JPH11300683A - Bag-like workpiece attitude detecting device - Google Patents
Bag-like workpiece attitude detecting deviceInfo
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- JPH11300683A JPH11300683A JP10111580A JP11158098A JPH11300683A JP H11300683 A JPH11300683 A JP H11300683A JP 10111580 A JP10111580 A JP 10111580A JP 11158098 A JP11158098 A JP 11158098A JP H11300683 A JPH11300683 A JP H11300683A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パレット等の荷台
上に載置された袋状ワークの姿勢を検出する袋状ワーク
姿勢検出装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bag-like work posture detecting device for detecting the posture of a bag-like work placed on a carrier such as a pallet.
【０００２】[0002]
【従来の技術】荷降し作業をハンドリングロボットに実
施させる場合には、次の荷降し位置となるピック位置を
水平座標および鉛直（高さ）座標により指定してハンド
リングロボットに指示する必要がある。従って、従来に
おいては、ワークの立体的な配置状況を認識してピック
位置を指示できるように、下記に示すような検出装置が
提案されている。2. Description of the Related Art In order for a handling robot to carry out an unloading operation, it is necessary to designate a pick position as a next unloading position by horizontal coordinates and vertical (height) coordinates and to instruct the handling robot. is there. Therefore, conventionally, the following detection devices have been proposed so as to recognize a three-dimensional arrangement state of a work and indicate a pick position.
【０００３】即ち、特開平６−２２６６６８号公報に
は、図９に示すように、ワーク５１に対して上方からレ
ーザ光５３を線状に投光し、ワーク５１上に形成された
投光ライン５３ａを撮像装置５５により上方から撮影す
る。そして、撮影画像の濃淡画像データを基にして投光
ライン５３ａを抽出した後、投光ライン５３ａ中の途切
れ部分を求め、この途切れ部分をワーク５１の端部と認
識することによって、ワーク５１の姿勢（位置および回
転）を検出する検出装置が開示されている。[0003] That is, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-226668 discloses that a laser beam 53 is linearly projected onto a workpiece 51 from above as shown in FIG. The image 53a is photographed from above by the imaging device 55. Then, after extracting the light projecting line 53a based on the grayscale image data of the photographed image, a discontinuous portion in the light projecting line 53a is obtained, and the discontinuous portion is recognized as an end of the work 51. A detection device for detecting a posture (position and rotation) is disclosed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、ワーク５１の表面に付された低反射率の
模様やラベル等の低反射部位にレーザ光５３が投光され
たときに、低反射部位における投光ライン５３ａの反射
光量が他の部位よりも少ないため、撮影画像から投光ラ
イン５３ａを抽出する際に、低反射部位の投光ライン５
３ａを抽出できない場合がある。そして、この場合に
は、ワーク５１内の低反射部位が投光ライン５３ａの途
切れ部分となるため、この途切れ部分をワーク５１の端
部と誤認識した状態でワーク５１の姿勢を検出する結
果、検出の信頼性が低下することになるという問題があ
る。However, in the above-mentioned conventional configuration, when the laser beam 53 is projected onto a low-reflection portion such as a low-reflectance pattern or a label provided on the surface of the work 51, the low-reflection light is applied. Since the reflected light amount of the light projecting line 53a at the reflection part is smaller than that of other parts, when the light projection line 53a is extracted from the captured image, the light projection line 5a of the low reflection part is used.
3a may not be able to be extracted. In this case, since the low-reflection portion in the work 51 becomes a break portion of the light projecting line 53a, the posture of the work 51 is detected in a state where the break portion is erroneously recognized as an end of the work 51, There is a problem that the reliability of detection is reduced.
【０００５】従って、本発明は、投光ライン５３ａの途
切れ部分がワーク５１内に存在している場合であって
も、高い信頼性でワーク５１の姿勢を検出することがで
きる袋状ワーク姿勢検出装置を提供しようとするもので
ある。Accordingly, the present invention provides a bag-like work posture detecting method which can detect the posture of the work 51 with high reliability even when the interruption part of the light projecting line 53a exists in the work 51. It is intended to provide a device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、袋状ワークの上面で反射したス
リット光の投光ラインを撮影したときの撮影画像の濃淡
画像データを出力する撮像手段と、前記濃淡画像データ
における濃度を基にして投光ラインを抽出し、該投光ラ
インの３次元位置をスリット点列として求めるワーク形
状計測手段と、前記スリット点列の各スリット点間の距
離を基にして投光ラインの途切れ部分を抽出する途切れ
部分抽出手段と、前記途切れ部分と前記袋状ワークとの
位置関係を示す特徴量を全途切れ部分について求める特
徴量計算手段と、前記特徴量を基にして前記途切れ部分
が袋状ワーク内に存在するか否かを判定し、袋状ワーク
内に存在しない途切れ部分をワーク境界特徴点とするワ
ーク境界特徴点判定手段と、前記ワーク境界特徴点を基
にして袋状ワークの姿勢を求めるワーク姿勢検出手段と
を有することを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a method for producing gray-scale image data of a photographed image obtained by photographing a projection line of slit light reflected on an upper surface of a bag-like work. Imaging means for outputting, a work shape measuring means for extracting a projection line based on the density in the grayscale image data, and obtaining a three-dimensional position of the projection line as a series of slit points, and each slit of the series of slit points A cut-out portion extracting means for extracting a cut-off portion of the light projecting line based on a distance between points; a feature value calculating means for obtaining a feature amount indicating a positional relationship between the cut-off portion and the bag-shaped work for all the cut-off portions; It is determined whether or not the discontinuous portion exists in the bag-shaped work based on the feature amount, and a work boundary feature point determination is performed with the discontinuous portion not existing in the bag-shaped work as a work boundary feature point. Means, the is characterized in that based on the work boundary feature point and a workpiece attitude detection means for determining the orientation of the bag-shaped workpiece.
