距离传感器的配置评价装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过仿真来评价距离传感器(range sensor)所配置的位置的距离传感器的配置评价装置。
【背景技术】
[0002]距离传感器(测距传感器)是在获取三维空间中的物品的大范围的位置信息时使用的。已知如下一种装置:使用该距离传感器来获取在三维空间中散装的物品的位置信息，基于该位置信息识别物品的位置和姿势，通过机器人取出所识别出的物品(例如参照日本特开2013-101045号公报)。在日本特开2013-101045号公报中记载了由两台照相机和一台投影仪构成距离传感器的内容。
[0003]然而，以往是基于作业人员的经验等来决定在三维空间中配置距离传感器的位置的，从而难以将距离传感器配置在最佳位置。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方式是距离传感器的配置评价装置，通过仿真来评价距离传感器所配置的位置，该距离传感器具有一对照相机和投影条纹状的图案光的投影仪，上述距离传感器的配置评价装置具备:物品配置部，其将与被散装的多个物品对应的物品模型配置在三维的虚拟空间内的规定区域；传感器配置部，其以测量范围包含规定区域的方式将与距离传感器对应的传感器模型配置在虚拟空间内，该传感器模型包括与一对照相机对应的一对照相机模型以及与投影仪对应的投影仪模型；第一平面群生成部，其生成多个第一平面，该多个第一平面包括将与一对照相机模型相对的规定区域内的虚拟平面等间隔地分割的多个分割线以及从一对照相机模型向各个分割线延伸的照相机视线；第二平面群生成部，其利用假定从投影仪模型向虚拟平面投影了条纹状的图案光时的图案光的边界面生成多个第二平面；交线计算部，其计算多个第一平面与多个第二平面相交得到的多个交线；以及交点个数计算部，其对多个交线与同一对照相机模型相面对的物品模型的表面的交点的个数进行计数。
【附图说明】
[0005]本发明的目的、特征以及优点通过结合附图进行的以下的实施方式的说明会变得更加明确。在该附图中，
[0006]图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的距离传感器的配置评价装置中使用的仿真模型的图，
[0007]图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的距离传感器的配置评价装置的结构的框图，
[0008]图3A和图3B是说明图2的物品配置部中的处理的图，
[0009]图4A和图4B是表不传感器模型的配置的一例的图，
[0010]图5是说明图2的第一平面群生成部中的处理的图，
[0011]图6是说明图2的第二平面群生成部中的处理的图，
[0012]图7A和图7B是说明图2的交线计算部中的处理的图，
[0013]图8是说明图2的交点个数计算部中的处理的图，
[0014]图9是说明图2的交点个数计算部中的处理的图，
[0015]图1OA和图1OB是说明图2的交点个数计算部中的处理的图，
[0016]图11是表示由图2的运算部执行的处理的一例的流程图，
[0017]图12是表示本发明的第二实施方式所涉及的距离传感器的配置评价装置的结构的框图，
[0018]图13是表示本发明的第二实施方式中的距离传感器的配置范围的图，
[0019]图14是表示由图12的运算部执行的处理的一例的流程图。
【具体实施方式】
[0020](第一实施方式)
[0021]下面，参照图1?图11来说明本发明的第一实施方式。第一实施方式所涉及的距离传感器的配置评价装置通过仿真来评价三维空间中的距离传感器所配置的位置是否合适。距离传感器是在通过机器人取出被散装的物品的情况下为了获取物品的位置信息而使用的。
[0022]图1是概要性地表示作为由配置评价装置进行的仿真的对象的仿真模型的整体结构的图。如图1所示，仿真模型包括将机器人9模型化而得到的机器人模型1、将物品20(工件)模型化而得到的物品模型2、将收容部30模型化而得到的收容部模型3以及将距离传感器40模型化而得到的传感器模型4。在具有正交3轴(XYZ轴)的坐标系的虚拟空间内定义这些仿真模型(机器人模型1、物品模型2、收容部模型3以及传感器模型4)的形状。即，仿真模型为虚拟空间内的三维模型，以规定姿势配置在虚拟空间内的规定位置。
