CN112577422A

CN112577422A - 检测工件的检测系统

Info

Publication number: CN112577422A
Application number: CN202011017908.5A
Authority: CN
Inventors: 大场雅文
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-03-30
Also published as: US20210094136A1; DE102020005737A1; JP2021053718A; JP7513381B2

Abstract

本发明提供一种检测工件的检测系统，该检测系统具备：高度测量传感器，其测量移动的工件的高度；二维传感器，其取得工件的二维信息；执行管理部，其对高度测量传感器和二维传感器的至少一方的执行定时进行管理；以及工件检测部，其基于测量出的高度和所取得的二维信息，至少对工件的位置进行检测。

Description

检测工件的检测系统

技术领域

本发明涉及检测工件的检测系统，尤其涉及将高度测量传感器与二维传感器组合来检测工件的检测系统。

背景技术

在对移动的工件使用工业用机器人等机械进行作业的情况下，有时不使用高价的三维传感器而仅使用廉价的二维传感器来检测工件。另外，有时也将廉价的高度测量传感器与二维传感器组合来检测工件。作为该检测系统，例如公知有后述的文献。

在日本特开2019-076972号公报中公开了如下技术：在输送面相对于地面的高度尺寸未知的情况下，利用另外设置于照相机的激光扫描仪等检测输送面与照相机位置之间的分离距离，基于分离距离来检测包含本机械坐标系中的工件的高度位置在内的工件的当前位置信息。

在日本特开2019-025618号公报中公开了将图像传感器和测距传感器组合的工件测量装置、基于从输送装置供给的输送速度信息、从图像取得装置供给的传感信息求出工件的拾取预测位置、到达预测时刻等的到达预测部。

在日本再表2013/150598号公报中公开了如下内容：在输送路径的上游侧上方对输送来的货物进行拍摄并输出到图像处理装置的照相机；对输出的图像信息进行图像解析来检测货物的位置、姿势以及形状(货物的上表面的形状)等的图像处理装置；根据隔着输送路径在两侧配置成相对的、透光部和受光部之间的激光的光路被输送来的货物遮蔽的激光的高度位置，来检测货物的高度方向的尺寸的高度传感器。

发明内容

若不考虑工件的高度而根据二维信息检测工件的位置，则检测出的工件的位置因视差的影响而从工件的实际位置偏离，有时机械向错误的目标位置移动而针对工件的作业失败。图6表示现有的工件检测方法的一例。在图6中描绘了两个工件60、61，工件60、61的高度Ha、Hb不同，而工件60、61的上表面的重心位置A、B在XY平面上位于相同的位置。此时，若在工件61的高度Hb检测出工件60的位置，则工件60的上表面的XY平面上的重心位置被检测为错误的位置A’，从工件60、61的实际位置A、B偏离。另一方面，在根据检测出的工件的尺寸预测高度来检测工件的上表面的重心位置的情况下，有时由于二维传感器62中的透镜像差的影响而无法准确地预测工件60的高度Ha。

另外，在将高度测量传感器与二维传感器组合来检测工件的情况下，由于工件速度、工件量等而能够利用一方的传感器检测工件，有时也会由另一方的传感器错过工件，无法测量工件的位置。

因此，需要一种不使用高价的三维传感器而提供可靠性高的检测系统的技术。

本公开的一个方式提供一种检测系统，其具备：高度测量传感器，其测量移动的工件的高度；二维传感器，其取得工件的二维信息；执行管理部，其对高度测量传感器和二维传感器的至少一方的执行定时进行管理；以及工件检测部，其基于测量出的高度和所取得的二维信息，至少对工件的位置进行检测。

附图说明

图1是表示一实施方式中的检测系统的概要结构的立体图。

图2是表示检测系统的结构的变形例的立体图。

图3是一实施方式中的检测系统的功能框图。

图4是其他实施方式中的检测系统的功能框图。

图5是表示检测系统的概要动作的流程图。

图6是表示现有的工件检测方法的一例的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。在各图中，针对同一或类似的构成要素赋予同一或类似的符号。此外，以下所记载的实施方式并不是限定请求专利保护的范围所记载的发明的技术范围和用语的含义。另外，本说明书中的用语“工件的高度”是指从工件的支承面到工件的远位面的距离，而并不限定于工件的铅垂方向的高度。

