CN106607874A - 机器手臂撷取影像的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器手臂撷取影像的装置及方法，在作业模式时，由机器手臂自行控制本体移动活动部，承载臂上视觉装置撷取影像，以搜寻物件。在手动牵引模式时，手动牵引活动部，通过设置在臂上视觉装置周围的撷取装置，控制臂上视觉装置拍摄物件影像，直接形成特定物件影像文件，以简化机器手臂的作业。

Description

机器手臂撷取影像的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种机器手臂，尤其是涉及机器手臂控制臂上视觉装置撷取影像的装置及方法。

背景技术

工厂利用机器手臂提高生产自动化，并在机器手臂设置视觉装置，侦测外部环境的状况或物件的外观特征，自动回避障碍及规划作业的移动路径，形成智能型机器手臂，以提升自动作业的生产效率。

如图8所示，为现有技术的机器手臂1，当自动作业时，由控制装置2控制机器手臂1移动臂上视觉装置(Eye In Hand，简称EIH)3，撷取外部环境的影像，暂存在存储装置4。再由控制装置2控制影像处理装置5，对存储装置4暂存的撷取影像进行影像处理。然后与预先存放存储装置4的物件6影像文件，进行辨识比对，以搜寻目标物件6。当搜寻到目标物件6时，再由控制装置2控制机器手臂1自动取放目标物件6。

对于预先存放存储装置4的物件6影像文件，现有技术利用机器手臂1外部的摄影机7，撷取物件6的影像，经由外部影像处理装置8的影像处理，形成物件6的外观形状及尺寸影像特征文件。再将外部影像处理装置8连接至机器手臂1的连接界面9，将物件3的外观形状及尺寸影像特征的文件，由外部影像处理装置4传输至机器手臂1，经控制装置6接收后，暂存在存储装置4，并显示在显示装置10影像文件，通过人工将物件3的影像文件归类存放在存储装置4，以供辨识比对。

然而，现有技术的机器手臂1利用外部摄影机7及外部影像处理装置8，先在外部影像处理物件3，预先形成存储的特定物件6影像文件。外部的影像处理不仅需要较高的影像处理技术，特定物件6影像文件传输及存储至机器手臂1，也需要程序操作技术，均会一般对一般操作者的使用形成障碍，无法提升自动作业的生产效率。因此，机器手臂在撷取影像的处理上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器手臂撷取影像的装置，将撷取装置设置在机器手臂，手动牵引机器手臂时，利用撷取装置控制臂上视觉装置撷取影像，以利操作机器手臂。

本发明另一目的在于提供一种机器手臂撷取影像的装置，通过机器手臂设置的撷取装置，控制臂上视觉装置拍摄特定物件影像，直接形成预先存储的特定物件影像文件，以简化机器手臂的作业。

本发明再一目的在于提供一种机器手臂撷取影像的方法，在手动牵引模式时，由撷取装置控制臂上视觉装置拍摄影像，在作业模式时，由机器手臂自动控制臂上视觉装置拍摄影像，以增加臂上视觉装置的使用弹性。

为了达到前述发明的目的，本发明第一实施例机器手臂撷取影像的装置，将本体一端固定在基座，另一端为活动部，活动部装设臂上视觉装置。撷取装置为按钮或切换开关，可设在臂上视觉装置周围的活动部用以启动臂上视觉装置拍摄影像。控制装置连接至本体，控制本体移动活动部。显示装置，受控制装置控制，显示臂上视觉装置视野的影像。让机器手臂在操作模式时，由控制装置控制本体移动活动部，承载臂上视觉装置撷取影像，以搜寻物件，而机器手臂在手动牵引模式时，手动牵引活动部，由撷取装置启动臂上视觉装置拍摄多方位目标物件影像。

本发明机器手臂撷取影像的装置的控制装置包含存储装置及影像处理装置，控制存储装置预先存储特定物件的影像文件及暂存臂上视觉装置撷取的影像，及控制影像处理装置影像处理存储装置暂存的影像。将撷取装置启动臂上视觉装置撷取目标物件的影像，经影像处理装置影像处理形成特定物件影像文件，预先存储在存储装置。

本发明机器手臂撷取影像的方法，首先切换机器手臂至手动牵引模式，手动牵引机器手臂，使臂上视觉装置移动接近目标物件，显示荧幕显示臂上视觉装置的视野，检查目标物件未出现在显示荧幕时，继续使臂上视觉装置移动接近目标物件，而检查目标物件出现在显示荧幕，由撷取装置启动臂上视觉装置撷取目标物件的影像，暂存撷取的目标物件影像至机器手臂的存储装置，影像处理暂存的目标物件影像，形成特定物件影像文件，预先存储特定物件影像文件在存储装置，切换机器手臂至作业模式，由机器手臂自行控制臂上视觉装置撷取物件的影像，并根据存储的特定物件影像文件，辨识比对物件。