[0023]机器人9为多关节型机器人，在臂前端部具有能够把持物品的把持部9a。收容部30例如为上表面敞开的容器，具有在XY平面上延伸设置的底壁部30a和从底壁部30a的周缘部沿Z轴方向向上方延伸设置的侧壁部30b。物品20以散装的状态收容在收容部30内，呈彼此相同的长方体形状。
[0024]距离传感器40为具有两台照相机41和一台投影仪42的测距传感器，这些照相机41和投影仪42分别被模型化为照相机模型5和投影仪模型6。照相机41是具有CCD (Charge Coupled Device:电荷親合器件)传感器、CMOS (Compl ementary Metal OxideSemiconductor:互补金属氧化物半导体)传感器等摄像元件的数字视频照相机(摄像机)或者数字静态照相机，被配置在收容部30的上方，拍摄物品20的表面。投影仪42被配置在收容部30的上方，向两台照相机41的视野内投影条纹状的图案光。基于该图案光在物品20的表面设定多个测量点，由两台照相机41获取测量点的三维位置信息、即X坐标值、Y坐标值以及Z坐标值。
[0025]图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的配置评价装置100的结构的框图。如图2所示，配置评价装置100具有输入部101、输出部102以及运算部10。输入部101用于输入仿真所需的各种指令，由键盘等构成。输出部102用于显示仿真结果，由显示器等构成。运算部 10 由包括具有 CPU (Central Processing Unit:中央处理器)、ROM (Read OnlyMemory:只读存储器)^ RAM (Random Access Memory:随机存取存储器)、其它外围电路等的运算处理装置的计算机构成，作为功能性结构具有物品配置部11、传感器配置部12、障碍物配置部13、第一平面群生成部14、第二平面群生成部15、交线计算部16、交点个数计算部17以及配置评价部18。
[0026]物品配置部11将多个物品模型2以散装状态配置在收容部模型3内。图3A和图3B是说明物品配置部11中的处理的图。首先，物品配置部11将用户经由输入部101创建的规定形状的一个或者多个三维物品模型2如图3A所示那样忽视重力地配置在虚拟空间内。接着，物品配置部11如图3B所示那样对物品模型2附加重力，使物品模型2落到收容部模型3内。此时，在物品模型2与收容部模型3的干扰点(图3B的点a)以及物品模型2与其它物品模型2的干扰点(图3B的点b)处限制物品模型2的位置，由此决定物品模型2的散装状态下的位置和姿势。
[0027]参照图1，传感器配置部12将传感器模型4 (照相机模型5和投影仪模型6)配置在收容部模型3的上方。传感器模型4的测量范围根据传感器模型4相对于被散装的物品模型2的位置而变化。优选的是，该测量范围包括收容部模型3的全部区域，将其称为必要测量范围。在本实施方式中，以必要测量范围纳入两台照相机模型5的视野内和投影仪模型6的投影范围内的方式配置传感器模型4。S卩，以收容部模型3的全部区域包含在测量范围内的方式配置传感器模型4。由此，能够测量被配置在收容部模型3内的全部的物品模型2的位置。
[0028]图4A和图4B是表示传感器模型4的配置的一例的图。特别是，图4A表示立体图，图4B表示俯视图。在图4A和图4B中，投影仪模型6被配置在收容部模型3的中央部上方，一对照相机模型5相互对称地配置在投影仪模型6的两侧，并且投影仪模型6与一对照相机5被配置在与X轴平行的直线上。如图4A所示，当以包含收容部模型3的全部区域的方式定义与XY平面平行的虚拟平面7时，投影仪模型6在虚拟平面7上的投影范围包含收容部模型3内的XY区域的全部区域，并且该投影范围与照相机模型5的视野范围一致。此外，只要必要测量范围包含在两台照相机模型5的视野内和投影仪模型6的投影范围内，则视野范围与投影范围也可以不一致，也可以是视野范围与投影范围的一部分重叠。虚拟平面7例如被设定于在收容部模型3内配置的最上部的物品模型2的上表面附近(参照图8)。也可以将虚拟平面7与XY平面平行地设定在收容部模型3的底面或者距底面的规定高度处。
[0029]障碍物配置部13配置将成为由距离传感器40进行的位置测量的障碍的障碍物模型化而得到的障碍物模型。即，如果在距离传感器40与同距离传感器40相面对的物品20