JP2010210376A - Template matching system and template matching method - Google Patents
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Abstract
【課題】テンプレートマッチングにより取得したテンプレートに基づいて、部品が載置されている姿勢が安定的か、否かを判定し、不安定な場合は警告を生成する。
【解決手段】テンプレートマッチング部100は、取得したワーク130の設計データに基づいて形状を抽出し、複数の姿勢で平面に射影した複数の射影像を生成し、それぞれの姿勢に応じて形状の姿勢を仮想的に変化させ、形状の姿勢が復元する結果に基づいて、姿勢毎に載置された場合の安定度を算出し、射影像のそれぞれに応じて生成したテンプレートと安定度と対応付けて記憶し、撮影したワーク130の撮影画像に対応するテンプレートをマッチングにより選択し、選択したテンプレートに対応した安定度に基づいて、ワーク130が載置された姿勢について警告するか、否かを判定し、警告すると判定した場合、警告を示す警告信号を生成する。
【選択図】図2It is determined based on a template acquired by template matching whether a posture in which a part is placed is stable or not, and if unstable, a warning is generated.
A template matching unit 100 extracts a shape based on acquired design data of a workpiece 130, generates a plurality of projection images projected onto a plane in a plurality of postures, and shapes the postures according to the respective postures. Based on the result of restoring the shape posture, calculate the stability when it is placed for each posture, and associate it with the template and stability generated for each projection image A template corresponding to the captured image of the photographed workpiece 130 is selected by matching, and it is determined whether or not to warn about the posture on which the workpiece 130 is placed based on the stability corresponding to the selected template. If it is determined that a warning is generated, a warning signal indicating a warning is generated.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、テンプレートマッチングシステムおよびテンプレートマッチング方法に関する。 The present invention relates to a template matching system and a template matching method.
組み立て工程が自動化された生産ラインにおいて、構成する部品を正確に把持して組み立てるために、供給される部品の位置と共に、部品が載置されている姿勢を正確に知る必要がある。この場合、下記特許文献1に示すように、基準パターンとなる部品のテンプレートを、種々の姿勢に対応して作成し、供給される部品の画像と、種々のテンプレートとを比較して、その一致度を判別し、一致度が最も高いテンプレートを取得することで、この部品が載置されている姿勢に関する情報を取得した。 In a production line in which the assembly process is automated, in order to accurately grasp and assemble components, it is necessary to accurately know the position of the components as well as the position of the components to be supplied. In this case, as shown in Patent Document 1 below, a template of a part serving as a reference pattern is created corresponding to various postures, and an image of the supplied part is compared with various templates, and the matching is achieved. By determining the degree and obtaining the template having the highest degree of coincidence, information on the posture on which the part is placed was obtained.
ところで、部品がベルト搬送装置等で搬送されて所定の位置まで運ばれる場合、ベルト搬送装置に載置される部品の姿勢は種々の様態が想定できる。例えば、部品同士が重なった状態でベルト搬送装置に載置される場合、個々の部品は不安定な姿勢であったり、その部品の中で脆弱な箇所が底面側になり破損の危険性があったりした。従って、部品が載置されている姿勢によっては、ベルト搬送装置を停止させ、部品の姿勢を修正したり、重なった部品を並べ直したりする必要があった。
しかしながら、上述の方法により取得したテンプレートは、部品が載置されている姿勢の安定度に関する情報を持たないため、テンプレートから部品が載置されている姿勢は取得できるが、その姿勢が安定的な姿勢なのか、または不安定な姿勢なのかを知ることができなかった。
By the way, when a part is conveyed by a belt conveyance apparatus etc. and is carried to a predetermined position, various aspects can be assumed for the posture of the part placed on the belt conveyance apparatus. For example, when components are placed on the belt transport device in a state where they are overlapped with each other, the individual components are in an unstable posture or there is a risk of breakage due to the fragile part of the component being on the bottom side. I did. Therefore, depending on the posture in which the components are placed, it is necessary to stop the belt conveying device, correct the posture of the components, and rearrange the overlapping components.
