JPS6238904A - Learning method for visual system for robot - Google Patents
Learning method for visual system for robotInfo
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- JPS6238904A JPS6238904A JP17859485A JP17859485A JPS6238904A JP S6238904 A JPS6238904 A JP S6238904A JP 17859485 A JP17859485 A JP 17859485A JP 17859485 A JP17859485 A JP 17859485A JP S6238904 A JPS6238904 A JP S6238904A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は産業用ロボット、特にマテリアルノ1ンドリン
グなどを行う組立ロボットの目として工業部品の形状9
位置、方向などを識別する機能をもつ視覚システム、特
にその標準データの登録(教示、学習)方法に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is an industrial robot, especially an assembly robot that performs material handling, etc.
This field relates to a visual system that has the function of identifying position, direction, etc., and in particular to a method for registering (teaching, learning) its standard data.
この種の形状認識装置の代表的なものとして、例えば米
国のSRi (スタンフォード研究所)で開発されたV
ision Moduleがある。これは、主としてロ
ボットの目として開発されたもので、対象となる工業部
品の形状を固体カメラで撮像して2値化処理を施した後
、連結性解析により形状の輪郭を抽出し、形状の特徴量
(面積1周囲長、形状係数など)を計測することにより
あらかじめ学習させておいた標準パターンとの比較によ
り形状の認識および分類を行うものである。A typical example of this type of shape recognition device is the V
There is a module. This was developed primarily as a robot's eye, and it images the shape of the target industrial part with a solid-state camera, performs binarization processing, and then extracts the outline of the shape through connectivity analysis. Shapes are recognized and classified by measuring feature quantities (area/perimeter, shape coefficient, etc.) and comparing them with standard patterns learned in advance.
第9図はかかるS几iのVision Mcxlule
を示す機能ブロック図である。なお、同図において、1
は固体カメラの如き撮像装置、11は前処理回路、12
11:2[EJ路、13はマイクロプロセッサの如き処
理装置、14は外部インタフェイスである。Figure 9 shows the Vision Mcxrule of S 几i.
It is a functional block diagram showing. In addition, in the same figure, 1
11 is an imaging device such as a solid-state camera, 11 is a preprocessing circuit, and 12 is an imaging device such as a solid-state camera.
11:2 [EJ path, 13 is a processing device such as a microprocessor, and 14 is an external interface.
また、処理装置13は連結性解析部131、特微量計算
部132)特微量判別部133および標準パターン設定
部134等から構成されている。Further, the processing device 13 includes a connectivity analysis section 131, a feature amount calculation section 132) a feature amount determination section 133, a standard pattern setting section 134, and the like.
固体カメラ1により撮像された対象形状のvideo
(ビデオ)信号は、前処理回路11にてA/D変換、ノ
イズ除去等の処理が施され、次の2値化回路12にて一
定の閾値で2値化処理され、形状は黒白の2値パターン
に変換される。前処理・2値化処理については、この分
野の技術において数多くの方式があり、この部分は本発
明の主目的ではないので、ここでは特に言及しないもの
とする。この対象形状の2値パターンはマイクロコンピ
ュータ等の処理装置13に与えられ、その連結性解析部
131により形状の輪郭抽出や分離を行い、特微量計算
部132により形状の面積・周囲長・穴の数・大面積・
形状係数等の形状識別パラメータが計算され、また同時
に、重心位置・慣性モーメントなどの位置・方向識別パ
ラメータが計算される。対象形状の判別は、一般にS几
iアルゴリズムと呼ばれる認識手法により、あらかじめ
ショーウィング(ティーチング)と呼ばれる教示動作で
作成し、設定部134に設定した標準パターンとの比較
により行われる。形状判別された結果は、部品名および
その位置・回転角等の形で外イ
部インタフェース14により、R,8232Cと称され
る伝送プロトコル等を用いてロボット等の制御装置へ伝
送される。Video of the object shape captured by the solid-state camera 1
The (video) signal is subjected to processing such as A/D conversion and noise removal in the preprocessing circuit 11, and then binarized with a certain threshold in the binarization circuit 12, and the shape is black and white. converted to a value pattern. Regarding preprocessing and binarization processing, there are many methods in this field of technology, and since this part is not the main purpose of the present invention, it will not be specifically mentioned here. This binary pattern of the target shape is given to a processing device 13 such as a microcomputer, and its connectivity analysis section 131 extracts and separates the outline of the shape, and the feature amount calculation section 132 extracts the area, perimeter, and hole of the shape. Number/Large area/
Shape identification parameters such as shape coefficients are calculated, and at the same time, position/direction identification parameters such as center of gravity position and moment of inertia are calculated. The target shape is determined by comparison with a standard pattern created in advance by a teaching operation called showing (teaching) and set in the setting unit 134 using a recognition method generally called S-i algorithm. The shape determination results are transmitted in the form of component names, their positions, rotation angles, etc., to a control device such as a robot through the external interface 14 using a transmission protocol called R.8232C.
