JP3235364B2 - 部品の姿勢検出装置 - Google Patents
部品の姿勢検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、部品の面を検出するこ
とにより部品の姿勢を検出する部品の姿勢検出装置に関
する。
とにより部品の姿勢を検出する部品の姿勢検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】工業用部品を組立てる際のはめあい検査
を行う場合、部品間の面を得る必要がある。また、ロボ
ットで部品をつかむ際にも、部品の向いている面を得る
必要がある。従来、部品の面を検出する場合、レーザレ
ンジファインダ、レーザ光、スリット光等の装置が用い
られている。これらにより、部品までの距離ｚ及び位置
ｘｙを求め、このｘｙｚもしくはｘｚによって部品の面
を求めている。
を行う場合、部品間の面を得る必要がある。また、ロボ
ットで部品をつかむ際にも、部品の向いている面を得る
必要がある。従来、部品の面を検出する場合、レーザレ
ンジファインダ、レーザ光、スリット光等の装置が用い
られている。これらにより、部品までの距離ｚ及び位置
ｘｙを求め、このｘｙｚもしくはｘｚによって部品の面
を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】スリット光は、直射日
光のような明るい光が部品にあたった場合、光が消えて
しまい部品までの距離が検出できなくなってしまう。ま
た、スリット光は、位置ｘｙの分解能が粗いため、スリ
ット光を動かして何度も撮影して分解能を上げる必要が
ある。更に、レーザレンジファインダやレーザ光は比較
的高価であり、目にも有害で保護具が必要である。
光のような明るい光が部品にあたった場合、光が消えて
しまい部品までの距離が検出できなくなってしまう。ま
た、スリット光は、位置ｘｙの分解能が粗いため、スリ
ット光を動かして何度も撮影して分解能を上げる必要が
ある。更に、レーザレンジファインダやレーザ光は比較
的高価であり、目にも有害で保護具が必要である。
【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、簡単でしかも安価に部品の面を検出して部品の三次
元姿勢を認識することができる部品の姿勢検出装置を提
供することを目的とする。
で、簡単でしかも安価に部品の面を検出して部品の三次
元姿勢を認識することができる部品の姿勢検出装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、一部に円または円弧形状の輪郭を有
する部品の姿勢を検出する姿勢検出装置において、画像
データ中にある点列の二つの端点と他の一点の合計三点
を通る円または円弧を仮定した後に点列の他の点が円の
円周上にあるか否かを判定し、点列の全ての要素の点が
円周上にあれば点列を仮定した円弧として認識し、円周
上から一定以上離れた点があれば点列を円弧に近似しな
い円弧抽出装置と、該円弧抽出装置で求められた円弧に
沿った点を用いて複数のステレオ点を求めるステレオ点
検出装置と、該ステレオ点検出装置で求められた複数の
ステレオ点と前記部品の面との距離に応じて面を求める
面検出装置と、該面検出装置で求められた面の状況によ
り前記部品の姿勢を評価する姿勢検出装置とからなるこ
とを特徴とする。
の本発明の構成は、一部に円または円弧形状の輪郭を有
する部品の姿勢を検出する姿勢検出装置において、画像
データ中にある点列の二つの端点と他の一点の合計三点
を通る円または円弧を仮定した後に点列の他の点が円の
円周上にあるか否かを判定し、点列の全ての要素の点が
円周上にあれば点列を仮定した円弧として認識し、円周
上から一定以上離れた点があれば点列を円弧に近似しな
い円弧抽出装置と、該円弧抽出装置で求められた円弧に
沿った点を用いて複数のステレオ点を求めるステレオ点
検出装置と、該ステレオ点検出装置で求められた複数の
ステレオ点と前記部品の面との距離に応じて面を求める
面検出装置と、該面検出装置で求められた面の状況によ
り前記部品の姿勢を評価する姿勢検出装置とからなるこ
とを特徴とする。
【０００６】また、一部に直線状の輪郭を有する部品の
姿勢を検出する姿勢検出装置においては、前記部品の輪
郭または同一平面上にある直線群を画像データから複数
抽出する直線抽出装置と、該直線抽出装置で求められた
複数の直線群を用いて複数のステレオ点を求めるステレ
オ点検出装置と、該ステレオ点検出装置で求められた複
数のステレオ点と前記部品の面との距離に応じて面を求
める面検出装置と、該面検出装置で求められた面の状況
により前記部品の姿勢を評価する姿勢検出装置とからな
ることを特徴とする
姿勢を検出する姿勢検出装置においては、前記部品の輪
郭または同一平面上にある直線群を画像データから複数
抽出する直線抽出装置と、該直線抽出装置で求められた
複数の直線群を用いて複数のステレオ点を求めるステレ
オ点検出装置と、該ステレオ点検出装置で求められた複
数のステレオ点と前記部品の面との距離に応じて面を求
