JPH05337863A - 画像認識を備えたロボットによる加工装置 - Google Patents
画像認識を備えたロボットによる加工装置Info
- Publication number
- JPH05337863A JPH05337863A JP14085292A JP14085292A JPH05337863A JP H05337863 A JPH05337863 A JP H05337863A JP 14085292 A JP14085292 A JP 14085292A JP 14085292 A JP14085292 A JP 14085292A JP H05337863 A JPH05337863 A JP H05337863A
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- Japan
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- robot
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像処理によりロボットに対し常に高速高精
度に同じ位置・姿勢でワークを供給し、加工する。 【構成】 ＸＹθテーブルにランダムに載せられたワー
クを影像するＣＣＤカメラとその画像を処理し教示位置
との補正量を計算する画像処理装置、ＸＹθテーブルを
動かすＸＹθテーブル制御盤に補正量を送り加工対象ワ
ークの位置・姿勢の補正を行い、加工用ロボットに把持
をさせ加工機により加工する。
度に同じ位置・姿勢でワークを供給し、加工する。 【構成】 ＸＹθテーブルにランダムに載せられたワー
クを影像するＣＣＤカメラとその画像を処理し教示位置
との補正量を計算する画像処理装置、ＸＹθテーブルを
動かすＸＹθテーブル制御盤に補正量を送り加工対象ワ
ークの位置・姿勢の補正を行い、加工用ロボットに把持
をさせ加工機により加工する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像認識を備えたロボ
ットによる加工装置によるもので、加工対象ワークの画
像認識を行い、位置及び姿勢の補正を行なってロボット
に加工対象ワークを供給しロボットがワークを加工する
ことを特徴とする加工装置に関する。
ットによる加工装置によるもので、加工対象ワークの画
像認識を行い、位置及び姿勢の補正を行なってロボット
に加工対象ワークを供給しロボットがワークを加工する
ことを特徴とする加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像処理装置を備えたロボットとして
は、特開昭５８−７７４８７号公報のようにＣＣＤカメ
ラを固定し対象物の形状を判別し、ロボットによりハン
ドリングさせるものがある。特開昭５８−９４９９２号
公報おように自由度が３の視覚付きマニピュレータもあ
る。また特開昭６１−２７００９０号公報のように、ロ
ボットのアームの一部にＣＣＤカメラを取付けハンドリ
ングさせる方法もある。
は、特開昭５８−７７４８７号公報のようにＣＣＤカメ
ラを固定し対象物の形状を判別し、ロボットによりハン
ドリングさせるものがある。特開昭５８−９４９９２号
公報おように自由度が３の視覚付きマニピュレータもあ
る。また特開昭６１−２７００９０号公報のように、ロ
ボットのアームの一部にＣＣＤカメラを取付けハンドリ
ングさせる方法もある。
【０００３】画像認識装置側では計測結果より、ロボッ
トがワークを把持するためのロボットのとるべき姿勢を
ロボット側に送信する。画像処理結果から６軸ロボット
ならば６軸を考慮したロボット動作演算を行うプログラ
ムをロボット側に付加する必要が生じるが、演算過程に
動作範囲・特異点及び各軸のサーボモータの動作速度等
の複雑な要因を含むこととなり、動作不能及び速度オー
バ等ロボット側に不具合が生じ易くなり、ロボットの誤
動作・停止の原因となる。また装置を簡単似するため３
軸だけにすると複雑な加工ができず、加工対象が２次元
的なものとなってしまう
トがワークを把持するためのロボットのとるべき姿勢を
ロボット側に送信する。画像処理結果から６軸ロボット
ならば６軸を考慮したロボット動作演算を行うプログラ
ムをロボット側に付加する必要が生じるが、演算過程に
動作範囲・特異点及び各軸のサーボモータの動作速度等
の複雑な要因を含むこととなり、動作不能及び速度オー
バ等ロボット側に不具合が生じ易くなり、ロボットの誤
動作・停止の原因となる。また装置を簡単似するため３
軸だけにすると複雑な加工ができず、加工対象が２次元
的なものとなってしまう
【０００４】ランダムに置かれた加工対象ワークに対し
て、位置・姿勢が変わっても教示された状態と同じよう