第io図はs几ムアルゴリズムにおける形状認識の手法
である、判別木(W別トリー)法の例を説明するための
参照図である。FIG. io is a reference diagram for explaining an example of the discriminant tree (W-separated tree) method, which is a shape recognition method in the SM algorithm.
同図(イ)に示すように、四ツド、シリンダ1(横向き
)、シリンダ2(上向き)、ピストンスリーブ1(上向
き)、ピストンスリーブ2(横向き)、ブレーキキャリ
パ1(上向き)、ブレーキキャリパ2(横向き)等の部
品群があるとき、それぞれの形状特徴量として、xl−
周囲長、X2=穴の全面積、X3−重心から外側輪郭ま
での最小距離、X4=重心から外側までの最大距離を用
い、同図(0)に示すような判別木(binary
decisiontree)により前記各部品が判別さ
れることになる。As shown in FIG. xl-
Using the perimeter, X2 = total area of the hole, X3 - minimum distance from the center of gravity to the outer contour, and X4 = maximum distance from the center of gravity to the outside, a discriminant tree (binary) as shown in Figure (0) is created.
Each of the parts is determined by the decision tree.
さて、このようなSRiアルゴリズムにおいては、前記
の判別木における各特徴量の各部品に対する設定値を決
めるために、あらかじめシロ−ウイング(Showin
g )あるいはティーチング(Teaching)と呼
ばれる教示プ四セスを行うのが一般的である。Now, in such an SRi algorithm, in order to determine the set value for each part of each feature in the above-mentioned discriminant tree, a ``Showing''
g) It is common to perform a teaching process called teaching.
すなわち、認識させたい部品をあらかじめ装置罠撮像さ
せることにより、各部品の各特徴量の範囲を算出し、部
品の標準パターンとして記憶するものである。かかるシ
ョーウィングにおいては、各部品がとりうるあらゆる位
置、姿勢およびあらゆる個体差を想定してくり返し撮像
させ、各像における特徴量のばらつきを統計処理し、平
均値とその偏差により各部品の各特徴量の設定値とする
のが普通である。That is, the range of each characteristic amount of each part is calculated by capturing an image of the part to be recognized with the device in advance, and is stored as a standard pattern of the part. In such show winging, images are repeatedly taken assuming all possible positions, postures, and individual differences of each part, statistical processing is performed on the dispersion of feature values in each image, and each feature of each part is calculated based on the average value and its deviation. It is normal to use a set value for the amount.
ところで、このような形状認識装置において問題になる
のは、判別木における設定値がすべてショーウィングに
よる撮像データに依存していることである。したがって
、正規部品の未識別あるいは誤識別を避けるためには、
前述したように、ユーザーが対象部品のとりうるあらゆ
る位置、姿勢および個体差を想定して撮像をくり返し行
わなければならない。また、対象物体だけの問題ではな
く、周囲の照明条件や固体カメラの位置などについても
、起りうるあらゆる変動を考慮してショーウィングを行
わなければならない。このことが、この種の形状認識装
置の生産ラインへの導入をむずかしくさせ、普及を踏み
とどまらせている−因ともなっている。By the way, a problem with such a shape recognition device is that all the setting values in the discriminant tree depend on the imaging data obtained by showing. Therefore, in order to avoid unidentified or misidentified genuine parts,
As described above, the user must repeatedly take images assuming all possible positions, postures, and individual differences of the target part. In addition, showwing must take into account all possible variations in not only the target object but also the surrounding lighting conditions and the position of the solid-state camera. This makes it difficult to introduce this type of shape recognition device into a production line, and is also a reason for its widespread use.
ショーウィングが不十分のために、対象形状が未識別(
識別不能)になりやすい理由としては、次のようなこと
があげられる。Due to insufficient showwing, the target shape is not identified (
The following are the reasons why it is easy to become indiscernible.
(1)一般に、ユーザーが対象形状のおかれるあらゆる
位置、あらゆる角度およびあらゆる個体差を考慮して、
多数回のショーウィングを行うのは不可能に近い。(1) In general, the user considers all positions, all angles, and all individual differences of the target shape,
It is nearly impossible to conduct multiple showwings.
(2)一般に、対象画像は256X256程度のディジ
タル画像に変換されるが、このときディジタル化に伴う
「量子化誤差」が本質的に発生する。例えば、第11図
(イ)、(ロ)、(ハ)の如く、同じ形状のものでも走
査方向に対して置かれる角度(位置)によって、輪郭が
微妙に変化し量子化誤差が現われる。つまり、この量子
化誤差により各特徴量の値にばらつきが生じることにな
り、また画像の端点(凸点および四点)の位置が不安定
になったりすることが多い。このような「量子化誤差」
を防ぐには、ディジタル化のメツシュを細かくすること
が1つの解決方法として考えられるが、例えば256X
256を512X512もしくは1024X1024の
レベルにすると画素数が飛躍的に増大し、その結果処理
時間が増して、この種の装置に不可欠なリアルタイム性
が失われてしまうことになる。(2) Generally, a target image is converted into a digital image of about 256×256, but at this time, a “quantization error” essentially occurs due to digitization. For example, as shown in FIGS. 11(a), 11(b), and 11(c), even if the shapes are the same, the contour changes slightly depending on the angle (position) relative to the scanning direction, and quantization errors appear. In other words, this quantization error causes variations in the values of each feature amount, and the positions of the end points (convex points and four points) of the image often become unstable. Such "quantization error"
In order to prevent this, one possible solution is to make the digital mesh finer, but for example, 256X
If the number of pixels is increased from 256 to 512×512 or 1024×1024, the number of pixels increases dramatically, resulting in an increase in processing time and the loss of real-time performance that is essential for this type of device.
