JP2024025074A - Marker position registration device, marker position registration program, and marker position registration method - Google Patents

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JP2024025074A JP2022128217A JP2022128217A JP2024025074A JP 2024025074 A JP2024025074 A JP 2024025074A JP 2022128217 A JP2022128217 A JP 2022128217A JP 2022128217 A JP2022128217 A JP 2022128217A JP 2024025074 A JP2024025074 A JP 2024025074A
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Abstract

【課題】複数のマーカの位置を登録する際の手間を軽減することができるマーカ位置登録装置を提供する。【解決手段】対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像にうつる被写体の位置データを、当該画像を撮影する撮影部を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとして取得する画像取得部113と、画像に含まれるマーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が登録されている既登録マーカ、及び対象機器座標系上の位置情報が登録されていない未登録マーカを検出する検出部114と、検出部114により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報を、既登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録する登録部112と、を備える。【選択図】図3The present invention provides a marker position registration device that can reduce the effort required to register the positions of a plurality of markers. [Solution] An image acquisition unit that acquires positional data of a subject reflected in an image including a work area of a target device and a plurality of markers as data on a three-dimensional camera coordinate system based on a photographing unit that photographs the image. 113, registered markers for which position information on the target device coordinate system for each specific position of the marker is registered, and position information for the target device coordinate system for each specific position of the marker included in the image are not registered. A detection unit 114 detects an unregistered marker, and when the detection unit 114 detects an unregistered marker, the position information on the target device coordinate system corresponding to the unregistered marker is transferred to the target device coordinate system corresponding to the registered marker. It includes a registration unit 112 that performs registration based on position information on the system. [Selection diagram] Figure 3

Description

本発明は、マーカ位置登録装置、マーカ位置登録プログラム及びマーカ位置登録方法に関する。 The present invention relates to a marker position registration device, a marker position registration program, and a marker position registration method.

カメラを使ってロボットの動作を教示する場合、ロボット座標系とカメラ座標系との位置関係を調整して一致させることが要求される。下記特許文献1では、仮想ロボットの位置及び姿勢を手動で動かし、現実のロボットと仮想ロボットとが一致していると作業員が判断した時の位置姿勢情報を使って、ロボットの動作を教示している。 When using a camera to teach a robot's movements, it is necessary to adjust the positional relationship between the robot coordinate system and the camera coordinate system so that they match. In Patent Document 1 listed below, the position and orientation of a virtual robot are manually moved, and the robot's movements are taught using position and orientation information when the worker judges that the real robot and the virtual robot match. ing.

特開2020-55075号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-55075

特許文献1の手法では、仮想ロボットを操作する手間がかかる上、一致しているかどうかを作業員が判断するため、調整の精度が高いとは言えない。これらの問題を解決するために、例えば、ロボットの作業領域に置いたマーカを利用する手法がある。この手法では、例えば、マーカとロボットとの位置関係を登録し、その位置関係に基づいて算出した座標変換式を利用して、座標系の位置関係を調整することが考えられる。 In the method of Patent Document 1, it takes time and effort to operate the virtual robot, and the operator judges whether or not they match, so it cannot be said that the accuracy of adjustment is high. To solve these problems, for example, there is a method of using markers placed in the robot's work area. In this method, for example, the positional relationship between the marker and the robot may be registered, and the positional relationship in the coordinate system may be adjusted using a coordinate transformation formula calculated based on the positional relationship.

しかし、この手法では、マーカを複数用いる場合に、マーカごとにロボットとの位置関係を登録する必要があり、手間がかかる。 However, in this method, when a plurality of markers are used, it is necessary to register the positional relationship with the robot for each marker, which is time-consuming.

そこで、本発明は、複数のマーカの位置を登録する際の手間を軽減することができるマーカ位置登録装置、マーカ位置登録プログラム及びマーカ位置登録方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a marker position registration device, a marker position registration program, and a marker position registration method that can reduce the effort required to register the positions of a plurality of markers.

本発明の一態様に係るマーカ位置登録装置は、対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像を、当該画像を撮影する撮影部を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとして取得する画像取得部と、画像に含まれるマーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が登録されている既登録マーカ、及び対象機器座標系上の位置情報が登録されていない未登録マーカを検出する検出部と、検出部により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報を、既登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録する登録部と、を備える。 A marker position registration device according to one aspect of the present invention acquires an image including a work area of a target device and a plurality of markers as data on a three-dimensional camera coordinate system based on a photographing unit that photographs the image. The image acquisition unit selects registered markers that have registered position information on the target device coordinate system for each specific position of the marker, and registers position information on the target device coordinate system from among the markers included in the image. a detection unit that detects an unregistered marker that has not been registered; and a detection unit that detects an unregistered marker that has not been registered; A registration unit that performs registration based on position information on the system.

この態様によれば、対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像をカメラ座標系上のデータとして取得し、その画像に含まれるマーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が既に登録されている既登録マーカ、及びマーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報がまだ登録されていない未登録マーカを検出し、既登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて、未登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報を登録することができる。したがって、対象機器の作業領域に既登録マーカと未登録マーカとを配置して同一画像内におさめて撮影することで、未登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報を、既登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録することが可能となる。 According to this aspect, an image including the work area of the target device and a plurality of markers is acquired as data on the camera coordinate system, and the target device coordinate system for each specific position of the marker is selected from among the markers included in the image. Detect registered markers for which the above position information has already been registered, and unregistered markers for which position information on the target device coordinate system for each specific position of the marker has not yet been registered, and Based on the position information on the target device coordinate system corresponding to the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the unregistered marker, it is possible to register the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the unregistered marker. Therefore, by placing a registered marker and an unregistered marker in the work area of the target device and capturing them in the same image, the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the unregistered marker can be obtained. , registration can be performed based on position information on the target device coordinate system corresponding to a specific position of a registered marker.

上記態様において、検出部により検出された既登録マーカを基準にして三次元のマーカ座標系を設定する座標系設定部と、検出部により検出された既登録マーカのカメラ座標系及びマーカ座標系それぞれにおける特定の位置に基づいて、カメラ座標系とマーカ座標系との座標を変換するための変換式を算定する算定部と、をさらに備え、登録部は、算定部により算定された変換式、及び既登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報を用いて、未登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報を登録してもよい。 In the above aspect, the coordinate system setting section sets a three-dimensional marker coordinate system based on the registered marker detected by the detection section, and the camera coordinate system and marker coordinate system of the registered marker detected by the detection section, respectively. The registration unit further includes a calculation unit that calculates a conversion formula for converting the coordinates between the camera coordinate system and the marker coordinate system based on a specific position in the calculation unit, and the registration unit calculates the conversion formula calculated by the calculation unit, and Position information on the target device coordinate system corresponding to an unregistered marker may be registered using position information on the target device coordinate system corresponding to the registered marker.

この態様によれば、既登録マーカを基準にして三次元のマーカ座標系を設定し、既登録マーカのカメラ座標系及びマーカ座標系それぞれにおける特定の位置に基づいて、カメラ座標系とマーカ座標系との座標を変換する変換式を算定し、既登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報に加え、上記変換式をさらに用いることで、未登録マーカの対象機器座標系上の位置情報を登録することが可能となる。 According to this aspect, a three-dimensional marker coordinate system is set based on the registered marker, and the camera coordinate system and the marker coordinate system are set based on specific positions of the registered marker in the camera coordinate system and the marker coordinate system. By further using the above conversion formula in addition to the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the registered marker, the coordinates of the unregistered marker can be changed to It becomes possible to register the above location information.