める面検出装置と、該面検出装置で求められた面の状況
により前記部品の姿勢を評価する姿勢検出装置とからな
ることを特徴とする
【０００７】そして、前記面検出装置は、最小二乗法に
より面を求めると共にこの求められた面と複数のステレ
オ点との距離Ｄi をそれぞれ求める機能と、全ての距離
Ｄiがしきい値よりも小さくなるまで最大の値の距離Ｄi
を除いていく機能と、全ての距離Ｄi がしきい値より
も小さくなった時点で面を評価する機能とを備えたこと
を特徴とする。また、前記面検出装置は、ｎ個のステレ
オ点より３点を選んで面を求めると共にこの求められた
面と３個のステレオ点を除いたｎ−３個のステレオ点と
の距離Ｄi をそれぞれ求める距離設定機能と、しきい値
よりも小さい値の距離Ｄi の数をカウントするカウント
機能と、距離設定機能及びカウント機能の操作をｎＣ3
回繰り返す演算機能と、カウントされたしきい値よりも
小さい値の距離Ｄi の数うち最も個数の多い面を求める
面として評価する機能とを備えたことを特徴とする。
より面を求めると共にこの求められた面と複数のステレ
オ点との距離Ｄi をそれぞれ求める機能と、全ての距離
Ｄiがしきい値よりも小さくなるまで最大の値の距離Ｄi
を除いていく機能と、全ての距離Ｄi がしきい値より
も小さくなった時点で面を評価する機能とを備えたこと
を特徴とする。また、前記面検出装置は、ｎ個のステレ
オ点より３点を選んで面を求めると共にこの求められた
面と３個のステレオ点を除いたｎ−３個のステレオ点と
の距離Ｄi をそれぞれ求める距離設定機能と、しきい値
よりも小さい値の距離Ｄi の数をカウントするカウント
機能と、距離設定機能及びカウント機能の操作をｎＣ3
回繰り返す演算機能と、カウントされたしきい値よりも
小さい値の距離Ｄi の数うち最も個数の多い面を求める
面として評価する機能とを備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明では、円弧抽出装置によって部品の
円弧に沿った点を抽出し、抽出された点を用いてステレ
オ点検出装置によって複数のステレオ点を求め、ステレ
オ点に基づいて面検出装置によって部品の面を求め、こ
の面の状況に応じて姿勢検出装置によって部品の姿勢を
評価する。
円弧に沿った点を抽出し、抽出された点を用いてステレ
オ点検出装置によって複数のステレオ点を求め、ステレ
オ点に基づいて面検出装置によって部品の面を求め、こ
の面の状況に応じて姿勢検出装置によって部品の姿勢を
評価する。
【０００９】また、直線抽出装置によって部品の直線に
沿った点を抽出し、抽出された点を用いてステレオ点検
出装置によって複数のステレオ点を求め、ステレオ点に
基づいて面検出装置によって部品の面を求め、この面の
状況に応じて姿勢検出装置によって部品の姿勢を評価す
る。
沿った点を抽出し、抽出された点を用いてステレオ点検
出装置によって複数のステレオ点を求め、ステレオ点に
基づいて面検出装置によって部品の面を求め、この面の
状況に応じて姿勢検出装置によって部品の姿勢を評価す
る。
【００１０】そして面検出装置では、最小二乗法により
面を求めると共に求められた面と複数のステレオ点との
距離Ｄi をそれぞれ求め、全ての距離Ｄi がしきい値よ
りも小さくなるまで最大の値の距離Ｄi を除いていき、
全ての距離Ｄi がしきい値よりも小さくなった時点で面
を評価する。また、面検出装置では、ｎ個のステレオ点
より３点を選んで面を求めると共に求められた面と３個
のステレオ点を除いたｎ−３個のステレオ点との距離Ｄ
i をそれぞれ求め、しきい値よりも小さい値の距離Ｄi
の数をカウントしてこの操作をｎＣ3 回繰り返し、カウ
ントされたしきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数うち
最も個数の多い面を求める面として評価する。
面を求めると共に求められた面と複数のステレオ点との
距離Ｄi をそれぞれ求め、全ての距離Ｄi がしきい値よ
りも小さくなるまで最大の値の距離Ｄi を除いていき、
全ての距離Ｄi がしきい値よりも小さくなった時点で面
を評価する。また、面検出装置では、ｎ個のステレオ点
より３点を選んで面を求めると共に求められた面と３個
のステレオ点を除いたｎ−３個のステレオ点との距離Ｄ
i をそれぞれ求め、しきい値よりも小さい値の距離Ｄi
の数をカウントしてこの操作をｎＣ3 回繰り返し、カウ
ントされたしきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数うち
最も個数の多い面を求める面として評価する。
【００１１】
【実施例】図１乃至図３に基づいて本発明の一実施例を
説明する。図１には本発明の一実施例に係る部品の姿勢
検出装置の全体構成、図２，図３にはステレオ点を求め
る手法の概念を示してある。
説明する。図１には本発明の一実施例に係る部品の姿勢
検出装置の全体構成、図２，図３にはステレオ点を求め
る手法の概念を示してある。
【００１２】図１において、１は一部に円または円弧形
状の輪郭を有する部品、２はこの部品１を撮影するカメ