(3)生産ラインに実際に導入する場合を考えると、運
用中に固体カメラの位置がずれたり、また照明条件が変
化したりすることがあり、ショーウィング直後には正常
な識別ができても、運用中における周囲条件の変化によ
り未識別のケースが増えることもありうる。このような
ときに、新しい条件のもとて再度ショーウィングをやり
直せば解決する場合もあるが、前述したように従来の方
式ではショーウィングを完全に実行するのはたいへんな
作業であるため、再度のショーウィングは実際にはかな
りむずかしいといえる。(3) When actually introducing it into a production line, the position of the solid-state camera may shift during operation, or the lighting conditions may change, so even if normal identification is possible immediately after show-wing. , the number of unidentified cases may increase due to changes in ambient conditions during operation. In such cases, the problem may be solved by redoing the show wing again under new conditions, but as mentioned above, it is a difficult task to perform the show wing completely using the conventional method, so it may be necessary to perform the show wing again. Showwing is actually quite difficult.
(4)近年、産業構造が大量生産からF M S (F
lexi1)le Manufacturing
System ) ヘと移行する中で、工業部品の形状
も製品の多様化により、しばしば設計変更されることが
ある。このようなとき、従来方式では設計変更のたびに
ショーウィングを始めからやり直さなければならない。(4) In recent years, the industrial structure has changed from mass production to FMS (F
lexi1) le Manufacturing
As the industry continues to evolve, the shapes of industrial parts are often subject to design changes due to the diversification of products. In such cases, with the conventional method, the show wing must be restarted from the beginning every time the design is changed.
以上のような状況から、従来のショーウィングに代わる
新たな教示(学習)方法の出現が求められている。した
がって、本発明は教示(学習)方法が簡単で、かつ設計
変更等にも柔軟に対処し得るようにすることを目的とす
る。Under the circumstances described above, there is a need for a new teaching (learning) method to replace the conventional show winging method. Therefore, it is an object of the present invention to provide a simple teaching (learning) method and to be able to flexibly deal with design changes.
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
pボット用の視覚装置に部品形状を教示させる手段が従
来はショーウィングのみであったのに対して、部品の設
計データをon−1ine(またはoff−1ine)
にてロボット用視覚装置へ転送することにより従来の如
きショーウィング作業を廃止するとともに、設計データ
にいくらかのマージンを持たせることにより、部品形状
の登録を容易かつ短時間に完了できるようにするもので
ある。[Means and effects for solving the problems] The present invention has the following features:
Conventionally, the only means to teach the part shape to the visual device for P-bot was through showwing, but now the part design data can be transmitted on-1ine (or off-1ine).
By transferring the design data to the robot vision device at the time, the conventional show-wing work is abolished, and by giving some margin to the design data, it is possible to complete the registration of part shapes easily and in a short time. It is.
すなわち、一般に組立ロボットなどの場合を考えると、
対象とする部品には必らず股肝図があり、特に最近はC
A D / CA M (CAD ;Computer
AidedDesign、 CAM ;Comput
er Aided Manufacturing )の
普及に伴って設計データが磁気ディスク、磁気テープ、
70ツビーディスク、あるいは光ディスク等に格納され
ている場合が多い。また、必ずしもCADにて設計され
た部品ではなくても、最近は自動図面読取装置が次第に
普及してきており、手書きの図面でも比較的簡単にデー
タベース化することが可能になってきている。したがっ
て、CAD装置あるいは自動図面読取装置とロボット用
視覚装置とをon−1ine(またはoff−目ne)
にて接続することにより、指定部品の設計データ、特に
輪郭に関する情報を明確な形でロボット用視覚装置へ入
力することができる。すなわち、直線部の長さ1曲線の
曲率、穴の位置およびその半径などが形状とともに数値
として視覚装置に教示することが出来るので、視覚装置
側で従来の如くショーウィングされたデータからこれら
のパラメータ(長さ1曲率、半径9位置など)を検出す
る必要がなぐ、したがってショーウィングに伴う不安定
さを除去することができる。In other words, if we consider the case of assembly robots in general,
There is always a groin diagram for the target parts, especially recently C
AD/CAM (CAD; Computer
Aided Design, CAM; Compute
With the spread of industrial aided manufacturing, design data is being stored on magnetic disks, magnetic tapes,
It is often stored on a 70-bit disc or an optical disc. Furthermore, even if parts are not necessarily designed using CAD, automatic drawing reading devices have become increasingly popular recently, and it has become possible to compile handwritten drawings into a database relatively easily. Therefore, the CAD device or automatic drawing reading device and the robot vision device can be connected on-line (or off-line).
