圖像處理設備、圖像處理系統、圖像處理方法和計算機程序的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及能夠以高精度執行校準而無需創建復雜的機器人運動控制程序的圖 像處理設備、圖像處理系統、圖像處理方法和計算機程序。
【背景技術】
[0002] 已開發了大量如下的控制系統：由成像裝置捕獲機器人的工作區域的圖像，檢測 所捕獲的圖像中的工件的位置，并且基于所捕獲的圖像來計算所檢測的工件的位置信息， 從而以高精度控制機器人的運動。
[0003] 例如，未審查日本專利公布第H4-134501號公開了一種機器人控制器，其基于包括 有成像裝置的傳感器所檢測的信息來控制機器人運動。另外，未審查日本專利公布第H9-091022號公開了一種機器人控制器，其傳送在外部計算機中編譯的加載模塊(機器人運動 控制程序），以控制機器人運動。
[0004]如這樣描述的一樣，為了控制復雜的運動，傳統的機器人控制系統需要將在圖像 處理設備內顯示的坐標系中計算出的位置坐標轉換為機器人控制器允許末端執行器進行 運動所采取的坐標系中的位置坐標。用以計算用于執行坐標轉換的轉換公式的處理被稱為 校準。本文中的末端執行器是指例如可以抓住并牢固地固定工件的機器人手臂的端部。
[0005] 在執行校準時，例如，在機器人的末端執行器抓住工件并已移動至多個預定位置 的情況下，將機器人的位置坐標與成像裝置所捕獲的工件的圖像上的基于所捕獲的圖像而 檢測到的位置坐標進行比較，以使得能夠計算轉換公式。
[0006] 為了正確地執行校準，機器人控制器將末端執行器移動至適當位置，并且將成像 指令信號傳送至該移動目的地中的圖像處理設備，并將末端執行器移動至下一位置。用戶 需要創建用于重復上述操作的順序機器人運動控制程序。
[0007] 另外，用戶還需要執行用于接收成像指令信號的處理以在圖像處理設備中檢測工 件的位置。即，用戶需要同時擅于設定機器人運動控制程序和設定圖像處理設備，這已經成 為花費大量時間來啟動整個系統的間接原因。
[0008] 此外，機器人控制器在控制機器人的運動時起到主要作用，甚至控制包括成像裝 置的傳感器的運動。因此，在不熟悉機器人運動控制程序的情況下，用戶難以使得機器人進 行期望的運動，并且也無法準確地執行校準，這成為了難題。
【發明內容】
[0009] 鑒于上述狀況而作出了本發明。本發明的目的在于提供能夠以高精度執行校準而 無需創建復雜的機器人操作控制程序的圖像處理設備、圖像處理系統、圖像處理方法和計 算機程序。
[0010] 為了實現上述目的，根據一個實施例的圖像處理設備是包括通信裝置和成像裝置 的圖像處理設備。所述通信裝置能夠與控制機器人運動的機器人控制器進行數據通信。所 述成像裝置對目標的圖像進行捕獲，所述目標為機器人的操作目標。所述圖像處理設備包 括命令傳送單元、移動坐標獲取單元、成像控制單元、圖像檢測單元和校準執行單元。命令 傳送單元將使得末端執行器移動至多個預定位置的移動命令傳送至機器人控制器從而改 變成為成像目標的目標相對于成像裝置的相對位置。移動坐標獲取單元獲取第一坐標值， 第一坐標值是已根據移動命令移動的末端執行器的各位置坐標。成像控制單元控制成像裝 置的操作以便在末端執行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標的圖像。圖像檢測單元 基于在每個移動目的地處捕獲的目標的圖像來檢測第二坐標值，第二坐標值為所述目標的 位置坐標。校準執行單元基于所獲取的多個第一坐標值以及所檢測的多個第二坐標值來計 算兩種坐標之間的轉換規則。
[0011] 另外，在根據另一實施例的圖像處理設備中，優選地，在第一方面，命令傳送單元 將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標的移動命令傳送至機器人控制器。
[0012] 另外，在第一方面或第二方面，根據又一實施例的圖像處理設備優選地包括:坐標 檢測單元，其用于檢測作為所成像的目標的位置坐標的第二坐標值；以及坐標轉換單元，其 用于基于轉換規則將所檢測的第二坐標值轉換為第一坐標值。
[0013] 另外，在第三方面，根據又一實施例的圖像處理設備優選地包括：顯示單元，其用 于顯示所捕獲的目標的圖像；以及位置指定接受單元，其用于接受所顯示的目標的圖像上 的位置的指定。在該設備中，優選的是，坐標轉換單元基于轉換規則將已接受指定的位置處 的第二坐標值轉換為第一坐標值。
[0014] 另外，在根據又一實施例的圖像處理設備中，在第一至第四方面中的任一方面，優 選的是，基于轉換規則將移動坐標獲取單元所獲取的第一坐標值轉換為第二坐標值，并且 所轉換的值疊加并顯示在所顯示的目標的捕獲圖像上。
[0015] 接下來，為了實現上述目的，根據又一實施例的圖像處理系統是包括機器人控制 器和圖像處理設備的圖像處理系統。機器人控制器控制機器人的運動。圖像處理設備包括 連接至機器人控制器以與其進行數據通信的通信裝置以及捕獲作為機器人操作目標的目 標的圖像的成像裝置。在該系統中，圖像處理設備包括命令傳送單元、移動坐標獲取單元、 成像控制單元、圖像檢測單元和校準執行單元。命令傳送單元將使得末端執行器移動至多 個預定位置的移動命令傳送至機器人控制器從而改變成為成像目標的目標相對于成像裝 置的相對位置。移動坐標獲取單元獲取第一坐標值，第一坐標值是已根據來自機器人控制 器的移動命令移動的末端執行器的各位置坐標。成像控制單元控制成像裝置的操作以便在 末端執行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標的圖像。圖像檢測單元基于在每個移動 目的地處捕獲的目標的圖像來檢測第二坐標值，第二坐標值為目標的位置坐標。校準執行 單元基于所獲取的多個第一坐標值以及所檢測的多個第二坐標值來計算這兩種坐標之間 的轉換規則。
[0016] 另外，在根據另一實施例的圖像處理系統中，在第六方面，優選地是，命令傳送單 元將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標的移動命令傳送至機器人控制器。
[0017] 另外，在根據又一實施例的圖像處理系統中，在第六或第七方面，優選的是，圖像 處理設備包括:坐標檢測單元，其用于檢測作為所成像的目標的位置坐標的第二坐標值；以 及坐標轉換單元，其用于基于轉換規則將所檢測的第二坐標值轉換為第一坐標值。
[0018] 另外，在根據又一實施例的圖像處理系統中，在第八方面，優選的是，所述圖像處 理設備包括：顯示單元，其用于顯示所捕獲的目標的圖像；以及位置指定接受單元，其用于 接受所顯示的目標的圖像上的位置的指定。在該系統中，優選的是，基于轉換規則將已接受 指定的位置處的第二坐標值轉換為第一坐標值。
[0019] 另外，在根據又一實施例的圖像處理系統中，在第六至第九方面中的任一方面，優 選的是，圖像處理設備基于轉換規則將移動坐標獲取單元獲取的第一坐標值轉換為第二坐 標值，并且將所轉換的值疊加并顯示在所顯示的目標的捕獲圖像上。
[0020] 另外，在根據又一實施例的圖像處理系統中，在第六至第十方面中的任一方面，優 選的是，機器人控制器包括程序轉換單元，其用于對移動命令進行解釋并將所解釋的命令 轉換為對末端執行器的移動命令。
[0021] 另外，在根據又一實施例的圖像處理系統中，在第十一方面，優選的是，程序轉換 單元針對每種類型的機器人而提供，并且根據機器人的類型將移動命令轉換為對末端執行 器的移動命令。
[0022] 接下來，為了實現上述目的，根據又一實施例的圖像處理方法是可以由圖像處理 系統執行的圖像處理方法，該圖像處理系統包括機器人控制器和圖像處理設備。機器人控 制器控制機器人的運動。圖像處理設備包括連接至機器人控制器以與其進行數據通信的通 信裝置以及捕獲作為機器人操作目標的目標的圖像的成像裝置。所述圖像處理方法包括以 下步驟:將使得末端執行器移動至多個預定位置的移動命令傳送至機器人控制器從而改變 成為成像目標的目標相對于成像裝置的相對位置;獲取第一坐標值，所述第一坐標值是已 根據移動命令移動的末端執行器的各位置坐標;控制成像裝置的操作以便在末端執行器已 移動到的每個移動目的地處捕獲目標的圖像;基于所捕獲的圖像來檢測目標的第二坐標 值；以及基于所獲取的多個第一坐標值以及所檢測的多個第二坐標值來計算這兩種坐標之 間的轉換規則。