ラであり、カメラ２は二台備えられている。一方のカメ
ラ２で撮影された画像は円弧抽出装置３に入力され、他
方のカメラ２で撮影された画像はステレオ測定装置４に
入力される。円弧抽出装置３では円弧が抽出され、円弧
抽出装置３で抽出された（求められた）円弧に沿った点
が点抽出装置５で抽出される。点抽出装置５の情報はス
テレオ測定装置４に入力され、更にｘｙｚメモリ６に送
られる。ステレオ測定装置４及びｘｙｚメモリ６では、
円弧に沿った点を用いて複数のステレオ点が求められる
（ステレオ点検出装置）。複数のステレオ点は面検出装
置７に送られ、面検出装置７ではステレオ点に応じて物
品１の面が求められる。面検出装置７で求められた面の
状況は姿勢検出装置としての位置検出装置８に送られ、
位置検出装置８では面の状況により部品１の位置（ｍ，
ｎ，ｌ）及び向き（θx ，θy ）が求められる（姿勢が
評価される）。
状の輪郭を有する部品、２はこの部品１を撮影するカメ
ラであり、カメラ２は二台備えられている。一方のカメ
ラ２で撮影された画像は円弧抽出装置３に入力され、他
方のカメラ２で撮影された画像はステレオ測定装置４に
入力される。円弧抽出装置３では円弧が抽出され、円弧
抽出装置３で抽出された（求められた）円弧に沿った点
が点抽出装置５で抽出される。点抽出装置５の情報はス
テレオ測定装置４に入力され、更にｘｙｚメモリ６に送
られる。ステレオ測定装置４及びｘｙｚメモリ６では、
円弧に沿った点を用いて複数のステレオ点が求められる
（ステレオ点検出装置）。複数のステレオ点は面検出装
置７に送られ、面検出装置７ではステレオ点に応じて物
品１の面が求められる。面検出装置７で求められた面の
状況は姿勢検出装置としての位置検出装置８に送られ、
位置検出装置８では面の状況により部品１の位置（ｍ，
ｎ，ｌ）及び向き（θx ，θy ）が求められる（姿勢が
評価される）。
【００１３】円弧抽出装置３は、画像データ中にある点
列の二つの端点と他の一点の合計三点を通る円または円
弧を仮定した後に点列の他の点が円の円周上にあるか否
かを判定し、点列の全ての要素の点が円周上にあれば点
列を仮定した円弧として認識し、円周上から一定以上離
れた点があれば点列を円弧に近似しないようにした装置
である。
列の二つの端点と他の一点の合計三点を通る円または円
弧を仮定した後に点列の他の点が円の円周上にあるか否
かを判定し、点列の全ての要素の点が円周上にあれば点
列を仮定した円弧として認識し、円周上から一定以上離
れた点があれば点列を円弧に近似しないようにした装置
である。
【００１４】上述した部品の姿勢検出装置による部品１
の姿勢を検出する手法を説明する。
の姿勢を検出する手法を説明する。
【００１５】 円弧抽出装置３によって画像データに
基づいて円弧を抽出し、抽出した円弧により円の近似式
として、（ｘ＋ａ）2 ＋（ｙ＋ｂ）2 ＝ｒ2 を得る。
円が円弧の場合は、反時計回りで円弧の始点（Ｘs ，Ｙ
s ）と終点（Ｘe ，Ｙe ）を求める。 図２に示すような円弧について、円弧の内角θ0 、
開始角θs 、終了角θeを次式によって求める。 θs ＝ tan-1｛（Ｙs −ｂ）／（Ｘs −ａ）｝ θe ＝ tan-1｛（Ｙe −ｂ）／（Ｘe −ａ）｝ θ＝θe −θs
基づいて円弧を抽出し、抽出した円弧により円の近似式
として、（ｘ＋ａ）2 ＋（ｙ＋ｂ）2 ＝ｒ2 を得る。
円が円弧の場合は、反時計回りで円弧の始点（Ｘs ，Ｙ
s ）と終点（Ｘe ，Ｙe ）を求める。 図２に示すような円弧について、円弧の内角θ0 、
開始角θs 、終了角θeを次式によって求める。 θs ＝ tan-1｛（Ｙs −ｂ）／（Ｘs −ａ）｝ θe ＝ tan-1｛（Ｙe −ｂ）／（Ｘe −ａ）｝ θ＝θe −θs
【００１６】 円弧上に沿った点について、ｐ個以上
のステレオ点を求める（ｐ＞２）。まず、円弧に沿っ
た、ｐ１，ｐ２，ｐ３を求める（図３（ａ））。ｐ１，
ｐ２，ｐ３は、順に内角が０，θ／２，θである。次
に、ｐ１，ｐ２，ｐ３について相関値の良好なステレオ
計測を行う。ｐ１，ｐ２，ｐ３ともステレオ点の相関値
が０．９を超えていれば得られるステレオ点列は｛ｉ＝
１〜３｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1）｝である。ｐ３のみステ
レオ点のみ相関値が０．９を超えていなければ、得られ
るステレオ点列は｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ1 ，
ｚ1 ）｝である。以上のプロセスで３点以上のステレオ
点列が得られればへプロセスを移行する。次に、円弧
に沿ったｐ４，ｐ５を得る（図３（ｂ））。ｐ４，ｐ５
は、内角が順に、θ／４，θ・（３／４）である。同様
に、ｐ４，ｐ５について相関値の良好なステレオ計測を
行い、３点以上のステレオ点列が得られればへプロセ
スを移行する。このように、内角を１／２ずつ狭めてゆ
き、最終的に３点以上のステレオ点列を求め、得られた
ｐ点のステレオ点列を｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ
1 ）｝とする。
のステレオ点を求める（ｐ＞２）。まず、円弧に沿っ
た、ｐ１，ｐ２，ｐ３を求める（図３（ａ））。ｐ１，
ｐ２，ｐ３は、順に内角が０，θ／２，θである。次
に、ｐ１，ｐ２，ｐ３について相関値の良好なステレオ
計測を行う。ｐ１，ｐ２，ｐ３ともステレオ点の相関値
が０．９を超えていれば得られるステレオ点列は｛ｉ＝
１〜３｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1）｝である。ｐ３のみステ
レオ点のみ相関値が０．９を超えていなければ、得られ
るステレオ点列は｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ1 ，
ｚ1 ）｝である。以上のプロセスで３点以上のステレオ
点列が得られればへプロセスを移行する。次に、円弧
に沿ったｐ４，ｐ５を得る（図３（ｂ））。ｐ４，ｐ５
は、内角が順に、θ／４，θ・（３／４）である。同様
に、ｐ４，ｐ５について相関値の良好なステレオ計測を
行い、３点以上のステレオ点列が得られればへプロセ
スを移行する。このように、内角を１／２ずつ狭めてゆ
き、最終的に３点以上のステレオ点列を求め、得られた
ｐ点のステレオ点列を｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ
1 ）｝とする。
【００１７】 最少二乗法を用いて数式１によって
で求めたステレオ点列を通過する面ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋
ｄ＝０を求める。
で求めたステレオ点列を通過する面ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋
ｄ＝０を求める。
【数１】
【００１８】 で求めた面が、ｘｚ面を切る角θx
と、ｙｚ面を切る角θy を求める。 θx ＝ tan-1（−ａ／ｃ） θy ＝ tan-1（−ｂ／ｃ） ステレオ点列｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ1 ，
ｚ1 ）｝を、で求めたθx ，θy をｘｙ軸とする２次
元平面へ投射する。 Ｘi ＝ｘi ／cos(θx) Ｙi ＝ｙi ／cos(θy) これにより、２次元点列｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ
1 ）｝を得る。 円抽出装置３により、２次元点列｛ｉ＝１〜２｜
（ｘ1 ｙ1 ）｝から円弧を抽出し、円の近似式として、
（ｘ＋Ｍ)2＋（ｙ＋Ｎ)2＝Ｒ2 を得る。 で求めた円弧の中心を変換する。 ｍ＝Ｍ・cos(θx ） ｎ＝Ｎ・cos(θy ） ｌ＝Ｍ・sin(θx ）＋Ｎ・sin(θy ）−ｃ／ｄ 以上の計算によって、円弧の位置（ｍ，ｎ，ｌ）、
向き（θx ，θy ）を得る。
と、ｙｚ面を切る角θy を求める。 θx ＝ tan-1（−ａ／ｃ） θy ＝ tan-1（−ｂ／ｃ） ステレオ点列｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ1 ，
ｚ1 ）｝を、で求めたθx ，θy をｘｙ軸とする２次
元平面へ投射する。 Ｘi ＝ｘi ／cos(θx) Ｙi ＝ｙi ／cos(θy) これにより、２次元点列｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1 ，ｙ
1 ）｝を得る。 円抽出装置３により、２次元点列｛ｉ＝１〜２｜
（ｘ1 ｙ1 ）｝から円弧を抽出し、円の近似式として、
（ｘ＋Ｍ)2＋（ｙ＋Ｎ)2＝Ｒ2 を得る。 で求めた円弧の中心を変換する。 ｍ＝Ｍ・cos(θx ） ｎ＝Ｎ・cos(θy ） ｌ＝Ｍ・sin(θx ）＋Ｎ・sin(θy ）−ｃ／ｄ 以上の計算によって、円弧の位置（ｍ，ｎ，ｌ）、
向き（θx ，θy ）を得る。
【００１９】従って、円弧輪郭を持つ部品１の姿勢認識
を、無人で自動的に行うことができる。また、部品１の
三次元姿勢を認識することができるので、部品１が重な
っていたり、傾いていても、位置が認識できる。
を、無人で自動的に行うことができる。また、部品１の
三次元姿勢を認識することができるので、部品１が重な
っていたり、傾いていても、位置が認識できる。
【００２０】ここで、図４，図５に基づいて面検出装置
の他の実施例を説明する。図４，図５には面検出装置の
機能を説明するフローチャートを示してある。
の他の実施例を説明する。図４，図５には面検出装置の
機能を説明するフローチャートを示してある。
【００２１】図４で示した面検出装置は請求項３に相当
し、最小二乗法により面を求めると共に求められた面と
複数のステレオ点との距離Ｄi をそれぞれ求める機能
と、全ての距離Ｄi がしきい値よりも小さくなるまで最
大の値の距離Ｄi を除いていく機能と、全ての距離Ｄi
がしきい値よりも小さくなった時点で面を評価する機能
とを備えている。
し、最小二乗法により面を求めると共に求められた面と
複数のステレオ点との距離Ｄi をそれぞれ求める機能
