距離傳感器的配置評價裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過仿真來評價距離傳感器(range sensor)所配置的位置的距離傳感器的配置評價裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]距離傳感器(測距傳感器)是在獲取三維空間中的物品的大范圍的位置信息時使用的。已知如下一種裝置:使用該距離傳感器來獲取在三維空間中散裝的物品的位置信息，基于該位置信息識別物品的位置和姿勢，通過機(jī)器人取出所識別出的物品(例如參照日本特開2013-101045號公報)。在日本特開2013-101045號公報中記載了由兩臺照相機(jī)和一臺投影儀構(gòu)成距離傳感器的內(nèi)容。
[0003]然而，以往是基于作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)等來決定在三維空間中配置距離傳感器的位置的，從而難以將距離傳感器配置在最佳位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個方式是距離傳感器的配置評價裝置，通過仿真來評價距離傳感器所配置的位置，該距離傳感器具有一對照相機(jī)和投影條紋狀的圖案光的投影儀，上述距離傳感器的配置評價裝置具備:物品配置部，其將與被散裝的多個物品對應(yīng)的物品模型配置在三維的虛擬空間內(nèi)的規(guī)定區(qū)域；傳感器配置部，其以測量范圍包含規(guī)定區(qū)域的方式將與距離傳感器對應(yīng)的傳感器模型配置在虛擬空間內(nèi)，該傳感器模型包括與一對照相機(jī)對應(yīng)的一對照相機(jī)模型以及與投影儀對應(yīng)的投影儀模型；第一平面群生成部，其生成多個第一平面，該多個第一平面包括將與一對照相機(jī)模型相對的規(guī)定區(qū)域內(nèi)的虛擬平面等間隔地分割的多個分割線以及從一對照相機(jī)模型向各個分割線延伸的照相機(jī)視線；第二平面群生成部，其利用假定從投影儀模型向虛擬平面投影了條紋狀的圖案光時的圖案光的邊界面生成多個第二平面；交線計算部，其計算多個第一平面與多個第二平面相交得到的多個交線；以及交點(diǎn)個數(shù)計算部，其對多個交線與同一對照相機(jī)模型相面對的物品模型的表面的交點(diǎn)的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)。
【附圖說明】
[0005]本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖進(jìn)行的以下的實(shí)施方式的說明會變得更加明確。在該附圖中，
[0006]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的距離傳感器的配置評價裝置中使用的仿真模型的圖，
[0007]圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的距離傳感器的配置評價裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，
[0008]圖3A和圖3B是說明圖2的物品配置部中的處理的圖，
[0009]圖4A和圖4B是表不傳感器模型的配置的一例的圖，
[0010]圖5是說明圖2的第一平面群生成部中的處理的圖，
[0011]圖6是說明圖2的第二平面群生成部中的處理的圖，
[0012]圖7A和圖7B是說明圖2的交線計算部中的處理的圖，
[0013]圖8是說明圖2的交點(diǎn)個數(shù)計算部中的處理的圖，
[0014]圖9是說明圖2的交點(diǎn)個數(shù)計算部中的處理的圖，
[0015]圖1OA和圖1OB是說明圖2的交點(diǎn)個數(shù)計算部中的處理的圖，
[0016]圖11是表示由圖2的運(yùn)算部執(zhí)行的處理的一例的流程圖，
[0017]圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的距離傳感器的配置評價裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，
[0018]圖13是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的距離傳感器的配置范圍的圖，
[0019]圖14是表示由圖12的運(yùn)算部執(zhí)行的處理的一例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020](第一實(shí)施方式)
[0021]下面，參照圖1?圖11來說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。第一實(shí)施方式所涉及的距離傳感器的配置評價裝置通過仿真來評價三維空間中的距離傳感器所配置的位置是否合適。距離傳感器是在通過機(jī)器人取出被散裝的物品的情況下為了獲取物品的位置信息而使用的。
[0022]圖1是概要性地表示作為由配置評價裝置進(jìn)行的仿真的對象的仿真模型的整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，仿真模型包括將機(jī)器人9模型化而得到的機(jī)器人模型1、將物品20(工件)模型化而得到的物品模型2、將收容部30模型化而得到的收容部模型3以及將距離傳感器40模型化而得到的傳感器模型4。在具有正交3軸(XYZ軸)的坐標(biāo)系的虛擬空間內(nèi)定義這些仿真模型(機(jī)器人模型1、物品模型2、收容部模型3以及傳感器模型4)的形狀。即，仿真模型為虛擬空間內(nèi)的三維模型，以規(guī)定姿勢配置在虛擬空間內(nèi)的規(guī)定位置。
