JP2019501033A - Method and equipment for composing batches of parts from parts placed in different storage areas - Google Patents
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Abstract
少なくとも1つの視覚システム(2)に従属する多関節システム(7)を用いて、少なくとも2つの異なる保管領域(5、13)に置かれる部品から、受入領域(10)において部品(6)の少なくとも1つのバッチを自動的に構成するための方法であって、前記多関節システムは、少なくとも1つの特定の把持領域によって部品(6)を各々掴むことができる少なくとも2つの別個の把持部材を備える。本発明によれば、方法は、多関節システム(7)を第1の保管領域(5、13)へと自動的に移動させることから成る段階と、(i)視覚システム(2)を用いて保管領域(5、13)の画像を取り込むことから成る段階と、(ii)画像から結果生じる情報を処理し、把持部材と適合できる部品(6)のすべての把持領域を特定することから成る段階と、(iii)特定された把持領域を適切な位置および配向において位置付けることから成る段階と、(iv)把持部材によって掴まれる最大の見込みを有しかつ衝突の制約のない把持領域を選択し、前記対応する把持部材について、選択された把持領域によって部品を把持するための経路を自動的に計算することから成る段階と、(v)対応する部品(6)を、計算された経路に追従して掴み、その部品(6)を受入領域(10)に配置するために受入領域(10)へと多関節システム(7)を自動的に移動させることから成る段階と、多関節システム(7)を第2の保管領域(5、13)へと自動的に移動させ、ステップ(i)から(v)を繰り返すことから成る段階と、を少なくとも含む。 Using an articulated system (7) subordinate to at least one vision system (2), from parts placed in at least two different storage areas (5, 13), at least parts (6) in the receiving area (10) A method for automatically configuring a batch, wherein the articulated system comprises at least two separate gripping members each capable of gripping a part (6) by at least one specific gripping region. According to the invention, the method comprises the step of automatically moving the articulated system (7) to the first storage area (5, 13), and (i) using the visual system (2). A stage consisting of capturing an image of the storage area (5, 13), and (ii) a stage consisting of processing all the information resulting from the image and identifying all gripping areas of the part (6) that can be fitted with the gripping member (Iii) comprising locating the identified gripping region in an appropriate position and orientation; (iv) selecting a gripping region that has the greatest likelihood of being gripped by the gripping member and is free of collision constraints; For the corresponding gripping member, comprising automatically calculating a path for gripping the part by the selected gripping area; and (v) following the calculated path for the corresponding part (6). The The articulated system (7) is automatically moved to the receiving area (10) to place the part (6) in the receiving area (10), At least including the step of automatically moving to the second storage area (5, 13) and repeating steps (i) to (v).
Description
本発明は、多関節システムによって部品を取り扱う分野に関する。「多関節システム」という表現は、例えば、六軸ロボットシステムを意味すると理解される。 The present invention relates to the field of handling parts by articulated systems. The expression “articulated system” is understood to mean, for example, a six-axis robot system.
より詳細には、本発明は、自動的に、かつ、視覚システムによって制御される多関節システムを用いて、少なくとも2つの異なる保管領域(収集領域)に位置付けられる別個の部品から、別個の部品のバッチを受入領域(配置領域)において構成する、多関節システムによる方法に関する。 More particularly, the present invention relates to the separation of discrete parts from separate parts located in at least two different storage areas (collection areas) automatically and using an articulated system controlled by a vision system. The present invention relates to a method using an articulated system in which a batch is configured in a receiving area (arrangement area).
本発明は、いわゆるキッティング方法において有利な適用があり、その方法では、別個であるが関連する個別の部品が、部品のバッチまたは集合を意味するキットを形成するために一緒にグループ化される。前記部品は、次に、一緒に組み立てられ、かつ/または包装され、かつ/または配送され得る。 The present invention has an advantageous application in so-called kitting methods, in which separate but related individual parts are grouped together to form a kit meaning a batch or collection of parts. The parts can then be assembled together and / or packaged and / or delivered.
より一般的には、本発明は、例えば注文の準備のために部品を1つずつ収集することから成る、いわゆるピッキング方法に有利に適用可能である。 More generally, the present invention is advantageously applicable to so-called picking methods, which consist for example of collecting parts one by one in preparation for ordering.
関与される用途において、保管領域は、本発明の範囲から離れることなく、様々な種類のものであり得る。保管領域は、例えば、積み重ねられたバルク部品を受け入れる固定領域から成るか、さらには、前記バルク部品を輸送するコンベヤなどの可動領域から成る。「バルク」という表現は、空間または平面においてランダムに配向される部品の集合を意味すると理解される。各々の保管領域は複数の同一の部品を含む。 In the application involved, the storage area can be of various types without departing from the scope of the present invention. The storage area consists of, for example, a fixed area for receiving stacked bulk parts or a movable area such as a conveyor for transporting the bulk parts. The expression “bulk” is understood to mean a collection of parts that are randomly oriented in space or plane. Each storage area includes a plurality of identical parts.
概して、現在の最先端では、いわゆるピッキングまたはキッティングの作業は、操作者によって手作業で行われるか、部品を把持して配置するための視覚システムによって制御される多関節システムによって行われるかのいずれかである。 In general, at the current state of the art, so-called picking or kitting tasks are either performed manually by an operator or by an articulated system controlled by a visual system for gripping and placing the parts. It is.
しかしながら、使用される多関節システムの種類は、把持される部品の学習と部品の認識のステップとを必要とする種類である。 However, the type of articulated system used is a type that requires learning of the gripped component and the step of recognizing the component.