な照明状態を与えるような均一な照明系を作ることはで
きない。そのため照明の方向の違いによる２値画像上で
の外形の欠けが発生し、教示状態と変わったり、多値画
像では微分等のエッジ処理やパターン抽出等の演算処理
に対し、ワークの同じ部位でも照明条件が変わるため画
像の状態が変わり、計測誤差の原因となってしまう。得
に形状が丸くエッジの出にくいワーク、ワーク高さが高
いため照明状態の違いによる影の発生状態の変わるもの
は得に誤差が発生する。またワークはランダムに置かれ
るため、広範囲に画像処理を行う必要があるが、精度を
上げようとすると演算時間を要する。
て、位置・姿勢が変わっても教示された状態と同じよう
な照明状態を与えるような均一な照明系を作ることはで
きない。そのため照明の方向の違いによる２値画像上で
の外形の欠けが発生し、教示状態と変わったり、多値画
像では微分等のエッジ処理やパターン抽出等の演算処理
に対し、ワークの同じ部位でも照明条件が変わるため画
像の状態が変わり、計測誤差の原因となってしまう。得
に形状が丸くエッジの出にくいワーク、ワーク高さが高
いため照明状態の違いによる影の発生状態の変わるもの
は得に誤差が発生する。またワークはランダムに置かれ
るため、広範囲に画像処理を行う必要があるが、精度を
上げようとすると演算時間を要する。
【０００５】ＸＹθテーブル上に加工対象ワークをラン
ダムな位置・姿勢に置き、そのワークの所定位置を画像
認識することにより、教示された位置に対して位置ずれ
量を検出して、ＸＹθテーブルを動作させることにより
ロボット対して予め定められた位置にワークを移動させ
る。そうすることにより、ロボットはワークを常に同じ
姿勢で把持させる。ロボット側に画像処理装置との通信
機能及び画像認識装置処理結果より６軸すべてを考慮し
た動作範囲・動作速度・特異点等を含んだ、複雑なロボ
ットの動作演算をする機能が必要ない。そして６軸のロ
ボットを使い加工が行える装置とする。
ダムな位置・姿勢に置き、そのワークの所定位置を画像
認識することにより、教示された位置に対して位置ずれ
量を検出して、ＸＹθテーブルを動作させることにより
ロボット対して予め定められた位置にワークを移動させ
る。そうすることにより、ロボットはワークを常に同じ
姿勢で把持させる。ロボット側に画像処理装置との通信
機能及び画像認識装置処理結果より６軸すべてを考慮し
た動作範囲・動作速度・特異点等を含んだ、複雑なロボ
ットの動作演算をする機能が必要ない。そして６軸のロ
ボットを使い加工が行える装置とする。
【０００６】ＸＹθテーブルを使用することにより、画
像認識をする際に計算精度の粗い画像処理を行った後補
正量の計算を行い、位置・姿勢の補正を行い教示位置に
近い位置・姿勢にすることにより教示状態に近い照明条
件にした後、画像処理をする範囲を絞りこみかつ前回よ
り計算精度の高い画像処理を行うという動作を繰り返
し、照明条件の違いによる計測誤差を減らすとともに、
位置補正のたびに計算精度及び処理範囲を変える装置を
するものである。
像認識をする際に計算精度の粗い画像処理を行った後補
正量の計算を行い、位置・姿勢の補正を行い教示位置に
近い位置・姿勢にすることにより教示状態に近い照明条
件にした後、画像処理をする範囲を絞りこみかつ前回よ
り計算精度の高い画像処理を行うという動作を繰り返
し、照明条件の違いによる計測誤差を減らすとともに、
位置補正のたびに計算精度及び処理範囲を変える装置を
するものである。
【０００７】以下、本発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【０００８】図１は画像認識を備えたロボットによる加
工装置の構成図である。同図においで２はＸＹθテーブ
ルであって、このＸＹθテーブル上に加工対象ワーク１
が任意の方向・位置に置かれる。その加工対象ワーク１
をＣＣＤカメラ５により影像を行い画像処理装置４に画
像データが送られる。送られてきた画像データを最初粗
い計算精度で画像処理を行い、置かれている加工対象ワ
ーク１の位置・姿勢を計測する。さらに、加工用ロボッ
ト６が把持するように教示された位置・姿勢になるよう
な補正量の計算を行い、計算結果をＸＹθテーブル制御
盤３に送る。ＸＹθテーブル制御盤３は、補正量をもと
にＸＹθテーブル２を動かす。教示位置・姿勢に近くな
り、画像処理範囲を絞り込んで高精度に画像処理を行
い、補正量を計算しＸＹθテーブルにより補正動作をす
る。必要な回数だけ繰り返した後加工対象ワーク１を加
工用ロボット６が把持を行い、加工機７により加工対象
ワーク１の加工をする。
工装置の構成図である。同図においで２はＸＹθテーブ
ルであって、このＸＹθテーブル上に加工対象ワーク１
が任意の方向・位置に置かれる。その加工対象ワーク１