上記態様において、検出部により検出される既登録マーカ及び未登録マーカの総数が、所定の最大マーカ数を超えている場合に、上限数を超えたマーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部をさらに備えてもよい。 In the above aspect, when the total number of registered markers and unregistered markers detected by the detection unit exceeds a predetermined maximum number of markers, an output that outputs a message to the effect that markers exceeding the upper limit number have been detected The device may further include a section.

この態様によれば、配置する必要のないマーカが置かれていることを作業員に喚起することが可能となる。 According to this aspect, it is possible to remind the worker that a marker that does not need to be placed is placed.

上記態様において、検出部により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部をさらに備えてもよい。 The above aspect may further include an output section that outputs a message to the effect that an unregistered marker has been detected when the detection section detects an unregistered marker.

この態様によれば、登録されていないマーカが置かれていることを作業員に喚起することが可能となる。 According to this aspect, it is possible to remind the worker that an unregistered marker is placed.

上記態様において、検出部により検出される既登録マーカの形状又は未登録マーカの形状が、所定の形状と一致するか否かを判定する判定部と、判定部により既登録マーカの形状又は未登録マーカの形状が所定の形状と一致しないと判定された場合に、所定の形状と一致しないマーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部と、をさらに備えてもよい。 In the above aspect, the determination unit determines whether the shape of the registered marker or the shape of the unregistered marker detected by the detection unit matches a predetermined shape; The image forming apparatus may further include an output unit that outputs a message to the effect that a marker that does not match the predetermined shape has been detected when it is determined that the shape of the marker does not match the predetermined shape.

この態様によれば、誤ったマーカ又はマーカ以外の物体が置かれていることを作業員に喚起することが可能となる。 According to this aspect, it is possible to remind the worker that an incorrect marker or an object other than the marker has been placed.

本発明の他の態様に係るマーカ位置登録プログラムは、コンピュータを、対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像にうつる被写体の位置データを、当該画像を撮影する撮影部を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとして取得する画像取得部、画像に含まれるマーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が登録されている既登録マーカ、及び対象機器座標系上の位置情報が登録されていない未登録マーカを検出する検出部、検出部により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報を、既登録マーカに対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録する登録部として機能させる。 A marker position registration program according to another aspect of the present invention allows a computer to transfer position data of a subject to an image including a work area of a target device and a plurality of markers in a three-dimensional manner based on a photographing unit that photographs the image. An image acquisition unit that acquires data as data on the camera coordinate system of the image, registered markers that have registered position information on the target device coordinate system for each specific position of the marker from among the markers included in the image, and the target device. A detection unit that detects an unregistered marker for which position information on the coordinate system is not registered, and when the detection unit detects an unregistered marker, detects the position information on the target device coordinate system corresponding to the unregistered marker. It functions as a registration unit that performs registration based on position information on the target device coordinate system corresponding to the registration marker.

この態様によれば、対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像にうつる被写体の位置データをカメラ座標系上のデータとして取得し、その画像に含まれるマーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が既に登録されている既登録マーカ、及びマーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報がまだ登録されていない未登録マーカを検出し、既登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて、未登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報を登録することができる。したがって、対象機器の作業領域に既登録マーカと未登録マーカとを配置して同一画像内におさめて撮影することで、未登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報を、既登録マーカの特定の位置に対応する対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録することが可能となる。 According to this aspect, the position data of the subject reflected in the image including the work area of the target device and a plurality of markers is acquired as data on the camera coordinate system, and the specific position of the marker is determined from among the markers included in the image. Detects registered markers for which position information on the target device coordinate system has already been registered for each marker, and unregistered markers for which position information on the target device coordinate system for each specific position of the marker has not yet been registered. Based on the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the registered marker, the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the unregistered marker can be registered. Therefore, by placing a registered marker and an unregistered marker in the work area of the target device and capturing them in the same image, the position information on the target device coordinate system corresponding to the specific position of the unregistered marker can be obtained. , registration can be performed based on position information on the target device coordinate system corresponding to a specific position of a registered marker.

本発明によれば、複数のマーカの位置を登録する際の手間を軽減することができるマーカ位置登録装置、マーカ位置登録プログラム及びマーカ位置登録方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a marker position registration device, a marker position registration program, and a marker position registration method that can reduce the effort required to register the positions of a plurality of markers.

実施形態に係る撮影装置を含む溶接ロボットシステムの構成を例示する図である。1 is a diagram illustrating the configuration of a welding robot system including an imaging device according to an embodiment. マーカの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a marker. 実施形態に係る撮影装置の機能的な構成を例示する図である。1 is a diagram illustrating a functional configuration of an imaging device according to an embodiment. 入力フォームの一例を示す図である。It is a figure showing an example of an input form. 入力フォームにデータを入力する際の具体例を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a specific example of inputting data into an input form. 実施形態に係る撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of the photographing device according to the embodiment. 変形例に係るマーカの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the marker based on a modification.

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。また、図面は模式的なものであるため、各構成要素の寸法や比率は実際のものとは相違する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, those with the same reference numerals have the same or similar configurations. Furthermore, since the drawings are schematic, the dimensions and proportions of each component may differ from the actual ones.

図1は、実施形態に係る撮影装置(マーカ位置登録装置)1を含む溶接ロボットシステム100の構成を例示する図である。溶接ロボットシステム100は、例えば、撮影装置1と、ロボット制御装置2と、マニピュレータ3とを備える。撮影装置1とロボット制御装置2とは、例えばネットワークNaを介して接続され、ロボット制御装置2とマニピュレータ3とは、例えば通信ケーブルNbを介して接続される。ネットワークNaは、無線であっても、有線(通信ケーブルを含む)であってもよい。なお、溶接ロボットシステム100に、ティーチペンダントを含めてもよい。ティーチペンダントは、作業員がマニピュレータ3の動作を教示する際に用いる操作装置であり、ロボット制御装置2に接続して使用することができる。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a welding robot system 100 including an imaging device (marker position registration device) 1 according to an embodiment. Welding robot system 100 includes, for example, an imaging device 1, a robot control device 2, and a manipulator 3. The imaging device 1 and the robot control device 2 are connected, for example, via a network Na, and the robot control device 2 and the manipulator 3 are connected, for example, via a communication cable Nb. The network Na may be wireless or wired (including communication cables). Note that the welding robot system 100 may include a teach pendant. The teach pendant is an operating device used by a worker to teach the operation of the manipulator 3, and can be used by being connected to the robot control device 2.

マニピュレータ3は、ロボット制御装置2において設定される施工条件に従ってアーク溶接を行う溶接ロボットである。マニピュレータ3は、例えば、工場の床面等に固定されるベース部材上に設けられる多関節アーム31と、多関節アーム31の先端に連結される溶接トーチ32とを有する。多関節アーム31の先端には、溶接トーチ32に替えてツール等を連結することもできる。 The manipulator 3 is a welding robot that performs arc welding according to construction conditions set in the robot control device 2. The manipulator 3 includes, for example, a multi-joint arm 31 provided on a base member fixed to a factory floor or the like, and a welding torch 32 connected to the tip of the multi-joint arm 31. A tool or the like can be connected to the tip of the multi-joint arm 31 instead of the welding torch 32.

