JPH0740272A - 視覚センサを用いた建設用部材ハンドリング方法 - Google Patents
視覚センサを用いた建設用部材ハンドリング方法Info
- Publication number
- JPH0740272A JPH0740272A JP19219393A JP19219393A JPH0740272A JP H0740272 A JPH0740272 A JP H0740272A JP 19219393 A JP19219393 A JP 19219393A JP 19219393 A JP19219393 A JP 19219393A JP H0740272 A JPH0740272 A JP H0740272A
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- JP
- Japan
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- steel
- visual sensor
- attitude
- received light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 建設現場に好適な方法を提供する。
【構成】 視覚センサ３によりＨ形鋼Ｈの位置、姿勢を
計測して運動を予測し、その速度が最小となる点でロボ
ット１の把持部２でＨ形鋼Ｈを把持し、力覚センサによ
りＨ形鋼Ｈの振動を減衰して停止させる。
計測して運動を予測し、その速度が最小となる点でロボ
ット１の把持部２でＨ形鋼Ｈを把持し、力覚センサによ
りＨ形鋼Ｈの振動を減衰して停止させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、視覚センサを用いた建
設用部材ハンドリング方法に関する。
設用部材ハンドリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】実験室レベルでは、おもちゃのブロック
を組合せた見本をロボットに見せ、それと同じものを組
立てさせるという事例がある。また、ロボットを単に繰
返し作業に利用するのではなく、視覚センサ、力覚セン
サなどを搭載することにより、ある程度の自立性をもた
せたロボットの更なるインテリジェント化を図るという
傾向がある。そして、このような傾向を受けて一部の工
場のラインにおいては、ベルトコンベア上を流れてくる
部品の形状を判断し、それぞれの部品に対応した処理を
行うというシステムが採用されている。
を組合せた見本をロボットに見せ、それと同じものを組
立てさせるという事例がある。また、ロボットを単に繰
返し作業に利用するのではなく、視覚センサ、力覚セン
サなどを搭載することにより、ある程度の自立性をもた
せたロボットの更なるインテリジェント化を図るという
傾向がある。そして、このような傾向を受けて一部の工
場のラインにおいては、ベルトコンベア上を流れてくる
部品の形状を判断し、それぞれの部品に対応した処理を
行うというシステムが採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらはいず
れも工場のような閉所、定位置という静的な環境下で動
作するものであり、時事刻々と環境が変化する建設現場
などに利用することはできない。
れも工場のような閉所、定位置という静的な環境下で動
作するものであり、時事刻々と環境が変化する建設現場
などに利用することはできない。
【０００４】本発明は、建設現場のような開所、不定位
置という動的な環境に最適な視覚センサを用いた建設用
部材ハンドリング方法を提供することを目的としてい
る。
置という動的な環境に最適な視覚センサを用いた建設用
部材ハンドリング方法を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、視
覚センサにより部材の位置、姿勢を計測して部材の運動
を予測し、部材速度が最小となる点で部材を把持し、力
覚センサにより部材の振動を減衰して部材を停止するこ
とを特徴としている。
覚センサにより部材の位置、姿勢を計測して部材の運動
を予測し、部材速度が最小となる点で部材を把持し、力
覚センサにより部材の振動を減衰して部材を停止するこ
とを特徴としている。
【０００６】上記視覚センサは、ダブルの赤外スリット
レーザ光を投光する赤外レーザ光投光器と、そのスリッ
トレーザ光の部材からの反射光を受光する２台のＣＣＤ
カメラとで構成するのが好ましい。
レーザ光を投光する赤外レーザ光投光器と、そのスリッ
トレーザ光の部材からの反射光を受光する２台のＣＣＤ
