本发明专利技术涉及具有3D显示的机器人教学装置。一种用于显示三维工作单元数据的方法和装置，包括提供有3D工作单元数据的手持示教盒，所述3D工作单元数据表示工作单元中的机器和相关组件的模型。该手持示教盒具有显示器，其用于产生工作单元数据的3D视觉表示。用户可以操作示教盒来操控视觉表示以便改变用户观察点，并利用相关的过程信息来示出机器的运动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在具有三维图像的机器人教学装置上显示机器人和程序特定数据。
技术介绍
现有技术中用于显示机器人和程序特定数据的方法和装置包括运行在个人计算机(PC)上的离线模拟软件，以及对PC上的离线编程/模拟系统或其他非附接的编程装置的使用。目前，需要高性能的个人计算机将三维工作单元数据渲染为高质量的三维图像。另外，每个显示装置都需要定制的编程代码(例如，C编程语言)。因此，为使特定的装置(例如，计算机)能够显示工作单元的三维图像，该特定的装置必须包含定制的软件程序。专利号为5，937，143的美国专利是使用机器人示教盒(pendant)来显示机器人工具的图像、工具坐标系统中的工具坐标和用户或世界坐标系统中的教学点的示例。然而，这种示教盒旨在用2D格式在示教盒屏幕上显示来自机器人程序的3D数据。美国公开申请2005/0285854和美国公开申请2007/0167702是需要工作站来产生实时3D图像的系统的示例。专利号为6，167, 328的美国专利和美国公开申请2009/0204257示出了用于为机器人产生教学路径的简单3D图形显示的示教盒。因而，现有技术的示教盒无法产生可以被操控的机器人工作单元的高质量3D图像。一般地，需要机器人的操作者访问专门的计算机才能看得见用于约束机器人的操作或行进的不可见参数的位置，例如安全区和干扰区域。因此，工作单元的三维图像不容易被机器人的操作者的手得到。现有技术还需要程序员/操作者了解深奥的数学概念，例如，特定角度如何与机器人加工角度的角度和三维空间中的其它元件有关。对于一个物理位置，操作者可以看到物理机，并根据该物理位置对点进行编程。然而，还有更多操作者无法利用现有技术的装置看到的虚拟的特定关系。在没有三维模型的情况下，例如安全墙、机器人外壳、机器人在其中重叠针对特定操作的操作区的区域那样的元件就难以进行可视化。为了使描述这些元件的文本与物理世界相关联，操作者就必须非常熟练。现有技术中操作机器人需要了解操作按钮如何映射到物理世界的熟练的操作者。操作者通常需要从心理上看到作为对使用特定按键的响应而产生的结果。然而，即使熟练的操作者偶尔也会使用不合希望的按键，这会对机器人和周边设备产生损害。对于具体应用(例如弧焊)而言，操作者必须熟悉具体术语，例如导线和滞后角，而这些从传统上提供的文本信息中并不是显而易见的。现有技术具有以下缺陷:1、机器人的模拟并不直接与机器人的执行相连。2、由于特征是基于来自CAD-CAM环境的建立的模拟和观念，所以特征受到了限制。3、可以被操纵的高质量三维(3D)图像无法在与机器人相关的手持示教盒上获得；这种图像通常需要较大的显示器和PC或其他高级的计算装置来操作。
技术实现思路
根据本专利技术并且与其相一致地，用于在机器人环境中显示三维图形数据的三维表示的系统和方法克服了现有技术的缺陷，如下所述。根据本专利技术，机器人和程序特定数据的显示直接与机器人的执行相连；并非模拟地，而是向机器人的执行反映真实的机器人数据、更新或渲染后的实际时间。在手持装置上提供以图形方式显示特定于机器人和机器人程序的执行的信息的新特征。可以获得将图形特征系于机器人程序的执行的新的导航特征。提供用于将过程信息系于机器人和机器人路径执行的图形表示的新图形特征。将来自离线模拟系统的工作单元信息准备成用于在机器人示教盒上显示的图形信息的新方法是可得到的。根据本专利技术的用于显示三维工作单元数据的方法包括以下步骤:从数据源提供表示工作单元中的机器和相关组件的模型的3D工作单元数据；提供手持显示装置，并将该显示装置置为与数据源进行数据通信；将所述工作单元数据从数据源传送到显示装置；在显示装置上产生工作单元数据的3D视觉表示；以及操作所述显示装置以便操控该视觉表示。根据本专利技术的用于与机器人控制器进行通信的手持示教盒包括:显示器，具有高到足以示出3D图形图像的分辨率；输入/输出端口，用于从数据源接收表示工作单元中的机器和相关组件的模型的3D工作单元数据；数据存储装置，用于存储3D工作单元数据和示教盒操作程序；以及连接到显示器、输入/输出端口和数据存储装置的处理器，用于运行操作程序以便在显示器上产生工作单元数据的3D视觉表示，并响应于用户输入来操控该视觉表不。附图说明根据依据附图考虑时的优选实施例的以下详细描述，本专利技术的以上和其他优势对于本领域技术人员来说将变得容易显而易见，在附图中:图1是根据本专利技术的机器人示教盒与机器人控制器进行通信的两个实施例的透视图；图2是由图1所示的示教盒产生的3D图像的示意表示；图3是根据本专利技术所述的方法的流程图；以及图4是根据本专利技术的实施例的用于显示3D工作单元数据的系统的示意性框图。具体实施例方式在此通过参考结合2011年11月4日提交的序列号为61/555，675的美国临时专利申请，并且在下文中将其标记为“临时申请’ 675”。以下详细描述和附图描述并举例说明了本专利技术的各种示例性实施例。