ロボット制御装置2は、マニピュレータ3の動作を制御する制御ユニットであり、例えば、制御部21、記憶部22、通信部23及び溶接電源部24を含む。 The robot control device 2 is a control unit that controls the operation of the manipulator 3, and includes, for example, a control section 21, a storage section 22, a communication section 23, and a welding power supply section 24.

制御部21は、例えば、プロセッサであり、プロセッサが記憶部22に記憶されている作業プログラムを実行することで、マニピュレータ3及び溶接電源部24を制御する。 The control unit 21 is, for example, a processor, and controls the manipulator 3 and the welding power supply unit 24 by executing a work program stored in the storage unit 22 .

通信部23は、ネットワークNaを介して接続される撮影装置1との通信を制御することや、通信ケーブルNbを介して接続されるマニピュレータ3との通信を制御する。 The communication unit 23 controls communication with the imaging device 1 connected via the network Na, and controls communication with the manipulator 3 connected via the communication cable Nb.

溶接電源部24は、例えば、溶接ワイヤの先端とワークとの間にアークを発生させるために、予め定められた溶接の施工条件に従って、溶接電流及び溶接電圧等をマニピュレータ3に供給する。溶接の施工条件には、例えば、溶接条件、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接距離及び溶接トーチの姿勢等のデータ項目が含まれる。溶接条件には、例えば、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイヤ送給速度及びワークの厚さ等のデータ項目が含まれる。溶接電源部24は、ロボット制御装置2と別個に備えることとしてもよい。 The welding power supply unit 24 supplies welding current, welding voltage, etc. to the manipulator 3 according to predetermined welding conditions, for example, in order to generate an arc between the tip of the welding wire and the workpiece. The welding execution conditions include, for example, data items such as welding conditions, welding start position, welding end position, welding distance, and attitude of the welding torch. The welding conditions include, for example, data items such as welding current, welding voltage, welding speed, wire feeding speed, and workpiece thickness. The welding power supply section 24 may be provided separately from the robot control device 2.

撮影装置1は、例えば、デジタルカメラ付きのタブレット端末を用いることができるが、これに限定されず、デジタルカメラ付きの可搬型端末であってよい。可搬型端末には、例えば、ARデバイス、スマートフォン、携帯情報端末(PDA)、ノートPC(パーソナルコンピュータ)等の持ち運び可能な端末を含むことができる。 The photographing device 1 can be, for example, a tablet terminal equipped with a digital camera, but is not limited thereto, and may be a portable terminal equipped with a digital camera. The portable terminal can include, for example, an AR device, a smartphone, a personal digital assistant (PDA), a notebook PC (personal computer), and the like.

撮影装置1は、例えば、制御部11、記憶部12、通信部13、撮影部14、座標取得部15、表示部16を含む。 The photographing device 1 includes, for example, a control section 11, a storage section 12, a communication section 13, a photographing section 14, a coordinate acquisition section 15, and a display section 16.

制御部11は、例えば、プロセッサであり、プロセッサが記憶部12に記憶されているマーカ位置登録プログラム等のプログラムを実行することにより、撮影装置1の各部を制御する。 The control unit 11 is, for example, a processor, and controls each unit of the photographing device 1 by executing a program such as a marker position registration program stored in the storage unit 12 .

記憶部12は、各種のプログラム及びデータを記憶する。各種のプログラムには、例えば、実施形態に係るマーカ位置登録プログラム等が含まれる。各種のデータには、例えば、マーカに関するマーカ情報や、マーカの配置に関するマーカ配置情報等が含まれる。なお、マーカ情報やマーカ配置情報は、ロボット制御装置2の記憶部22に記憶させてもよい。マーカ情報及びマーカ配置情報について、以下に説明する。 The storage unit 12 stores various programs and data. The various programs include, for example, the marker position registration program according to the embodiment. The various data include, for example, marker information regarding markers, marker placement information regarding marker placement, and the like. Note that the marker information and marker arrangement information may be stored in the storage unit 22 of the robot control device 2. The marker information and marker placement information will be explained below.

マーカ情報には、例えば、マーカを特定するためのマーカID及び識別画像、マーカのサイズに関するサイズ情報(例えば四角形の各辺の長さや各頂点の角度)、並びにマーカの形状に関する形状情報(例えば正方形や長方形)等を含むことができる。マーカの詳細については後述する。 The marker information includes, for example, a marker ID and identification image for identifying the marker, size information regarding the size of the marker (for example, the length of each side of a rectangle and the angle of each vertex), and shape information regarding the shape of the marker (for example, a square or rectangle). Details of the marker will be described later.

マーカ配置情報には、例えば、マーカIDごとに、そのIDのマーカに設けられる特定の位置(例えばマーカの四つのコーナー位置)ごとのロボット座標系上の位置情報等を含むことができる。なお、マーカ配置情報を、マーカ情報に含めて管理してもよい。 For example, the marker placement information can include, for each marker ID, position information on the robot coordinate system for each specific position (for example, four corner positions of the marker) provided on the marker of that ID. Note that the marker placement information may be managed by being included in the marker information.

通信部13は、ネットワークNaを介して接続されるロボット制御装置2との通信を制御する。 The communication unit 13 controls communication with the robot control device 2 connected via the network Na.

撮影部14は、例えば、レンズ及びイメージセンサ(撮像素子)を含むデジタルカメラであり、レンズで受光した被写体の光を電気信号(画像データ)に変換する。デジタルカメラは、二次元カメラ又は三次元カメラのいずれであってもよい。本実施形態に係る撮影部14は、例示的に、マニピュレータ3の作業領域及びマーカを含む画像を撮影する。 The photographing unit 14 is, for example, a digital camera including a lens and an image sensor (imaging device), and converts light from a subject received by the lens into an electrical signal (image data). A digital camera may be either a two-dimensional camera or a three-dimensional camera. The photographing unit 14 according to the present embodiment exemplarily photographs an image including the work area of the manipulator 3 and the marker.

図2に、マーカの一例を示す。同図に示すマーカMの上部中央付近には、マーカを特定するためのマーカID(マーカ識別子)として“1”が付与され、マーカMの四つのコーナー付近には、コーナー位置を特定するためのコーナーNO(コーナー識別子)として“0”~“3”までの番号が付与されている。また、マーカMの周縁部の内側には、マーカごとに模様や形状が異なる識別画像Iが付与されている。 FIG. 2 shows an example of a marker. Near the center of the top of the marker M shown in the figure, "1" is assigned as a marker ID (marker identifier) for identifying the marker, and near the four corners of the marker M, an ID for identifying the corner position is assigned. Numbers from "0" to "3" are assigned as corner numbers (corner identifiers). Moreover, an identification image I having a different pattern and shape for each marker is provided inside the peripheral edge of the marker M.

なお、マーカは、図2に示すマーカに限定されず、撮影部14に認識させることができるものであればよい。マーカとして、例えばARマーカを用いることが好ましい。ARマーカを用いることで、ARマーカを認識したときに、そのARマーカを基準にするカメラ座標系を、実際の映像に重ね合わせて表示させること等が簡易に実現できるようになる。また、マーカ識別子は、マーカIDに限定されず、例えば、番号や画像、形状又はそれらの組み合わせであってもよい。さらに、コーナー識別子は、コーナーNOに限定されず、例えば、記号や色、形状又はそれらの組み合わせであってもよい。 Note that the marker is not limited to the marker shown in FIG. 2, and may be any marker that can be recognized by the imaging unit 14. For example, it is preferable to use an AR marker as the marker. By using an AR marker, when an AR marker is recognized, it becomes possible to easily display a camera coordinate system based on the AR marker superimposed on the actual video. Further, the marker identifier is not limited to a marker ID, and may be, for example, a number, an image, a shape, or a combination thereof. Furthermore, the corner identifier is not limited to the corner number, and may be, for example, a symbol, color, shape, or a combination thereof.