と、全ての距離Ｄi がしきい値よりも小さくなるまで最
大の値の距離Ｄi を除いていく機能と、全ての距離Ｄi
がしきい値よりも小さくなった時点で面を評価する機能
とを備えている。
【００２２】図４に示すように、まず、前述した数式
１によりａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄを求める。次に数式２
によって各点Ｓi と面との距離Ｄi を求める。
１によりａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄを求める。次に数式２
によって各点Ｓi と面との距離Ｄi を求める。
【数２】 ｉ＝１…ｎにおいて、しきい値Ｔh と距離Ｄi との関
係が全てＴh ＞Ｄi が満たされた場合に処理を終了す
る。尚、しきい値Ｔh は実験的に求められている。 で全てＴh ＞Ｄi が満たされない時、距離Ｄi の最
大値Ｄx （Ｄx ＝max Ｄi を求め、Ｓi からＳx を除く
と共にｎ＝ｎ−１とし、に戻る。以上により部品の面
を検出する。
係が全てＴh ＞Ｄi が満たされた場合に処理を終了す
る。尚、しきい値Ｔh は実験的に求められている。 で全てＴh ＞Ｄi が満たされない時、距離Ｄi の最
大値Ｄx （Ｄx ＝max Ｄi を求め、Ｓi からＳx を除く
と共にｎ＝ｎ−１とし、に戻る。以上により部品の面
を検出する。
【００２３】図５で示した面検出装置は、請求項３に相
当し、ｎ個のステレオ点より３点を選んで面を求めると
共に求められた面と３個のステレオ点を除いたｎ−３個
のステレオ点との距離Ｄi をそれぞれ求める距離設定機
能と、しきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数をカウン
トするカウント機能と、距離設定機能及びカウント機能
の操作をｎＣ8 回繰り返す演算機能と、カウントされた
しきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数のうち最も個数
の多い面を求める面として評価する機能とを備えてい
る。
当し、ｎ個のステレオ点より３点を選んで面を求めると
共に求められた面と３個のステレオ点を除いたｎ−３個
のステレオ点との距離Ｄi をそれぞれ求める距離設定機
能と、しきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数をカウン
トするカウント機能と、距離設定機能及びカウント機能
の操作をｎＣ8 回繰り返す演算機能と、カウントされた
しきい値よりも小さい値の距離Ｄi の数のうち最も個数
の多い面を求める面として評価する機能とを備えてい
る。
【００２４】図５に示すように、まず、ｎ個の点より
３点選び、数式３により平面を評価する。
３点選び、数式３により平面を評価する。
【数３】 で選んだ３個の点を除いたｎ−３個の点ｉにおい
て、前述した数式２によって各点と面との距離Ｄi を求
める。しきい値Ｔh と距離Ｄi との関係がＴh＞Ｄi
が満たされる点数ｍi をカウントする。尚、しきい値Ｔ
h は実験的に求められている。上記〜をｎＣ3 回
繰り返す。ただし、で選ぶ３点はその度毎に異なる。
〜で求めた点数ｍi のうち、最も個数の多い面が
求める面になる。
て、前述した数式２によって各点と面との距離Ｄi を求
める。しきい値Ｔh と距離Ｄi との関係がＴh＞Ｄi
が満たされる点数ｍi をカウントする。尚、しきい値Ｔ
h は実験的に求められている。上記〜をｎＣ3 回
繰り返す。ただし、で選ぶ３点はその度毎に異なる。
〜で求めた点数ｍi のうち、最も個数の多い面が
求める面になる。
【００２５】次に図６乃至図１０に基づいて直線状の輪
郭部を有する部品の検出例を説明する。図６には直線状
の輪郭部を有する部品の検出例を表す部品の姿勢検出装
置の全体構成、図７乃至図１０にはステレオ点を求める
手法の概念を示してある。
郭部を有する部品の検出例を説明する。図６には直線状
の輪郭部を有する部品の検出例を表す部品の姿勢検出装
置の全体構成、図７乃至図１０にはステレオ点を求める
手法の概念を示してある。
【００２６】図において、１１は一部に直線状の輪郭を
有する物品、１２はこの部品１１を撮影するカメラであ
り、カメラ１２は二台備えられている。一方のカメラ１
２で撮影された画像は直線抽出装置１３に入力され、他
方のカメラ１２で撮影された画像はステレオ測定装置１
４に入力される。直線抽出装置１３では物品１１の輪郭
または同一平面上にある直線群が複数抽出され、直線抽
出装置１３で抽出された（求められた）複数の直線群に
沿った点が点抽出装置１５で抽出される。点抽出装置１
５の情報はステレオ測定装置１４に入力され、更にｘｙ
ｚメモリ１６に送られる。ステレオ測定装置１４及びｘ
ｙｚメモリ１６では、直線群に沿った点を用いて複数の
ステレオ点が求められる（ステレオ点検出装置）。複数
のステレオ点は面検出装置１７に送られ、面検出装置１
７ではステレオ点に応じて物品１１の面が求められる。
面検出装置１７で求められた面の状況は姿勢検出装置と