However, since the template acquired by the above method does not have information on the stability of the posture where the component is placed, the posture where the component is placed can be obtained from the template, but the posture is stable. I couldn't know if it was a posture or an unstable posture.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例にかかるテンプレートマッチングシステムは、目標物の設計データを取得する取得手段と、取得した前記設計データに基づいて前記目標物の形状を抽出する抽出手段と、抽出した前記形状を複数の姿勢で平面に射影した複数の射影像を生成する射影手段と、前記複数の姿勢のそれぞれに応じて前記形状の姿勢を仮想的に変化させ、前記形状の姿勢が復元する結果に基づいて、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を算出する算出手段と、前記複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートを生成するテンプレート生成手段と、生成した前記テンプレートおよび前記テンプレートに応じた前記安定度を記憶する記憶手段と、載置された前記目標物を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、前記記憶手段に記憶された前記テンプレートと、前記撮影画像とを比較して一致度を判定することにより、前記撮影画像に対応する前記テンプレートを選択するマッチング手段と、選択した前記テンプレートに応じて記憶された前記安定度に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定する警告判定手段と、前記目標物が載置された姿勢について警告すると判定した場合、警告を示す警告信号を生成する警告信号生成手段と、を備えることを特徴とする。
[Application Example 1]
The template matching system according to this application example includes an acquisition unit that acquires design data of a target, an extraction unit that extracts the shape of the target based on the acquired design data, and the extracted shape using a plurality of postures. Projecting means for generating a plurality of projected images projected onto a plane in step, and the target of the shape is virtually changed according to each of the plurality of postures, and the target of the shape is restored based on the result of the restoration of the posture of the shape Calculation means for calculating the stability when an object is placed for each of the plurality of postures, template generation means for generating a template corresponding to each of the plurality of projection images, the generated template and the template Storage means for storing the corresponding stability, photographing means for photographing the placed target and outputting a photographed image, and storage means. Based on the matching means for selecting the template corresponding to the photographed image by comparing the template and the photographed image and determining the degree of coincidence, and the stability stored in accordance with the selected template A warning determination means for determining whether or not to warn about the posture on which the target is placed, and a warning signal indicating a warning when it is determined to warn about the posture on which the target is placed. And a warning signal generation means.
このような構成によれば、目標物の設計データに基づいて形状が抽出され、抽出された形状を複数の姿勢で射影された複数の射影像が生成され、それぞれの姿勢に応じて形状が仮想的に変化され、その形状の姿勢が復元する結果により、複数の姿勢毎に目標物が平面に載置された場合の安定度が算出されると共に、複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートが生成され、生成されたテンプレートは安定度と共に記憶される。更に、載置された目標物が撮影された撮影画像は、記憶されたテンプレートと比較されて一致度が判定されることにより、対応するテンプレートが選択され、選択されたテンプレートに応じた安定度に基づいて、目標物が載置された姿勢に関して警告するか、否かが判定され、警告すると判定された場合、警告信号が生成される。従って、安定度の情報を有するテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行うため、目標物の姿勢に対応するテンプレートが選択されると共に、目標物の姿勢の安定度に応じて警告信号を生成することができる。 According to such a configuration, the shape is extracted based on the design data of the target object, and a plurality of projection images obtained by projecting the extracted shape in a plurality of postures are generated, and the shape is virtual according to each posture. The stability when the target is placed on a plane for each of a plurality of postures is calculated based on the result of the change in the shape and the posture of the shape is restored, and a template corresponding to each of the plurality of projected images is calculated. Generated and the generated template is stored with the stability. Furthermore, the captured image obtained by photographing the placed target is compared with the stored template to determine the degree of coincidence, so that the corresponding template is selected, and the stability according to the selected template is achieved. Based on this, it is determined whether or not to warn about the posture on which the target is placed. If it is determined to warn, a warning signal is generated. Accordingly, since template matching is performed using a template having stability information, a template corresponding to the posture of the target is selected, and a warning signal can be generated according to the stability of the posture of the target. .
[適用例2]
上記適用例にかかるテンプレートマッチングシステムにおいて、前記算出手段は、前記形状を前記複数の姿勢のそれぞれにおいて前記平面に近接させた場合、前記平面と最初に接触する前記形状の接触点を算出する接触点算出手段と、前記複数の姿勢のそれぞれにおいて算出した前記接触点を支点として、前記平面に載置された前記形状の姿勢を仮想的に微小に変化させた後、前記形状の姿勢が元に戻るか、否かにより、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を判定する安定性判定手段と、を備えることが好ましい。
[Application Example 2]
In the template matching system according to the application example, the calculation unit calculates a contact point of the shape that first contacts the plane when the shape is brought close to the plane in each of the plurality of postures. Using the calculation means and the contact point calculated in each of the plurality of postures as fulcrums, the posture of the shape placed on the plane is virtually minutely changed, and then the posture of the shape returns to the original. It is preferable to include stability determination means for determining stability when the target is placed for each of the plurality of postures depending on whether or not the target is placed.
このような構成によれば、目標物のそれぞれの姿勢における安定度を力学的に算出できる。 According to such a configuration, the stability of each posture of the target can be calculated dynamically.
