JP2012137474A - Method and device for recognizing work position - Google Patents

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Toshiyuki Kondo
俊之 近藤
Nobuhiro Namba
伸広 難波
Kenichi Ono
健一 大野
Yoshito Otake
義人 大竹
Shinichiro Watanabe
紳一郎 渡邊
Kenichi Yamagami
賢一 山上
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To recognize a position of a work, even if there is no feature portion in the shape or the like of the work when recognizing the position of the work by a camera, and to accurately recognize the work to be an object even if a plurality of works enter a field of view of the camera.SOLUTION: A method for recognizing a work position includes: storing a basic shape of a work model viewed from a predetermined direction; calculating a correlation between the basic shape and the work shape acquired by the camera as image information and moving the camera in the direction of acquiring the basic shape, finding the correlation between the work shape of the image information newly acquired after the movement and the basic shape; and repeating the moving of the camera and the image acquisition till the correlation reaches a predetermined threshold. When a plurality of works are recognized in the image information, if the correlation after the movement is lower than the correlation before the movement, the work is changed to a work having a next-highest correlation.

Description

本発明は、例えば、位置や姿勢が不規則なワークを移載ロボットで把持するような際に効果的なワークの位置認識技術に関する。   The present invention relates to a workpiece position recognition technique that is effective when, for example, a workpiece having an irregular position or posture is gripped by a transfer robot.

従来、例えばシリンダブロックやトランスミッションケースなどのワークを把持して所定箇所に移載するような場合に、ワークを所定の方向から視た場合の形状を記憶しておき、カメラで撮像された画像とパターンマッチングさせることによりワークの位置や姿勢を判断するような技術が知られており、この際、カメラの視野内に複数のワークが入っている場合でも、ワークに形成される穴や、複数箇所の特徴のある形状部分の間隔や、各形状部分の重心同士を結ぶ直線の傾きなどの特徴部分を判断して、移載すべきワークの位置や姿勢を特定できるような技術(例えば、特許文献1参照。)が知られている。   Conventionally, for example, when a workpiece such as a cylinder block or a transmission case is gripped and transferred to a predetermined location, a shape when the workpiece is viewed from a predetermined direction is stored, and an image captured by a camera is stored. A technique is known that determines the position and posture of a workpiece by pattern matching. At this time, even if multiple workpieces are in the camera's field of view, holes formed in the workpiece and multiple locations are known. Technology that can determine the position and orientation of the workpiece to be transferred by judging the characteristic part such as the interval of the characteristic part with the characteristic and the inclination of the straight line connecting the centroids of each shape part (for example, patent document) 1) is known.

また、ワークの位置をカメラで認識する際、最初のカメラ位置の画像に基づいて基準位置からの位置ずれをX方向、Y方向に画素数で検出し、これを距離に変換するとともに、この距離に基づいてカメラを移動させ、さらに、その位置における画像に基づいてワークの基準位置からの位置ずれを測定し、最初の誤差と2回目の誤差の和に基づいて球面収差などの誤差を修正するような技術(例えば、特許文献2参照。)も知られている。   Further, when the position of the workpiece is recognized by the camera, the positional deviation from the reference position is detected by the number of pixels in the X direction and the Y direction based on the image of the first camera position, and this is converted into a distance. Based on the image, the camera is moved, and the positional deviation from the reference position of the workpiece is measured based on the image at that position, and errors such as spherical aberration are corrected based on the sum of the first error and the second error. Such a technique (see, for example, Patent Document 2) is also known.

特開平7−112383号公報JP-A-7-112383 特許第3610771号公報Japanese Patent No. 3610771

ところが、前記特許文献1の技術のように、ワークを所定の方向から視たときの形状を記憶しておき、カメラで撮像されたワークの形状とパターンマッチングさせて位置や姿勢を認識する方法では、カメラに撮像されるワークの形状がワークを視る方向によって異なるため、記憶しているワークの形状と一致しないことがある。例えば、ワークを真上から視た形状を記憶している場合に、ワークを斜め方向から視た形状がカメラで撮像されると、ワークの側面の形状も視えるため、両者が一致しなくなる。このような場合にパターンマッチングを行っても相関性は低くなり、ワークの位置・姿勢を正確に知ることはできない。また、場合によっては、所望のワークとは異なるワークの位置・姿勢を誤って認識してしまうこともある。
また、特許文献2のような技術では、カメラの視野内に複数のワークが入るような場合には、どのワークを対象とすべきかを判断することができなかった。
However, as in the technique of Patent Document 1, the shape when the workpiece is viewed from a predetermined direction is stored, and the position and orientation are recognized by pattern matching with the shape of the workpiece imaged by the camera. Since the shape of the workpiece imaged by the camera differs depending on the direction in which the workpiece is viewed, it may not match the stored workpiece shape. For example, when the shape of the work viewed from directly above is stored, if the shape of the work viewed from an oblique direction is imaged by the camera, the shape of the side surface of the work can also be seen, and the two do not match. In such a case, even if pattern matching is performed, the correlation is low, and the position / posture of the workpiece cannot be accurately known. In some cases, the position and orientation of a workpiece different from the desired workpiece may be erroneously recognized.
In addition, in the technique such as Patent Document 2, when a plurality of workpieces are included in the field of view of the camera, it has not been possible to determine which workpiece should be targeted.