しての位置検出装置１８に送られ、位置検出装置１８で
は面の状況により部品１１の位置（ｍ，ｎ，ｌ）及び向
き（θx ，θy ）が求められるようになっている（姿勢
が評価される）。
有する物品、１２はこの部品１１を撮影するカメラであ
り、カメラ１２は二台備えられている。一方のカメラ１
２で撮影された画像は直線抽出装置１３に入力され、他
方のカメラ１２で撮影された画像はステレオ測定装置１
４に入力される。直線抽出装置１３では物品１１の輪郭
または同一平面上にある直線群が複数抽出され、直線抽
出装置１３で抽出された（求められた）複数の直線群に
沿った点が点抽出装置１５で抽出される。点抽出装置１
５の情報はステレオ測定装置１４に入力され、更にｘｙ
ｚメモリ１６に送られる。ステレオ測定装置１４及びｘ
ｙｚメモリ１６では、直線群に沿った点を用いて複数の
ステレオ点が求められる（ステレオ点検出装置）。複数
のステレオ点は面検出装置１７に送られ、面検出装置１
７ではステレオ点に応じて物品１１の面が求められる。
面検出装置１７で求められた面の状況は姿勢検出装置と
しての位置検出装置１８に送られ、位置検出装置１８で
は面の状況により部品１１の位置（ｍ，ｎ，ｌ）及び向
き（θx ，θy ）が求められるようになっている（姿勢
が評価される）。
【００２７】上述した部品の姿勢検出装置による部品の
姿勢を検出する手法を説明する。
姿勢を検出する手法を説明する。
【００２８】 一つの部品１１についてｎ本（ｎ＞
１）の直線群を画像から抽出する（図７）。直線群は、
部品１１の輪郭である直線、及び同一平面にあるとわか
っている直線からなる。直線抽出により得られた直線の
始点を（Ｘs ，Ｙs ）、終点を（Ｘe ，Ｙe ）、長さを
Ｌ、方向をθとする。
１）の直線群を画像から抽出する（図７）。直線群は、
部品１１の輪郭である直線、及び同一平面にあるとわか
っている直線からなる。直線抽出により得られた直線の
始点を（Ｘs ，Ｙs ）、終点を（Ｘe ，Ｙe ）、長さを
Ｌ、方向をθとする。
【００２９】 複数の直線からｐ点以上のステレオ点
を求める（ｐ＞２）。 (1) まず、直線１に沿ったｐ１，ｐ２，ｐ３を得る（図
３）。ただし、ｐ１，ｐ２，ｐ３は順に（Ｘs ，Ｙs
）、（Ｘs ＋Ｌ／２・cos θ，Ｙs ＋Ｌ／２・sin
θ）、（Ｘe ，Ｙe ）である。 (2) 次にｐ１，ｐ２，ｐ３について相関値の良好なステ
レオ計測を行う。ｐ１，ｐ２，ｐ３ともステレオ点の相
関値が０．９を超えていれば得られるステレオ点列は
｛ｉ＝１〜３｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）｝である。ｐ３の
みステレオ点の相関値が０．９を超えていなければ、得
られるステレオ点列は｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1，ｙ1 ，ｚ
1 ）｝である。 (3) (1)(2)のプロセスをｎ本の直線について行った後、
３点以上のステレオ点列が求められている場合はへプ
ロセスを移行する（図９）。 (4) １直線に沿ったｐ１０，ｐ１１を得る（図１０）。
ただし、ｐ１０，ｐ１１は順に（Ｘs ＋Ｌ／４・cos
θ，Ｙs ＋Ｌ／４・sin θ）、（Ｘs ＋Ｌ３／４・cos
θ，Ｙs ＋Ｌ３／４・sin θ）である。同様に、ｐ１
０，ｐ１１について相関値の良好なステレオ計測を行
い、３点以上のステレオ点列が得られればへプロセス
を移行する。 (1) 〜(4) のように、直線の長さＬを１／２ずつ狭めて
ゆき、最終的に３点以上のステレオ点列を求める。得ら
れたｐ点のステレオ点列を｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ 1 ，ｙ
1 ，ｚ1 ）｝とする。
を求める（ｐ＞２）。 (1) まず、直線１に沿ったｐ１，ｐ２，ｐ３を得る（図
３）。ただし、ｐ１，ｐ２，ｐ３は順に（Ｘs ，Ｙs
）、（Ｘs ＋Ｌ／２・cos θ，Ｙs ＋Ｌ／２・sin
θ）、（Ｘe ，Ｙe ）である。 (2) 次にｐ１，ｐ２，ｐ３について相関値の良好なステ
レオ計測を行う。ｐ１，ｐ２，ｐ３ともステレオ点の相
関値が０．９を超えていれば得られるステレオ点列は
｛ｉ＝１〜３｜（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）｝である。ｐ３の
みステレオ点の相関値が０．９を超えていなければ、得
られるステレオ点列は｛ｉ＝１〜２｜（ｘ1，ｙ1 ，ｚ
1 ）｝である。 (3) (1)(2)のプロセスをｎ本の直線について行った後、
３点以上のステレオ点列が求められている場合はへプ
ロセスを移行する（図９）。 (4) １直線に沿ったｐ１０，ｐ１１を得る（図１０）。
ただし、ｐ１０，ｐ１１は順に（Ｘs ＋Ｌ／４・cos
θ，Ｙs ＋Ｌ／４・sin θ）、（Ｘs ＋Ｌ３／４・cos
θ，Ｙs ＋Ｌ３／４・sin θ）である。同様に、ｐ１
０，ｐ１１について相関値の良好なステレオ計測を行
い、３点以上のステレオ点列が得られればへプロセス
を移行する。 (1) 〜(4) のように、直線の長さＬを１／２ずつ狭めて