この種類の多関節システムは、特に特許文献1から知られており、特許文献1は、三次元空間において支持体に配置される少なくとも1つの部品の移動についてのロボットのための制御方法を記載している。この方法は、特に、
− 三次元空間の少なくとも2つの二次元画像を取得するステップと、
− 各々の二次元画像から少なくとも1つの二次元幾何プリミティブを抽出する目的のために、各々の前もって取得された二次元画像をセグメント化するステップと、
− 別個の二次元画像から抽出される二次元幾何プリミティブの間の対応を探すステップと、
− 対応する二次元幾何プリミティブの各々のグループについて、三次元空間に収容される三次元幾何プリミティブの座標を計算するステップと、
− 各々の三次元幾何プリミティブを既知の部品と関連付けるステップと、
− 少なくとも1つの三次元幾何プリミティブが関連付けられた各々の既知の部品の三次元空間内での位置および配向を探すステップと、
− ロボットを用いて既知の部品のうちの少なくとも1つを移動させるステップと、
を含む。
This type of multi-joint system is known in particular from US Pat. No. 6,057,056, which describes a control method for a robot for the movement of at least one component arranged on a support in a three-dimensional space. ing. In particular, this method
-Acquiring at least two 2D images of the 3D space;
-Segmenting each previously acquired 2D image for the purpose of extracting at least one 2D geometric primitive from each 2D image;
-Looking for correspondence between 2D geometric primitives extracted from separate 2D images;
-For each group of corresponding 2D geometric primitives, calculating the coordinates of the 3D geometric primitives contained in the 3D space;
-Associating each 3D geometric primitive with a known part;
Looking for the position and orientation in 3D space of each known part associated with at least one 3D geometric primitive;
-Using a robot to move at least one of the known parts;
including.
このようにして、この方法は、部品を三次元空間において検出、位置付け、および配向する能力を提供する。 In this way, this method provides the ability to detect, position and orient parts in three-dimensional space.
しかしながら、示唆されているように、この方法には、あらゆる種類の移動される部品に適していないという欠点がある。実際、この方法は、学習ソフトウェアによって前もって既知とされて特定された部品とだけ機能する。この方法では、既知でない部品についての参照が方法の最中に追加できず、バッチの構成の変更もできない。効果的には、バッチの構成を変更するために、多関節システムを駆動できる別のプログラムがロードされなければならない。 However, as suggested, this method has the disadvantage that it is not suitable for all kinds of moving parts. In fact, this method only works with parts that were previously known and identified by the learning software. In this method, references to unknown parts cannot be added during the method, nor can the configuration of the batch be changed. Effectively, another program that can drive the articulated system must be loaded to change the configuration of the batch.
本発明は、前述の欠点を改善し、それによって、部品の事前の学習なしで、および、前記部品の把持経路の事前の学習なしで、前記部品のバッチを自動的に構成するための方法および設備を提供することを目的とする。 The present invention ameliorates the aforementioned drawbacks, thereby automatically configuring a batch of parts without prior learning of the parts and without prior learning of the gripping path of the parts and The purpose is to provide equipment.
この目的のために、改善された方法が、少なくとも1つの視覚システムによって制御される多関節システムを用いて、少なくとも2つの異なる保管領域に位置付けられる部品から、受入領域において部品の少なくとも1つのバッチを自動的に構成することから開発されており、前記多関節システムは、少なくとも1つの特定の把持領域によって部品を各々把持できる少なくとも2つの別個の掴み部材を備える。 For this purpose, an improved method uses an articulated system controlled by at least one vision system to at least one batch of parts in a receiving area from parts located in at least two different storage areas. Developed from automatic configuration, the articulated system comprises at least two separate gripping members each capable of gripping a part by at least one specific gripping region.
本発明によれば、方法は、
− 多関節システムを第1の保管領域に向けて自動的に移動させることから成るステップと、
(i)視覚システムを用いて保管領域の画像を取り込むことから成るステップと、
(ii)画像から生成される情報を処理し、掴み部材と適合できる部品のすべての把持領域を特定することから成るステップと、
(iii)特定された把持領域を適切な位置および配向において位置付けることから成るステップと、
(iv)掴み部材によって把持される最大の見込みを有しかつ前記掴み部材と環境との間にいかなる衝突の制約もない把持領域を選択し、前記対応する掴み部材について、選択された把持領域によって部品を把持するための経路を自動的に計算することから成るステップと、
(v)対応する部品を、計算された経路に追従して把持し、前記部品を受入領域に配置するために受入領域に向けて多関節システムを自動的に移動させることから成るステップと、
− 多関節システムを第2の保管領域に向けて自動的に移動させ、ステップ(i)から(v)を繰り返すことから成るステップと、
を少なくとも含む。
According to the invention, the method comprises:
-The step comprising automatically moving the articulated system towards the first storage area;
(I) comprising capturing an image of the storage area using a vision system;
(Ii) processing the information generated from the image and identifying all gripping areas of the part that are compatible with the gripping member;
(Iii) comprising locating the identified gripping region in an appropriate position and orientation;
(Iv) selecting a gripping region that has the greatest likelihood of being gripped by a gripping member and without any collision constraints between the gripping member and the environment, and for the corresponding gripping member, depending on the selected gripping region A step comprising automatically calculating a path for gripping the part;
(V) gripping the corresponding part following the calculated path and automatically moving the articulated system toward the receiving area to place the part in the receiving area;
-Automatically moving the articulated system towards the second storage area and repeating steps (i) to (v);
At least.
このように、多関節システムは、それ自体においてリアルタイムで部品を収集するための最良の方法を決定する。多関節システムは、非常に異なる形状を伴う部品を連続的に収集して部品のバッチを構成するために、ある区域から別の区域へと、移動する、または、移動させられる。 Thus, the articulated system itself determines the best method for collecting parts in real time. The articulated system is moved or moved from one area to another in order to continuously collect parts with very different shapes to form a batch of parts.