本发明第二实施例机器手臂撷取影像的装置，将撷取装置设在臂上视觉装置周围的机器手臂本体，并将显示荧幕直接设在臂上视觉装置，使牵引活动部的同时，方便注视臂上视觉装置的视野。

附图说明

图1 为本发明第一实施例机器手臂的示意图；

图2 为本发明第一实施例机器手臂的功能方块图；

图3 为本发明机台上显示的目标物件的示意图；

图4 为本发明显示荧幕显示的目标物件影像的示意图；

图5 为本发明第一实施例机器手臂撷取影像的方法的流程图；

图6 为本发明第二实施例机器手臂的示意图；

图7 为本发明第二实施例活动部的上视图；

图8 为现有技术机器手臂的功能方块图。

符号说明

20 第一实施例机器手臂

21 本体

22 控制装置

23、33 显示装置

24 基座

25 活动部

26 臂上视觉装置

27 夹爪

28 撷取装置

29 存储装置

30 影像处理装置

31 机台

32 物件

33 第二实施例机器手臂

34 显示装置

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，现举优选实施例，并配合附图加以说明如下。

请同时参阅图1及图2，图1为本发明第一实施例机器手臂的示意图，图2为本发明第一实施例机器手臂的功能方块图。本发明第一实施例的机器手臂20包含本体21、控制装置22及显示装置23。其中本体21一端固定在不动的基座24，另一端为活动部25，活动部25上装设臂上视觉装置26及用以夹取物件的夹爪27。活动部25在臂上视觉装置26周围，另设置撷取装置28，可为按钮或切换开关，用以手动启动臂上视觉装置26拍摄影像。

本发明第一实施例机器手臂20的控制装置22连接至本体21，控制装置22包含存储装置29及影像处理装置30，其中存储装置29受控制装置22控制，用以预先存储特定物件的影像文件，以及暂存臂上视觉装置26撷取的影像。而影像处理装置30则受控制装置22控制，用以影像处理存储装置29暂存的影像。另显示装置23受控制装置22控制，显示机器手臂20臂上视觉装置26视野的影像及操作界面。

本发明第一实施例机器手臂20在操作模式时，由控制装置22控制本体21移动活动部25承载的臂上视觉装置26及夹爪27。并由控制装置22控制臂上视觉装置26对机器手臂20的工作环境撷取影像，显示在显示装置23，以搜寻置放在本体21工作环境中的机台31上的目标物件32。当物件32进入臂上视觉装置26的视野时，臂上视觉装置26撷取物件32影像，暂存在存储装置29。接着控制装置22控制影像处理装置30，影像处理暂存的物件32影像，并比对预先存储在存储装置29的特定物件的影像文件，辨识是否为搜寻的目标物件。如为目标物件，则控制装置22驱动机器手臂20的活动部25接近物件32，并利用夹爪27夹取物件32，以进行组装或输送目标物件等作业。

请同时参考图1、图2、图3及图4，图3为机台上显示的目标物件，图4为显示荧幕显示的目标物件影像。本发明机器手臂20切换至手动牵引模式时，臂上视觉装置26受撷取装置28控制撷取影像。利用手动牵引活动部25，使承载的臂上视觉装置26移动接近目标物件32，如图3中让目标物件32出现臂上视觉装置26的视野(如虚线所示)。在图4中并显示在显示荧幕23，操作者通过显示荧幕23显示的物件32确认是否为目标物件，以排出其他杂物或目标物件未全入臂上视觉装置26的视野，由操作者维持臂上视觉装置26在定位，不需再离开操作其他设备，就可按压撷取装置28，让臂上视觉装置26撷取显示荧幕23显示的目标物件32的影像。并可多方位撷取目标物件32的影像。接着臂上视觉装置26撷取的目标物件32影像，经控制装置22暂存至存储装置29，再由控制装置22控制影像处理装置30，影像处理暂存的目标物件32影像，形成特定物件影像文件，预先存储在存储装置29，以供辨识比对。

如图5所示，为本发明第一实施例机器手臂撷取影像的方法的流程。本发明机器手臂撷取影像的方法的步骤，详细说明如下:步骤S1，将本发明机器手臂切换至手动牵引模式；步骤S2，手动牵引机器手臂，使臂上视觉装置移动接近目标物件；步骤S3，显示荧幕显示臂上视觉装置的视野；步骤S4，检查目标物件是否出现在显示荧幕？假如目标物件未出现在显示荧幕时，回至步骤S2继续使臂上视觉装置移动接近目标物件，假如目标物件出现在显示荧幕，则进入步骤S5，按压撷取装置启动臂上视觉装置撷取目标物件的影像；在步骤S6，将撷取的目标物件影像，暂存至机器手臂的存储装置，影像处理暂存的目标物件影像，形成特定物件影像文件；步骤S7，将特定物件影像文件预先存储在存储装置；接着在步骤S8，将机器手臂切换至作业模式，由机器手臂自行控制臂上视觉装置撷取物件的影像，根据存储的特定物件影像文件辨识比对目标物件。

请同时参考图6及图7所示，图6为本发明第二实施例机器手臂的示意图，图7本发明第二实施例活动部的上视图。本实施例与前实施例机器手臂基本架构相似，仅显示荧幕与撷取装置的设置位置不同，为简化说明本实施例，与前实施例相同的构件沿用前实施例的构件标号。前述实施例虽以撷取装置设在活动部25周围，举例说明手动牵引活动部25时，单手维持臂上视觉装置26定位，同时易于操作撷取装置28控制臂上视觉装置26拍摄影像，而不影响臂上视觉装置26定位，但包含且不限于前述实施例，图6中本实施例机器手臂33将撷取装置28设在臂上视觉装置26周围的本体21上，也可一手维持臂上视觉装置26定位，同时另一手易于操作撷取装置28控制臂上视觉装置26拍摄影像，而不影响臂上视觉装置26定位，达到易于操作撷取装置28控制臂上视觉装置26拍摄影像的目的。此外，在图7中，本实施例将显示荧幕34直接设在臂上视觉装置26，使牵引活动部25的同时，方便注视臂上视觉装置26的视野。此外,显示荧幕的安装位置亦可与视觉装置26的影像平面平行，且使显示影像的方向与使用者因牵引机器手臂造成的影像移动方向相同，可避免使用者照准对象物时产生空间迷向的问题。

因此，本发明机器手臂撷取影像的装置及方法，就可通过将撷取装置直接设置在机器手臂，在手动牵引机器手臂时，就近利用撷取装置控制臂上视觉装置撷取影像，达到方便操作机器手臂的目的。另外，本发明机器手臂撷取影像的装置及方法，在作业模式时，不仅可由机器手臂自行控制臂上视觉装置拍摄影像，且在手动牵引模式时，也可通过机器手臂设置的撷取装置，由撷取装置控制臂上视觉装置拍摄特定物件影像，直接形成预先存储的特定物件影像文件，以免除外部的影像处理作业，达到简化机器手臂的作业及增加臂上视觉装置的使用弹性的目的。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该多个优选实施例，凡依本发明所做的任何变更，在不脱离本发明的精神下，都属本发明申请专利的范围。

Claims (12)

1.一种机器手臂撷取影像的装置，包含：

本体，一端固定在基座，另一端为活动部，活动部装设臂上视觉装置；

撷取装置，设在臂上视觉装置周围，用以启动臂上视觉装置拍摄影像；

控制装置，连接至本体，控制本体移动活动部；

显示装置，受控制装置控制，显示臂上视觉装置视野的影像；

其中，机器手臂在操作模式，由控制装置控制臂上视觉装置撷取影像，机器手臂在手动牵引模式，由撷取装置启动臂上视觉装置拍摄影像。

2.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该撷取装置为按钮或切换开关。

3.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该撷取装置设在活动部。

4.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该撷取装置设在机器手臂的本体。

5.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该撷取装置设在臂上视觉装置。

6.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该显示荧幕设置在臂上视觉装置。

7.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该机器手臂在操作模式时，由控制装置控制本体移动活动部，在手动牵引模式时，由手动牵引活动部。

8.如权利要求1所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该控制装置包含存储装置及影像处理装置，控制存储装置预先存储特定物件的影像文件及暂存臂上视觉装置撷取的影像，及控制影像处理装置影像处理存储装置暂存的影像。

9.如权利要求8所述的机器手臂撷取影像的装置，其中该撷取装置启动臂上视觉装置撷取目标物件的影像，经影像处理装置影像处理形成特定物件影像文件，预先存储在存储装置。

10.一种机器手臂撷取影像的方法，其步骤包含：

切换机器手臂至手动牵引模式；

手动牵引机器手臂，使臂上视觉装置移动接近目标物件；

显示荧幕显示臂上视觉装置的视野；

检查目标物件出现在显示荧幕，由撷取装置启动臂上视觉装置撷取目标物件的影像；

暂存撷取的目标物件影像；

影像处理暂存的目标物件影像，形成特定物件影像文件；

预先存储特定物件影像文件在存储装置；

切换机器手臂至作业模式，由机器手臂自行控制臂上视觉装置撷取物件的影像，并根据存储的特定物件影像文件，辨识比对物件。

11.如权利要求10所述的机器手臂撷取影像的方法，其中目标物件未出现在显示荧幕时，继续使臂上视觉装置移动接近目标物件。

12.如权利要求10所述的机器手臂撷取影像的方法，其中撷取的目标物件影像暂存至机器手臂的存储装置。