【０００７】上記の構成によれば、模様等の低反射部位
により反射光量が少ない部分が投光ライン中に存在して
いると、撮影画像の濃淡画像データの濃度を基にして投
光ラインを抽出する際に、低反射部位に対応する部分を
投光ラインとして抽出できない場合がある。従って、こ
の場合には、袋状ワークの端部と、袋状ワーク内の低反
射部位とに対応する部分に途切れ部分が発生することに
なる。この際、本発明は、途切れ部分と袋状ワークとの
位置関係を示す特徴量を全途切れ部分について求め、こ
の特徴量を基にして途切れ部分が袋状ワーク内に存在す
るか否かを判定することによって、袋状ワークの端部に
対応した途切れ部分を正確に特定することができるよう
になっている。これにより、投光ラインの途切れ部分が
袋状ワーク内に存在している場合であっても、袋状ワー
クの端部に対応した途切れ部分のみを用いて袋状ワーク
の姿勢を検出することになるため、袋状ワークの姿勢を
高い信頼性で検出することができる。According to the above arrangement, if there is a portion in the projection line where the amount of reflected light is small due to a low reflection portion such as a pattern, the projection line is set based on the density of the grayscale image data of the photographed image. At the time of extraction, a part corresponding to a low reflection part may not be extracted as a light emitting line. Therefore, in this case, a break occurs at a portion corresponding to the end of the bag-shaped work and the low reflection portion in the bag-shaped work. At this time, the present invention obtains a feature amount indicating the positional relationship between the interrupted portion and the bag-shaped work for all the interrupted portions, and determines whether or not the interrupted portion exists in the bag-shaped work based on this feature amount. By doing so, it is possible to accurately specify a discontinuous portion corresponding to the end of the bag-shaped work. With this, even when the interrupted portion of the light projecting line exists in the bag-shaped work, the posture of the bag-shaped work can be detected using only the interrupted portion corresponding to the end of the bag-shaped work. Therefore, the posture of the bag-like work can be detected with high reliability.
【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の袋状ワ
ーク姿勢検出装置であって、前記特徴量計算手段は、前
記途切れ部分の前後に存在する複数のスリット点列を直
線フィッティングして得た２本の直線を交差させたとき
の角度差と、途切れ部分の高さ距離と、途切れ部分の水
平距離とを特徴量として求めることを特徴としている。
上記の構成によれば、直線の角度差と途切れ部分の高さ
距離と途切れ部分の水平距離との簡単な構成で特徴量を
求めることができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided the bag-like work posture detecting apparatus according to the first aspect, wherein the characteristic amount calculating means performs linear fitting on a plurality of slit point sequences existing before and after the discontinuous portion. The method is characterized in that an angle difference when two obtained straight lines intersect, a height distance of a break part, and a horizontal distance of the break part are obtained as feature amounts.
According to the above configuration, the feature amount can be obtained with a simple configuration of the angle difference of the straight line, the height distance of the discontinuity, and the horizontal distance of the discontinuity.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図８に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る袋
状ワーク姿勢検出装置は、図１に示すように、パレット
１上に積み上げられた袋状ワーク２の上方に設置された
センサヘッド機構３と、センサヘッド機構３に接続され
た認識処理制御盤４とを有している。尚、袋状ワーク２
とは、コーヒー豆等の粒状物や小麦粉等の粉状物を紙や
布、合成樹脂等の柔軟な材質で形成された袋に収容する
ことによって、パレット１上に載置したときに端部付近
の表面が曲面状に変形する袋詰物のことである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the bag-like work posture detecting device according to the present embodiment is connected to a sensor head mechanism 3 installed above a bag-like work 2 stacked on a pallet 1 and the sensor head mechanism 3. And a recognized recognition control panel 4. In addition, bag-like work 2
Means that, when placed on a pallet 1, a granular material such as coffee beans or a powdery material such as flour is stored in a bag made of a flexible material such as paper, cloth, or synthetic resin. This refers to bagging whose surface is deformed into a curved shape.
【００１０】上記のセンサヘッド機構３は、図２に示す
ように、帯状のレーザ光からなるスリット光５を拡散さ
せながら出射するスリット光投光器６と、スリット光投
光器６からのスリット光５を袋状ワーク２方向に反射す
る反射ミラー７と、反射ミラー７の傾斜角度を任意に変
更可能なステッピングモータ８と、袋状ワーク２に投影
されたスリット光５を撮影する撮像装置９とを有してい
る。As shown in FIG. 2, the sensor head mechanism 3 includes a slit light projector 6 that emits the slit light 5 composed of a belt-shaped laser beam while diffusing the slit light 5 and a slit light 5 from the slit light projector 6. A reflective mirror 7 for reflecting in the direction of the workpiece 2, a stepping motor 8 capable of arbitrarily changing the inclination angle of the reflective mirror 7, and an imaging device 9 for capturing the slit light 5 projected on the bag-like workpiece 2. ing.
【００１１】上記の撮像装置９は、レンズ１０と撮像部
材１１とを有している。レンズ１０は、図３に示すよう
に、撮像方向が鉛直方向（Ｚ方向）となるように設定さ
れている。また、撮像部材１１は、レンズ１０を介して
袋状ワーク２上に投影されたスリット光５が結像される
撮像面１１ａを有しており、撮像面１１ａは、鉛直方向
（Ｚ方向）に対して垂直となるように設定されている。
そして、撮像部材１１の撮像面１１ａには、レンズ中心
Ｏを中心として点対称に画像が投影されるようになって
おり、例えばスリット光５を袋状ワーク２に照射して形
成された投光ライン５ａのＱ1 点、Ｑ2 点、Ｑ3 点は、
それぞれＰ1 点、Ｐ2 点、Ｐ3 点として撮像面１１ａに
結像されるようになっている。尚、図には記載していな
いが、レンズ１０前方に干渉フィルタなどの光学的なバ
ンドパスフィルタを設置することによって、撮像面１１
ａ上にスリット光５の像のみを結像させることが可能で
ある。The above-described imaging device 9 has a lens 10 and an imaging member 11. As shown in FIG. 3, the lens 10 is set so that the imaging direction is the vertical direction (Z direction). Further, the imaging member 11 has an imaging surface 11a on which the slit light 5 projected on the bag-shaped work 2 via the lens 10 is formed, and the imaging surface 11a is arranged in a vertical direction (Z direction). It is set so that it is perpendicular to it.