[適用例3]
上記適用例にかかるテンプレートマッチングシステムにおいて、前記警告判定手段は、前記テンプレートに応じた前記安定度に加え、前記目標物に関する情報に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定することが好ましい。
[Application Example 3]
In the template matching system according to the application example, the warning determination unit warns about the posture on which the target is placed based on information on the target in addition to the stability according to the template, It is preferable to determine whether or not.
このような構成によれば、姿勢の安定度に加えて、目標物に関する情報に応じて警告信号を生成できる。 According to such a configuration, a warning signal can be generated in accordance with information related to the target in addition to the stability of the posture.
[適用例4]
上記適用例にかかるテンプレートマッチングシステムにおいて、前記警告信号は、表示手段に対して警告を示す情報を表示することが好ましい。
[Application Example 4]
In the template matching system according to the application example, it is preferable that the warning signal displays information indicating a warning on a display unit.
このような構成によれば、目標物の載置された姿勢に関して、表示手段で警告を通知できる。 According to such a configuration, a warning can be notified by the display means regarding the posture on which the target is placed.
[適用例5]
上記適用例にかかるテンプレートマッチングシステムは、前記目標物が載置された姿勢について警告しないと判定した場合、前記目標物を把持可能な姿勢変更手段に対して前記目標物の姿勢の変更を指示する姿勢変更指示手段を更に備えても良い。
[Application Example 5]
The template matching system according to the application example instructs the posture changing unit capable of gripping the target to change the posture of the target when it is determined not to warn about the posture on which the target is placed. You may further provide an attitude | position change instruction | indication means.
[適用例6]
本適用例にかかるテンプレートマッチング方法は、目標物の設計データを取得する工程と、取得した前記設計データに基づいて前記目標物の形状を抽出する工程と、抽出した前記形状を複数の姿勢で平面に射影した複数の射影像を生成する工程と、前記複数の姿勢のそれぞれに応じて前記形状の姿勢を仮想的に変化させ、前記形状の姿勢が復元する結果に基づいて、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を算出する工程と、前記複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートを生成する工程と、生成した前記テンプレートおよび前記テンプレートに応じた前記安定度を記憶する工程と、載置された前記目標物を撮影して撮影画像を出力する工程と、記憶された前記テンプレートと、前記撮影画像とを比較して一致度を判定することにより、前記撮影画像に対応する前記テンプレートを選択する工程と、選択した前記テンプレートに応じて記憶された前記安定度に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定する工程と、前記目標物が載置された姿勢について警告すると判定した場合、警告を示す警告信号を生成する工程と、を備えることを特徴とする。
[Application Example 6]
The template matching method according to this application example includes a step of acquiring design data of a target, a step of extracting the shape of the target based on the acquired design data, and the extracted shape in a plurality of postures. Generating a plurality of projected images projected onto the image, and changing the posture of the shape virtually according to each of the plurality of postures, and based on a result of restoring the posture of the shape, the target is the A step of calculating the stability when mounted for each of a plurality of postures; a step of generating a template corresponding to each of the plurality of projection images; and the generated template and the stability corresponding to the template. The step of storing, the step of photographing the placed target and outputting the photographed image, and the stored template and the photographed image are compared to determine the degree of coincidence Whether to warn about the posture on which the target is placed based on the step of selecting the template corresponding to the captured image and the stability stored according to the selected template. And a step of generating a warning signal indicating a warning when it is determined to warn about the posture on which the target is placed.
このような方法によれば、目標物の設計データに基づいて形状が抽出され、抽出された形状を複数の姿勢で射影された複数の射影像が生成され、それぞれの姿勢に応じて形状が仮想的に変化され、その形状の姿勢が復元する結果により、複数の姿勢毎に目標物が平面に載置された場合の安定度が算出されると共に、複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートが生成され、生成されたテンプレートは安定度と共に記憶される。更に、載置された目標物が撮影された撮影画像は、記憶されたテンプレートと比較されて一致度が判定されることにより、対応するテンプレートが選択され、選択されたテンプレートに応じた安定度に基づいて、目標物が載置された姿勢に関して警告するか、否かが判定され、警告すると判定された場合、警告信号が生成される。従って、安定度の情報を有するテンプレートを用いてテンプレートマッチングを行うため、目標物の姿勢に対応するテンプレートが選択されると共に、目標物の姿勢の安定度に応じて警告信号を生成することができる。 According to such a method, a shape is extracted based on the design data of the target object, and a plurality of projected images obtained by projecting the extracted shape in a plurality of postures are generated, and the shape is virtual according to each posture. The stability when the target is placed on a plane for each of a plurality of postures is calculated based on the result of the change in the shape and the posture of the shape is restored, and a template corresponding to each of the plurality of projected images is calculated. Generated and the generated template is stored with the stability. Furthermore, the captured image obtained by photographing the placed target is compared with the stored template to determine the degree of coincidence, so that the corresponding template is selected, and the stability according to the selected template is achieved. Based on this, it is determined whether or not to warn about the posture on which the target is placed. If it is determined to warn, a warning signal is generated. Accordingly, since template matching is performed using a template having stability information, a template corresponding to the posture of the target is selected, and a warning signal can be generated according to the stability of the posture of the target. .
