(57)【要約】【課題】より精度の高い物体認証を実現できる構成が要望されている。【解決手段】計測システムは、計測する形状計測部と、ワーク種別毎に全体モデルを格納する記憶部と、形状計測部により計測された三次元形状が記憶部に格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて物体認証を実行する認識処理部とを含む。ワーク種別毎の全体モデルは、複数の部分モデルの組合せにより規定されており、複数の部分モデルの各々には、対応する重要度が付与されている。認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する。【選択図】図１
2019215180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測する形状計測部と、
ワーク種別毎に全体モデルを示す三次元形状を予め格納する記憶部と、
前記形状計測部により計測された三次元形状が前記記憶部に格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行する認識処理部とを備え、
前記ワーク種別毎の全体モデルは、複数の部分モデルの組合せにより規定されており、前記複数の部分モデルの各々には、対応する重要度が付与されており、
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する、計測システム。
【請求項２】
前記形状計測部は、前記所定位置に配置されたワークを撮像する撮像部を有しており、
前記ワーク種別毎の全体モデルは、前記撮像部の視野または解像度に応じて、含まれる部分モデルの数が異なっている、請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
各部分モデルに付与される重要度は、前記撮像部の視野または解像度に応じて、異なる値に設定されている、請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記重要度は、前記形状計測部により計測されたワーク表面の計測点の数を反映したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項５】
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと前記計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれが、各部分モデルに対応する重要度に基づいて決定されるそれぞれの判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項６】
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと前記計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれと、各部分モデルに対応するそれぞれの重要度と、に基づいて算出される全体モデルについての合致度が、予め定められた判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項７】
ワークの設計データを受入れるとともに、ユーザ操作に応じて、当該受入れた設計データにより規定される三次元形状を複数の部分形状に分割するモデル登録部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項８】
前記モデル登録部は、ユーザ操作に応じて、分割された各部分形状に対して、重要度を付与する、請求項７に記載の計測システム。
【請求項９】
前記モデル登録部は、
仮想空間上に登録すべきワークの形状を表示する手段と、
前記仮想空間上に表示されたワークに対して部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける手段とを含む、請求項７または８に記載の計測システム。
【請求項１０】
前記モデル登録部は、前記部分モデルを規定する境界を定義する図形種類の設定を受付ける手段をさらに含む、請求項９に記載の計測システム。
【請求項１１】
前記モデル登録部は、前記全体モデルに含めるべき部分モデルを規定するための境界、および、前記全体モデルに含めるべきではない部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける、請求項９または１０に記載の計測システム。
【請求項１２】
所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測するステップと、
前記計測された三次元形状が予め格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行するステップとを備え、
ワーク種別毎に全体モデルを示す三次元形状が予め格納されるとともに、前記ワーク種別毎の全体モデルは、複数の部分モデルの組合せにより規定されており、前記複数の部分モデルの各々には、対応する重要度が付与されており、
前記実行するステップは、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断するステップを含む、計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測する計測システムおよび計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測する技術が知られている。計測された三次元形状と予め登録されたモデルデータとを照合することで、指定された種類のワークが存在しているか否か、あるいは、存在しているワークがいずれの種別に属するのか、といった処理が実行される。
【０００３】
例えば、特開２０１０−２１８０１６号公報（特許文献１）は、個々の視覚センサの設置環境や計測条件に適合し、認識精度が確保されたモデルデータを容易に作成する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１８０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される手法によれば、基本モデルから不要情報を削除することで、登録対象のモデルデータを生成する。すなわち、特許文献１に開示される手法によれば、基本モデルに含まれる部分のうち照合対象の部分のみがモデルデータとして登録されることになる。
【０００６】
このようなモデルデータを用いる場合に比較して、より精度の高い物体認証を実現できる構成が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の一つの実施形態に従う計測システムは、所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測する形状計測部と、ワーク種別毎に全体モデルを示す三次元形状を予め格納する記憶部と、形状計測部により計測された三次元形状が記憶部に格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行する認識処理部とを含む。ワーク種別毎の全体モデルは、複数の部分モデルの組合せにより規定されており、複数の部分モデルの各々には、対応する重要度が付与されている。認識処理部は、認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する。