図1に示す座標取得部15は、例えば、距離計測センサであり、対象物に対応する三次元の座標データ(以下、「点群データ」ともいう。)を取得する。距離計測センサとして、例えば、LiDAR(Light Detection and Ranging)センサ、ミリ波センサ、超音波センサ等を用いることができる。なお、対象物に対応する三次元の座標データを、異なる複数の位置から被写体を撮影した複数の画像に基づいて算定し、取得することにしてもよい。 The coordinate acquisition unit 15 shown in FIG. 1 is, for example, a distance measurement sensor, and acquires three-dimensional coordinate data (hereinafter also referred to as "point group data") corresponding to a target object. As the distance measurement sensor, for example, a LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor, a millimeter wave sensor, an ultrasonic sensor, etc. can be used. Note that the three-dimensional coordinate data corresponding to the object may be calculated and acquired based on a plurality of images of the object taken from a plurality of different positions.

表示部16は、例えば、タッチパネルを有するディスプレイであり、撮影部14による被写体の映像を表示するとともに、作業員による操作指示等の入力を受け付ける。表示部16は、例えばタッチパネルを有するディスプレイ装置として、撮影装置1とは別個に備えることとしてもよい。 The display unit 16 is, for example, a display having a touch panel, and displays an image of a subject captured by the imaging unit 14, and also receives input such as operation instructions from a worker. The display unit 16 may be provided separately from the photographing device 1, for example as a display device having a touch panel.

図3は、実施形態に係る撮影装置1の機能的な構成を例示する図である。撮影装置1は、機能的な構成として、例えば、表示制御部111と、登録部112と、画像取得部113と、検出部114と、マーカ座標系設定部115と、算定部116と、判定部117と、出力部118とを有する。各機能について、以下に順次説明する。 FIG. 3 is a diagram illustrating the functional configuration of the imaging device 1 according to the embodiment. The photographing device 1 has a functional configuration including, for example, a display control section 111, a registration section 112, an image acquisition section 113, a detection section 114, a marker coordinate system setting section 115, a calculation section 116, and a determination section. 117 and an output section 118. Each function will be sequentially explained below.

表示制御部111は、表示部16に表示させる内容を制御する。表示部16に表示させる内容として、例えば、入力フォームがある。入力フォームは、マニュピレータ3の作業領域に置かれたマーカのマーカ配置情報を登録するためのフォームである。 The display control unit 111 controls the content displayed on the display unit 16. The content displayed on the display unit 16 includes, for example, an input form. The input form is a form for registering marker placement information of markers placed in the work area of the manipulator 3.

図4に、入力フォームの一例を示す。同図の入力フォームFには、作業員が入力する入力項目として、例示的に、マーカID、コーナーNO、X座標、Y座標及びZ座標が設けられている。入力フォームFのマーカIDには、マーカMに付与されているIDを入力する。入力フォームFのコーナーNOには、マニュピレータ3の多関節アーム31の先端に連結されるツールの先端(特定箇所)が指し示すマーカMのコーナー位置に付与されている番号を入力する。入力フォームFのX座標、Y座標及びZ座標には、ツールの先端に対応するロボット座標系の各座標を入力する。なお、入力フォームFのX座標、Y座標及びZ座標に入力する座標は、ロボット座標系の座標であることには限定されず、座標取得部15により取得される座標データの座標系と異なる座標系であればよい。 FIG. 4 shows an example of an input form. Input form F in the same figure includes, for example, marker ID, corner number, X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate as input items to be input by the worker. In the marker ID of the input form F, the ID given to the marker M is input. In the corner number of the input form F, the number given to the corner position of the marker M pointed to by the tip (specific location) of the tool connected to the tip of the multi-joint arm 31 of the manipulator 3 is input. In the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of the input form F, each coordinate of the robot coordinate system corresponding to the tip of the tool is input. Note that the coordinates input in the X, Y, and Z coordinates of the input form F are not limited to coordinates in the robot coordinate system, and may be coordinates that are different from the coordinate system of the coordinate data acquired by the coordinate acquisition unit 15. It is fine as long as it is a system.

図4に加え、図5も参照しながら、具体的に説明する。図5に示すマーカMは、図2のマーカMと同じものである。この場合、マーカMに付与されているID“1”を、例えば、図4の入力フォームFの一行目のマーカIDに入力する。続いて、図5のツール32tの先端は、マーカMのコーナー番号“0”に対応するコーナー位置を指し示している。したがって、マーカに付与されているコーナー番号“0”を、図4の入力フォームFの一行目のコーナーNOに入力する。続いて、図5のティーチペンダントTPには、ツール32tの先端に対応するロボット座標系の座標として、“50,50,50”が表示されている。したがって、図4の入力フォームFの一行目のX座標、Y座標及びZ座標のそれぞれに、“50”を入力する。 A detailed explanation will be given with reference to FIG. 5 in addition to FIG. 4. The marker M shown in FIG. 5 is the same as the marker M shown in FIG. In this case, the ID "1" given to the marker M is inputted into the marker ID in the first line of the input form F in FIG. 4, for example. Subsequently, the tip of the tool 32t in FIG. 5 points to the corner position corresponding to the corner number "0" of the marker M. Therefore, the corner number "0" given to the marker is input to the corner number in the first row of the input form F in FIG. Subsequently, "50, 50, 50" is displayed on the teach pendant TP in FIG. 5 as the coordinates of the robot coordinate system corresponding to the tip of the tool 32t. Therefore, "50" is input to each of the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of the first line of the input form F in FIG.

図3に示す登録部112は、入力フォームFに入力された内容に基づいて、マーカのコーナー位置ごとのロボット座標系上の位置情報を生成し、上述したマーカ配置情報に含めて登録する。これにより、カメラ座標系のマーカMの位置とロボット座標系のマーカMの位置とを対応付けることが可能になる。 The registration unit 112 shown in FIG. 3 generates position information on the robot coordinate system for each corner position of the marker based on the content input in the input form F, and registers it as being included in the marker placement information described above. This makes it possible to associate the position of the marker M in the camera coordinate system with the position of the marker M in the robot coordinate system.

ここで、マーカMにある四つのコーナー位置のうち、三つ以上のコーナー位置に関する情報を入力フォームFに入力して、マーカ配置情報に登録することが好ましいが、これに限定されない。例えば、マーカMにある一つのコーナー位置に関する情報を登録し、その登録した一つのコーナー位置に関する情報と、そのマーカMに対応するマーカ情報に含まれるサイズ情報及び形状情報とに基づいて、他の三つのコーナー位置を算出し、マーカ配置情報に登録してもよい。また、マーカ配置情報に登録する対象は、マーカのコーナー位置に限定されず、マーカの特定の位置であればよく、その特定の位置を三つ以上登録してもよい。 Here, it is preferable that information regarding three or more corner positions out of the four corner positions of the marker M be input into the input form F and registered in the marker arrangement information, but the present invention is not limited thereto. For example, information about one corner position of a marker M is registered, and based on the registered information about the one corner position and size information and shape information included in the marker information corresponding to that marker M, other Three corner positions may be calculated and registered in the marker placement information. Further, the object to be registered in the marker placement information is not limited to the corner position of the marker, but may be any specific position of the marker, and three or more such specific positions may be registered.