[0023]機(jī)器人9為多關(guān)節(jié)型機(jī)器人，在臂前端部具有能夠把持物品的把持部9a。收容部30例如為上表面敞開的容器，具有在XY平面上延伸設(shè)置的底壁部30a和從底壁部30a的周緣部沿Z軸方向向上方延伸設(shè)置的側(cè)壁部30b。物品20以散裝的狀態(tài)收容在收容部30內(nèi)，呈彼此相同的長方體形狀。
[0024]距離傳感器40為具有兩臺照相機(jī)41和一臺投影儀42的測距傳感器，這些照相機(jī)41和投影儀42分別被模型化為照相機(jī)模型5和投影儀模型6。照相機(jī)41是具有CCD (Charge Coupled Device:電荷親合器件)傳感器、CMOS (Compl ementary Metal OxideSemiconductor:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器等攝像元件的數(shù)字視頻照相機(jī)(攝像機(jī))或者數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)，被配置在收容部30的上方，拍攝物品20的表面。投影儀42被配置在收容部30的上方，向兩臺照相機(jī)41的視野內(nèi)投影條紋狀的圖案光?；谠搱D案光在物品20的表面設(shè)定多個測量點(diǎn)，由兩臺照相機(jī)41獲取測量點(diǎn)的三維位置信息、即X坐標(biāo)值、Y坐標(biāo)值以及Z坐標(biāo)值。
[0025]圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的配置評價裝置100的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所示，配置評價裝置100具有輸入部101、輸出部102以及運(yùn)算部10。輸入部101用于輸入仿真所需的各種指令，由鍵盤等構(gòu)成。輸出部102用于顯示仿真結(jié)果，由顯示器等構(gòu)成。運(yùn)算部 10 由包括具有 CPU (Central Processing Unit:中央處理器)、ROM (Read OnlyMemory:只讀存儲器)^ RAM (Random Access Memory:隨機(jī)存取存儲器)、其它外圍電路等的運(yùn)算處理裝置的計算機(jī)構(gòu)成，作為功能性結(jié)構(gòu)具有物品配置部11、傳感器配置部12、障礙物配置部13、第一平面群生成部14、第二平面群生成部15、交線計算部16、交點(diǎn)個數(shù)計算部17以及配置評價部18。
[0026]物品配置部11將多個物品模型2以散裝狀態(tài)配置在收容部模型3內(nèi)。圖3A和圖3B是說明物品配置部11中的處理的圖。首先，物品配置部11將用戶經(jīng)由輸入部101創(chuàng)建的規(guī)定形狀的一個或者多個三維物品模型2如圖3A所示那樣忽視重力地配置在虛擬空間內(nèi)。接著，物品配置部11如圖3B所示那樣對物品模型2附加重力，使物品模型2落到收容部模型3內(nèi)。此時，在物品模型2與收容部模型3的干擾點(diǎn)(圖3B的點(diǎn)a)以及物品模型2與其它物品模型2的干擾點(diǎn)(圖3B的點(diǎn)b)處限制物品模型2的位置，由此決定物品模型2的散裝狀態(tài)下的位置和姿勢。
[0027]參照圖1，傳感器配置部12將傳感器模型4 (照相機(jī)模型5和投影儀模型6)配置在收容部模型3的上方。傳感器模型4的測量范圍根據(jù)傳感器模型4相對于被散裝的物品模型2的位置而變化。優(yōu)選的是，該測量范圍包括收容部模型3的全部區(qū)域，將其稱為必要測量范圍。在本實(shí)施方式中，以必要測量范圍納入兩臺照相機(jī)模型5的視野內(nèi)和投影儀模型6的投影范圍內(nèi)的方式配置傳感器模型4。S卩，以收容部模型3的全部區(qū)域包含在測量范圍內(nèi)的方式配置傳感器模型4。由此，能夠測量被配置在收容部模型3內(nèi)的全部的物品模型2的位置。
[0028]圖4A和圖4B是表示傳感器模型4的配置的一例的圖。特別是，圖4A表示立體圖，圖4B表示俯視圖。在圖4A和圖4B中，投影儀模型6被配置在收容部模型3的中央部上方，一對照相機(jī)模型5相互對稱地配置在投影儀模型6的兩側(cè)，并且投影儀模型6與一對照相機(jī)5被配置在與X軸平行的直線上。如圖4A所示，當(dāng)以包含收容部模型3的全部區(qū)域的方式定義與XY平面平行的虛擬平面7時，投影儀模型6在虛擬平面7上的投影范圍包含收容部模型3內(nèi)的XY區(qū)域的全部區(qū)域，并且該投影范圍與照相機(jī)模型5的視野范圍一致。此外，只要必要測量范圍包含在兩臺照相機(jī)模型5的視野內(nèi)和投影儀模型6的投影范圍內(nèi)，則視野范圍與投影范圍也可以不一致，也可以是視野范圍與投影范圍的一部分重疊。虛擬平面7例如被設(shè)定于在收容部模型3內(nèi)配置的最上部的物品模型2的上表面附近(參照圖8)。也可以將虛擬平面7與XY平面平行地設(shè)定在收容部模型3的底面或者距底面的規(guī)定高度處。
[0029]障礙物配置部13配置將成為由距離傳感器40進(jìn)行的位置測量的障礙的障礙物模型化而得到的障礙物模型。即，如果在距離傳感器40與同距離傳感器40相面對的物品20