【０００８】
この開示によれば、重要度がそれぞれ付与された１または複数の部分モデルを用いて全体モデルを規定するので、重要度が付与されていない部分モデルを用いた場合に生じ得る誤検知を抑制できるとともに、全体モデルのみを用いた場合に生じ得る不検知を抑制できる。
【０００９】
上述の開示において、形状計測部は、所定位置に配置されたワークを撮像する撮像部を有しており、ワーク種別毎の全体モデルは、撮像部の視野または解像度に応じて、含まれる部分モデルの数が異なっている。
【００１０】
この開示によれば、撮像部の視野の大きさに依存して変化する計測密度（分解能）に応じた部分モデルからなる全体モデルを採用できるので、物体認証の精度を高めることができる。
【００１１】
上述の開示において、各部分モデルに付与される重要度は、撮像部の視野または解像度に応じて、異なる値に設定されている。
【００１２】
この開示によれば、撮像部の視野の大きさに依存して変化する計測密度（分解能）に応じた各部分モデルに付与する重要度を最適化できるので、物体認証の精度を高めることができる。
【００１３】
上述の開示において、重要度は、形状計測部により計測されたワーク表面の計測点の数を反映したものである。
【００１４】
この開示によれば、濃淡パターンをワークに投影して三次元形状計測を行う構成に適した判断基準を採用できる。
【００１５】
上述の開示において、認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれが、各部分モデルに対応する重要度に基づいて決定されるそれぞれの判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断してもよい。
【００１６】
この開示によれば、認識処理部は、各部分モデルについての合致度合いを対応する重要度に基づいて評価することで、全体モデルとの合致の有無を正確に判断できる。
【００１７】
上述の開示において、認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれと、各部分モデルに対応するそれぞれの重要度と、に基づいて算出される全体モデルについての合致度が、予め定められた判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断してもよい。
【００１８】
この開示によれば、認識処理部は、各部分モデルについての合致度合いに基づいて、全体モデルについての合致度を算出することで、全体モデルとの合致の有無を正確に判断できる。
【００１９】
上述の開示において、計測システムは、ワークの設計データを受入れるとともに、ユーザ操作に応じて、当該受入れた設計データにより規定される三次元形状を複数の部分形状に分割するモデル登録部をさらに含む。
【００２０】
この開示によれば、設計データに基づいて１または複数の部分モデルを登録できるので、実際に撮像等により部分モデルを登録する場合に比較して、精度の向上および登録作業に要する時間の短縮を実現できる。
【００２１】
上述の開示において、モデル登録部は、ユーザ操作に応じて、分割された各部分形状に対して、重要度を付与する。
【００２２】
この開示によれば、ユーザがワークの各部の用途などに応じて、適切な重要度を設定できる。
【００２３】
上述の開示において、モデル登録部は、仮想空間上に登録すべきワークの形状を表示する手段と、仮想空間上に表示されたワークに対して部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける手段とを含む。
【００２４】
この開示によれば、ユーザは仮想空間上に表示されるワークを見ながら、部分モデルとして登録すべき範囲を任意に設定できるので、部分モデルの登録作業に要する時間を短縮できる。
【００２５】
上述の開示において、モデル登録部は、部分モデルを規定する境界を定義する図形種類の設定を受付ける手段をさらに含む。
【００２６】
この開示によれば、ユーザは、先に図形種類を特定した上で、部分モデルを規定する際に入力する境界を設定できるので、部分モデルの登録作業に要する時間を短縮できる。
【００２７】
上述の開示において、モデル登録部は、全体モデルに含めるべき部分モデルを規定するための境界、および、全体モデルに含めるべきではない部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける。
【００２８】
この開示によれば、ユーザは、全体モデルに含めるべき部分モデル、および、全体モデルに含めるべきではない部分モデルを設定すれば、全体モデルを規定するのに必要な情報が登録できるので、部分モデルの登録作業に要する時間を短縮できる。
【００２９】
本技術の別の実施形態に従う計測方法は、所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測するステップと、計測された三次元形状が予め格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行するステップとを含む。ワーク種別毎に全体モデルを示す三次元形状が予め格納されるとともに、ワーク種別毎の全体モデルは、複数の部分モデルの組合せにより規定されており、複数の部分モデルの各々には、対応する重要度が付与されている。実行するステップは、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断するステップを含む。
【００３０】
この開示によれば、重要度がそれぞれ付与された１または複数の部分モデルを用いて全体モデルを規定するので、重要度が付与されていない部分モデルを用いた場合に生じ得る誤検知を抑制できるとともに、全体モデルのみを用いた場合に生じ得る不検知を抑制できる。
【発明の効果】
【００３１】
本技術によれば、従来技術に比較して、より精度の高い物体認証を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施の形態に従う計測システムの適用例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に従うピッキングシステムの全体構成を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に従う計測システムに含まれる計測ヘッドの構成例を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に従う計測システムに含まれる画像計測装置の構成例を示す模式図である。
【図５】本実施の形態に従う計測システムによる物体認識の概要を説明するための図である。
【図６】本実施の形態に従う計測システムにおけるモデル登録の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に従う計測システムにおける物体認識の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態に従う計測システムが管理するカメラモデル設定の一例を示す図である。
