JP3611457B2 - リング状対象物の把持方法とその整列装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性を有する弾性体例からなるリング状弾性物の把持整列用装置とその把持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、柔軟性のあるリング状対象物、例えば合成ゴムからなるシーリングなどの取付作業や検査をする際には、対象物の重なりやもつれなどを解く作業が必要になってくる。
これらの作業を自動化して行くことは多くの柔軟な対象物の取扱手法の開発と共に、システムの自動化にとって有効な手法となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の載置状態を認知するシステムは未だ確立されていない。
その形状の確定した対象物においては、予めティーチングされた良品の画像とのパターンマッチングを行ない、その対象物の形状認知を行なっていたものであり、不確定な形状の対象物においては全く採用することができないシステムとなっている。
本発明では、帯状対象物を含むリング状対象物をロボット及び画像処理を用いて、例えば図６に示す事例の如き原形状をなす対象物を整列するための装置と手法を提案するものである。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して把持せしめる把持方法であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめて把持高さを決定して把持せしめることを特徴としている。
【０００５】
また、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して整列する整列装置であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめ把持高さを決定して把持し一定方向へ整列せしめることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する前提条件を以下に図示しながら説明する。
図１に示す装置は画像処理装置であり、１台の６軸多関節ロボット及び３台のカメラによって構成されている。
カメラＣ１はリング状対象物の上方に配置してあり、該リング状対象物の全体を取り込むことができる。
カメラＣ２、Ｃ３はロボットハンド１に取り付けられており、斜めからリング状対象物を部分的に取り込むことができる。
【０００７】
【実施例】
測定方法
まず、カメラＣ１の画像よりラベルの面積と分布から重なりの状態を認識し、ロボットハンド１の挿入可能な把持位置を決定する。その位置での高さをロボットハンド１に取り付けた２台のカメラＣ２、Ｃ３によって検出し、把持高さを決定する。ここでリング状対象物を持ち上げることで重なりを解消する。
重なりパターンの認知
リング状対象物をカメラＣ１によって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行なう。
画素数がＴＵ以上のラベルＬＵ1 の数をＮＵ、フェレ径の左上の座標を（ＦＳＸi、ＦＳＹi）、フェレ径の右下の座標を（ＦＥＸi、ＦＥＹi）、（i＝１，２，３，…、ＮＵ）とする。
ＮＵ＝１のとき、リング状対象物は重なり合っていないので、次工程であるリング状対象物の整列を行なう。
ＮＵ≧２のとき、リング状対象物が重なり合っているので、この重なりを解消する必要が生じる。
ラベルＬＵ1 の中で面積が最大のＬＵMAXとする。
ロボットハンド１の挿入位置を決定するために、重なりのパターン分けを行なう。
【０００８】
パターン１
ラベルＬＵmaxがそれ以外のラベルＬＵ1 によって周りを囲まれていない時を図２で示すようなパターン１とし、数１の条件を満たす場合である。
【０００９】
【数１】
【００１０】
パターン２
パターン１以外のとき、ラベルＬＵmaxがそれ以外のラベルＬＵ1 によって周りを囲まれているときを図３で示すようなパターン２とし、数２の条件を満たす場合である。
【００１１】
【数２】
【００１２】
リング状対象物の把持位置の決定法
パターン１の場合
ロボットハンド１の挿入可能な位置を検出するため以下の処理を行なう。ラベルＬＵmaxに対して輪郭線追跡処理を行なう。
輪郭線上の各点の座標を（ＤＸk、ＤＹk）、（k＝１，２，３，…、ＮＣ）とする。リング状対象物の重心（ＧＸ、ＧＹ）から最も遠い輪郭線上の点（ＤＸmax、ＤＹmax ）を数３により算出する。
【００１３】
【数３】
【００１４】
ロボットハンド１と取り込んだ画像との大きさを対応させたとき、前記ロボットハンド１の中心から開き幅をＰＡ画素、ロボットハンド１の縦・横の大きさをＰＢ画素、ＰＣ画素とする。点（ＤＸmax、ＤＹmax ）における輪郭線の法線を求める。法線の内方向、ＰＡ画素の地点から、縦ＰＢ画素、横ＰＣ画素の四角形の内部における対象物の有無を調べる。
