JP3611457B2 - Ring-shaped object gripping method and alignment apparatus therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性を有する弾性体例からなるリング状弾性物の把持整列用装置とその把持方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、柔軟性のあるリング状対象物、例えば合成ゴムからなるシーリングなどの取付作業や検査をする際には、対象物の重なりやもつれなどを解く作業が必要になってくる。
これらの作業を自動化して行くことは多くの柔軟な対象物の取扱手法の開発と共に、システムの自動化にとって有効な手法となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の載置状態を認知するシステムは未だ確立されていない。
その形状の確定した対象物においては、予めティーチングされた良品の画像とのパターンマッチングを行ない、その対象物の形状認知を行なっていたものであり、不確定な形状の対象物においては全く採用することができないシステムとなっている。
本発明では、帯状対象物を含むリング状対象物をロボット及び画像処理を用いて、例えば図6に示す事例の如き原形状をなす対象物を整列するための装置と手法を提案するものである。
【0004】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して把持せしめる把持方法であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を2値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめて把持高さを決定して把持せしめることを特徴としている。
【0005】
また、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して整列する整列装置であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を2値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめ把持高さを決定して把持し一定方向へ整列せしめることを特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する前提条件を以下に図示しながら説明する。
図1に示す装置は画像処理装置であり、1台の6軸多関節ロボット及び3台のカメラによって構成されている。
カメラC1はリング状対象物の上方に配置してあり、該リング状対象物の全体を取り込むことができる。
カメラC2、C3はロボットハンド1に取り付けられており、斜めからリング状対象物を部分的に取り込むことができる。
【0007】
【実施例】
測定方法
まず、カメラC1の画像よりラベルの面積と分布から重なりの状態を認識し、ロボットハンド1の挿入可能な把持位置を決定する。その位置での高さをロボットハンド1に取り付けた2台のカメラC2、C3によって検出し、把持高さを決定する。ここでリング状対象物を持ち上げることで重なりを解消する。
重なりパターンの認知
リング状対象物をカメラC1によって取り込み、該画像を2値化し、ラベリングを行なう。
画素数がTU以上のラベルLU1 の数をNU、フェレ径の左上の座標を(FSXi、FSYi)、フェレ径の右下の座標を(FEXi、FEYi)、(i=1,2,3,…、NU)とする。
NU=1のとき、リング状対象物は重なり合っていないので、次工程であるリング状対象物の整列を行なう。
NU≧2のとき、リング状対象物が重なり合っているので、この重なりを解消する必要が生じる。
ラベルLU1 の中で面積が最大のLUMAXとする。
ロボットハンド1の挿入位置を決定するために、重なりのパターン分けを行なう。
【0008】
パターン1
ラベルLUmaxがそれ以外のラベルLU1 によって周りを囲まれていない時を図2で示すようなパターン1とし、数1の条件を満たす場合である。
【0009】
【数1】
【0010】
パターン2
パターン1以外のとき、ラベルLUmaxがそれ以外のラベルLU1 によって周りを囲まれているときを図3で示すようなパターン2とし、数2の条件を満たす場合である。
【0011】
【数2】
【0012】
リング状対象物の把持位置の決定法
パターン1の場合
ロボットハンド1の挿入可能な位置を検出するため以下の処理を行なう。ラベルLUmaxに対して輪郭線追跡処理を行なう。
輪郭線上の各点の座標を(DXk、DYk)、(k=1,2,3,…、NC)とする。リング状対象物の重心(GX、GY)から最も遠い輪郭線上の点(DXmax、DYmax )を数3により算出する。
【0013】
【数3】
【0014】
ロボットハンド1と取り込んだ画像との大きさを対応させたとき、前記ロボットハンド1の中心から開き幅をPA画素、ロボットハンド1の縦・横の大きさをPB画素、PC画素とする。点(DXmax、DYmax )における輪郭線の法線を求める。法線の内方向、PA画素の地点から、縦PB画素、横PC画素の四角形の内部における対象物の有無を調べる。
もし、中心より左側で対象物を確認したら、輪郭線上を右に1画素移動して、その地点での法線を求め探索する。
同様に法線の外方向に対しても探索する。
内側と外側、両方において対象物が検出されなかった輪郭線上の点を把持位置とする。法線方向を把持方向とする。(図4参照)
【0015】
パターン2の場合
ラベルLUmax及びリング状対象物の外周に対して輪郭線追跡を行なう。
それぞれ座標を(DIXm、DIYm)、(DOXn 、DOYn)、 全画素数をNI、NOとし、2点の最も近づく点(DOXmin、DOYmin )を数4より算出し、この点を把持位置とする。
【0016】
【数4】
【0017】
点(DOXmin、DOYmin)における輪郭線の法線を求め、これを把持方向とする。
【0018】
把持位置の高さの算出
カメラC2、C3を用いて決定された把持位置でのリング状対象物の高さを算出し、リング状対象物が重なっても上に重なっている部分だけを把持できるよう把持高さを決定する。図5に示すようにカメラC2の画像がリング状対象物を真上から見たときよりもD2だけずれてみえるとき、リング状対象物の高さをH、幅をWとすると、数5のようになる。
【0019】
【数5】
H=CH・D2/(CW+D2)
カメラC2から見たリング状対象物の右端及び左端の座標をR2、L2とし、同様にカメラC3から見たものをR3、L3とするとD2は数6のように表わせる。
【0020】
【数6】
D2=R3−R2
数6を数5に代入すると数7となる。
【0021】
【数7】
H=CH・(R3−R2)/(CW+R3−R2)
【0022】
把持及び重なりの解消
算出された把持位置及び把持高さにおいて、ロボットハンド1でリング状対象物を把持し、リング状対象物が作業台から離れるまで上方へ持ち上げ、図6で示すように該リング状対象物の重なりを解消し原形状に戻すことが可能となる。
この状態からリング状対象物を降ろす際、再び重なり合わないように斜め下方平面へ降ろして整列せしめる。
【0023】
このリング状対象物を正確に整列せしめるのに、把持位置を正確に指定してリング状対象物の特徴部を決定する方法が可能であり、この方法では、特徴部情報の抽出、特徴部のデータベース化、特徴部のマッチングなどを行なって把持位置を決定し整列を行なう。
【0024】
【発明の効果】
本発明では、柔軟性を有するリング状対象物の確実な把持をなさしめることができる。
ラベルの面積及び配置を利用しリング状対象物の重なりの状態を認識できる。
それぞれの状態におけるリング状対象物の高さを認識することで、リング状対象物が重なった状態でも最上部のみを把持することができ重なりを解消して整列せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置を示す略図である。
【図2】パターン1の平面図である。
【図3】パターン2の平面図である。