By connecting the parts, design data of the designated part, especially information regarding the contour, can be input to the robot visual system in a clear form. In other words, the length of the straight line, the curvature of the curve, the position of the hole, its radius, etc. can be taught to the visual device as numerical values along with the shape, so the visual device can calculate these parameters from the conventionally shown data. There is no need to detect the length (1 curvature, 9 radius positions, etc.), and therefore instability associated with showwing can be eliminated.
次に、CADあるいは図面読み取り装置より転送された
設計データは、各部品の基準パターンとして視覚装置に
登録されるが、これだけではマージンが付加されていな
いので、実際の識別には不適当である。すなわち、実際
に固体カメラ等により撮像された部品形状パターンは、
ディジタル化に伴う量子化誤差や照明条件等によりばら
つきがあるので、CAD等より入力した基準パターンに
これらのばらつきを許容するためのマージンを付加する
必要がある。これらの許容マージンデータを付加する手
段として、本発明では以下の2つの方式を併用する。Next, the design data transferred from the CAD or drawing reading device is registered in the visual device as a reference pattern for each part, but this alone is not suitable for actual identification because no margin is added. In other words, the part shape pattern actually captured by a solid-state camera, etc.
Since there are variations due to quantization errors associated with digitization, lighting conditions, etc., it is necessary to add a margin to the reference pattern input from CAD or the like to allow for these variations. In the present invention, the following two methods are used in combination as means for adding these allowable margin data.
まず、ディジタル化に伴う量子化誤差については、周囲
の条件にかかわりなく言わば本質的に内在するばらつき
であるから、これらはあらかじめ予測可能なものである
。すなわち、直線部はその長さに応じてどのくらいの量
子化誤差マージンを付加すべきかを決定することができ
るし、また曲線部や円形部についてもその曲率や半径に
もとづいてマージンを決定することができる。したがつ
て、視覚装置にあらかじめ直線部1曲線部のマージンを
記憶させておくことにより、部品の設計データが入力さ
れた時点で視覚装置内部でマージンの付加を自動的に行
うことができる。First, quantization errors associated with digitization are essentially inherent variations regardless of surrounding conditions, so they can be predicted in advance. In other words, it is possible to determine how much quantization error margin should be added to a straight part according to its length, and also to determine the margin for a curved or circular part based on its curvature or radius. can. Therefore, by storing the margins of the straight line part and the curved part in advance in the visual device, it is possible to automatically add the margins within the visual device at the time when the design data of the part is input.
次に、上記のマージン予測ではカバーしきれない場合、
すなわち、任意形状をした部品の場合や、特殊な周囲条
件、例えば照明条件が標準でない場合、また生産工程の
都合で部品形状がかなりばらつく場合には、視覚装置内
部では部品のマージンを自動的には決められない場合が
多い。このような場合でも、工業部品である以上は設計
図が存在するわけであるから、部品の設計者あるいはロ
ボットによる自動化ラインのエンジニアが、部品のばら
つきとしてどの程度まで許容できるかを決定できるはず
である。したがって、本発明においては、四ボット用視
覚装置に、部品形状を表示するためのディスプレイおよ
び形状のばらつきを指示するためのキーボード、ライト
ペンまたはマウス等を装備しておくことにより、作業者
が部品形状を見ながらマージンの設定をすることができ
るようにする。すなわち、まずCAD等の装置より転送
された部品の基準パターンがディスプレイに表示される
と、作業者(オペレータ)はディスプレイを見ながらラ
イトベンまたはマウス等の入力装置を用いて形状のばら
つきの範囲を指示することにより、その部品形状のマー
ジンを決定する。Next, if the above margin prediction cannot cover the
In other words, in the case of a part with an arbitrary shape, special ambient conditions such as non-standard lighting conditions, or when the shape of the part varies considerably due to the production process, the visual device automatically adjusts the margin of the part. is often undecidable. Even in such a case, as long as it is an industrial part, there is a blueprint, so the part designer or the engineer of the automated line using robots should be able to decide how much variation in parts is acceptable. be. Therefore, in the present invention, the visual device for the four bots is equipped with a display for displaying the part shape and a keyboard, light pen, mouse, etc. for indicating the variation in shape, so that the operator can To enable setting margins while checking the shape. That is, first, when the standard pattern of the part transferred from a device such as CAD is displayed on the display, the operator (operator) uses an input device such as a light ben or mouse to indicate the range of shape variation while looking at the display. By doing so, the margin of the part shape is determined.
以上のような方式をとることにより、ショーウィングを
行うことなく、容易にかつ安定した形で部品形状の登録
を行い、また設計変更等にも柔軟に対応できるシステム
にするものである。By employing the above-described method, the system can easily and stably register part shapes without performing show-wing, and can also flexibly respond to design changes.