An image is projected on the imaging surface 11a of the imaging member 11 in a point-symmetric manner with respect to the lens center O. For example, a light projection formed by irradiating the slit light 5 onto the bag-shaped work 2 Q 1 point of line 5a, Q 2 points, Q 3 points,
Each P 1 point, P 2 points, and is imaged on the imaging surface 11a as three points P. Although not shown in the figure, by installing an optical bandpass filter such as an interference filter in front of the lens 10,
It is possible to form only the image of the slit light 5 on a.
【００１２】上記の撮像部材１１は、光量に応じた電荷
を発生させる受光素子部（画素）をＸ方向およびＹ方向
のマトリックス状に複数有しており、これらの受光素子
部の電荷を例えばラスタスキャン形式により電圧出力と
して読み出して濃淡画像データとして順に出力するよう
になっている。上記の撮像部材１１は、図１に示すよう
に、認識処理制御盤４に接続されている。認識処理制御
盤４は、上述の撮像部材１１やスリット光投光器６等に
接続されたＩ／Ｏ部１２ａ・１２ｂと、これらのＩ／Ｏ
部１２ａ・１２ｂに信号バス１４を介して接続されたモ
ータ駆動部１３、演算部１６、ＲＡＭ１７、およびＲＯ
Ｍ１８とを有している。The image pickup member 11 has a plurality of light receiving element portions (pixels) for generating electric charges corresponding to the amount of light in a matrix in the X direction and the Y direction. The data is read out as a voltage output in a scan format and sequentially output as grayscale image data. The above-described imaging member 11 is connected to the recognition processing control panel 4 as shown in FIG. The recognition processing control panel 4 includes I / O units 12a and 12b connected to the above-described imaging member 11, the slit light projector 6, and the like, and these I / O units.
Drive unit 13, arithmetic unit 16, RAM 17, and RO connected to units 12a and 12b via signal bus 14.
M18.
【００１３】上記のＲＡＭ１７には、撮像部材１１の受
光素子部の配列と一致したＸ方向およびＹ方向のマトリ
ックス状のデータテーブルを有するように、画像データ
記憶領域１７ａが形成されている。そして、画像データ
記憶領域１７ａには、Ｉ／Ｏ部１２ａを介して入力され
た上述の撮像装置９からの濃淡画像データが格納される
ようになっている。また、ＲＡＭ１７には、距離データ
記憶領域１７ｂが形成されており、距離データ記憶領域
１７ｂには、袋状ワーク２上面の３次元座標の距離デー
タ（ｘ，ｙ，ｚ）が格納されるようになっている。さら
に、ＲＡＭ１７には、境界データ記憶領域１７ｃが形成
されており、境界データ記憶領域１７ｃには、袋状ワー
ク２の端部に対応する真の途切れ部分の３次元位置を示
すワーク境界特徴点が格納されるようになっている。An image data storage area 17a is formed in the RAM 17 so as to have a matrix-like data table in the X and Y directions that matches the arrangement of the light receiving elements of the imaging member 11. Then, in the image data storage area 17a, the gray image data from the above-described imaging device 9 input via the I / O unit 12a is stored. Further, a distance data storage area 17b is formed in the RAM 17, and distance data (x, y, z) of three-dimensional coordinates of the upper surface of the bag-shaped work 2 is stored in the distance data storage area 17b. Has become. Further, a boundary data storage area 17c is formed in the RAM 17, and the boundary data storage area 17c stores a work boundary feature point indicating a three-dimensional position of a true break corresponding to the end of the bag-shaped work 2. It is stored.
【００１４】一方、ＲＯＭ１８には、濃淡画像データお
よび距離データを基にして袋状ワーク２の姿勢を検出す
る袋状ワーク姿勢検出ルーチンが格納されている。袋状
ワーク姿勢検出ルーチンは、ワーク形状計測処理（図４
のＳ２〜Ｓ４）と途切れ部分抽出処理（図４のＳ５）と
特徴量計算処理（図４のＳ６）とワーク境界特徴点判定
処理（図４のＳ７）とワーク姿勢検出処理（図４のＳ
９）とを行うようになっている。上記のワーク形状計測
処理は、濃淡画像データにおける濃度を基にして投光ラ
イン５ａを抽出し、投光ライン５ａの３次元位置をスリ
ット点列として求める処理であり、途切れ部分抽出処理
は、スリット点列の各スリット点間の距離を基にして投
光ライン５ａの途切れ部分３０を抽出する処理である。
特徴量計算処理は、途切れ部分３０と袋状ワーク２との
位置関係を示す特徴量を全途切れ部分３０について求め
る処理である。ワーク境界特徴点判定処理は、特徴量を
基にして途切れ部分３０が袋状ワーク２内に存在するか
否かを判定し、袋状ワーク２内に存在しない途切れ部分
３０をワーク境界特徴点とする処理であり、ワーク姿勢
検出処理は、ワーク境界特徴点を基にして袋状ワーク２
の姿勢（位置および回転）を検出する処理である。On the other hand, the ROM 18 stores a bag-like work posture detection routine for detecting the posture of the bag-like work 2 based on the grayscale image data and the distance data. The bag-shaped work posture detection routine is a work shape measurement process (FIG. 4).
S2 to S4), a discontinuous portion extraction process (S5 in FIG. 4), a feature amount calculation process (S6 in FIG. 4), a work boundary feature point determination process (S7 in FIG. 4), and a work posture detection process (S in FIG. 4).
9). The above-described work shape measurement process is a process of extracting the light projecting line 5a based on the density in the gray image data and obtaining the three-dimensional position of the light projecting line 5a as a sequence of slit points. This is a process of extracting a discontinuous portion 30 of the light emitting line 5a based on the distance between each slit point of the point sequence.