カメラとで構成するのが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明の方法においては、赤外レーザ光投光器
から部材にスリット状の２つのレーザ光を投光し、その
反射光を２台のＣＣＤカメラで取込み、そのデータから
部材の位置、姿勢を計算して部材の運動を予測し、速度
が最小となる点で部材を把持し、力覚センサにより力制
御を行って停止させる。
から部材にスリット状の２つのレーザ光を投光し、その
反射光を２台のＣＣＤカメラで取込み、そのデータから
部材の位置、姿勢を計算して部材の運動を予測し、速度
が最小となる点で部材を把持し、力覚センサにより力制
御を行って停止させる。
【０００８】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【０００９】図１及び図２には、本発明を実施する装置
の一例が示されている。
の一例が示されている。
【００１０】全体を符号１で示すロボットの把持部２に
は、視覚センサ３が設けられ、その赤外レーザ投光器４
から投射した一対の赤外スリットレーザ光Ｌ１、Ｌ２の
把持対象物である既知のＨ形鋼Ｈからの反射光を２台の
ＣＣＤカメラ５、６で受光し、その受光情報の解析によ
りＨ形鋼Ｈの位置姿勢を求め、これに基づいて把持部２
でＨ形鋼Ｈをハンドリングする。
は、視覚センサ３が設けられ、その赤外レーザ投光器４
から投射した一対の赤外スリットレーザ光Ｌ１、Ｌ２の
把持対象物である既知のＨ形鋼Ｈからの反射光を２台の
ＣＣＤカメラ５、６で受光し、その受光情報の解析によ
りＨ形鋼Ｈの位置姿勢を求め、これに基づいて把持部２
でＨ形鋼Ｈをハンドリングする。
【００１１】図３において、ＣＣＤカメラ５、６からの
受光信号は、コンピュータ８のフレームバッファ９に取
込まれる。そのコンピュータ８は、取込んだ受光信号に
基づき、Ｈ形鋼Ｈの位置、姿勢を計算し、その計算結果
に基づいてロボット１に制御信号を出力し、ロボット１
の動作を計画し実行する。
受光信号は、コンピュータ８のフレームバッファ９に取
込まれる。そのコンピュータ８は、取込んだ受光信号に
基づき、Ｈ形鋼Ｈの位置、姿勢を計算し、その計算結果
に基づいてロボット１に制御信号を出力し、ロボット１
の動作を計画し実行する。
【００１２】図４には、視覚センサ３の光学系が示され
ている。この視覚センサ３には、ホットミラー７が設け
られ、ＣＣＤカメラ５は赤外線（可視光よりも短い波長
の範囲のもの）の画像を取得し、ＣＣＤカメラ６は、画
像濃淡を取得する。
ている。この視覚センサ３には、ホットミラー７が設け
られ、ＣＣＤカメラ５は赤外線（可視光よりも短い波長
の範囲のもの）の画像を取得し、ＣＣＤカメラ６は、画
像濃淡を取得する。
【００１３】図５には、可視光領域の濃淡画像による取
得画像の具体例が示されており、画像Ｓ１は、Ｈ形鋼Ｈ
からの反射像であり、画像Ｓ２は、図示しない壁からの
反射像で、データとして用いない。
得画像の具体例が示されており、画像Ｓ１は、Ｈ形鋼Ｈ
からの反射像であり、画像Ｓ２は、図示しない壁からの
反射像で、データとして用いない。
【００１４】図６には、コンピュータ８の制御態様が示
されている。コンピュータ８は、視覚センサ３のＣＣＤ
カメラ５、６からの受光信号を取込み、Ｈ形鋼Ｈの位
置、姿勢を計測し（ステップＳ１）、位置Ａ（図１に鎖
線で示す）にあるＨ形鋼Ｈの運動を計測する（ステップ
Ｓ２）。次いで、予測した運動からＨ形鋼Ｈの移動速度
が最小となる位置Ｂ（図１）を計算し、ロボット１に制
御信号を出力し、ロボット１に旋回等の動作を行った位
置Ｂにおいて把持部２によりＨ形鋼Ｈを把持する（ステ
ップＳ３）。次いで、図示しない力覚センサからの信号
に基づき、力制御によりＨ形鋼Ｈの減衰動作を行って移
動したのち（ステップＳ４）、Ｈ形鋼Ｈを停止させる
（ステップＳ５）。
されている。コンピュータ８は、視覚センサ３のＣＣＤ
カメラ５、６からの受光信号を取込み、Ｈ形鋼Ｈの位
置、姿勢を計測し（ステップＳ１）、位置Ａ（図１に鎖
線で示す）にあるＨ形鋼Ｈの運動を計測する（ステップ
Ｓ２）。次いで、予測した運動からＨ形鋼Ｈの移動速度
が最小となる位置Ｂ（図１）を計算し、ロボット１に制
御信号を出力し、ロボット１に旋回等の動作を行った位
置Ｂにおいて把持部２によりＨ形鋼Ｈを把持する（ステ
ップＳ３）。次いで、図示しない力覚センサからの信号
に基づき、力制御によりＨ形鋼Ｈの減衰動作を行って移
動したのち（ステップＳ４）、Ｈ形鋼Ｈを停止させる
（ステップＳ５）。
【００１５】図７には、視覚センシングのアルゴリズム
が示されている。すなわちＣＣＤカメラ５からの画像Ｐ
１を取得し（ステップＳ１１）、その画像Ｐ１中のスリ
ット反射光部を抽出して（ステップＳ１２）、３次元位