多関節システムは、新たな部品の参照の導入が困難および制約なしで行われるように、学習なしで動作する。多関節システムは、把持される部品を認識しようとはしないが、把持される前記部品における特定の把持領域を認識しようとする。部品は任意の種類とでき、掴み部材と適合できる把持領域によって部品が把持され得るように把持領域が検出されることが、十分条件なだけである。 The articulated system operates without learning so that the introduction of new part references can be done without difficulty and without constraints. The articulated system does not attempt to recognize the part being gripped, but attempts to recognize a specific gripping region in the part being gripped. The part can be of any type and it is only sufficient that the gripping area is detected so that the part can be gripped by a gripping area that can be fitted with the gripping member.
把持領域が適切な位置および配向で位置付けられているならば、方法は、対応する部品を把持するための経路についていかなる学習もする必要がない。把持経路は、リアルタイムで、把持される各々の部品について計算される。そして、非常に素早い把持および配置の動作が、既知でない部品で行われ得る。 If the gripping region is positioned with the proper position and orientation, the method does not need to learn any about the path for gripping the corresponding part. The grip path is calculated for each part being gripped in real time. And very quick gripping and positioning operations can be performed with unknown parts.
本発明の利点は、多関節システムが自律的であるという事実にある。画像を取り込んで処理した後、多関節システムは、掴み部材と適合できる、把持される部品のすべての可能性のある把持領域を見つけ出して検討し、すべての利用可能な掴み部材を検討してそれらを比較し、提供される把持について、前記把持と干渉し得る掴み部材におけるすべての衝突の制約を検討し、最後に、把持するのに最良の把持領域と、使用されるのに最良の掴み部材とを決定する。 The advantage of the present invention lies in the fact that the articulated system is autonomous. After capturing and processing the images, the articulated system finds and reviews all possible gripping areas of the gripped part that can be fitted with the gripping members, and reviews all available gripping members and considers them. And, for the grip provided, consider all collision constraints in the gripping member that can interfere with said gripping, and finally, the best gripping region to grip and the best gripping member to use And decide.
部品を把持した後、多関節システムは、前記部品を受入領域に配置するために受入領域に向けて、移動する、または、移動させられ、別の部品を別の保管領域で把持するためにその別の保管領域に向けて、移動する、または、移動させられ、準備しているバッチへと進む。 After gripping the part, the articulated system is moved or moved toward the receiving area to place the part in the receiving area, and the articulated system moves its position to grip another part in another storage area. Move to another storage area or proceed to a batch that has been moved and prepared.
有利には、保管領域が部品のための保管容器を備える場合、方法は、空の保管容器を検出することから成るステップと、空の保管容器を把持することから成るステップと、空の保管容器を除去することから成るステップとを含む。 Advantageously, if the storage area comprises a storage container for the part, the method comprises a step consisting of detecting an empty storage container, a step consisting of gripping the empty storage container, and an empty storage container Comprising the steps of:
保管容器が、スペーサ、交差ブレースなどのパッケージコンポーネントを含む場合、方法は、前記パッケージコンポーネントを認識することから成るステップと、前記パッケージコンポーネントを把持することから成るステップと、前記パッケージコンポーネントを除去することから成るステップとを含む。 If the storage container includes a package component such as a spacer, a cross brace, etc., the method consists of recognizing the package component, comprising grasping the package component, and removing the package component Comprising the steps of:
好ましくは、空の保管容器が除去されるとき、把持される部品を含む保管容器が保管領域において自動的に補給される。 Preferably, when the empty storage container is removed, the storage container containing the parts to be gripped is automatically replenished in the storage area.
有利には、受入領域が部品のための受入容器を備える場合、方法は、満たされた受入容器を検出することから成るステップと、満たされた受入容器を把持することから成るステップと、満たされた受入容器を除去することから成るステップとを含む。 Advantageously, if the receiving area comprises a receiving container for a part, the method is satisfied with the steps consisting of detecting the filled receiving container and the step consisting of gripping the filled receiving container. Consisting of removing the receiving container.
好ましくは、満たされた受入容器が除去されるとき、空の受入容器が受入領域において自動的に差し替えられる。 Preferably, an empty receiving container is automatically replaced in the receiving area when the filled receiving container is removed.
このように、適応できるインテリジェントな独立するロボット工学に言及している。 Thus, it refers to intelligent independent robotics that can be adapted.
特定の実施形態によれば、適合できる把持領域を特定することから成るステップは、掴み部材が吸着カップ式である場合、連続する平坦な領域を特定することから成る。 According to a particular embodiment, the step consisting of identifying a gripping area that can be adapted consists of identifying a continuous flat area when the gripping member is of suction cup type.
「吸着カップ」という表現は、空気吸引、および、例えば磁石などの磁性式で動作する吸着カップを両方意味すると理解される。したがって、吸着カップと適合できるようにするために、特定された連続領域が、吸着カップのアクティブな表面積に対応する最小限の表面積を備える連続領域を有していなければならないことは明白である。 The expression “suction cup” is understood to mean both air suction and a suction cup operating in a magnetic manner, for example a magnet. Thus, to be compatible with the suction cup, it is clear that the identified continuous region must have a continuous region with a minimum surface area corresponding to the active surface area of the suction cup.
