用于教导工业机器人拾取零件的方法技术

一种用于教导工业机器人(3)拾取零件(120，122)的方法包括以下步骤：将参考零件(7)放置在拾取表面(2)上；提供包括与参考零件(7)有关的信息的参考图像；将工业机器人(3)的抓取工具(5)相对于参考零件(7)放置，以使抓取工具(5)相对于参考零件(7)处于抓握配置；以及存储抓握配置。参考图像是来自下方的2D图像。当参考零件(7)搁置在已知平面上时，从下方获取的2D图像足以用于定义该参考零件的位置。

A method used to teach industrial robots to pick up parts

A method for teaching an industrial robot (3) to pick up a part (120122) includes the following steps: placing a reference part (7) on a pickup surface (2), providing a reference image including information related to a reference part (7); placing a grasping tool (5) of an industrial robot (3) relative to a reference part (7) to make the grasping tool (5) relative to the reference part (5). The reference part (7) is in the grip configuration; and the storage grip configuration. The reference image is a 2D image from the lower part of the image. When the reference part (7) is on the known plane, the 2D image obtained from below is sufficient for defining the position of the reference part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于教导工业机器人拾取零件的方法
本专利技术涉及工业机器人的零件拾取应用。
技术介绍
在自动化工业系统中，工业机器人被用于从拾取表面拾取零件。这样的系统包括：包括用于接纳待拾取零件的拾取表面的零件馈送器、布置成定位分布在拾取表面上的零件的视觉系统、以及持有抓取工具的工业机器人，抓取工具被配置成从拾取表面抓握零件。拾取表面例如是传送带的表面。存在使用不同原理并且适用于不同特定任务的很多馈送设备。一种类型的零件馈送器是其中随机取向的零件被馈送到拾取表面上的类型的零件馈送器。为了将零件定位在拾取表面上，系统通常配备有包括一个或多个传感器(诸如相机)和照明系统的视觉系统。视觉系统通常用于确定零件在拾取表面上的位置，并且确定哪些零件被正确定位以便能够由机器人拾取。在本公开的上下文中，术语“位置”或“相对位置”应当被认为还相应地包括取向和相对取向。在现有技术中，视觉系统利用直接安装在拾取表面的上方的相机。相机获取分散在拾取表面上的零件的图像，并且这些图像用于将持有抓取工具的机器人引导至待拾取零件。从US4876728已知一种基于微处理器的视觉系统，其包括头顶相机和布置在传送带上方的两个头顶光源，该系统与机器人系统接口连接。从US6,002,125已知将光敏传感器布置在透明拾取表面下方，光源位于拾取表面上方，以用于确定传送带上相对于传感器移动的零件的位置。传感器安装在固定安装的透明玻璃板的下侧，传送带在该透明玻璃板上方滑动。光敏传感器被布置成记录由零件在光源与传感器之间经过而生成的光辐射。视觉系统包括用于分析由传感器获取的图像并且提取待拾取零件的坐标的视觉算法。在针对新零件进行教导期间，必须调整视觉算法以达到良好的性能。这种调整可以分为三个主要步骤：第1步：视觉系统的校准。在校准期间，确定相机参考系中的坐标与机器人参考系中的坐标之间的对应关系。第2步：教导待抓取零件。该步骤包括零件及其特征的定义、以及零件识别算法的训练。第3步：抓握配置的定义。该步骤包括指定拾取零件的方式，即确定相对于零件的位置，抓取工具应当处于该位置来抓握零件。使用机器人的零件拾取系统的问题在于，视觉系统的教导很困难并且耗时。如今，用于教导视觉算法的工具需要一系列的输入以得到好的教导并且提供可靠的结果。通常，用户需要具有良好的知识以处理相关视觉软件。通常需要几天才能将视觉系统手动教导给特定应用并且获取可靠的行为。由CarlosMartinez、HepingChen和RemusBoca于2015年发表的文章“Automated3Dvisionguidedbinpickingprocessforrandomlylocatedindustrialparts”(第3172至3177页)公开了一种随机3D容器(bin)拾取系统，其将视觉系统与机器人系统集成。视觉系统标识候选零件的位置，并且机器人系统确认候选零件之一是否可拾取。如果零件被标识为可拾取，则机器人将拾取这个零件。视觉系统包括安装在抓取工具上的3D相机，并且从零件的所捕获的3D图像中标识零件位置。标识出的零件位置被发送到机器人控制器，以控制机器人拾取零件的动作。3D相机被校准以在相机参考系与机器人参考系之间建立关系。必须确定相机参考系与机器人参考系之间的关系，以便计算用于机器人拾取零件的零件位置。由于容器(bin)内有很多不同的零件，因此视觉系统必须区分一个零件和另一零件。因此，视觉系统必须经过零件识别训练。用于零件识别和抓取点的零件特征在视觉系统中通过使用将被拾取的零件的3D图像进行训练。通过处理零件的3D图像来得到边缘信息。在标识零件之后，定义零件的3D模型。该3D模型将在运行时被用于计算零件的准确位置。当视觉系统已经得到零件的3D模型时，使用相同的3D模型为零件定义多个抓握点。抓握点通过标记抓取工具将接近并且拾取零件的区域而被定义。在运行时，视觉系统将针对在运行时得到的3D图像中的抓握点通过检查在所标记的区域中没有另一零件来确认抓握点。