をＣＣＤカメラ５により影像を行い画像処理装置４に画
像データが送られる。送られてきた画像データを最初粗
い計算精度で画像処理を行い、置かれている加工対象ワ
ーク１の位置・姿勢を計測する。さらに、加工用ロボッ
ト６が把持するように教示された位置・姿勢になるよう
な補正量の計算を行い、計算結果をＸＹθテーブル制御
盤３に送る。ＸＹθテーブル制御盤３は、補正量をもと
にＸＹθテーブル２を動かす。教示位置・姿勢に近くな
り、画像処理範囲を絞り込んで高精度に画像処理を行
い、補正量を計算しＸＹθテーブルにより補正動作をす
る。必要な回数だけ繰り返した後加工対象ワーク１を加
工用ロボット６が把持を行い、加工機７により加工対象
ワーク１の加工をする。
【０００９】図２に加工対象ワーク１の外観を示す。図
３に、加工対象ワーク１の位置・姿勢を計測するための
ワークの所定位置を示す。１ａはワーク上端の円の中心
であり、加工用ロボット６が把持をする中心点でもあ
る。１ｂはワーク外周円の中心である。１ａと１ｂとの
画像処理装置４上での座標位置よりＸＹθテーブル２上
の座標位置を計算し、予め定められた指定位置との差を
計算し補正量を求める。
３に、加工対象ワーク１の位置・姿勢を計測するための
ワークの所定位置を示す。１ａはワーク上端の円の中心
であり、加工用ロボット６が把持をする中心点でもあ
る。１ｂはワーク外周円の中心である。１ａと１ｂとの
画像処理装置４上での座標位置よりＸＹθテーブル２上
の座標位置を計算し、予め定められた指定位置との差を
計算し補正量を求める。
【００１０】補正量の計算方法について述べる。図４に
おいて、認識マーク１０はＸＹθテーブル座標系８上で
（Ｘi 、Ｙi ）であり、画像処理座標系９上では （ｘ
i 、ｙi ）とするとする。それらの関係は、
おいて、認識マーク１０はＸＹθテーブル座標系８上で
（Ｘi 、Ｙi ）であり、画像処理座標系９上では （ｘ
i 、ｙi ）とするとする。それらの関係は、
【数式１】Ｘi ＝ｘi ＫX cosθ−ｙi ＫY sinθ＋ＸO Ｙi ＝ｘi ＫX sinθ＋ｙi ＫY cosθ＋ＹO 但し、ＫX ：Ｘ方向変換倍率 ＫY ：Ｙ方向変換倍率 θ ：座標系のなす角 ＸO、ＹO：画像処理座標系原点
位置 と表される。数式１を使うことにより、画像処理座標９
上の値をＸＹθテーブル座標系８上の値に変換できる。
位置 と表される。数式１を使うことにより、画像処理座標９
上の値をＸＹθテーブル座標系８上の値に変換できる。
【００１１】図５において、点Ａ１６（Ｘ1、Ｙ1）をＸ
方向にＸm 、Ｙ方向にＹm 、移動前の回転中心である点
Ｃ１８（ＸC 、ＹC）を中心にθm 回転して点Ａ''１７
（Ｘ2、Ｙ2）に移動したとする。それらの関係は、
方向にＸm 、Ｙ方向にＹm 、移動前の回転中心である点
Ｃ１８（ＸC 、ＹC）を中心にθm 回転して点Ａ''１７
（Ｘ2、Ｙ2）に移動したとする。それらの関係は、
【数式２】 と表される。数式２の関係を利用し、把持部計測点Ａ3
１３（Ｘ3 、Ｙ3 ）と外周部中心点Ａ4 １４（Ｘ4 、Ｙ
4 ）の組を、Ｘ方向にＸm 、Ｙ方向にＹm 、（ＸC 、Ｙ
C ）を中心にθm 回転させることにより、把持部教示点
Ａ1 （Ｘ1 、Ｙ1 ）と外周部中心教示点Ａ2 （Ｘ2 、Ｙ
2 ）に一致させるものとするとそれらの関係は、
１３（Ｘ3 、Ｙ3 ）と外周部中心点Ａ4 １４（Ｘ4 、Ｙ
4 ）の組を、Ｘ方向にＸm 、Ｙ方向にＹm 、（ＸC 、Ｙ
C ）を中心にθm 回転させることにより、把持部教示点
Ａ1 （Ｘ1 、Ｙ1 ）と外周部中心教示点Ａ2 （Ｘ2 、Ｙ
2 ）に一致させるものとするとそれらの関係は、
【数式３】
【数式４】 と表される。数式３・数式４を整理すると、
【数式５】 となる。これを解き、
【数式６】θm ＝atan２（cosθm 、sinθm ） として
θm を求める。
θm を求める。
【００１２】把持部計測点Ａ3 と把持部教示点Ａ1 及び
外周部中心計測点Ａ4 と外周部中心教示点Ａ2 が、計測
誤差、ワーク間誤差等のため完全に一致させることがで
きない時、数式５・数式６を用いて方向と位置に誤差を
含んだまま補正量を計算させることができる。作業内容
に合ったロボット把持位置をワーク方向を合わせる補正
量の計算方法について、図７を用いて説明する。把持部
計測点Ａ3 １３を中心に、半径を把持部教示点Ａ1 １１
から外周部中心教示点Ａ2 １２までの距離とする円１９
と、把持部計測点Ａ3 １３と外周部中心計測点Ａ4 １４
との延長線上の交点で、外周部中心計測点Ａ4 １４に近
い方を交点Ａ5 １５（Ｘ5 、Ｙ5 ）とする。数式５・数
式６の（Ｘ4 、Ｙ4 ）の代わりに（Ｘ5 、Ｙ5 ）を使う
ことにより、ロボット把持位置とワーク方向を合わす補