画像取得部113は、撮影部14により撮影される画像に含まれる被写体の位置データを取得する。取得する位置データは、画像を撮影する撮影部14(例えば、レンズの中心)を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとなる。 The image acquisition section 113 acquires position data of a subject included in the image photographed by the photographing section 14 . The acquired position data is data on a three-dimensional camera coordinate system based on the photographing unit 14 that photographs the image (for example, the center of the lens).

検出部114は、撮影部14により撮影される画像の中から、マーカ配置情報に登録されている既登録のマーカ(以下、「既登録マーカ」という。)及びマーカ配置情報に登録されていない未登録のマーカ(以下、「未登録マーカ」という。)を、それぞれ検出する。例えば、マーカ情報に含まれるマーカの形状やサイズ、模様、色等に基づいて画像を解析し、解析した内容に基づいて特定されたマーカがマーカ配置情報に登録されている場合に、そのマーカを既登録マーカとして検出する。他方、解析した内容に基づいて特定されたマーカがマーカ配置情報に登録されていない場合に、そのマーカを未登録マーカとして検出する。 The detection unit 114 detects registered markers registered in the marker arrangement information (hereinafter referred to as “registered markers”) and unregistered markers not registered in the marker arrangement information from among the images captured by the imaging unit 14. Each registered marker (hereinafter referred to as "unregistered marker") is detected. For example, if an image is analyzed based on the shape, size, pattern, color, etc. of the marker included in the marker information, and a marker identified based on the analyzed content is registered in the marker placement information, the marker Detected as a registered marker. On the other hand, if the marker specified based on the analyzed content is not registered in the marker placement information, the marker is detected as an unregistered marker.

マーカ座標系設定部115は、検出部114により検出された既登録マーカを基準にして三次元のマーカ座標系を設定する。例えば、既登録マーカの特定の点(基準点)を基準にして三次元のマーカ座標系を設定することができる。検出された既登録マーカが複数存在する場合には、例えば、基準にするマーカを作業員が任意に選択してマーカ座標系を設定してもよいし、撮影画像の中心に最も近い位置にあるマーカを基準にしてマーカ座標系を設定してもよい。マーカの特定の点は、例えば、マーカの中心位置又はコーナー位置のいずれかであってもよいし、作業員がタッチパネル上で選択した位置であってもよい。 The marker coordinate system setting unit 115 sets a three-dimensional marker coordinate system based on the registered marker detected by the detection unit 114. For example, a three-dimensional marker coordinate system can be set based on a specific point (reference point) of a registered marker. If there are multiple detected registered markers, for example, the worker may arbitrarily select the reference marker and set the marker coordinate system, or the marker coordinate system may be set by arbitrarily selecting the marker that is the reference marker, or the marker located closest to the center of the photographed image may be set. A marker coordinate system may be set based on the marker. The specific point of the marker may be, for example, either the center position or corner position of the marker, or a position selected by the operator on the touch panel.

算定部116は、検出部114により検出された既登録マーカのカメラ座標系及びマーカ座標系それぞれにおけるコーナー位置に基づいて、カメラ座標系とマーカ座標系との座標を変換するための変換式を算定する。以下に、具体的に説明する。 The calculation unit 116 calculates a conversion formula for converting the coordinates between the camera coordinate system and the marker coordinate system based on the corner positions in the camera coordinate system and the marker coordinate system of the registered marker detected by the detection unit 114. do. This will be explained in detail below.

まず、既登録マーカのコーナーNO“0”、“1”、“2”の各座標に基づいてカメラ座標系A及びマーカ座標系Bをそれぞれ以下(1)のように定義する。ここで、コーナーNO“0”のカメラ座標系の座標を(x0、y0、z0)とし、同マーカ座標系の座標を(x'0、y'0、z'0)とする。コーナーNO“1”のカメラ座標系の座標を(x1、y1、z1)とし、同マーカ座標系の座標を(x'1、y'1、z'1)とする。コーナーNO“2”のカメラ座標系の座標を(x2、y2、z2)とし、同マーカ座標系の座標を(x'2、y'2、z'2)とする。

Figure 2024025074000002
First, the camera coordinate system A and the marker coordinate system B are defined as follows (1) based on the coordinates of the corner numbers "0", "1", and "2" of the registered markers. Here, the coordinates of corner No. "0" in the camera coordinate system are (x 0 , y 0 , z 0 ), and the coordinates of the marker coordinate system are (x' 0 , y' 0 , z' 0 ). The coordinates of corner No. "1" in the camera coordinate system are (x 1 , y 1 , z 1 ), and the coordinates of the same marker coordinate system are (x' 1 , y' 1 , z' 1 ). The coordinates of corner No. "2" in the camera coordinate system are (x 2 , y 2 , z 2 ), and the coordinates of the same marker coordinate system are (x' 2 , y' 2 , z' 2 ).
Figure 2024025074000002

上記(1)のカメラ座標系A及びマーカ座標系Bを用いてカメラ座標系とマーカ座標系との変換行列(A0、B0、Mt)を算出する。この変換行列を構成する座標A0、座標B0及び回転行列Mtを、それぞれ以下(2)のように定義する。

Figure 2024025074000003
A transformation matrix (A0, B0, Mt) between the camera coordinate system and the marker coordinate system is calculated using the camera coordinate system A and the marker coordinate system B in (1) above. The coordinate A0, the coordinate B0, and the rotation matrix Mt that constitute this transformation matrix are each defined as shown in (2) below.
Figure 2024025074000003

上記(2)のVAは、以下(3)のように算出する。

Figure 2024025074000004
VA in (2) above is calculated as in (3) below.
Figure 2024025074000004

上記(3)のvecA0、vecA1及びvecA2は、それぞれ以下(4)のように算出する。

Figure 2024025074000005
vecA 0 , vecA 1 , and vecA 2 in (3) above are each calculated as shown in (4) below.
Figure 2024025074000005

上記(2)のVBは、以下(5)のように算出する。

Figure 2024025074000006
V B in (2) above is calculated as in (5) below.
Figure 2024025074000006

上記(5)のvecB0、vecB1及びvecB2は、それぞれ以下(6)のように算出する。

Figure 2024025074000007
vecB 0 , vecB 1 and vecB 2 in (5) above are calculated as shown in (6) below.
Figure 2024025074000007

上記(1)から(6)に基づいて、座標取得部15により取得されたカメラ座標系の点pAを、マーカ座標系の点pBに変換するための変換式は、以下(7)のように表すことができる。

Figure 2024025074000008
Based on (1) to (6) above, the conversion formula for converting the point p A of the camera coordinate system acquired by the coordinate acquisition unit 15 to the point p B of the marker coordinate system is as shown in (7) below. It can be expressed as
Figure 2024025074000008

同様に、カメラ座標系の位置ベクトルの点vAを、マーカ座標系の位置ベクトルの点vBに変換するための変換式は、以下(8)のように表すことができる。

Figure 2024025074000009
Similarly, a conversion formula for converting point v A of the position vector of the camera coordinate system to point v B of the position vector of the marker coordinate system can be expressed as shown in (8) below.
Figure 2024025074000009