ゆき、最終的に３点以上のステレオ点列を求める。得ら
れたｐ点のステレオ点列を｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ 1 ，ｙ
1 ，ｚ1 ）｝とする。
【００３０】 最少二乗法を用いて第一発明と同様に
数式１によってで求めたステレオ点列を通過する面ａ
ｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０を求める。
数式１によってで求めたステレオ点列を通過する面ａ
ｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０を求める。
【００３１】 で求めた面がｘｚ面を切る角θx
と、ｙｚ面を切る角θy を求める。 θx ＝ tan-1（−ａ／ｃ） θy ＝ tan-1（−ｂ／ｃ） 以上の計算により、部品の位置｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ
1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）｝、向き（θx ，θy ）を得る。
と、ｙｚ面を切る角θy を求める。 θx ＝ tan-1（−ａ／ｃ） θy ＝ tan-1（−ｂ／ｃ） 以上の計算により、部品の位置｛ｉ＝１〜ｐ｜（ｘ
1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）｝、向き（θx ，θy ）を得る。
【００３２】従って、同一面にあって、複数直線を持つ
部品１１の姿勢認識を、無人で自動的に行うことができ
る。また、部品１１の三次元姿勢を認識することができ
るので、部品１１が重なっていたり、傾いていても、位
置が認識できる。尚、面検出装置１７としては、図４，
図５で示したものを適用することも可能である。上述し
た部品の姿勢検出装置によると、一部に直線状の輪郭を
有する部品の姿勢認識が無人で自動的に行える。また、
一部に直線状の輪郭を有する部品の三次元姿勢を認識す
ることができるので、部品が重なっていたり傾いていて
も確実に位置認識が可能となる。この結果、簡単しかも
安価に一部に直線状の輪郭を有する部品の三次元姿勢が
認識できる。
部品１１の姿勢認識を、無人で自動的に行うことができ
る。また、部品１１の三次元姿勢を認識することができ
るので、部品１１が重なっていたり、傾いていても、位
置が認識できる。尚、面検出装置１７としては、図４，
図５で示したものを適用することも可能である。上述し
た部品の姿勢検出装置によると、一部に直線状の輪郭を
有する部品の姿勢認識が無人で自動的に行える。また、
一部に直線状の輪郭を有する部品の三次元姿勢を認識す
ることができるので、部品が重なっていたり傾いていて
も確実に位置認識が可能となる。この結果、簡単しかも
安価に一部に直線状の輪郭を有する部品の三次元姿勢が
認識できる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の部品の姿勢検出装置によると、
円弧輪郭を有する部品の姿勢認識が無人で自動的に行え
る。また、円弧輪郭を有する部品の三次元姿勢を認識す
ることができるので、部品が重なっていたり傾いていて
も確実に位置認識が可能となる。この結果、簡単しかも
安価に円弧輪郭を有する部品の三次元姿勢が認識できる
円弧輪郭を有する部品の姿勢認識が無人で自動的に行え
る。また、円弧輪郭を有する部品の三次元姿勢を認識す
ることができるので、部品が重なっていたり傾いていて
も確実に位置認識が可能となる。この結果、簡単しかも
安価に円弧輪郭を有する部品の三次元姿勢が認識できる
【００３４】
【図１】本発明の一実施例に係る部品の姿勢検出装置の
全体構成図。
全体構成図。
【図２】ステレオ点を求める手法の概念図。
【図３】ステレオ点を求める手法の概念図。
【図４】面検出装置の機能を説明するフローチャート。
【図５】面検出装置の機能を説明するフローチャート。
【図６】直線状の輪郭部を有する部品の検出例を表す部
品の姿勢検出装置の全体構成図。
品の姿勢検出装置の全体構成図。
【図７】ステレオ点を求める手法の概念図。
【図８】ステレオ点を求める手法の概念図。
【図９】ステレオ点を求める手法の概念図。
【図１０】ステレオ点を求める手法の概念図。
１，１１ 部品 ２，１２ カメラ ３ 円弧抽出装置 ４，１４ ステレオ測定装置 ５，１５ 点抽出装置 ６，１６ ｘｙｚメモリ ７，１７ 面検出装置 ８，１８ 位置検出装置 １３ 直線抽出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３０Ｍ (56)参考文献 特開 昭62−93765（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−187411（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G06T 1/00 G06T 7/00 G06T 7/60
Claims (3)