そこで本発明は、上記のような問題に鑑み、1台のカメラを用いたパターンマッチングにより高精度にワークの位置・姿勢を認識できるようにすることを目的とし、また、複数のワークがカメラの視野に入る場合でも、対象とすべきワークを的確に認識できるようにすることを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to make it possible to recognize the position and posture of a workpiece with high accuracy by pattern matching using a single camera. The purpose is to make it possible to accurately recognize the target work even when entering the field of view.

上記目的を達成するため本発明は、カメラで取得した画像情報からワーク形状を認識し、このワーク形状と、予め記憶した所定の方向から視たワークモデルの基本形状との相関性を算出することによりワークを特定し、その位置を認識するようにしたワーク位置の認識方法において、前記カメラで取得した画像情報に基づいてワークの位置を認識する第1の工程と、第1の工程で認識されたワークの位置に基づいて、カメラを前記基本形状が得られる方向に移動させる第2の工程と、第2の工程後、再度、カメラから得られた画像情報に基づいてワークの位置を認識する第3の工程を設け、所定の条件に達するまで第2の工程と第3の工程を繰り返すようにした。   In order to achieve the above object, the present invention recognizes a workpiece shape from image information acquired by a camera, and calculates a correlation between the workpiece shape and a basic shape of a workpiece model viewed from a predetermined direction stored in advance. In the method for recognizing a work position in which the work is identified by recognizing the position of the work, the position of the work is recognized in the first process and the first process based on the image information acquired by the camera. A second step of moving the camera in the direction in which the basic shape is obtained based on the position of the workpiece, and after the second step, the position of the workpiece is recognized again based on the image information obtained from the camera. A third step is provided, and the second step and the third step are repeated until a predetermined condition is reached.

前記所定の条件としては、例えば前記第3の工程で得られたワーク形状と前記基本形状との相関性が所定の閾値に達すること、または前記第3の工程で得られたワークの位置とカメラの位置との差が所定の閾値に達することが挙げられる。   As the predetermined condition, for example, the correlation between the work shape obtained in the third step and the basic shape reaches a predetermined threshold, or the position of the work obtained in the third step and the camera It is mentioned that the difference from the position of reaches a predetermined threshold value.

ここで、予め所定方向から視たワークモデルの基本形状を記憶しておき、この基本形状と、カメラで取得した画像情報のワーク形状の相関性を算出することによりワークを特定して、その位置を認識し、カメラを基本形状が得られる方向に移動させることで、パターンマッチングしたときの相関性を向上させ、ワークの位置・姿勢をより高精度に認識することができる。すなわち、予め所定方向から視て記憶させたカメラの位置を、カメラの基準位置としておけば、ワークの位置が狂っているような場合でも、基準位置を中心にしてカメラが移動した量がワークの位置誤差に相当するため、ワークの誤差量をカメラが移動した量を介して間接的に知ることができる。
このため、このカメラの移動量を検知して移載ロボットの把持機構などに反映させることにより、ワークのより正確な位置を把持することができる。
この際、画像情報に基づくワーク形状と基本形状との相関性を所定の閾値まで高めることで、ワークの位置誤差をより少なくすることが出来る。
なお、カメラで取得したワーク形状と基本形状の相関性の閾値の具体例としては、例えば、ワーク形状の面積とか、周長などであり、任意に設定できる。
Here, the basic shape of the work model viewed from a predetermined direction is stored in advance, the work is identified by calculating the correlation between the basic shape and the work shape of the image information acquired by the camera, and the position And by moving the camera in the direction in which the basic shape is obtained, the correlation when pattern matching is performed can be improved, and the position / posture of the workpiece can be recognized with higher accuracy. That is, if the camera position that is stored in advance when viewed from a predetermined direction is set as the reference position of the camera, the amount of movement of the camera around the reference position is the amount of movement of the work even when the position of the work is out of order. Since this corresponds to a position error, the error amount of the workpiece can be indirectly known through the amount of movement of the camera.
For this reason, it is possible to grip a more accurate position of the workpiece by detecting the amount of movement of the camera and reflecting it on the gripping mechanism of the transfer robot.
At this time, the position error of the workpiece can be further reduced by increasing the correlation between the workpiece shape based on the image information and the basic shape to a predetermined threshold.
A specific example of the correlation threshold between the workpiece shape acquired by the camera and the basic shape is, for example, an area of the workpiece shape, a circumference, or the like, and can be arbitrarily set.