【図９】本実施の形態に従う計測システムの物体認識の対象とするワークの例を示す図である。
【図１０】本実施の形態に従う計測システムにおける全体モデルおよび部分モデルの登録処理手順を説明するための図である。
【図１１】本実施の形態に従う計測システムにおける重み付け係数（優先度）を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態に従う計測システムにおける重み付け係数（優先度）を利用した物体認識の認識精度の向上を説明するための図である。
【図１３】本実施の形態に従う計測システムにおける撮像部の視野に応じた計測結果の一例を示す図である。
【図１４】本実施の形態に従う計測システムにおける撮像部の視野に応じた部分モデルの登録例を示す図である。
【図１５】本実施の形態に従う計測システムにおいてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。
【図１６】本実施の形態に従う計測システムにおいてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面の別の一例を示す模式図である。
【図１７】本実施の形態に従う計測システムにおいてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面のさらに別の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３４】
＜Ａ．適用例＞
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態に従う計測システム２の適用例を示す模式図である。図１を参照して、計測システム２は、所定位置に配置されたワークＷの三次元形状を計測し、その計測した三次元形状に基づいて後述するような物体認識を実行する。計測システム２は、形状計測部５０と、記憶部６０と、認識処理部５６とを含む。
【００３６】
形状計測部５０は、所定位置に配置されたワークＷの三次元形状を光学的に計測する装置であり、光学系を有する計測ヘッド５２と、計測ヘッド５２からの電気信号を処理する計測処理部５４とを含む。形状計測部５０は、所定位置に配置されたワークＷを撮像する撮像部（計測ヘッド５２）を有している。
【００３７】
記憶部６０は、ワーク種別毎に全体モデル６２を示す三次元形状を予め格納する。ワーク種別毎の全体モデル６２は、複数の部分モデル６４の組合せにより規定されている。さらに、複数の部分モデル６４の各々には、対応する重要度６６が付与されている。
【００３８】
認識処理部５６は、形状計測部５０により計測された三次元形状が記憶部６０に格納されたいずれかの全体モデル６２と合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行する。
【００３９】
本明細書においては、計測された三次元形状と予め登録された全体モデルとの照合により、ワークＷの存在検出やワーク種別の特定を行う処理を「物体認識」あるいは「物体認識処理」と総称する。
【００４０】
認識処理部５６は、いずれかの全体モデル６２に含まれる１以上の部分モデル６４に対応する重要度６６に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する（処理７０）。
【００４１】
典型的には、各部分モデル６４と計測された三次元形状との合致度合いが、各部分モデル６４に付与された重要度６６に基づいて算出されるしきい値を超える場合には、当該部分モデル６４は計測された三次元形状と合致すると判断される。全体モデル６２に含まれる部分モデル６４のすべてについて対応する判断基準を満たす場合に、当該全体モデル６２に合致すると判断してもよい。
【００４２】
あるいは、一部の部分モデル６４が対応する判断基準を満たす場合に、当該全体モデル６２に合致すると判断してもよい。例えば、全体モデル６２を構成する複数の部分モデル６４のうち、所定割合の部分モデル６４が判断基準を満たす、あるいは、優先度が上位にある部分モデル６４について判断基準を満たす場合には、対応する全体モデル６２と合致すると判断するようにしてもよい。
【００４３】
このような構成を採用することで、全体モデルを用いて物体認識を行う場合には、外乱などで不認識（すなわち、ワークの存在を検出できない）が生じる場合があるが、本実施の形態によれば、このような不認識を抑制できる。また、重要度を考慮することなく部分モデルを用いた場合には、誤認識（すなわち、誤ったワーク種別を出力する）を生じる可能性があるが、本実施の形態によれば、このような誤認識を抑制できる。
【００４４】
＜Ｂ．ピッキングシステム１の全体構成＞
まず、本実施の形態に従うピッキングシステム１の全体構成について説明する。
【００４５】
図２は、本実施の形態に従うピッキングシステム１の全体構成を示す模式図である。図２を参照して、ピッキングシステム１は、ピッキング位置に配置されたワークＷをロボット３００が把持して、図示しないプレイス位置に移動および配置する。ワークＷは、典型的には、図示しない搬送装置などによって適宜搬送されてバラ積みされる。
【００４６】
ピッキングシステム１は、ワークＷの三次元形状を光学的に計測する計測システム２を有しており、計測システム２がピッキング位置を計測することで得られる三次元形状と予め登録した全体モデルとを照合することで、ピッキング位置におけるワークＷの存在検出やワーク種別の特定（物体認識）を行う。
【００４７】
計測システム２が制御装置２００に対して、認識したワークＷの位置や向きを指示することで、制御装置２００はロボット３００に対して認識したワークＷの把持および移動を行うための指令を与える。
【００４８】
計測システム２は、計測ヘッド１０と、計測ヘッド１０に接続される画像計測装置１００とを含む。計測ヘッド１０および画像計測装置１００が形状計測部５０に相当する。画像計測装置１００は、認識処理部５６および記憶部６０を有している。
【００４９】
典型例として、計測システム２は、構造化照明と称される手法を用いて三次元計測を実現する。構造化照明の手法では、計測光をワークに照射するともに、計測光が投影された状態でワークを撮像することで得られる画像に基づいて、ワークまでの距離を計測する。このような構造化照明の手法としては、空間コード化法、位相シフト法、光切断法などを用いることができる。
【００５０】
計測ヘッド１０は、計測光を照射する投光部と、計測光が投影された状態でワークを撮像する撮像部とを有している。投光部から計測光が照射される範囲と、撮像部が撮像する範囲とは実質的に一致するように構成されている。投光部から照射される計測光は、所定の濃淡パターンを有するパターン光であってもよいし、所定の幅を有するスリット光であってもよい。
【００５１】
画像計測装置１００は、計測ヘッド１０の撮像部により撮像された画像に基づいて、撮像部の視野内に存在するワークの三次元形状を示す計測結果を算出する。画像計測装置１００は、計測された三次元形状と予め登録したモデルデータとを照合することで、物体認識、すなわち、ワークＷの存在検出やワーク種別の特定を行う。
【００５２】