以下、テンプレート生成システム装置を適用したワーク姿勢変更装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a workpiece posture changing apparatus to which a template generation system apparatus is applied will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、ワーク姿勢変更装置5の概観を示す図である。このワーク姿勢変更装置5は、ロボット10と、ワーク姿勢を変更すべくロボット10を制御する制御装置50を備え、ベルト搬送装置135により一定方向に搬送される目標物であるワーク130の載置姿勢をパターンマッチングにより検出し、必要に応じて、ロボット10がワーク130を把持して、ワーク130を所定の姿勢に変更し、床面に載置する機能を有する。
ロボット10は、目標物の姿勢を変更する姿勢変更手段であり、設置面に設置される基体であるロボットベース25、設置面との鉛直軸で回転する第一軸11、アーム17Aを水平軸で回転する第二軸12、アーム17Aの軸方向に回転する第三軸13、アーム17Aに固定され、アーム17Bを水平方向に回転する第四軸14、アーム17Bの軸方向に回転する第五軸15、および、アーム17Bに固定され、手首18を水平方向に回転する第六軸16のそれぞれを移動部とする六軸制御の多関節産業用ロボットである。この手首18の先端にはハンド19が装着される。このハンド19は、供給される部品を掴み、所定の姿勢に変更して所定の位置に搬送し、組み立て作業等を行うことができる。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an overview of the workpiece
The
これらの駆動軸は、何れも図示を略したモーターや空圧機器等により動作する複数のアクチュエーター30(図2)の駆動により回動するように構成され、複数のアクチュエーター30は、制御装置50からケーブル85を介して送られる制御信号に基づいて駆動するように構成されている。
尚、本実施形態では、部品の位置や姿勢を変更して組み立てる手段として六軸制御の多関節産業用ロボットを採用したが、これに限定されるものではなく、スカラー型のロボットであっても良く、また、それぞれ一方向に駆動する駆動手段を多段に組み合わせた専用機、例えば、ピックアンドプレースユニットであっても良い。
These drive shafts are configured to rotate by driving a plurality of actuators 30 (FIG. 2) that are operated by a motor, a pneumatic device, or the like (not shown). It is configured to drive based on a control signal sent via the
In the present embodiment, the six-axis control articulated industrial robot is adopted as a means for changing and assembling the parts. However, the present invention is not limited to this, and a scalar type robot may be used. Also, a dedicated machine such as a pick-and-place unit may be used in which driving means for driving in one direction are combined in multiple stages.
制御装置50は、コンピューター80、ディスプレイ82、キーボード84、デジタルカメラ20および表示灯160を備える。コンピューター80は、それぞれ図示を略したCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、シーケンサー、ロボットコントローラーおよびドライブユニット等からなるハードウェア資源と、ROMやHDD等に記憶された種々のソフトウェアとが有機的に協働することにより、後述する各機能部の機能を実現している。
また、撮影手段であるデジタルカメラ20は、ワーク130を撮影可能な位置に設置され、図示を略したCCD(Charge Coupled Device)のような撮像素子によりワーク130に適した撮影条件で撮影し、撮影した画像信号はケーブル85を介してコンピューター80に送るように構成されている。尚、本実施形態では、デジタルカメラ20はロボット10と別々に設置されているが、ロボット10の手首18に設置された様態であっても良い。また、デジタルカメラ20の視点は、制御装置50からの指示に応じて、自在に変更できるように構成されても良い。また、表示灯160は、赤色、黄色および緑色のランプがコンピューター80の指示に応じて点灯する。尚、表示灯160は、このような様態には限定されず、赤色等の回転灯であっても良い。
The
In addition, the
図2は、ワーク姿勢変更装置5の機能構成を示す図である。制御装置50は、テンプレートマッチング部100、ロボット制御部126、ドライバー124、ワーク情報記憶部129、表示灯制御部132およびUI表示制御部134を備える。また、テンプレートマッチング部100は、テンプレート取得部110、マッチング部105、警告判定部106、姿勢補正指示部108および警告信号生成部109を備えるテンプレートマッチングシステムである。
テンプレート取得部110は、ワーク130のCAD(Computer Aided Design)データに基づいて、このワーク130を2次元的に射影した場合に、取り得る可能性が有る全てのテンプレートを取得する。このテンプレート取得部110は、CADデータ取得部112、形状抽出部114、射影部116、テンプレート生成部118、安定度算出部120およびテンプレート記憶部122を備える。