图1表示本实施方式中的检测系统1的概要结构。检测系统1具备高度测量传感器11、二维传感器12以及控制这两个传感器的控制装置13。工件10是瓦楞纸板等物品，但也可以是能够载置物品的托盘等。通过输送部14以一列或多列形式输送高度不同的多个工件10。输送部14可以是具备支承工件10的支承面的输送机、AGV(automated guided vehicle：自动导引车)等。输送机的情况下，输送部14也可以是圆弧状的循环输送机。

高度测量传感器11是激光式、超声波式等距离传感器，但也可以是具备投光部以及受光部的光电传感器等。距离传感器的情况下，配置成其测量方向相对于工件10的支承面垂直，从预先测量的到工件10的支承面的距离减去到工件10的远位面(在本例中为工件10的上表面)的距离，来测量工件10的高度。光电传感器的情况下，配置成其投光方向与工件10的输送方向X正交，并且在工件10的高度方向上并排设置多个光电传感器，根据投射的光被工件10遮断的光电传感器的位置测量工件10的高度。另外，在以多列形式输送工件10的情况下，根据列数准备高度测量传感器11即可。

二维传感器12可以是输出工件10的二维信息(例如图像)的二维相机，可以配置成其光轴成为工件10的高度方向。在工件10的输送方向X上，将二维传感器12配置于高度测量传感器11的下游侧，但也可以将二维传感器12配置于高度测量传感器11的上游侧。

控制装置13可以是具备CPU(central processing unit：中央处理单元)等处理器的公知的控制装置，对高度测量传感器11以及二维传感器12中的至少一方的执行定时进行管理，并且基于测量出的高度和所取得的二维信息，至少检测出工件10的位置(以及根据需要检测出工件的姿势)。

检测系统1还可以具备检测工件10的移动量的移动量检测部17。移动量检测部17可以是安装于输送部14的旋转轴的旋转编码器等。或者，控制装置13也可以根据二维传感器12的信息来检测工件10的移动量。控制装置13基于检测到的工件10的位置和检测到的工件10的移动量，使机械15追踪移动的工件10的同时，对工具16进行控制。由此，机械15一边追赶工件10一边进行作业。

机械15是并联连杆型机器人，但也可以是多关节机器人等其他工业用机器人，或者也可以是机床、建筑机械等其他工业机械。工具16是吸附式机械手，但也可以是具备多个爪部的机械手，用于将工件10从输送部14输送至其他场所或从其他场所输送至输送部14。根据针对工件10的作业内容，工具16也可以是其他工具，例如密封工具、焊接工具、螺纹紧固工具、锡焊工具、激光加工工具等。

图2表示检测系统1的结构的变形例。检测系统1还可以具备检测工件10的到达的到达检测传感器18。到达检测传感器18可以是具备投光部以及受光部的光电传感器、具备触头的接触传感器等。光电传感器的情况下，可以配置成其投光方向与工件10的输送方向X正交，接触传感器的情况下，配置成该触头与工件10接触。到达检测传感器18可以配置在与在工件10的输送方向X上配置于上游侧的高度测量传感器11或二维传感器12大致相同的位置。在图1的结构中，控制装置13基于高度测量传感器11或二维传感器12的信息，来管理高度测量传感器11或二维传感器12的执行定时，而在图2的结构中，控制装置13基于到达检测传感器18的信息来管理高度测量传感器11和二维传感器12的执行定时。

图3表示一实施方式中的检测系统的功能模块。控制装置13具备对高度测量传感器11以及二维传感器12中的至少一方的执行定时进行管理的执行管理部30。执行管理部30根据图1、图2所示的检测系统的结构，例如像下述那样管理传感器的执行定时。

(仅使用高度测量传感器和二维传感器的结构)

(1)将高度测量传感器11在工件的输送方向上配置于二维传感器12的上游侧的情况下，执行管理部30在每当经过预定时间时，或者每当工件经过预定距离时，或者持续地执行高度测量传感器11，若从高度测量传感器11检测到预定的高度的定时起经过了预定时间或者工件移动了预定距离，则执行管理部30执行二维传感器12。预定时间或预定距离根据工件速度、传感器间的距离等而被适当规定，只要在二维传感器12的视野内具有高度测量传感器11，则可以是0小时或0距离。