さらに、画像計測装置１００は、認識したワークＷの位置や向きを、ネットワーク４を介して接続された制御装置２００に出力する。
【００５３】
制御装置２００は、典型的には、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などで構成され、画像計測装置１００からのワークＷの位置や向きの情報に基づいて、ロボット３００に対して動作指令（認識したワークＷの把持および移動を行うための指令）を与える。
【００５４】
＜Ｃ．計測システム２の構成例＞
次に、計測システム２に含まれる装置構成の一例について説明する。
【００５５】
（ｃ１：計測ヘッド１０）
図３は、本実施の形態に従う計測システム２に含まれる計測ヘッド１０の構成例を示す模式図である。図３を参照して、計測ヘッド１０は、処理部１２と、投光部１４と、撮像部１６と、表示部１８と、記憶部２０とを含む。
【００５６】
処理部１２は、計測ヘッド１０における全体処理を司る。処理部１２は、典型的には、プロセッサと、プロセッサで実行される命令コードを格納するストレージと、命令コードを展開するメモリとを含む。この場合、処理部１２において、プロセッサが命令コードをメモリ上に展開して実行することで各種処理を実現する。処理部１２の全部または一部を専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）を用いて実装してもよい。
【００５７】
表示部１８は、計測ヘッド１０において取得あるいは算出された各種情報を外部へ通知する。
【００５８】
記憶部２０は、撮像部１６により撮像された画像や予め設定されるキャリブレーションパラメータなどを格納する。
【００５９】
通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部２２は、計測ヘッド１０と画像計測装置１００との間のデータの遣り取りを担当する。
【００６０】
（ｃ２：画像計測装置１００）
図４は、本実施の形態に従う計測システム２に含まれる画像計測装置１００の構成例を示す模式図である。画像計測装置１００は、典型的には、汎用コンピュータを用いて実現される。図４を参照して、画像計測装置１００は、プロセッサ１０２と、メインメモリ１０４と、ストレージ１０６と、入力部１０８と、表示部１１０と、光学ドライブ１１２と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１１４とを含む。これらのコンポーネントは、プロセッサバス１１６を介して接続されている。
【００６１】
プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで構成され、ストレージ１０６に格納されたプログラム（一例として、ＯＳ１０６０および三次元計測プログラム１０６２）を読出して、メインメモリ１０４に展開して実行することで、後述するような各種処理を実現する。
【００６２】
メインメモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ１０６は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性記憶装置などで構成される。
【００６３】
ストレージ１０６には、基本的な機能を実現するためのＯＳ１０６０に加えて、画像計測装置１００としての機能を提供するための三次元計測プログラム１０６２、および、物体認識に用いられるモデルデータ１０６４が格納される。
【００６４】
入力部１０８は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受付ける。表示部１１０は、ディスプレイ、各種インジケータ、プリンタなどで構成され、プロセッサ１０２からの処理結果などを出力する。
【００６５】
通信インターフェイス部１１４は、ネットワーク４（図２参照）を介して他の装置との間のデータの遣り取りを担当する。
【００６６】
画像計測装置１００は、光学ドライブ２１２を有しており、コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記録媒体２１３（例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体）から、その中に格納されたプログラムが読取られてストレージ１０６などにインストールされる。
【００６７】
画像計測装置１００で実行される三次元計測プログラム１０６２などは、コンピュータ読取可能な記録媒体１１３を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に従う三次元計測プログラム１０６２が提供する機能は、ＯＳが提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。
【００６８】
図４には、プロセッサ１０２がプログラムを実行することで、画像計測装置１００として必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）を用いて実装してもよい。
【００６９】
＜Ｄ．概要＞
次に、本実施の形態に従う計測システム２による物体認識の概要について説明する。図５は、本実施の形態に従う計測システム２による物体認識の概要を説明するための図である。
【００７０】
図５を参照して、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）データなどから得られる設計データ４００が全体モデル４１０として登録される。併せて、設計データ４００を１または複数の部分に分割することで得られる部分モデル４２０も登録される。
【００７１】
部分モデル４２０は、例えば、設計データ４００に対して、モデル登録範囲４０２，４０４，４０６をユーザが任意に設定することで生成される。
【００７２】
本実施の形態においては、全体モデルを構成する１または複数の部分モデルに対して、それぞれ重要度が設定される。
【００７３】
本明細書において、「重要度」は、物体認識処理の照合処理における優先度あるいは重み付け係数を意味するものであり、より高い重要度が設定されている部分モデルと計測された三次元形状とが合致するほど、対応する全体モデルと合致していると判断される可能性が高くなる。言い換えれば、重要度の低い部分モデルについては、計測された三次元形状と合致しなくとも、全体モデルと合致しているとの判断に与える影響は小さくなる。以下の説明においては、「重要度」の典型例として「重み付け係数」を用いる。
【００７４】
図５に示すモデル登録範囲４０２，４０４，４０６は、重要度の高い部分モデルを規定するものであり、モデル登録範囲４０２，４０４，４０６で囲まれる領域は、重要度の高い部分モデルとして登録される。
【００７５】
一方、モデル登録範囲４０２，４０４，４０６で囲まれる領域以外の領域については、計測ヘッド１０の撮像部１６から隠れたり（視野範囲外）、計測が不安定になったりする部分であり、部分モデルとして登録する際の重要度を下げることになる。
【００７６】
本実施の形態に従う計測システム２においては、それぞれ重要度が付与された複数の部分モデルの集合として全体モデルを登録しておき、計測された三次元形状とそれぞれの部分モデルとの合致の有無（あるいは度合い）、ならびに、対応する重要度に基づいて、当該計測された三次元形状がいずれかの全体モデルと合致するか否かが判断される。