CADデータ取得部112は、CADデータベース128からワーク130の設計データ(CADデータ)を取得する取得手段である。尚、CADデータベース128は、制御装置50のコンピューター80に保持されても良く、また、外部のサーバーに保持され、通信を介して取得されても良い。CADデータ取得部112により取得されたCADデータは、形状抽出部114に送られる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the workpiece
Based on CAD (Computer Aided Design) data of the
The CAD
形状抽出部114は、CADデータ取得部112から送られるCADデータを解析し、ワーク130に関する3次元形状のCADモデル150(図3)を抽出する抽出手段である。本実施形態では、CADデータは、IGES(Initial Graphics Exchange Specification)やVRML(Virtual Reality Modeling Language)等でワーク130が記述されているデータを想定する。また、CADデータの解析に限定されず、CADデータを操作するアプリケーションを介して3次元形状を抽出しても良い。形状抽出部114で抽出されたCADモデル150に関する情報は、安定度算出部120および射影部116に送られる。
安定度算出部120は、接触点算出部140と安定性判定部145を備え、算出手段としてワーク130が載置された姿勢毎の安定度を算出する。この安定度算出部120の機能の詳細については、図3を参照して説明する。
The
The
接触点算出部140は、CADモデル150を用いて、ワーク130が取り得る全ての姿勢を想定し、床面と接触する場合の接触点を算出する接触点算出手段である。具体的には、形状抽出部114が抽出したCADモデル150を3次元の種々な方向に回転させる。この際、回転するCADモデル150を平面である床面に並進させて近づけ、接触点を算出する。ここで、ワーク130の表面形状が平面のみで構成されている場合や、ワーク130のCADモデル150がVRMLで記述され、三角ポリゴンによる近似で表現されている場合は、図3(c)に示すように、CADモデル150の各頂点と平面との距離(h1,h2)を計算すれば良いため、接触点の算出を簡便に行うことができる。
安定性判定部145は、図3(b)や(c)に示すように、それぞれ算出した接触点を支点として、ワーク130のCADモデル150を仮想的に微小な角度だけずらして微小変化を与え、元の状態に復元するか、否かを接触点毎に判定する安定性判定手段である。詳細には、支点を通る軸(図示は略す。)を設定し、この軸を中心として重力によるモーメントを計算し、元の位置に戻るか、否かを判定する。また、CADモデル150に微小な変化を与えた場合のモーメントの大きさの変化を取得し、この変化の安定度に基づいて判定しても良い。安定度算出部120は、支点毎、即ち、ワーク130が載置される姿勢毎の安定度を保持する。ワーク130の姿勢毎の安定度に関する情報は、テンプレート生成部118が生成したテンプレートを記憶する際に参照される。
The contact
As shown in FIGS. 3B and 3C, the
射影部116は、予め取得されるデジタルカメラ20の内部パラメーターや、撮影方向等を示す外部パラメーターに基づいて、撮影画像を射影する射影手段である。即ち、外部パラメーターに基づき、CADモデル150から算出できるワーク130の種々な姿勢の3次元形状を、画像を拡大または縮小または回転する公知の変換方法であるアフィン変換等により、デジタルカメラ20のカメラ座標系に投射する。また、内部パラメーターに基づき、デジタルカメラ20の画像平面に射影する。また、ワーク130の姿勢が決定した場合、デジタルカメラ20の画像平面に射影する。ここで射影した射影像は、テンプレート生成部118に送られる。
テンプレート生成部118は、射影部116から送られる射影像からテンプレートを生成し、生成したテンプレートの情報をテンプレート記憶部122に記憶する生成手段である。このテンプレート生成部118は、生成したテンプレートに対応した安定度に関する情報を安定度算出部120から読み取って関連付けされ、テンプレート記憶部122に送られる。テンプレート記憶部122は記憶手段であり、テンプレート生成部118が生成したテンプレートと、このテンプレートに関連付けされた安定度に関する情報とを対応付けて記憶する。
The projecting
The
マッチング部105は、デジタルカメラ20が撮影したワーク130の撮影画像と、テンプレート記憶部122に記憶されている画像平面に射影されたテンプレートとのマッチングを行うマッチング手段である。この場合、撮影画像を平行に投射したテンプレートとマッチングしても良い。マッチング手法は、限定されず、撮影画像からエッジ画像を生成し、形状を合わせた後、予め設定した閾値を越えて合致すれば、姿勢を検出したと判定しても良い。また、テンプレートは、画像平面に射影したものが好ましいが、撮影したワーク130の世界座標系での姿勢が求めることができる場合は、撮影画像を世界座標系に変換してマッチングしても良い。尚、マッチング部105が検出した姿勢の情報は、警告判定部106に送られる。
The
警告判定部106は、マッチング部105が検出した姿勢の情報から、マッチングしたテンプレートの安定度に関する情報をテンプレート記憶部122から取得し、更に、このワーク130に関する情報をワーク情報記憶部129から取得し、これらの情報に基づいて、ユーザーに警告を発するか、否かを判定する警告判定手段である。例えば、マッチング部105が検出したワーク130の姿勢が不安定である場合や、ワーク情報記憶部129に記憶された情報に基づきワーク130が保持されようとする領域が、ワーク130の保持禁止部分である場合、警告判定部106はユーザーへの警告の発信を判定する。