また、このときの装置としては、カメラで認識されたワークの形状と、予め所定方向から視たワークモデルの基本形状との相関性を算出することによりワークを特定し、その位置を認識することのできる画像処理機構や、カメラで認識された画像情報に基づいて、カメラを前記ワークモデルの基本形状が得られる方向に移動させるための移動機構を設け、前記画像処理機構には、移動機構により前記ワークモデルの基本形状が得られる方向に移動したカメラで取得した画像情報に基づいて算出される所定の条件が所定の閾値に達したか否かを判定する判定機能を持たせれば好適である。   In addition, as an apparatus at this time, the work is identified by calculating the correlation between the shape of the work recognized by the camera and the basic shape of the work model viewed from a predetermined direction in advance, and its position is recognized. And a moving mechanism for moving the camera in a direction in which the basic shape of the work model is obtained based on image information recognized by the camera. The image processing mechanism includes a moving mechanism. It is preferable to have a determination function for determining whether or not a predetermined condition calculated based on image information acquired by a camera moved in a direction in which the basic shape of the work model is obtained reaches a predetermined threshold. .

前記所定の条件としては、例えばワーク形状に基づいて算出される相関性、或いはワークの位置とカメラの位置との差が挙げられる。   Examples of the predetermined condition include a correlation calculated based on a workpiece shape, or a difference between a workpiece position and a camera position.

また本発明では、前記第1の工程において、カメラで取得した画像情報に複数のワークが認識される場合には、最も相関性の高いワークを選択し、位置を認識するようにした。
このように画像情報に複数のワークが認識されるときの処理について、最も相関性の高いワークを選択するようにしておけば、より迅速に処理することができ、しかも処理効率を高めることができる。
また、このときの装置としては、前記画像処理機構に、カメラによって複数のワークが認識された場合に、最も相関性が高いワークを選択することのできる選択機能を持たせれば好適である。
In the present invention, when a plurality of workpieces are recognized in the image information acquired by the camera in the first step, the workpiece having the highest correlation is selected and the position is recognized.
As described above, when a plurality of workpieces are recognized in the image information, if the workpiece having the highest correlation is selected, the processing can be performed more quickly and the processing efficiency can be improved. .
Further, as the apparatus at this time, it is preferable that the image processing mechanism has a selection function capable of selecting a workpiece having the highest correlation when a plurality of workpieces are recognized by the camera.

また、本発明では、前記第1の工程における前記相関性と、前記第3の工程における前記相関性を比較し、この結果、第3の工程における相関性が第1の工程における相関性より高い場合には、前記第2の工程と第3の工程を繰り返し、第3の工程における相関性が第1の工程における相関性より低い場合には、次に相関性が高いワークに変更するようにした。   In the present invention, the correlation in the first step is compared with the correlation in the third step, and as a result, the correlation in the third step is higher than the correlation in the first step. In some cases, the second step and the third step are repeated. If the correlation in the third step is lower than the correlation in the first step, the workpiece is changed to the next highest correlation. did.

また、本発明では、前記第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差と、前記第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差を比較し、この結果、第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差が第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差より小さい場合には、前記第2の工程と第3の工程を繰り返し、第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差が第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差より大きい場合には、次に相関性が高いワークに変更するようにした。   In the present invention, the difference between the workpiece position and the camera position in the first step and the difference between the workpiece position and the camera position in the third step are compared. As a result, in the third step If the difference between the workpiece position and the camera position is smaller than the difference between the workpiece position and the camera position in the first step, the second step and the third step are repeated, and the workpiece in the third step is repeated. When the difference between the position and the camera position is larger than the difference between the work position and the camera position in the first step, the work is changed to the work having the next highest correlation.

すなわち、カメラを基本形状が得られる方向に移動させると、正規のワークであれば、相関性が高まるかワークの位置とカメラ位置との差が小さくなるはずであるが、相関性が低くなったりワークの位置とカメラ位置との差が大きくなるということは、ワークが異なっていることを意味する。   In other words, if the camera is moved in the direction in which the basic shape can be obtained, if it is a regular workpiece, the correlation should be increased or the difference between the position of the workpiece and the camera position should be reduced. A large difference between the position of the workpiece and the camera position means that the workpiece is different.

このため、そのときは、次に相関性が高いワークに変更することで、ロスタイムを少なく処理できる。
また、このときの装置としては、前記画像処理機構に、カメラの移動に伴って、移動前と移動後の相関性を比較する比較機能を持たせ、この比較機能で比較した結果、移動後の相関性が移動前の相関性より低い場合は、次に相関性が高いワークに切り換えるワーク変更機能を持たせれば好適である。
Therefore, at that time, the loss time can be reduced by changing to the work having the next highest correlation.
In addition, as an apparatus at this time, the image processing mechanism is provided with a comparison function for comparing the correlation between before and after movement as the camera moves. When the correlation is lower than the correlation before the movement, it is preferable to have a workpiece changing function for switching to a workpiece having the next highest correlation.