別の特定の実施形態によれば、適合できる特定の領域を特定することから成るステップは、掴み部材がクランプ式である場合、縁同士、母線同士、または平行な表面同士を特定することから成り、前記縁同士、前記母線同士、または前記表面同士の間の最大の間隔は、前記クランプの運動学的な特性と適合できる必要がある。例えば、最大の間隔は、前記クランプの顎部同士の間の最大の可能な開きより小さくなければならない。 According to another particular embodiment, the step consisting of identifying a specific area that can be adapted comprises identifying edges, busbars, or parallel surfaces when the gripping member is clamped. The maximum spacing between the edges, the busbars, or the surfaces should be compatible with the kinematic characteristics of the clamp. For example, the maximum spacing should be less than the maximum possible opening between the clamp jaws.
本発明は、少なくとも2つの異なる保管領域に位置付けられる部品から、受入領域において部品の少なくとも1つのバッチを自動的に構成するための設備にも関し、前記設備は、保管領域の画像を取り込むことができる少なくとも1つの視覚システムによって制御される多関節システムを備え、少なくとも1つの特定の把持領域によって部品を各々把持できる少なくとも2つの別個の掴み部材を備える。 The invention also relates to an installation for automatically composing at least one batch of parts in a receiving area from parts located in at least two different storage areas, said equipment taking in an image of the storage area An articulated system controlled by at least one possible visual system, and at least two separate gripping members each capable of gripping a part by at least one specific gripping region.
本発明によれば、前記多関節システムは、保管領域と受入領域との間に移動の手段を備え、視覚システムおよび前記多関節システムは、掴み部材と適合できるすべての把持領域を特定することと、特定された把持領域を適切な位置および配向において位置付けることと、掴み部材によって把持される最大の見込みを有しかつ前記掴み部材と環境との間にいかなる衝突の制約もない把持領域を選択することと、対応する掴み部材について、選択された把持領域によって部品を把持するための経路を自動的に計算することと、把持された部品を受入領域に配置するために保管領域と受入領域との間での多関節システムの移動を命令することとのために、取り込まれた画像から生成される情報を処理できる処理および計算を用いて制御される。 According to the invention, the articulated system comprises means of movement between a storage area and a receiving area, the visual system and the articulated system identifying all gripping areas that can be fitted with a gripping member; Positioning the identified gripping region in the appropriate position and orientation and selecting the gripping region that has the greatest likelihood of being gripped by the gripping member and without any collision constraints between the gripping member and the environment And automatically calculating the path for gripping the part by the selected gripping area for the corresponding gripping member, and the storage area and the receiving area to place the gripped part in the receiving area. Are controlled using processes and calculations that can process information generated from the captured images.
したがって、この設備は、本発明による方法を、前記方法の前述の利点をすべて備えるやり方で実施することができる。 This installation can thus implement the method according to the invention in a way that has all the aforementioned advantages of the method.
特定の実施形態によれば、視覚システムは、例えば、多関節システムにおいて、または、レールにおいて、保管領域同士の間で移動可能に搭載される。視覚システムは、保管領域と受入領域との間で移動可能であってもよい。別の実施の例によれば、設備は、保管領域の上方で各々固定され、好ましくは受入領域の上方でも各々固定されるいくつかの視覚システムを備える。 According to certain embodiments, the vision system is mounted movably between storage areas, for example in an articulated system or on a rail. The vision system may be movable between a storage area and a receiving area. According to another embodiment, the installation comprises several visual systems, each fixed above the storage area, preferably also fixed above the receiving area.
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ、情報のために何の制限もなく下記に提供されている記載から、明らかとなる。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the description provided below, without any limitation for information, with reference to the accompanying drawings.
本発明は、視覚システムによって制御される多関節システムを用いて、特にいわゆるピッキングおよび/またはキッティング用途のために、少なくとも2つの異なる保管領域に位置付けられる部品から受入領域において部品の少なくとも1つのバッチを自動的に構成するための方法および設備に関する。 The present invention uses an articulated system controlled by a vision system to move at least one batch of parts in a receiving area from parts located in at least two different storage areas, especially for so-called picking and / or kitting applications. It relates to a method and equipment for automatic configuration.
設備は、多関節システムと、部品のバッチのための少なくとも1つの受入領域と、前記バッチを構成するための、様々な部品のための少なくとも2つの保管領域とを備える。 The facility comprises an articulated system, at least one receiving area for a batch of parts, and at least two storage areas for various parts to constitute the batch.
多関節システムは、例えば、先行技術からよく知られている六軸ロボットである。前記多関節システムは、前記部品に特有の把持領域によって部品を把持することができる。この目的のために、前記多関節システムは、少なくとも2つで好ましくは3つの掴み部材を備え、少なくとも1つの視覚システムによって制御される。 The articulated system is, for example, a six-axis robot that is well known from the prior art. The multi-joint system can grip a part by a gripping region unique to the part. For this purpose, the articulated system comprises at least two and preferably three gripping members and is controlled by at least one vision system.
掴み部材は任意の適切な種類であり得る。本質は、掴み部材が特定の把持領域によって部品を把持できることにある。これは、例えば、部品を把持するために互いに対して離反および接近することができる2つの顎部を備えるクランプの形態である。クランプによって保持され得る部品の特定の把持領域は、縁同士、母線同士、または、好ましくは平行である表面同士である。明白には、前記縁同士、前記母線同士、または前記表面同士の間の最大の間隔は、前記クランプの運動学的な特性と適合できる必要がある。例えば、最大の間隔は、前記クランプの顎部同士の間の最大の可能な開きより小さくなければならない。 The gripping member can be of any suitable type. The essence is that the gripping member can grip the part by a specific gripping area. This is, for example, in the form of a clamp with two jaws that can be separated and approached to each other to grip the part. Particular gripping areas of the parts that can be held by the clamps are edges, busbars, or surfaces that are preferably parallel. Obviously, the maximum spacing between the edges, the busbars, or the surfaces needs to be compatible with the kinematic characteristics of the clamp. For example, the maximum spacing should be less than the maximum possible opening between the clamp jaws.