尚、ワーク130の保持禁止部分とは、例えば、ワーク130の内部や表面付近に電子回路や精密部品が実装され、ロボット10のハンド19が把持することで破壊されたり、精度が悪化したりする可能性が高い領域である。警告判定部106がユーザーへの警告の発信を判定した場合、警告信号生成部109に対して警告信号の生成を指示する。他方で、警告判定部106がユーザーへの警告の発信が不要であると判定した場合、姿勢補正指示部108に対してワーク130の姿勢補正を指示する。
The
In addition, the holding | maintenance prohibition part of the workpiece | work 130 is destroyed when the electronic circuit and the precision component are mounted in the inside of the workpiece |
警告信号生成部109は、警告判定部106からの指示に応じて、ワーク130の姿勢が不良である旨の警告を表示手段に表示させ、ユーザーに通知する警告信号生成手段である。具体的には、警告信号生成部109は、UI(UserInterface)表示制御部134と表示灯制御部132に対して表示を指示する警告信号を生成する。この結果、UI表示制御部134は、警告を示すメッセージボックス(図示は略す)等をディスプレイ82上に表示させると共に、表示灯制御部132はランプを点灯させる。この結果、ユーザーはこれらの警告を視認し、ベルト搬送装置135を一時休止して、ワーク130姿勢の補正や、姿勢不良のワーク130の除外を行った後、ベルト搬送装置135の休止を解除する。尚、ユーザーへの警告は、上記した手段には限定されず、ユーザーに対して視聴覚的に警告する方法、例えば、音声等による警告を併用しても良い。
The warning
姿勢補正指示部108は、警告判定部106からの指示に応じて、検出した姿勢に関する情報に基づき、ワーク130を所定の姿勢に変更すべく、ロボット10の駆動をロボット制御部126に指示する姿勢変更指示手段である。
ロボット制御部126とドライバー124は、アーム17等の稼動部の動作を制御する制御手段である。ロボット制御部126は、ワーク130の姿勢の変更指示に基づき、ロボット10を移動させるための複数のアクチュエーター30の駆動量を算出し、算出した駆動量に関する駆動情報をドライバー124に送る。ドライバー124は、ロボット制御部126から送られる駆動情報に基づいて、それぞれのアクチュエーター30毎に駆動信号を生成し、それぞれのアクチュエーター30に送る。この結果、アーム17が所定の位置まで移動し、ハンド19がワーク130を把持してワーク130を回転させたり、反転させたりして、ワーク130の姿勢を変更する。
The posture
The
図4は、ワーク姿勢変更装置5によりロボット10がワーク130を把持して姿勢を変更する処理の流れを示すフローチャートである。この処理が実行されると、最初に、制御装置50は、取得したワーク130のCADデータを解析して、ワーク130の3次元形状のCADモデル150を抽出する(ステップS200)。
次に、制御装置50は、CADモデル150の姿勢を仮想的に変化させる(ステップS202)。次に、制御装置50は、変化させた姿勢毎の安定度を算出する(ステップS204)。
次に、制御装置50は、CADモデル150を射影して、テンプレートを生成する(ステップS206)。続いて、制御装置50は、生成したテンプレートを姿勢の安定度と関連付けて記憶する(ステップS208)。
次に、制御装置50は、ワーク130を撮影して撮影画像を取得する(ステップS215)。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing in which the
Next, the
Next, the
Next, the
次に、制御装置50は、撮影画像と記憶されたテンプレートとをマッチングしてワーク130の姿勢を取得する(ステップS220)。
次に、制御装置50は、ワーク130の特性と取得した姿勢の安定度から、ユーザーに対して警告するか、否を判定する(ステップS225)。
ここで、制御装置50は、判定結果に応じた処理を指示する(ステップS230)。即ち、ユーザーに対して警告すると判定した場合(ステップS230でYes)、制御装置50は、ユーザーが注視すべくメッセージや光で警告し(ステップS235)、一連の処理を終了する。他方で、ユーザーに対して警告が不要であると判定した場合(ステップS230でNo)、制御装置50は、ロボット10にワーク130の姿勢の変更を指示し(ステップS240)、一連の処理を終了する。
上述した処理により、供給されるワーク130の取り得る姿勢の中から、それぞれの安定度を求め、ワーク130の撮影画像とのパターンマッチングを行ってワーク130が置かれた姿勢を認識し、その姿勢の安定度やワーク130の特性から、ワーク130の姿勢をロボット10に変更させるか、もしくは、ユーザーに対してワーク130の姿勢不良を警告するかが判定される。従って、例えば、ベルト搬送装置135上で他のワーク130と重なって不安定に載置されたワーク130を認識し、ユーザーに対して警告を通知するため、ユーザーは不安定な状態のワーク130をベルト搬送装置135上から除去したり、姿勢を矯正したりできるため、ロボット10のハンド19がワーク130の想定外の部分を把持することにより、ワーク130の外観が破壊されたり、ワーク130が有する機能が壊されたりすることを回避できる。
Next, the
Next, the
Here, the
Through the above-described processing, the stability of each of the postures that can be taken by the