カメラで取得した画像情報に基づいてワークの位置を認識する際、予め所定の方向から視たワークモデルの基本形状を記憶しておき、この基本形状と、カメラで取得した画面情報に基づくワーク形状との相関性を算出することでワークを特定し、その位置を認識するようにするとともに、第1の工程で、カメラで取得した画像情報に基づいてワークの位置を認識し、この位置に基づいて、第2の工程で、カメラを前記基本形状が得られる方向に移動させ、その後、再度、第3の工程で、カメラから得られた画像情報に基づいてワークの位置を認識し、第3の工程で得られたワーク形状と基本形状との相関性が所定の閾値に達するまで、或いは第3の工程で得られたワークの位置とカメラの位置との差が所定の閾値に達するまで、第2の工程と第3の工程を繰り返すことで、所望のワークに対する精度の高い位置・姿勢の検出が可能となる。   When recognizing the position of the workpiece based on the image information acquired by the camera, the basic shape of the workpiece model viewed from a predetermined direction is stored in advance, and this basic shape and the workpiece shape based on the screen information acquired by the camera The position of the workpiece is identified by calculating the correlation between the workpiece and the position of the workpiece. The position of the workpiece is recognized based on the image information acquired by the camera in the first step. In the second step, the camera is moved in the direction in which the basic shape is obtained, and then in the third step, the position of the workpiece is recognized based on the image information obtained from the camera. Until the correlation between the workpiece shape and the basic shape obtained in the step reaches a predetermined threshold, or until the difference between the workpiece position and the camera position obtained in the third step reaches a predetermined threshold, The second step and By repeating the third step, it is possible to detect accurate position and orientation relative to the desired workpiece.

この際、画像情報に複数のワークが認識される場合に、最も相関性の高いワークを選択したり、または、第1の工程における相関性と第3の工程における相関性或いはワークの位置とカメラ位置との差を比較して、所定のケースには、次に相関性が高いワークに変更したりすれば、より迅速にかつ効率的に処理できる。   At this time, when a plurality of workpieces are recognized in the image information, the workpiece having the highest correlation is selected, or the correlation in the first step and the correlation in the third step or the position of the workpiece and the camera are selected. By comparing the difference with the position and changing to a work having the next highest correlation in a predetermined case, it can be processed more quickly and efficiently.

第1発明に係るワーク位置の認識方法の基本的な流れを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the basic flow of the recognition method of the workpiece | work position which concerns on 1st invention. 第1発明の基本フロー図である。It is a basic flow figure of the 1st invention. 本装置構成の概要と、ワークとカメラの位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of this apparatus structure, and the positional relationship of a workpiece | work and a camera. カメラの移動と相関性の閾値の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the movement of a camera, and the threshold value of correlation. 画像情報に複数のワークが認識される場合の説明図である。It is explanatory drawing when a some workpiece | work is recognized by image information. 図5の場合のフロー図である。It is a flowchart in the case of FIG. 第2発明に係るワーク位置の認識方法の基本的な流れを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the basic flow of the recognition method of the workpiece | work position which concerns on 2nd invention. 計算で求めたワークの中心位置と真のワークの中心位置との差とカメラの位置と計算で求めたワークの中心位置との差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the difference between the center position of the workpiece | work calculated | required by calculation, and the center position of a true workpiece | work, and the difference of the camera position and the center position of the workpiece | work calculated | required by calculation. 第2発明の基本フロー図Basic flow diagram of the second invention 第2発明の応用フロー図Application flow diagram of the second invention

第1発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
第1発明に係るワーク位置の認識方法は、1台のカメラで不規則な位置や姿勢のワーク等を認識するにあたり、ワークの形状等に特徴部分がない場合でも、その位置などを認識することができ、また、複数のワークがカメラの視野に入る場合でも、対象とすべきワークを的確に認識できるようにされ、カメラでワーク形状を取得し、このワーク形状と予め記憶した所定方向から視たワークモデルの基本形状との相関性を判断してワークを特定し、基本形状が得られる方向にカメラを移動させることで相関性を所定の閾値まで高め、カメラの移動量に基づいてワークの位置を算出するようにしている。
Embodiments of the first invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The work position recognition method according to the first aspect of the present invention recognizes an irregular position or posture of a work with a single camera even if there is no characteristic part in the work shape or the like. In addition, even when multiple workpieces fall within the field of view of the camera, the workpiece to be processed can be accurately recognized. The workpiece shape is acquired by the camera, and the workpiece shape is viewed from a predetermined direction stored in advance. The workpiece is identified by determining the correlation with the basic shape of the workpiece model, and the correlation is increased to a predetermined threshold by moving the camera in the direction in which the basic shape is obtained. The position is calculated.

すなわち、図3(a)に示すように、ワークWの上方にカメラCが配設され、このカメラCには、該カメラCをX、Y方向に移動自在にするための移動機構2が接続されており、この移動機構2や前記カメラCには、カメラCの移動量を指令したり、カメラCで取得した画像に基づいてワークを特定したり、ワークの位置を認識したりすることのできる画像処理機構1が接続されている。   That is, as shown in FIG. 3A, a camera C is disposed above the work W, and a moving mechanism 2 for making the camera C movable in the X and Y directions is connected to the camera C. The movement mechanism 2 and the camera C are instructed to move the camera C, specify the workpiece based on the image acquired by the camera C, and recognize the position of the workpiece. A possible image processing mechanism 1 is connected.