掴み部材は、例えば、吸引または磁性によって部品を把持するために、端において前記部品の特定の領域において適用できるスリーブ形とされた弾性部材を備える、吸引式または磁力式の吸着カップの種類のものとできる。吸着カップによって把持できる部品の特定の領域は、連続領域であり、明確には、実質的に平坦な表面であって、その特定の領域に対して吸着カップの弾性スリーブを受け入れるような大きさとされる表面である。 The gripping member is of the type of suction or magnetic suction cup with a sleeve-shaped elastic member that can be applied in a specific area of the part at the end, for example to grip the part by suction or magnetism And can. The specific area of the part that can be gripped by the suction cup is a continuous area, clearly a substantially flat surface, sized to receive the elastic sleeve of the suction cup for that specific area. Surface.
把持される部品は、保管領域においてランダムにバルクで収容されている。したがって、これら保管領域は部品のための保管容器を備えることができ、その保管容器は、容器の内部で部品を配列および分離するための、スペーサ、交差ブレースなどのパッケージコンポーネントを、可能であれば容器の内部に伴う。保管領域は、固定され得る、または、コンベヤを用いて可動とされ得る。部品は、例えば、ある保管領域と別の保管領域とでは、異なる大きさ、形、および種類であり得る。 The parts to be gripped are randomly stored in bulk in the storage area. Thus, these storage areas can comprise a storage container for the parts, which can include package components such as spacers, cross braces, etc., for arranging and separating the parts within the container, if possible. Accompanying the inside of the container. The storage area can be fixed or movable using a conveyor. The parts can be, for example, different sizes, shapes, and types in one storage area and another storage area.
本発明によれば、多関節システムは、保管領域と、部品のバッチのための受入領域との間で移動可能である。移動の手段は任意の適切な種類のものである。例えば、多関節システムの移動は自律的とでき、多関節システムはそれ自体によって移動できる、かつ/または、多関節システムは、例えば、レールに搭載される、もしくは、自動的に駆動されるカートか車両に装着されるなど、他の別個の移動の手段によって制御され得る。多関節システムは、1つの領域から別の領域へと移動可能なアームに取り付けられてもよい。 According to the present invention, the articulated system is movable between a storage area and a receiving area for a batch of parts. The means of movement is of any suitable type. For example, the movement of the articulated system can be autonomous, the articulated system can move by itself, and / or the articulated system can be a cart mounted on a rail or automatically driven, for example. It can be controlled by other means of separate movement, such as mounted on a vehicle. The articulated system may be attached to an arm that is movable from one region to another.
視覚システムは、例えば、三次元カメラ、または、ステレオモードでのカメラなど、任意の適切な種類のものである。視覚システムは、ある領域から別の領域へと前記領域の画像を取り込むために、多関節システムと共に移動可能となるように多関節システムに直接的に配置され得る。他の実例的な実施形態によれば、視覚システムは、保管領域同士の間で移動可能で、有利には保管領域と受入領域との間で移動可能であるレールに搭載される。別の例によれば、設備は、保管領域および受入領域の上方で各々固定されるいくつかの視覚システムを備える。 The vision system is of any suitable type, for example a 3D camera or a camera in stereo mode. The vision system can be placed directly on the articulated system so that it can move with the articulated system to capture an image of the area from one region to another. According to another illustrative embodiment, the vision system is mounted on a rail that is movable between storage areas and advantageously movable between a storage area and a receiving area. According to another example, the installation comprises several visual systems that are each fixed above the storage area and the receiving area.
さらに、設備は、多関節システムおよび視覚システムによって制御される処理および計算のための手段を備える。 In addition, the equipment comprises means for processing and calculation controlled by the articulated and visual systems.
これらの処理および計算の手段は、任意の適切な種類のものであり、例えば、処理および計算のソフトウェアを組み込んでいるマイクロプロセッサの形態を取り得る。 These processing and calculation means are of any suitable type and may take the form of, for example, a microprocessor incorporating processing and calculation software.
これらの処理および計算の手段は、例えば、間隔がクランプの顎部の運動学的な特性と適合できる縁同士、母線同士、もしくは、好ましくは平行である表面同士、または、吸着カップの弾性スリーブを受け入れるのに寸法が適する平坦な表面などの掴み部材と適合できる把持領域を、把持される部品において特定するように、取り込まれた画像から生成される情報を処理するのに適している。 These processing and calculation means include, for example, edges, busbars, or preferably parallel surfaces, or elastic sleeves of the suction cups whose spacing can be matched to the kinematic characteristics of the jaws of the clamp. It is suitable for processing information generated from captured images to identify a gripping area in the gripped part that can be fitted with a gripping member, such as a flat surface that is dimensioned to accept.
前記特定された適合できる特定の把持領域は、処理および計算の前記手段によって、適切な位置および配向で位置付けられてもよい。 The identified specific gripping area that can be adapted may be positioned in an appropriate position and orientation by the means of processing and calculation.
処理および計算の手段は、把持領域が位置付けられるとき、掴み部材のうちの1つによって正確に把持される最大の見込みを有する把持領域を自動的に選択することができる。そのため、様々な掴み部材が比較される。 Processing and calculation means can automatically select the gripping region with the greatest likelihood of being accurately gripped by one of the gripping members when the gripping region is positioned. Therefore, various gripping members are compared.