正量が計算できる。
外周部中心計測点Ａ4 と外周部中心教示点Ａ2 が、計測
誤差、ワーク間誤差等のため完全に一致させることがで
きない時、数式５・数式６を用いて方向と位置に誤差を
含んだまま補正量を計算させることができる。作業内容
に合ったロボット把持位置をワーク方向を合わせる補正
量の計算方法について、図７を用いて説明する。把持部
計測点Ａ3 １３を中心に、半径を把持部教示点Ａ1 １１
から外周部中心教示点Ａ2 １２までの距離とする円１９
と、把持部計測点Ａ3 １３と外周部中心計測点Ａ4 １４
との延長線上の交点で、外周部中心計測点Ａ4 １４に近
い方を交点Ａ5 １５（Ｘ5 、Ｙ5 ）とする。数式５・数
式６の（Ｘ4 、Ｙ4 ）の代わりに（Ｘ5 、Ｙ5 ）を使う
ことにより、ロボット把持位置とワーク方向を合わす補
正量が計算できる。
【００１３】図８、図９、図１０に一実施例の計測結果
を示す。ＣＣＤカメラ視野内に置かれた加工対象ワーク
に対し３回画像処理、補正動作を繰り返した誤差を示し
たものである。Ｘ1 、Ｙ1 が把持部の計測誤差、Ｘ2 、
Ｙ2 が外周部中心の計測誤差、θはワーク方向誤差を示
したものである。２回目で誤差が大きく減りほとんど誤
差量は３回目から変わらなくなる。把持部とワークの方
向の方を外周部中心より精度良く合わせており、得に図
９、図１０に示すように教示ワークと種類は同じだが異
なった計測ワークとにワーク間誤差がある場合は顕著に
その傾向があらわれている。
を示す。ＣＣＤカメラ視野内に置かれた加工対象ワーク
に対し３回画像処理、補正動作を繰り返した誤差を示し
たものである。Ｘ1 、Ｙ1 が把持部の計測誤差、Ｘ2 、
Ｙ2 が外周部中心の計測誤差、θはワーク方向誤差を示
したものである。２回目で誤差が大きく減りほとんど誤
差量は３回目から変わらなくなる。把持部とワークの方
向の方を外周部中心より精度良く合わせており、得に図
９、図１０に示すように教示ワークと種類は同じだが異
なった計測ワークとにワーク間誤差がある場合は顕著に
その傾向があらわれている。
【発明の効果】本発明の装置により、任意の位置・姿勢
に置かれた加工対象ワークをロボットに対し常に一定位
置・姿勢で供給が可能となるため、ロボットによる加工
が容易に行える。また教示状態に近い位置・姿勢画像認
識をおこなうため、同じ条件で照明が当たるようにな
り、画像処理場所による照明のむらに対しても影響が少
ない画像処理ができ、高精度かつ容易にワークの加工が
可能となる。
に置かれた加工対象ワークをロボットに対し常に一定位
置・姿勢で供給が可能となるため、ロボットによる加工
が容易に行える。また教示状態に近い位置・姿勢画像認
識をおこなうため、同じ条件で照明が当たるようにな
り、画像処理場所による照明のむらに対しても影響が少
ない画像処理ができ、高精度かつ容易にワークの加工が
可能となる。
【図１】本発明の一実施例における構成
【図２】加工対象ワーク外観
【図３】一実施例における加工対象ワークの認識点
【図４】画像装置座標の値からＸＹθテーブル座標の値
へ変換する方法の説明図
へ変換する方法の説明図
【図５】移動及び回転をほどこした場合の説明図
【図６】ＸＹθテーブル移動量及び回転量を計算するた
めの説明図
めの説明図
【図７】ＸＹθテーブル補正量計算のための説明図
【図８】一実施例における教示ワークでの実験結果
【図９】一実施例における教示ワークとほぼ同じワーク
での実験結果
での実験結果
【図１０】一実施例における教示ワークと誤差のあるワ
ークでの実験結果
ークでの実験結果
１ 加工対象ワーク ２ ＸＹθテーブル ４ 画像処理装置 ５ ＣＣＤカメラ ６ 加工用ロボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 哲 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社熊谷工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 画像認識装置を備えており、ロボットに
より加工対象ワークを把持させ、該ワークを加工する装
置において、該ワークをＸＹθテーブル上に載せ該ワー
クの所定位置を画像認識することにより、該所定位置
の、ロボットに対して予め定められた指定位置に対する
位置ずれ量を検出して、該ＸＹθテーブルにより自動的
に該所定位置に該ワークの位置補正を行い、加工用ロボ
ットに対して常に同じ位置及び姿勢で該ワークを該ロボ
ットに供給を行い、該ロボットが常に同じ位置及び姿勢
で該ワークを把持し加工することを特徴とする画像認識
を備えたロボットによる加工装置。 - 【請求項２】 画像認識によりＸＹθテーブル上に載せ
られた加工対象ワークの位置・姿勢を補正する方法にあ