第1図は本発明の詳細な説明するためのシステム構成図
、第2図はその部分構成図、第3図は基準データファイ
ルの構成を示す構成図、第4図は形状マージンを説明す
るための参照図、第5図は本発明による処理手順を示す
フローチャートである。なお、第1図において、1は固
体カメラの如き撮像装置、2はロボット、3はロボット
制御装置、4は視覚装置、5はCAD装置、6は補助記
憶装置、7はディスプレイである。Figure 1 is a system configuration diagram for explaining the present invention in detail, Figure 2 is a partial configuration diagram thereof, Figure 3 is a configuration diagram showing the configuration of a reference data file, and Figure 4 is for explaining shape margins. FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an imaging device such as a solid-state camera, 2 is a robot, 3 is a robot control device, 4 is a visual device, 5 is a CAD device, 6 is an auxiliary storage device, and 7 is a display.
以下、これらの図を参照して動作を説明する。The operation will be described below with reference to these figures.
すなわち、CAD装置5により作成された工業部品の設
計図には部品の外形図や寸法1曲率、中心点など部品の
製造に必要なすべての情報がディジタル化され、データ
ベースとして磁気ディスク。That is, in the design drawing of an industrial part created by the CAD device 5, all the information necessary for manufacturing the part, such as the part's outline drawing, dimensions, curvature, center point, etc., is digitized and stored on a magnetic disk as a database.
磁気テープ、70ツビーデイスクあるいは光ディスク等
の補助記憶装置6へ格納されている。組立ロボット2が
上記CAD装置5にて設計された部品群のデパレタイジ
ング(分離)による部品の組立て、あるいはランダムに
おかれた部品のパレタイジング(集約)を行うとき、組
立ロボット2にとりつけられたロボット用視覚装置4に
該当する部品群の登録を次のような手順で行う。なお、
ロボット用視覚装置40部分が第2図に示されており、
キーボード8、ディスプレイ9およびマウス10等より
構成される。The information is stored in an auxiliary storage device 6 such as a magnetic tape, a 70TB disk, or an optical disk. When the assembly robot 2 assembles parts by depalletizing (separating) a group of parts designed by the CAD device 5 or palletizing (collecting) randomly placed parts, the robot attached to the assembly robot 2 The registration of the parts group corresponding to the visual device 4 is performed in the following procedure. In addition,
A portion of the robot vision device 40 is shown in FIG.
It is composed of a keyboard 8, a display 9, a mouse 10, and the like.
前記CAD装置5と視覚装置4とは、シリアルライン(
R8232Cプロトコル等)またはパラレルライン(G
PIBプpトコル等)にて相互にコマンドまたはデータ
が送れるように接続されている。組立ロボット2が対象
とする部品群に対して、それぞれの部品名または部品番
号を視覚装置4よりCAD装置5へ1つずつ伝送する(
第5図■参照)。CAD装置5は、送られてきた部品名
または部品番号に対応する設計データを視覚装置4へ伝
送する(第5図■参照)。設計データとしては、部品の
外形図(外周、内周等)および外形に付随する補助デー
タ(直線部の端点位置およびその長さ9曲線部の端点お
よび曲率、さらに円周部の中心点・半径など)である。The CAD device 5 and the visual device 4 are connected to a serial line (
R8232C protocol, etc.) or parallel line (G
They are connected so that commands or data can be sent to each other via PIB protocol, etc.). For the group of parts targeted by the assembly robot 2, each part name or part number is transmitted one by one from the visual device 4 to the CAD device 5 (
(See Figure 5■). The CAD device 5 transmits the design data corresponding to the sent part name or part number to the visual device 4 (see FIG. 5 (2)). The design data includes the outline drawing of the part (outer circumference, inner periphery, etc.) and auxiliary data associated with the outline (end point position of straight part and its length, end point and curvature of curved part, center point and radius of circumferential part) etc.).
このとき、一般に設計図は三角法に従って書かれである
ので、実際に視覚装置のカメラ1が部品を撮像する方向
と同じ方向から見た外形図を伝送しなければならないが
、通常は正面図とする。しかし、場合によって、カメラ
が部品を、例えば側面図の位置から見る場合は、あらか
じめ視覚装置4がらCAD装置5へ部品名(または部品
番号)を伝送する際に、その情報も付加しておくものと
する。At this time, since the design drawings are generally drawn according to trigonometry, it is necessary to transmit an outline drawing viewed from the same direction as the direction in which the camera 1 of the visual device actually images the part, but usually a front view and a front view are transmitted. do. However, in some cases, when the camera views the part from a side view position, for example, when the part name (or part number) is transmitted from the visual device 4 to the CAD device 5, that information is also added. shall be.
さて、CAD装置5より伝送された部品の外形図および
外形補助データは、視覚装置4の中の部品基準データフ
ァイルへ部品名(部品番号)とともに格納される。この
ようにして、順次すべての該当部品に関する基準データ
ファイルが作成される。かかる基準データファイルの例
が第3図(イ)。Now, the outline drawing and outline auxiliary data of the part transmitted from the CAD device 5 are stored in the parts standard data file in the visual device 4 together with the part name (part number). In this way, reference data files regarding all applicable parts are created one after another. An example of such a standard data file is shown in FIG. 3 (a).