同様に、マーカ座標系の点pBを、カメラ座標系の点pAに変換するための変換式は、以下(9)のように表すことができる。

Figure 2024025074000010
Similarly, a conversion formula for converting point p B in the marker coordinate system to point p A in the camera coordinate system can be expressed as shown in (9) below.
Figure 2024025074000010

同様に、マーカ座標系の位置ベクトルの点vBを、カメラ座標系の位置ベクトルの点vAに変換するための変換式は、以下(10)のように表すことができる。

Figure 2024025074000011
Similarly, a conversion formula for converting point v B of the position vector of the marker coordinate system to point v A of the position vector of the camera coordinate system can be expressed as shown in (10) below.
Figure 2024025074000011

上記(7)から(10)の変換式により、カメラ座標系とマーカ座標系とを対応付けることができ、マーカ配置情報により、マーカ座標系とロボット座標系とを対応付けることができる。これにより、カメラ座標系とロボット座標系とを対応付けることも可能となる。 The conversion equations (7) to (10) above allow the camera coordinate system and the marker coordinate system to be associated with each other, and the marker placement information allows the marker coordinate system and the robot coordinate system to be associated with each other. This also makes it possible to associate the camera coordinate system with the robot coordinate system.

上記(7)から(10)の変換式を利用して、例えば、表示部16にマニピュレータ3のモデルをAR表示させることや、マニピュレータ3の動作を表示部16上でシミュレーションすることを行うことができる。 Using the conversion formulas (7) to (10) above, it is possible, for example, to display a model of the manipulator 3 on the display unit 16 in AR or to simulate the operation of the manipulator 3 on the display unit 16. can.

登録部112は、検出部114により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカに対応するロボット座標系上の位置情報を、既登録マーカに対応するロボット座標系上の位置情報に基づいて登録する。これにより、未登録マーカに対応するマーカ配置情報が登録され、これ以降、既登録マーカとして取り扱うことが可能となる。未登録マーカに対応するロボット座標系上の位置情報は、例えば、以下のように算出することができる。 When the detection unit 114 detects an unregistered marker, the registration unit 112 generates position information on the robot coordinate system corresponding to the unregistered marker based on position information on the robot coordinate system corresponding to the registered marker. register. As a result, the marker placement information corresponding to the unregistered marker is registered, and henceforth it can be handled as a registered marker. Position information on the robot coordinate system corresponding to an unregistered marker can be calculated as follows, for example.

同一の撮影画像に含まれる未登録マーカと既登録マーカは、同一のカメラ座標系上に位置する。そして、このカメラ座標系と既登録マーカを基準にするマーカ座標系は、算定部116により算定される上記(7)から(10)の変換式により対応付けることができる。したがって、既登録マーカの上記(7)から(10)の変換式を用いることで、同一のカメラ座標系上に位置する未登録マーカと既登録マーカそれぞれのカメラ座標系上の位置を、既登録マーカを基準にするマーカ座標系上の位置にそれぞれ変換できる。 An unregistered marker and a registered marker included in the same captured image are located on the same camera coordinate system. The camera coordinate system and the marker coordinate system based on the registered marker can be associated with each other using the conversion formulas (7) to (10) calculated by the calculation unit 116. Therefore, by using the conversion formulas (7) to (10) above for registered markers, the positions of the unregistered marker and the registered marker located on the same camera coordinate system on the camera coordinate system can be changed to Each can be converted to a position on the marker coordinate system based on the marker.

ここで、マーカ座標系とロボット座標系との座標変換式は、マーカのコーナー位置ごとのロボット座標系上の位置情報を含むマーカ配置情報を用いて上記(7)から(10)の変換式を算定するのと同様にして算定することができる。したがって、既登録マーカのマーカ座標系とロボット座標系との位置関係は、既登録マーカのマーカ配置情報に基づいて算定されるマーカ座標系とロボット座標系との座標変換式を用いることで定めることができる。それゆえ、この座標変換式を用いることで、同一のマーカ座標系上に位置する未登録マーカと既登録マーカそれぞれのマーカ座標系上の位置を、同一のロボット座標系上の位置にそれぞれ変換することができる。 Here, the coordinate transformation formula between the marker coordinate system and the robot coordinate system is the transformation formula (7) to (10) above using marker placement information including position information on the robot coordinate system for each corner position of the marker. It can be calculated in the same way as the calculation. Therefore, the positional relationship between the marker coordinate system of the registered marker and the robot coordinate system can be determined by using the coordinate transformation formula between the marker coordinate system and the robot coordinate system, which is calculated based on the marker placement information of the registered marker. Can be done. Therefore, by using this coordinate transformation formula, the positions of the unregistered marker and the registered marker located on the same marker coordinate system on the marker coordinate system are respectively converted to the positions on the same robot coordinate system. be able to.

判定部117は、検出部114により検出される既登録マーカの形状又は未登録マーカの形状が、所定の形状と一致するか否かを判定する。所定の形状は、マニピュレータ3の動作を教示するために用いる一つ以上のマーカの形状を任意に登録することができる。 The determining unit 117 determines whether the shape of the registered marker or the shape of the unregistered marker detected by the detecting unit 114 matches a predetermined shape. As the predetermined shape, the shape of one or more markers used for teaching the operation of the manipulator 3 can be arbitrarily registered.

出力部118は、各種のメッセージを出力する。メッセージの出力には、例えば、文字を表示させることや、音声を出力させることが含まれる。以下の(1)~(3)に出力部118が出力するメッセージを例示する。 The output unit 118 outputs various messages. Outputting a message includes, for example, displaying characters and outputting audio. Messages output by the output unit 118 are illustrated in (1) to (3) below.

(1)出力部118は、既登録マーカの形状又は未登録マーカの形状が所定の形状と一致しないと判定された場合に、所定の形状と一致しないマーカが検出された旨のメッセージを出力する。 (1) When it is determined that the shape of the registered marker or the shape of the unregistered marker does not match the predetermined shape, the output unit 118 outputs a message indicating that a marker that does not match the predetermined shape has been detected. .

(2)出力部118は、検出部114により検出される既登録マーカ及び未登録マーカの総数が、所定の最大マーカ数を超えている場合に、上限数を超えたマーカが検出された旨のメッセージを出力する。 (2) When the total number of registered markers and unregistered markers detected by the detection unit 114 exceeds a predetermined maximum number of markers, the output unit 118 outputs an information indicating that markers exceeding the upper limit number have been detected. Output a message.

(3)出力部118は、検出部114により未登録マーカが検出された場合に、未登録マーカが検出された旨のメッセージを出力する。 (3) When the detection unit 114 detects an unregistered marker, the output unit 118 outputs a message to the effect that an unregistered marker has been detected.

図6を参照して、実施形態に係る撮影装置1の動作の一例について説明する。 An example of the operation of the photographing device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 6.

最初に、撮影装置1の制御部11は、例えば、図4に示す入力フォームFを表示部16に表示させる(ステップS101)。入力フォームFを表示させるトリガーは、例えば、作業員の操作指示であってもよいし、ティーチペンダントTPを接続するロボット制御装置2からの表示指示であってもよい。 First, the control unit 11 of the photographing device 1 displays, for example, the input form F shown in FIG. 4 on the display unit 16 (step S101). The trigger for displaying the input form F may be, for example, an operation instruction from a worker, or a display instruction from the robot control device 2 to which the teach pendant TP is connected.

