JP2010120141A - バラ積みピッキング装置とその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)レーザスキャナとカメラにより距離データと画像データをそれぞれ取得し、これから複数のワークの3次元位置と姿勢を認識して記憶しS1、S2、(B)複数のワークのうちピッキング可能なワークを決定してそれをピッキングしS4、S5、(C)ピッキング後に画像データのみを再取得してS2、直前の画像データと比較して位置と姿勢の変化が許容範囲内のワークの有無を判断しS6、S4、(D)許容範囲内のワークが存在する場合にそのワークをピッキング(S5)して(C)に戻り、(E)許容範囲内のワークが存在しない場合に、(A)に戻り再度距離データを取得する。計測時間を要するレーザスキャナからのデータ取得回数を減らして、ピッキング時間を短縮する。
【選択図】図2
Description
かかるバラ積みピッキング装置として、例えば特許文献1が提案されている。
物体認識装置52は、照合モデル記憶手段、姿勢照合モデル記憶手段、特定部位検出手段、位置決定手段、ピッキング指令手段、補正量演算手段、および姿勢補正指令手段を有する。
この装置により、照合モデル記憶手段に照合モデルを記憶し、特定部位検出手段により山積み部品の2次元画像の中から照合モデルとの照合により認識された部分を特定部位として検出し、位置決定手段により検出された特定部位の位置を決定し、ピッキング指令手段により決定された位置にロボットのハンドを位置決めして特定部位をピックアップさせる。また、姿勢照合モデル記憶手段に記憶されている姿勢照合モデルを用いて、補正量演算手段によりピックアップされた状態における部品単体の2次元画像において姿勢補正量を算出し、姿勢補正指令手段により姿勢補正量に基づいて部品の姿勢を補正する指令をロボット側に出力するものである。
そのため、カメラ50ではワークの2次元情報しか把握できず、乱雑に重なり合って置かれたワークを対象とする場合に誤認識を生じるおそれがあった。
そのため、従来は1回のピッキングが完了する度にレーザスキャナによる再計測を行う必要があるため、計測に時間がかかるという問題点があった。
物体認識処理装置とロボット制御装置により前記画像データと距離データからワークの3次元位置と姿勢を認識して1つのワークをピッキングし、
次いで、カメラにより再度画像データのみを取得し、
物体認識処理装置により直前の画像データとの比較から位置と姿勢の変化が許容範囲内のワークの有無を判断し、
前記許容範囲内のワークが存在する場合には、ロボット制御装置によりそのワークを前記画像データと距離データに基づきピッキングを継続し、
前記許容範囲内のワークが存在しない場合には、レーザスキャナにより再度距離データを取得する、ことを特徴とするバラ積みピッキング装置が提供される。
(A) レーザスキャナとカメラにより距離データと画像データをそれぞれ取得し、これから複数のワークの3次元位置と姿勢を認識して記憶し、
(B) 複数のワークのうちピッキング可能なワークを決定して、そのワークをピッキングし、
(C) ピッキング後に画像データのみを再取得して、直前の画像データと比較して位置と姿勢の変化が許容範囲内のワークの有無を判断し、
(D) 前記許容範囲内のワークが存在する場合に、そのワークをピッキングして(C)に戻り、
(E) 前記許容範囲内のワークが存在しない場合に、(A)に戻り再度距離データを取得する、ことを特徴とするバラ積みピッキング装置の制御方法が提供される。
従って本発明の装置および方法により、ピッキングの成功率と装置の稼働率の両方を高めることができる。
本発明のバラ積みピッキング装置10は、乱雑に重なり合って置かれた複数のワーク1から個別にワーク1の位置・姿勢を認識し、ワークを1つずつ取出して、別の位置に移載するピッキング装置である。
レーザスキャナ14は、この例ではレーザ光を用いて距離を計測するレーザレーダである。レーザレーダはレーザ光を2次元的にスキャンすることで、ワーク1の3次元形状情報を得ることができる。
ロボット20は、ロボットハンド22を有し、ロボットハンド22の3次元位置と姿勢を制御してワークを1つずつ取出す。
この例において、ロボット20は多関節型ロボットである。しかし、本発明はこれに限定されず、上方からワーク1を取り出せる限りでその他の形式であってもよい。
ロボットハンド22は、この例では、ツメを開閉してその間にワークを挟持するツメ開閉ハンドであるが、本発明はこの例に限定されず、ワーク1を1つずつ取り出せる限りで、電磁石式、エアー吸着式、あるいはそれらの組合せであってもよい。
上記の判断で、許容範囲内のワーク1が存在しない場合には、レーザスキャナ14により再度距離データを取得する。この場合には、レーザスキャナを用いた通常の計測時間を要するが、複数のワークを対象とする場合に、この頻度は少ないので、全体として計測時間を大幅に短縮できる。
この計測で得られた画像データ2と距離データ3から、記憶装置11に予め登録されているワークの3次元情報を基に、物体認識処理装置16により複数のワーク1の3次元位置と姿勢を認識し、認識データ4(3次元位置と姿勢)を記憶装置11に記憶する。
この3次元位置と姿勢の認識は、例えば画像データ2と距離データ3から両者が一致する3次元画像を作成し、この3次元画像に対してエッジ抽出を行い、記憶装置11から得られるワークの輪郭(テンプレート)と抽出したエッジ情報とをマッチング(テンプレートマッチング)させ、各ワークの位置及び姿勢を検出する。なお、認識手段はこの例に限定されず、その他の周知の手段を用いてもよい。