(ロ)、(ハ) 、 (ニ)に示されている。Shown in (b), (c), and (d).
次に、オペレータが視覚装置4に対して「マージン作成
モード」へ移る指示を与えると、視覚装置4は外周補助
データをもとに各外周部のばらつきの範囲を演算して、
視覚装置のディスプレイ9(第2図参照)へ基準データ
とともにマージンを表示する(第5図■参照)。マージ
ンの表示例が第4図に点線で示されている。ばらつき(
マージン)の計算のもとになるデータは、主として量子
化誤差などによる一般的な直m1円孤等のばらつきをも
とに統計的に決定されたものであり、視覚装置4の中の
不揮発性メモリの中にデータファイルとしてあらかじめ
セットしておくものとする(ただし、ユーザーが使用条
件に合わせて変更することも可能にしておく)。したが
って、例えば256X256画素の視野の中で、半径が
50画素の円周がどのくらいばらつきが出るかは、この
データファイルより計算することができる。一般に、工
業部品は直線や円などの基本的なパターンで構成されて
いるものが多いが、中には任意形状をした部分をもつ部
品もあるし、また個体差の大きい部品や周囲条件が標準
でない場合もある。これらは標準的に予測することがで
きないので、本方式では「オペレータ確認モード」を設
ける(第5図■参照)。このオペレータ確認モードでは
、オペレータがディスプレイに表示された基準データお
よびマージンを見て、実際の部品形状のばらつきと比較
しながら、マウス10(第2図参照)またはライトペン
のような入力手段を用いてマージンを修正するようにす
る。オペレータ確認モードの終了後、視覚装置4は「特
徴量計算モード」へ移行し、従来と同じように面積・周
囲長・形状係数等の特徴量を計算する(第5図■参照)
。このとき、部品形状のマージンを考慮して、各特徴量
のばらつきの範囲を設定する。なお、以上の操作は全部
品が登録完了する進行なわれる(第5図■参照)。Next, when the operator instructs the visual device 4 to move to "margin creation mode," the visual device 4 calculates the range of variation of each peripheral part based on the peripheral auxiliary data.
The margin is displayed together with the reference data on the display 9 (see FIG. 2) of the visual device (see FIG. 5). An example of how the margins are displayed is shown in dotted lines in FIG. scattering(
The data on which the calculation of margin) is based is statistically determined based on the variation of the general straight m1 arc mainly due to quantization errors, and is based on the nonvolatile data in the visual device 4. It shall be set in advance as a data file in memory (however, it shall also be possible for the user to change it according to the conditions of use). Therefore, for example, the amount of variation in the circumference of a circle with a radius of 50 pixels within a field of view of 256×256 pixels can be calculated from this data file. In general, many industrial parts are composed of basic patterns such as straight lines and circles, but there are also parts with arbitrarily shaped parts, parts with large individual differences, and parts with standard surrounding conditions. There are cases where it is not. Since these cannot be predicted in a standard manner, this method provides an "operator confirmation mode" (see Figure 5, ■). In this operator confirmation mode, the operator uses an input means such as a mouse 10 (see Figure 2) or a light pen to view the reference data and margins displayed on the display and compare them with the actual part shape variations. to correct the margins. After the operator confirmation mode ends, the visual device 4 shifts to the "feature amount calculation mode" and calculates feature amounts such as area, perimeter, shape coefficient, etc. in the same way as before (see Figure 5 ■).
. At this time, the range of variation in each feature quantity is set in consideration of the margin of the part shape. Incidentally, the above operation is carried out until all parts are registered (see FIG. 5).
以下は、従来のロボット用視覚装置で行われているのと
同じようにして、部品の認識および位置・角度の計算等
を行い(第5図■参照)、四ボット制御装置3へ伝送す
る(第5図■参照)。In the following, parts recognition, position/angle calculation, etc. are performed in the same manner as in conventional robot vision devices (see Figure 5 ■), and the results are transmitted to the four-bot control device 3 ( (See Figure 5■).
第6図は本発明の別の実施例を説明するための構成図で
ある。FIG. 6 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.
第1図の実施側と異なるところは、CAD装置の代わり
に読取部51、スキャナ52およびディスプレィ等から
なる自動図面読取装置がロボット用視覚装置4と接続さ
れている点である。すなわち、酢今CAD/CAMが普
及してきたとはいえ、手書きの図面による工業部品も依
然として多い。The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that an automatic drawing reading device consisting of a reading section 51, a scanner 52, a display, etc. is connected to the robot visual device 4 instead of the CAD device. In other words, even though CAD/CAM has become popular, there are still many industrial parts that are drawn by hand.
これらの図面による部品の形状をon−lineにて視
覚装置へ伝送するためには、部品形状をディジタル化す
る必要があり、そのための手段として、この例では自動
図面読取装置を用いて、設計データを図示されない補助
記憶装置へ格納するようにしている。以後の処理は、前
の実施例と同じである。In order to transmit the shape of the part according to these drawings to the visual device on-line, it is necessary to digitize the part shape, and as a means for that purpose, in this example, an automatic drawing reading device is used to digitize the design data. is stored in an auxiliary storage device (not shown). The subsequent processing is the same as in the previous embodiment.
