KR100433272B1 - An apparatus of detecting 3-D position of fruits and method of detecting 3-D position of it - Google Patents

An apparatus of detecting 3-D position of fruits and method of detecting 3-D position of it Download PDF

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Abstract

본 발명은 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치 및 그의 방법에 관한 것으로, 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 X, Y축 거리를 검출하는 독립된 제 1, 2 카메라들(2,4)과; 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착되어 Z축인 수확 대상물과의 직선거리를 검출하는 레이저센서(3)와; 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)과 레이저센서(3)를 부착한 6축 머니퓰레이터(20)와; 상기 제 1,2 카메라들(2,4)에 각각 연결되어 상기 수확 대상물의 영상을 처리하는 제 1,2 영상보드들(31,32)과; 상기 6축 머니퓰레이터(20)에 연결되어 제어하는 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)와; 상기 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)와 상기 제 1,2 영상보드들(31,32)에 연결되어 일련의 제어를 하는 컴퓨터(50)로 구성되어 있다.The present invention relates to a three-dimensional position detection apparatus and method thereof of fruits and vegetables, comprising: independent first and second cameras (2, 4) for detecting the X and Y axis distances of a harvest object such as fruits and fruits; A laser sensor (3) attached between the first and second cameras (2,4) for detecting a straight line distance to a harvesting object which is a Z axis; A six-axis manipulator 20 to which the first and second cameras 2 and 4 and the laser sensor 3 are attached; First and second image boards 31 and 32 connected to the first and second cameras 2 and 4 to process images of the harvest object; A six-axis manipulator adjusting device 40 connected to and controlled by the six-axis manipulator 20; It is composed of a computer 50 connected to the six-axis manipulator adjusting device 40 and the first and second image boards 31 and 32 to perform a series of control.

따라서, 본 발명은 두 대의 카메라와 레이저 센서를 이용하여 스테레오 영상처리와 팬틸팅 기법으로 수확 대상물의 3차원 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention has the effect of detecting the three-dimensional position of the harvest object by stereo image processing and pan tilting technique using two cameras and a laser sensor.

Description

과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치 및 그의 방법{An apparatus of detecting 3-D position of fruits and method of detecting 3-D position of it}An apparatus of detecting 3-D position of fruits and method of detecting 3-D position of it}

본 발명은 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치 및 그의 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중첩되거나 잎, 가지 등의 장애물에 일부 가려져 있는 과채류와 과실을 검출할 수 있는 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치 및 그의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional position detection device and method thereof of the fruit vegetables and fruits, and more particularly to the three-dimensional position of the fruit vegetables and fruits that can detect the fruit vegetables and fruits overlapping or partially obscured by obstacles such as leaves and branches A detection apparatus and a method thereof are provided.

일반적으로, 과채류 및 과실은 수확하기에는 상당한 노동력이 소요된다. 이에 따라, 최근 로봇을 이용하여, 과채류 및 과실을 수확하거나, 이식작업 등을 용이하게 하려는 연구가 계속적으로 진행되고 있다.In general, fruits and vegetables require considerable labor to harvest. Accordingly, recent researches are being conducted to facilitate the harvesting of fruits and vegetables, fruits, and transplanting using robots.

이러한 과실 수확용 로봇의 시각장치에 관한 연구로, 카메라의 2차원 평면에 투영된 영상의 위상차를 이용하여 미니토마토의 3차원 거리를 검출하는 시각장치와, 다관절 머니퓰레이터, 주행장치 및 진공으로 대상물을 흡인하고, 꼭지를 절단하여 수확하는 연구가 있었고, 또 다른 방법으로, 카메라에서 입력된 영상으로 색성분을 추출하여 적숙 토마토, 미숙 토마토 및 경엽 등을 식별할 수 있는 시각장치와 공압패드에 의한 흡착과 칼날회전으로 꼭지를 절단하는 연구가 이미 완성되었다.In this study on the visual device of the fruit harvesting robot, the visual device for detecting the three-dimensional distance of the mini-tomato using the phase difference of the image projected on the two-dimensional plane of the camera, the articulated manipulator, the traveling device and the vacuum object And a method of extracting color components from an image input from a camera to identify ripe tomatoes, immature tomatoes, and foliage. The study of cutting the nipple with the blade rotation has already been completed.

