Patent DE-102014016069-B4 (DE)
Title: Vorrichtung und Verfahren zum Aufnehmen eines Gegenstandes im 3- dimensionalen Raum mit einem Roboter
Inventor: ANDO TOSHIYUKI
IPC: B25J13/08
Filed: 2014-10-29
Granted: 2022-09-15
Abstract: Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstandes, folgendes aufweisend:
 einen Roboter (13) mit einer Hand (14), die eingerichtet ist, einen Gegenstand (20) zu halten;
 ein dreidimensionales Messinstrument (11) zum Messen von Oberflächeninformationen einer Mehrzahl von Gegenständen, die im dreidimensionalen Raum angeordnet sind, um Positionsinformationen einer Mehrzahl dreidimensionaler Punkte (31) zu gewinnen;
 eine Kamera (12) zum Abbilden eines Bereichs einschließlich der Mehrzahl von Gegenständen, um Bilddaten zu gewinnen;
 eine Einheit (141) zum Berechnen eines Verknüpfungssatzes, welche einen Verknüpfungssatz (32) bestimmt aus der Verbindung benachbarter dreidimensionaler Punkte aus der Mehrzahl dreidimensionaler Punkte, auf Basis der Positionsinformation der Mehrzahl dreidimensionaler Punkte, die durch das dreidimensionale Messinstrument gewonnen wurden, und Bilddaten, die durch die Kamera gewonnen wurden;
 eine Gegenstandsidentifizierungseinheit (142), die eine Position und Stellung des Gegenstandes identifiziert auf Basis der Positionsinformation der dreidimensionalen Punkte, die zum Verknüpfungssatz gehören;
 eine Berechnungseinheit (143) für eine Handpositionsstellung, zum Bestimmen einer Handpositionsstellung (34), die geeignet ist zum Aufnehmen des mit der Gegenstandsidentifikationseinheit identifizierten Gegenstandes; und
 eine Robotersteuereinheit (141) zum Steuern des Roboters derart, dass die Hand in die Handpositionsstellung bewegt wird, welche durch die Berechnungseinheit für die Handpositionsstellung bestimmt ist, um den Gegenstand aufzunehmen, wobei die Berechnungseinheit für den Verknüpfungssatz folgendes aufweist:
 eine Auswahleinheit (141A) für dreidimensionale Punkte, welche einen ersten dreidimensionalen Punkt (31) und einen zweiten dreidimensionalen Punkt (31), die einander benachbart sind, aus der Mehrzahl dreidimensionaler Punkte, welche durch das dreidimensionale Messinstrument gewonnen sind, auswählt;
 eine Gradienteninformationsgewinnungseinheit (141B), die Bildgradienteninformation gewinnt, welche einen Gradientenzustand auf einer Oberfläche des Gegenstandes in einem partiellen Bildbereich anzeigt einschließlich Punkten auf dem Bild entsprechend dem ersten dreidimensionalen Punkt und dem zweiten dreidimensionalen Punkt, und zwar auf Basis von Bilddaten, die mit der Kamera gewonnen werden; und 
 eine Beurteilungseinheit (141C), welche prüft, ob der erste dreidimensionale Punkt und der zweite dreidimensionale Punkt auf demselben Gegenstand liegen, auf Basis einer Positionsinformation bezüglich des ersten dreidimensionalen Punktes, einer Positionsinformation bezüglich des zweiten dreidimensionalen Punktes und Bildgradienteninformation, die durch die Gradienteninformationsgewinnungseinheit gewonnen ist;
 wobei die Einheit (141) zum Berechnen eines Verknüpfungssatzes eine Liste vorbereitet, die einen dreidimensionalen Punkt enthält, den dreidimensionalen Punkt als dreidimensionalen Referenzpunkt festlegt, einen oder mehrere dreidimensionale Punkte in der Nähe des dreidimensionalen Referenzpunktes durch die Auswahleinheit (141A) für dreidimensionale Punkte auswählt, durch die Beurteilungseinheit beurteilt, ob die ausgewählten dreidimensionalen Punkte und der dreidimensionale Referenzpunkt auf demselben Gegenstand vorhanden sind, und eine Steuerung durchführt, bei der der dreidimensionale Punkt, der auf demselben Gegenstand vorhanden ist, in der Liste enthalten ist,
 wobei die Einheit (141) zum Berechnen eines Verknüpfungssatzes einen dreidimensionalen Punkt, der unter den in der Liste enthaltenen dreidimensionalen Punkten nicht als dreidimensionaler Referenzpunkt ausgewählt ist, als den dreidimensionalen Referenzpunkt festlegt, einen oder mehrere dreidimensionale Punkte in der Nähe des dreidimensionalen Referenzpunktes durch die Auswahleinheit für dreidimensionale Punkte auswählt, durch die Beurteilungseinheit beurteilt, ob die dreidimensionalen Punkte und der dreidimensionale Referenzpunkt auf demselben Gegenstand vorhanden sind, und eine Steuerung ausführt, bei der der dreidimensionale Punkt, der auf demselben Gegenstand vorhanden ist, der Liste hinzugefügt wird,
 wobei die Einheit (141) zum Berechnen eines Verknüpfungssatzes die Steuerung wiederholt, in der der dreidimensionale Punkt hinzugefügt wird, bis alle in der Liste enthaltenen dreidimensionalen Punkte als dreidimensionale Referenzpunkte festgelegt werden, und alle dreidimensionalen Punkte, die in der finalen Liste enthalten sind, als Verknüpfungssatz bestimmt, wobei
 die Gradienteninformationsgewinnungseinheit Punkte im Bild gewinnt, die dem ersten dreidimensionalen Punkt und dem zweiten dreidimensionalen Punkt entsprechen, und zwar als ersten zweidimensionalen Punkt (51) und als zweiten dreidimensionalen Punkt (51), welche den partiellen Bereich bestimmen, und wobei
 die Beurteilungseinrichtung feststellt, dass der erste dreidimensionale Punkt und der zweite dreidimensionale Punkt auf demselben Gegenstand liegen wenn ein Abstand zwischen dem ersten dreidimensionalen Punkt und dem zweiten dreidimensionalen Punkt gleich ist oder kleiner als ein vorgegebener Wert und eine quantitative Änderung des Kontrastes des Bildes in dem partiellen Bildbereich gleich ist oder kleiner als ein vorgegebener Wert.