- 【請求項１】 一部に円または円弧形状の輪郭を有する
部品の姿勢を検出する姿勢検出装置において、 画像データ中にある点列の二つの端点と他の一点の合計
三点を通る円または円弧を仮定した後に点列の他の点が
円の円周上にあるか否かを判定し、点列の全ての要素の
点が円周上にあれば点列を仮定した円弧として認識し、
円周上から一定以上離れた点があれば点列を円弧に近似
しない円弧抽出装置と、 該円弧抽出装置で求められた円弧に沿った点を用いて複
数のステレオ点を求めるステレオ点検出装置と、 該ステレオ点検出装置で求められた複数のステレオ点と
前記部品の面との距離に応じて面を求める面検出装置
と、 該面検出装置で求められた面の状況により前記部品の姿
勢を評価する姿勢検出装置と、 からなることを特徴とする部品の姿勢検出装置。 - 【請求項２】 前記面検出装置は、最小二乗法により面
を求めると共にこの求められた面と複数のステレオ点と
の距離Ｄi をそれぞれ求める機能と、全ての距離Ｄi が
しきい値よりも小さくなるまで最大の値の距離Ｄi を除
いていく機能と、全ての距離Ｄi がしきい値よりも小さ
くなった時点で面を評価する機能とを備えたことを特徴
とする請求項１に記載の部品の姿勢検出装置。 - 【請求項３】 前記面検出装置は、ｎ個のステレオ点よ
り３点を選んで面を求めると共にこの求められた面と３
個のステレオ点を除いたｎ−３個のステレオ点との距離
Ｄi をそれぞれ求める距離設定機能と、しきい値よりも
小さい値の距離Ｄi の数をカウントするカウント機能
と、距離設定機能及びカウント機能の操作をｎＣ 3 回繰
り返す演算機能と、カウントされたしきい値よりも小さ
い値の距離Ｄi の数うち最も個数の多い面を求める面と
して評価する機能とを備えたことを特徴とする請求項１
に記載の部品の姿勢検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23990194A JP3235364B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 部品の姿勢検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23990194A JP3235364B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 部品の姿勢検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105720A JPH08105720A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3235364B2 true JP3235364B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=17051546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23990194A Expired - Fee Related JP3235364B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 部品の姿勢検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235364B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4004899B2 (ja) | 2002-09-02 | 2007-11-07 | ファナック株式会社 | 物品の位置姿勢検出装置及び物品取出し装置 |
| JP4530011B2 (ja) | 2007-09-12 | 2010-08-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 位置計測システム |
| JP5602392B2 (ja) | 2009-06-25 | 2014-10-08 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム |
| JP5476943B2 (ja) * | 2009-11-20 | 2014-04-23 | オムロン株式会社 | 姿勢認識方法およびこの方法を用いた３次元視覚センサ |
| JP6602743B2 (ja) * | 2016-12-08 | 2019-11-06 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | 情報処理装置および情報処理方法 |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP23990194A patent/JP3235364B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08105720A (ja) | 1996-04-23 |
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