【００７７】
＜Ｅ．処理手順＞
次に、本実施の形態に従う計測システム２における処理手順について説明する。本実施の形態に従う計測システム２において実行される処理は、基本的には、モデルを登録する処理および登録されたモデルを用いて物体認識を行う処理の２つからなる。
【００７８】
（ｅ１：モデル登録）
図６は、本実施の形態に従う計測システム２におけるモデル登録の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す各ステップは、典型的には、画像計測装置１００のプロセッサ１０２が三次元計測プログラム１０６２を実行することで実現される。
【００７９】
図６を参照して、画像計測装置１００は、ユーザからカメラモデル設定を受付ける（ステップＳ１００）。カメラモデル設定は、計測ヘッド１０の光学系の種類を示す情報である。後述するように、カメラモデル設定に基づいて、撮像視野および画角などに応じて、撮像される画像内に写るワークの大きさなどに応じて、最適な部分モデルおよび重要度（重み付け係数）が設定される。
【００８０】
画像計測装置１００は、ステップＳ１００において与えられたカメラモデル設定に対応するパラメータを読み出す（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において読み出されるパラメータは、現在のカメラ設定における計測精度である、最小計測幅を含む。
【００８１】
画像計測装置１００は、計測対象のワークのＣＡＤデータから全体モデルを生成して登録する（ステップＳ１０４）。続いて、画像計測装置１００は、登録された全体モデルを構成する部分に応じて、１または複数の部分モデルの範囲設定を受付ける（ステップＳ１０６）。そして、画像計測装置１００は、部分モデルの範囲設定に基づいて、全体モデルの一部である部分モデルを登録する（ステップＳ１０８）。
【００８２】
さらに、画像計測装置１００は、ステップＳ１０８において登録した各部分モデルに対する重み付け係数の設定を受付ける（ステップＳ１１０）。そして、画像計測装置１００は、受付けた重み付け係数の設定に基づいて、登録されている各部分モデルに対する重み係数を付与する（ステップＳ１１２）。
【００８３】
以上の手順によりモデル登録の処理は完了する。複数種類のワークを物体認識の対象とする場合には、図６に示す処理手順がワークの種類だけ繰返し実行されることになる。
【００８４】
（ｅ２：物体認識）
図７は、本実施の形態に従う計測システム２における物体認識の処理手順を示すフローチャートである。図７に示す各ステップは、典型的には、画像計測装置１００のプロセッサ１０２が三次元計測プログラム１０６２を実行することで実現される。
【００８５】
図７を参照して、まず、画像計測装置１００は、計測ヘッド１０に計測光の照射指令を与えるとともに、計測ヘッド１０の撮像部１６により撮像された画像を取得する（ステップＳ２００）。画像計測装置１００は、取得された画像に基づいて三次元計測処理を実行して、計測ヘッド１０の撮像部１６の視野内に存在するワークの三次元形状を示す計測結果を算出する（ステップＳ２０２）。すなわち、ステップＳ２００およびＳ２０２においては、所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測する処理が実行される。
【００８６】
画像計測装置１００は、予め登録された全体モデルのうち１つを選択し（ステップＳ２０４）、当該選択した全体モデルに含まれる各部分モデルと算出された三次元形状との合致度をそれぞれ算出する（ステップＳ２０６）。そして、画像計測装置１００は、各部分モデルについて算出されたすべての合致度が対応するそれぞれの重み付け係数を超えるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。すなわち、ステップＳ２０６およびＳ２０８においては、計測された三次元形状が予め格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方が実行される。
【００８７】
ステップＳ２０８においては、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重み付け係数（重要度）に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する。
【００８８】
各部分モデルについて算出されたすべての合致度が対応するそれぞれの重み付け係数を超えている場合（ステップＳ２０８においてＹＥＳの場合）には、画像計測装置１００は、選択されている全体モデルを物体認識結果として出力する（ステップＳ２１０）。そして、処理は終了する。
【００８９】
一方、部分モデルについて算出されたいずれかの合致度が対応する重み付け係数以下である場合（ステップＳ２０８においてＮＯの場合）には、画像計測装置１００は、選択されている全体モデルとは合致しないと判断する。このように、重み付け係数が判断基準として用いられてもよい。重み付け係数は、後述するように計測点の密度を意味するので、重要度は、形状計測部５０により計測されたワークＷ表面の計測点の数を反映したものとなる。
【００９０】
そして、画像計測装置１００は、予め登録された全体モデルのうちすべての全体モデルが選択済であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。予め登録されている全体モデルのうち未だ選択されていない全体モデルが存在する場合（ステップＳ２１２においてＮＯの場合）には、画像計測装置１００は、予め登録された全体モデルのうち別の１つを選択し（ステップＳ２１４）、ステップＳ２０６以下の処理を繰返す。
【００９１】
予め登録された全体モデルのうちすべての全体モデルが選択済である場合（ステップＳ２１２においてＹＥＳの場合）には、画像計測装置１００は、同一のワークに対する三次元計測の繰返し実行回数が予め定められた上限値を超えたか否かを判断する（ステップＳ２１６）。
【００９２】
同一のワークに対する三次元計測の繰返し実行回数が予め定められた上限値を超えていない場合（ステップＳ２１６においてＮＯの場合）には、ステップＳ２００以下の処理が繰返される。
【００９３】
これに対して、同一のワークに対する三次元計測の繰返し実行回数が予め定められた上限値を超えている場合（ステップＳ２１６においてＹＥＳの場合）には、現在のワークに対する物体認識が失敗であることを出力する（ステップＳ２１８）。そして、処理は終了する。
【００９４】
＜Ｆ．モデル登録＞
次に、図６に示すモデル登録の処理内容について詳述する。
【００９５】
（ｆ１：カメラモデル設定）
まず、図６のステップＳ１０２で利用されるカメラモデル設定について説明する。図８は、本実施の形態に従う計測システム２が管理するカメラモデル設定４４０の一例を示す図である。図８に示す例では、３種類のカメラモデル４４２が規定されている。具体的には、狭視野タイプ、中視野タイプ、広視野タイプの３種類である。
【００９６】