正確に把持される最大の見込みを有する把持領域の選択は、例えば、各々の特定された把持領域を、対応する掴み部材による把持の成功の可能性に依存する係数で重み付けすることと、把持で最も高い成功の可能性を有する領域を選択することとから成る。そのため、掴み部材が比較され、成功の最良の見込みを有する掴み部材が、部品を把持するために作動させられる。実際、これは、1つまたは複数のパラメータに依存して、各々の特定された適合できる把持領域に重み付け係数を割り当てることを伴う。使用されるパラメータは、例えば、把持される領域の高さ、視認可能表面の面積、および把持領域の傾斜など、任意の種類のものであり得る。そのため各々の把持領域は、選択されたパラメータの各々について重み付けすることを含む。次に、平均が、点数を得るために、把持領域についての各々の重み付けから行われる。重み付けの性質に依存して、最大の点数または最小の点数を伴う把持領域が、把持されることに向けて選択される。 The selection of the gripping region with the greatest likelihood of being gripped correctly can be done, for example, by weighting each identified gripping region with a factor that depends on the likelihood of successful gripping by the corresponding gripping member, Selecting the region with the highest probability of success. Thus, the gripping members are compared and the gripping member with the best chance of success is actuated to grip the part. In practice, this involves assigning a weighting factor to each identified conformable gripping region, depending on one or more parameters. The parameters used can be of any type, for example, the height of the gripped area, the area of the viewable surface, and the slope of the gripping area. Thus, each gripping region includes weighting for each selected parameter. Next, an average is performed from each weighting for the grip region to obtain a score. Depending on the nature of the weighting, the gripping region with the maximum score or the minimum score is selected for gripping.
本発明の別の特性によれば、処理および計算の手段は、選択された把持領域について、選択された領域によって部品を把持することができる掴み部材と環境との間での衝突からの制約を特定することもできる。効果的には、把持領域が選択された部品の位置決めに依存して、適合できる部材は保持する際の制約を持つ可能性がある。把持される部品は、例えば、保管容器の縁または別の部品の過度に近くで位置付けられる可能性があり、そのため、掴み部材が干渉を受けることになり、前記容器の縁または隣接する部品に当たることなく部品を把持することができなくなる。他の衝突の制約が伴われる可能性もある。 According to another characteristic of the invention, the processing and calculation means, for the selected gripping area, impose a constraint from the collision between the gripping member that can grip the part by the selected area and the environment. It can also be specified. Effectively, depending on the positioning of the part for which the gripping area has been selected, the conformable member may have constraints in holding. The part to be gripped may be positioned, for example, too close to the edge of the storage container or another part, so that the gripping member will be interfered and hit the edge or adjacent part of the container The parts cannot be gripped. There may be other collision constraints.
実際、掴み部材によって占められる空間は、処理および計算の手段によって分かっており、そのため、保管領域の取り込まれた画像から、掴み部材によって占められる空間と、選択された把持領域の周りの環境との間の共通部分を検証することが問題である。 In fact, the space occupied by the gripping member is known by processing and calculation means, so from the captured image of the storage area, the space occupied by the gripping member and the environment around the selected gripping area The problem is to verify the common part.
衝突の制約がある場合、具体的には、掴み部材と選択された把持領域の環境との間に干渉の危険性がある場合、前記把持領域は断念され、把持される第2の最良の見込みを有する把持領域が選択される。衝突の制約がないことが明らかとされるとき、処理および計算の手段は、前記対応する掴み部材について、選択された把持領域によって部品を把持するための経路を自動的に計算する。 If there is a collision constraint, specifically if there is a risk of interference between the gripping member and the environment of the selected gripping area, the gripping area will be abandoned and the second best chance of being gripped Is selected. When it is determined that there is no collision constraint, the processing and calculation means automatically calculates a path for gripping the part by the selected gripping region for the corresponding gripping member.
そのため、少なくとも2つの異なる保管領域に位置付けられる部品から、受入領域において部品の少なくとも1つのバッチを自動的に構成するための学習のない方法が、本発明による設備内で使用され得る。 Thus, a learning-free method for automatically configuring at least one batch of parts in the receiving area from parts located in at least two different storage areas can be used in the installation according to the invention.
本発明によれば、上記の設備は、
− 多関節システムを第1の保管領域に向けて自動的に移動させるステップと、
(i)視覚システムを用いて保管領域の画像を取り込むことから成るステップと、
(ii)画像から生成される情報を処理し、掴み部材と適合できる部品のすべての把持領域を特定するステップと、
(iii)特定された把持領域を適切な位置および配向において位置付けるステップと、
(iv)掴み部材によって把持される最大の見込みを有しかつ前記掴み部材と把持領域の環境との間にいかなる衝突の制約もない把持領域を選択し、前記対応する掴み部材について、選択された把持領域によって部品を把持するための経路を自動的に計算するステップと、
(v)対応する部品を、計算された経路に追従して把持し、前記部品を受入領域に配置するために受入領域に向けて多関節システムを自動的に移動させるステップと、
− 多関節システムを第2の保管領域に向けて自動的に移動させ、ステップ(i)から(v)を繰り返すステップと、
を連続的に実行することができる。
According to the present invention, the above equipment is
-Automatically moving the articulated system towards the first storage area;
(I) comprising capturing an image of the storage area using a vision system;
(Ii) processing the information generated from the image and identifying all gripping areas of the part that are compatible with the gripping member;
(Iii) positioning the identified gripping region in an appropriate position and orientation;
(Iv) selecting a gripping region that has the greatest likelihood of being gripped by a gripping member and without any collision constraints between the gripping member and the environment of the gripping region, and selected for the corresponding gripping member Automatically calculating a path for gripping the part by the gripping area;
(V) gripping the corresponding part following the calculated path and automatically moving the articulated system toward the receiving area to place the part in the receiving area;
-Automatically moving the articulated system towards the second storage area and repeating steps (i) to (v);
Can be executed continuously.