(2)将高度测量传感器11在工件的输送方向上配置于二维传感器12的下游侧的情况下，执行管理部30在每当经过预定时间时，或者每当工件经过预定距离时，或者持续地执行二维传感器12，若从二维传感器12检测到工件的定时起经过了预定时间或工件移动了预定距离，则执行高度测量传感器11。与上述同样地，预定时间或预定距离根据工件速度、传感器间的距离等被适当规定，只要在二维传感器12的视野内具有高度测量传感器11，则可以是0小时或0距离。

(除了高度测量传感器和二维传感器以外，还使用到达检测传感器的结构)

(3)将高度测量传感器11在工件的输送方向上配置于二维传感器12的上游侧的情况下，执行管理部30在到达检测传感器18检测到工件的到达的定时执行高度测量传感器11，若从检测到工件到达的定时起经过了预定时间或者工件移动了预定距离，则执行二维传感器12。与上述同样地，预定时间或预定距离根据工件速度、传感器间的距离等被适当规定，只要在二维传感器12的视野内具有高度测量传感器11，则可以是0小时或0距离。

(4)将高度测量传感器11在工件的输送方向上配置于二维传感器12的下游侧的情况下，执行管理部30在到达检测传感器18检测到工件的到达的定时执行二维传感器12，若从检测到工件到达的定时起经过了预定时间或者工件移动了预定距离，则执行高度测量传感器11。与上述同样地，预定时间或预定距离根据工件速度、传感器间的距离等被适当规定，只要在二维传感器12的视野内具有高度测量传感器11，则可以是0小时或0距离。

控制装置13还具备工件检测部32，该工件检测部32基于测量出的高度和所取得的二维信息至少检测出工件的位置(以及根据需要检测出工件的姿势)。例如在图6所示的工件60的情况下，对测量出的高度Ha设定检测平面，从所设定的检测平面和所取得的二维图像上的工件60的位置(例如二维图像上的工件的上表面的重心位置(u，v))至少检测出工件60的三维位置A(xa，ya)。另外，二维图像上的工件的位置(u，v)的检测能够利用斑块、图案匹配等公知的图像处理技术。此外，将高度测量传感器11在工件的输送方向上配置于二维传感器12的上游侧的情况下，由于在取得工件的二维信息之前取得工件的高度，因此工件检测部32也可以在工件在二维传感器12的视野内移动的期间检测出工件的位置。

由于工件速度、工件量而高度测量传感器11和二维传感器12的执行定时各不相同，因此控制装置13还可以具备针对每个工件将测量出的高度与所取得的二维信息关联起来的关联部31。关联部31将测量出的高度和所取得的二维信息存储在二维排列、数据库等中并关联起来。

为了控制机械15以及工具16，控制装置13还可以具备至少将工件的当前位置(以及根据需要的工件的移动量)从传感器坐标系变换为机械坐标系的变换部33。能够根据检测出的工件的位置和此时检测出的工件的移动量来推定工件的当前位置。另外，工件的移动量既可以由移动量检测部17检测，或者也可以根据由二维传感器12取得的二维信息来检测。

为了控制机械15及工具16，控制装置13还可以具备至少存储动作程序21的存储部22、根据动作程序21控制机械15及工具16的动作的动作控制部23、驱动机械驱动电动机24的机械驱动部25、驱动工具驱动电动机26的工具驱动部27。动作程序21是根据作业内容记述了机械15的基本动作指令的程序，动作控制部23基于动作程序21向机械驱动部25或工具驱动部27发送动作指令。机械驱动部25或工具驱动部27基于动作指令向机械驱动电动机24或工具驱动电动机26供给电力。

若工件进入机械15的可作业区域内，则变换部33至少将工件的当前位置(以及根据需要的工件的移动量)从传感器坐标系变换为机械坐标系并持续发送到动作控制部23。动作控制部23向机械驱动部25持续发送将工件的当前位置作为机械的目标位置的动作指令，并且控制工具驱动部27。由此，机械15追赶工件的同时进行作业。当针对特定的工件的作业完成时，变换部33将下一个工件的当前位置变换为机械坐标系并持续发送到动作控制部23，反复进行上述的动作。

图4表示其他实施方式中的检测系统1的结构。在该结构中，检测系统1具有具备CPU等处理器的上位计算机装置34，上位计算机装置34能够通信地与各控制装置13连接。上位计算机装置34高速地处理从高度测量传感器11、二维传感器12、到达检测传感器18、移动量检测部17这样的各种传感器取得的信息，并基于处理结果向各控制装置13传递各种指令。执行管理部30、关联部31、工件检测部32以及变换部33不是分别设置于控制装置13，而是汇集于上位计算机装置34。由此，能够在多个控制装置13之间共享各种程序、各种数据等，能够提高检测系统1的维护性。

图5表示检测系统1的概要动作。在步骤S10中，使用到达检测传感器来检测工件的到达。在步骤S11中，在检测到工件的到达的定时执行高度测量传感器，测量工件的高度。但是，在不使用到达检测传感器的情况下，不需要进行步骤S10，每当经过预定时间时，或者每当工件经过预定距离时，或者持续地执行高度测量传感器即可。

在步骤S12中，如果从检测到工件到达的定时起经过了预定时间或者工件移动了预定距离，则执行二维传感器，取得工件的二维信息。但是，在不使用到达检测传感器的情况下，也可以在从高度测量传感器检测到预定的高度的定时起经过了预定时间或者工件移动了预定距离后，执行二维传感器。另外，在工件的输送方向上，将高度测量传感器配置于二维传感器的下游侧的情况下，也可以更换步骤S11和步骤S12的顺序，在从二维传感器检测出工件的定时起经过了预定时间或工件移动了预定距离移动后，执行高度测量传感器。

在步骤S13中，根据测量出的高度和所取得的二维信息来检测工件的位置(以及根据需要检测工件的姿势)。此外，由于工件速度、工件量而高度测量传感器和二维传感器的执行定时各不相同，因此也可以在步骤S12与步骤S13之间，针对每个工件将测量出的高度与所取得的二维信息关联起来。在步骤S14中，通过移动量检测部检测工件的移动量。但是，也可以根据二维传感器的信息来检测工件的移动量。在步骤S15中，机械根据工件的位置以及工件的移动量来跟踪工件，在步骤S16中对工件进行作业。

根据以上的实施方式，由于管理高度测量传感器和二维传感器的执行定时，因此能够抑制传感器对工件的漏看。另外，由于考虑工件的高度来检测工件的位置，因此能够准确地检测工件的位置。进而，能够提供不使用高价的三维传感器且可靠性高的检测系统。

上述的“～部”既可以由半导体集成电路构成，也可以由处理器执行的程序构成。另外，执行上述流程图的程序也可以记录在计算机可读取的非暂时性的记录介质、例如CD-ROM等中来提供。

在本说明书中说明了各种实施方式，但是希望能够认识到本发明并不限定于上述的各种实施方式，能够在请求专利保护的范围所记载的范围内进行各种变更。

Claims

1.一种检测系统，其特征在于，具备：

高度测量传感器，其测量移动的工件的高度；

二维传感器，其取得所述工件的二维信息；

执行管理部，其对所述高度测量传感器和所述二维传感器的至少一方的执行定时进行管理；以及

工件检测部，其基于测量出的所述高度和所取得的所述二维信息，至少对所述工件的位置进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述执行管理部基于所述高度测量传感器或所述二维传感器的信息来管理所述执行定时。

3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，

所述执行管理部基于所述高度测量传感器检测到预定高度的定时来执行所述二维传感器，或者基于所述二维传感器检测到所述工件的定时来执行所述高度测量传感器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述执行管理部在经过了预定时间时，或所述工件移动了预定距离时，或持续地执行所述高度测量传感器或所述二维传感器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测系统，其特征在于，

在所述工件在所述二维传感器的视野内移动的期间，所述工件检测部检测所述工件的位置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述检测系统还具备检测所述工件的到达的到达检测传感器，

所述执行管理部基于所述到达检测传感器的信息来执行所述高度测量传感器以及所述二维传感器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述检测系统还具备关联部，该关联部对每个所述工件将测量出的所述高度与所取得的所述二维信息关联起来。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述工件检测部对测量出的所述高度设定检测平面，并基于所设定的所述检测平面和所取得的所述二维信息来检测所述工件的位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述检测系统还具备：

移动量检测部，其检测所述工件的移动量；以及

机械，其基于检测出的所述工件的位置以及检测出的所述移动量，来追踪所述工件的同时进行作业。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的检测系统，其特征在于，

所述工件具备物品或能够载置所述物品的托盘。

11.根据权利要求9所述的检测系统，其特征在于，

所述机械包括机器人或工业机械。