(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段によりワークの特定部位を認識するワークの特定部位認識方法であって、ロボットで前記ワークを把持する第１工程と、この第１工程でロボットが把持したワーク把持位置をロボットの座標系に基づいて算出する第２工程と、この第２工程で算出したワーク把持位置とワークの特定部位との既知である相対的位置関係に基づいて前記特定部位の位置を算出し、前記撮像手段の認識領域を、前記特定部位を含む周辺領域に限定する第３工程を備えたことを特徴とするワークの特定部位認識方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワークの特定部位認識方法において、前記第１工程では、前記ロボットが前記撮像手段によりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出することを特徴とするワークの特定部位認識方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワークの特定部位認識方法において、前記第３工程で限定される周辺領域は、予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定されることを特徴とするワークの特定部位認識方法。
【請求項４】
ワークの特定部位を認識するワークの特定部位認識装置であって、ワークを撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像するワークを把持するロボットと、このロボットによるワーク把持位置をロボットの座標系に基づいて算出し、このワーク把持位置と前記特定部位との既知である相対的位置関係に基づいて前記撮像手段の認識領域を、前記特定部位を含む周辺領域に限定する認識領域限定手段を備えることを特徴とするワークの特定部位認識装置。
【請求項５】
請求項４に記載のワークの特定部位認識装置において、前記ロボットは、前記撮像手段による画像データによりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出することを特徴とするワークの特定部位認識装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のワークの特定部位認識装置において、前記認識領域限定手段は、前記周辺領域を予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定することを特徴とするワークの特定部位認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの特定部位の位置を認識するワークの特定部位認識方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットによりワークを把持し、このワークを対象物の所定位置に位置決めする装置が知られている。この場合、ワークの特徴部位（例えば、ボルト孔）を対象物のボルト孔などに位置合わせする必要がある。この時、カメラによりワークのボルト孔を認識させる技術が知られているが、カメラの全画像情報からボルト孔を認識するには、探索領域が広く処理時間が掛かるという問題がある。また、ワークにボルト孔と類似する形状が存在する場合には、誤認してしまうという問題もある。
【０００３】
特許文献１には、パレット上に配列された複数のワークを視覚手段で捕え、各ワークの位置を視覚認識する際の各ワーク別の認識領域を設定する方法において、第１番目のワークの認識領域はその正確な配列位置からのずれを考慮して設定し、第２番目以降のワークの認識領域は、すでに設定した隣接する認識領域のワークの位置に基づいて該認識したワークにかかる部分の重複を最小限にして設定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平１−５０９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では、第１番目のワークの配列位置と第２番目以降のワークの配列位置との間に相対的位置関係がない場合におけるワークの特定部位認識作業には、適用することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークの特定部位の位置を速やかに認識することができるワークの特定部位認識方法及びその装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、撮像手段によりワークの特定部位を認識するワークの特定部位認識方法であって、ロボットで前記ワークを把持する第１工程と、この第１工程でロボットが把持したワーク把持位置をロボットの座標系に基づいて算出する第２工程と、この第２工程で算出したワーク把持位置とワークの特定部位との既知である相対的位置関係に基づいて前記特定部位の位置を算出し、前記撮像手段の認識領域を、前記特定部位を含む周辺領域に限定する第３工程を備えたものである。
【０００８】
前記第１工程では、前記ロボットが前記撮像手段によりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出することができる。
【０００９】
前記第３工程で限定される周辺領域は、予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、ワークの特定部位を認識するワークの特定部位認識装置であって、ワークを撮像する撮像手段と、この撮像手段が撮像するワークを把持するロボットと、このロボットによるワーク把持位置をロボットの座標系に基づいて算出し、このワーク把持位置と前記特定部位との既知である相対的位置関係に基づいて前記撮像手段の認識領域を、前記特定部位を含む周辺領域に限定する認識領域限定手段を備えたものである。
【００１１】
前記ロボットは、前記撮像手段による画像データによりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出することができる。
【００１２】
前記認識領域限定手段は前記周辺領域を、予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、撮像手段の認識領域が特定部位を含む周辺領域に限定されるので、撮像手段が撮像した全領域を走査する場合と比べて、速やかにワークの特定部位を認識することができる。また、認識の対象でない部位との誤認を防止することができる。
【００１４】