図3(A)は、ステップS1,S2でA,B,C,Dの4つワークの位置(3次元位置)と姿勢を認識した状態を2次元で模式的に示している。従って、この図において、距離データ3から求めたワークの位置と姿勢は、画像データ2と一致する。
図3(B)では、ピッキング可能なワーク1から最も取り易いワークとしてワークAを検出している。なお、ピッキング可能なその他のワークB〜Dについても、3次元位置と姿勢の認識は、既に完了している。
このピッキングにより、ピッキングの成功、不成功によらず、バラ積み状態の他のワーク1は、崩れ等により位置と姿勢が変化する場合がある。
この差分処理により、ワークB〜Dの領域において、画像の差分が大きいときは、崩れ等により位置と姿勢が変化したものと判断することができる。
ステップS4において、崩れの発生していないことが確認できたワークのうち、最も取り易いものを検出し、ステップS5において、ロボットハンド22で目的のワークをピッキングする。以下、ステップS2に戻って繰り返す。
この例において、本発明のバラ積みピッキング装置10は、カメラ12及びレーザスキャナ14をそれぞれ複数(この例では2台ずつ)備えている。なお、カメラ12及びレーザスキャナ14は、ワーク全体を撮影又は計測できる限りで、一方が1台であっても、両方が3台以上であってもよい。
また、この場合に、物体認識処理装置16は、カメラ12及びレーザスキャナ14で得られた複数の画像データ及び/又は距離データを合成して大きなワーク1の3次元位置と姿勢を認識するようになっている。
その他の構成は、図1の第1実施形態と同様である。
その他の方法は、図2の第1実施形態と同様である。
従って本発明の装置および方法により、ピッキングの成功率と装置の稼働率の両方を高めることができる。
4 認識データ(3次元位置と姿勢)、
10 バラ積みピッキング装置、11 記憶装置、
12 カメラ、14 レーザスキャナ、
16 物体認識処理装置、18 ロボット制御装置、
20 ロボット、22 ロボットハンド
Claims (6)
- ロボットハンドを有し該ロボットハンドによりワークを1つずつピッキングするロボットと、バラ積みされた複数のワークを上方から撮影して画像データを取得するカメラと、前記ワークを上方からレーザ光で走査してワーク表面までの距離データを上方から取得するレーザスキャナと、前記画像データと距離データから複数のワークの3次元位置と姿勢を認識する物体認識処理装置と、前記認識データに基づき前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
物体認識処理装置とロボット制御装置により前記画像データと距離データからワークの3次元位置と姿勢を認識して1つのワークをピッキングし、
次いで、カメラにより再度画像データのみを取得し、
物体認識処理装置により直前の画像データとの比較から位置と姿勢の変化が許容範囲内のワークの有無を判断し、
前記許容範囲内のワークが存在する場合には、ロボット制御装置によりそのワークを前記画像データと距離データに基づきピッキングを継続し、
前記許容範囲内のワークが存在しない場合には、レーザスキャナにより再度距離データを取得する、ことを特徴とするバラ積みピッキング装置。 - 前記ロボットは多関節型ロボットであり、前記ロボットハンドはツメを開閉してその間にワークを挟持するツメ開閉ハンドであり、レーザスキャナはレーザ光を用いて距離を計測するレーザレーダである、ことを特徴とする請求項1に記載のバラ積みピッキング装置。
- 前記カメラ及び/又はレーザスキャナを複数備え、物体認識処理装置により複数の画像データ及び/又は距離データを合成して大きなワークの3次元位置と姿勢を認識する、ことを特徴とする請求項1に記載のバラ積みピッキング装置。
- ロボットハンドを有し該ロボットハンドによりワークを1つずつピッキングするロボットと、バラ積みされた複数のワークを上方から撮影して画像データを取得するカメラと、前記ワークを上方からレーザ光で走査してワーク表面までの距離データを上方から取得するレーザスキャナと、前記画像データと距離データから複数のワークの3次元位置と姿勢を認識する物体認識処理装置と、前記認識データに基づき前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
(A) レーザスキャナとカメラにより距離データと画像データをそれぞれ取得し、これから複数のワークの3次元位置と姿勢を認識して記憶し、
(B) 複数のワークのうちピッキング可能なワークを決定して、そのワークをピッキングし、
(C) ピッキング後に画像データのみを再取得して、直前の画像データと比較して位置と姿勢の変化が許容範囲内のワークの有無を判断し、
(D) 前記許容範囲内のワークが存在する場合に、そのワークをピッキングして(C)に戻り、
(E) 前記許容範囲内のワークが存在しない場合に、(A)に戻り再度距離データを取得する、ことを特徴とするバラ積みピッキング装置の制御方法。 - 前記許容範囲を、ロボットハンドで把持できる範囲に設定する、ことを特徴とする請求項4に記載のバラ積みピッキング装置の制御方法。
- 複数のカメラ及び/又はレーザスキャナを用いて、複数の画像データ及び/又は距離データを取得し、得られた複数の画像データ及び/又は距離データを合成して大きなワークの3次元位置と姿勢を認識する、ことを特徴とする請求項4に記載のバラ積みピッキング装置の制御方法。
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