The feature value calculation process is a process of obtaining a feature value indicating the positional relationship between the discontinuous portion 30 and the bag-shaped work 2 for the entire discontinuous portion 30. The work boundary feature point determination process determines whether or not the discontinuity portion 30 exists in the bag-shaped work 2 based on the feature amount, and determines the discontinuity portion 30 that does not exist in the bag-like work 2 as a work boundary feature point. The work posture detection processing is based on the work boundary feature points.
This is a process for detecting the posture (position and rotation) of the camera.
【００１５】上記の構成を有した認識処理制御盤４は、
Ｉ／Ｏ部１２ｂを介してロボット制御盤２０に接続され
ている。ロボット制御盤２０は、図２に示すように、パ
レット１の近傍に設置されたハンドリングロボット２１
に接続されている。また、ハンドリングロボット２１の
近傍には、袋状ワーク２を移送するローラコンベア２２
等が配設されている。そして、ロボット制御盤２０は、
認識処理制御盤４から袋状ワーク２の姿勢を示す検出デ
ータを受信したときに、次の袋状ワーク２のピッキング
位置を決定し、このピッキング位置に存在する袋状ワー
ク２をローラコンベア２２等に移載するように、ハンド
リングロボット２１に対して指令するようになってい
る。The recognition processing control panel 4 having the above configuration is
It is connected to the robot control panel 20 via the I / O unit 12b. The robot control panel 20 includes a handling robot 21 installed near the pallet 1 as shown in FIG.
It is connected to the. A roller conveyor 22 for transferring the bag-shaped work 2 is provided near the handling robot 21.
And so on. And the robot control panel 20
When receiving the detection data indicating the attitude of the bag-like work 2 from the recognition processing control panel 4, the picking position of the next bag-like work 2 is determined, and the bag-like work 2 existing at this picking position is determined by the roller conveyor 22 or the like. Is transferred to the handling robot 21 so as to be transferred to the robot.
【００１６】上記の構成において、袋状ワーク姿勢検出
装置の動作を図４のフローチャートに基づいて説明す
る。The operation of the bag-like work posture detecting device having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
【００１７】図１および図２に示すように、パレット１
がセンサヘッド機構３の下方の所定位置に搬入される
と、ロボット制御盤２０から認識処理制御盤４に対して
計測を開始するように指示信号が送信される。そして、
この指示信号の入力を待っている認識処理制御盤４が指
示信号を受信すると（Ｓ１）、パレット１上に積み上げ
られた袋状ワーク２上面の濃淡画像データおよび距離デ
ータを取得するようにワーク形状計測処理を実行する。As shown in FIGS. 1 and 2, the pallet 1
Is carried into a predetermined position below the sensor head mechanism 3, an instruction signal is sent from the robot control panel 20 to the recognition processing control panel 4 to start measurement. And
When the recognition processing control panel 4 waiting for the input of the instruction signal receives the instruction signal (S1), the shape of the work is obtained so as to obtain the grayscale image data and the distance data of the upper surface of the bag-like work 2 stacked on the pallet 1. Execute the measurement process.
【００１８】即ち、スリット光投光器６からスリット光
５を出射させるように、スリット光投光器６に対して出
力信号を出力する。また、モータ駆動部１３から駆動出
力をステッピングモータ８に出力することによって、ス
テッピングモータ８の回転駆動により反射ミラー７を所
定のミラー回転角度に調整する（Ｓ２）。この後、スリ
ット光５をスリット光投光器６から帯状に拡散しながら
出射させ、反射ミラー７でパレット１方向に反射させる
ことによって、パレット１やパレット１上に積み上げら
れた袋状ワーク２の両端にかけて線状に投光させる。そ
して、このようにしてスリット光５が投光されたパレッ
ト１や袋状ワーク２の全体を撮像装置９により撮影する
（Ｓ３）。That is, an output signal is output to the slit light projector 6 so that the slit light 5 is emitted from the slit light projector 6. In addition, by outputting a drive output from the motor drive unit 13 to the stepping motor 8, the rotation of the stepping motor 8 adjusts the reflection mirror 7 to a predetermined mirror rotation angle (S2). Thereafter, the slit light 5 is emitted from the slit light projector 6 while diffusing in a strip shape, and is reflected in the direction of the pallet 1 by the reflection mirror 7 so that the slit light 5 is applied to both ends of the pallet 1 and the bag-like work 2 stacked on the pallet 1. Light is projected linearly. Then, the entirety of the pallet 1 or the bag-shaped work 2 on which the slit light 5 is projected is photographed by the imaging device 9 (S3).
【００１９】次に、撮像装置９の撮影により得られた濃
淡画像データをＩ／Ｏ部１２ａを介して認識処理制御盤
４に取り込み、ＲＡＭ１７の画像データ記憶領域１７ａ
に格納する。この後、図２に示すように、画像データ記
憶領域１７ａの濃淡画像データ中の濃度を基にしてスリ
ット光５の投光ライン５ａを抽出する。この際、袋状ワ
ーク２に付された低反射率の模様やラベル等の低反射部
位２ａが投光ライン５ａ中に存在する場合には、図５に
示すように、低反射部位２ａにおける投光ライン５ａの
反射光量が少ないため、濃淡画像データの濃度が投光ラ
イン５ａの抽出レベルにまで達していないことがある。
従って、この場合には、抽出された一連の投光ライン５
ａ中に袋状ワーク２の端部による途切れ部分３０と低反
射部位２ａによる途切れ部分３０とが混在することにな
る。Next, the grayscale image data obtained by the photographing of the image pickup device 9 is taken into the recognition processing control panel 4 via the I / O unit 12a, and is stored in the image data storage area 17a of the RAM 17.
To be stored. Thereafter, as shown in FIG. 2, the projection line 5a of the slit light 5 is extracted based on the density in the grayscale image data in the image data storage area 17a. At this time, if a low-reflection portion 2a such as a low-reflectance pattern or a label attached to the bag-shaped work 2 exists in the light-projecting line 5a, as shown in FIG. Since the reflected light amount of the light line 5a is small, the density of the grayscale image data may not reach the extraction level of the light projection line 5a.