第１工程で、ロボットが撮像手段によりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出すれば、把持すべきワークの位置が予め設定された位置からずれていても、ワークを把持することができる。
【００１５】
第３工程で限定される周辺領域を、予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定すれば、より正確にワークの特定部位を認識することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、認識領域限定手段により、撮像手段の認識領域が特定部位を含む周辺領域に限定されるので、撮像手段が撮像した全領域を走査する場合と比べて、速やかにワークの特定部位を認識することができる。また、認識の対象でない部位との誤認を防止することができる。
【００１７】
ロボットが撮像手段による画像データによりワークの位置及び姿勢を認識し、予め設定されたワークの位置及び姿勢との誤差に基づきワーク把持位置を算出すれば、把持すべきワークの位置が予め設定された位置からずれていても、ワークを把持することができる。
【００１８】
認識領域限定手段が周辺領域を、予め設定されているワーク把持位置と実際のワーク把持位置との誤差に基づいて設定すれば、より正確にワークの特定部位を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るワークの特定部位認識装置の構成説明図
【図２】第１工程の説明図で、（ａ）は作業状態、（ｂ）はカメラの画像
【図３】第２工程の説明図
【図４】第３工程の説明図で、（ａ）は作業状態、（ｂ），（ｃ）はカメラの画像
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係るワークの特定部位認識装置は、図１に示すように、ワーク１を撮像する固定されたカメラ（撮像手段）２と、このカメラ２が撮像するワーク１を把持する関節型ロボット３と、カメラ２が撮像した画像データを処理するデータ処理装置４などを備えてなる。
【００２１】
カメラ２は、データ処理装置４に接続され、更にデータ処理装置４は関節型ロボット３の制御装置５に接続されている。６は関節型ロボット３の手首先端３ａに装着され、ワーク１を把持するロボットハンドである。
【００２２】
データ処理装置４には、関節型ロボット３によるワーク把持位置を関節型ロボット３の座標系に基づいて算出し、ワーク把持位置とワーク１の特定部位（例えば、ボルト孔７，８）との相対的位置関係に基づいてカメラ２の認識領域を、ボルト孔７，８を含む周辺領域に限定する認識領域限定手段９や、画像データを画像処理する画像処理部１０などが設けられている。また、認識領域限定手段９には、画像データから必要な部分のデータだけを高速に出力するＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１１が備えられている。
【００２３】
ワーク１は、台（不図示）の上に適当な位置・姿勢で載置された状態で、真上からカメラ２により撮像される。そして、関節型ロボット３の手首先端３ａの位置とワーク１の把持位置（例えば、ワークの中心位置）の位置関係は既知である。また、ワーク１の把持位置とワーク１の特定部位であるボルト孔５，６の位置関係も既知である。更に、カメラ２と関節型ロボット３との位置関係も既知であるから、計算により特定部位であるボルト孔５，６の位置をカメラ２の画像上で特定することが可能である。
【００２４】
以上のように構成された本発明に係るワークの特定部位認識装置の動作及びワークの特定部位認識方法について説明する。
先ず、図２（ａ）に示すように、台（不図示）に載置されたワーク１を真上からカメラ２で撮像する。
【００２５】
すると、図２（ｂ）に示すように、ワーク１の画像からワーク１の位置・姿勢が認識され、予めティーチングにより設定されているワーク１の把持位置Ｐ１とカメラ２により認識された実際のワーク１の把持位置Ｐ２がずれていれば、位置・姿勢のずれ量を補正して、関節型ロボット３がロボットハンド６でワーク１を把持する（第１工程）。
【００２６】
次いで、図３に示すように、第１工程で関節型ロボット３がロボットハンド６で把持したワーク１の把持位置Ｐ２を、関節型ロボット３の座標系に基づいてデータ処理装置４により算出する（第２工程）。ワーク１の把持位置Ｐ２は、関節型ロボット３の手首先端３ａとの位置関係が既知であることから算出することができる。
【００２７】
次いで、図４（ａ）に示すように、データ処理装置４が第２工程で算出したワーク１の把持位置Ｐ２とワーク１の特定部位であるボルト孔５，６の位置との相対的位置関係に基づいて、特定部位であるボルト孔５，６の位置を算出し、図４（ｂ）に示すように、認識領域限定手段９がカメラ２の認識領域を特定部位であるボルト孔５，６を含む周辺領域Ａに限定する（第３工程）。
【００２８】
ここでは、ＦＰＧＡ１１が計算で求めた特定部位であるボルト孔５，６の位置に基づいて、カメラ２の画像にマスク処理をする。すると、図４（ｃ）に示すように、画像処理部１０がマスクされた領域内である周辺領域Ａにおいて特定部位であるボルト孔５，６を探索し、ボルト孔５，６の中心５ａ，６ａの位置データを求める。
【００２９】
このように、マスクされた領域内である周辺領域Ａにおいて特定部位であるボルト孔５，６を探索するので、特定部位であるボルト孔５，６を認識するための処理時間が大幅に短縮されると共に、対象となる特定部位を含む周辺領域Ａに限定して処理するので、カメラ２の視野内に類似するボルト孔などが存在しても誤認する可能性が低くなる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、撮像手段の認識領域が特定部位を含む周辺領域に限定されるので、撮像手段が撮像した全領域を走査する場合と比べて、速やかにワークの特定部位を認識することができるワークの特定部位認識方法及びその装置を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
１…ワーク、２…カメラ（撮像手段）、３…関節型ロボット（ロボット）、４…データ処理装置、５…制御装置、６…ロボットハンド、７，８…ボルト孔（特定部位）、９…認識領域限定手段、１０…画像処理部、１１…ＦＰＧＡ、Ａ…周辺領域、Ｐ１，Ｐ２…ワーク把持位置。
【図１】
0005479312.tif 000002
【図２】
0005479312.tif 000003
【図３】
0005479312.tif 000004
【図４】
0005479312.tif 000005