JP3334238B2 - 画像処理による位置認識装置 - Google Patents
画像処理による位置認識装置Info
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Description
識装置に関し、認識の確実性及び計測の安全性を高める
ように改良したものである。
下での重労働作業である。その為、従来より、ロボット
導入による自動化が積極的に推進されてきている。例え
ば、形状が複雑で、バリの発生を製品の各部にわたる自
動車用鋳物に対して、手作業と同じように重切削ができ
るように、手首に3自由度を持たせたロボットが開発さ
れている(日本産業用ロボット工業会、「ロボット」N
o.81,p32〜37, “鋳バリ取りロボットと適用例”)。
になるパレット上の鋳物を画像認識するための視覚装置
を装備している。この為、ワークがパレット上に載せら
れ搬送されてくると、視覚装置は順次ワークの位置姿勢
を認識し、その値をロボット座標に変換する。そして、
視覚装置からロボットにそのデータを送信すると、ロボ
ットは、そのデータを基に、ワークを把持して、研磨機
によりバリ取り作業を行う。
のロボットにおける視覚装置は、カメラ視野に一つのワ
ークが置かれた状態での計測であり、パレット上にワー
クがランダムに置かれた状態ではなかった。また、画像
認識も二次元的な計測であり、三次元的な計測は行われ
ていなかった。本発明は、上記従来技術に鑑みてなされ
たものであり、パレット上に不規則に並べられたワーク
を確実に認識し、且つ、計測の安全性を高めることので
きる装置を提供することを目的とする。
発明の構成はワークの画像を撮影するカメラと、該カメ
ラの深度方向の前記ワークの複数点の距離を計測するレ
ーザセンサと、前記カメラからの前記ワークの二次元的
情報及び前記カメラからの複数点の距離情報に基づい
て、前記ワークの三次元的な位置姿勢を計算する画像処
理装置とを有する位置認識装置において、前記カメラか
ら前記画像処理装置へ2値画像として取り込んだ後、対
象の面積計算を行い、面積値が異状である場合は、映像
信号の取り込みレベルを変化させ再計測を行うと共に前
記カメラによる撮影時において、前記カメラにより撮影
される計測エリアは前記ワークに外接する範囲に限定し
たことを特徴とする。
レーザセンサによりこのカメラの深度方向のワークの複
数点の距離を計測することにより、画像処理装置により
ワークの三次元的な位置傾斜を認識することができる。
ここで、周囲の明るさの変化により、カメラにより撮影
される映像信号の強度が変わるのに対応して、カメラか
ら画像処理装置への取り込みレベルを調整することによ
り、画像処理が常に安定することになる。また、カメラ
により撮影される計測エリアにワーク以外のものが含ま
れると、その影響を受けやすいが、カメラにより撮影さ
れる計測エリアをワークに外接する領域に狭く限定する
ことにより、そのような悪影響が排除される。
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図1に示
す。図中に示すように、1はロボット、2はロボットコ
ントローラ、3は画像処理装置、4はカメラ、5はレー
ザー距離センサ、6はモニタ、7はシーケンサ、8は照
明、9はパレット、10はシステム制御盤である。
し、カメラ視野はオーバーラップしている。パレット9
は鉄製であり、錆、傷が付着し、バリが散乱している。
このため、パレット9上に載置されるワークの位置姿勢
は不規則となる。パレット9上に載置されるワークとし
て、本実施例では、シリンダブロックを用いた。シリン
ダブロックは、数種類あるが、ボア位置は共通である。
本実施例に係る画像処理によるハンドリング装置の動作
を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。
を初期設定し、その後、コンベアによりワークの載った
パレットが計測位置(ハンドリング位置)まで到達する
と、その到達信号により、ロボット1は画像処理装置3
に対し、RS−422を経由して計測指令を出力する。 (2)画像処理装置3は、この計測指令を受信し、カメ
ラ4より映像信号を入力し、ワークのX,Y座標及びX
Y平面内の傾斜角度θの計測を行う。計測方法は後述す
る。カメラ4は、ワークであるシリンダブロックのボア
の設けられている面(以下、正面という)を撮影するも
のとする。
Y,θをRS−422を経由してロボット1に送信す
る。 (4)ロボット1は、X,Y,θを受信した後、X,
Y,θに基づいて特殊ハンド10に取り付けられたレー
ザーセンサ5をレーザ計測ポイントへ移動させる。 (5)引続き、ロボット1は、画像処理装置3に対し
て、計測ポイントにおいてレーザーセンサ10による測
定指令を出力する。
5からのアナログ信号を入力し、位置情報に変換する。 (7)画像処理装置3により計測終了信号を出力する。 (8)上記(1)〜(7)を3回繰り返し、ワークの3
点の位置情報を取り込む。 (9)この3点の位置情報により、Z方向姿勢を計算す
る。計算方法は後述する。
し、ハンドリング位置へ移動し、ワークをハンドリング
する。 (11)ロボット1は、ハンドリングしたワークをバリ
取機(図示省略)に移載する。 (12)この動作を、1パレットについて行う。通常
は、4回である。尚、(5)〜(9)の計測及び計算
は、ロボット1側で行うことが可能である。
の傾斜角度θの計測について、図3(a)に示すフロー
チャートに基づいて説明する。 先ず、カメラ4からの映像信号を入力する。ここで
は、基準値レベルでの取り込みとする。 次に、外形による概略位置計測を行う。即ち、で得
られた2値画像により、図3(b)のように或る面積値
のものを検出する。パレットの傷、散乱したバリ等はワ
ークに比べて小さいものを除去するためである。
なる時には、取り込み値をレベルを変えて、を再び
行う。本実施例では、4回繰り返し行うものとし、それ
でも計測出来ない時には、ワーク無しと判断する。 上記ワーク外形により計測エリアを決定する。このエ
リアは、ワークに外接するエリアとする。次の計測は、
ボアとなるため、計測対象が小さくなる。この時のパレ
ットの影響を少なくするためである。 上記エリアにおいて、特徴量抽出により、図3(c)
のようにボアの位置を計
た中心の為、真の中心ではない。特にボア内にバリ等が
出ている場合の影響が大である。 上記ボアの境界追跡を行い、境界座標により、重心の