もし、中心より左側で対象物を確認したら、輪郭線上を右に１画素移動して、その地点での法線を求め探索する。
同様に法線の外方向に対しても探索する。
内側と外側、両方において対象物が検出されなかった輪郭線上の点を把持位置とする。法線方向を把持方向とする。（図４参照）
【００１５】
パターン２の場合
ラベルＬＵmax及びリング状対象物の外周に対して輪郭線追跡を行なう。
それぞれ座標を（ＤＩＸm、ＤＩＹm）、（ＤＯＸn 、ＤＯＹn）、 全画素数をＮＩ、ＮＯとし、２点の最も近づく点（ＤＯＸmin、ＤＯＹmin ）を数４より算出し、この点を把持位置とする。
【００１６】
【数４】
【００１７】
点（ＤＯＸmin、ＤＯＹmin）における輪郭線の法線を求め、これを把持方向とする。
【００１８】
把持位置の高さの算出
カメラＣ２、Ｃ３を用いて決定された把持位置でのリング状対象物の高さを算出し、リング状対象物が重なっても上に重なっている部分だけを把持できるよう把持高さを決定する。図５に示すようにカメラＣ２の画像がリング状対象物を真上から見たときよりもＤ2だけずれてみえるとき、リング状対象物の高さをＨ、幅をＷとすると、数５のようになる。
【００１９】
【数５】
Ｈ＝ＣＨ・Ｄ２／（ＣＷ＋Ｄ２）
カメラＣ２から見たリング状対象物の右端及び左端の座標をＲ２、Ｌ２とし、同様にカメラＣ３から見たものをＲ３、Ｌ３とするとＤ２は数６のように表わせる。
【００２０】
【数６】
Ｄ２＝Ｒ３−Ｒ２
数６を数５に代入すると数７となる。
【００２１】
【数７】
Ｈ＝ＣＨ・（Ｒ３−Ｒ２）／（ＣＷ＋Ｒ３−Ｒ２）
【００２２】
把持及び重なりの解消
算出された把持位置及び把持高さにおいて、ロボットハンド１でリング状対象物を把持し、リング状対象物が作業台から離れるまで上方へ持ち上げ、図６で示すように該リング状対象物の重なりを解消し原形状に戻すことが可能となる。
この状態からリング状対象物を降ろす際、再び重なり合わないように斜め下方平面へ降ろして整列せしめる。
【００２３】
このリング状対象物を正確に整列せしめるのに、把持位置を正確に指定してリング状対象物の特徴部を決定する方法が可能であり、この方法では、特徴部情報の抽出、特徴部のデータベース化、特徴部のマッチングなどを行なって把持位置を決定し整列を行なう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、柔軟性を有するリング状対象物の確実な把持をなさしめることができる。
ラベルの面積及び配置を利用しリング状対象物の重なりの状態を認識できる。
それぞれの状態におけるリング状対象物の高さを認識することで、リング状対象物が重なった状態でも最上部のみを把持することができ重なりを解消して整列せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理装置を示す略図である。
【図２】パターン１の平面図である。
【図３】パターン２の平面図である。
【図４】パターン１の把持位置を示す平面図である。
【図５】高さの算出をなす位置関係を示す説明図である。
【図６】リング状対象物の原形状（すなわち整列済の形状）を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ロボットハンド
Ｃ１ カメラ
Ｃ２ カメラ
Ｃ３ カメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性を有する弾性体例からなるリング状弾性物の把持整列用装置とその把持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、柔軟性のあるリング状対象物、例えば合成ゴムからなるシーリングなどの取付作業や検査をする際には、対象物の重なりやもつれなどを解く作業が必要になってくる。
これらの作業を自動化して行くことは多くの柔軟な対象物の取扱手法の開発と共に、システムの自動化にとって有効な手法となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の載置状態を認知するシステムは未だ確立されていない。
その形状の確定した対象物においては、予めティーチングされた良品の画像とのパターンマッチングを行ない、その対象物の形状認知を行なっていたものであり、不確定な形状の対象物においては全く採用することができないシステムとなっている。
本発明では、帯状対象物を含むリング状対象物をロボット及び画像処理を用いて、例えば図６に示す事例の如き原形状をなす対象物を整列するための装置と手法を提案するものである。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して把持せしめる把持方法であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめて把持高さを決定して把持せしめることを特徴としている。
【０００５】
