕獲的目標(biāo)的圖像來檢測第二坐標(biāo)值，第二坐標(biāo)值為所述目標(biāo)的 位置坐標(biāo)。校準(zhǔn)執(zhí)行單元基于所獲取的多個第一坐標(biāo)值以及所檢測的多個第二坐標(biāo)值來計(jì) 算兩種坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
[0011] 另外，在根據(jù)另一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，優(yōu)選地，在第一方面，命令傳送單元 將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標(biāo)的移動命令傳送至機(jī)器人控制器。
[0012] 另外，在第一方面或第二方面，根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備優(yōu)選地包括:坐標(biāo) 檢測單元，其用于檢測作為所成像的目標(biāo)的位置坐標(biāo)的第二坐標(biāo)值；以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，其 用于基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將所檢測的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。
[0013] 另外，在第三方面，根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備優(yōu)選地包括：顯示單元，其用 于顯示所捕獲的目標(biāo)的圖像；以及位置指定接受單元，其用于接受所顯示的目標(biāo)的圖像上 的位置的指定。在該設(shè)備中，優(yōu)選的是，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將已接受指定的位置處 的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。
[0014] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，在第一至第四方面中的任一方面，優(yōu) 選的是，基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將移動坐標(biāo)獲取單元所獲取的第一坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)值，并且 所轉(zhuǎn)換的值疊加并顯示在所顯示的目標(biāo)的捕獲圖像上。
[0015] 接下來，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)是包括機(jī)器人控制 器和圖像處理設(shè)備的圖像處理系統(tǒng)。機(jī)器人控制器控制機(jī)器人的運(yùn)動。圖像處理設(shè)備包括 連接至機(jī)器人控制器以與其進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通信裝置以及捕獲作為機(jī)器人操作目標(biāo)的目 標(biāo)的圖像的成像裝置。在該系統(tǒng)中，圖像處理設(shè)備包括命令傳送單元、移動坐標(biāo)獲取單元、 成像控制單元、圖像檢測單元和校準(zhǔn)執(zhí)行單元。命令傳送單元將使得末端執(zhí)行器移動至多 個預(yù)定位置的移動命令傳送至機(jī)器人控制器從而改變成為成像目標(biāo)的目標(biāo)相對于成像裝 置的相對位置。移動坐標(biāo)獲取單元獲取第一坐標(biāo)值，第一坐標(biāo)值是已根據(jù)來自機(jī)器人控制 器的移動命令移動的末端執(zhí)行器的各位置坐標(biāo)。成像控制單元控制成像裝置的操作以便在 末端執(zhí)行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標(biāo)的圖像。圖像檢測單元基于在每個移動 目的地處捕獲的目標(biāo)的圖像來檢測第二坐標(biāo)值，第二坐標(biāo)值為目標(biāo)的位置坐標(biāo)。校準(zhǔn)執(zhí)行 單元基于所獲取的多個第一坐標(biāo)值以及所檢測的多個第二坐標(biāo)值來計(jì)算這兩種坐標(biāo)之間 的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
[0016] 另外，在根據(jù)另一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第六方面，優(yōu)選地是，命令傳送單 元將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標(biāo)的移動命令傳送至機(jī)器人控制器。
[0017] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第六或第七方面，優(yōu)選的是，圖像 處理設(shè)備包括:坐標(biāo)檢測單元，其用于檢測作為所成像的目標(biāo)的位置坐標(biāo)的第二坐標(biāo)值；以 及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，其用于基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將所檢測的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。
[0018] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第八方面，優(yōu)選的是，所述圖像處 理設(shè)備包括：顯示單元，其用于顯示所捕獲的目標(biāo)的圖像；以及位置指定接受單元，其用于 接受所顯示的目標(biāo)的圖像上的位置的指定。在該系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將已接受 指定的位置處的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。
[0019] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第六至第九方面中的任一方面，優(yōu) 選的是，圖像處理設(shè)備基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將移動坐標(biāo)獲取單元獲取的第一坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二坐 標(biāo)值，并且將所轉(zhuǎn)換的值疊加并顯示在所顯示的目標(biāo)的捕獲圖像上。
[0020] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第六至第十方面中的任一方面，優(yōu) 選的是，機(jī)器人控制器包括程序轉(zhuǎn)換單元，其用于對移動命令進(jìn)行解釋并將所解釋的命令 轉(zhuǎn)換為對末端執(zhí)行器的移動命令。
[0021] 另外，在根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理系統(tǒng)中，在第十一方面，優(yōu)選的是，程序轉(zhuǎn)換 單元針對每種類型的機(jī)器人而提供，并且根據(jù)機(jī)器人的類型將移動命令轉(zhuǎn)換為對末端執(zhí)行 器的移動命令。