置を算出する（ステップＳ１３）。次いで、３次元位置
の中心軸を算出し（ステップＳ１４）、Ｈ形鋼Ｈの回転
角を推定し（ステップＳ１５）、図心を決定する（ステ
ップＳ１６）。他方、ＣＣＤカメラ６からの画像濃淡を
取得し（ステップＳ１７）、画像のエッジを抽出する
（ステップＳ１８）。次いで、決定された図心を抽出し
たエッジとから、Ｈ形鋼Ｈの重心を決定する（ステップ
Ｓ１９）。
が示されている。すなわちＣＣＤカメラ５からの画像Ｐ
１を取得し（ステップＳ１１）、その画像Ｐ１中のスリ
ット反射光部を抽出して（ステップＳ１２）、３次元位
置を算出する（ステップＳ１３）。次いで、３次元位置
の中心軸を算出し（ステップＳ１４）、Ｈ形鋼Ｈの回転
角を推定し（ステップＳ１５）、図心を決定する（ステ
ップＳ１６）。他方、ＣＣＤカメラ６からの画像濃淡を
取得し（ステップＳ１７）、画像のエッジを抽出する
（ステップＳ１８）。次いで、決定された図心を抽出し
たエッジとから、Ｈ形鋼Ｈの重心を決定する（ステップ
Ｓ１９）。
【００１６】なお、ステップＳ１３の３次元位置の算出
は、投光器４及びＣＣＤカメラ５の位置と、カメラ５の
焦点距離が既知であることから、３角測量の原理に３次
元により行う。
は、投光器４及びＣＣＤカメラ５の位置と、カメラ５の
焦点距離が既知であることから、３角測量の原理に３次
元により行う。
【００１７】また、ステップＳ１４〜Ｓ１６は、具体的
に図８に示すように行う。すなわち図９において、図５
に示す反射像Ｓ１はステップＳ１３ですべて３次元位置
が計算され、それらの値から中心軸Ａの中心軸ベクトル
ＭＺを計算する（ステップＳ２１）。そして、図１０に
示すように、中心軸に垂直な平面の各点は、この投影面
Ｐに投影され、２次元データとして考える。そこで、特
徴量に基づくアスペクトを決定する（ステップＳ２
２）。このアスペクトとは図１１ないし図１６に示すよ
うに、Ｈ形鋼Ｈのスリットレーザ光Ｌ１、Ｌ２が当って
いる部分の見え方（図面ではＨ形鋼Ｈの左側の太線で示
す）であり、各パターンに対して特徴量が与えられてい
る。他方、図１７に示すように、Ｕ方向、Ｖ方向の法線
の分布をＵｄ、Ｖｄを調べることにより、図心（仮の重
心）Ｃが求めることができ、図１１ないし図１６に示す
アスペクトに対し図心が求められており、アスペクトと
図心とを示すアスペクトテーブルＴを参照することによ
り（ステップＳ２３）、かつ、補正を行って（ステップ
Ｓ２４）、図心Ｃを求めるのである。これらは、コンピ
ュータ８内に記憶したテーブルＴとアスペクトとを比較
することにより、特に計算することなく図心を求めるこ
とができる。
に図８に示すように行う。すなわち図９において、図５
に示す反射像Ｓ１はステップＳ１３ですべて３次元位置
が計算され、それらの値から中心軸Ａの中心軸ベクトル
ＭＺを計算する（ステップＳ２１）。そして、図１０に
示すように、中心軸に垂直な平面の各点は、この投影面
Ｐに投影され、２次元データとして考える。そこで、特
徴量に基づくアスペクトを決定する（ステップＳ２
２）。このアスペクトとは図１１ないし図１６に示すよ
うに、Ｈ形鋼Ｈのスリットレーザ光Ｌ１、Ｌ２が当って
いる部分の見え方（図面ではＨ形鋼Ｈの左側の太線で示
す）であり、各パターンに対して特徴量が与えられてい
る。他方、図１７に示すように、Ｕ方向、Ｖ方向の法線
の分布をＵｄ、Ｖｄを調べることにより、図心（仮の重
心）Ｃが求めることができ、図１１ないし図１６に示す
アスペクトに対し図心が求められており、アスペクトと
図心とを示すアスペクトテーブルＴを参照することによ
り（ステップＳ２３）、かつ、補正を行って（ステップ
Ｓ２４）、図心Ｃを求めるのである。これらは、コンピ
ュータ８内に記憶したテーブルＴとアスペクトとを比較
することにより、特に計算することなく図心を求めるこ
とができる。
【００１８】また、ステップＳ１８においては図１９及
び図２０に示すように、投影面Ｐ上でエッジＥ１、Ｅ２
を抽出し、端点を検出して中点を求める。
び図２０に示すように、投影面Ｐ上でエッジＥ１、Ｅ２
を抽出し、端点を検出して中点を求める。
【００１９】ステップＳ１９においては、図心Ｃを求め
た中心軸Ａ方向に端点から中点まで移動することにより
重心を求めるのである。
た中心軸Ａ方向に端点から中点まで移動することにより
重心を求めるのである。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、建
築現場のような開所、不定位置という動的な環境におい
て、部材を最適にハンドリングすることができる。
築現場のような開所、不定位置という動的な環境におい
て、部材を最適にハンドリングすることができる。
【図１】本発明を実施する装置の一例を示す斜視図。