【図4】パターン1の把持位置を示す平面図である。
【図5】高さの算出をなす位置関係を示す説明図である。
【図6】リング状対象物の原形状(すなわち整列済の形状)を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ロボットハンド
C1 カメラ
C2 カメラ
C3 カメラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for gripping and aligning a ring-shaped elastic material made of an example of a flexible elastic body and a gripping method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when attaching or inspecting a flexible ring-shaped object, such as a sealing made of synthetic rubber, it is necessary to work to uncover overlapping or tangled objects.
Automating these operations is an effective technique for system automation as well as the development of many flexible object handling techniques.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a system for recognizing the placement state of such a ring-shaped object with a flexible and uncertain shape has not been established yet.
The object whose shape has been determined is subjected to pattern matching with a good image that has been taught in advance, and the shape of the object is recognized. It is a system that can not.
The present invention proposes an apparatus and method for aligning an object having an original shape such as the case shown in FIG. 6 by using a robot and image processing for a ring-shaped object including a belt-like object. .
[0004]
[Means to solve the problem]
The present invention is a gripping method for recognizing and gripping a state of a ring-shaped object having a flexible and uncertain shape , capturing the entire ring-shaped object with a camera, binarizing the image , performs labeling and allowed recognizing deformed state from the number and area of the label from the image and the distribution of the camera to determine the gripping position of the ring-like object, the gripping height and allowed detect the height at that location by another camera It is characterized in that it is determined and gripped.
[0005]
An alignment apparatus for recognizing and aligning the state of a ring-shaped object having a high flexibility and an indefinite shape, wherein the entire ring-shaped object is captured by a camera , the image is binarized , and labeling is performed. performed, and allowed to recognize the deformation from the number and area of the label from the image and the distribution of the camera to determine the gripping position of the ring-like object, determines the gripping height allowed detect the height at that location by another camera It is characterized by being gripped and aligned in a certain direction.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The preconditions for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
The apparatus shown in FIG. 1 is an image processing apparatus, and is composed of one 6-axis articulated robot and three cameras.
The camera C1 is disposed above the ring-shaped object and can capture the entire ring-shaped object.
The cameras C2 and C3 are attached to the
[0007]
【Example】
Measurement Method First, the overlapping state is recognized from the area and distribution of the label from the image of the camera C1, and the gripping position where the
A recognition ring-like object having an overlapping pattern is captured by the camera C1, the image is binarized, and labeling is performed.
The number of labels LU1 with the number of pixels equal to or greater than TU is NU, the upper left coordinates of the ferret diameter are (FSXi, FSYi), the lower right coordinates of the ferret diameter are (FEXi, FEYi), (i = 1, 2, 3,... , NU).
When NU = 1, since the ring-shaped objects do not overlap, the ring-shaped objects, which are the next process, are aligned.
When NU ≧ 2, since the ring-shaped objects are overlapped, it is necessary to eliminate this overlap.
The label LU1 has the largest area LUMAX.
In order to determine the insertion position of the
[0008]
When the label LUmax is not enclosed around the other label LU1 and
[0009]
[Expression 1]
[0010]
Pattern 2
When other than the
[0011]
[Expression 2]
[0012]
In the case of the
The coordinates of each point on the contour line are (DXk, DYk), (k = 1, 2, 3,..., NC). Ring subject center of gravity (GX, GY) farthest contour of the point from (DXmax, DYmax) is calculated by the number 3.
[0013]
[Equation 3]
[0014]
When the sizes of the
If the object is confirmed on the left side from the center, the normal line at that point is searched for by moving one pixel to the right on the contour line.
Similarly, search is also performed in the direction outside the normal.
A point on the contour line where the object is not detected on both the inside and the outside is defined as a gripping position. The normal direction is the gripping direction. (See Figure 4)
[0015]
In the case of pattern 2, contour line tracking is performed on the label LUmax and the outer periphery of the ring-shaped object.
Each coordinate (DIXm, DIYm), (DOXn , DOYn), the total number of pixels and NI, NO, and closest point of two points (DOXmin, DOYmin) was calculated from the number 4, and the grip position of this point.
[0016]
[Expression 4]
[0017]
The normal line of the contour line at the point (DOXmin, DOYmin) is obtained, and this is taken as the gripping direction.
[0018]
Calculation of the height of the gripping position The height of the ring-shaped object at the gripping position determined using the cameras C2 and C3 is calculated, and only the overlapping part can be gripped even if the ring-shaped objects overlap. Determine the gripping height. As shown in FIG. 5, when the image of the camera C2 appears to be shifted by D2 than when the ring-shaped object is viewed from directly above, if the height of the ring-shaped object is H and the width is W, Equation 5 It becomes like this.
[0019]
[Equation 5]
H = CH · D2 / (CW + D2)
The right end and left end coordinates of the ring-like object as viewed from the camera C2 R2, and L2, similarly expressed as the ones viewed from the camera C3 R3, L3 to the D2 number 6.
[0020]
[Formula 6]
D2 = R3-R2
The number 7 and substituting the number 6 to number 5.
[0021]
[Expression 7]
H = CH. (R3-R2) / (CW + R3-R2)
[0022]
At the gripping position and gripping height calculated for gripping and overlapping, the
When the ring-shaped object is lowered from this state, it is lowered and aligned in a diagonally lower plane so as not to overlap again.
[0023]
In order to accurately align the ring-shaped objects, it is possible to determine a feature portion of the ring-shaped object by accurately specifying a gripping position. A gripping position is determined and aligned by creating a database and matching feature portions.
[0024]
【The invention's effect】
In the present invention, it is possible to reliably hold a ring-shaped object having flexibility.
The overlapping state of the ring-shaped objects can be recognized using the area and arrangement of the labels.
By recognizing the height of the ring-shaped object in each state, only the uppermost part can be gripped even when the ring-shaped objects are overlapped, and the overlap can be eliminated and aligned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an image processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a
FIG. 3 is a plan view of a pattern 2;
FIG. 4 is a plan view showing a gripping position of a
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship for calculating a height.
FIG. 6 is a plan view showing an original shape (that is, an aligned shape) of a ring-shaped object.
[Explanation of symbols]
1 Robot Hand C1 Camera C2 Camera C3 Camera
Claims (2)
て把持せしめる把持方法において、
前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を2値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめて把持高さを決定して把持せしめることを特徴とした
リング状対象物の把持方法。In a gripping method for recognizing and gripping the state of a ring-shaped object with a flexible and uncertain shape,
The uptake by the ring-shaped object across the camera, the image is binarized, performs labeling, the gripping position of the ring-shaped object made to recognize the deformation from the number and area of the label from the image and the distribution of the camera A method of gripping a ring-shaped object, characterized in that the ring-shaped object is determined and determined by detecting the height at the position by another camera and determining the grip height .
前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を2値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめ把持高さを決定して把持し一定方向へ整列せしめることを特徴としたリング状対象物の整列装置。In an alignment device that recognizes the state of a ring-shaped object that is flexible and has an indeterminate shape, and grips and aligns it,
The uptake by the ring-shaped object across the camera, the image is binarized, performs labeling, the gripping position of the ring-shaped object made to recognize the deformation from the number and area of the label from the image and the distribution of the camera An apparatus for aligning a ring-shaped object, characterized in that the height at that position is detected by another camera, the gripping height is determined , gripped and aligned in a certain direction.
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