JPS6193902A - Method for teaching specific position of target object in visual sensor system - Google Patents

Method for teaching specific position of target object in visual sensor system

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Publication number
JPS6193902A
JPS6193902A JP59216002A JP21600284A JPS6193902A JP S6193902 A JPS6193902 A JP S6193902A JP 59216002 A JP59216002 A JP 59216002A JP 21600284 A JP21600284 A JP 21600284A JP S6193902 A JPS6193902 A JP S6193902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target object
visual sensor
specific position
coordinate system
teaching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59216002A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Kishi
甫 岸
Mitsuo Hiraizumi
平泉 満男
Bunichi Terawaki
寺脇 文一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP59216002A priority Critical patent/JPS6193902A/en
Publication of JPS6193902A publication Critical patent/JPS6193902A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PURPOSE:To teach the specific position of the target object in a visual sensor system by teaching said position by the coordinate value of the object coordinate system XY of which the origine is the controid of the plane image of the target object and the main axis is the X-axis or Y-axis. CONSTITUTION:A microcomputer 14 calculates the characteristic value of a prescribed characteristic term and collates the same with the reference characteristic value stored in a RAM18 thereby discriminating the kind of the object of this time. The microcomputer determines the centroid and main axis of the target object, presumes the object coordinate system and calculates the coordinate value in the coordinate system of the visual sensor in the taught specific position from the coordinate value in the object coordinate system of the specific position stored in the RAM18. The microcomputer informs a robot of the information on the kind of the target object, the coordinate value in the visual sensor coordinate system of the specific position P, the position of the centroid and the attitude angle thetaob of the target object via an interface circuit 13. The teaching is thus executed simply and easily as the position of the target object is taught by the coordinate value of the X-Y coordinates.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、視覚センサで認識された物体の特定位置情報
に基づいてロボットか該物体を把持等する視覚センサと
ロボットとを組合せたシステムに好1な視覚センサシス
テムにおける対象物体の特定位置教示方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is suitable for a system that combines a visual sensor and a robot, which grasps an object based on specific position information of the object recognized by the visual sensor. This invention relates to a method for teaching the specific position of a target object in a visual sensor system.

従来の技術 ロボットの座標系が例えば第6図に示すXR。Conventional technology For example, the coordinate system of the robot is XR as shown in FIG.

YRとし、視覚センサの座標系が同図のXS、YSとす
ると、ロボット座標系の原点ORと視覚センサ座標系の
原点O5との距離及び両座標系の傾きθR3を予めロボ
ットに教示しておけば、視覚センサにより撮像して得た
対象物体OBの平面画像の重心Oobの視覚センサ座標
系における座標値をロボット側に通知してやることによ
り、ロボットは対象物体OBの重心位置を認識すること
が可能となる。また、対象物体OBの主軸(対象物体の
輪郭に外接する橢円の長軸と等しい)Lobの仰きθo
bをロボットに通知してやることで、ロボットは対象物
体OBの姿勢を認識することが可能となる。この対象物
体OBの姿勢と重心の位置○Obを把握することにより
、ロボットは対象物体OBをその重心の位置で把持する
ことができる。
If YR and the visual sensor coordinate system are XS and YS in the same figure, the distance between the origin OR of the robot coordinate system and the origin O5 of the visual sensor coordinate system and the inclination θR3 of both coordinate systems should be taught to the robot in advance. For example, the robot can recognize the position of the center of gravity of the target object OB by notifying the robot of the coordinate values in the visual sensor coordinate system of the center of gravity Oob of the planar image of the target object OB captured by the visual sensor. becomes. In addition, the elevation θo of the main axis of the target object OB (equal to the long axis of the radius circle circumscribing the outline of the target object) Lob
By notifying the robot of b, the robot can recognize the orientation of the target object OB. By understanding the posture of the target object OB and the position ○Ob of the center of gravity, the robot can grasp the target object OB at the position of the center of gravity.

ところで、ロボットに対象物体を把持等させる場合、重
心位置以外の位置を把持させたい場合が多々ある。その
ような場合にはどこを把持等させたいかを視覚センサに
教示してやる必要がある。
By the way, when having a robot grip a target object, there are many cases where it is desired to have the robot grip a position other than the center of gravity. In such a case, it is necessary to teach the visual sensor where the object should be gripped.