그런데, 이러한 과실 수확의 장치 및 방법은 수확대상이 중첩되거나 잎 등에 가려져 있는 경우에는 검출이 되지 않는 문제점이 발생하였다.By the way, the apparatus and method of harvesting the fruit has a problem that can not be detected when the harvest target is overlapped or covered with leaves.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 X, Y축 거리를 검출하는 독립된 카메라들과, Z축 거리를 검출하는 레이저센서를 구비하고, 6축 머니퓰레이터를 스테레오 영상처리와 팬틸팅 기법으로 수확 대상물의 3차원 위치를 검출함으로써, 중첩되거나 잎 등에 가려져 있는 수확 대상물을 정확히 검출할 수 있는 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and includes independent cameras for detecting the X and Y axis distances of harvested objects such as fruits and vegetables, and a laser sensor for detecting the Z axis distance. In order to provide a three-dimensional position detection device of fruits and vegetables capable of accurately detecting the harvested objects that are overlapped or covered by leaves by detecting a three-dimensional position of the harvested objects by stereo image processing and pan tilting techniques using a 6-axis manipulator. The purpose is.

본 발명의 또 다른 목적은 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 X, Y축 거리를 스테레오 영상처리기법에 의해 검출하고, Z축 거리는 직선거리를 검출하는 스테레오 영상처리와 팬틸팅 기법으로 중첩되거나 잎 등에 가려져 있는 수확 대상물을 정확히 검출하는 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to detect the X, Y-axis distance of the harvesting object, such as fruits and vegetables by a stereo image processing method, the Z-axis distance is superimposed by a stereo image processing and pan tilting technique to detect the linear distance, or covered with leaves It is to provide a three-dimensional position detection method of fruits and vegetables to accurately detect the harvesting objects present.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치는 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 X, Y축 거리를 검출하는 독립된 제 1, 2 카메라들(2,4)과; 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착되어 Z축인 수확 대상물과의 직선거리를 검출하는 레이저센서(3)와; 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)과 레이저센서(3)를 부착한 6축 머니퓰레이터(20)와; 상기 제 1,2 카메라들(2,4)에 각각연결되어 상기 수확 대상물의 영상을 처리하는 제 1,2 영상보드들(31,32)과; 상기 6축 머니퓰레이터(20)에 연결되어 제어하는 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)와; 상기 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)와 상기 제 1,2 영상보드들(31,32)에 연결되어 일련의 제어를 하는 컴퓨터(50)로 이루어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the three-dimensional position detection device of the fruit vegetable and fruit of the present invention comprises: independent first and second cameras (2, 4) for detecting the X, Y-axis distance of the harvest object such as fruit and fruit; A laser sensor (3) attached between the first and second cameras (2,4) for detecting a straight line distance to a harvesting object which is a Z axis; A six-axis manipulator 20 to which the first and second cameras 2 and 4 and the laser sensor 3 are attached; First and second image boards 31 and 32 connected to the first and second cameras 2 and 4 to process images of the harvest object; A six-axis manipulator adjusting device 40 connected to and controlled by the six-axis manipulator 20; The six-axis manipulator adjusting device 40 and the first and second image boards 31 and 32 are connected to the computer 50 to perform a series of control.

