机器人系统
阅读：424发布：2023-02-02
专利汇可以提供机器人系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 机器人 系统(1)，其在由多台机器人使用图像进行的检查中，能够使用固定 质量 的图像进行检查。机器人系统(1)具备：多台机器人(11、12)；摄像部(2)，其能够安装在机器人(11、12)的每个机器人上且能够拆卸，并获取被检查物(A)的图像)；以及多个图像检查部(51、52)，其分别与机器人(11、12)连接，且基于由摄像部(2)获取的图像对被检查物(A)进行检查，摄像部(2)保持图像检查用数据，并将图像检查用数据传输至与安装有摄像部(2)的机器人(11)连接的图像检查部(51)，该图像检查用数据包括表示摄像部(2)的光学特性的光学特性数据，且用于由图像检查部(51、52)进行的检查。，下面是机器人系统专利的具体信息内容。
1.一种机器人系统，其特征在于，具备：
多台机器人；
摄像部，其能够安装在该多台机器人的每一台机器人上且能够拆卸，并获取被检查物的图像；以及
多个图像检查部，其分别与所述多台机器人连接，且基于由所述摄像部获取的图像对所述被检查物进行检查，
所述摄像部保持图像检查用数据，并将所述图像检查用数据传输至与安装有所述摄像部的所述机器人连接的所述图像检查部，所述图像检查用数据包括表示该摄像部的光学特性的光学特性数据，并用于由所述图像检查部进行的检查。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人系统具备将所述摄像部安装于所述机器人的工具更换器。
3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，
所述摄像部以及所述图像检查部分别连接有传输所述图像检查用数据的传输电缆，所述工具更换器具有连接部，所述连接部连接所述摄像部的所述传输电缆和所述图像检查部的所述传输电缆。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人系统，其特征在于，
所述机器人系统具备生产管理装置，所述生产管理装置以使所述多台机器人依次执行所述摄像部的安装动作和拆卸动作的方式控制所述多台机器人。
机器人系统
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人系统，尤其涉及基于图像对被检查物进行检查的机器人系统。
背景技术
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开2010-076056号公报
[0007] 专利文献2：日本特开2005-131761号公报
[0008] 专利文献3：日本专利第4137862号公报
发明内容
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 在使用如专利文献1、2所公开的图像进行的检查中，有时为了缩短循环时间，会利用多台机器人进行作业。多台机器人上分别安装有相机，在利用不同的相机获取被检查物的图像的情况下，存在如下不良情况：镜头的畸变这种光学系统的特性的不同会对图像造成影响，机器人之间，用于检查的图像的质量产生偏差。在特别严格的检查中，要求图像的质量固定。专利文献3中未公开在检查中由多台机器人共有一台相机。
[0011] 本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种机器人系统，其在由多台机器人使图像进行的检查中，能够使用固定质量的图像进行检查。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] 为了达成上述目的，本发明提供以下方案。
[0014] 本发明的一个方案是一种机器人系统，其具备：多台机器人；摄像部，其能够安装在该多台机器人的每一台机器人上且能够拆卸，并获取被检查物的图像；以及多个图像检查部，其分别与所述多台机器人连接，且基于由所述摄像部获取的图像对所述被检查物进行检查，所述摄像部保持图像检查用数据，并将所述图像检查用数据传输至与安装有所述摄像部的所述机器人连接的所述图像检查部，所述图像检查用数据包括表示该摄像部的光学特性的光学特性数据，并用于由所述图像检查部进行的检查。