Therefore, in this case, a series of extracted light emitting lines 5
In FIG. 3A, a discontinuous portion 30 due to the end of the bag-shaped work 2 and a discontinuous portion 30 due to the low reflection portion 2a are mixed.
【００２０】そして、図３に示すように、上記のように
して抽出された投光ライン５ａの各点（例えばＰ1 ・Ｐ
2 ・Ｐ3 ）とレンズ１０の中心点Ｏとを結ぶ視線直線
（例えばＬ1 ・Ｌ2 ・Ｌ3 ）を求めると共に、反射ミラ
ー７のミラー回転角度を基にしてスリット光５のスリッ
ト光平面Ｓを求める。この後、スリット光平面Ｓと視線
直線との交点（例えばＱ1 ・Ｑ2 ・Ｑ3 ）からなるスリ
ット点列の３次元位置を投光ライン５ａの距離データと
して求め、図１の距離データ記憶領域１７ｂに順に格納
する（Ｓ４）。Then, as shown in FIG. 3, each point (for example, P 1 .P) of the projection line 5a extracted as described above
2 · P 3 ) and the line of sight (eg, L 1 · L 2 · L 3 ) connecting the center point O of the lens 10, and the slit light plane of the slit light 5 based on the mirror rotation angle of the reflection mirror 7. Find S. Thereafter, the three-dimensional position of the slit point sequence formed by the intersection (for example, Q 1 , Q 2 , Q 3 ) of the slit light plane S and the line of sight is determined as the distance data of the light projecting line 5a, and the distance data of FIG. The data is sequentially stored in the area 17b (S4).
【００２１】次に、距離データ記憶領域１７ｂに格納さ
れた投光ライン５ａの距離データを基にして投光ライン
５ａに含まれる途切れ部分３０を抽出する。尚、投光ラ
イン５ａ方向をＸ座標、投光ライン５ａに対して直交す
る方向をＹ座標、高さ方向をＺ座標とした３次元座標系
を考えた場合には、投光ライン５ａの点列からなる距離
データがＸＺ平面内に存在することになるため、以降の
説明おいては、ＸＺ座標系で説明する。Next, based on the distance data of the light projecting line 5a stored in the distance data storage area 17b, a break 30 included in the light projecting line 5a is extracted. When a three-dimensional coordinate system in which the direction of the light projecting line 5a is the X coordinate, the direction orthogonal to the light projecting line 5a is the Y coordinate, and the height direction is the Z coordinate, the point of the light projecting line 5a is considered. Since the distance data composed of columns exists in the XZ plane, the following description will be made on the XZ coordinate system.
【００２２】即ち、図６に示すように、隣接するスリッ
ト点３１・３１間の距離を求め、距離が所定の基準距離
以上であるか否かを判定する。スリット点３１・３１間
の距離が基準距離未満である場合には、判定対象となっ
ているスリット点３１・３１間には途切れ部分３０が存
在しないと判定する一方、基準距離以上である場合に
は、判定対象となっているスリット点３１・３１間に途
切れ部分３０が存在していると判定する。そして、この
ような判定を全てのスリット点３１・３１間について順
に実施することによって、一連のスリット点３１列から
なる投光ライン５ａに存在する全て（例えば２個）の途
切れ部分３０を抽出する（Ｓ５）。That is, as shown in FIG. 6, the distance between adjacent slit points 31 is determined, and it is determined whether or not the distance is equal to or longer than a predetermined reference distance. When the distance between the slit points 31 is less than the reference distance, it is determined that there is no break 30 between the slit points 31 to be determined. Determines that there is a discontinuity 30 between the slit points 31 to be determined. By performing such a determination sequentially for all the slit points 31, all (for example, two) discontinuous portions 30 existing in the light projecting line 5 a composed of a series of 31 slit points are extracted. (S5).
【００２３】次に、図７（ａ）・（ｂ）に示すように、
抽出した途切れ部分３０の前後に存在するスリット点３
１・３１をそれぞれ途切れ点Ｐ１・Ｐ２とし、両途切れ
点Ｐ１・Ｐ２の高さ方向の差である高さ距離ａ１および
水平方向の差である水平距離ｂ１を求める。また、各途
切れ点Ｐ１・Ｐ２の近傍に存在する数個のスリット点３
１列をそれぞれ使用して直線フィッティングすることに
よって、途切れ点Ｐ１を含む第１直線３２と途切れ点Ｐ
２を含む第２直線３３とを作成し、第１直線３２と第２
直線３３とを交差させたときの角度差θ１を求める。そ
して、これらの高さ距離ａ１、水平距離ｂ１、および角
度差θ１を途切れ部分３０と袋状ワーク２との位置関係
を示す特徴量とし、Ｓ５で求めた全途切れ部分３０につ
いて特徴量を求める（Ｓ６）。Next, as shown in FIGS. 7A and 7B,
Slit points 3 existing before and after the extracted break 30
1 and 31 are set as break points P1 and P2, respectively, and a height distance a1 which is a difference between the two break points P1 and P2 in a height direction and a horizontal distance b1 which is a difference in a horizontal direction are obtained. Also, several slit points 3 existing near the break points P1 and P2
By performing a straight line fitting using each one row, the first straight line 32 including the break point P1 and the break point P
The second straight line 33 including the first straight line 32 and the second straight line 33
The angle difference θ1 at the time of intersection with the straight line 33 is determined. Then, the height distance a1, the horizontal distance b1, and the angle difference θ1 are set as feature amounts indicating the positional relationship between the cutoff portion 30 and the bag-shaped work 2, and the feature amounts are obtained for all the cutout portions 30 obtained in S5 ( S6).