본 발명의 다른 목적에 의한 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법은 6축 머니퓰레이터(20)의 3축의 상부에 부착된 제 1 카메라(2)와 제 2 카메라(4)로 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 영상을 획득하는 제 1 단계와; 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 레이저센서(3)의 빔발사점에서 수확 대상물과의 Z축거리(Rz),상기 빔발사점에서 수확 대상물이 존재하는 수평방향점과의 X축거리(Rx)와 상기 수확 대상물이 존재하는 수평방향점에서 수확 대상물의 중심점까지의 Y축거리(Ry)인 3차원 거리를 구하는 제 2 단계와; 상기 Z축거리(Rz)와 X축거리(Rx)에 의해 빔발사점에서 상기 수확 대상물의 수평방향점까지의 제 1 각도(θx )를 구하고, 상기 Z축거리(Rz), X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)에 의해서, 상기 빔발사점을 기준으로 상기 수평방향점에서 상기 수확 대상물의 중심점까지의 제 2 각도(θy )를 구하는 제 3 단계와; 상기 제 1 각도(θx )와 제 2 각도(θy )만큼 상기 6축 머니퓰레이터(20)의 1축과 3축을 움직여, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 상기 레이저센서(3)의 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점을 일치시키는 제 4 단계와; 상기 레이저센서(3)로 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점의 Z축거리(Rz)를 검출하고, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)를 구하는 제 5 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.According to another object of the present invention, a three-dimensional position detection method of fruits and fruits is a harvesting object such as fruits and fruits with a first camera 2 and a second camera 4 attached to an upper portion of three axes of a six-axis manipulator 20. Obtaining a video of the first step; The beam of the laser sensor 3 attached between the first and second cameras 2 and 4 by a stereo image processing method using a positional change amount of an image formed on the imaging surface of the first and second cameras 2 and 4. Z-axis distance (Rz) from the launch point to the harvest object, X-axis distance (Rx) from the horizontal direction point where the harvest object is present at the beam firing point and the center point of the harvest object at the horizontal direction point where the harvest object is present A second step of obtaining a three-dimensional distance that is a Y-axis distance Ry up to; The first angle θx from the beam emission point to the horizontal direction point of the harvesting object is obtained from the Z axis distance Rz and the X axis distance Rx, and the Z axis distance Rz and the X axis distance ( A third step of obtaining a second angle θy from the horizontal direction point to the center point of the harvest object based on the beam emission point based on Rx) and the Y axis distance Ry; The laser sensor attached between the first and second cameras 2 and 4 by moving one axis and three axes of the six-axis manipulator 20 by the first angle θx and the second angle θy. A fourth step of matching the beam firing point of (3) with the center point of the harvest object; The laser sensor 3 detects the Z-axis distance Rz between the beam firing point and the center point of the harvest object, and uses a stereo image using the position change amount of the image formed on the imaging surface of the first and second cameras 2 and 4. The fifth step is to obtain the X-axis distance (Rx) and Y-axis distance (Ry) as a treatment method.

도 1은 본 발명에 의한 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional position detection device of fruits and vegetables according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 3차원 위치를 검출하기 위한 카메라의 관계를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a relationship between a camera for detecting a three-dimensional position according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 스테레오 영상법의 원리를 도시한 도면이다.3 is a view showing the principle of the stereo imaging method according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법의 순서도이다.Figure 4 is a flow chart of the three-dimensional position detection method of fruits and vegetables according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 수확 대상물의 영상과 팬틸팅으로 두 카메라의 중심에 과실이 위치시킨 상태의 사진이다.5 is a photograph of a state where the fruit is located in the center of the two cameras by the image and the pan tilting of the harvest object according to the present invention.

도 6는 본 발명에 의한 레이저센서의 빔 발사 중심이 과실의 중심에 발사된 상태의 사진이다.6 is a photograph of a state in which the beam firing center of the laser sensor according to the present invention is fired at the center of the fruit.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 대상물 2,4 : 제 1, 2 카메라1: object 2, 4: first and second camera

3 : 레이저센서 20 : 6축 머니퓰레이터3: laser sensor 20: 6-axis manipulator

31,32 : 제 1, 2 영상보드 40 : 6축 머니퓰레이터 조절장치31,32: 1st, 2nd image board 40: 6-axis manipulator adjusting device

50 : 컴퓨터50: computer

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 장치의 개략적인 구성도로써, 과채류와 과실 같은 수확 대상물(1)의 X, Y축 거리를 독립된 제 1, 2 카메라들(2,4)에 의해 검출하고, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 레이저센서(3)로 Z축인 수확 대상물과의 직선거리를 검출한다.1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional position detection device of fruits and vegetables according to the present invention, the independent first and second cameras 2,4 for the X, Y-axis distance of the harvesting object 1 such as fruits and vegetables ), And the linear distance to the Z-axis harvesting object is detected by the laser sensor 3 attached between the first and second cameras 2 and 4.

상기 두 카메라(2,4)의 사이에 부착된 레이저센서(3)는 카메라의 광축과 수평을 유지하도록 하고, 이와 동시에 수직방향으로 동일 높이에서 빔 발사가 이루어지게 한다.The laser sensor 3 attached between the two cameras 2 and 4 keeps the optical axis of the camera horizontal and at the same time the beam is emitted at the same height in the vertical direction.

상기 제 1, 2 카메라들(2,4)과 레이저센서(3)를 6축 머니퓰레이터(20)의 3축의 상부에 부착하고, 상기 제 1,2 카메라들(2,4)에는 제 1,2 영상보드들(31,32)이 각각 연결되어 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)로부터 전송된 상기 수확 대상물의 영상을 처리한다. 그리고, 상기 6축 머니퓰레이터(20)는 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)에 연결되어 제어신호를 전달받는다. 이런 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)와 상기 제 1,2 영상보드들(31,32)도 또한, 컴퓨터(50)에 연결되어 일련의 제어를 받는다.The first and second cameras 2 and 4 and the laser sensor 3 are attached to an upper portion of the three axes of the six-axis manipulator 20, and the first and second cameras 2 and 4 are attached to the first and second cameras 2 and 4. Image boards 31 and 32 are connected to each other to process an image of the harvest object transmitted from the first and second cameras 2 and 4. The six-axis manipulator 20 is connected to the six-axis manipulator adjusting device 40 to receive a control signal. The six-axis manipulator adjusting device 40 and the first and second image boards 31 and 32 are also connected to the computer 50 and subjected to a series of control.

상기 제 1, 2 카메라들(2,4)에서 입력된 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 영상은 상기의 제 1,2 영상보드들(31,32)로 각각 입력되고, 상기 컴퓨터(50)에 의해 3차원 거리를 검출하고, 이 영상처리 결과에 따라 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)의 제어를 받아 상기 6축 머니퓰레이터(20)는 수확 대상물까지 이동한다.Images of the harvest objects such as fruits and vegetables input from the first and second cameras 2 and 4 are input to the first and second image boards 31 and 32, respectively, and are input by the computer 50. The six-axis manipulator 20 moves to the harvest object under the control of the six-axis manipulator adjusting device 40 according to the three-dimensional distance and the result of the image processing.

이러한 6축 머니퓰레이터 조절장치(40)는 상기 컴퓨터(50)과 시리얼통신을 이용하여 순차 제어된다. 그러므로, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)에서 입력된 과채류와 과실 같은 수확 대상물(1)의 영상은 상기의 제 1,2 영상보드들(31,32)로 각각 입력되므로, 영상의 획득시간이 더욱 빨라진다.The six-axis manipulator adjusting device 40 is sequentially controlled by using the serial communication with the computer 50. Therefore, the images of the fruits and vegetables harvested object 1, such as fruits and vegetables input from the first and second cameras 2 and 4, are input to the first and second image boards 31 and 32, respectively. Acquisition time is faster.

도 2는 본 발명에 의한 3차원 위치를 검출하기 위한 카메라의 관계를 도시한 도면으로써, 6축 머니퓰레이터(20)의 3축 상부에 부착된 제 1 카메라(2)와 제 2 카메라(4)로 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 영상은 획득되며, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 레이저센서(3)의 빔발사점(8)에서 수확 대상물과의 Z축거리(Rz),상기 빔발사점(8)에서 수확 대상물이 존재하는 수평방향점(7)과의 X축거리(Rx)와 상기 수확 대상물이 존재하는 수평방향점(7)에서 수확 대상물의 중심점(9)까지의 Y축거리(Ry)인 3차원 거리를 구한다.FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a camera for detecting a three-dimensional position according to the present invention, and includes a first camera 2 and a second camera 4 attached to a three-axis upper portion of the six-axis manipulator 20. Images of harvesting objects such as fruits and vegetables are obtained, and the first and second cameras 2 and 4 are subjected to stereo image processing using a positional change amount of the image formed on the image pickup surface of the first and second cameras 2 and 4. Z-axis distance Rz of the harvesting object at the beam emission point 8 of the laser sensor 3 attached in between and the horizontal direction point 7 at which the harvesting object exists at the beam emission point 8 The three-dimensional distance, which is the Y-axis distance Ry from the X-axis distance Rx and the horizontal direction point 7 at which the harvesting object is present, to the center point 9 of the harvesting object, is obtained.

도 2에서, 상기 레이저센서(3)의 빔발사점(8)에서 상기 수확 대상물의 수평방향점(7)까지의 각도를 제 1 각도(θx )라 하고, 상기 빔발사점(8)을 기준으로 상기 수평방향점(7)에서 상기 수확 대상물의 중심점(9)까지의 각도를 제 2 각도(θy)라 하며, 이를 팬틸팅(Pan·Tilting)각도라 한다.In FIG. 2, the angle from the beam emission point 8 of the laser sensor 3 to the horizontal direction point 7 of the harvesting object is referred to as a first angle θx and is referred to the beam emission point 8. The angle from the horizontal direction point 7 to the center point 9 of the harvesting object is referred to as a second angle θy, which is called a pan tilting angle.

상기 레이저센서(3)의 상기 Z축거리(Rz)와 X축거리(Rx)에 의해, 상기 제 1 각도(θx )를 구할 수 있고, 상기 Z축거리(Rz), X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)에 의해서, 제 2 각도(θy )를 구한다.The first angle θx can be obtained from the Z-axis distance Rz and the X-axis distance Rx of the laser sensor 3, and the Z-axis distance Rz and the X-axis distance Rx. And the 2nd angle (theta) y are calculated from and Y-axis distance Ry.

도 3은 본 발명에 의한 스테레오 영상법의 원리를 도시한 도면으로써, 수확대상물(1)이 제 1,2 카메라에 촬상이 되어, 제 1,2 영상을 나타내고 있다.Fig. 3 shows the principle of the stereo imaging method according to the present invention, in which the harvesting object 1 is picked up by the first and second cameras, and shows the first and second images.

수확 대상물까지의 3차원 거리인 Z축거리(Rz), X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)중, X축거리(Rx)는를 이용하여 구하고,Among the three-dimensional distances Zz (Rz), X-axis distance (Rx) and Y-axis distance (Ry), which are three-dimensional distances to the harvest object, the X-axis distance (Rx) is Obtain it using

여기서 Imgx 는 기준 카메라의 X축 변화량이다.Where Imgx is the X-axis variation of the reference camera.

LF는 초점거리이다.LF is the focal length.

Y축거리(Ry)는를 이용하여 구하고,Y axis distance Ry Obtain it using

여기서 Imgy 는 상기 기준 카메라의 Y축 변화량이다.Where Imgy is the Y-axis variation of the reference camera.

또한, Z축거리(Rz)는를 이용하여 구한다.In addition, Z-axis distance (Rz) is Obtain using

여기서 Imgz는 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 X축 위치변화량이고,Where Imgz is the amount of change in the X-axis position of the first and second cameras 2 and 4,

Lb는 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 거리이다.Lb is the distance of the first and second cameras 2 and 4.

도 4는 본 발명에 의한 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법의 순서도로써, 최초 머니퓰레이터의 X축을 -15°만큼 수평으로 이동하여(스텝 61), 제 1, 2카메라에서 과채류와 과실과 같은 수확 대상물의 영상이 존재하면 획득한다.(스텝 62) 획득된 수확 대상물의 영상을 가지고, 스테레오영상처리법을 이용하여 X,Y,Z축 방향의 3차원 거리를 구하고, 그 거리에 의해 팬틸팅 각도인 제 1 각도(θx )와 제 2 각도(θy )를 계산하고(스텝 63), 이 팬팅팅 각도 만큼, 머티퓰레이터(20)의 1축과 3축을 움직여, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 상기 레이저센서(3)의 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점을 일치시킨다(스텝 64).4 is a flowchart of a three-dimensional position detection method of fruits and vegetables according to the present invention, by moving the X-axis of the first manipulator horizontally by -15 ° (step 61), and harvesting such fruits and fruits from the first and second cameras. If the image of the object exists, it is acquired. (Step 62) With the obtained image of the harvested object, three-dimensional distance in the X, Y, and Z directions is obtained by using stereo image processing method, and the pan tilting angle is determined by the distance. The first angle θx and the second angle θy are calculated (step 63), and the first and second cameras 2 are moved by moving one axis and three axes of the manipulator 20 by this panting angle. And 4, the beam firing point of the laser sensor 3, which is attached between them, coincides with the center point of the harvest object (step 64).

상기 레이저센서(3)로 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점의 거리인 Z축거리(Rz)를 검출하고, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)를 구한다.(스텝 65)The laser sensor 3 detects the Z-axis distance Rz, which is the distance between the beam firing point and the center point of the harvesting object, and uses the position change amount of the image formed on the imaging surface of the first and second cameras 2 and 4. The X-axis distance Rx and the Y-axis distance Ry are calculated by the stereo image processing method (step 65).

이와같이, 수확 대상물의 정확한 X축거리(Rx), Y축거리(Ry)와 Z축거리(Rz)을 알아낸 후, 머니퓰레이터(20)를 이동하여 대상물을 수확할 수 있다.(스텝 66)In this way, after determining the exact X-axis distance Rx, Y-axis distance Ry, and Z-axis distance Rz of the harvest object, the manipulator 20 can be moved to harvest the object (step 66).

상기 스텝 66에서 머니퓰레이터(20)를 이동하여 대상물의 수확을 완료했거나, 상기 스텝 62에서 제 1,2 카메라에 대상물이 존재하지 않으면, +15°가 될 때까지 5°씩 상기 머니퓰레이터(20)를 이동하면서 수확할 대상물의 영상을 찾는다.In step 66, if the manipulator 20 is moved to complete harvesting of the object, or if the object does not exist in the first and second cameras in step 62, the manipulator 20 is moved by 5 ° until it becomes + 15 °. Find images of objects to harvest as you move.

상기 5°씩 상기 머니퓰레이터(20)을 이동하여, 수확 대상물의 영상이 존재하면, 스텝 63,64,65와 66을 계속 반복 수행한다.The manipulator 20 is moved by 5 degrees, and if the image of the harvest object exists, steps 63, 64, 65 and 66 are repeatedly performed.

한편, 상기 스텝 66을 완성한 다음, 스테레오 영상처리를 재차 수행하여, 팬틸팅 각도를 계산한 후, 머니퓰레이터(20)를 다시 움직인다. 그런 다음, 레이저 센서에서 빔이 발사되고, Z축 거리가 보정된 3차원 거리를 계산함으로써, 정밀한 수확 대상물의 3차원 위치를 검출할 수 있다.On the other hand, after completing step 66, the stereo image processing is performed again to calculate the pan tilting angle, and then the manipulator 20 is moved again. Then, the beam is emitted from the laser sensor, and the three-dimensional position of the precise harvest object can be detected by calculating the three-dimensional distance whose Z-axis distance is corrected.

도 5는 본 발명에 의한 수확 대상물의 영상과 팬틸팅으로 두 카메라의 중심에 과실이 위치시킨 상태의 사진으로써, 영상입력의 명칭이 있는 사진들은 제 1,2 카메라에 의해 대상물의 영상을 획득한 상태(71,72)를 나타내고 있고, X축과 Y축 조절의 명칭이 있는 하부의 사진들은 팬틸팅에 의해 두 카메라의 중심에 과실이 위치하도록 한 상태(73,74)를 나타내고 있다.FIG. 5 is a photograph of a state in which fruit is placed at the center of two cameras by pantilting and an image of a harvesting object according to the present invention. States 71 and 72 are shown, and the lower pictures with the designations of the X-axis and Y-axis adjustments show states 73 and 74 where the fruit is located at the center of the two cameras by pan tilting.