計算を行う。また、境界の(X,Y)座標の最大(MA
X),最小(MIN)の差から、円の真円性を判断す
る。(XMAX −XMIN )/(YMAX −YMIN )≒1が真
円である。真円でない場合には、長い方に対して、短い
方の座標を補正する。補正は図4に示すように、X方向
においては、XMAX , XMIN の中点より、XMIN の場合
に、XMIN 方向へ数画素シフトすることにより、真円に
近くなる。シフト量は、任意に設定すると良い。
り、下式に示すようにワーク中心座標(XC ,YC )を
計算する。 XC=(X1 +X4 )/2 YC=(Y1 +Y4 )/2 但し、X−Y座標は、ロボット1に固有のものである
が、ここでは、図5に示すようにカメラの視野内に位置
する。また、(X1 ,Y1 )は第1番目のボアの中心座
標、(X4 ,Y4 )は第4番目のボアの中心座標であ
る。また、ワークのX方向に対する傾斜角度θは次式で
示される。 θ=tan-1{(X1 −X4 )/(Y1 −Y4 )}
について、図6(a)のフローチャートに基づいて説明
する。Z方向は、図5に示すX−Y座標に垂直な方向、
つまり、カメラ視野に対して被写界深度方向である。 (i)ロボット1からの計測指令により、レーザーセン
サ5からのアナログ入力を行う。レーザセンサ5は、図
6(c)に示すように、シリンダブロックまでのZ方向
距離を計測してアナログ値として出力する。 (ii)画像処理装置3は、レーザセンサ5からのアナロ
グ値を、距離に変換する。通常の距離センサでは、基準
距離に対して、プラス、マイナスで表示される。例え
ば、本実施例では、100mm±40mm、出力値は±
5Vとした。
示すように3点A,B,Cについて行う。通常、パレッ
ト上に載置されるワークは、位置姿勢が不定であるた
め、図6(c)(d)に示すように3点A,B,CのZ
方向距離ZA ,ZB,ZCは異なる値となる。 (iv)上記3点により、先ず、距離Zを計算する。図6
(c)(d)に示すように、点A,Cの中点が、ワーク
のZ方向距離である。 Z=(ZA +ZC )/2
る。 α=tan-1{(ZB −ZC )/L2 } β=tan-1{(ZA −ZB )/L1 } 但し、L1 はシリンダブロックの短手方向の長さ、L2
はシリンダブロックの長手方向の長さである。
る二次元的位置姿勢を計測すると共にレーザセンサ5に
よりワークの複数点の距離計測を行うので、画像処理装
置3においてワークの三次元的な位置姿勢を計算するこ
とが可能となる。従って、パレット上に錆、傷、散乱し
たバリ等のため、ワークが不規則に載置されたとして
も、ワークを確実にハンドリングして、バリ取機へ移載
することができる。
される映像信号の取り込みレベルを可変とすることがで
きるので、朝から夜までの周囲の明るさの変化に対応し
て、確実に目標とするワークを認識することが可能とな
る。特に、カメラ4の撮影される範囲は、パレット等影
響を受けないように、ワークの外接する領域としたの
で、安全な計測が可能となる。
たように、本発明はカメラ及びレーザセンサを利用して
三次元的な画像認識を行うに際して、取り込みレベルの
可変化及び計測エリアの制限を行うので、不規則なワー
クであっても確実に認識することができると共に計測の
安全性が高まる利点がある。
リング装置の外観図である。
示すフローチャートである。
ローチャート、同図(b)は外形による概略位置計測を
示す説明図、同図(c)は特徴量によるボア位置計測の
説明図である。
説明図である。
示す説明図、同図(b)はレーザセンサの計測ポイント
を示す説明図、同図(c)はワークの傾斜角度α,βを
示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ワークの画像を撮影するカメラと、該カ
メラの深度方向の前記ワークの複数点の距離を計測する
レーザセンサと、前記カメラからの前記ワークの二次元
的情報及び前記カメラからの複数点の距離情報に基づい
て、前記ワークの三次元的な位置姿勢を計算する画像処
理装置とを有する位置認識装置において、前記カメラか
ら前記画像処理装置へ2値画像として取り込んだ後、対
象の面積計算を行い、面積値が異状である場合は、映像
信号の取り込みレベルを変化させて再計測を行うと共に
前記カメラによる撮影時において、前記カメラにより撮
影される計測エリアは前記ワークに外接する範囲に限定
したことを特徴とする画像処理による位置認識装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09288393A JP3334238B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 画像処理による位置認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09288393A JP3334238B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 画像処理による位置認識装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06307815A JPH06307815A (ja) | 1994-11-04 |
JP3334238B2 true JP3334238B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=14066859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09288393A Expired - Fee Related JP3334238B2 (ja) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | 画像処理による位置認識装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3334238B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-20 JP JP09288393A patent/JP3334238B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06307815A (ja) | 1994-11-04 |
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