さらに、別の実施例として、上記自動図面読取装置の代
わりに、ディジタイザとCA D装置を合わせて用いる
システムも考えられる。これを第7図に示す。こ\に、
53がディジタイザである。Furthermore, as another embodiment, a system using a digitizer and a CAD device in place of the automatic drawing reading device described above may be considered. This is shown in FIG. Here,
53 is a digitizer.
なお、以上の説明では、CA I)装置または自動図面
読取装置もしくはCADとディジタイザなどがケーブル
によりロボット用視覚装置に接続される例を示したが、
本発明ではon−1ine接続することは必須の条件で
はない。つまり、on−1ineではなく、CAD装置
とロボット用視覚装置の間のデータのやりとりを磁気テ
ープまたはフpツビーディスク等の媒体によるoff−
1ineのやりとりでもよい。むしろ、CAD装置の設
置されている場所とロボットおよび視覚装置が設置され
ている場所とがかなり離れている場合には、 off
−1ineでのやりとりの方が実用的である場合もある
。これを第14図に示す。これは、70ツビ一媒体54
を用いた例である。In addition, in the above explanation, an example was shown in which a CA I) device, an automatic drawing reading device, a CAD, a digitizer, etc. are connected to a robot visual device by a cable,
In the present invention, on-line connection is not an essential condition. In other words, the exchange of data between the CAD device and the robot visual device is not done on-line, but is done off-line using media such as magnetic tape or a USB disk.
It may be an exchange of 1ine. Rather, if the location where the CAD equipment is installed and the location where the robot and visual equipment are installed are quite far apart, the off
- There are cases where it is more practical to communicate via 1ine. This is shown in FIG. This is 70 tsubi one medium 54
This is an example using .
本発明によれば、四ボット用視覚装置へ部品データを教
示するに当たり、従来の如きショーウィング方式に代え
てCAD装置あるいは図面読取装置と連結させるように
したので、次のような点が改善される。According to the present invention, when teaching component data to the visual device for four bots, instead of using the conventional show wing method, it is connected to a CAD device or a drawing reading device, so the following points are improved. Ru.
■ 従来のショーウィングを用いた方式では、部品のお
かれるあらゆる位置、角度および個体差を考慮して、数
多くのショーウィングをくり返さないとシステムの安定
化がはかれなかったが、本方式では設計データと連結さ
れるため、比較的簡単に部品の登録が完了できる。■ In the conventional method using show wings, the system could not be stabilized without repeating many show wings, taking into account all the positions, angles, and individual differences of parts, but with this method, Since it is linked with design data, part registration can be completed relatively easily.
■ 部品形状のディジタル化に伴う量子化誤差などの本
質的に内在するばらつきについても、従来方式ではショ
ーウィングのくり返しでしか対処できなかったが、本方
式では直線部1円弧部などが設計データから明確にわか
るので、ある程度自動的にばらつきの範囲を推定できる
。■ In the conventional method, inherent variations such as quantization errors that accompany the digitalization of component shapes could only be dealt with by repeated show winging, but with this method, straight sections, circular arc sections, etc. can be dealt with from the design data. Since it is clearly understood, the range of variation can be estimated automatically to some extent.
■ 周囲条件(照明条件など)の変化や部品の設計変更
に対しても、従来方式ではショーウィングを始めからや
り直さなければならなかったが、本方式では比較的容易
に対処できる。■ Changes in ambient conditions (lighting conditions, etc.) or changes in the design of parts would have required the showwing process to be restarted from the beginning using the conventional method, but this method can handle this relatively easily.