続いて、撮影装置1の制御部11は、入力フォームFに入力された内容に基づいて、マーカのコーナー位置ごとのロボット座標系上の位置情報を登録する(ステップS102)。 Next, the control unit 11 of the photographing device 1 registers position information on the robot coordinate system for each corner position of the marker based on the contents input in the input form F (step S102).

続いて、撮影装置1の撮影部14は、マニピュレータ3の作業領域及び複数のマーカを含む画像を撮影する(ステップS103)。 Subsequently, the photographing unit 14 of the photographing device 1 photographs an image including the work area of the manipulator 3 and a plurality of markers (step S103).

続いて、撮影装置1の制御部11は、上記ステップS103で撮影される画像からマーカを検出する(ステップS104)。 Subsequently, the control unit 11 of the photographing device 1 detects a marker from the image photographed in step S103 (step S104).

続いて、撮影装置1の制御部11は、上記ステップS104で検出した複数のマーカの中に未登録マーカが含まれるか否かを判定する(ステップS105)。この判定がNOである場合(ステップS105;NO)に、撮影装置1の制御部11は、後述するステップS107に処理を移行する。 Subsequently, the control unit 11 of the photographing device 1 determines whether an unregistered marker is included in the plurality of markers detected in step S104 (step S105). If this determination is NO (step S105; NO), the control unit 11 of the photographing device 1 moves the process to step S107, which will be described later.

上記ステップS105で未登録マーカが含まれると判定した場合(ステップS105;YES)に、撮影装置1の制御部11は、上記ステップS104で検出した既登録マーカに対応するマーカ配置情報に基づいて、未登録マーカのコーナー位置ごとのロボット座標系上の位置情報を登録する(ステップS106)。 If it is determined in step S105 that an unregistered marker is included (step S105; YES), the control unit 11 of the imaging device 1, based on the marker arrangement information corresponding to the registered marker detected in step S104, Position information on the robot coordinate system for each corner position of the unregistered marker is registered (step S106).

続いて、撮影装置1の制御部11は、上記ステップS104で検出された複数のマーカのうち、基準になるマーカのカメラ座標系及びマーカ座標系それぞれにおけるコーナー位置に基づいて、カメラ座標系とマーカ座標系との座標を変換するための変換式を算定する(ステップS107)。 Next, the control unit 11 of the photographing device 1 adjusts the camera coordinate system and the marker based on the corner position in the camera coordinate system and the marker coordinate system of the reference marker among the plurality of markers detected in step S104. A conversion formula for converting coordinates with the coordinate system is calculated (step S107).

続いて、撮影装置1の制御部11は、上記ステップS107で算定された変換式を用いて表示部16にマニピュレータ3のモデルをAR表示させることや、そのモデルを用いてマニピュレータ3の動作をシミュレーションする(ステップS108)。そして、本動作を終了する。 Next, the control unit 11 of the photographing device 1 displays the model of the manipulator 3 on the display unit 16 in AR using the conversion formula calculated in step S107, and simulates the operation of the manipulator 3 using the model. (Step S108). Then, this operation ends.

上述したように、実施形態に係る撮影装置1によれば、マニピュレータ3の作業領域及び複数のマーカを含む画像をカメラ座標系上のデータとして取得し、その画像に含まれるマーカの中から、既登録マーカ及び未登録マーカを検出し、検出した既登録マーカを基準にしてマーカ座標系を設定し、既登録マーカのカメラ座標系及びマーカ座標系それぞれにおけるコーナー位置に基づいて、カメラ座標系とマーカ座標系との変換式を算定し、その変換式と既登録マーカのコーナー位置に対応するロボット座標系上の位置情報とを用いて、未登録マーカのロボット座標系上の位置情報を登録することができる。 As described above, according to the imaging device 1 according to the embodiment, an image including the work area of the manipulator 3 and a plurality of markers is acquired as data on the camera coordinate system, and existing markers are selected from among the markers included in the image. Detect registered markers and unregistered markers, set a marker coordinate system based on the detected registered marker, and set the camera coordinate system and marker coordinate system based on the corner position of the registered marker in the camera coordinate system and marker coordinate system, respectively. Calculate the conversion formula with the coordinate system, and use the conversion formula and position information on the robot coordinate system corresponding to the corner position of the registered marker to register the position information on the robot coordinate system of the unregistered marker. Can be done.

したがって、マニピュレータ3の作業領域に既登録マーカと未登録マーカとを配置して同一画像内におさめて撮影することで、未登録マーカのコーナー位置に対応するロボット座標系上の位置情報を、既登録マーカのコーナー位置に対応するロボット座標系上の位置情報に基づいて登録することが可能となる。 Therefore, by placing a registered marker and an unregistered marker in the work area of the manipulator 3 and capturing them in the same image, the position information on the robot coordinate system corresponding to the corner position of the unregistered marker can be acquired. It becomes possible to register based on the position information on the robot coordinate system corresponding to the corner position of the registration marker.

それゆえ、実施形態に係る撮影装置1によれば、複数のマーカの位置を登録する際の手間を軽減することができる Therefore, according to the imaging device 1 according to the embodiment, it is possible to reduce the effort required to register the positions of a plurality of markers.

[変形例]
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。
[Modified example]
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various other forms without departing from the gist of the present invention. Therefore, the above embodiments are merely illustrative in all respects, and should not be construed as limiting.

また、上述した実施形態では、撮影装置1が、イメージセンサ(撮影部14)、距離計測センサ(座標取得部15)及び図3に示す各構成要素を備える態様について説明したが、これに限定されない。例えば、それぞれの構成要素を複数の装置に分散し、それら複数の装置を含むシステムとして実現してもよい。例示的に、図3に示す撮影装置1の各構成要素をサーバ装置に備え、そのサーバ装置が、イメージセンサ及び距離計測センサからネットワークを介して画像及び点群データを取得し、取得した画像に基づいて未登録マーカの位置情報を登録し、ネットワークを介して画像やメッセージ等を撮影装置1に送信してもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, the photographing device 1 has been described as including an image sensor (photographing section 14), a distance measurement sensor (coordinate acquisition section 15), and each component shown in FIG. 3, but the present invention is not limited to this. . For example, each component may be distributed to a plurality of devices and realized as a system including the plurality of devices. Illustratively, each component of the photographing device 1 shown in FIG. Based on this information, the position information of unregistered markers may be registered, and images, messages, etc. may be sent to the photographing device 1 via the network.

また、上述した実施形態では、マーカのコーナー位置にコーナー識別子を付与し、コーナー位置を指し示すツール32tの先端に対応するロボット座標系の座標を入力フォームFに入力しているが、これに限定されない。マーカの特定の位置にその位置を特定する位置識別子を付与し、特定の位置を指し示すツール32tの先端に対応するロボット座標系の座標を入力フォームFに入力できればよい。 Further, in the embodiment described above, a corner identifier is given to the corner position of the marker, and the coordinates in the robot coordinate system corresponding to the tip of the tool 32t pointing to the corner position are input into the input form F, but the invention is not limited to this. . It is sufficient if a position identifier for specifying the position is given to a specific position of the marker, and coordinates in the robot coordinate system corresponding to the tip of the tool 32t pointing to the specific position can be input into the input form F.