对于每个抓取点，用户必须利用抓取工具将机器人轻推至被用于创建3D模型的零件，并且将这个位置保存作为主位置。位置将参考零件而进行保存，其在运行时将被平移并且定向到机器人参考系。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于教导工业机器人拾取零件的改进的方法，该方法简单并且快速。该目的通过根据所附权利要求1的方法和通过根据权利要求13的设备来实现。本专利技术基于这样的认识，即通过假定所有可拾取零件搁置在已知平面上，从下方获取的2D图像足以用于定义可拾取零件的位置。根据本专利技术的第一方面，提供了用于教导工业机器人拾取零件的方法。方法包括以下步骤：将参考零件放置在拾取表面上；提供包括与参考零件有关的信息的参考图像；将工业机器人的抓取工具相对于参考零件放置，以使抓取工具相对于参考零件处于抓握配置；以及存储抓握配置。参考图像是来自下方的2D图像。根据本专利技术的一个实施例，参考图像借助于图像扫描仪来获取。根据本专利技术的一个实施例，拾取表面是平面的。根据本专利技术的一个实施例，参考图像仅包含与参考零件的抵靠拾取表面的那些部分有关的信息。根据本专利技术的一个实施例，方法还包括以下步骤：基于参考图像来确定参考零件的至少一个识别特征；以及存储至少一个识别特征。根据本专利技术的一个实施例，参考零件的所述至少一个识别特征至少是参考零件的轮廓的一部分。根据本专利技术的一个实施例，方法还包括以下步骤：从下方获取没有任何零件的拾取表面的表面图像；存储表面图像；通过使用表面图像来检测与参考图像中的识别特征相对应的像素；以及基于检测到的像素来检测零件。根据本专利技术的一个实施例，所述表面图像通过与参考图像相同的装置来获取。根据本专利技术的一个实施例，所述参考图像还包括与处于抓握配置的抓取工具有关的信息，并且方法还包括基于参考图像来确定和存储针对参考零件的拾取区的步骤。根据本专利技术的一个实施例，方法还包括以下步骤：获取包括与位于拾取表面上的至少一个零件有关的信息的零件图像；检测零件图像中的至少一个零件；基于零件图像来确定至少一个零件在拾取表面上的位置；以及基于所确定的位置和抓握配置来计算针对抓取工具的抓握位置。根据本专利技术的一个实施例，所述零件图像通过与参考图像相同的装置来获取。根据本专利技术的一个实施例，方法还包括以下步骤：通过基于零件图像验证拾取表面上没有其他零件或其他障碍物在待拾取零件的拾取区内来检查零件是否能够由抓取工具获得。根据本专利技术的第二方面，提供了零件拾取系统，其包括：拾取表面；在拾取表面下方的图像设备，用于提供包括与拾取表面上的参考零件有关的信息的参考图像；以及抓取工具，用于抓握参考零件。零件拾取系统还包括被配置成计算抓取工具和参考零件的相对位置的数据处理单元。附图说明将参考附图更详细地解释本专利技术，在附图中：图1示出其中可以应用根据本专利技术的方法的零件拾取系统，图2以横截面示意性地示出图1的零件拾取系统中的图像扫描仪的示例，图3示出根据本专利技术的一个实施例的方法的流程图，图4示出处于抓握配置的参考零件和抓取工具，图5示出图4的处于抓握配置的参考零件和抓取工具的2D图像，以及图6示出两个零件和相应的拾取区。具体实施方式参照图1，零件拾取系统包括零件馈送器1和工业机器人3，零件馈送器1包括用于接纳待拾取零件120、122的拾取表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于教导工业机器人(3)拾取零件(120，122)的方法，所述方法包括以下步骤：‑将参考零件(7)放置在拾取表面(2)上；‑提供包括与所述参考零件(7)有关的信息的参考图像；‑将所述工业机器人(3)的抓取工具(5)相对于所述参考零件(7)放置，以使所述抓取工具(5)相对于所述参考零件(7)处于抓握配置；以及‑存储所述抓握配置，其特征在于所述参考图像是来自下方的2D图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于教导工业机器人(3)拾取零件(120，122)的方法，所述方法包括以下步骤：-将参考零件(7)放置在拾取表面(2)上；-提供包括与所述参考零件(7)有关的信息的参考图像；-将所述工业机器人(3)的抓取工具(5)相对于所述参考零件(7)放置，以使所述抓取工具(5)相对于所述参考零件(7)处于抓握配置；以及-存储所述抓握配置，其特征在于所述参考图像是来自下方的2D图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考图像借助于图像扫描仪(12)来获取。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述拾取表面(2)是平面的。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考图像仅包含与所述参考零件(7)的抵靠所述拾取表面(2)的那些部分有关的信息。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：-基于所述参考图像来确定所述参考零件(7)的至少一个识别特征；以及-存储所述至少一个识别特征。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述参考零件(7)的所述至少一个识别特征至少是所述参考零件(7)的轮廓(81)的一部分。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：-从下方获取没有任何零件(120，122)的所述拾取表面(2)的表面图像；-存储所述表面图像；-通过使用所述表面图像来检测与所述参考图像中的所述识别特征相对应的像素；以及-基于所检测到的像素来检测所述零件(120，122)。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述表面图像通过与所述参考图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·希尔克特，J·普埃什，P·弗兰森，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH