位置姿势测量装置以及机器人系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及位置姿势测量装置以及机器人系统。该位置姿势测量装置能够正确地测量多个物品的位置姿势，该机器人系统包括该位置姿势测量装置和机器人，能够正确地进行该机器人针对该物品的作业。位置姿势测量装置具备：模型数据存储部，其将表示工件形状的三维形状数据存储为模型数据；位置姿势计算部，其对照从三维传感器发送的场景数据和存储在模型数据存储部中的模型数据，从而进行多个工件的各自的检测和位置姿势的计算；以及组合评价部，其对通过位置姿势计算部计算出的位置姿势的所有组合计算评价值，将上述评价值成为最大的位置姿势的组合作为测量结果发送给机器人控制装置。

Position and posture measuring device and robot system

The present invention relates to position, position measurement device, and robot system. The position of the position position posture measuring device can accurately measure multiple items, the robot system includes the position posture measuring device and robot, the robot can correctly according to the items of work. Position posture measuring device includes a data storage model, representing the three-dimensional shape data storage model for the shape of the workpiece position data; posture calculation part, the control from the 3D sensor transmits the scene data and data storage model in the model data storage unit, and a plurality of workpieces were calculated from the respective detection and location posture; and combination evaluation of all combinations of position position by position posture calculation part calculates the evaluation value calculation, the evaluation value becomes the largest combined posture as the result of measurement is sent to a robot control device.

【技术实现步骤摘要】
位置姿势测量装置以及机器人系统
本专利技术涉及一种测量多个物品的位置以及姿势的位置姿势测量装置，还涉及具有该位置姿势测量装置、针对该多个物品进行作业的机器人的机器人系统。
技术介绍
在针对配置在容器和托板等预定区域内的多个物品进行使用了机器人的取出等作业的机器人系统中，在进行该作业前，进行测量成为作业对象的物品的位置以及姿势(以后也称为位置姿势)的作业。以往，提出测量该作业对象物品的位置姿势的各种方法和装置。例如在日本特开2010-210511号公报中记载一种三维位置/姿势识别装置，该装置比较对象物的集合的三维位置/姿势数据、使位置和姿势发生了变化的对象物的三维模型的位置/姿势数据，并识别对象物，根据对象物的集合决定与三维模型的位置/姿势一致度高的对象物。另外，日本特开2009-128191号公报中记载一种物体识别装置，该装置通过进行基于自旋图像等对象物体的特征量的高速定位，对照对象物体的三维形状数据(模型)和从距离传感器得到的距离数据(场景)，以迅速识别对象物体的三维的位置姿势作为目的，还记载了以下内容，即通过使用从物体识别装置输出的位置姿势信息，能够使机器人沿着实际物体的位置姿势迅速地动作。在密集配置有相同形状的多个物品的例如散乱堆积的状态等中，如果通过对照三维模型和测量数据等来求出各物品的位置姿势，则在测量区域内重复出现相同的特征，因此容易产生错误测量(参照后述的图5相关的说明)。这样错误的测量结果是可以通过多个物品之间的位置关系而产生的，在如日本特开2010-210511号公报或日本特开2009-128191号公报中所记载的、提高针对每个物品的测量精度的技术中，是难以解决的问题，其结果为，难以基于该测量结果适当地进行由机器人执行物品的取出作业。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供位置姿势测量装置和机器人系统，该位置姿势测量装置即使在散乱堆积多个同种物品的情况下，也能够正确地测量各物品的位置姿势，该机器人系统包括该位置姿势测量装置以及机器人，能够正确地进行该机器人针对该物品的作业。为了达到上述目的，本申请专利技术的一个方式提供一种位置姿势测量装置，该位置姿势测量装置测量配置在测量区域内的多个物品的位置姿势，该位置姿势测量装置具备：模型数据存储部，其将上述物品的形状信息存储为模型数据；传感器部，其测量上述测量区域内，并作为包括上述多个物品的场景数据来取得；位置姿势计算部，其对照上述模型数据和上述场景数据，计算上述多个物品的位置姿势；以及组合评价部，其从由上述位置姿势计算部计算出的多个位置姿势选择多组包括单一位置姿势的位置姿势的组合，对于选择出的上述位置姿势的组合分别计算评价值，将上述评价值成为最大的位置姿势的组合作为上述多个物品的位置姿势进行输出。在优选的实施方式中，上述组合评价部针对各物品的位置姿势配置上述模型数据，计算所配置的上述模型数据和上述场景数据之间的一致度，并计算针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置了上述模型数据时，通过计算所配置的上述模型数据之间重复的区域而得到的重复度，根据上述一致度和上述重复度来计算上述评价值。在优选的实施方式中，上述模型数据存储部将上述物品的三维模型数据存储为上述形状信息，上述组合评价部在针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置上述模型数据时，将所配置的上述模型数据之间重复的体积计算为上述重复度。在优选的实施方式中，上述模型数据存储部将上述物品的三维模型数据存储为上述形状信息，上述传感器部取得上述测量区域内的多个对象物品的表面的三维形状作为场景数据，上述组合评价部在对各物品的位置姿势配置上述三维模型数据时，将上述三维模型数据的表面和上述场景数据一致的区域的面积、或者通过上述三维模型数据的表面和上述场景数据而对应的三维点的个数计算为上述一致度。在优选的实施方式中，上述传感器部取得上述测量区域内的多个对象物品的图像作为上述场景数据，上述组合评价部在对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置上述模型数据时，将在上述图像上上述模型数据之间重复的面积计算为上述重复度。在优选的实施方式中，上述模型数据存储部存储从上述物品的形状信息提取出的上述物品的特征点的集合，上述组合评价部从上述场景数据提取特征点，计算在对上述位置姿势配置上述模型数据时上述模型数据所包括的特征点与从上述场景数据提取出的特征点一致的数量作为上述一致度。另外，本专利技术的其他方式为，提供一种机器人系统，其具有上述位置姿势测量装置、构成为针对上述多个物品进行作业的机器人以及控制上述机器人的机器人控制装置。附图说明通过参照附图说明以下优选的实施方式，能够更加明确本专利技术的上述或者其他目的、特征和优点。图1是表示本专利技术第一实施方式的机器人系统的概略结构的图。图2是表示单一工件的形状的一例的图。图3是表示图1的位置姿势测量装置的功能框图。图4是表示图1的机器人系统中的处理的一例的流程图。图5是表示散乱堆积配置多个工件的状态的一例的图。图6是表示本专利技术第二实施方式的机器人系统的概略结构的图。具体实施方式图1是表示本专利技术第一实施方式的机器人系统10的概略结构的图。机器人系统10具有机器人12、与机器人12连接并控制机器人12的机器人控制装置14、拍摄存在机器人12的作业对象物品(工件)16的测量区域18并且取得工件16的表面三维形状作为场景数据的传感器部(三维传感器)20、与三维传感器20连接并且根据三维传感器20所取得的场景数据来测量工件的位置姿势的工件位置姿势测量部(位置姿势测量装置)22。机器人12例如是6轴的多关节机器人，具有机器人臂24等可动部和安装在机器人臂24的前端上的机械手(夹具)26，通过夹具26把持并逐次地(通常是一个一个)取出配置在预定的(图示例中在托板28上的)作业区域18上的多个工件16。另外，机器人控制装置14根据位置姿势测量部22所测量/输出的工件16的位置姿势，控制机器人12(机器人臂24以及夹具26的动作)，并进行工件的取出作业。三维传感器20将配置在测量范围内的多个工件16的表面形状的数据(场景数据)发送给位置姿势计算装置22。作为三维传感器20，能够使用各种的非接触方式的传感器，例如作为三维传感器20能够使用以下方式的传感器，即使用了2台照相机的立体式、激光裂隙扫描的方式、激光光斑扫描的方式、使用投影仪等将模式光投影到物品的方式、使用从投光灯出射光后到通过物品表面反射并入射到受光器为止的时间的方式等。另外，在图1的例子中，三维传感器20被固定在专用的架台30上，但是也可以安装在机器人臂24等可动部上。图2是表示单一工件16的形状的一例的图。工件16具有圆柱形状的大直径部分32和比大直径部分32小的直径并且与大直径部分32同轴连接的小直径部分34，在小直径部分34的轴方向端部形成缺口36。在本实施方式中，多个工件16全部设为相同形状并且相同尺寸，但是本专利技术不限定于这些。图3是表示位置姿势测量装置22的功能框图。位置姿势测量装置22具有：模型数据存储部38，其将表示工件16的形状的三维形状数据(形状信息)存储为模型数据；位置姿势计算部40，其通过对照从三维传感器20发送来的场景数据和存储在模型数据存储部38中的模型数据，进行多个工件16的各自的检测和位置姿势的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置姿势测量装置，测量配置在测量区域内的多个物品的位置姿势，其特征在于，该位置姿势测量装置具备：模型数据存储部，其将上述物品的形状信息存储为模型数据；传感器部，其测量上述测量区域内，并作为包括上述多个物品的场景数据来取得；位置姿势计算部，其对照上述模型数据和上述场景数据，计算上述多个物品的位置姿势；以及组合评价部，其从由上述位置姿势计算部计算出的多个位置姿势选择多组包括单一位置姿势的位置姿势的组合，对于选择出的上述位置姿势的组合分别计算评价值，将上述评价值成为最大的位置姿势的组合作为上述多个物品的位置姿势进行输出。

【技术特征摘要】
2015.11.30 JP 2015-2331811.一种位置姿势测量装置，测量配置在测量区域内的多个物品的位置姿势，其特征在于，该位置姿势测量装置具备：模型数据存储部，其将上述物品的形状信息存储为模型数据；传感器部，其测量上述测量区域内，并作为包括上述多个物品的场景数据来取得；位置姿势计算部，其对照上述模型数据和上述场景数据，计算上述多个物品的位置姿势；以及组合评价部，其从由上述位置姿势计算部计算出的多个位置姿势选择多组包括单一位置姿势的位置姿势的组合，对于选择出的上述位置姿势的组合分别计算评价值，将上述评价值成为最大的位置姿势的组合作为上述多个物品的位置姿势进行输出。2.根据权利要求1所述的位置姿势测量装置，其特征在于，上述组合评价部针对各物品的位置姿势配置上述模型数据，计算所配置的上述模型数据和上述场景数据之间的一致度，并计算针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置了上述模型数据时，通过计算所配置的上述模型数据之间重复的区域而得到的重复度，根据上述一致度和上述重复度来计算上述评价值。3.根据权利要求2所述的位置姿势测量装置，其特征在于，上述模型数据存储部将上述物品的三维模型数据存储为上述形状信息，上述组合评价部在针对在上述位置姿势的组合中包括的所有位置姿势配置上述模型数据时，将所配置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤大雅，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP