專利名稱：用于定位和從載體拾取物體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位和從載體(如料箱)拾取物體的方法和設(shè)備，其中 使用具有可移動(dòng)的機(jī)器手臂的機(jī)器人拾取物體。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)應(yīng)用中，需要從載體如料箱或托盤拾:取物體，以便將物體供 給到用于進(jìn)一步處理的機(jī)器。這種操作經(jīng)常是由工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行的。已經(jīng)提 出將用于從載體拾取物體的機(jī)器人裝配機(jī)器視覺，以便在拾取物體時(shí)協(xié)助機(jī)
器人。例如，美國(guó)專利No.4412293公開了一種包含視覺和平口虎鉗夾具的 機(jī)器人系統(tǒng)，以便荻得堆在料箱中的、具有圓柱形外表面的任意定向的工件。 視覺上，機(jī)器人系統(tǒng)使用與計(jì)算機(jī)連接的攝像機(jī)。美國(guó)專利No.6721444中 也公開了 一種料箱拾取系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是提供一種用于從載體定位和拾取物體的改進(jìn)的方法以 及改進(jìn)的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于定位和拾取放置在載體上的物體的方法。該方法包
括通過(guò)使用線激光掃描器(line laser scanner)在該載體的至少一部分上^丸行
掃描操作，以及使用掃描的結(jié)果產(chǎn)生表示已經(jīng)掃描的區(qū)域的虛擬三維表面的
步驟。將虛擬三維表面與對(duì)應(yīng)于從載體拾取的物體的預(yù)先限定的虛擬物體比
較。由此，識(shí)別三維表面最匹配該預(yù)先限定的虛擬物體的一部分。然后，使
機(jī)器手臂移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于該虛擬三維表面的識(shí)別部分的位置，并且在該位置從 載體拾取物體。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在掃描操作期間，在載體上方的路徑上移動(dòng)掃描器。 優(yōu)選地，該掃描器跟隨載體上方的線性路徑。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式還設(shè) 想在掃描操作期間，將掃描器保持在一個(gè)位置，但是使其繞軸旋轉(zhuǎn)/轉(zhuǎn)動(dòng)，以 便激光器在區(qū)域上執(zhí)行掃描。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該掃描器是與機(jī)器手臂分開的單元。
然而，還可以設(shè)想，將掃描器定位在機(jī)器手臂本身上。在這種實(shí)施方式 中，在由機(jī)器手臂執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)中，掃描器可以在載體上方移動(dòng)。
將虛擬三維表面與預(yù)先限定的虛擬物體比較的步驟包括移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn) 虛擬物體，直到其適應(yīng)于虛擬三維表面的一部分。使用虛擬物體運(yùn)動(dòng)和/或旋 轉(zhuǎn)的信息確定如何拾取載體上的物體。
可以通過(guò)機(jī)器手臂上的夾具拾取從載體拾取的物體，并且該夾具包括夾 具爪，至少一個(gè)夾具爪是可以相對(duì)于另一個(gè)夾具爪移動(dòng)的，以便抓緊載體上 的物體。
在虛擬三維表面的兩個(gè)或多個(gè)部分相同程度地匹配虛擬物體的情況下， 可以使用隨機(jī)選擇在虛擬三維表面的不同部分之間選擇。
將虛擬三維表面與預(yù)先限定的虛擬物體比較的步驟包括旋轉(zhuǎn)虛擬物體， 直到其適應(yīng)于虛擬三維表面的一部分，在虛擬三維表面的兩個(gè)或多個(gè)部分相 同程度地匹配虛擬物體的情況下，可以使用虛擬物體的定向信息在虛擬三維 表面的不同部分之間選才奪。
在一個(gè)實(shí)施方式中，載體是料箱。另一種載體也是可能的。例如，該載 體可以是輸送機(jī)如帶式輸送機(jī)。該載體還可以是托盤。
本發(fā)明還涉及一種用于定位和拾取放置在載體上的物體的設(shè)備。該設(shè)備 包括設(shè)置成掃描放置物體的載體的至少一部分的線激光掃描器。該設(shè)備進(jìn)一 步包括具有適于抓住物體的機(jī)器手臂的機(jī)器人，以及連接到線激光掃描器的 計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)進(jìn)一步具有設(shè)計(jì)成基于在掃描操作期間從掃描器接收的數(shù) 據(jù)產(chǎn)生虛擬三維表面的計(jì)算機(jī)軟件。該計(jì)算機(jī)還具有表示虛擬物體的軟件， 以及用于將虛擬物體與虛擬三維表面的不同部分比較和用于確定虛擬表面 最匹配虛擬物體的部分的軟件。計(jì)算機(jī)連接到機(jī)器人，其具有用于將機(jī)器手 臂引導(dǎo)到載體上對(duì)應(yīng)于虛擬三維表面最匹配虛擬物體的一部分的位置的軟 件，在該位置拾取物體。優(yōu)選地，從載體拾取的物體不僅由其位置限定，而 且由其定向限定。
線激光器可以與機(jī)器人分開，并且設(shè)置成在由掃描器要在其上移動(dòng)的引 導(dǎo)結(jié)構(gòu)限定的預(yù)先確定的路徑上移動(dòng)。該引導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是限定線激光掃描器 的線性路徑的光束。
可選地，將線激光掃描器設(shè)置在機(jī)器手臂上。機(jī)器手臂適于通過(guò)具有夾具爪的夾具抓住物體，至少一個(gè)夾具爪是可移 動(dòng)的。


附圖l表示本發(fā)明的設(shè)備。
附圖2是附圖1中表示的相同設(shè)備的側(cè)視圖。
附圖3是對(duì)應(yīng)于附圖2的視圖，其表示本發(fā)明設(shè)備的某些不同的環(huán)境。 附圖4a-4c說(shuō)明夾緊操作。
附圖5a-5c說(shuō)明附圖4a-4c中表示的操作的變型。 附圖6a-6c說(shuō)明又一種夾緊操作。
附圖7示意性地表示如何產(chǎn)生表示實(shí)際表面的虛擬表面。
附圖8示意性地表示如何將虛擬物體與虛擬表面匹配。
附圖9示意性地說(shuō)明構(gòu)成附圖1的實(shí)施方式的可選方案的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
首先，參照附圖1-附圖3描述本發(fā)明的設(shè)備。作為本發(fā)明的目的，該設(shè) 備用于定位和拾取放置在載體1上的物體2。在附圖1中，載體1是料箱或 箱l，物體2從該料箱或箱拾取。該設(shè)備包括執(zhí)行掃描操作的線激光掃描器 8，以便可以用于掃描物體2放置在其上的載體1的至少一部分。在線激光 器中，來(lái)自點(diǎn)激光源的光被拉成一直線。這可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)挠衫绮ＡА?有機(jī)玻璃或石英制成的透鏡實(shí)現(xiàn)。最好如附圖l所示，激光掃描器8包括發(fā) 射線激光束10的激光發(fā)射器16，以及可以檢測(cè)從發(fā)射器16發(fā)射并且^v表面 反射的激光束的激光檢測(cè)器17。激光發(fā)射器16例如可以是由StockerYale Canada, 275 Kesmark， Montreal, Quebec, Canada以LasirisTM商標(biāo)在市場(chǎng)上出 售的線激光器。當(dāng)然，其它的激光發(fā)射器也是可以的。該設(shè)備進(jìn)一步包括具 有適于抓住物體2的機(jī)器手臂5的機(jī)器人4。計(jì)算機(jī)11經(jīng)由連接12連接到 線激光掃描器8,該連接可以是電線，也可以是無(wú)線連接。如參照方法更詳 細(xì)地解釋的，計(jì)算機(jī)11具有設(shè)計(jì)成基于在掃描操作期間從掃描器8接收的 數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬的三維表面的計(jì)算機(jī)軟件。計(jì)算機(jī)11還具有表示虛擬物體15 的軟件，以及用于將虛擬物體15與虛擬三維表面的不同部分比較并且確定 虛擬表面的哪部分最匹配虛擬物體15的軟件。應(yīng)當(dāng)理解，虛擬物體15對(duì)應(yīng)于從載體1拾取的物理物體2。虛擬物體15例如可以基于對(duì)物理物體2的測(cè) 量或掃描?？商鎿Q地，虛擬物體15可以基于用于制造對(duì)應(yīng)的物理物體2的 CAD模型。計(jì)算機(jī)11進(jìn)一步連接到機(jī)器人4，其具有用于將機(jī)器手臂5引 導(dǎo)到載體上對(duì)應(yīng)于虛擬三維表面與虛擬物體最匹配的一部分的位置的軟件， 并且在該位置和適合于要拾取的物體2的定向的方向來(lái)拾取物體2。為了說(shuō) 明的目的，將所示的計(jì)算機(jī)11與機(jī)器人4分開。然而，應(yīng)當(dāng)理解，計(jì)算機(jī) 11也可以是機(jī)器人4的組成部分。
在附圖l-3說(shuō)明的實(shí)施方式中，線激光掃描器8是與機(jī)器人4分開的， 并且在由引導(dǎo)結(jié)構(gòu)9預(yù)先確定的掃描器8要移動(dòng)的路徑上移動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí) 施方式中，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)9是限定線激光掃描器的線性路徑的光束9。然而，應(yīng) 當(dāng)理解，也可以將線激光掃描器8設(shè)置在機(jī)器手臂5上。這種實(shí)施方式示意 性地在附圖8中表示。
原則上，機(jī)器手臂5具有許多不同的用于拾取物體2的裝置。例如，其 提供有吸盤或用于拾取金屬物體2的磁鐵。然而，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式 中，機(jī)器手臂5適于通過(guò)使用具有夾具爪7的夾具6抓住物體。夾具爪7的 至少一部分是可移動(dòng)的。在附圖1中，表示兩個(gè)夾具爪7，但是應(yīng)當(dāng)理解， 夾具7可以具有多于兩個(gè)的夾具爪7。例如，其可以具有三個(gè)、四個(gè)、五個(gè) 或者更多個(gè)夾具爪7。優(yōu)選地，至少兩個(gè)夾具爪7是可移動(dòng)的，并且相對(duì)于 彼此是可移動(dòng)的。優(yōu)選將夾具6鉸接在機(jī)器手臂5上，以便夾具可以繞不同 的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由此相對(duì)于要由夾具6拾取的物體2定向。使用具有可移動(dòng)的爪 7的夾具6帶來(lái)了下面的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)更高的精度，并且夾具的可靠性更 高。優(yōu)選設(shè)置夾具6，以便其寸以繞彼此垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，其可以繞 至少三個(gè)彼此垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，夾具6可以繞三 個(gè)以上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，可以將其設(shè)置成繞六個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
現(xiàn)在參照附圖4a-4c、 5a-5c和6a-6c簡(jiǎn)要地解釋夾具爪的操作。在附圖 4a中，將夾具6放置在要拾取的物體2上面。如附圖4b中所示，然后將夾 具爪7分開，即彼此遠(yuǎn)離地移動(dòng)，以便可以將物體2放置在爪7之間。具有 夾具6的臂5接觸物體2，夾具7彼此相向地移動(dòng)，并且如圖4c所示，將物 體2夾在爪7之間。然后，可以通過(guò)機(jī)器手臂5將物體2提起。
在附圖5a中，使用夾具6通過(guò)通孔3和內(nèi)壁20拾取物體2。爪7首先 是集攏的，并且如圖5b所示插入通孔3中。然后使爪7彼此分開，并且接觸內(nèi)壁20。爪7相對(duì)于內(nèi)壁20的壓力保證了牢固的夾緊，并且可以提起物 體2。
在附圖6a-6c中，說(shuō)明了夾緊操作，其中一個(gè)爪7在物體2的外表面接 觸物體2，另一個(gè)爪7^妾觸物體的內(nèi)壁20。
應(yīng)當(dāng)理解，附圖4a-6c中說(shuō)明的所有不同的抓具不是都同樣適于拾取給 定的物體2。取決于每個(gè)要拾取的特定物體2的形狀，優(yōu)選不同的抓具。還 應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于每個(gè)特定的物體來(lái)說(shuō)，具有對(duì)于夾具6來(lái)說(shuō)接近物體的最佳 運(yùn)動(dòng)方向。
在操作中，本發(fā)明以下面的方式運(yùn)行。將物體2^t置在載體1上，該載 體例如可以是附圖1和附圖2說(shuō)明的料箱1，或者是附圖3說(shuō)明的帶式輸送 機(jī)。應(yīng)當(dāng)理解，載體還可以是別的東西，例如托盤。掃描器H吏用線激光掃 描器8在載體1的至少一部分上執(zhí)行掃描操作。掃描的區(qū)域具有對(duì)應(yīng)于一堆 載體1上的物體2的表面14。掃描操作的結(jié)果用于產(chǎn)生表示掃描的區(qū)域的虛 擬三維表面18，即虛擬表面18對(duì)應(yīng)于實(shí)際表面14。如示意性地在附圖7中 表示的，這種操作可以在計(jì)算機(jī)ll中進(jìn)行。如圖7所示，虛擬表面18由沿 三個(gè)不同的彼此垂直的軸x、 y、 z變化的坐標(biāo)限定。然后，將虛擬三維表面 18與預(yù)先限定的對(duì)應(yīng)于要從載體1拾取的物體2的虛擬物體15比較。通過(guò) 比較，識(shí)別三維表面18最匹配預(yù)先限定的虛擬物體15的一部分。然后，使 機(jī)器手臂5移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于虛擬三維表面的識(shí)別部分的位置，并且在該位置從 載體1拾取物體2。夾具6還可以是轉(zhuǎn)動(dòng)的，以^更巧妙地配合要拾取的物體 的定向。
嚴(yán)格地講，表面是二維的。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)"三維表面"應(yīng)當(dāng)理解 成三維物體的表面，即可以通過(guò)一個(gè)以上的平面延伸的。作為術(shù)語(yǔ)"虛擬三 維表面"的可選方案，可以談及表示三維物體的外表面的虛擬表面。
可以以下面的方式執(zhí)行將虛擬三維表面18與預(yù)先限定的虛擬物體15比 較的步驟。虛擬物體15移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，直到如附圖8所示，其適應(yīng)虛擬三維 表面18的一部分。虛擬物體15的運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)信息直接對(duì)應(yīng)于載體1上的物 理物體2的定向和位置，并且該信息可以用于確定如何4合取載體1上的物體 2?？梢酝ㄟ^(guò)使用形狀感應(yīng)算法如旋轉(zhuǎn)圖像或旋轉(zhuǎn)圖像的表示執(zhí)行匹配(例 如參見,A.E. Johnson and M. Hebert， "Using Spin Images for Efficient Object Recognition in Cluttered 3D scenes", IEEE Trans. Pattern Analysis and MachineIntelligence, 21(5, pp. 433-449, 1999)?？蛇x地，可以使用ICP (迭代最近點(diǎn)) 或旋轉(zhuǎn)圖像和ICP的組合。
情況下，可以使用隨機(jī)選擇在虛擬三維表面的不同部分之間選擇，由此在要 拾取的不同物體時(shí)間選擇?？蛇x地，在虛擬三維表面的兩個(gè)或多個(gè)部分相同 程度地匹配虛擬物體的情況下，可以使用虛擬物體15的定向信息在虛擬三 維表面的不同部分之間選擇。如前表示的，不是所有的夾具都同樣適于所有 的物體2。對(duì)于給定的物體2來(lái)說(shuō)，可以在控制機(jī)器人4的計(jì)算機(jī)11軟件中 包含優(yōu)選的夾具。對(duì)于具有通孔3的物體2來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的夾具(例如)是附 圖5a-5c中表示的夾具。對(duì)于載體1上給定的物體來(lái)說(shuō)，實(shí)際上，僅有一個(gè) 夾具是可能的。如果虛擬表面18的兩個(gè)或多個(gè)部分同等地匹配虛擬物體15， 則控制機(jī)器人4的軟件可以包括選擇虛擬表面18對(duì)應(yīng)于優(yōu)選的夾具的一部 分的指令。當(dāng)載體上的兩個(gè)物體2乍看起來(lái)在力所能及的范圍內(nèi)同樣好時(shí)， 這給了本發(fā)明的設(shè)備一個(gè)載體上的不同物體2之間進(jìn)行智能選擇的機(jī)會(huì)。為 了檢查哪個(gè)夾具可以用于給定的物體2，該軟件檢查虛擬物體15是如何移動(dòng) 和旋轉(zhuǎn)以適應(yīng)虛擬表面18的對(duì)應(yīng)部分的。這種運(yùn)動(dòng)的信息可以直接轉(zhuǎn)換成 實(shí)際物體定向的信息。當(dāng)然，還可以將相同的信息用于控制機(jī)器手臂5上夾 具6的運(yùn)動(dòng)，并且確定夾具6從哪個(gè)方向接近物體2，以便能夠使用優(yōu)選的 夾具。這帶來(lái)了下面的優(yōu)點(diǎn)，可以將夾具6精確地引導(dǎo)到對(duì)于每個(gè)要拾取的 物體理想的夾緊。由于一些接近方向會(huì)在夾具和載體1的多個(gè)部分之間、或
夾具6接近物體的方向也是很重要的。 一些物體還會(huì)具有從一個(gè)方向比從另 一個(gè)方向更容易夾緊的形狀。
而且，掃描操作還可以延伸到載體1本身。可以使用該對(duì)掃描操作的結(jié) 果阻止夾具6與載體6的邊或壁沖突?？蛇x地，與虛擬物體15—樣，可以 在控制軟件中預(yù)先確定載體1的輪廓。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)大量的未分類的物體成 堆地到達(dá)時(shí)， 一些物體最初不能簡(jiǎn)單地抓緊，這是由于其它物體阻止夾具接 近這些物體。還可以理解，物體相對(duì)于載體的邊(例如，料箱1的壁)的位 置和定向最初纟艮難使夾具6接近這些物體，特別是當(dāng)其它物體2限制這種接 近的時(shí)候?？刂茩C(jī)器手臂5和機(jī)器手臂上的夾具6的軟件優(yōu)選將這種情況考 慮在其中。因此，當(dāng)在對(duì)載體1上的兩個(gè)不同物體2之間進(jìn)行選擇時(shí)，該軟件會(huì)考慮與其它物體以及載體1的多個(gè)部分之間的沖突風(fēng)險(xiǎn)。在這樣做時(shí)， 可以將軟件設(shè)計(jì)成考慮夾具必須接近要拾取的物體的方向。這構(gòu)成對(duì)物體選 擇的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)。
還應(yīng)當(dāng)理解，標(biāo)準(zhǔn)"優(yōu)選夾具，，不僅用作對(duì)標(biāo)準(zhǔn)"最佳匹配，，的補(bǔ)充， 而且用作該標(biāo)準(zhǔn)的可選方案。在實(shí)踐中，這意味著該軟件首先設(shè)法識(shí)別允許
優(yōu)選夾具的物體2?？蛇x地，如果幾個(gè)物體2允許優(yōu)選夾具，則使用"最佳 匹配"進(jìn)行最終的選擇。
在掃描操作期間，掃描器8優(yōu)選在載體1上方的^各徑移動(dòng)并優(yōu)選在直線 路徑上移動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，非直線路徑也是可以想象的。還應(yīng)當(dāng)理解， 掃描器8可以是固定的，并且掃描操作可以包括旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器16，而不是 沿直線路徑移動(dòng)。
還應(yīng)當(dāng)理解，如圖9所示，可以將掃描器8定位在機(jī)器手臂5上，并且 可以通過(guò)機(jī)器手臂5執(zhí)行掃描器8在載體1上的運(yùn)動(dòng)。
因而，本發(fā)明設(shè)備的全循環(huán)如下。可以將物體2在載體1上任意定向， 該載體1可以是如附圖2所示的料箱1,或者是如附圖3所示的帶式輸送機(jī)。 掃描器8執(zhí)行掃描操作，將由該掃描操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)ll，其中 將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成虛擬三維表面18。將預(yù)先限定的虛擬物體15與虛擬表面18 比較，直到識(shí)別出匹配。計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人4，并且命令機(jī)器人使用具有夾 具6的臂5拾取識(shí)別的物體2。當(dāng)物體2由機(jī)器手臂5拾取時(shí)，機(jī)器手臂將 物體移動(dòng)到進(jìn)一步的工作站19,該工作站例如可以是進(jìn)一步處理物體2的機(jī) 器。在機(jī)器人將物體移動(dòng)到進(jìn)一步的工作站期間，可以執(zhí)行新的掃描操作， 以便恰好在前面的循環(huán)完成之前開始新的循環(huán)。
本發(fā)明尤其帶來(lái)下面的優(yōu)點(diǎn)可以快速、可靠地識(shí)別以及單獨(dú)地拾取彼 此成堆的任意定向的物體。本發(fā)明還可以從最佳方向并且通過(guò)非常精確和可 靠的夾具拾取物體。如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式還可以減少夾具6或機(jī)器 手臂5與環(huán)境例如載體1的邊或壁沖突的風(fēng)險(xiǎn)。
如果掃描器8與機(jī)器人4分開，則可以在機(jī)器手臂5在另 一個(gè)位置輸送 物體時(shí)開始新的掃描操作。這可以使該過(guò)程更快。
使用線激光器意味著可以在掃描器的一個(gè)單個(gè)運(yùn)動(dòng)期間掃描整個(gè)區(qū)域， 這是通過(guò)點(diǎn)激光器不可能實(shí)現(xiàn)的。
上面參照使用機(jī)器手臂拾取物體的方法和設(shè)備描述了本發(fā)明。然而，將上述用于掃描和識(shí)別三維結(jié)構(gòu)的方法用于其它目的的實(shí)施方式也是可以想 象的。例如，可以使用通過(guò)線激光器執(zhí)行掃描并且產(chǎn)生三維表面的方法識(shí)別 和分析不同物體中的缺陷。另 一種可能的用途是確定對(duì)工件進(jìn)一步加工的需 要。因而可以想象沒有機(jī)器手臂和/或用于除了拾取物體之外的其他目的的實(shí) 施方式。因而，本發(fā)明還可以根據(jù)通過(guò)由線激光器裝置掃描并且產(chǎn)生與預(yù)先 限定的虛擬物體比較的虛擬三維模型識(shí)別和分析物體(或多組物體)的方法 (以及設(shè)備)限定。在該比較的后面是取決于該比較的結(jié)果的動(dòng)作。這種動(dòng) 作例如可以是對(duì)工件執(zhí)行的加工動(dòng)作，或者該動(dòng)作可以包括如上所述的使用 機(jī)器手臂拾取物體。
下面描述這種可能的方法的例子。預(yù)先限定的虛擬物體表示當(dāng)工件達(dá)到 其最終形狀時(shí)工件具有的形狀。執(zhí)行掃描操作，并且使用該掃描產(chǎn)生虛擬三 維表面或模型，然后將其與預(yù)先限定的虛擬物體比較。該比較表示工件還未 達(dá)到其最終的形狀。該比較還顯示工件不同于預(yù)先限定的虛擬物體?；谶@ 種信息，對(duì)機(jī)器如切割機(jī)、鉆孔機(jī)或車床給出指令，該機(jī)器對(duì)工件執(zhí)行加工 操作，以便使該工件匹配預(yù)先限定的虛擬物體。然后，再次執(zhí)行掃描操作， 以便檢查工件達(dá)到所需的形狀。
另一種可能性是識(shí)別缺陷物體。例如，物體到達(dá)載體。由線激光器掃描 該物體，并且將掃描的結(jié)果與預(yù)先限定的虛擬物體比較。作為比較的結(jié)果， 該系統(tǒng)確定是否物體匹配預(yù)先限定的虛擬物體。如果匹配，則該物體視為是 正確的。然后，可以將該物體使用、發(fā)送到隨后的工作站或者輸送到最終的 用戶。如果具有誤差，則可以將該物體去除。因而，本發(fā)明的方法和本發(fā)明 的設(shè)備可以用于質(zhì)量控制。另外，該方法和設(shè)備可以等同于用于從載體拾取 物體的方法/設(shè)備。
因而，本發(fā)明可以根據(jù)識(shí)別物體的方法限定，該方法包括通過(guò)使用線激
光掃描器8在物體(或幾個(gè)物體)的至少一部分上的掃描操作；使用掃描的 結(jié)果產(chǎn)生表示掃描的區(qū)域的虛擬三維表面；將虛擬三維表面與對(duì)應(yīng)于物體 (或許多物體中的一個(gè)物體)的預(yù)先確定的虛擬物體15比較，并且執(zhí)行響 應(yīng)于比較的結(jié)果的動(dòng)作。自然地，本發(fā)明還可以根據(jù)用于執(zhí)行這種方法的設(shè) 備限定。
權(quán)利要求
1.一種用于定位和拾取放置在載體(1)上的物體(2)的方法，所述方法包括以下步驟通過(guò)使用線激光掃描器(8)，在所述載體(1)的至少一部分上執(zhí)行掃描操作；使用所述掃描的結(jié)果產(chǎn)生表示已經(jīng)掃描的區(qū)域的虛擬三維表面；將所述虛擬三維表面與對(duì)應(yīng)于要從所述載體(1)拾取的物體(2)的預(yù)先限定的虛擬物體比較，由此識(shí)別所述三維表面最匹配所述預(yù)先限定的虛擬物體(15)的一部分；以及使機(jī)器手臂(5)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于所述虛擬三維表面的被識(shí)別部分的位置，并且在所述位置從所述載體(1)拾取物體(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述掃描操作期間，在所述 載體(1)上方的路徑中移動(dòng)所述掃描器(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述掃描器(8)沿所述載體上 方的線性5^徑運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述掃描器(8)是與所述機(jī)器 手臂(5)分開的單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述掃描器(8)定位在所述機(jī) 器手臂(5)上，并且通過(guò)所述機(jī)器手臂(5)執(zhí)行所述掃描器(8)在所述 載體(1)上方的運(yùn)動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述虛擬三維表面與預(yù)先限 定的虛擬物體(15 )比較的步驟包括旋轉(zhuǎn)所述虛擬物體(15 ),直到其適應(yīng) 于所述虛擬三維表面的一部分，使用所述虛擬物體(15)旋轉(zhuǎn)的信息來(lái)確定 如何拾取所述載體(1 )上的物體(2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)所述機(jī)器手臂(5)上的夾 具(6 )拾取所述載體(1 )上的物體(2 )，所述夾具(6 )包括夾具爪(7 ), 其中，至少一個(gè)夾具爪(7)是可以相對(duì)于另一個(gè)夾具爪(7)移動(dòng)的，以便 抓緊所述載體(1 )上的物體(2 )。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述虛擬三維表面的兩個(gè)或 多個(gè)部分(2)相同程度地匹配所述虛擬物體(15)的情況下，使用隨機(jī)選擇在所述虛擬三維表面的不同部分之間選擇。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述虛擬三維表面與預(yù)先限定的虛擬物體(15)比較的步驟包括旋轉(zhuǎn)所述虛擬物體(15)，直到其適應(yīng) 于所述虛擬三維表面的一部分，并且在所述虛擬三維表面的兩個(gè)或多個(gè)部分 相同程度地匹配所述虛擬物體的情況下，使用所述虛擬物體(15)的定向信 息在所述虛擬三維表面的不同部分之間進(jìn)行選擇。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述載體(1 )是料箱(1 )。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述載體(l)是輸送機(jī)。
12. —種用于定位和拾取放置在載體上的物體(2)的設(shè)備，所述設(shè)備 包括設(shè)置成掃描其上放置有物體(2)的載體的至少一部分的線激光掃描器(8),具有適于抓住物體的機(jī)器手臂(5)的機(jī)器人(4)，以及連接到所述 線激光掃描器(8)的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)(11)進(jìn)一步具有設(shè)計(jì)成基于在 掃描操作期間從所述掃描器(8)接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生虛擬三維表面的計(jì)算機(jī)軟 件，所述計(jì)算才幾(11 )還具有表示虛擬物體(15)的軟件，和將所述虛擬物部分最匹配所述虛擬物體(15 )的軟件，所述計(jì)算機(jī)(11 )進(jìn)一步連接到所 述機(jī)器人(4)，并且具有將所述機(jī)器手臂(5)引導(dǎo)到所述載體上對(duì)應(yīng)于所 述虛擬三維表面最匹配所述虛擬物體的一部分的位置的軟件，在所述位置拾 取物體(2)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述線激光掃描器(8)是與 所述機(jī)器人(4)分開的，并且設(shè)置成在引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)限定的預(yù)先確定的路 徑上移動(dòng)，其中，掃描器(8)設(shè)置在所述引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)上來(lái)移動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(9)是限定所 述線激光掃描器的線性路徑的光束(9)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，將所述線激光掃描器(8)設(shè) 置在所述機(jī)器手臂(5)上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述機(jī)器手臂(5)適于通過(guò) 具有夾具爪(7)的夾具(6)抓住物體，至少一個(gè)所述夾具爪(7)是可移 動(dòng)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于定位和拾取放置在載體(1)上的物體(2)的方法。在載體上執(zhí)行掃描操作。由線激光掃描器(8)執(zhí)行該掃描。使用掃描的結(jié)果產(chǎn)生表示已經(jīng)掃描的區(qū)域的虛擬表面(18)。將虛擬表面與對(duì)應(yīng)于從載體(1)拾取的物體(2)的預(yù)先限定的虛擬物體(15)。由此，識(shí)別虛擬表面(18)匹配預(yù)先限定的虛擬物體的一部分。然后，使機(jī)器手臂(5)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于虛擬表面的識(shí)別部分的位置，并且在該位置從載體(1)拾取物體。
文檔編號(hào)G06T1/00GK101291784SQ200680038650
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者安德斯·雷伊爾, 珀·拉森 申請(qǐng)人:莫菲克科技股份公司