図7を参照して、具体的に説明する。同図に示すマーカMaの周縁部の内側に付与されている識別画像Iaには、マーカを特定するためのマーカ識別子として“10”が付与され、マーカMaの三つの特定の位置(×印の位置)付近には、特定の位置を特定するための位置識別子として“1”~“3”までの番号が付与されている。 This will be explained in detail with reference to FIG. The identification image Ia shown in the figure is given inside the periphery of the marker Ma, and "10" is given as a marker identifier for specifying the marker, and three specific positions of the marker Ma ( Numbers from "1" to "3" are assigned near the location as a location identifier for identifying a specific location.

また、上述した実施形態では、溶接ロボットを用いて説明したが、これに限定されない。例えば、ピッキング等を行うハンドリングロボットを含む産業用ロボットや、作業領域上で動き、位置合わせを行う必要がある機器全般に対して本発明を適用することができる。機器全般に適用する場合、上述した実施形態で用いた溶接ロボット及びロボット座標系を、それぞれ対象機器及び対象機器座標系と置き換えることができる。 Further, in the above-described embodiment, a welding robot is used, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to industrial robots including handling robots that perform picking, etc., and to general equipment that needs to move and align on a work area. When applied to devices in general, the welding robot and robot coordinate system used in the embodiments described above can be replaced with the target device and target device coordinate system, respectively.

1…撮影装置、2…ロボット制御装置、3…マニピュレータ、11…制御部、12…記憶部、13…通信部、14…撮影部、15…座標取得部、16…表示部、21…制御部、22…記憶部、23…通信部、24…溶接電源部、31…多関節アーム、32…溶接トーチ、32t…ツール、100…溶接ロボットシステム、111…表示制御部、112…登録部、113…画像取得部、114…検出部、115…マーカ座標系設定部、116…算定部、117…判定部、118…出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Imaging device, 2... Robot control device, 3... Manipulator, 11... Control unit, 12... Storage unit, 13... Communication unit, 14... Imaging unit, 15... Coordinate acquisition unit, 16... Display unit, 21... Control unit , 22...Storage unit, 23...Communication unit, 24...Welding power supply unit, 31...Multi-joint arm, 32...Welding torch, 32t...Tool, 100...Welding robot system, 111...Display control unit, 112...Registration unit, 113 ...Image acquisition section, 114...Detection section, 115...Marker coordinate system setting section, 116...Calculation section, 117...Judgment section, 118...Output section

Claims (6)

対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像にうつる被写体の位置データを、当該画像を撮影する撮影部を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとして取得する画像取得部と、
前記画像に含まれる前記マーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が登録されている既登録マーカ、及び前記対象機器座標系上の位置情報が登録されていない未登録マーカを検出する検出部と、
前記検出部により前記未登録マーカが検出された場合に、前記未登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報を、前記既登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録する登録部と、
を備えるマーカ位置登録装置。
an image acquisition unit that acquires position data of a subject reflected in an image including a work area of the target device and a plurality of markers as data on a three-dimensional camera coordinate system based on a photography unit that photographs the image;
Among the markers included in the image, there are already registered markers for which position information on the target device coordinate system is registered for each specific position of the marker, and for which position information on the target device coordinate system is not registered. a detection unit that detects an unregistered marker;
When the unregistered marker is detected by the detection unit, position information on the target device coordinate system corresponding to the unregistered marker is changed to position information on the target device coordinate system corresponding to the registered marker. a registration department to register based on;
A marker position registration device comprising:
前記検出部により検出された前記既登録マーカを基準にして三次元のマーカ座標系を設定する座標系設定部と、
前記検出部により検出された前記既登録マーカの前記カメラ座標系及び前記マーカ座標系それぞれにおける前記特定の位置に基づいて、前記カメラ座標系と前記マーカ座標系との座標を変換するための変換式を算定する算定部と、
をさらに備え、
前記登録部は、前記算定部により算定された前記変換式、及び前記既登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報を用いて、前記未登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報を登録する、
請求項1記載のマーカ位置登録装置。
a coordinate system setting unit that sets a three-dimensional marker coordinate system based on the registered marker detected by the detection unit;
a conversion formula for converting the coordinates of the camera coordinate system and the marker coordinate system based on the specific position of the registered marker detected by the detection unit in each of the camera coordinate system and the marker coordinate system; a calculation section that calculates
Furthermore,
The registration unit uses the conversion formula calculated by the calculation unit and the position information on the target device coordinate system corresponding to the registered marker to determine the location on the target device coordinate system corresponding to the unregistered marker. register the location information of
The marker position registration device according to claim 1.
前記検出部により検出される前記既登録マーカ及び前記未登録マーカの総数が、所定の最大マーカ数を超えている場合に、上限数を超えたマーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部をさらに備える、
請求項1又は2記載のマーカ位置登録装置。
an output unit that outputs a message to the effect that markers exceeding the upper limit number have been detected when the total number of the registered markers and the unregistered markers detected by the detection unit exceeds a predetermined maximum number of markers; further comprising;
The marker position registration device according to claim 1 or 2.
前記検出部により前記未登録マーカが検出された場合に、前記未登録マーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部をさらに備える、
請求項1又は2記載のマーカ位置登録装置。
further comprising an output unit that outputs a message indicating that the unregistered marker has been detected when the unregistered marker is detected by the detection unit;
The marker position registration device according to claim 1 or 2.
前記検出部により検出される前記既登録マーカの形状又は前記未登録マーカの形状が、所定の形状と一致するか否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記既登録マーカの形状又は前記未登録マーカの形状が前記所定の形状と一致しないと判定された場合に、前記所定の形状と一致しないマーカが検出された旨のメッセージを出力する出力部と、
をさらに備える請求項1又は2記載のマーカ位置登録装置。
a determination unit that determines whether the shape of the registered marker or the shape of the unregistered marker detected by the detection unit matches a predetermined shape;
If the determination unit determines that the shape of the registered marker or the shape of the unregistered marker does not match the predetermined shape, output a message to the effect that a marker that does not match the predetermined shape has been detected. an output section;
The marker position registration device according to claim 1 or 2, further comprising:
コンピュータを、
対象機器の作業領域及び複数のマーカを含む画像にうつる被写体の位置データを、当該画像を撮影する撮影部を基準にした三次元のカメラ座標系上のデータとして取得する画像取得部、
前記画像に含まれる前記マーカの中から、マーカの特定の位置ごとの対象機器座標系上の位置情報が登録されている既登録マーカ、及び前記対象機器座標系上の位置情報が登録されていない未登録マーカを検出する検出部、
前記検出部により前記未登録マーカが検出された場合に、前記未登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報を、前記既登録マーカに対応する前記対象機器座標系上の位置情報に基づいて登録する登録部、
として機能させるマーカ位置登録プログラム。
computer,
an image acquisition unit that acquires position data of a subject reflected in an image including a work area of the target device and a plurality of markers as data on a three-dimensional camera coordinate system based on a photography unit that photographs the image;
Among the markers included in the image, there are already registered markers for which position information on the target device coordinate system is registered for each specific position of the marker, and for which position information on the target device coordinate system is not registered. a detection unit that detects unregistered markers;
When the unregistered marker is detected by the detection unit, position information on the target device coordinate system corresponding to the unregistered marker is changed to position information on the target device coordinate system corresponding to the registered marker. Registration Department to register based on;
A marker position registration program that functions as a marker location registration program.
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