[0023] 接下來，為了實現上述目的，根據又一實施例的計算機程序是可以由包括通信裝 置和成像裝置的圖像處理設備執行的計算機程序。該通信裝置能夠與控制機器人的運動的 機器人控制器進行數據通信。成像裝置對作為機器人操作目標的目標的圖像進行捕獲。所 述程序使得圖像處理設備起到命令傳送單元、移動坐標獲取單元、成像控制單元、圖像檢測 單元和校準執行單元的作用。命令傳送單元將使得末端執行器移動至多個預定位置的移動 命令傳送至機器人控制器從而改變成為成像目標的目標相對于成像裝置的相對位置。移動 坐標獲取單元獲取第一坐標值，第一坐標值是已根據移動命令移動的末端執行器的各位置 坐標。成像控制單元控制成像裝置的操作以便在末端執行器已移動到的每個移動目的地處 捕獲目標的圖像。圖像檢測單元基于在每個移動目的地處捕獲的目標的圖像來檢測第二坐 標值。校準執行單元基于所獲取的多個第一坐標值以及所檢測的多個第二坐標值來計算這 兩種坐標之間的轉換規則。
[0024]在第一方面、第六方面、第十三發明和第十四方面，在圖像處理設備中，將使得末 端執行器移動至多個預定位置的移動命令傳送至機器人控制器從而改變成為成像目標的 目標相對于成像裝置的相對位置，并且獲取第一坐標值，該值是已根據移動命令移動的末 端執行器的各位置坐標。在末端執行器已移動到的每個移動目的地處捕獲目標的圖像。基 于在每個移動目的地處捕獲的目標的圖像來檢測作為目標的位置坐標的第二坐標值。基于 所獲取的多個第一坐標值和所檢測的多個第二坐標值，計算這兩種坐標之間的轉換規則。 因此，圖像處理設備可以將用于控制機器人的運動的移動命令傳送至機器人控制器，從而 使得用戶無需理解隨機器人的類型而變化的機器語言。因而，可以獲得機器人控制器識別 的位置坐標(第一坐標值)與根據所捕獲的目標的圖像檢測的位置坐標(第二坐標值)之間 的轉換規則，從而以高精度控制機器人的運動。
[0025]在第二方面和第七方面，將至少包括移動指令和移動目的地的位置坐標的移動命 令傳送至機器人控制器，從而使得用戶無需在即使機器人的類型變化時理解每種機器語 言。因而，可以獲得機器人控制器識別的位置坐標(第一坐標值)與根據所捕獲的目標的圖 像檢測的位置坐標(第二坐標值)之間的轉換規則，從而以高精度控制機器人的運動。
[0026]在第三方面和第八方面，在圖像處理設備中，檢測作為所捕獲的目標的位置坐標 的第二坐標值，并且基于轉換規則將所檢測的第二坐標值轉換為第一坐標值。因此，甚至對 圖像處理設備做出的移動指示也使得機器人能夠準確移動至預期位置。
[0027]在第四方面和第九方面，在圖像處理設備中，顯示所捕獲的目標的圖像，接受對所 顯示的目標的圖像上的位置的指定，并且圖像處理設備基于轉換規則將在指定接受位置處 的第二坐標值轉換為第一坐標值。因此，可以在圖像上指示機器人的移動目的地，以將機器 人移動至根據所接受的指示的位置。
[0028] 在第五方面和第十方面，在圖像處理設備中，基于轉換規則將所獲取的第一坐標 值轉換為第二坐標值，并且將所轉換的值疊加并顯示在所顯示的目標的圖像上。這使得能 夠檢查移動后的機器人在所顯示的目標的圖像上的位置。
[0029] 在第十一方面，機器人控制器解釋移動命令并將所解釋的命令轉換為對末端執行 器的移動命令。這使得用戶無需理解針對每種類型的機器人的機器語言，并且能夠控制機 器人的運動。
[0030] 在第十二方面，程序轉換單元針對每種類型的機器人提供，并且根據機器人的類 型將移動命令轉換為對末端執行器的移動命令。因而，可以將根據要使用的機器人的類型 的轉換程序安裝到機器人控制器中，以根據機器人的類型將移動命令轉換為對末端執行器 的移動命令。
[0031] 根據本發明，圖像處理設備可以將用以控制機器人的運動的移動命