また、柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して整列する整列装置であって、前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめ把持高さを決定して把持し一定方向へ整列せしめることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する前提条件を以下に図示しながら説明する。
図１に示す装置は画像処理装置であり、１台の６軸多関節ロボット及び３台のカメラによって構成されている。
カメラＣ１はリング状対象物の上方に配置してあり、該リング状対象物の全体を取り込むことができる。
カメラＣ２、Ｃ３はロボットハンド１に取り付けられており、斜めからリング状対象物を部分的に取り込むことができる。
【０００７】
【実施例】
測定方法
まず、カメラＣ１の画像よりラベルの面積と分布から重なりの状態を認識し、ロボットハンド１の挿入可能な把持位置を決定する。その位置での高さをロボットハンド１に取り付けた２台のカメラＣ２、Ｃ３によって検出し、把持高さを決定する。ここでリング状対象物を持ち上げることで重なりを解消する。
重なりパターンの認知
リング状対象物をカメラＣ１によって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行なう。
画素数がＴＵ以上のラベルＬＵ1 の数をＮＵ、フェレ径の左上の座標を（ＦＳＸi、ＦＳＹi）、フェレ径の右下の座標を（ＦＥＸi、ＦＥＹi）、（i＝１，２，３，…、ＮＵ）とする。
ＮＵ＝１のとき、リング状対象物は重なり合っていないので、次工程であるリング状対象物の整列を行なう。
ＮＵ≧２のとき、リング状対象物が重なり合っているので、この重なりを解消する必要が生じる。
ラベルＬＵ1 の中で面積が最大のＬＵMAXとする。
ロボットハンド１の挿入位置を決定するために、重なりのパターン分けを行なう。
【０００８】
パターン１
ラベルＬＵmaxがそれ以外のラベルＬＵ1 によって周りを囲まれていない時を図２で示すようなパターン１とし、数１の条件を満たす場合である。
【０００９】
【数１】
【００１０】
パターン２
パターン１以外のとき、ラベルＬＵmaxがそれ以外のラベルＬＵ1 によって周りを囲まれているときを図３で示すようなパターン２とし、数２の条件を満たす場合である。
【００１１】
【数２】
【００１２】
リング状対象物の把持位置の決定法
パターン１の場合
ロボットハンド１の挿入可能な位置を検出するため以下の処理を行なう。ラベルＬＵmaxに対して輪郭線追跡処理を行なう。
輪郭線上の各点の座標を（ＤＸk、ＤＹk）、（k＝１，２，３，…、ＮＣ）とする。リング状対象物の重心（ＧＸ、ＧＹ）から最も遠い輪郭線上の点（ＤＸmax、ＤＹmax ）を数３により算出する。
【００１３】
【数３】
【００１４】
ロボットハンド１と取り込んだ画像との大きさを対応させたとき、前記ロボットハンド１の中心から開き幅をＰＡ画素、ロボットハンド１の縦・横の大きさをＰＢ画素、ＰＣ画素とする。点（ＤＸmax、ＤＹmax ）における輪郭線の法線を求める。法線の内方向、ＰＡ画素の地点から、縦ＰＢ画素、横ＰＣ画素の四角形の内部における対象物の有無を調べる。
もし、中心より左側で対象物を確認したら、輪郭線上を右に１画素移動して、その地点での法線を求め探索する。
同様に法線の外方向に対しても探索する。
内側と外側、両方において対象物が検出されなかった輪郭線上の点を把持位置とする。法線方向を把持方向とする。（図４参照）
【００１５】
パターン２の場合
ラベルＬＵmax及びリング状対象物の外周に対して輪郭線追跡を行なう。
それぞれ座標を（ＤＩＸm、ＤＩＹm）、（ＤＯＸn 、ＤＯＹn）、 全画素数をＮＩ、ＮＯとし、２点の最も近づく点（ＤＯＸmin、ＤＯＹmin ）を数４より算出し、この点を把持位置とする。
【００１６】
【数４】
【００１７】
点（ＤＯＸmin、ＤＯＹmin）における輪郭線の法線を求め、これを把持方向とする。
【００１８】
把持位置の高さの算出
カメラＣ２、Ｃ３を用いて決定された把持位置でのリング状対象物の高さを算出し、リング状対象物が重なっても上に重なっている部分だけを把持できるよう把持高さを決定する。図５に示すようにカメラＣ２の画像がリング状対象物を真上から見たときよりもＤ2だけずれてみえるとき、リング状対象物の高さをＨ、幅をＷとすると、数５のようになる。
【００１９】
【数５】
Ｈ＝ＣＨ・Ｄ２／（ＣＷ＋Ｄ２）
カメラＣ２から見たリング状対象物の右端及び左端の座標をＲ２、Ｌ２とし、同様にカメラＣ３から見たものをＲ３、Ｌ３とするとＤ２は数６のように表わせる。
【００２０】
【数６】
Ｄ２＝Ｒ３−Ｒ２
数６を数５に代入すると数７となる。
【００２１】
【数７】
Ｈ＝ＣＨ・（Ｒ３−Ｒ２）／（ＣＷ＋Ｒ３−Ｒ２）
【００２２】
把持及び重なりの解消
算出された把持位置及び把持高さにおいて、ロボットハンド１でリング状対象物を把持し、リング状対象物が作業台から離れるまで上方へ持ち上げ、図６で示すように該リング状対象物の重なりを解消し原形状に戻すことが可能となる。