도 6은 본 발명에 의한 레이저센서의 빔 발사 중심이 과실의 중심에 발사된 상태의 사진으로써, 과실이 양 측면이 잎 등에 가려져 있어도, 팬팅팅을 함으로써, 두 카메라의 중심에 부착된 레이저 센서의 빔 발사 중심이 과실에 정확히 발사된 상태를 나타내고 있고, 이 레이저 센서의 빔 발사로 Z축의 거리를 구할 수 있다.6 is a photograph of a state in which the beam firing center of the laser sensor according to the present invention is fired at the center of the fruit, even if both sides of the fruit are covered by a leaf or the like. The beam firing center shows the state that the beam was correctly projected to the fruit, and the laser beam firing can obtain the distance along the Z axis.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 두 대의 카메라와 레이저 센서를 이용하여 스테레오 영상처리와 팬틸팅 기법으로 수확 대상물의 3차원 위치를 검출할 수 있고, 대상물이 잎 등의 장애물에 일부 가려져 있어도 검출이 가능한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can detect the three-dimensional position of the harvest object by stereo image processing and pan tilting using two cameras and a laser sensor, and even if the object is partially covered by obstacles such as leaves, There is a possible effect.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 6축 머니퓰레이터(20)의 3축 상부에 부착된 제 1 카메라(2)와 제 2 카메라(4)로 과채류와 과실 같은 수확 대상물의 영상을 획득하는 제 1 단계와;A first step of acquiring an image of a harvest object such as fruits and vegetables with a first camera (2) and a second camera (4) attached to the three axes of the six-axis manipulator (20); 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 레이저센서(3)의 빔발사점에서 수확 대상물과의 Z축거리(Rz),상기 빔발사점에서 수확 대상물이 존재하는 수평방향점과의 X축거리(Rx)와 상기 수확 대상물이 존재하는 수평방향점에서 수확 대상물의 중심점까지의 Y축거리(Ry)인 3차원 거리를 구하는 제 2 단계와;The beam of the laser sensor 3 attached between the first and second cameras 2 and 4 by a stereo image processing method using a positional change amount of an image formed on the imaging surface of the first and second cameras 2 and 4. Z-axis distance (Rz) from the launch point to the harvest object, X-axis distance (Rx) from the horizontal direction point where the harvest object is present at the beam firing point and the center point of the harvest object at the horizontal direction point where the harvest object is present A second step of obtaining a three-dimensional distance that is a Y-axis distance Ry up to; 상기 Z축거리(Rz)와 X축거리(Rx)에 의해 빔발사점에서 상기 수확 대상물의 수평방향점까지의 제 1 각도(θx )를 구하고, 상기 Z축거리(Rz), X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)에 의해서, 상기 빔발사점을 기준으로 상기 수평방향점에서 상기 수확 대상물의 중심점까지의 제 2 각도(θy )를 구하는 제 3 단계와;The first angle θx from the beam emission point to the horizontal direction point of the harvesting object is obtained from the Z axis distance Rz and the X axis distance Rx, and the Z axis distance Rz and the X axis distance ( A third step of obtaining a second angle θy from the horizontal direction point to the center point of the harvest object based on the beam emission point based on Rx) and the Y axis distance Ry; 상기 제 1 각도(θx )와 제 2 각도(θy )만큼 상기 6축 머니퓰레이터(20)의 1축과 3축을 움직여, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 사이에 부착된 상기 레이저센서(3)의 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점을 일치시키는 제 4 단계와;The laser sensor attached between the first and second cameras 2 and 4 by moving one axis and three axes of the six-axis manipulator 20 by the first angle θx and the second angle θy. A fourth step of matching the beam firing point of (3) with the center point of the harvest object; 상기 레이저센서(3)로 빔 발사점과 수확 대상물의 중심점의 Z축거리(Rz)를 검출하고, 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 촬상면에 맺힌 영상의 위치변화량을 이용한 스테레오 영상처리법으로 X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)를 구하는 제 5 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법.The laser sensor 3 detects the Z-axis distance Rz between the beam firing point and the center point of the harvest object, and uses a stereo image using the position change amount of the image formed on the imaging surface of the first and second cameras 2 and 4. And a fifth step of obtaining an X-axis distance (Rx) and a Y-axis distance (Ry) as a processing method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제 2 단계와 제 5 단계에서 스테레오 영상처리법으로 X축거리(Rx)와 Y축거리(Ry)를 구하는 것은,In the second and fifth steps, the X-axis distance Rx and the Y-axis distance Ry are obtained by stereo image processing. X축거리(Rx)는를 이용하여 구하고,X-axis distance (Rx) is Obtain it using 여기서 Imgx 는 기준 카메라의 X축 변화량이다.Where Imgx is the X-axis variation of the reference camera. LF는 초점거리이다.LF is the focal length. Y축거리(Ry)는를 이용하여 구하고,Y axis distance Ry Obtain it using 여기서 Imgy 는 상기 기준 카메라의 Y축 변화량이다.Where Imgy is the Y-axis variation of the reference camera. 상기 제 2 단계의 스테레오 영상처리법으로 Z축거리(Rz)를 구하는 것은,Obtaining the Z-axis distance (Rz) by the stereo image processing method of the second step, Z축거리(Rz)는를 이용하여Z-axis distance (Rz) is Using 여기서 Imgz는 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 X축 위치변화량이고,Where Imgz is the amount of change in the X-axis position of the first and second cameras 2 and 4, Lb는 상기 제 1, 2 카메라들(2,4)의 거리이다.Lb is the distance of the first and second cameras 2 and 4. 구하는 것을 특징으로 하는 과채류와 과실의 3차원 위치 검출 방법.The three-dimensional position detection method of fruit vegetables and fruits characterized by the above-mentioned.
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