【００２４】次に、図８に示すように、求めた特徴量を
特徴空間（θ，ａ，ｂ）の座標系に特徴点３４として投
影する。特徴空間（θ，ａ，ｂ）の座標系には、各座標
軸方向に閾値θｓ・ａｓ・ｂｓが設定されている。そし
て、閾値θｓ・ａｓ・ｂｓで囲まれる判定空間３５内に
特徴点３４が存在するか否かを判定し、判定空間３５内
に特徴点３４が存在していれば、この特徴点３４に対応
する途切れ部分３０が袋状ワーク２内で検出されたもの
であると判断する。一方、判定空間３５内に特徴点３４
が存在していなければ、この特徴点３４に対応する途切
れ部分３０が袋状ワーク２の端部で検出されたものであ
ると判断し、この途切れ部分３０の３次元位置をワーク
境界特徴点として図１の境界データ記憶領域１７ｃに格
納する（Ｓ７）。Next, as shown in FIG. 8, the obtained feature amount is projected as a feature point 34 on the coordinate system of the feature space (θ, a, b). In the coordinate system of the feature space (θ, a, b), thresholds θs · as · bs are set in the respective coordinate axis directions. Then, it is determined whether or not the feature point 34 exists in the determination space 35 surrounded by the thresholds θs · as · bs, and if the feature point 34 exists in the determination space 35, It is determined that the interrupted portion 30 is detected in the bag-shaped work 2. On the other hand, the feature point 34 in the determination space 35
Does not exist, it is determined that the interrupted portion 30 corresponding to the feature point 34 is detected at the end of the bag-shaped work 2, and the three-dimensional position of the interrupted portion 30 is determined as the work boundary feature point. It is stored in the boundary data storage area 17c of FIG. 1 (S7).
【００２５】この後、ワーク境界特徴点が最終の投光ラ
イン５ａに基づいて得られたものであるか否かを判定す
る（Ｓ８）。最終の投光ライン５ａでない場合には（Ｓ
８，ＮＯ）、Ｓ２から再実行し、次のミラー回転角度の
投光ライン５ａからワーク境界特徴点を求める（Ｓ２〜
Ｓ７）。一方、最終の投光ライン５ａである場合には
（Ｓ８，ＹＥＳ）、所定数の投光ライン５ａにおけるワ
ーク境界特徴点を得たと判断し、ワーク境界特徴点を基
にして袋状ワーク２の姿勢を検出する（Ｓ９）。そし
て、図２に示すように、袋状ワーク２の姿勢を示す検出
データをロボット制御盤２０に出力する（Ｓ１０）。こ
れにより、ロボット制御盤２０は、検出データを基にし
て次のピック位置を特定し、ハンドリングロボット２１
に対して指令することによって、ピック位置の袋状ワー
ク２をローラコンベア２２等に移載させる。Thereafter, it is determined whether or not the work boundary feature point has been obtained based on the final projection line 5a (S8). If it is not the last light emitting line 5a (S
8, NO), re-execute from S2, and obtain a work boundary feature point from the projection line 5a at the next mirror rotation angle (S2 to S2).
S7). On the other hand, if it is the last light projecting line 5a (S8, YES), it is determined that the work boundary feature points on the predetermined number of light projecting lines 5a have been obtained, and the bag-shaped work 2 is determined based on the work boundary feature points. The posture is detected (S9). Then, as shown in FIG. 2, detection data indicating the attitude of the bag-shaped work 2 is output to the robot control panel 20 (S10). Accordingly, the robot control panel 20 specifies the next pick position based on the detection data, and
Is transferred to the roller conveyor 22 or the like at the pick position.
【００２６】以上のように、本実施形態の袋状ワーク姿
勢検出装置は、袋状ワーク２の上面で反射したスリット
光５の投光ライン５ａを撮影したときの撮影画像の濃淡
画像データを出力する撮像手段（撮像装置９）と、濃淡
画像データにおける濃度を基にして投光ライン５ａを抽
出し、投光ライン５ａの３次元位置をスリット点３１列
として求めるワーク形状計測手段（図４のＳ２〜Ｓ４）
と、スリット点３１列の各スリット点３１・３１間の距
離を基にして投光ライン５ａの途切れ部分３０を抽出す
る途切れ部分抽出処理（図４のＳ５）、途切れ部分３０
と袋状ワーク２との位置関係を示す特徴量を求める特徴
量計算手段（図４のＳ６）と、特徴量を基にして途切れ
部分３０が袋状ワーク２内に存在するか否かを判定し、
袋状ワーク２内に存在しない途切れ部分３０をワーク境
界特徴点とするワーク境界特徴点判定手段（図４のＳ
７）と、ワーク境界特徴点を基にして袋状ワーク２の姿
勢を求めるワーク姿勢検出手段（図４のＳ９）とを有し
た構成にされている。As described above, the bag-like work posture detecting device of the present embodiment outputs grayscale image data of a photographed image when the light projecting line 5a of the slit light 5 reflected on the upper surface of the bag-like work 2 is photographed. And a work shape measuring means (FIG. 4) for extracting the light projecting line 5a based on the density in the gray image data and obtaining the three-dimensional position of the light projecting line 5a as 31 columns of slit points. S2 to S4)
And a discontinuous portion extraction process for extracting the discontinuous portion 30 of the light projecting line 5a based on the distance between the slit points 31 in the 31 rows of slit points 31 (S5 in FIG. 4).
Amount calculating means (S6 in FIG. 4) for obtaining a characteristic amount indicating a positional relationship between the bag-like work 2 and the bag-like work 2, and determining whether or not the discontinuous portion 30 exists in the bag-like work 2 based on the characteristic amount. And
Work boundary feature point determination means (S in FIG. 4) using a discontinuous portion 30 that does not exist in the bag-shaped work 2 as a work boundary feature point.
7) and a work posture detecting means (S9 in FIG. 4) for obtaining the posture of the bag-shaped work 2 based on the work boundary feature points.
【００２７】上記の構成によれば、図７（ａ）・（ｂ）
に示すように、途切れ部分３０と袋状ワーク２との位置
関係を示す特徴量を全途切れ部分３０について求め、こ
の特徴量を基にして途切れ部分３０が袋状ワーク２内に
存在するか否かを判定することによって、袋状ワーク２
の端部に対応した途切れ部分３０を正確に特定すること
ができる。これにより、投光ラインの途切れ部分３０が
袋状ワーク２内に存在している場合であっても、袋状ワ
ーク２の端部に対応した途切れ部分３０のみを用いて袋
状ワーク２の姿勢を検出することができるため、袋状ワ
ーク２の姿勢を高い信頼性で検出することができる。According to the above configuration, FIGS. 7 (a) and 7 (b)
As shown in (1), a characteristic amount indicating the positional relationship between the interrupted portion 30 and the bag-shaped work 2 is obtained for all the interrupted portions 30 and, based on this characteristic amount, whether the interrupted portion 30 exists in the bag-shaped work 2 or not. By determining whether the bag-shaped work 2
The interrupted portion 30 corresponding to the end can be accurately specified. Thus, even when the interrupted portion 30 of the light projecting line exists in the bag-shaped work 2, the posture of the bag-shaped work 2 is determined using only the interrupted portion 30 corresponding to the end of the bag-shaped work 2. Therefore, the posture of the bag-shaped work 2 can be detected with high reliability.
【００２８】また、上記の特徴量計算手段は、途切れ部
分３０の前後に存在する複数のスリット点３１列を直線
フィッティングして得た２本の第１直線３２と第２直線
３３とを交差させたときの角度差θと、途切れ部分３０
の高さ距離ａ１と、途切れ部分３０の水平距離ｂ１とを
特徴量として求める構成である。Further, the above-mentioned feature value calculating means intersects two first straight lines 32 and a second straight line 33 obtained by performing straight line fitting on a plurality of rows of slit points 31 existing before and after the break 30. Angle difference θ at the time of
And the horizontal distance b1 of the break 30 as a feature value.
【００２９】上記の構成によれば、直線の角度差θと途
切れ部分３０の高さ距離ａ１と途切れ部分３０の水平距
離ｂ１との簡単な構成で特徴量を求めることができる。According to the above configuration, the feature quantity can be obtained with a simple configuration of the angle difference θ of the straight line, the height distance a1 of the discontinuous portion 30, and the horizontal distance b1 of the discontinuous portion 30.
【００３０】以上、本発明を好適な実施の形態に基づい
て説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲にお
いて変更が可能である。即ち、図４における袋状ワーク
姿勢検出ルーチンは、１本の投光ライン５ａを撮影する
毎に、濃淡画像データから抽出された投光ライン５ａ中
の途切れ部分３０が袋状ワーク２内に存在するか否かを
判定するようになっているが、これに限定されるもので
はなく、全ての投光ライン５ａを抽出した後に、一括し
て途切れ部分３０の判定を行うようになっていても良
い。Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention can be modified without departing from the spirit thereof. That is, in the bag-like work posture detection routine in FIG. 4, every time one light-projecting line 5 a is photographed, a break 30 in the light-projecting line 5 a extracted from the grayscale image data exists in the bag-like work 2. It is determined whether or not to perform, but the present invention is not limited to this. Even if all of the light projecting lines 5a are extracted, the determination of the interrupted portion 30 may be collectively performed. good.
【００３１】[0031]
【発明の効果】請求項１の発明は、袋状ワークの上面で
反射したスリット光の投光ラインを撮影したときの撮影
画像の濃淡画像データを出力する撮像手段と、前記濃淡
画像データにおける濃度を基にして投光ラインを抽出
し、該投光ラインの３次元位置をスリット点列として求
めるワーク形状計測手段と、前記スリット点列の各スリ
ット点間の距離を基にして投光ラインの途切れ部分を抽
出する途切れ部分抽出手段と、前記途切れ部分と前記袋
状ワークとの位置関係を示す特徴量を全途切れ部分につ
いて求める特徴量計算手段と、前記特徴量を基にして前
記途切れ部分が袋状ワーク内に存在するか否かを判定
し、袋状ワーク内に存在しない途切れ部分をワーク境界
特徴点とするワーク境界特徴点判定手段と、前記ワーク
境界特徴点を基にして袋状ワークの姿勢を求めるワーク
姿勢検出手段とを有する構成である。According to the first aspect of the present invention, there is provided an image pickup means for outputting light and dark image data of a photographed image when a light projecting line of slit light reflected on the upper surface of the bag-shaped work is photographed, and a density in the light and dark image data. A work shape measuring means for extracting a three-dimensional position of the light projecting line as a sequence of slit points based on a distance between the slit points of the sequence of slit points; A discontinuous portion extracting unit that extracts a discontinuous portion, a feature amount calculating unit that obtains a feature amount indicating a positional relationship between the discontinuous portion and the bag-like work for all the discontinuous portions, and the discontinuous portion is based on the feature amount. Work boundary feature point determining means for determining whether or not the workpiece exists in the bag-shaped work, and using a discontinuous portion that is not present in the bag-shaped work as a work boundary feature point, based on the work boundary feature point. Calculating pose of Jo workpiece is configured to have a work attitude detection means.
【００３２】上記の構成によれば、途切れ部分と袋状ワ
ークとの位置関係を示す特徴量を基にして途切れ部分が
袋状ワーク内に存在するか否かを判定することによっ
て、袋状ワークの端部に対応した途切れ部分を正確に特
定することができる。これにより、投光ラインの途切れ
部分が袋状ワーク内に存在している場合であっても、袋
状ワークの端部に対応した途切れ部分のみを用いて袋状
ワークの姿勢を検出することができるため、袋状ワーク
の姿勢を高い信頼性で検出することができるという効果
を奏する。According to the above arrangement, it is determined whether or not the interrupted portion exists in the bag-shaped work based on the characteristic amount indicating the positional relationship between the interrupted portion and the bag-shaped work. The break portion corresponding to the end portion of can be accurately specified. Thus, even when the interrupted portion of the light projecting line exists in the bag-shaped work, the posture of the bag-shaped work can be detected using only the interrupted portion corresponding to the end of the bag-shaped work. Therefore, there is an effect that the posture of the bag-shaped work can be detected with high reliability.