この状態からリング状対象物を降ろす際、再び重なり合わないように斜め下方平面へ降ろして整列せしめる。
【００２３】
このリング状対象物を正確に整列せしめるのに、把持位置を正確に指定してリング状対象物の特徴部を決定する方法が可能であり、この方法では、特徴部情報の抽出、特徴部のデータベース化、特徴部のマッチングなどを行なって把持位置を決定し整列を行なう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、柔軟性を有するリング状対象物の確実な把持をなさしめることができる。
ラベルの面積及び配置を利用しリング状対象物の重なりの状態を認識できる。
それぞれの状態におけるリング状対象物の高さを認識することで、リング状対象物が重なった状態でも最上部のみを把持することができ重なりを解消して整列せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理装置を示す略図である。
【図２】パターン１の平面図である。
【図３】パターン２の平面図である。
【図４】パターン１の把持位置を示す平面図である。
【図５】高さの算出をなす位置関係を示す説明図である。
【図６】リング状対象物の原形状（すなわち整列済の形状）を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ロボットハンド
Ｃ１ カメラ
Ｃ２ カメラ
Ｃ３ カメラ
Claims (2)
- 柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識し
て把持せしめる把持方法において、
前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめて把持高さを決定して把持せしめることを特徴とした
リング状対象物の把持方法。 - 柔軟性に富み形状が不確定なリング状対象物の状態を認識して把持し整列する整列装置において、
前記リング状対象物全体をカメラによって取り込み、該画像を２値化し、ラベリングを行い、該カメラの画像よりラベルの面積と数と分布から変形状態を認識せしめてリング状対象物の把持位置を決定し、その位置での高さを他のカメラによって検出せしめ把持高さを決定して把持し一定方向へ整列せしめることを特徴としたリング状対象物の整列装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25187898A JP3611457B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | リング状対象物の把持方法とその整列装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25187898A JP3611457B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | リング状対象物の把持方法とその整列装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000065533A JP2000065533A (ja) | 2000-03-03 |
| JP3611457B2 true JP3611457B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=17229290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25187898A Expired - Fee Related JP3611457B2 (ja) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | リング状対象物の把持方法とその整列装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611457B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015131375A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボットシステム、ロボット制御装置、およびロボット制御方法 |
| CN108453743B (zh) * | 2018-05-14 | 2020-06-19 | 清华大学深圳研究生院 | 机械臂抓取方法 |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP25187898A patent/JP3611457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000065533A (ja) | 2000-03-03 |
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