5…ワーク姿勢変更装置、10…ロボット、11…第一軸、12…第二軸、13…第三軸、14…第四軸、15…第五軸、16…第六軸、17,17A,17B…アーム、18…手首、19…ハンド、20…デジタルカメラ、25…ロボットベース、30…アクチュエーター、50…制御装置、80…コンピューター、82…ディスプレイ、84…キーボード、85…ケーブル、100…テンプレートマッチング部、105…マッチング部、106…警告判定部、108…姿勢補正指示部、109…警告信号生成部、110…テンプレート取得部、112…CADデータ取得部、114…形状抽出部、116…射影部、118…テンプレート生成部、120…安定度算出部、122…テンプレート記憶部、124…ドライバー、126…ロボット制御部、128…CADデータベース、129…ワーク情報記憶部、130…ワーク、132…表示灯制御部、134…UI表示制御部、135…ベルト搬送装置、140…接触点算出部、145…安定性判定部、150…CADモデル、160…表示灯。
5 ... Work posture change device, 10 ... Robot, 11 ... First axis, 12 ... Second axis, 13 ... Third axis, 14 ... Fourth axis, 15 ... Fifth axis, 16 ... Sixth axis, 17, 17A , 17B ... arm, 18 ... wrist, 19 ... hand, 20 ... digital camera, 25 ... robot base, 30 ... actuator, 50 ... control device, 80 ... computer, 82 ... display, 84 ... keyboard, 85 ... cable, 100 ...
Claims (6)
取得した前記設計データに基づいて前記目標物の形状を抽出する抽出手段と、
抽出した前記形状を複数の姿勢で平面に射影した複数の射影像を生成する射影手段と、
前記複数の姿勢のそれぞれに応じて前記形状の姿勢を仮想的に変化させ、前記形状の姿勢が復元する結果に基づいて、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を算出する算出手段と、
前記複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートを生成するテンプレート生成手段と、
生成した前記テンプレートおよび前記テンプレートに応じた前記安定度を記憶する記憶手段と、
載置された前記目標物を撮影して撮影画像を出力する撮影手段と、
前記記憶手段に記憶された前記テンプレートと、前記撮影画像とを比較して一致度を判定することにより、前記撮影画像に対応する前記テンプレートを選択するマッチング手段と、
選択した前記テンプレートに応じて記憶された前記安定度に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定する警告判定手段と、
前記目標物が載置された姿勢について警告すると判定した場合、警告を示す警告信号を生成する警告信号生成手段と、を備えることを特徴とするテンプレートマッチングシステム。 An acquisition means for acquiring design data of the target;
Extraction means for extracting the shape of the target based on the acquired design data;
Projecting means for generating a plurality of projected images obtained by projecting the extracted shape onto a plane in a plurality of postures;
Stability when the target is placed for each of the plurality of postures based on a result of virtually changing the posture of the shape according to each of the plurality of postures and restoring the posture of the shape Calculating means for calculating
Template generating means for generating a template corresponding to each of the plurality of projection images;
Storage means for storing the generated template and the stability according to the template;
Photographing means for photographing the placed target and outputting a photographed image;
Matching means for selecting the template corresponding to the photographed image by comparing the photographed image with the template stored in the storage means;
Warning determination means for determining whether or not to warn about the posture on which the target is placed based on the stability stored in accordance with the selected template;
And a warning signal generation unit configured to generate a warning signal indicating a warning when it is determined to warn about the posture on which the target is placed.