この方法は、多関節システムをある領域から別の領域へと移動させ、部品、または、部品を把持するための経路を学習することなく、バッチを構成するために任意の部品を多関節システムに把持および配置させることができる点において有利である。 This method moves an articulated system from one region to another and allows any part to join the articulated system to form a batch without learning the part or the path to grip the part. This is advantageous in that it can be gripped and placed.
図1を参照すると、本発明による方法の例の適用が記載されている。設備(1)は、直線状のレール(3)に搭載された視覚システムであって、バルク部品(6)のいくつかの異なる保管容器(5)を受け入れる2つのコンベヤライン(4)に沿うと共にそれらコンベヤライン(4)の隣で移動することができる、視覚システムを備える。図示した例では、コンベヤ(4)は、例えば、3つの部品のバッチを構成するために、異なる部品(6)を各々有する3つの保管容器(5)の2つのラインを備えている。設備は、視覚システム(2)によって制御され、コンベヤ(4)と平行でコンベヤ(4)に隣接するレール(9)において移動可能である車両(8)に搭載された多関節システム(7)を備えている。車両(8)に同じく搭載されているのは、構成される部品のバッチのための受入容器(10)である。好ましくは、受入容器(10)は、車両(8)の移動によって、満たされた受入容器のための出口(12)を向いて位置決めさせることができるコンベヤ(11)、または、例えば、車両(8)に空の受入容器を供給するように意図されるコンベヤに配置される。空または満たされた受入容器(10)が操作者によって取り除かれること、または、供給されることも可能である。 With reference to FIG. 1, the application of an example of the method according to the invention is described. The facility (1) is a vision system mounted on a straight rail (3) along two conveyor lines (4) that receive several different storage containers (5) of bulk parts (6) and A vision system is provided which can be moved next to the conveyor lines (4). In the example shown, the conveyor (4) comprises two lines of three storage containers (5) each having a different part (6), for example to constitute a batch of three parts. The facility is controlled by a vision system (2) and has an articulated system (7) mounted on a vehicle (8) which is movable in a rail (9) parallel to the conveyor (4) and adjacent to the conveyor (4). I have. Also mounted on the vehicle (8) is a receiving container (10) for a batch of components to be constructed. Preferably, the receiving container (10) can be positioned towards the outlet (12) for the filled receiving container by movement of the vehicle (8) or, for example, the vehicle (8). ) Placed on a conveyor intended to supply an empty receiving container. It is also possible for the empty or filled receiving container (10) to be removed or supplied by the operator.
したがって、視覚システム(2)は、保管容器(5)の画像を取り込むためにレール(3)に沿って移動する。画像が取り込まれて処理されると、多関節システム(7)は、部品(6)を把持し、多関節システム(7)と同じ基準座標系に位置付けられているため座標が分かっている受入容器(10)において部品(6)をバルクで配置するために、移動することができる。受入容器の位置および配向を決定するための第2の視覚システムが検討可能である。 Thus, the vision system (2) moves along the rail (3) to capture an image of the storage container (5). When the image is captured and processed, the articulated system (7) grips the part (6) and is positioned in the same reference coordinate system as the articulated system (7), so that the receiving container has known coordinates. In order to place the part (6) in bulk in (10), it can be moved. A second vision system for determining the location and orientation of the receiving container can be considered.
多関節システム(7)は、2つの他の保管容器(5)に存在する2つの他の部品(6)について、把持および配置の動作を繰り返す。 The articulated system (7) repeats the gripping and placement operations for two other parts (6) present in two other storage containers (5).
したがって、部品のバッチは受入容器(10)において把持および配置されており、受入容器は取り除かれ、新たな空の受入容器(10)が提供され得る。 Thus, the batch of parts is gripped and placed in the receiving container (10), which can be removed and a new empty receiving container (10) can be provided.
視覚システム(2)は、保管容器(5)内の部品同士の間に、スペーサまたは交差ブレースなどのパッケージコンポーネントの存在を認識する。これらのパッケージコンポーネントは、処理および計算の手段によって前もって保存されており、多関節システム(7)によって認識、把持、および除去される。同様に、視覚システム(2)は、空の保管容器(5)の存在を検出し、位置付けた後、計算および処理の手段を介してその位置を検出し、多関節システム(7)が空の保管容器(5)を把持して除去する。 The vision system (2) recognizes the presence of package components such as spacers or cross braces between parts in the storage container (5). These package components have been stored beforehand by means of processing and calculation and are recognized, grasped and removed by the articulated system (7). Similarly, the vision system (2) detects the presence of an empty storage container (5), locates it, then detects its position via computational and processing means, and the articulated system (7) is empty. Grasp and remove the storage container (5).
本発明による方法を実施するための第2の設備(1)を示す図2を参照すると、視覚システム(2)によって制御される多関節システム(7)は、別個の保管領域(13)内に位置付けられる様々な部品(6)を、バッチを構成するために受入容器(10)において配置するために、1つずつ把持する。視覚システム(2)は、多関節システム(7)の周りに配置される様々な保管領域(13)を全範囲で移動するために軸の周りで回転可能に搭載されている。そして、満たされた受入容器(10)は、例えば、単一のバッチからの部品を一緒に包装するための袋詰め機へと空けられる。 Referring to FIG. 2, which shows a second facility (1) for carrying out the method according to the invention, the articulated system (7) controlled by the vision system (2) is in a separate storage area (13). The various parts to be positioned (6) are gripped one by one for placement in the receiving container (10) to form a batch. The vision system (2) is mounted so as to be rotatable about an axis in order to move through various storage areas (13) arranged around the articulated system (7). The filled receiving container (10) is then emptied, for example, into a bagging machine for packaging together parts from a single batch.