【図２】視覚センサを示す平面図。
【図３】コンピュータの制御ブロック図。
【図４】視覚センサの光学系図。
【図５】ＣＣＤカメラから得られる画像を示す図面。
【図６】コンピュータの制御フローチャート図。
【図７】視覚センシングアルゴリズムを説明する図面。
【図８】図７のステップＳ１４〜Ｓ１６の具体的フロー
図。
図。
【図９】中心ベクトルを説明する斜視図。
【図１０】中心軸に垂直な面の投影図。
【図１１】アスペクトの一例を示す図面。
【図１２】アスペクトの他例を示す図面。
【図１３】アスペクトの他例を示す図面。
【図１４】アスペクトの他例を示す図面。
【図１５】アスペクトの他例を示す図面。
【図１６】アスペクトの他例を示す図面。
【図１７】法線の分布と図心との関係を説明する図面。
【図１８】アスペクトテーブルを示す図面。
【図１９】エッジの抽出を説明する斜視図。
【図２０】エッジの抽出を説明する投影面図。
Ａ・・・中心軸 Ｃ・・・図心 Ｅ１、Ｅ２・・・エッジ Ｈ・・・Ｈ形鋼 Ｌ１、Ｌ２・・・赤外スリットレーザ光 Ｐ・・・投影面 Ｓ１、Ｓ２・・・反射像 Ｔ・・・アスペクトテーブル １・・・ロボット ２・・・把持部 ３・・・視覚センサ ４・・・赤外レーザ投光器 ５、６・・・ＣＣＤカメラ ７・・・ホットミラー ８・・・コンピュータ ９・・・フレームバッファ
Claims (1)
- 【請求項１】 視覚センサにより部材の位置、姿勢を計
測して部材の運動を予測し、部材速度が最小となる点で
部材を把持し、力覚センサにより部材の振動を減衰して
部材を停止することを特徴とする視覚センサを用いた建
設用部材ハンドリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192193A JP2666877B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 視覚センサを用いた建設用部材ハンドリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192193A JP2666877B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 視覚センサを用いた建設用部材ハンドリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740272A true JPH0740272A (ja) | 1995-02-10 |
| JP2666877B2 JP2666877B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=16287234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5192193A Expired - Fee Related JP2666877B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 視覚センサを用いた建設用部材ハンドリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666877B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH058187A (ja) * | 1991-07-03 | 1993-01-19 | Fujitsu Ltd | ロボツト |
| JPH05168333A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-02 | Iseki & Co Ltd | 果実収穫ロボツト |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP5192193A patent/JP2666877B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH058187A (ja) * | 1991-07-03 | 1993-01-19 | Fujitsu Ltd | ロボツト |
| JPH05168333A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-02 | Iseki & Co Ltd | 果実収穫ロボツト |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2666877B2 (ja) | 1997-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |