CN116210025A - 掩模设定装置 - Google Patents

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CN116210025A CN202180064398.3A CN202180064398A CN116210025A CN 116210025 A CN116210025 A CN 116210025A CN 202180064398 A CN202180064398 A CN 202180064398A CN 116210025 A CN116210025 A CN 116210025A
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Abstract

通过掩模处理的自动化来可靠且高效地计算作为测量对象的工件的三维平面。一种掩模设定装置，在由三维传感器获取工件的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，该掩模设定装置具备：轮廓提取部，其对由摄像机拍摄得到的工件的二维图像进行图案识别来提取工件的轮廓；高度信息获取部，其从由三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与轮廓有关的高度信息；以及掩模设定部，其基于高度信息来对除工件以外的区域设定掩模。

Description

掩模设定装置
技术领域
本发明涉及一种掩模设定装置。
背景技术
为了通过机器人取出散乱地堆积的工件，利用三维传感器进行的测量是有效的。作为用于通过三维传感器获取工件的三维信息的方法之一，存在将二维的模型检测与三维的平面计算结合的方法。该方法的概要如下。
首先，将工件的二维的特征登记为模型图案，并从通过摄像机等摄像装置进行拍摄而得到的二维图像检测与该模型图案相同的图案。由此，能够获取工件的二维的位置。
接着，针对检测出模型图案的位置附近进行三维测量，并计算所测量出的三维点在平面上连续地相连的区域(下面称为“三维平面”)。由此，能够获取工件的高度、倾斜之类的三维信息。
通过三维传感器在面上检测出三维点的区域不限于是作为测量对象的工件、甚至不限于是作为搬出对象、加工对象的工件。即，对于实际上不存在工件的区域，也有可能基于计算的结果而被认为是三维平面的一部分。因此，针对不是测量对象、甚至不是搬出对象、加工对象的区域的三维点，需要用于使该三维点在三维平面的计算中不被使用的图像处理。这样的处理被称为“掩模处理”，不被使用的区域被称为“掩模”。
关于此，已知如下技术：根据整体图像来生成与物品堆的上表面对应的掩模图像，并对整体图像应用掩模图像，其结果，从所得到的图像检测轮廓(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-132521号公报
发明内容
发明要解决的问题
在掩模处理的领域中，课题是用户需要一边目视确认摄像机图像上的模型图案的位置一边进行处理，需要技术和时间。
期望通过掩模处理的自动化来可靠且高效地计算作为测量对象的工件的三维平面。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式是一种掩模设定装置，在由三维传感器获取工件的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：轮廓提取部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来提取所述工件的轮廓；高度信息获取部，其从由所述三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与所述轮廓有关的高度信息；以及掩模设定部，其基于所述高度信息来对除所述工件以外的区域设定掩模。
本公开的另一个方式是一种掩模设定装置，在由三维传感器获取工件的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：二维模型检测部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来检测二维模型；连结点集合检测部，其从自所述三维传感器得到的三维点群中检测在检测出所述二维模型的位置附近的、将邻近点彼此连结而得到的连结点集合；以及掩模设定部，其对所检测出的所述连结点集合中的、除所述工件以外的区域设定掩模。
本公开的另一个方式是一种三维信息测量装置，由三维传感器测量工件的三维信息，所述三维信息测量装置具备：轮廓提取部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来提取所述工件的轮廓；高度信息获取部，其从由所述三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与所述轮廓有关的高度信息；以及三维信息获取部，其基于所述高度信息来仅提取所述工件的区域并获取工件的三维信息。
发明的效果
根据一个方式，能够通过掩模处理的自动化来可靠且高效地计算作为测量对象的工件的三维平面。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的机器人系统的整体结构图。
图2是第一实施方式所涉及的掩模设定装置的功能框图。
图3是示出第一实施方式所涉及的掩模设定装置的动作的流程图。
图4A是示出构成图3的流程图的各步骤中的处理内容的图。
图4B是示出构成图3的流程图的各步骤中的处理内容的图。
图5是第二实施方式所涉及的掩模设定装置的功能框图。
图6是示出第二实施方式所涉及的掩模设定装置的动作的流程图。
图7A是示出构成图6的流程图的各步骤中的处理内容的图。
图7B是示出构成图6的流程图的各步骤中的处理内容的图。
具体实施方式
〔1第一实施方式〕
下面，通过参照图1～图4B来对本发明的第一实施方式进行说明。
〔1.1第一实施方式的结构〕
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的机器人系统1的整体结构的图。
如图1所示，基于第一实施方式的机器人系统1具备机器人11、输送机12、固定摄像机(此后还简称为“摄像机”)13、三维传感器14以及掩模设定装置30。
另外，设为在输送机12上例如工件2输送过来。在图1所示的例子中，设为在工件2设置有贯通孔21、22、23。
机器人11具有多个驱动轴，对前端部进行定位。作为机器人11，典型地是图示那样的垂直多关节机器人，但是例如也可以是直角坐标机器人、水平多关节机器人(SCARArobot)、并联式机器人等。
尤其在本实施方式中，机器人11是用于拾取在输送机12上从上游输送过来的工件2的机器人。机器人11具备臂111和手部112。手部112设置于臂111的前端部。机器人11通过驱动臂111来使手部112接近作为目标物的工件2，并通过手部112拾取工件2。
输送机12是将工件2从比机器人11靠上游的位置朝向比机器人11靠下游的位置输送的装置。输送机12例如可以是带式输送机。
固定摄像机13是在比机器人11靠上游侧的位置拍摄在输送机12上输送的工件2的装置。优选地，固定摄像机13相对于输送机12的相对位置固定，但是不限定于此。另外，固定摄像机13是尤其用于拍摄工件2的二维图像的摄像机，一般而言比后述的三维传感器14廉价，但是不限定于此。
尤其在本实施方式中，固定摄像机13用于获取输送机12上的工件2的大致的位置，但是能够具备固定摄像机13通常具有的其它功能。
三维传感器14是能够拍摄物体的三维图像的传感器。尤其在本实施方式中，三维传感器14与固定摄像机13相邻且固定。由此，三维传感器14能够从与固定摄像机13大致相同的角度获取工件2的三维信息。但是不限定于此，三维传感器14只要在能够拍摄到工件2的三维图像的位置，则能够设置在任意的位置。
掩模设定装置30是在由三维传感器14获取工件2的三维信息时针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模的装置。
掩模设定装置30由包括CPU和存储器的微处理器(未图示)构成。在掩模设定装置30中，微处理器的CPU按照从存储器读出的规定的程序来执行各种控制。下面对掩模设定装置30的功能的一部分进行说明。
图2是掩模设定装置30的功能框图。掩模设定装置30具备轮廓提取部31、高度信息获取部32以及掩模设定部33。
轮廓提取部31对由固定摄像机13拍摄得到的工件2的二维图像进行图案识别来提取工件2的轮廓。
更详细地说，轮廓提取部31利用登记于掩模设定装置30的存储部(未图示)中的、表示工件2的二维的特征的模型图案来对工件2的二维图像进行图案识别，由此提取工件2的轮廓。
高度信息获取部32从由三维传感器14获取到的所述三维信息中的距离图像获取与由轮廓提取部31提取出的轮廓有关的高度信息。
更详细地说，高度信息获取部32也可以获取轮廓置于其间的规定范围的内侧的高度与外侧的高度之差作为工件2的高度信息。
掩模设定部33基于由高度信息获取部32获取到的高度信息来对除工件2以外的区域设定掩模。
更详细地说，掩模设定部33将高度与工件2的高度不一致的区域作为除工件2以外的区域来一律对其设定掩模。
由此，能够对除存在工件2的平面以外的区域进行掩模处理。此外，不使用轮廓本身的高度信息而是使用从轮廓起规定范围的内侧或外侧的区域部分的高度信息的理由是，由一般的三维传感器获取的高度信息具有尤其是在物体的轮廓附近误差大这一特性。
〔1.2第一实施方式的动作〕
下面通过参照图3～图4B来对第一实施方式所涉及的掩模设定装置30的动作进行说明。图3是示出第一实施方式所涉及的掩模设定装置30的动作的流程图。另外，图4A和图4B是示出构成图3的流程图的各步骤中的处理内容的说明图。
在步骤S1中，轮廓提取部31利用所登记的表示工件2的二维的特征的模型图案来对工件2的二维图像进行图案识别，由此提取工件2的轮廓。
此时，如图4A的上部的图所示的那样，在摄像机图像(二维图像)中，通过图案识别提取出工件2的轮廓。
在步骤S2中，高度信息获取部32将轮廓置于其间的规定范围的内侧的高度与外侧的高度之差设为工件2的高度。
具体地说，高度信息获取部32将三个具有宽度的圆21A～23A的内侧的高度与外侧的高度之差设为工件2的高度，具有宽度的圆21A～23A是如图4B的阴影部所示那样的、工件2的俯视图的贯通孔21～23各自的轮廓置于其间的规定范围。其结果，如图4A的中部的图所示的那样，能够获取距离图像(三维图像)中的通过阴影部表示的工件2的高度信息。
在步骤S3中，掩模设定部33将高度与工件2的高度不一致的区域作为除工件2以外的区域来一律对其设定掩模。其结果，对图4A的下部的图的阴影部设定掩模。
〔2第二实施方式〕
下面，通过参照图5～图7B来对本发明的第二实施方式进行说明。
〔2.1第二实施方式的结构〕
本发明的第二实施方式所涉及的机器人系统1A的整体结构与图1所示的机器人系统1的整体结构大致相同，因此省略其详细的说明和图示。机器人系统1A与机器人系统1的不同点在于，机器人系统1A具备掩模设定装置30A来代替掩模设定装置30。
掩模设定装置30A与掩模设定装置30同样地，是在由三维传感器14获取工件2的三维信息时针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模的装置。
另外，掩模设定装置30A与掩模设定装置30同样地，由包括CPU和存储器的微处理器(未图示)构成。在掩模设定装置30A中，微处理器的CPU按照从存储器读出的规定的程序来执行各种控制。下面对掩模设定装置30A的功能的一部分进行说明。
图5是掩模设定装置30A的功能框图。掩模设定装置30A具备二维模型检测部34、连结点集合检测部35、图像显示部36、图像选择部37以及掩模设定部33A。
二维模型检测部34对由固定摄像机13拍摄得到的工件2的二维图像进行图案识别来检测二维模型。
更详细地说，二维模型检测部34利用登记于掩模设定装置30的存储部(未图示)中的、表示工件2的二维的特征的模型图案来对工件2的二维图像进行图案识别，由此检测二维模型。
连结点集合检测部35从由三维传感器14获取到的三维点群中检测在检测出由二维模型检测部34检测出的二维模型的位置附近的、将邻近点彼此连结而得到的连结点集合。“检测出二维模型的位置附近”例如是指包括检测出的二维模型的规定形状的长方形的范围内。
在由连结点集合检测部35检测出的连结点集合存在多个的情况下，图像显示部36将这些连结点集合中的每一个连结点集合一览显示为与所有的连结点集合中的一部分对应的局部图像。
图像选择部37基于用户的操作来从由图像显示部36显示的局部图像的一览中选择用户希望测量的部分。
掩模设定部33A对所检测出的连结点集合中的、除工件2以外的区域设定掩模。
更详细地说，也可以是，掩模设定装置30A的操作者通过使用图像选择部37来从所检测出的连结点集合中选择表示工件2本身或工件2所包含的特定平面的连结点集合即局部图像，掩模设定部33A对除所选择的局部图像以外的区域设定掩模。
由此，在三维传感器14的测量区域内的单个工件2有多个平面的情况下、在三维传感器14的测量区域内且在同一平面上存在多个工件2的情况下，也能够自动地仅检测希望测量的特定的工件平面。此外，在三维传感器14的测量区域内有多个工件2存在于测量区域内且在同一平面上的情况下，将相互分离的连结点集合判断为独立的工件。
〔2.2第二实施方式的动作〕
下面，通过参照图6～图7B来对第二实施方式所涉及的掩模设定装置30A的动作进行说明。图6是示出第二实施方式所涉及的掩模设定装置30A的动作的流程图。另外，图7A和图7B是示出构成图6的流程图的各步骤中的处理内容的说明图。
在步骤S11中，二维模型检测部34利用表示工件2的二维的特征的模型图案来对工件2的二维图像进行图案识别，由此检测二维模型。
此时，如图7A的上部的图所示的那样，在摄像机图像(二维图像)中，通过图案识别提取出工件2的二维图像。
在步骤S12中，连结点集合检测部35从由三维传感器14获取到的三维点群中检测在由二维模型检测部34检测出二维模型的位置附近的、将邻近点彼此连结而得到的连结点集合。
此时，在图7A的中部的图中，检测出通过各不相同的阴影表示的(a)～(d)这四种连结点集合。即，高度不同的区域被检测为不同的连结点集合。
此外，此时，能够通过调整由连结点集合检测部35进行的检测时使用的参数，来使得与其它连结点集合相比更小的连结点集合不能够被检测出。
在步骤S13中，图像显示部36将连结点集合中的各个连结点集合一览显示为与所有的连结点集合中的一部分对应的局部图像。
此时，如图7B所示的那样，图7A的中部的图中的(a)～(d)这四种连结点集合分别以缩略图的形式显示于掩模设定装置30A所具备的显示装置(未图示)。
在步骤S14中，图像选择部37基于用户的操作来从由图像显示部36显示的局部图像的一览中选择用户希望测量的部分。
此时，掩模设定装置30A的操作者从(a)～(d)的缩略图中选择(a)作为表示工件2的连结点集合。由此，如图7A的下部的图所示的那样，对除连结点集合(a)以外的区域设定掩模。
在步骤S15中，掩模设定部33A对由连结点集合检测部35检测出的连结点集合中的、除所选择的局部图像以外的区域设定掩模。
〔3第一实施方式和第二实施方式起到的效果〕
上述的实施方式所涉及的掩模设定装置(例如上述的“掩模设定装置30”)在由三维传感器(例如上述的“三维传感器14”)获取工件(例如上述的“工件2”)的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：轮廓提取部(例如上述的“轮廓提取部31”)，其对由摄像机(例如上述的“固定摄像机13”)拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来提取所述工件的轮廓；高度信息获取部(例如上述的“高度信息获取部32”)，其从由所述三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与所述轮廓有关的高度信息；以及掩模设定部(例如上述的“掩模设定部33”)，其基于所述高度信息来对除所述工件以外的区域设定掩模。
由此，能够通过使掩模处理自动化来可靠且高效地计算作为测量对象的工件的三维平面。另外，由于不需要用户通过目视进行掩模的设定，因此即使是对于三维传感器14的操作不习惯的用户也能够容易地进行掩模处理。
另外，在上述的实施方式所涉及的掩模设定装置中，也可以是，所述高度信息获取部将所述轮廓置于其间的规定范围的内侧与外侧之差识别为所述工件的高度，所述掩模设定部将高度与所述工件的高度不一致的区域作为除所述工件以外的区域来对其设定掩模。
由此，能够对除存在工件2的平面以外的区域进行掩模处理。另外，由一般的三维传感器获取的高度信息具有尤其是在物体的轮廓附近误差大这一特性，但是能够使该误差尽可能地小。
另外，上述的实施方式所涉及的掩模设定装置(例如上述的“掩模设定装置30A”)在由三维传感器获取工件的三维信息时针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：二维模型检测部(例如上述的“二维模型检测部34”)，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来检测二维模型；连结点集合检测部(例如上述的“连结点集合检测部35”)，其从自所述三维传感器得到的三维点群中检测在检测出所述二维模型的位置附近的、将邻近点彼此连结而得到的连结点集合；以及掩模设定部(例如上述的“掩模设定部33A”)，其对所检测出的所述连结点集合中的、除所述工件以外的区域设定掩模。
由此，在三维传感器14的测量区域内的单个工件有多个平面的情况下、在三维传感器14的测量区域内且在同一平面上存在多个工件2的情况下，也能够自动地仅检测希望测量的特定的工件平面。
另外，上述的实施方式所涉及的掩模设定装置还包括：图像显示部(例如，上述的“图像显示部36”)，其显示由所述连结点集合检测部检测出的多个所述连结点集合即局部图像的一览；以及图像选择部(例如，上述的“图像选择部37”)，其用于从由所述图像显示部显示的所述局部图像的一览中选择用户希望测量的部分，所述掩模设定部对除通过所述图像选择部选择出的局部图像以外的区域设定掩模。