そして、この画像処理機構1には、少なくとも、基準の位置にセットされたワークWの中心の真上(基準カメラ位置)にカメラCが位置した場合にカメラCによって取得されるワーク形状をワークモデルの基本形状とした場合、実際の画像情報から得られるワーク形状と基本形状とを比較して両者の相関性が所定の閾値に達したか否かを判定することのできる判定機能や、カメラCで取得される画像に複数のワークが含まれる場合に、最も基本形状との相関性が高いワークCを選択することのできる選択機能や、カメラCの移動に伴って、移動前の相関性と移動後の相関性とを比較することのできる比較機能や、この比較の結果、移動後の相関性が移動前の相関性より低い場合に、次に相関性が高いワークに切り換えるワーク変更機能などが付与されている。   The image processing mechanism 1 includes at least a work shape acquired by the camera C when the camera C is positioned directly above the center of the work W set at the reference position (reference camera position). In the case of the basic shape, a work function obtained from actual image information is compared with the basic shape, and a determination function that can determine whether or not the correlation between the two has reached a predetermined threshold, or the camera C When a plurality of workpieces are included in the image acquired in step S1, the selection function that can select the workpiece C having the highest correlation with the basic shape, and the correlation before the movement with the movement of the camera C Comparison function that can compare with the correlation after movement, and work change function that switches to the next highest correlation when the correlation after movement is lower than the correlation before movement as a result of this comparison But It has been given.

すなわち、図3(a)に示すように、ワークWがカメラCの真下からα分ずれた位置に存在すると、このときカメラCから視たワーク形状は、カメラCがワークW中心の真上に位置した場合の基本形状とは異なる。そして、一般的に位置誤差αが大きくなればなるほど、そのときにカメラCで取得されるワーク形状と基本形状との相関性が下がり、図3(b)に示すように、相関性に関する評価値も下がる。   That is, as shown in FIG. 3A, when the workpiece W exists at a position shifted by α from the position immediately below the camera C, the workpiece shape viewed from the camera C at this time is such that the camera C is directly above the center of the workpiece W. It is different from the basic shape when positioned. In general, the larger the position error α, the lower the correlation between the workpiece shape and the basic shape acquired by the camera C at that time, and as shown in FIG. Also goes down.

逆に、位置誤差αが小さくなればなるほど、ワーク形状と基本形状との相関性が高まり、相関性に関する評価値も高まる。   Conversely, as the position error α decreases, the correlation between the workpiece shape and the basic shape increases, and the evaluation value related to the correlation also increases.

そこで、第1発明では、予め所定の方向(本実施例ではワークWの真上)から視たワークモデルの形状を基本形状として記憶しておき、実際のワークを取り扱うときは、図1、図2に示すように、カメラCでワーク形状を認識し、このワーク形状と基本形状との相関性を算出することでワークを特定するとともにその位置を認識し、カメラCを、基本形状が得られる方向に移動させる((図2では「カメラをモデル中心に近づける」と表現している)ことで位置誤差αを小さくし、再度、カメラCでワーク形状を認識し、図1にも示すように、ワーク形状と基本形状との相関性が所定の閾値に達するまで、カメラCの移動と、カメラによるワーク形状の認識を繰り返すようにしている。   Therefore, in the first invention, the shape of the workpiece model viewed from a predetermined direction (in the present embodiment, directly above the workpiece W) is stored as a basic shape, and when handling an actual workpiece, FIG. As shown in FIG. 2, the workpiece C is recognized by the camera C, the correlation between the workpiece shape and the basic shape is calculated, the workpiece is identified and its position is recognized, and the camera C can obtain the basic shape. The position error α is reduced by moving in the direction (in FIG. 2, “the camera is moved closer to the model center”), the work shape is recognized again by the camera C, and as shown in FIG. The movement of the camera C and the recognition of the workpiece shape by the camera are repeated until the correlation between the workpiece shape and the basic shape reaches a predetermined threshold value.

そして、画像処理機構1の判定機能により相関性が所定の閾値に達したことを検知すると、そのときのカメラCの移動量(前記基準カメラ位置からの変位量)が、ワークWの基準位置からの変位量であり、移載ロボットの把持機構等にカメラの移動量を知らせることで、把持機構等はワークWの位置を的確に認識することができる。なお、相関性に関する評価値が所定の閾値に達するまでの状態は図4にも示している。   When it is detected by the determination function of the image processing mechanism 1 that the correlation has reached a predetermined threshold, the movement amount of the camera C at that time (the displacement amount from the reference camera position) is changed from the reference position of the workpiece W. By notifying the gripping mechanism or the like of the transfer robot of the movement amount of the camera, the gripping mechanism or the like can accurately recognize the position of the workpiece W. The state until the evaluation value related to the correlation reaches a predetermined threshold is also shown in FIG.

ところで、以上のフローは、カメラCで取得されるワークWが1つだけの場合の基本フローであるが、次に、カメラCで取得される画像情報に複数のワークWが存在する場合のフローについて、図5、図6に基づき説明する。   By the way, the above flow is a basic flow when only one workpiece W is acquired by the camera C. Next, a flow when there are a plurality of workpieces W in the image information acquired by the camera C is shown. Will be described with reference to FIGS.