【００３３】請求項２の発明は、請求項１記載の袋状ワ
ーク姿勢検出装置であって、前記特徴量計算手段は、前
記途切れ部分の前後に存在する複数のスリット点列を直
線フィッティングして得た２本の直線を交差させたとき
の角度差と、途切れ部分の高さ距離と、途切れ部分の水
平距離とを特徴量として求める構成である。上記の構成
によれば、直線の角度差と途切れ部分の高さ距離と途切
れ部分の水平距離との簡単な構成で特徴量を求めること
ができるという効果を奏する。According to a second aspect of the present invention, there is provided the bag-like workpiece posture detecting apparatus according to the first aspect, wherein the characteristic amount calculating means performs linear fitting on a plurality of slit point sequences existing before and after the discontinuous portion. In this configuration, the angle difference when the two obtained straight lines intersect, the height distance of the break, and the horizontal distance of the break are obtained as the feature amounts. According to the above configuration, it is possible to obtain the feature amount with a simple configuration of the angle difference between the straight lines, the height distance of the discontinuity, and the horizontal distance of the discontinuity.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】認識処理制御盤のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a recognition processing control panel.
【図２】荷降ろしする状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of unloading.
【図３】距離データの算出原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a calculation principle of distance data.
【図４】荷降ろし動作手順の一部を示すフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart showing a part of an unloading operation procedure.
【図５】投光ラインの状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of a light projecting line.
【図６】スリット点列の状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state of a sequence of slit points.
【図７】途切れ部分の算出方法を示す説明図であり、
（ａ）は全スリット点列の状態を示した図、（ｂ）は途
切れ部分の状態を示した図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of calculating a break portion;
(A) is a diagram showing a state of all slit point arrays, and (b) is a diagram showing a state of a break portion.
【図８】特徴点と判定空間との関係を示す説明図であ
る。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between a feature point and a determination space.
【図９】従来例を示すものであり、ワークの姿勢を検出
する状態を示す説明図である。FIG. 9 shows a conventional example, and is an explanatory view showing a state of detecting a posture of a work.
１ パレット ２ 袋状ワーク ２ａ 低反射部位 ３ センサヘッド機構 ５ スリット光 ５ａ 投光ライン ６ スリット光投光器 ７ 反射ミラー ８ ステッピングモータ ９ 撮像装置 １０ レンズ １１ 撮像部材 １３ モータ駆動部 １４ 信号バス ２０ ロボット制御盤 ２１ ハンドリングロボット ２２ ローラコンベア ３０ 途切れ部分 ３１ スリット点 ３２ 第１直線 ３３ 第２直線 ３４ 特徴点 ３５ 判定空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pallet 2 Bag-shaped work 2a Low reflection part 3 Sensor head mechanism 5 Slit light 5a Light projection line 6 Slit light projector 7 Reflection mirror 8 Stepping motor 9 Imaging device 10 Lens 11 Imaging member 13 Motor drive unit 14 Signal bus 20 Robot control board 21 Handling Robot 22 Roller Conveyor 30 Interruption 31 Slit Point 32 First Straight Line 33 Second Straight Line 34 Feature Point 35 Judgment Space
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４１５ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G06T 7/00 G06F 15/62 415
Claims (2)
の投光ラインを撮影したときの撮影画像の濃淡画像デー
タを出力する撮像手段と、 前記濃淡画像データにおける濃度を基にして投光ライン
を抽出し、該投光ラインの３次元位置をスリット点列と
して求めるワーク形状計測手段と、 前記スリット点列の各スリット点間の距離を基にして投
光ラインの途切れ部分を抽出する途切れ部分抽出手段
と、 前記途切れ部分と前記袋状ワークとの位置関係を示す特
徴量を全途切れ部分について求める特徴量計算手段と、 前記特徴量を基にして前記途切れ部分が袋状ワーク内に
存在するか否かを判定し、袋状ワーク内に存在しない途
切れ部分をワーク境界特徴点とするワーク境界特徴点判
定手段と、 前記ワーク境界特徴点を基にして袋状ワークの姿勢を求
めるワーク姿勢検出手段とを有することを特徴とする袋
状ワーク姿勢検出装置。An imaging unit that outputs grayscale image data of a captured image obtained by capturing a projection line of slit light reflected on an upper surface of a bag-shaped work; and a projection line based on a density in the grayscale image data. And a work shape measuring means for obtaining a three-dimensional position of the light projecting line as a sequence of slit points, and a broken portion for extracting a broken portion of the light projecting line based on a distance between each slit point of the sequence of slit points. Extraction means; feature amount calculating means for obtaining a feature amount indicating a positional relationship between the discontinuous portion and the bag-like work for all discontinuous portions; and the discontinuity portion exists in the bag-like work based on the feature amount. Work boundary feature point determining means for determining whether or not a cut-off portion not present in the bag-shaped work is a work boundary feature point; and a posture of the bag-shaped work based on the work boundary feature point. Bag-like workpiece posture detection device, characterized in that it comprises a workpiece orientation detection means for obtaining.
直線フィッティングして得た２本の直線を交差させたと
きの角度差と、途切れ部分の高さ距離と、途切れ部分の
水平距離とを特徴量として求めることを特徴とする請求
項１記載の袋状ワーク姿勢検出装置。2. The method according to claim 1, wherein the feature amount calculating unit calculates an angle difference between two straight lines obtained by performing straight line fitting on a plurality of slit point sequences existing before and after the discontinuous portion, and a height of the discontinuous portion. 2. The bag-like workpiece posture detecting device according to claim 1, wherein the distance and the horizontal distance of the discontinuity are obtained as characteristic amounts.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11158098A JP3919932B2 (en) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | Bag-like workpiece posture detection device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH11300683A true JPH11300683A (en) | 1999-11-02 |
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