しかしながら、対象物体の画像から数学的な手法により
一義的に求まる重心と異なり、物体の任意の位置を視覚
センサに教示することは中々困難であった・ 発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、
その目的は、対象物体の任意の位置をオペレータにとっ
て簡便で判り易い方法により教示し得るようにすること
にある。
However, unlike the center of gravity, which can be uniquely determined from an image of a target object by a mathematical method, it is quite difficult to teach a visual sensor the arbitrary position of an object. Problems to be Solved by the Invention The present invention This was done in view of these circumstances,
The purpose is to be able to teach an arbitrary position of a target object to an operator in a simple and easy-to-understand manner.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、視覚センサによ
り対象物体を撮像して得た撮像信号を処理して前記対象
物体の予め指定された特定位置の視覚センサ座標系にお
ける座標をロボットに通知する視覚センサシステムにお
ける前記特定位置の教示方式において、前記特定位置を
、教示段階で撮像して得られた前記対象物体の平面画像
の重心を原点とし主軸をY軸またはY軸とする物体座標
系XYの座標値で教示するようにする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention processes an imaging signal obtained by imaging a target object with a visual sensor, and uses a visual sensor at a pre-designated specific position of the target object. In the teaching method of the specific position in the visual sensor system that notifies the robot of the coordinates in the coordinate system, the specific position is set such that the center of gravity of the planar image of the target object obtained by imaging in the teaching stage is the origin and the principal axis is the Y axis. Alternatively, the coordinate values of the object coordinate system XY, which is the Y axis, are used for teaching.

実施例 第2図は本発明を実施する視覚システムのハードウェア
構成の一例を示すブロック図であり、10はCCD等の
固体撮像素子等を有する視覚センサであり、その撮像信
号はモニタテレビ11と2値化回路12に入力される。
Embodiment FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a visual system implementing the present invention. 10 is a visual sensor having a solid-state image sensor such as a CCD, and the image signal is sent to a monitor television 11. The signal is input to the binarization circuit 12.

2値化回路12は撮像信号を所定の闇値と比較すること
により例えば物体部分−が“1”、背景部分が“′0”
になる2値化撮像信号を発生し、フレームメモリ比はこ
の2値化撮像信号を1画面分記1、aする。マイクロコ
ンピュータ14ハ、データバス、アドレスバス、コント
ロールハスを含むハス16を介してフレームメモ1月5
.インクフェイス回路13.キーボード17.  RA
M18゜CRT19に接続される。キーボード17は本
システムを教示モード、実行モードに変更する指令や各
種の指令、データを入力する為のキーを有する。
The binarization circuit 12 compares the image pickup signal with a predetermined darkness value, so that, for example, the object part is "1" and the background part is "'0".
A binarized imaging signal is generated, and the frame memory ratio is 1,a for one screen of this binarized imaging signal. Frame memo January 5 via microcomputer 14 bus, data bus, address bus, control bus 16
.. Ink face circuit 13. Keyboard 17. R.A.
Connected to M18°CRT19. The keyboard 17 has keys for inputting commands for changing the system to teaching mode and execution mode, various commands, and data.

CRT19はフレームメモリ15に記憶された2値画像
の表示等を行なうものである。また、RAM18は教示
データの記憶領域や実行時における対象物体の特徴値等
を一時記憶する領域等を有するメモリであり、インクフ
ェイス回路13は図示しないロボットとの情報の受は渡
しや、図示しない物体位置検出器からの検出信号の受は
渡しを行なう。
The CRT 19 displays the binary image stored in the frame memory 15. Further, the RAM 18 is a memory having a storage area for teaching data and an area for temporarily storing feature values of the target object during execution, etc., and the ink face circuit 13 is used for receiving and receiving information from a robot (not shown) and for transferring information (not shown). The detection signal from the object position detector is received and passed on.

次に本実施例の作用を、教示時と実行時に分けて説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained separately during teaching and during execution.

〔教示時〕[When teaching]

■先ず、キーボード17を操作して当該システムを教示
モードに変更する。
(1) First, operate the keyboard 17 to change the system to teaching mode.

■次に、キーボード17を操作してこれから教示する物
体の種別例えばXlを入力する。この種別の入力により
、RAM18に種別X1に対応した基準特徴値、特定位
置を記憶する領域が確保される。
(2) Next, operate the keyboard 17 to input the type of object to be taught, for example, Xl. By inputting this type, an area is secured in the RAM 18 for storing the reference feature value and specific position corresponding to the type X1.

■次に、種別×1の物体を視覚センサlOの視野内に置
(。第3図は教示時に得られる対象物体の2値画像の一
例を示す図である。
(2) Next, an object of type x1 is placed within the field of view of the visual sensor lO (Fig. 3 is a diagram showing an example of a binary image of the target object obtained during teaching.

■次に、キーボード17を操作して教示開始指令を入力
する。これにより、マイクロコンピュータ14はフレー
ムメモリ15に1画面分の2値画像を取り込み、その内
容から予め指定された特徴項目、例えば面積2周囲長等
の特徴値を算出し、これをRA M 1Bに記憶する。
(2) Next, operate the keyboard 17 to input a teaching start command. As a result, the microcomputer 14 imports one screen worth of binary images into the frame memory 15, calculates pre-specified feature items from the content, such as feature values such as area 2 perimeter, etc., and stores this in RAM 1B. Remember.

このような特徴値の算出は必要回数繰返され、その平均
と分散が基準特徴値としてRAM18に記憶される。
Calculation of such feature values is repeated a necessary number of times, and the average and variance thereof are stored in the RAM 18 as reference feature values.

0次に、ロボットに通知すべき対象物体OBの特定位置
を教示する。例えば教示すべき特定位置が第1図に示す
P点とすると、オペレータは対象物体OBの物体座標系
ox、oyを求め、この物体座標系におけるP点の座標
(X、  !>をキーボード17から入力する。なお、
物体座標系のスケールは視覚センサ座標系のスケールと
同一とする。ここで、物体座標系OX、OYは、対象物
体OBの平面画像の重心を原点Ooとし、主軸をY軸(
またはY軸)とし、Y軸と直交する軸をY軸(またはY
軸)とする座標系である。
0 Next, the specific position of the target object OB to be notified to the robot is taught. For example, if the specific position to be taught is point P shown in FIG. Input.In addition,
The scale of the object coordinate system is the same as the scale of the visual sensor coordinate system. Here, the object coordinate systems OX, OY have the center of gravity of the plane image of the target object OB as the origin Oo, and the main axis as the Y-axis (
or Y-axis), and the axis perpendicular to the Y-axis is the Y-axis (or Y-axis).
It is a coordinate system with axes).

P点の座標(x、  y)はRAM18における物体種
別X1に対応した領域に記1.aされる。
The coordinates (x, y) of point P are recorded in the area corresponding to the object type X1 in the RAM 18.1. a.

0次に、上述の操作を、種類の異なる複数個の物体X2
〜X1について実行し、RAM18に物体の各種別に対
応してその特徴値と、特定位置の座標情報を記憶する。
0 Next, the above operation is performed on multiple objects X2 of different types.
.about.

(実行時〕 ■実行時への移行は、キーボード17の実行キーを押す
ことにより行なう。
(Execution time) ② A transition to execution time is performed by pressing the execution key on the keyboard 17.

■実行キーが押されると、マイクロコンピュータ14は
第4図に示すようにインクフェイス回路13からの検出
信号の待ち状態となる。対象物体が図示しない搬送器に
より搬送され、視覚センサ10の視野内に進入すると図
示しない検出器により検出され、インクフェイス回路1
3に検出信号が入力される。これにより、マイクロコン
ピュータ14はフレームメモリ15に2値画像を1画面
分取り込む。第5図は実行時における対象物体OBの2
値画像の一例を示す図である。マイクロコンピュータ1
4は次に、所定の特徴項目の特徴値を算出し、RAM1
8に記憶された基準特徴値と照合することにより今回の
物体の種別を判別する。また、対象物体の重心、主軸を
求めて物体座標系を想定し、前記判別した物体種別に対
応してRAM18に記憶された特定位置の物体座標系に
おける座標値より、教示された特定位置の視覚センサ座
標系における座標値を算出する。そして、対象物体の種
別情報、第5図に示す特定位置Pの視覚セン号座標系に
おける座標値1重心の位置、対象物体の姿勢角(主軸と
視覚センサ座標系のXSの為す角)θobをインクフェ
イス回路13を介してロボットに通知する。
(2) When the execution key is pressed, the microcomputer 14 enters a waiting state for a detection signal from the ink face circuit 13, as shown in FIG. When the target object is transported by a transporter (not shown) and enters the field of view of the visual sensor 10, it is detected by a detector (not shown), and the ink face circuit 1
A detection signal is input to 3. As a result, the microcomputer 14 loads one screen worth of binary images into the frame memory 15. Figure 5 shows the target object OB 2 during execution.
It is a figure showing an example of a value image. Microcomputer 1
4 then calculates the feature value of a predetermined feature item and stores it in RAM1.
The type of the current object is determined by comparing it with the reference feature values stored in step 8. In addition, the center of gravity and principal axis of the target object are determined and an object coordinate system is assumed, and the visual perception of the taught specific position is determined from the coordinate values in the object coordinate system of the specific position stored in the RAM 18 corresponding to the determined object type. Calculate coordinate values in the sensor coordinate system. Then, the type information of the target object, the position of the coordinate value 1 center of gravity in the visual sensor coordinate system of the specific position P shown in Fig. 5, and the attitude angle of the target object (the angle formed by the principal axis and XS of the visual sensor coordinate system) θob. The robot is notified via the ink face circuit 13.

なお、以上の実施例では、対象物体の特定位置の物体座
標系の座標値をオペレータが自ら求め、キーボード17
を介して入力したが、対象物体の2値化画像をCRT 
19に表示させ、キーボード17のカーソル操作キーで
カーソルを表示された2値画像の特定位置に移動させ、
キーボード17からその位置が教示位置であることを指
令し、マイクロコンピュータ14がカーソルが指示する
位置の物体座標系における座標値を算出してRA M 
18に記憶するようにしても良い。
In the above embodiments, the operator himself/herself obtains the coordinate values of the object coordinate system at a specific position of the target object, and uses the keyboard 17
The binarized image of the target object is input via a CRT.
19, move the cursor to a specific position on the displayed binary image using the cursor operation keys on the keyboard 17,
The keyboard 17 instructs that the position is the teaching position, the microcomputer 14 calculates the coordinate values in the object coordinate system of the position indicated by the cursor, and
18 may be stored.

発明の詳細 な説明したように、本発明は、教示段階で撮像して得ら
れた対象物体の平面画像の重心を原点とし主軸をX軸ま
たはY軸とする物体座標XYを想定し、このXY座標の
座標値で対象物体の位置を教示するようにしたものであ
り、物体座標系XYにおける対象物体の任意の位置の座
標は対象物体の図面等からオペレータにとって容易に知
ることができるので、その教示を簡単に且つ容易に行な
うことができる利点がある。
As described in detail, the present invention assumes object coordinates XY in which the center of gravity of a planar image of the target object obtained by imaging in the teaching stage is the origin and the principal axis is the X axis or the Y axis, and The position of the target object is taught using the coordinate values of the coordinates, and the operator can easily know the coordinates of any position of the target object in the object coordinate system XY from the drawing of the target object. There is an advantage that teaching can be performed simply and easily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は対象物体OBの特定位置と物体座標系ox、o
yとの関係を示す図、第2図は本発明を実施する視覚シ
ステムのハードウェア構成の一例を示すブロック図、第
3図は教示時の2値画像の一例を示す図、第4図はマイ
クロコンピュータ14の実行時の処理の一例を示すフロ
ーチャート、第5図は実行時の2値画像の−<rt+i
を示す図、第6図は視覚センサ座標系XS、YSとロボ
ット座標系XR,YRとの関係及び対象物体の重心、主
軸の説明図である。 10は視覚センサ、12は2値化回路、13はインクフ
ェイス回路、14はマイクロコンピュータ、15は2値
画像を記憶するフレームメモリ、17はキーボード、1
8はRAM、19はCRTである。
Figure 1 shows the specific position of the target object OB and the object coordinate system ox, o.
2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a visual system implementing the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an example of a binary image during teaching, and FIG. 4 is a diagram showing an example of a binary image during teaching. A flowchart showing an example of processing performed by the microcomputer 14 during execution, FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the relationship between the visual sensor coordinate systems XS, YS and the robot coordinate systems XR, YR, and the center of gravity and principal axis of the target object. 10 is a visual sensor, 12 is a binarization circuit, 13 is an ink face circuit, 14 is a microcomputer, 15 is a frame memory for storing binary images, 17 is a keyboard, 1
8 is a RAM, and 19 is a CRT.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 視覚センサにより対象物体を撮像して得た撮像信号を処
理して前記対象物体の予め指定された特定位置の視覚セ
ンサ座標系における座標をロボットに通知する視覚セン
サシステムにおける前記特定位置の教示方式において、
前記特定位置を、教示段階で撮像して得られた前記対象
物体の平面画像の重心を原点とし主軸をX軸またはY軸
とする物体座標系XYの座標値で教示するようにしたこ
とを特徴とする視覚センサシステムにおける対象物体の
特定位置教示方式。
In a method for teaching a specific position in a visual sensor system that processes an imaging signal obtained by capturing an image of a target object with a visual sensor and notifies a robot of coordinates in a visual sensor coordinate system of a pre-designated specific position of the target object. ,
The specific position is taught using coordinate values of an object coordinate system XY in which the center of gravity of a plane image of the target object obtained by imaging in the teaching step is the origin and the main axis is the X axis or the Y axis. A method for teaching the specific position of a target object in a visual sensor system.
JP59216002A 1984-10-15 1984-10-15 Method for teaching specific position of target object in visual sensor system Pending JPS6193902A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6378006A (en) * 1986-09-22 1988-04-08 Agency Of Ind Science & Technol Method and device for measuring dimensions of sewn parts
JPS63198802A (en) * 1987-02-12 1988-08-17 Mitsutoyo Corp Method and device for teaching of optical measuring instrument
JPH0682218A (en) * 1992-07-15 1994-03-22 Mitsutoyo Corp Optical type measuring apparatus

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