JPH08287291A - 画像表示方式 - Google Patents

画像表示方式

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JPH08287291A
JPH08287291A JP7087921A JP8792195A JPH08287291A JP H08287291 A JPH08287291 A JP H08287291A JP 7087921 A JP7087921 A JP 7087921A JP 8792195 A JP8792195 A JP 8792195A JP H08287291 A JPH08287291 A JP H08287291A
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JP
Japan
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image data
display device
display
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movement
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Withdrawn
Application number
JP7087921A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Terada
知之 寺田
Moritake Katou
盛剛 加藤
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Program-controlled manipulators
    • B25J9/16Program controls
    • B25J9/1656Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1671Program controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by simulation, either to verify existing program or to create and verify new program, CAD/CAM oriented, graphic oriented programming systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/40Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40099Graphical user interface for robotics, visual robot user interface

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 視点の位置に応じた3次元の画像データを表
示する画像表示方式において、所望する角度からの投影
画像を簡単な操作性で画面表示できるようにする。 【構成】 表示装置6は、少なくとも3次元方向への回
転移動が可能になっている。この表示装置6には、表示
装置6の3次元方向の回転角度α,β,γを検出するジ
ャイロセンサ7が設けられている。行列演算手段1は、
ジャイロセンサ7の検出した3次元方向の回転角度α,
β,γに基づいて、各軸回りの回転行列を演算する。視
点位置演算手段2は、この演算された回転行列に基づい
て移動後の視点位置を演算する。画像データ生成手段3
は、演算された移動後の視点位置と、原画データ格納手
段4内の原画データ4aとに基づいて、移動後の視点位
置から見た場合の画像データを生成する。そして、表示
制御手段5が、生成された画像データ8を表示装置6の
画面6a上に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は3次元の画像データを表
示する画像表示方式に関し、特に視点の位置に応じた画
像データを表示する画像表示方式に関する。
【0002】
【従来の技術】ロボットの教示操作盤やハンドヘルドコ
ンピュータ等では、制御対象のロボットの3次元画像デ
ータを画面上で表示できるようになっている。この画像
表示方式では、ジョグ操作等の場合に操作感を得るため
に、指定した視点位置から見た場合の画像データを表示
することができる。この視点位置の指定には、従来はマ
ウスやキーボード等を使用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マウスやキー
ボードによる視点位置の指定では、直観的でないため、
操作性が悪いという問題があった。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、所望する角度からの投影画像を簡単な操作性
で画面表示させることのできる画像表示方式を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、視点の位置に応じた3次元の画像データ
を表示する画像表示方式において、少なくとも3次元方
向への回転移動が可能な表示装置と、前記表示装置に設
けられ、前記表示装置の3次元方向の回転角度を検出す
るジャイロセンサと、表示対象物の3次元の原画データ
を格納する原画データ格納手段と、前記ジャイロセンサ
の検出した3次元方向の回転角度に基づいて、各軸回り
の回転行列を演算する行列演算手段と、前記演算された
回転行列に基づいて移動後の視点位置を演算する視点位
置演算手段と、前記演算された移動後の視点位置と、前
記原画データ格納手段内の原画データとに基づいて、前
記移動後の視点位置から見た場合の画像データを生成す
る画像データ生成手段と、前記生成された画像データを
前記表示装置の画面上に表示する表示制御手段と、を有
することを特徴とする画像表示方式が提供される。
【0006】
【作用】少なくとも3次元方向への回転移動が可能な表
示装置には、表示装置の3次元方向の回転角度を検出す
るジャイロセンサが設けられる。原画データ格納手段に
は、表示対象物の3次元の原画データが格納される。行
列演算手段は、ジャイロセンサの検出した3次元方向の
回転角度に基づいて、各軸回りの回転行列を演算し、視
点位置演算手段は、この演算された回転行列に基づいて
移動後の視点位置を演算する。
【0007】画像データ生成手段は、演算された移動後
の視点位置と、原画データ格納手段内の原画データとに
基づいて、移動後の視点位置から見た場合の画像データ
を生成する。そして、表示制御手段が、生成された画像
データを表示装置の画面上に表示する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本実施例の画像表示方式の機能の概念図
である。表示装置6は、少なくとも3次元方向への回転
移動が可能になっている。この表示装置6には、表示装
置6の3次元方向の回転角度α,β,γを検出するジャ
イロセンサ7が設けられている。一方、原画データ格納
手段4には、表示対象物の3次元の原画データ4aが格
納されている。
【0009】行列演算手段1は、ジャイロセンサ7の検
出した3次元方向の回転角度α,β,γに基づいて、各
軸回りの回転行列を演算する。視点位置演算手段2は、
この演算された回転行列に基づいて移動後の視点位置を
演算する。画像データ生成手段3は、演算された移動後
の視点位置と、原画データ4aとに基づいて、移動後の
視点位置から見た場合の画像データを生成する。そし
て、表示制御手段5が、生成された画像データ8を表示
装置6の画面6a上に表示する。
【0010】図2はロボット制御機構の概略構成を示す
ブロック図である。ロボット10は、ロボット制御装置
20によって制御される。ロボット制御装置20には、
RS232C等の通信回線21を介して表示装置ユニッ
ト30が接続されている。表示装置ユニット30全体
は、持ち運び可能になっている。表示装置ユニット30
は、プロセッサ31を中心とする構成となっており、バ
ス37を介してROM32、RAM33、表示装置3
4、ジャイロセンサ35、およびインタフェース(IN
T)36が接続されている。
【0011】ROM32には、フラッシュROM等が使
用されている。このROM32には、表示装置ユニット
30全体を制御する制御プログラムや、ロボット10の
表示用の原画データが格納されている。プロセッサ31
は、ROM32の制御プログラムに従って、後述する画
像表示処理を実行する。RAM33には、一時的なデー
タが格納される。表示装置34は、液晶表示装置であ
り、後述する手段により処理された画像データを表示す
る。ジャイロセンサ35は、表示装置34の基準座標系
に対する回転角度を検出する。インタフェース36は、
ロボット制御装置20との間でデータのやりとりを行
う。また、バス37には、図示されていない指令ボタン
等が接続されており、画像表示指令や、ロボット制御装
置20に対して種々の指令を行うことができる。
【0012】次に、本実施例による画像表示方式の具体
的な処理について説明する。図3は画像表示のための演
算処理の一例を説明するための図である。図2で示した
ロボット10等の表示対象物40の置かれた基準座標系
X,Y,Zにおいて、表示対象物を見る視点位置e(X
e,Ye,Ze)は、表示装置34の向きを変えること
により、その各軸回りの回転角度に応じて例えば視点位
置E(XE ,YE ,ZE )に移動する。この表示装置3
4の基準座標系の各軸X,Y,Zに対する回転角度が、
それぞれ微小角度Δα(rad)、Δβ(rad)、Δ
γ(rad)とすると、X軸回りの回転行列RA、Y軸
回りの回転行列RB、Z軸回りの回転行列RCは、それ
ぞれ次式(1),(2),(3)のようになる。
【0013】
【数1】
【0014】
【数2】
【0015】
【数3】
【0016】式(1),(2),(3)において、回転
の角度Δα(rad)、Δβ(rad)、Δγ(ra
d)が微小な場合、その2乗項を無視すると、次式
(4)が成り立つ。
【0017】
【数4】 R=RA×RB×RC =RA×RC×RB =RB×RA×RC =RB×RC×RA =RC×RA×RB =RC×RB×RA ・・・(4) したがって、回転の結果はRA,RB,RCの乗算順序
には影響されない。また、一般に、Δθが微小であると
きは、 sin(Δθ)=Δθ COS(Δθ)=1 が成立する。このことから、式(4)は、次式(5)の
ように表すことができる。
【0018】
【数5】
【0019】したがって、回転前の視点位置e(Xe,
Ye,Ze)をベクトルBeとすると、回転後の視点位
置E(XE ,YE ,ZE )のベクトルBE は、次式
(6)によって、
【0020】
【数6】BE =R×Be ・・・(6) と求められる。
【0021】移動後の視点位置E(XE ,YE ,ZE
からみた画像データは、以下のような処理によって生成
される。まず、図3に示すように、表示対象物40に
は、画像データ生成用の基準点Pが予め設定されてい
る。基準点Pは、ここでは例えば表示対象物40の立体
の中心点である。視点位置Eが決まると、基準点Pと視
点位置Eとを結ぶ直線L0が法線となる平面Qを生成す
る。
【0022】続いて、基準点Pを原点とし、直線L0を
N 軸とする座標系Nを定義する。この座標系Nにおい
ては、ZN =0となる平面が平面Qとなる。そして、表
示対象物40の原画データの各点A1,A2,・・・A
mと視点位置Eとを通る直線L1,L2,・・・Lm
が、平面Qと交わる点D1,D2,・・・Dmを求める
ことにより、平面Qへ投影された画像データが生成され
る。
【0023】次に、画像データとしての点D1,D2,
・・・Dmの演算方法について説明する。ここで、座標
系Nを行列Nとして表すと、基準座標系から見た視点位
置Eを行列Nで表した視点位置EN は、
【0024】
【数7】EN =N-1×E ・・・(7) と表される。ただし、ここで、N-1は行列Nの逆行列で
ある。視点位置EN の平面Qまでの距離を焦点距離とし
てfとすると、視点位置EN の座標は、(0,0,f)
となる。
【0025】同様に、基準座標系から見た点A1を座標
系Nで表した点A1N は、
【0026】
【数8】A1N =N-1×A1 ・・・(8) と表される。そして、点A1N の座標を(X1N ,Y1
N ,Z1N )とすると、EN とA1N を通る直線L1の
式は、座標系N上では、
【0027】
【数9】 XN /X1N =YN /Y1N =(ZN −f)/(X1N −f) ・・・(9) となる。よって、点A1N の座標系Nにおける平面Qと
の交点D1の座標D1 N は、 XN =X1N ×f/(f−Z1N ) YN =Y1N ×f/(f−Z1N ) ZN =0 となる。他の点A2・・・Amについても、同様の処理
により平面Qとの各交点D2,・・・Dmの座標系Nの
座標が求められる。
【0028】こうして求められた画像データD1,D2
・・・Dmを直線で結んだものが、表示対象物40の平
面Pへの投影になる。この投影されたデータは、図2で
示した表示装置34の画面上で表示される。この場合、
表示装置34の画面の座標系を座標系NのX−Y座標に
一致させればよい。
【0029】図4および図5はロボット10の表示装置
34の画面上での表示例である。図4はロボット10の
正面に対して左側から見た図、図5は右側から見た図で
ある。このように、表示装置34の向きを変えるだけ
で、所望の角度からの画像を容易に表示することができ
る。
【0030】このように、本実施例では、表示装置34
の回転角度をジャイロセンサ35で検出し、その回転角
度に応じて視点位置Eを検出し、この視点位置Eから見
た場合の画像データを生成して表示するようにしたの
で、オペレータは、表示装置ユニット30を持って適度
に回転させるだけで、所望する角度から見た表示対象物
40(ここではロボット10)の投影画像を容易に画面
表示させることができる。
【0031】なお、本実施例では、表示対象物40の立
体の中心に基準点Pを設けるようにしたが、予め設定さ
れていれば、他の位置でもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、少なく
とも3次元方向への回転移動が可能な表示装置に、表示
装置の3次元方向の回転角度を検出するジャイロセンサ
を設け、ジャイロセンサの検出した3次元方向の回転角
度に基づいて、各軸回りの回転行列を演算し、この演算
された回転行列に基づいて移動後の視点位置を演算し、
演算された移動後の視点位置と、原画データとに基づい
て、移動後の視点位置から見た場合の画像データを生成
して表示するようにしたので、表示装置を回転させるだ
けで、所望する角度から見た表示対象物の投影画像を容
易に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の画像表示方式の機能の概念図であ
る。
【図2】ロボット制御機構の概略構成を示すブロック図
である。
【図3】画像表示のための演算処理の一例を説明するた
めの図である。
【図4】ロボットの表示装置の画面上での表示例であ
る。
【図5】ロボットの表示装置の画面上での表示例であ
る。
【符号の説明】
1 行列演算手段 2 視点位置演算手段 3 画像データ生成手段 4 原画データ格納手段 4a 原画データ 5 表示制御手段 6 表示装置 7 ジャイロセンサ 10 ロボット 20 ロボット制御装置 30 表示装置ユニット 31 プロセッサ(CPU) 32 ROM 33 RAM 34 表示装置 35 ジャイロセンサ 40 表示対象物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 視点の位置に応じた3次元の画像データ
    を表示する画像表示方式において、 少なくとも3次元方向への回転移動が可能な表示装置
    と、 前記表示装置に設けられ、前記表示装置の3次元方向の
    回転角度を検出するジャイロセンサと、 表示対象物の3次元の原画データを格納する原画データ
    格納手段と、 前記ジャイロセンサの検出した3次元方向の回転角度に
    基づいて、各軸回りの回転行列を演算する行列演算手段
    と、 前記演算された回転行列に基づいて移動後の視点位置を
    演算する視点位置演算手段と、 前記演算された移動後の視点位置と、前記原画データ格
    納手段内の原画データとに基づいて、前記移動後の視点
    位置から見た場合の画像データを生成する画像データ生
    成手段と、 前記生成された画像データを前記表示装置の画面上に表
    示する表示制御手段と、 を有することを特徴とする画像表示方式。
  2. 【請求項2】 前記表示装置は、オペレータによって持
    ち運び可能であることを特徴とする請求項1記載の画像
    表示方式。
JP7087921A 1995-04-13 1995-04-13 画像表示方式 Withdrawn JPH08287291A (ja)

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