[0015] 根据本方案，通过机器人的动作将安装于机器人的摄像部相对于被检查物进行定位以及姿态确定，并由摄像部获取被检查物的图像。所获取的图像的质量受摄像部的光学特性的影响。例如，因摄像部的镜头的畸变导致图像产生像差。摄像部中保持有包括该摄像部的光学特性数据的图像检查用数据，图像检查用数据从摄像部传输至与该摄像部连接的机器人的图像检查部。因此，图像检查部基于光学特性数据对图像实施像差校正等处理，从而得到排除了摄像部的光学特性的影响的图像，并将得到的图像用于图像检查。
[0016] 在该情况下，摄像部能够安装在多台机器人上并能够拆卸，多台机器人依次使用同一摄像部，从而进行图像获取作业。因此，与多台机器人连接的多个图像检查部能够将由同一摄像部获取且基于同一光学特性数据实施了像差校正等处理的图像用于检查。由此，能够在所有的由图像检查部进行的检查中使用固定质量的图像，能够使检查的精度稳定。
[0017] 在上述方案中，所述机器人系统可以具备将所述摄像部安装在所述机器人的工具更换器。
[0018] 通过利用工具更换器，从而能够使机器人执行摄像部向机器人的安装作业以及拆卸作业。能够在摄像部与其他工具之间容易地更换与机器人连接的工具。
[0019] 在上述方案中，所述摄像部以及所述图像检查部上可以分别连接有传输所述图像检查用数据的传输电缆，所述工具更换器具有连接部，所述连接部连接所述摄像部的所述传输电缆和所述图像检查部的所述传输电缆。
[0020] 当通过工具更换器将摄像部安装于机器人时，摄像部的传输电缆和图像检查部的传输电缆通过连接部相互连接。当将摄像部从机器人拆卸下来时，摄像部的传输电缆与图像检查部的传输电缆通过连接部相互切断。由此，能够排除摄像部向机器人安装时以及拆卸时的传输电缆的连接以及切断的作业。
[0021] 在所述方案中，所述机器人系统可以具备生产管理装置，所述生产管理装置以使所述多台机器人依次执行所述摄像部的安装动作以及拆卸动作的方式控制所述多台机器人。
[0022] 通过如此，能够使机器人执行摄像部向机器人的安装以及拆卸、和机器人之间的摄像部的交接。
[0023] 发明效果
[0025] 图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的整体结构图。
[0026] 图2是表示图1的机器人系统的图像检查动作的流程图。
[0027] 附图标记说明：
[0028] 1 机器人系统
[0029] 11、12 机器人
[0030] 11a、12a 臂
[0031] 11b、12b 安装凸缘
[0032] 2 相机单元(摄像部)
[0033] 2a 相机
[0034] 2b 存储装置
[0035] 3 工具更换器
[0036] 3a 机器人侧接头
[0037] 3b 工具侧接头
[0038] 41、42 机器人控制装置
[0039] 51、52 图像处理装置(图像检查部)
[0040] 6 生产管理装置
[0041] 71、72 连接部
[0042] 81、82 传输电缆
[0043] A 被检查物
具体实施方式
[0044] 下面参照附图，对本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统1进行说明。
[0045] 本实施方式所涉及的机器人系统1利用机器人11、12控制相机单元2相对于被检查物A的位置以及姿态，并基于由相机单元2获取的被检查物A的图像执行被检查物A的长度测量、外观检查等检查。
[0046] 如图1所示，机器人系统1具备：多台机器人11、12；由多台机器人11、12共有的一台相机单元(摄像部)2；将相机单元2安装于各机器人11、12上的工具更换器3；分别与机器人11、12连接的多台机器人控制装置41、42；分别与机器人控制装置41、42连接的多台图像处理装置(图像检查部)51、52；以及对机器人系统1整体进行管理和控制的生产管理装置6。
[0047] 作为一例，图1中示出了一台相机单元2由两台机器人11、12共有的机器人系统1，但也可以构成为一台相机单元2由3台以上的机器人共有。
[0048] 机器人11、12是通常用于图像检查的任意种类的工业用机器人。作为一例，图1中示出了六轴多关节型机器人11、12。机器人11、12分别具备：臂11a、12a；以及设置于臂11a、12a的前端，并通过工具更换器3对相机单元2进行安装的安装凸缘11b、12b。
[0049] 相机单元2具备相机2a和存储装置2b，该相机2a获取被检查物A的图像。
[0050] 存储装置2b中预先存储有图像检查用数据，该图像检查用数据用于由图像处理装置51、52进行的图像处理。图像检查用数据中包括表示焦距、镜头的畸变等相机2a的光学特性的光学特性数据。图像检查用数据中还包括由图像处理装置51、52进行图像处理所需要的其他数据、例如用于识别图像内的被检查物A的被检查物A的模板图像以及被检查物A的检查部位的位置信息等。
[0051] 存储装置2b中预先存储有动作程序，该动作程序控制机器人11、12以及相机单元2在图像检查时的动作。存储装置2b中存储有由相机2a获取的图像。
[0052] 图像检查用数据和动作程序的备份数据可以保存于机器人系统1所具备的其他存储装置(例如生产管理装置6的存储装置)中，以备存储于存储装置2b中的图像检查用数据和动作程序损坏的情况等。
[0053] 工具更换器3具备：安装于各安装凸缘11b、12b的机器人侧接头3a、以及安装于相机单元2的工具侧接头3b。机器人11、12通过将气压或电信号发送至机器人侧接头3a，从而将机器人侧接头3a和工具侧接头3b连接以及分离，由此，进行相机单元2向安装凸缘11b、12b的安装以及拆卸。
[0054] 除了相机单元2以外，还可以准备安装工具侧接头3b的其他工具(例如，被检查物A的操作用的手、被检查物A的加工用的工具)，机器人11、12能够在更换相机单元2和其他工具的同时，依次进行多种作业。
[0055] 接头3a、3b上分别设置有接头3a、3b彼此连接时相互连接的连接部71、72。图像处理装置51通过传输电缆81与机器人11的机器人侧接头3a的连接部71连接。图像处理装置52通过传输电缆81与机器人12的机器人侧接头3a的连接部71连接。相机单元2通过传输电缆82与工具侧接头3b的连接部72连接。
[0056] 因此，当相机单元2通过工具更换器3与安装凸缘11b连接时，相机单元2通过传输电缆81、82与图像处理装置51自动连接，当相机单元2通过工具更换器3与安装凸缘12b连接时，相机单元2通过传输电缆81、82与图像处理装置52自动连接。
[0057] 当相机单元2与图像处理装置51或52连接时，从图像处理装置51或52经由传输电缆81、82向相机单元2供电，从通过供电而启动的相机单元2经由传输电缆81、82向图像处理装置51或52传输图像检查用数据以及动作程序。然后，由相机2a获取的图像从相机单元2经由传输电缆81、82向图像处理装置51或52传输。
[0058] 在机器人11、12高速动作的同时，相机单元2在短时间内获取多张图像的情况下，需要在短时间内将多张图像从相机单元2传输至图像处理装置51、52。因此，优选使用能够高速传输的传输电缆81、82。
[0059] 各机器人控制装置41、42具备存储装置(图示略)和如中央处理单元这样的处理器(图示略)。存储装置中存储有用于控制机器人11、12的动作的各种程序。通过处理器按照程序动作，从而实现了由机器人控制装置41、42对机器人11、12的控制。
[0060] 机器人控制装置41、42使机器人11、12执行相机单元2向安装凸缘11b、12b的安装动作、相机单元2从安装凸缘11b、12b的拆卸动作。例如，在安装动作中，机器人11、12使臂11a、12a做动作，从而使安装凸缘11b、12b移动至配置相机单元2的预定的位置，并将相机单元2安装于安装凸缘11b、12b。在拆卸动作中，机器人11、12使臂11a、12a做动作，从而使安装凸缘11b、12b移动至预定的位置，并将相机单元2从安装凸缘11b、12b拆卸下来，将相机单元
2配置于预定的位置。
2配置于预定的位置。