由此，掩模设定装置30A的用户能够通过确认与希望测量的部分对应的局部图像的候选的一览并从一览显示出的这些候选中选择希望测量的部分这样的简便的方法来设定掩模。
〔4变形例〕
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式。另外，关于本实施方式所记载的效果，只不过例举了根据本发明产生的最佳的效果，本发明的效果不限定于本实施方式所记载的内容。
例如，关于第一实施方式所涉及的掩模设定装置30，设为由轮廓提取部31提取工件的轮廓、由高度信息获取部32从三维信息中的距离图像获取与轮廓有关的高度信息、由掩模设定部33基于高度信息来对除工件以外的区域设定掩模，但是不限定于此。
具体地说，也可以具备基于高度信息来仅提取工件的区域并获取工件的三维信息的三维信息获取部，来代替掩模设定部33，由此，不是实现掩模设定装置，而是实现每当检测工件时获取高度信息并将该高度以外的区域从三维信息中排除的三维信息测量装置。
由此，不是事先设定掩模，而是针对每个工件获取高度信息并利用该高度信息，由此，即使是高度上存在个体差异那样的工件，也能够可靠地仅提取工件的区域。
掩模设定装置30和掩模设定装置30A设定掩模的掩模设定方法通过软件来实现。在通过软件来实现的情况下，构成该软件的程序被安装于计算机(掩模设定装置30和掩模设定装置30A)。另外，这些程序也可以被记录于可移动介质(removable media)中来向用户发布，还可以通过经由网络下载到用户的计算机而被发布。这些程序还可以不被下载而是作为经由网络的Web服务提供给用户的计算机(掩模设定装置30和掩模设定装置30A)。
附图标记说明
1、1A：机器人系统；2：工件；13：固定摄像机(摄像机)；14：三维传感器；30、30A：掩模设定装置；31：轮廓提取部；32：高度信息获取部；33、33A：掩模设定部；34：二维模型检测部；35：连结点集合检测部。

Claims (5)

1.一种掩模设定装置，在由三维传感器获取工件的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：
轮廓提取部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来提取所述工件的轮廓；
高度信息获取部，其从由所述三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与所述轮廓有关的高度信息；以及
掩模设定部，其基于所述高度信息来对除所述工件以外的区域设定掩模。
2.根据权利要求1所述的掩模设定装置，其中，
所述高度信息获取部将所述轮廓置于其间的规定范围的内侧与外侧之差识别为所述工件的高度，
所述掩模设定部将高度与所述工件的高度不一致的区域作为除所述工件以外的区域来对其设定掩模。
3.一种掩模设定装置，在由三维传感器获取工件的三维信息时，针对测量对象区域外的三维点设定使该三维点在三维平面的计算中不能使用的掩模，所述掩模设定装置具备：
二维模型检测部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来检测二维模型；
连结点集合检测部，其从自所述三维传感器得到的三维点群中检测在检测出所述二维模型的位置附近的、将邻近点彼此连结而得到的连结点集合；以及
掩模设定部，其对所检测出的所述连结点集合中的、除所述工件以外的区域设定掩模。
4.根据权利要求3所述的掩模设定装置，还具备：
图像显示部，其显示由所述连结点集合检测部检测出的多个所述连结点集合即局部图像的一览；以及
图像选择部，其用于从由所述图像显示部显示的所述局部图像的一览中选择用户希望测量的部分，
所述掩模设定部对除通过所述图像选择部选择出的局部图像以外的区域设定掩模。
5.一种三维信息测量装置，由三维传感器测量工件的三维信息，所述三维信息测量装置具备：
轮廓提取部，其对由摄像机拍摄得到的所述工件的二维图像进行图案识别来提取所述工件的轮廓；
高度信息获取部，其从由所述三维传感器获取到的所述三维信息中的距离图像获取与所述轮廓有关的高度信息；以及
三维信息获取部，其基于所述高度信息来仅提取所述工件的区域并获取工件的三维信息。
CN202180064398.3A 2020-11-10 2021-11-05 掩模设定装置 Pending CN116210025A (zh)

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JP2020187326 2020-11-10
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