第1図は本発明の詳細な説明するためのシステム構成図
、第2図はその部分構成図、第3図は基準データファイ
ルの構成を示す構成図、第4図は形状マージンを説明す
るための参照図、第5図は本発明による処理手順を示す
フリーチヤード、第6図は本発明の他の実施例を説明す
るための構成図、第7図は本発明のさらに他の実施例″
f:説明するための構成図、第8図は本発明の別の実施
例を説明するための構成図、第9図は0ボツト用視覚シ
ステ為の従来例を示す構成図、第10図はSRiアルゴ
リズムによる判別方法を説明するための参照図、第11
図は量子化誤差を説明するための参照図である。
符号説明
1・・・・・・固体カメラ、2・・・・・・ロボット、
3・・・・・・ロボット制御装置、4・・・・・・視覚
装置、5・・・・・・CAD装置、51・・・・・・読
取部、52・・・・・・スキャナ、53・・・・・・デ
ィジタイザ、54・・・・・・70ツビ一媒体、6・・
・・・・補助記憶装[,7,9・・・・・・ディスプレ
イ、8・・・・・・キーボード、10・・・・・・マウ
ス、11・・・・・・前処理回路、12・・・・・・2
値化回路、13・・・・・・処理装置、131・・・・
・・連結性解析部、132・・・・・・特微量計算部、
133・・・・・・特微量判別部、134・・・・・・
標準パターン設定部、14・・・・・・外部インタフェ
イス。
代理人 弁理士 並 木 昭 夫
代理人 弁理士 松 崎 清
第2図
10マクズ
第3図
jI5図
第10図
12^計輩
NO’IES
12>7
χ3つ計′X χ3θ計WNO
YES NOYES13>1.80
1・34No YES
シソ・り1 χ+Qtす算
0 y)’”
r、>5.20第H図
(4〕Figure 1 is a system configuration diagram for explaining the present invention in detail, Figure 2 is a partial configuration diagram thereof, Figure 3 is a configuration diagram showing the configuration of a reference data file, and Figure 4 is for explaining shape margins. , FIG. 5 is a freechard showing the processing procedure according to the present invention, FIG. 6 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a still another embodiment of the present invention. ″
f: A configuration diagram for explaining, FIG. 8 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional example for a visual system for 0 bots, and FIG. 10 is a configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention. Reference diagram for explaining the discrimination method using the SRi algorithm, No. 11
The figure is a reference diagram for explaining quantization errors. Code explanation 1... Solid-state camera, 2... Robot,
3...Robot control device, 4...Visual device, 5...CAD device, 51...Reading unit, 52...Scanner, 53...Digitizer, 54...70 Tsubi-medium, 6...
...Auxiliary storage device [,7,9...Display, 8...Keyboard, 10...Mouse, 11...Preprocessing circuit, 12・・・・・・2
Value conversion circuit, 13... Processing device, 131...
... Connectivity analysis section, 132 ... Feature quantity calculation section,
133...Special quantity discrimination unit, 134...
Standard pattern setting section, 14...External interface. Agent Patent Attorney Akio Namiki Agent Patent Attorney Kiyoshi Matsuzaki Fig. 2 10 Makzu Fig. 3 j I 5 Fig. 10 Fig. 12 ^ Calculator NO'IES 12>7 χ3 total'X χ3θ meter WNO
YES NOYES13>1.80
1.34No YES Shiso・ri1 χ+Qt sum 0 y)'”
r, >5.20 Figure H (4)
Claims (1)
ら種々の幾何学的特徴量を計測しこれをその標準データ
と照合することにより対象部品を識別する処理装置とか
らなりロボツトの目として機能するロボツト用視覚シス
テムにおいて、該システムに少なくとも前記対象部品の
設計データを記憶してなる外部装置を接続し、該外部装
置より取り込まれる各種部品の形状データをそれぞれ直
線,円を含む基本要素に分割するとともに、予め記憶さ
れている各基本要素のばらつきデータをもとに部品形状
全体のばらつきを推定することにより所定のマージンを
付与した形状特徴量を求め、該形状特徴量を各対象部品
に対する標準データとして学習することを特徴とするロ
ボツト用視覚システムにおける学習方法。 2)特許請求の範囲第1項に記載の学習方法において、
前記外部装置はCAD装置または図面読取装置もしくは
CAD装置とデイジタイザとを組み合わせたものからな
ることを特徴とするロボツト用視覚システムにおける学
習方法。 3)特許請求の範囲第1項または第2項に記載の学習方
法において、前記部品形状全体のばらつきをマウス,ラ
イトペンを含む入力機器によりデイスプレイ上で修正可
能にしてなることを特徴とするロボツト用視覚システム
における学習方法。[Claims] 1) An imaging means for capturing images of various target parts, and a processing device that measures various geometric features from the imaging signals and identifies the target parts by comparing these with standard data. In a robot vision system that functions as the eyes of a robot, an external device that stores at least the design data of the target parts is connected to the system, and the shape data of various parts taken in from the external device is converted into straight lines and circles, respectively. In addition to dividing the shape into basic elements containing A learning method for a robot vision system, characterized in that learning is performed as standard data for each target part. 2) In the learning method described in claim 1,
A learning method for a visual system for a robot, wherein the external device is a CAD device, a drawing reading device, or a combination of a CAD device and a digitizer. 3) In the learning method according to claim 1 or 2, the robot is characterized in that variations in the overall shape of the parts can be corrected on a display using an input device including a mouse and a light pen. Learning methods in visual systems.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17859485A JPS6238904A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Learning method for visual system for robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17859485A JPS6238904A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Learning method for visual system for robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238904A true JPS6238904A (en) | 1987-02-19 |
Family
ID=16051187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17859485A Pending JPS6238904A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Learning method for visual system for robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6238904A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0432108A3 (en) * | 1989-11-02 | 1993-01-07 | Sincon S.P.A. | An electronic device for viewing, recognizing and localizing objects, and an operating procedure therefore |
-
1985
- 1985-08-15 JP JP17859485A patent/JPS6238904A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0432108A3 (en) * | 1989-11-02 | 1993-01-07 | Sincon S.P.A. | An electronic device for viewing, recognizing and localizing objects, and an operating procedure therefore |
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