この実施形態では、多関節システム(7)の移動の手段は、保管領域(13)と受入容器(10)との間で移動することができる多関節システム(7)のアームから形成されている。 In this embodiment, the means of movement of the articulated system (7) is formed from an arm of the articulated system (7) that can move between the storage area (13) and the receiving container (10). .
本発明による方法および設備(1)が、同じ視覚システム(2)によって各々が制御され得る、または、それ自体の視覚システムによって各々が制御され得る複数の多関節システム(7)を使用できることは明らかである。したがって、多関節システムのうちの1つが1つの把持された部品を移動させる一方で、別の多関節システムが、前記把持された部品の移動と同時に、部品のうちの別のものを把持できるなど、順々に繰り返していく。既知でない部品を把持および配置する動作が、このように、最適に素早く実施され得る。 It is clear that the method and equipment (1) according to the invention can use multiple articulated systems (7), each of which can be controlled by the same vision system (2), or each of which can be controlled by its own vision system. It is. Thus, one of the articulated systems moves one gripped part while another articulated system can grip another of the parts simultaneously with the movement of the gripped part, etc. , Repeat in order. The operation of gripping and placing the unknown parts can thus be carried out optimally and quickly.
1 設備
2 視覚システム
3 レール
4 コンベヤライン
5 保管容器
6 部品
7 多関節システム
8 車両
9 レール
10 受入容器
11 コンベヤ
12 出口
13 保管領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記多関節システム(7)を第1の保管領域(5、13)に向けて自動的に移動させることから成るステップと、
(i)前記視覚システム(2)を用いて前記第1の保管領域(5、13)の画像を取り込むことから成るステップと、
(ii)前記画像から生成される情報を処理し、前記掴み部材と適合できる前記部品(6)のすべての前記把持領域を特定することから成るステップと、
(iii)特定された前記把持領域を適切な位置および配向において位置付けることから成るステップと、
(iv)掴み部材によって把持される最大の見込みを有しかつ前記掴み部材と環境との間にいかなる衝突の制約もない前記把持領域を選択し、対応する前記掴み部材について、選択された前記把持領域によって前記部品を把持するための経路を自動的に計算することから成るステップと、
(v)対応する前記部品(6)を、計算された前記経路に追従して把持し、前記部品(6)を前記受入領域(10)に配置するために前記受入領域(10)に向けて前記多関節システム(7)を自動的に移動させることから成るステップと、
− 前記多関節システム(7)を第2の保管領域(5、13)に向けて自動的に移動させ、ステップ(i)から(v)を繰り返すことから成るステップと、
を少なくとも含むことを特徴とする方法。 Using an articulated system (7) controlled by at least one vision system (2), from parts located in at least two different storage areas (5, 13), the parts (6) in the receiving area (10) A method for automatically configuring at least one batch, wherein the articulated system comprises at least two separate gripping members each capable of gripping a part (6) by at least one specific gripping area;
Automatically moving the articulated system (7) towards the first storage area (5, 13);
(I) capturing an image of the first storage area (5, 13) using the vision system (2);
(Ii) processing the information generated from the image and identifying all the gripping areas of the part (6) that are compatible with the gripping member;
(Iii) comprising positioning the identified gripping region in an appropriate position and orientation;
(Iv) selecting the gripping region that has the greatest likelihood of being gripped by a gripping member and without any collision constraints between the gripping member and the environment, and for the corresponding gripping member, the selected gripping Comprising automatically calculating a path for gripping the part by area;
(V) gripping the corresponding part (6) following the calculated path and facing the receiving area (10) to place the part (6) in the receiving area (10) Comprising automatically moving the articulated system (7);
-The step comprising automatically moving said articulated system (7) towards the second storage area (5, 13) and repeating steps (i) to (v);
A method characterized by comprising at least.
前記多関節システム(7)は、前記保管領域(5、13)と前記受入領域(10)との間に移動の手段(8)を備え、前記視覚システム(2)および前記多関節システム(7)は、前記掴み部材と適合できるすべての前記把持領域を特定することと、特定された前記把持領域を適切な位置および配向において位置付けることと、掴み部材によって把持される最大の見込みを有しかつ前記掴み部材と環境との間にいかなる衝突の制約もない前記把持領域を選択することと、対応する前記掴み部材について、選択された前記把持領域によって前記部品(6)を把持するための経路を自動的に計算することと、把持された前記部品(6)を前記受入領域(10)に配置するために前記保管領域(5、13)と前記受入領域(10)との間での前記多関節システム(7)の移動を命令することとのために、取り込まれた前記画像から生成される情報を処理できる処理および計算を用いて制御されることを特徴とする、設備(1)。 Equipment (1) for automatically configuring at least one batch of parts (6) in a receiving area (10) from parts (6) located in at least two different storage areas (5, 13) The equipment (1) comprises an articulated system (7) controlled by at least one visual system (2) capable of capturing images of the storage area (5, 13), and at least one specific grip Comprising at least two separate gripping members each capable of gripping the part (6) by region,
The articulated system (7) comprises means (8) for movement between the storage area (5, 13) and the receiving area (10), the visual system (2) and the articulated system (7). ) Identifies all the gripping areas that can be fitted with the gripping member, locates the identified gripping area in an appropriate position and orientation, and has the greatest likelihood of being gripped by the gripping member; Selecting the gripping region without any collision constraints between the gripping member and the environment, and for the corresponding gripping member, a path for gripping the part (6) by the selected gripping region. The automatic calculation and the multiple between the storage area (5, 13) and the receiving area (10) to place the gripped part (6) in the receiving area (10). For the instruct a moving section system (7), characterized in that it is controlled by using the process and the calculation can process information generated from the captured image; facility (1).
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