たって、 最初粗い計算による画像認識により補正量を計算した
後、ＸＹθテーブルにより該ワークの位置補正を行うこ
とにより該ワークを教示した位置に近づかせ、教示状態
に近い照明条件にした後、画像認識範囲を絞り込みかつ
高精度の計算による画像認識を行い画像認識計算精度を
上げるという操作を繰り返すことにより、予め定められ
た位置及び姿勢に該ワークを補正することを特徴とす
る、請求項１記載の画像認識を備えたロボットによる加
工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14085292A JPH05337863A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 画像認識を備えたロボットによる加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14085292A JPH05337863A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 画像認識を備えたロボットによる加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337863A true JPH05337863A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15278240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14085292A Pending JPH05337863A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 画像認識を備えたロボットによる加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05337863A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140015185A1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | Startechno Co., Ltd. | Work processing apparatus |
| JP2015214022A (ja) * | 2015-09-02 | 2015-12-03 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| JP2017024134A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | ファナック株式会社 | ワークを位置決めするためのワーク位置決め装置 |
| CN114310048A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 北京博清科技有限公司 | 焊接装置、焊接装置的控制方法与控制装置 |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP14085292A patent/JPH05337863A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140015185A1 (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-16 | Startechno Co., Ltd. | Work processing apparatus |
| JP2017024134A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | ファナック株式会社 | ワークを位置決めするためのワーク位置決め装置 |
| US10131025B2 (en) | 2015-07-24 | 2018-11-20 | Fanuc Corporation | Workpiece positioning device for positioning workpiece |
| JP2015214022A (ja) * | 2015-09-02 | 2015-12-03 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| CN114310048A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 北京博清科技有限公司 | 焊接装置、焊接装置的控制方法与控制装置 |
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