図6に示すように、画像取得時に複数のワークが認識された場合、パターンマッチングの結果、画像処理機構1の選択機能により、相関性が一番高いワークが選択され、当該ワークの画像に基づいて画像処理され、このワークに対して、相関性評価が行われる。すなわち、カメラを当該ワークの方向に向けて移動させ、画像処理機構の比較機能により移動前の相関性と移動後の相関性が評価される。   As shown in FIG. 6, when a plurality of workpieces are recognized at the time of image acquisition, the workpiece having the highest correlation is selected by the selection function of the image processing mechanism 1 as a result of pattern matching, and based on the image of the workpiece. The image is processed, and the correlation is evaluated for this work. That is, the camera is moved toward the workpiece, and the correlation before movement and the correlation after movement are evaluated by the comparison function of the image processing mechanism.

そして、移動前の評価値と移動後の評価値の対比において、移動後の相関性が移動前の相関性より高まっている場合には、前記例と同様の手順が行われるが、移動前の評価値より移動後の評価値が低下している場合は、画像処理機構1のワーク変更機能により次に相関性が高いワークへの切り換えが行われる。そして変更されたワークに対して、前記例と同様の手順で評価値が閾値より高くなるかどうかが判断され、図5に示すように、評価値が閾値より高くなれば、認識成功である。   And, in the comparison of the evaluation value before movement and the evaluation value after movement, when the correlation after movement is higher than the correlation before movement, the same procedure as the above example is performed, but before the movement, When the evaluation value after movement is lower than the evaluation value, the work change function of the image processing mechanism 1 switches to the work having the next highest correlation. Then, it is determined whether or not the evaluation value is higher than the threshold value for the changed work in the same procedure as in the above example. If the evaluation value is higher than the threshold value as shown in FIG.

図7は第2発明に係るワーク位置の認識方法の基本的な流れを説明するための説明図であり、カメラCは移動機構2によってX、Y方向に移動自在とされ、且つ画像処理機構1が接続されている。   FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the basic flow of the work position recognition method according to the second aspect of the invention. The camera C is movable in the X and Y directions by the moving mechanism 2, and the image processing mechanism 1. Is connected.

画像処理機構1はワークモデルの基本形状と実ワーク(カメラCによって取得されるワーク形状)の位置と姿勢を計算するパターンマッチング機構、カメラCで取得される画像に複数のワークが含まれる場合に、最も基本形状との相関性が高いワークCを選択することのできる選択機能、カメラCの移動に伴って、移動前のワーク位置とカメラ位置の差と移動後のワーク位置とカメラ位置の差とを比較することのできる比較機能、ワーク位置とカメラ位置との差が所定の閾値に達したか否かを判定することのできる判定機能や、移動後のワーク位置とカメラ位置の差が移動前のワーク位置とカメラ位置の差より大きい場合に、次に相関性が高いワークに切り換えるワーク変更機能などが付与されている。   The image processing mechanism 1 is a pattern matching mechanism that calculates the basic shape of a workpiece model and the position and orientation of an actual workpiece (a workpiece shape acquired by the camera C), and when an image acquired by the camera C includes a plurality of workpieces. , A selection function that can select the workpiece C having the highest correlation with the basic shape, and with the movement of the camera C, the difference between the workpiece position before the movement and the camera position, and the difference between the workpiece position after the movement and the camera position. A comparison function that can compare the difference between the workpiece position and the camera position, a determination function that can determine whether or not the difference between the workpiece position and the camera position has reached a predetermined threshold, and the difference between the workpiece position and the camera position after movement When the difference between the previous work position and the camera position is larger, a work change function for switching to the work having the next highest correlation is provided.

図7及び図8に示すように、第2発明では、先ず第1の工程でパターンマッチングによってワークの位置と姿勢を計算する。次いで、第2の工程で前記計算により求めたワーク中心位置に向けてカメラを移動する。そして、第3の工程で再度パターンマッチングを行う。このパターンマッチングによってカメラの現在位置(中心位置)と計算で求めたワーク中心位置との差(α’)が小さくなり、その結果、計算で求めたワーク中心位置と真のワーク中心位置との位置誤差も小さくなる。   As shown in FIGS. 7 and 8, in the second invention, first, the position and orientation of the workpiece are calculated by pattern matching in the first step. Next, the camera is moved toward the work center position obtained by the calculation in the second step. Then, pattern matching is performed again in the third step. This pattern matching reduces the difference (α ') between the current camera position (center position) and the calculated work center position, and as a result, the position between the calculated work center position and the true work center position. The error is also reduced.

上記の位置誤差が閾値よりも小さくなるまで前記第2工程と第3工程を繰り返すことができれば、図9に示すようにワーク位置の認識が完了する。   If the second step and the third step can be repeated until the position error becomes smaller than the threshold value, the workpiece position recognition is completed as shown in FIG.

