JPS62165206A - ロボツト視覚装置におけるワ−ク姿勢決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボット等の目として機能する視覚装置にお
いて、ワークの形状情報に基づく２値化画像情報によっ
てロボット作業等に必要なワークの姿勢を決定する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にロボット用視覚装置には、対象とするワークを識
別する能力に加えて、そのワークが視野内のどの位置に
どのような姿勢で置かれているのかを計測する機能が要
求される。しかし従来の視覚装置においては、認識対象
ワークの重心座標のみを出力するものや、任意の姿勢に
おける重心の位置に加えて慣性主軸の傾きを姿勢として
出力するもの、更には重心からワークの最遠点を求める
もの等に留まっている。従って対称軸が１軸のみである
ワークに対しては、姿勢が２個現われることとなり、ロ
ボット把持作業データを的確に供給することができない
。上記欠点を解消するものとして１例えば特開昭５８−
２１７０８４号公報に記載されるようなロボット用視覚
装置が従業されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記視覚装置においては、対象とするワークの輪郭点の
座標メモリにより、形状データ抽出１型心計算および傾
き計算等の一連の処理を行なうものである。従って輪郭
走査に多大の時間を要するため、ワーク姿勢を決定する
までの処理時間が長い。一方量産工場においては多量の
ワークを短時間内に搬送、移載、加工機への取付等の作
業を行なう必要があり、ロボットの稼働率を最大限に向
上させるためにも、視覚装置における処理時間を可能な
限り短縮させる必要がある。この点前記従来の装置にお
いては未だ不充分な点が存在する。

本発明は上記従来の技術に存する問題点を解消し、短時
間の処理時間によって的確にワークの姿勢を決定できる
ロボット視覚装置におけるワーク姿勢決定方法を提供す
ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するため手段〕

上記目的達成のために１本発明においては次のような技
術的手段を採用した。すなわち。

Ａ、撮像手段によるワークの形状情報を画像変換手段を
介して２値化画像情報に変換する。

Ｂ、この２値化画像情報によりロボット視覚装置の座標
系における前記ワークの重心を求める。

Ｃ１この重心を通る慣性主軸および同副軸により前記重
心を原点とするワーク座標系を設定する。

Ｄ、前記原点から前記慣性主軸および同副軸が夫々前記
ワークの外形線を横断する点までの長さの比によって前
記ワーク座標系の方向を決定する。

Ｅ、このワーク座標系の特定軸と前記ロボット視覚装置
座標系とがなす角により前記ワークの姿勢を決定する。

という技術的手段を講じたのである。

〔作用〕

第１図は本発明方法を模式的に示す図であり。

同図によりワーク姿勢を決定する手順について記述する
。まずテレビカメラ等の撮像手段によってワーク全体を
撮像し９画像変換手段を介して２値化情報に変換する（
以上何れも図示せず）。次に第１図に示すように、ロボ
ット視覚装置の座標系ＸｖＹｖにおいて、前記２値化情
報によりワークＷを表示すると共に２画像処理により重
心Ｇを求める。而してこの重心Ｇを通る慣性主軸ＸＷと
これと直交するＹｗとによって１重心Ｇを原点とするワ
ーク座標系ＸｗＹｗを設定する。次に前記原点（重心Ｇ
と同一）から座標軸ＸＷお・よびＹＷが夫々ワークＷの
外形線を横断する点までの長さによって座標系の方向を
決定するのである。すなわち座標軸ＸＷ上において各々
Ｌ、Ｌ２．座標軸ＹＷ上において各々Ｓ、Ｓ２を求める
。ここで予め例えばＬ２　／Ｌｌ　＜　１．Ｓ２　／Ｓ
ｌ　＜　１の場合にＬ２側または８２側が各々十と定め
ておく。而して第り図においては、Ｌ２／Ｌ、＝１であ
るが。

Ｓ２／Ｓｌ＜１であるから、Ｓｔ側が十となる。

従って座標軸ＸＷはＬ２側が十となり、ワーク座標系Ｘ
ｗＹｗの方向を決定することができる。次にワーク座標
系ＸｗＹｗの特定軸Ｘｗと、ロボット視覚装置の座標系
ＸＶとがなす角θを求めることにより、ワークＷの姿勢
を決定し得る。

上記説明では、ワーク座標系ＸｗＹｗの方向決定に当た
って、Ｌｘ　／Ｌ＋　＜　１．Ｓ２／Ｓ＋　＜　１の場
合に各々Ｌｚ、Ｓｔ側を十と定めたが、これ以外の決め
方でもよい。またワーク座標系ＸｗＹＷとロボット視覚
装置の座標系ＸＶＹＶとの交角θの求め方についても、
ＸｗとＸｖとの交角のみでなく、他の軸との交角を使用
できることは勿論である。

第４図に上記本発明の処理手順のフローチャートを示す
。

〔実施例〕

第２図および第３図は各々対称軸が１軸であるワークの
平面図であり、管継手のエルボおよびチ−を示す。両図
においてＧは全体の重心であり。

この重心Ｇを通る線分ＣＣ′およびａｂが各々慣性主軸
および慣性副軸である。而して重心Ｇからこれらの軸が
ワークの外形線を横断する点までの長さによって座標系
の方向を決定するのであるが。

１ｉｎエルボおよび３／４ｉｎチーの場合には、第１表
に示すように長さの比率は各々７０％および７７％であ
る。一般に上記比率が９０％以下でないと方向の決定を
誤る場合があるが２本実施例においては両者間に明確な
差が認められるため、方向決定の際の信頬性が高いと認
める。

上記座標系の方向を決定する場合には１本実施例以外に
も種々の方法があるので、これらを比較例として次に記
述すると共に前記第１表に数値を併記する。なお第１表
中における本実施例についての数値は各々線分Ｇａ、Ｇ
ｂを１型車位で表わしたものである。

第１表 比較例（１） 第２図および第３図において、慣性副軸ａｂの右側を慣
性主軸ＧＣでＡ部およびＢ部に分割し。

各部の面積を比較する方法である。第１表中の数（直は
ｌ１２で表わしている。

比較例（２） 上記同様Ａ部およびＢ部に分割し、各部の重心ＧＡおよ
びＧＩｌを求め、全体の重心Ｇとの距離ＧＧＡおよびＧ
　Ｇ　ｙｒ　　（＊ｍ　）を比較する。

比較例（３） 上記分割部の重心ＧＡおよびＧ、と全体の重心Ｇとを結
ぶ線分ｃａ　Ｇおよびｃｓ　Ｇと、慣性主軸ＧＣとのな
す角度ＬＧＡＧＣおよびＬＧ、ＧＣ（度）とを比較する
。

比較例（４） 上記分割部の重心ＧＡおよびＧＢから各図形輪郭の最遠
点までの距離（１重）で比較する。

第１表から明らかなように、上記比較例（１）〜（４）
の方法においては、ワークが管継手チーの場合に比較例
（２）〜（４）が９０％以下であるのを除き、何れも９
０％以上の比率を示しており、座標軸の方向を決定する
基準となるべき数値が近接していることを示している。

これに対して本実施例における比率は何れも小さい値を
示し。

座標軸の決定に対する信顛性が高いと認め得る。

第２表は、ワークとして他のサイズのものについて、第
１表と同様の比率を示したものであるが。

第１表と同様に何れも小さい値を示している。なお第２
表には一部第１表に示したものも比較参考のために併せ
て記載しである。

第２表 〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記のような効果を期待できる。

（１）対称軸が１軸のみであるようなワークであっても
、迅速かつ的確にワーク姿勢を決定することができるた
め、ロボットが円滑に作動し、かつロボットの稼働率を
向上することができる。

（２）　　ワーク輪郭走査をする必要がないため、ワー
ク姿勢決定までの処理時間が極めて短かいため。

前記同様生産性を大幅に向上する。

（３）　　ワーク座標系の設定時にワーク固有の形状特
徴をも認識するから、ワーク姿勢決定のみに留まらず、
ワーク識別機能も併有することができ。

ロボットの高機能化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を模式的に示す説明図、第２図およ
び第３図は各々本発明の実施例におけるワーク形状を示
す平面図、第４図は本発明方法の処理手順を示すフロー
チャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像手段によるワークの形状情報を画像変換手段を介し
   て２値化画像情報に変換し、この２値化画像情報により
   ロボット視覚装置の座標系における前記ワークの重心を
   求め、この重心を通る慣性主軸および同副軸により前記
   重心を原点とするワーク座標系を設定し、前記原点から
   前記慣性主軸および同副軸が夫々前記ワークの外形線を
   横断する点までの長さの比によって前記ワーク座標系の
   方向を決定し、このワーク座標系の特定軸と前記ロボッ
   ト視覚装置の座標系とがなす角により前記ワークの姿勢
   を決定することを特徴とするロボット視覚装置における
   ワーク姿勢決定方法。