[0022] 接下來，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)又一實(shí)施例的圖像處理方法是可以由圖像處理 系統(tǒng)執(zhí)行的圖像處理方法，該圖像處理系統(tǒng)包括機(jī)器人控制器和圖像處理設(shè)備。機(jī)器人控 制器控制機(jī)器人的運(yùn)動。圖像處理設(shè)備包括連接至機(jī)器人控制器以與其進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的通 信裝置以及捕獲作為機(jī)器人操作目標(biāo)的目標(biāo)的圖像的成像裝置。所述圖像處理方法包括以 下步驟:將使得末端執(zhí)行器移動至多個預(yù)定位置的移動命令傳送至機(jī)器人控制器從而改變 成為成像目標(biāo)的目標(biāo)相對于成像裝置的相對位置;獲取第一坐標(biāo)值，所述第一坐標(biāo)值是已 根據(jù)移動命令移動的末端執(zhí)行器的各位置坐標(biāo);控制成像裝置的操作以便在末端執(zhí)行器已 移動到的每個移動目的地處捕獲目標(biāo)的圖像;基于所捕獲的圖像來檢測目標(biāo)的第二坐標(biāo) 值；以及基于所獲取的多個第一坐標(biāo)值以及所檢測的多個第二坐標(biāo)值來計(jì)算這兩種坐標(biāo)之 間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
[0023] 接下來，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)又一實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序是可以由包括通信裝 置和成像裝置的圖像處理設(shè)備執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序。該通信裝置能夠與控制機(jī)器人的運(yùn)動的 機(jī)器人控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。成像裝置對作為機(jī)器人操作目標(biāo)的目標(biāo)的圖像進(jìn)行捕獲。所 述程序使得圖像處理設(shè)備起到命令傳送單元、移動坐標(biāo)獲取單元、成像控制單元、圖像檢測 單元和校準(zhǔn)執(zhí)行單元的作用。命令傳送單元將使得末端執(zhí)行器移動至多個預(yù)定位置的移動 命令傳送至機(jī)器人控制器從而改變成為成像目標(biāo)的目標(biāo)相對于成像裝置的相對位置。移動 坐標(biāo)獲取單元獲取第一坐標(biāo)值，第一坐標(biāo)值是已根據(jù)移動命令移動的末端執(zhí)行器的各位置 坐標(biāo)。成像控制單元控制成像裝置的操作以便在末端執(zhí)行器已移動到的每個移動目的地處 捕獲目標(biāo)的圖像。圖像檢測單元基于在每個移動目的地處捕獲的目標(biāo)的圖像來檢測第二坐 標(biāo)值。校準(zhǔn)執(zhí)行單元基于所獲取的多個第一坐標(biāo)值以及所檢測的多個第二坐標(biāo)值來計(jì)算這 兩種坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
[0024]在第一方面、第六方面、第十三發(fā)明和第十四方面，在圖像處理設(shè)備中，將使得末 端執(zhí)行器移動至多個預(yù)定位置的移動命令傳送至機(jī)器人控制器從而改變成為成像目標(biāo)的 目標(biāo)相對于成像裝置的相對位置，并且獲取第一坐標(biāo)值，該值是已根據(jù)移動命令移動的末 端執(zhí)行器的各位置坐標(biāo)。在末端執(zhí)行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標(biāo)的圖像?；?于在每個移動目的地處捕獲的目標(biāo)的圖像來檢測作為目標(biāo)的位置坐標(biāo)的第二坐標(biāo)值?；?所獲取的多個第一坐標(biāo)值和所檢測的多個第二坐標(biāo)值，計(jì)算這兩種坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則。 因此，圖像處理設(shè)備可以將用于控制機(jī)器人的運(yùn)動的移動命令傳送至機(jī)器人控制器，從而 使得用戶無需理解隨機(jī)器人的類型而變化的機(jī)器語言。因而，可以獲得機(jī)器人控制器識別 的位置坐標(biāo)(第一坐標(biāo)值)與根據(jù)所捕獲的目標(biāo)的圖像檢測的位置坐標(biāo)(第二坐標(biāo)值)之間 的轉(zhuǎn)換規(guī)則，從而以高精度控制機(jī)器人的運(yùn)動。
[0025]在第二方面和第七方面，將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標(biāo)的移動命 令傳送至機(jī)器人控制器，從而使得用戶無需在即使機(jī)器人的類型變化時理解每種機(jī)器語 言。因而，可以獲得機(jī)器人控制器識別的位置坐標(biāo)(第一坐標(biāo)值)與根據(jù)所捕獲的目標(biāo)的圖 像檢測的位置坐標(biāo)(第二坐標(biāo)值)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，從而以高精度控制機(jī)器人的運(yùn)動。
[0026]在第三方面和第八方面，在圖像處理設(shè)備中，檢測作為所捕獲的目標(biāo)的位置坐標(biāo) 的第二坐標(biāo)值，并且基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將所檢測的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。因此，甚至對 圖像處理設(shè)備做出的移動指示也使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確移動至預(yù)期位置。
[0027]在第四方面和第九方面，在圖像處理設(shè)備中，顯示所捕獲的目標(biāo)的圖像，接受對所 顯示的目標(biāo)的圖像上的位置的指定，并且圖像處理設(shè)備基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將在指定接受位置處 的第二坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第一坐標(biāo)值。因此，可以在圖像上指示機(jī)器人的移動目的地，以將機(jī)器 人移動至根據(jù)所接受的指示的位置。
[0028] 在第五方面和第十方面，在圖像處理設(shè)備中，基于轉(zhuǎn)換規(guī)則將所獲取的第一坐標(biāo) 值轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)值，并且將所轉(zhuǎn)換的值疊加并顯示在所顯示的目標(biāo)的圖像上。這使得能 夠檢查移動后的機(jī)器人在所顯示的目標(biāo)的圖像上的位置。
[0029] 在第十一方面，機(jī)器人控制器解釋移動命令并將所解釋的命令轉(zhuǎn)換為對末端執(zhí)行 器的移動命令。這使得用戶無需理解針對每種類型的機(jī)器人的機(jī)器語言，并且能夠控制機(jī) 器人的運(yùn)動。
[0030] 在第十二方面，程序轉(zhuǎn)換單元針對每種類型的機(jī)器人提供，并且根據(jù)機(jī)器人的類 型將移動命令轉(zhuǎn)換為對末端執(zhí)行器的移動命令。因而，可以將根據(jù)要使用的機(jī)器人的類型 的轉(zhuǎn)換程序安裝到機(jī)器人控制器中，以根據(jù)機(jī)器人的類型將移動命令轉(zhuǎn)換為對末端執(zhí)行器 的移動命令。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，圖像處理設(shè)備可以將用以控制機(jī)器人的運(yùn)動的移動命