また、取得した画像に複数のワークが含まれる場合は、図10に示すように、前記第3の工程で再度のパターンマッチングを行った結果、カメラの現在位置(中心位置)と計算で求めたワーク中心位置との差(α’)が移動前の差(α’)より大きくなった場合には、間違ったワークを選択したと判断してワーク(対象物)を基本形状との相関性が次に高いワークに変更する。
また、移動前の差(α’)が移動前の差(α’)より小さい場合には、前記と同様に位置誤差が閾値よりも小さくなるまで前記第2工程と第3工程を繰り返す。
Further, when the acquired image includes a plurality of workpieces, as shown in FIG. 10, as a result of performing pattern matching again in the third step, the current position (center position) of the camera and the calculation are obtained. If the difference (α ') from the workpiece center position is greater than the difference (α') before movement, it is determined that the wrong workpiece has been selected, and the correlation between the workpiece (object) and the basic shape Change to the next higher workpiece.
If the difference before movement (α ′) is smaller than the difference before movement (α ′), the second step and the third step are repeated until the position error becomes smaller than the threshold value as described above.

以上に説明した方法により、カメラで複数のワークを発見した場合でも、最初の段階から最も相関性が高いワークにカメラを接近させることで、より早く所望のワークにたどりつくことができ、また、最初のワークの選択が誤っていた場合でも、カメラが接近中に誤認識を判断できるため、最終的に所望のワークに早くたどりつくことができる。   Even if multiple cameras are found by the method described above, the desired workpiece can be reached more quickly by bringing the camera closer to the workpiece with the highest correlation from the first stage. Even if the selection of the workpiece is incorrect, since it is possible to determine erroneous recognition while the camera is approaching, it is possible to finally reach the desired workpiece at an early stage.

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。   In addition, this invention is not limited to the above embodiments. What has substantially the same configuration as the matters described in the claims of the present invention and exhibits the same operational effects belongs to the technical scope of the present invention.

1台のカメラだけを利用してワーク位置をより迅速に且つ正確に認識できるため、例えばワークを把持する把持ロボット用のワーク認識などに適用すれば有効である。   Since the work position can be recognized more quickly and accurately using only one camera, it is effective when applied to, for example, work recognition for a gripping robot that grips a work.

1…画像処理機構、2…移動機構、C…カメラ、W…ワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image processing mechanism, 2 ... Movement mechanism, C ... Camera, W ... Workpiece | work.

Claims (12)