该说明和附图使得本领域技术人员能够制造并使用本专利技术，并且不打算以任何方式来限制专利技术的范围。对于公开的方法而言，所给出的步骤实质上是示例性的，并且因而，步骤次序不是必要或关键的。图1示出根据本专利技术的机器人示教盒10，其经由提供以太局域网连接的电缆14与机器人控制器12通信。以太网连接可以是例如支持IOOMbps的数据传输速率的IOOBase-X (或快速以太网)。另一种可代替版本的机器人示教盒IOa经由WIFI无线传输与控制器12通信。然而，任何适当的高速接口都可以用来在示教盒与控制器之间交换数据。互联网-准备好的示教盒单元允许用户浏览在互联网/内联网上可获得的信息。用户还可以定制显示在示教盒单元上的机器人信息。示教盒10和IOa中的每一个都具有显示器16。该显示器16能够至少向用户示出简单的阴影3D图形，并包括触摸屏功能。例如，显示器16的分辨率可以是600X800。如图所示，可以从显示器16产生根据示教盒10或IOa要被控制的机器人的全屏3D图像20。可以产生的另一图像22具有第一区22a，其示出从摄像机接收的四个实况视频图像，该摄像机用于查看附在机器人上的工具和/或正由机器人处理的部件。图像22包括第二区22b，其沿着显示器16的右侧垂直延伸，用于示出视觉工具和视觉处理信息。图像22还包括第三区22c，其在第一区22a的下方水平延伸，用于示出表示摄像机查看结果的数据。图像20代表示教盒10和IOa产生简单的阴影3D图形图像的能力。图像22代表示教盒10和IOa产生复杂页面的能力，该页面包括视觉图像，尤其是实况视频，以及大量关于相关机器人的操作的信息。因而，示教盒10和IOa消除了使用PC进行机器人设置的需要。示教盒10和IOa提供3D界面供运行在控制器12上的应用使用。控制器上的功能调用示教盒上更高级的功能来显示“原始物(primitive)”。这些是更高级的几何图形，比如球体和盒体。示教盒10和IOa支持的另一种非常重要的功能是加载图形文件的能力。示教盒操作系统提供用于加载这些文件的机制。这允许应用改变例如每个命名元件的位置、颜色或可视性。该系统将应用所定义的形状存储在3D世界数据库内。该数据库用来提供对绘制和定位所有定义的元件的访问。该系统提供一种从不同观察点查看3D数本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于显示三维工作单元数据的方法，包括以下步骤：从数据源提供3D工作单元数据，所述3D工作单元数据表示工作单元中的机器和相关组件的模型；提供手持显示装置，并将所述显示装置置于与所述数据源进行数据通信；将来自所述数据源的工作单元数据传送到所述显示装置；在所述显示装置上产生工作单元数据的3D视觉表示；操作所述显示装置来操控所述视觉表示。
【技术特征摘要】
2011.11.04 US 61/555,6751.一种用于显示三维工作单元数据的方法，包括以下步骤: 从数据源提供3D工作单元数据，所述3D工作单元数据表示工作单元中的机器和相关组件的模型； 提供手持显示装置，并将所述显示装置置于与所述数据源进行数据通信； 将来自所述数据源的工作单元数据传送到所述显示装置； 在所述显示装置上产生工作单元数据的3D视觉表示； 操作所述显示装置来操控所述视觉表示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器是机器人，并包括基于软件程序内用于控制机器人的机器人位置的程序或非程序表示的值来显示所述机器人位置的视觉表示。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述显示装置包括操作键，并包括显示在机器人响应于操作键的启动而移动的情况下机器人将采用的方向。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述视觉表示包括机器人在软件程序的至少一部分的整个执行过程中总共占用的空间。5.根据权利要求2所述的方法，包括绘制过程信息连同软件程序的TCP跟踪。6.根据权利要求2所述的方法，包括存储来自一系列机器人位置和相关的第二信息的数据，并重新播放作为视觉表示的相关的第二信息和机器人位置的进展。7.根据权利要求1所述的方法，包括对于工作单元中的至少另一个机器执行所述步骤。8.根据权利要求7所述的方法，其中每一个机器的视觉表示包括由机器在控制所述机器的移动的软件程序的至少一部分的整个执行过程中总共占用的空间，并包括总共的空间的任何交集的视觉表示。9.根据权利要求1所述的方法，包括使用颜色和透明度来区分视觉表示中的各种元件。10.根据权利要求1所述的方法，包括在视觉表示中提供与机器的操作相关的过程数据，并使所述过程数据与所述机器相关联。1...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·克劳斯，B·O·尼德奎尔，G·格赫布，G·卡尔巴维，C·丁斯摩尔，S·M·德雷斯林斯基，C·斯特里比斯，H·D·麦吉，G·诺沃克，
申请(专利权)人：范努克机器人技术美国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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