[0061] 将相机单元2安装于安装凸缘11b、12b后，机器人控制装置41、42从图像处理装置51、52接受从相机单元2传输至图像处理装置51、52的动作程序，并将动作程序存储于存储装置。接下来，机器人控制装置41、42按照动作程序控制机器人11、12以及通过工具更换器3与机器人11、12连接的相机单元2。具体而言，机器人控制装置41、42通过使机器人11、12的臂11a、12a运动，从而将相机单元2配置于相对于被检查物A预定的位置以及预定的姿态，使相机2a执行被检查物A的图像获取。
[0062] 机器人11、12之间，机器人11、12与相机单元2的相对位置、从相机单元2至被检查物A的拍摄距离、放置有被检查物A的台的倾斜等拍摄条件可能不同。在机器人11、12间存在这种拍摄条件的差异时，用于根据拍摄条件对由相机2a获取的被检查物A的图像进行校正的校准数据可以预先存储于机器人控制装置41、42的存储装置中。该校准数据从机器人控制装置41、42传输至图像处理装置51、52，并由图像处理装置51、52使用。
[0063] 图像处理装置51、52向通过传输电缆81、82连接的相机单元2供电。
[0064] 各图像处理装置51、52具备存储装置(图示略)和如中央处理单元这样的处理器(图示略)。存储装置中存储有图像检查用的图像处理程序。图像处理装置51、52从相机单元2接收到被检查物A的图像时，处理器按照图像处理程序对图像实施使用了图像检查用数据的图像处理，从而实现了由图像处理装置51、52对被检查物A的图像检查处理。
[0065] 由相机2a获取的图像中产生因相机2a的镜头的畸变等导致的像差。在被检查物A的图像检查处理中，首先，图像处理装置51、52基于相机2a的光学特性数据对图像的像差进行校正。从相机单元2传输至图像处理装置51、52的图像检查用数据中包括像差校正用的校准数据，图像处理装置51、52可以使用校准数据进行像差校正。
[0066] 像差校正后，图像处理装置51、52可以基于来自机器人控制装置41、42的校准数据对图像进一步进行校正。
[0067] 接下来，图像处理装置51、52基于像差校正实施后的图像进行被检查物A的检查。例如，图像处理装置51、52通过使用了模板图像的模板匹配识别图像内的被检查物A，并基于检查部位的位置信息通过边缘提取等对被检查物A的检查部位进行检测，测量检测出的检查部位的长度。
[0068] 图1中示出了与机器人控制装置41、42分体的图像处理装置51、52，但图像处理装置51、52也可以实现为机器人控制装置41、42的功能的一部分。
[0069] 生产管理装置6通过未图示的配线与机器人控制装置41、42连接。生产管理装置6以使两台机器人11、12依次执行相机单元2的安装动作以及拆卸动作的方式控制机器人控制装置41、42。
[0070] 接下来，参照图2对被检查物A的图像检查时的机器人系统1的动作进行说明。
[0071] 当第一机器人11通过工具更换器3将相机单元2安装于安装凸缘11b(步骤S1)时，开始从图像处理装置51向相机单元2的供电，从相机单元2经由工具更换器3向图像处理装置51传输图像检查用数据(步骤S2)。在步骤S2中，机器人11以及相机单元2的动作程序从相机单元2经由图像处理装置51传输至机器人控制装置41，并将动作程序设定在机器人控制装置41中。
[0072] 接下来，机器人控制装置41按照动作程序，使第一机器人11以及相机单元2执行被检查物A的图像的获取(步骤S3)。具体而言，根通过臂11a的动作将相机单元2以预定的姿态配置于预定的位置，相机2a获取被检查物A的图像。所获取的图像从相机单元2传输至图像处理装置51。
[0073] 接下来，在图像处理装置51中，基于相机2a的光学特性数据对被检查物A的图像实施像差校正处理，然后执行被检查物A的长度测量或外观检查等图像检查处理(步骤S4)。
[0074] 接下来，停止从图像处理装置51向相机单元2的供电，第一机器人11将相机单元2从安装凸缘11b拆卸下来(步骤S5)。在步骤S5之后，机器人11进行例如被检查物A的搬运等作业。
[0075] 接下来，当第二机器人12通过工具更换器3将相机单元2安装于安装凸缘12b(步骤S6)时，开始从图像处理装置52向相机单元2的供电，从相机单元2经由工具更换器3向图像处理装置52传输图像检查用数据(步骤S7)。在步骤S7中，与步骤S2同样，机器人12以及相机单元2的动作程序从相机单元2传输至机器人控制装置42，并将动作程序设定在机器人控制装置42中。
[0076] 接下来，与步骤S3同样，机器人控制装置42按照动作程序，使第二机器人12以及相机单元2执行被检查物A的图像的获取(步骤S8)。
[0077] 接下来，与步骤S4同样，在图像处理装置52中，基于相机2a的光学特性数据对被检查物A的图像实施像差校正处理，然后执行被检查物A的长度测量或外观检查等图像检查处理(步骤S9)。
[0078] 接下来，停止从图像处理装置52向相机单元2的供电，第二机器人12将相机单元2从安装凸缘12b拆卸下来(步骤S10)。在步骤S10之后，机器人12进行例如被检查物A的搬运等作业。
[0079] 以下，重复步骤S1～S10。
[0080] 在步骤S3中获取多张图像的情况等，步骤S4中的由图像处理装置51所进行的图像处理有时需要时间(例如几秒至几十秒)。在这种情况下，可以在步骤S3之后立即执行步骤S5的相机单元2的拆卸，并在步骤S8中第二机器人12进行图像获取作业期间，执行步骤S4的由图像处理装置51进行的图像处理。这样通过平行执行由图像处理装置51进行的图像处理和由第二机器人12进行的图像获取作业，能够缩短循环时间。
[0081] 同样，可以在步骤S8之后立即执行步骤S10的相机单元2的拆卸，并平行执行接下来的步骤S4的由第一机器人11进行的图像获取作业和步骤S9的由图像处理装置52进行的图像处理。
[0082] 如上所述，相机2a具有镜头的畸变等固有的光学特性。因此，在为机器人11用以及机器人12用准备了两台相机单元的情况下，由两台相机单元获取的被检查物A的图像的质量产生差异，并且由两台图像处理装置51、52进行的图像检查结果也可能因图像的质量的差异而产生差异。因此，在例如被检查物A的严密检查中，要求图像的质量固定。
[0083] 根据本实施方式，保持相机2a的光学特性数据的一台相机单元2由多台机器人11、12共有。而且，从相机单元2将光学特性数据传输至安装有该相机单元2的机器人11、12的图像处理装置51、52。因此，多台图像处理装置51、52能够将由同一相机2a获取且基于同一光学特性数据校正后的图像用于图像检查处理。即，具有如下优点：能够由多台图像处理装置
51、52使用固定质量的图像进行图像检查，能够使图像检查的精度稳定。
51、52使用固定质量的图像进行图像检查，能够使图像检查的精度稳定。
[0084] 针对多组机器人11、12以及图像处理装置51、52，由于创建以及管理的图像检查用数据仅为一个，因此具有能够减少图像检查用数据的创建以及管理所需的作业的优点。
[0085] 针对多台机器人11、12，由于相机单元2仅一台就足够，因此具有能够削减机器人系统1的产品成本的优点。
[0086] 在一台相机单元2由多台机器人11、12共有的情况下，连接相机单元2和图像处理装置51、52的电缆的配线成为问题。即，在相机单元2通过电缆与多台图像处理装置51、52连接的状态下直接由多台机器人11、12共有相机单元2时机器人11、12的动作范围会受到电缆限制，或者电缆会对做动作的机器人11、12造成干扰。根据本实施方式，通过在相机单元2向机器人11、12的安装中使用具有连接部71、72的工具更换器3，能够消除上述电缆的问题。
[0087] 在本实施方式中，通过传输电缆81、82将图像检查用数据从相机单元2传输至图像处理装置51、52，但代替此，也可以通过无线传输图像检查用数据。
[0088] 在本实施方式中，将相机单元2通过工具更换器3安装于机器人11、12，但代替此，也可以将相机单元2直接安装于安装凸缘11b、12b。
[0089] 在本实施方式中，由机器人11、12自身执行相机单元2向机器人11、12的安装以及拆卸，但代替此，也可以由操作人与进行。
[0090] 在本实施方式中，例示了相互临近配置的两台机器人11、12分别去取相机单元2的情况，但也可以由生产管理装置6控制未图示的搬运装置或搬运用机器人，将相机单元2从当前安装有相机单元2的机器人搬运至接下来要使用相机单元2的机器人。
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