カメラで取得した画像情報からワーク形状を認識し、このワーク形状と、予め記憶した所定の方向から視たワークモデルの基本形状との相関性を算出することによりワークを特定し、その位置を認識するようにしたワーク位置の認識方法であって、
前記カメラで取得した画像情報に基づいてワークの位置を認識する第1の工程と、
第1の工程で認識されたワークの位置に基づいて、カメラを前記基本形状が得られる方向に移動させる第2の工程と、
第2の工程後、再度、カメラから得られた画像情報に基づいてワークの位置を認識する第3の工程を備え、
所定の条件に達するまで第2の工程と第3の工程を繰り返すことを特徴とするワーク位置の認識方法。
The workpiece shape is recognized from the image information acquired by the camera, the workpiece is identified by calculating the correlation between the workpiece shape and the basic shape of the workpiece model viewed from a predetermined direction stored in advance, and its position is recognized. A method for recognizing a workpiece position,
A first step of recognizing a position of a work based on image information acquired by the camera;
A second step of moving the camera in a direction in which the basic shape is obtained based on the position of the workpiece recognized in the first step;
After the second step, a third step of recognizing the position of the workpiece based on the image information obtained from the camera again is provided.
A work position recognition method characterized by repeating the second step and the third step until a predetermined condition is reached.
請求項1に記載のワーク位置の認識方法であって、前記所定の条件が、前記第3の工程で得られたワーク形状と前記基本形状との相関性が所定の閾値に達することであることを特徴とするワーク位置の認識方法。   The workpiece position recognition method according to claim 1, wherein the predetermined condition is that a correlation between the workpiece shape obtained in the third step and the basic shape reaches a predetermined threshold value. A workpiece position recognition method characterized by 請求項1に記載のワーク位置の認識方法であって、前記所定の条件が、前記第3の工程で得られたワークの位置とカメラの位置との差が所定の閾値に達することであることを特徴とするワーク位置の認識方法。   2. The work position recognition method according to claim 1, wherein the predetermined condition is that a difference between the work position and the camera position obtained in the third step reaches a predetermined threshold value. A workpiece position recognition method characterized by 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のワーク位置の認識方法であって、
前記第1の工程において、カメラで取得した画像情報に複数のワークが認識される場合には、最も相関性の高いワークを選択し、位置を認識することを特徴とするワーク位置の認識方法。
The workpiece position recognition method according to any one of claims 1 to 3,
In the first step, when a plurality of workpieces are recognized in image information acquired by a camera, the workpiece position recognition method is characterized in that the workpiece having the highest correlation is selected and the position is recognized.
請求項2または請求項4のいずれかに記載のワーク位置の認識方法であって、
前記第1の工程における前記相関性と、前記第3の工程における前記相関性を比較し、この結果、第3の工程における相関性が第1の工程における相関性より高い場合には、前記第2の工程と第3の工程を繰り返し、第3の工程における相関性が第1の工程における相関性より低い場合には、次に相関性が高いワークに変更することを特徴とするワーク位置の認識方法。
A method for recognizing a workpiece position according to claim 2, wherein:
The correlation in the first step and the correlation in the third step are compared. As a result, if the correlation in the third step is higher than the correlation in the first step, Step 2 and the third step are repeated, and when the correlation in the third step is lower than the correlation in the first step, the workpiece is changed to the workpiece having the next highest correlation. Recognition method.
請求項3または請求項4のいずれかに記載のワーク位置の認識方法であって、前記第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差と、前記第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差を比較し、この結果、第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差が第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差より小さい場合には、前記第2の工程と第3の工程を繰り返し、第3の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差が第1の工程におけるワークの位置とカメラ位置との差より大きい場合には、次に相関性が高いワークに変更することを特徴とするワーク位置の認識方法。   5. The workpiece position recognition method according to claim 3, wherein a difference between a workpiece position and a camera position in the first step and a workpiece position and a camera in the third step are determined. If the difference between the position of the workpiece and the camera position in the third step is smaller than the difference between the position of the workpiece and the camera position in the first step, the second difference is determined. If the difference between the work position and the camera position in the third process is larger than the difference between the work position and the camera position in the first process, the correlation is next high. A method for recognizing a workpiece position, wherein the workpiece position is changed to a workpiece. カメラで取得した画像情報に基づいてワークの位置を認識することのできるワーク位置の認識装置であって、
画像情報を取得することのできるカメラと、
このカメラで認識されたワークの形状と、予め所定方向から視たワークモデルの基本形状との相関性を算出することによりワークを特定し、その位置を認識することのできる画像処理機構と、
カメラで認識された画像情報に基づいて、カメラを前記ワークモデルの基本形状が得られる方向に移動させるための移動機構を備え、
前記画像処理機構は、前記移動機構により前記ワークモデルの基本形状が得られる方向に移動したカメラで取得した画像情報に基づいて算出される所定の条件が所定の閾値に達したか否かを判定する判定機能を有することを特徴とするワーク位置の認識装置。
A workpiece position recognition apparatus capable of recognizing a workpiece position based on image information acquired by a camera,
A camera capable of acquiring image information;
An image processing mechanism capable of identifying the workpiece by calculating the correlation between the shape of the workpiece recognized by the camera and the basic shape of the workpiece model viewed in advance from a predetermined direction, and recognizing the position;
A moving mechanism for moving the camera in a direction in which the basic shape of the work model is obtained based on image information recognized by the camera;
The image processing mechanism determines whether or not a predetermined condition calculated based on image information acquired by a camera moved in a direction in which a basic shape of the work model is obtained by the moving mechanism has reached a predetermined threshold value. A workpiece position recognizing device characterized by having a determination function.
請求項7に記載のワーク位置の認識装置であって、前記所定の条件は、ワーク形状に基づいて算出される相関性であることを特徴とするワーク位置の認識装置。   8. The workpiece position recognition apparatus according to claim 7, wherein the predetermined condition is a correlation calculated based on a workpiece shape. 請求項7に記載のワーク位置の認識装置であって、前記所定の条件は、ワークの位置とカメラの位置との差であることを特徴とするワーク位置の認識装置   8. The workpiece position recognition apparatus according to claim 7, wherein the predetermined condition is a difference between a workpiece position and a camera position. 請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載のワーク位置の認識装置であって、前記画像処理機構は、前記カメラによって複数のワークが認識された場合に、最も相関性が高いワークを選択することのできる選択機能を有することを特徴とするワーク位置の認識装置。   The workpiece position recognition device according to any one of claims 7 to 9, wherein the image processing mechanism selects a workpiece having the highest correlation when a plurality of workpieces are recognized by the camera. A workpiece position recognizing device having a selection function capable of being selected. 請求項8または請求項10のいずれかに記載のワーク位置の認識装置であって、前記画像処理機構は、前記カメラの移動に伴って、移動前と移動後の前記相関性を比較する比較機能を有しており、この比較機能で比較した結果、移動後の相関性が移動前の相関性より低い場合は、次に相関性が高いワークに切り換えるワーク変更機能を有することを特徴とするワーク位置の認識装置。   11. The workpiece position recognition apparatus according to claim 8, wherein the image processing mechanism compares the correlation before and after the movement with the movement of the camera. If the correlation after movement is lower than the correlation before movement as a result of comparison by this comparison function, the workpiece has a workpiece change function for switching to the workpiece having the next highest correlation. Position recognition device. 請求項9または請求項10のいずれかに記載のワーク位置の認識装置であって、前記画像処理機構は、前記カメラの移動に伴って、移動前と移動後の前記位置の差を比較する比較機能を有しており、この比較機能で比較した結果、移動後の位置の差が移動前の位置の差より大きい場合は、次に相関性が高いワークに切り換えるワーク変更機能を有することを特徴とするワーク位置の認識装置。   11. The workpiece position recognition apparatus according to claim 9, wherein the image processing mechanism compares a difference between the position before and after the movement with the movement of the camera. If the difference in the position after movement is larger than the difference in position before movement as a result of comparison by this comparison function, it has a work change function to switch to the next highly correlated work Work position recognition device.
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