前記算出手段は、
前記形状を前記複数の姿勢のそれぞれにおいて前記平面に近接させた場合、前記平面と最初に接触する前記形状の接触点を算出する接触点算出手段と、
前記複数の姿勢のそれぞれにおいて算出した前記接触点を支点として、前記平面に載置された前記形状の姿勢を仮想的に微小に変化させた後、前記形状の姿勢が元に戻るか、否かにより、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を判定する安定性判定手段と、を備えることを特徴とするテンプレートマッチングシステム。 The template matching system according to claim 1,
The calculating means includes
A contact point calculation means for calculating a contact point of the shape that first contacts the plane when the shape is brought close to the plane in each of the plurality of postures;
Whether or not the posture of the shape returns to the original after virtually changing the posture of the shape placed on the plane with the contact point calculated in each of the plurality of postures as a fulcrum And a stability determining means for determining stability when the target is placed for each of the plurality of postures.
前記警告判定手段は、前記テンプレートに応じた前記安定度に加え、前記目標物に関する情報に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定することを特徴とするテンプレートマッチングシステム。 The template matching system according to any one of claims 1 to 2,
The warning determination means determines whether or not to warn about the posture on which the target is placed based on the information related to the target in addition to the stability according to the template. Template matching system.
前記警告信号は、表示手段に対して警告を示す情報を表示することを特徴とするテンプレートマッチングシステム。 The template matching system according to any one of claims 1 to 3,
The warning signal displays information indicating a warning on a display means.
前記目標物が載置された姿勢について警告しないと判定した場合、前記目標物を把持可能な姿勢変更手段に対して前記目標物の姿勢の変更を指示する姿勢変更指示手段を更に備えることを特徴とするテンプレートマッチングシステム。 In the template matching system according to any one of claims 1 to 4,
And a posture change instruction means for instructing a posture change means capable of gripping the target to change the posture of the target when it is determined not to warn about the posture on which the target is placed. A template matching system.
取得した前記設計データに基づいて前記目標物の形状を抽出する工程と、
抽出した前記形状を複数の姿勢で平面に射影した複数の射影像を生成する工程と、
前記複数の姿勢のそれぞれに応じて前記形状の姿勢を仮想的に変化させ、前記形状の姿勢が復元する結果に基づいて、前記目標物が前記複数の姿勢毎に載置された場合の安定度を算出する工程と、
前記複数の射影像のそれぞれに応じたテンプレートを生成する工程と、
生成した前記テンプレートおよび前記テンプレートに応じた前記安定度を記憶する工程と、
載置された前記目標物を撮影して撮影画像を出力する工程と、
記憶された前記テンプレートと、前記撮影画像とを比較して一致度を判定することにより、前記撮影画像に対応する前記テンプレートを選択する工程と、
選択した前記テンプレートに応じて記憶された前記安定度に基づいて、前記目標物が載置された姿勢について警告するか、否かを判定する工程と、
前記目標物が載置された姿勢について警告すると判定した場合、警告を示す警告信号を生成する工程と、を備えることを特徴とするテンプレートマッチング方法。 Acquiring the design data of the target;
Extracting the shape of the target based on the acquired design data;
Generating a plurality of projected images obtained by projecting the extracted shape onto a plane in a plurality of postures;
Stability when the target is placed for each of the plurality of postures based on a result of virtually changing the posture of the shape according to each of the plurality of postures and restoring the posture of the shape Calculating
Generating a template corresponding to each of the plurality of projection images;
Storing the generated template and the stability according to the template;
Photographing the placed target and outputting a photographed image; and
Selecting the template corresponding to the photographed image by comparing the stored template and the photographed image to determine the degree of coincidence;
Determining whether or not to warn about the posture on which the target is placed based on the stability stored in accordance with the selected template;
And a step of generating a warning signal indicating a warning when it is determined to warn about the posture on which the target is placed.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009056040A JP2010210376A (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | Template matching system and template matching method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012220271A (en) * | 2011-04-06 | 2012-11-12 | Canon Inc | Attitude recognition apparatus, attitude recognition method, program and recording medium |
| CN109671084A (en) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 华东交通大学 | A kind of measurement method of workpiece shapes |
-
2009
- 2009-03-10 JP JP2009056040A patent/JP2010210376A/en not_active Withdrawn
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