各カメラモデル４４２に対応付けて、視野スペック４４４が規定されている。視野スペック４４４は、各カメラモデル４４２に対応する光学系を採用した場合の視野範囲を規定する。各カメラモデル４４２に対応付けて、最小計測幅４４６がさらに規定されている。最小計測幅４４６は、計測可能な最小幅を規定するものであり、対応する視野範囲と解像度とに基づいて決定される。
【００９７】
各カメラモデル４４２に対応付けて、重み付け係数範囲４４８がさらに規定されている。重み付け係数範囲４４８は、各カメラモデル４４２の視野範囲などに応じて定められる、重み付け係数の範囲を規定する。重み付け係数は、計測ヘッド１０の撮像部１６で撮像可能な点（計測ヘッド１０の投光部１４が投影する濃淡パターン（計測光）に含まれる計測点の数）の密度により規定され、後述するような点群比率を意味する。
【００９８】
図８に示すように、カメラモデル設定に対応するパラメータは、視野スペック４４４、最小計測幅４４６、重み付け係数範囲４４８を含む。
【００９９】
（ｆ２：全体モデルおよび部分モデル）
次に、図６のステップＳ１０４〜Ｓ１０８に示される全体モデルおよび部分モデルについて説明する。
【０１００】
図９は、本実施の形態に従う計測システム２の物体認識の対象とするワークＷの例を示す図である。図９に示すように、複数の部分を組合せたようなワークＷを想定する。
【０１０１】
図１０は、本実施の形態に従う計測システム２における全体モデルおよび部分モデルの登録処理手順を説明するための図である。図１０の図中には、ワークの各部を示す数字が記入されているが、これは便宜上のものであり、本件の本質的な技術思想に影響を与えるものではない。
【０１０２】
図１０（Ａ）には、ワークであるワークのＣＡＤデータの一例を示す。一般的に、ＣＡＤデータはワークの三次元形状を示す情報であり、任意の方向に視点を設定して表現することができる。図１０（Ａ）には、ワークの正面図４５０およびワークの側面図４５２を示す。図１０（Ａ）に示すようなＣＡＤデータからワークの全体モデルが作成および登録される。
【０１０３】
図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）に示されるＣＡＤデータに対して、複数の領域４６０〜４６５が設定されている状態を示す。より具体的には、図１０（Ｂ）には、複数の領域４６０〜４６５の設定により、３つの部分モデル４７０，４７２，４７４（部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃ）が設定されている例を示す。
【０１０４】
すなわち、ワークの正面図に対して設定される領域４６０およびワークの側面図に対して設定される領域４６１により部分モデル４７０（部分Ａ）が設定される。同様に、ワークの正面図に対して設定される領域４６２およびワークの側面図に対して設定される領域４６３により部分モデル４７２（部分Ｂ）が設定される。同様に、ワークの正面図に対して設定される領域４６４およびワークの側面図に対して設定される領域４６５により部分モデル４７４（部分Ｃ）が設定される。
【０１０５】
物体認識の対象となるワークの種別数だけ、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す部分モデルの設定手順が繰返される。
【０１０６】
図１０に示すように、本実施の形態に従う計測システム２は、ワークの設計データ（ＣＡＤデータ）を受入れるとともに、ユーザ操作に応じて、当該受入れた設計データにより規定される三次元形状を複数の部分形状（部分モデル）に分割するモデル登録機能を有している。計測システム２のモデル登録機能は、さらに、ユーザ操作に応じて、分割された各部分形状に対して重要度を付与するようにしてもよい。
【０１０７】
このように、ワークのＣＡＤデータから生成される全体モデルを分割することで、１または複数の部分モデルが設定および登録される。そのため、実際にワークを撮像する場合に比較して、全体モデルおよび部分モデルの登録処理を簡素化できる。
【０１０８】
（ｆ３：重み付け係数（優先度））
次に、図６のステップＳ１０８〜Ｓ１１０に示される各部分モデルに付与される重み付け係数（優先度）について説明する。
【０１０９】
図１１は、本実施の形態に従う計測システム２における重み付け係数（優先度）を説明するための図である。
【０１１０】
図１１（Ａ）を参照して、重み付け係数は、点群比率を意味し、単位面積あたりの理想点群数に対する期待点群数の比率を意味する。
【０１１１】
単位面積あたりの理想点群数は、計測光が投影する濃淡パターンに含まれる空間周波数、および、計測ヘッド１０の撮像部１６の光学系により規定される視野範囲などによって定まる、検出可能な計測点の最大数を意味する。期待点群数は、対応する部分モデルの重要度に応じて、計測されるべき計測点の単位面積あたりの数を意味する。
【０１１２】
計測点毎に高さ情報（計測ヘッド１０からの距離情報）が算出される場合には、単位面積あたりの理想点群数は、計測精度、あるいは検出の解像度を意味する。また、重み付け係数（点群比率）は、本来計測されるべき解像度に対して、どの程度の解像度で計測結果が得られているのかを示すことになる。
【０１１３】
このような重み付け係数を用いることで、部分モデルと合致すると判断するための基準の計測精度、すなわち許容される不確定性を規定できる。すなわち、誤認識が許容されない部分モデルほど高い計測精度（重要度）が設定されることになる。
【０１１４】
アプリケーション毎に各部分モデルが担う役割に応じて、重み付け係数（すなわち、重要度）を適切に付与することで、ワークに対する物体認識の誤認識（すなわち、誤ったワーク種別を出力する）を防止するとともに、不認識（すなわち、ワークの存在を検出できない）を低減できる。
【０１１５】
図１１（Ｂ）には、アプリケーション毎に各部分モデルが担う役割と点群数の数との関係の一例を示す。図１１（Ｂ）には、点群数の数に応じて４種類の重み付け係数の係数区分４８１，４８２，４８３，４８４が示されている。
【０１１６】
係数区分４８１は、点群数が最も多い区分であり、例えば、認識物の把持する部分を検出する部分に相当する部分モデルに付与される。
【０１１７】
係数区分４８２は、点群数が２番目に多い区分であり、例えば、類似物との差異を検出する部分に相当する部分モデルに付与される。
【０１１８】
係数区分４８３は、点群数が３番目に多い区分であり、例えば、認識物の向きを検出する部分に相当する部分モデルに付与される。
【０１１９】
係数区分４８４は、点群数が最も少ない区分であり、認識できなくても支障がない部分に相当する部分モデルに付与される。
【０１２０】
このような係数区分４８１〜４８４を各部分モデルに適切に付与することで、誤認識および不認識を抑制できる。
【０１２１】
図１２は、本実施の形態に従う計測システム２における重み付け係数（優先度）を利用した物体認識の認識精度の向上を説明するための図である。例えば、対象のワーク（対象品５０１）および当該対象品５０１に類似した形状を有する類似品５０２が混在して提供されるアプリケーションを想定する（（１）ＣＡＤデータの列参照）。この場合、対象品５０１についても、どのような向きで配置されるのかは不定である。
【０１２２】
対象品５０１の主部（ロボット３００に把持される部分）を部分モデル（図１０に示す部分Ａに相当）として規定するとともに、当該部分モデルに対して、最も高い重み付け係数（点群比率）を付与する。このような重み付け係数を付与することで、何らかのワークＷの三次元計測の計測結果５１１（（２）三次元計測の列参照）が得られた場合には、計測結果５１１に含まれる部分結果５１４が部分Ａと合致すると判断される。そして、部分結果５１４が部分Ａと合致するとの判断に基づいて、対象のワークが対象品５０１であるとの物体認識結果５２１が得られる（（３）物体認識の列参照）。併せて、部分結果５１４の位置から把持部分が特定されるとともに、部分結果５１４の方向から対象のワークの姿勢が特定される。
【０１２３】
対象品５０１の主部の近傍（類似品５０２と相違する部分）を部分モデル（図１０に示す部分Ｂに相当）として規定するとともに、当該部分モデルに対して、２番目に高い重み付け係数（点群比率）を付与する。このような重み付け係数を付与することで、何らかのワークＷの三次元計測の計測結果５１２（（２）三次元計測の列参照）が得られた場合には、計測結果５１２に含まれる部分結果５１５が部分Ａと合致すると判断される。また、計測結果５１２に含まれる部分結果５１６が部分Ｂと合致すると判断される。このとき、部分結果５１５が部分Ａと合致するとともに、部分結果５１６が部分Ｂと合致するとの判断に基づいて、対象のワークが類似品５０２ではなく、対象品５０１であるとの物体認識結果５２２が得られる（（３）物体認識の列参照）。このように、図１２に示す例では、部分Ｂに対応する部分モデルの情報は、対象品５０１を類似品５０２と区別するための情報として用いられる。
【０１２４】
また、図１２に示す例では、部分Ｂに対応する部分モデルの情報は、対象品５０１の向き違いを特定するための情報としても用いられる。例えば、何らかのワークＷの三次元計測の計測結果５１３（（２）三次元計測の列参照）が得られた場合には、計測結果５１３に含まれる部分結果５１７が部分Ａと合致すると判断される。また、計測結果５１３に含まれる部分結果５１８が部分Ｂと合致すると判断される。このとき、部分結果５１７が部分Ａと合致するとともに、部分結果５１８が部分Ｂと合致するとの判断、ならびに、部分結果５１７と部分結果５１８との位置関係に基づいて、対象のワークが対象品５０１であり、また、その向きが登録されている全体モデルの向きとは反対になっているとの物体認識結果５２３が得られる（（３）物体認識の列参照）。このように、図１２に示す例では、部分Ｂに対応する部分モデルの情報は、対象品５０１の向き違いを特定するための情報としても用いられる。
【０１２５】
このように、全体モデルに含まれる１または複数の部分モデルを登録するとともに、各部分モデルに対して重み付け係数を付与することで、アプリケーションに応じた物体認識を実現できる。
【０１２６】
（ｆ４：撮像部の視野または解像度に応じた部分モデルの登録）
次に、計測ヘッド１０の撮像部１６の視野範囲に応じた部分モデルの登録例について説明する。
【０１２７】
図１３は、本実施の形態に従う計測システム２における撮像部１６の視野に応じた計測結果の一例を示す図である。図１３（ａ）には狭視野タイプの計測ヘッド１０を用いた場合の計測結果の一例を示し、図１３（ｂ）には中視野タイプの計測ヘッド１０を用いた場合の計測結果の一例を示し、図１３（ｃ）には広視野タイプの計測ヘッド１０を用いた場合の計測結果の一例を示す。
【０１２８】
計測ヘッド１０の視野範囲が狭い場合には、計測精度が相対的に高くなるので、図１３（ａ）に示すように、対象のワークの三次元形状を適切に計測できる。
【０１２９】
図１３（ａ）に示す例に比較して、計測ヘッド１０の視野範囲が広くなると、計測精度が相対的に低くなるので、図１３（ｂ）に示すように、対象のワークの一部に照射される計測点の密度が低下して、三次元形状の計測精度も低下する。但し、図１３（ｂ）に示す計測結果によれば、対象のワーク全体の三次元形状は計測できている。
【０１３０】
図１３（ｂ）に示す例に比較して、計測ヘッド１０の視野範囲がさらに広くなると、図１３（ｃ）に示すように、対象のワークの一部にはしかるべき密度の計測点を照射できなくなり、ワークの一部についてはその三次元形状を適切に計測できていない。
【０１３１】
なお、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）には示していないが、視野範囲を広げることによって、複数のワークを一度に撮像できるという利点もある。
【０１３２】
図１４は、本実施の形態に従う計測システム２における撮像部１６の視野に応じた部分モデルの登録例を示す図である。図１４には、ワークの全体モデルを３つの部分モデル（部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃ）を用いて規定した例を示す。
【０１３３】
図１４（ａ）には狭視野タイプを採用した場合の部分モデルの登録例を示し、図１４（ｂ）には中視野タイプを採用した場合の部分モデルの登録例を示し、図１４（ｃ）には広視野タイプを採用した場合の部分モデルの登録例を示す。
【０１３４】
図１４（ａ）に示す登録モデルは、３つの部分モデルにより規定され、計測精度が最も高い計測結果と照合されることが想定されているため、それぞれの部分モデルに対して相対的に高い重み付け係数が設定されている。
【０１３５】
図１４（ｂ）に示す登録モデルについても３つの部分モデルにより規定されているが、それぞれの部分モデルに対して設定されている重み付け係数の値は相対的に低くなっている。
【０１３６】
図１４（ｃ）に示す登録モデルについては、計測精度が最も低い計測結果と照合されることが想定されているため、十分な計測精度が得られないと想定される部分Ｃについては、登録対象から除外されている。
【０１３７】
図１３および図１４においては、視野の広狭に応じた計測精度について説明したが、同様の作用は解像度を異ならせることでも実現できる。例えば、同一の視野であっても、解像度を高めることで、上述の狭視野と同様に計測精度を増加させることができ、逆に、解像度を下げることで、上述の広視野と同様に計測精度が低下する。このような撮像部の解像度を異ならせる場合においても、含まれる部分モデルの数を最適化するようにしてもよい。
【０１３８】
このように、本実施の形態に従う計測システム２においては、ワーク種別毎の全体モデルは、撮像部の視野または解像度に応じて、含まれる部分モデルの数を異なるようにしてもよい。なお、撮像部１６の視野および撮像部１６の両方に応じた部分モデルを設定するようにしてもよい。このような撮像部１６の視野または解像度に応じた部分モデルを設定することで、より適切な物体認識を実現できる。
【０１３９】
また、本実施の形態に従う計測システム２においては、各部分モデルに付与される重み付け係数（重要度）は、撮像部１６の視野に応じて異なる値に設定してもよい。このような撮像部１６の視野に応じた重み係数を設定することで、より適切な物体認識を実現できる。同様に、各部分モデルに付与される重み付け係数（重要度）は、撮像部１６の解像度に応じて異なる値に設定してもよい。
【０１４０】
このように、本実施の形態においては、登録される部分モデルの数および付与される重み係数の大きさを計測ヘッド１０の撮像部１６の視野または解像度に応じて決定してもよい。なお、撮像部１６の視野および撮像部１６の両方に応じた重み係数を設定するようにしてもよい。このような撮像部１６の視野または解像度に応じた重み係数を設定することで、より適切な物体認識を実現できる。
【０１４１】
（ｆ５：モデル登録用のユーザインターフェイス画面例）
次に、本実施の形態に従う計測システム２において利用される全体モデルおよび部分モデルを登録するためのユーザインターフェイス画面の一例について説明する。
【０１４２】
図１５は、本実施の形態に従う計測システム２においてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。図１５に示すユーザインターフェイス画面６００においては、３ＤＣＡＤの表示態様を利用しつつ、形状を規定する点をユーザが任意に指定する方法を採用する。すなわち、ユーザは、３ＤＣＡＤ上に表示されるワーク上の点をマウスなどで指定することにより、部分モデルとして登録すべき要素の境界を用意に指定および登録できる。
【０１４３】
より具体的には、図１５を参照して、ユーザインターフェイス画面６００は、３ＤＣＡＤ表示領域６１０と、第１選択項目領域６２０と、第２選択項目領域６３０と、登録ボタン６０６と、キャンセルボタン６０８とを含む。
【０１４４】
計測システム２のモデル登録機能は、仮想空間上に登録すべきワークの形状を表示する機能として、３ＤＣＡＤ表示領域６１０を提供する。
【０１４５】
第１選択項目領域６２０は、部分モデル毎の重み係数の設定を受付ける要素であり、第１部分領域から第３部分領域のそれぞれに対応する重み係数の設定領域６２１〜６２３を含む。図１５に示す例では、部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃとの名称が付されている。
【０１４６】
第２選択項目領域６３０は、部分モデルの範囲を規定する境界の種類を受付ける要素であり、直線指定６３１と、円筒指定６３２と、部分円指定６３３とを含む。
【０１４７】
部分モデルの具体的な手順例としては、まず、ユーザは、第１選択項目領域６２０内のチェックボックス６２４を操作して登録すべき部分モデルを選択（図１５に示す例では、部分Ａが選択されている）する。続いて、ユーザは、第２選択項目領域６３０内のチェックボックス６３４を操作して、選択されている部分モデルの境界を規定するための図形種類を選択（図１５に示す例では、「直線」が選択されている）し、３ＤＣＡＤ表示領域６１０内のカーソル６１２で境界とすべき位置に順次配置および選択（典型的には、クリック動作）を繰返すことで、部分モデル６１４を規定する境界が設定される。
【０１４８】
このように、計測システム２のモデル登録機能は、部分モデルを規定する境界を定義する図形種類の設定を受付ける機能を有している。
【０１４９】
計測システム２のモデル登録機能は、仮想空間上に表示されたワークに対して部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける機能を有している。
【０１５０】
最終的に、ユーザが登録ボタン６０６を選択することで、設定されている部分モデル６１４および対応する重み係数が対応付けて登録される。なお、キャンセルボタン６０８が選択されることで、選択中の内容が一旦解除される。
【０１５１】
ユーザは、以上のような設定処理を全体モデルに含まれる部分モデルの数だけ繰返すことで、物体認証に必要な全体モデルおよび部分モデルの登録が完了する。
【０１５２】
図１６は、本実施の形態に従う計測システム２においてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面の別の一例を示す模式図である。図１６に示すユーザインターフェイス画面６０２においては、形状を規定する点をユーザが任意に座標値を直接指定する方法を採用する。
【０１５３】
より具体的には、図１６を参照して、ユーザインターフェイス画面６０２は、３ＤＣＡＤ表示領域６１０と、第１選択項目領域６２０と、第２選択項目領域６３０と、第３選択項目領域６４０と、登録ボタン６０６と、キャンセルボタン６０８とを含む。
【０１５４】
第１選択項目領域６２０は、設定対象の部分モデルと対応する重み係数の設定を受付ける要素である。図１６に示す例では、部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃとの名称が付されている。第１選択項目領域６２０は、重み係数の設定領域６２５を含む。
【０１５５】
第２選択項目領域６３０は、部分モデルの範囲を規定する境界の種類を受付ける要素であり、直線指定６３１と、円筒指定６３２と、部分円指定６３３とを含む。
【０１５６】
第３選択項目領域６４０は、部分モデルの範囲を規定する点の座標値を受付ける要素であり、Ｘ軸座標６４１と、Ｙ軸座標６４２と、Ｚ軸座標６４３とを含む。
【０１５７】
部分モデルの具体的な手順例としては、まず、ユーザは、第１選択項目領域６２０内のチェックボックス６２４を操作して登録すべき部分モデルを選択（図１６に示す例では、部分Ａが選択されている）する。そして、ユーザは、選択した部分モデルに付与する重み係数を設定領域６２５に入力する。
【０１５８】
続いて、ユーザは、第２選択項目領域６３０内のチェックボックス６３４を操作して、選択されている部分モデルの境界を規定するための図形種類を選択（図１６に示す例では、「直線」が選択されている）する。さらに、ユーザは、各部分モデルの境界を規定する座標値を第３選択項目領域６４０内のＸ軸座標６４１と、Ｙ軸座標６４２と、Ｚ軸座標６４３とにそれぞれ入力する。境界とすべき位置を、第２選択項目領域６３０および第３選択項目領域６４０に対する設定を繰返すこと順次入力することで、部分モデル６１４を規定する境界が設定される。
【０１５９】
最終的に、ユーザが登録ボタン６０６を選択することで、設定されている部分モデル６１４および対応する重み係数が対応付けて登録される。なお、キャンセルボタン６０８が選択されることで、選択中の内容が一旦解除される。
【０１６０】
ユーザは、以上のような設定処理を全体モデルに含まれる部分モデルの数だけ繰返すことで、物体認証に必要な全体モデルおよび部分モデルの登録が完了する。
【０１６１】
図１６に示すようなユーザインターフェイス画面６０２を用いることで、各部分モデルの境界を精度よく登録できる。
【０１６２】
図１７は、本実施の形態に従う計測システム２においてモデル登録を行うためのユーザインターフェイス画面のさらに別の一例を示す模式図である。図１７に示すユーザインターフェイス画面６０４においては、ユーザが登録すべき部分モデルと登録すべきではない部分モデルとを設定する方法を採用する。
【０１６３】
より具体的には、図１７を参照して、ユーザインターフェイス画面６０４は、３ＤＣＡＤ表示領域６１０と、第１選択項目領域６２０と、第２選択項目領域６３０と、第３選択項目領域６４０と、登録ボタン６０６と、キャンセルボタン６０８とを含む。
【０１６４】
第１選択項目領域６２０は、登録すべき部分モデルおよび登録すべきではない部分モデルにそれぞれ対応する重み係数の設定を受付ける要素である。図１７に示す例では、部分Ａ（登録すべき部分モデル）、部分Ｄ（登録すべきではない部分モデル）との名称が付されている。第１選択項目領域６２０は、重み係数の設定領域６２６，６２７を含む。
【０１６５】
第２選択項目領域６３０は、部分モデルの範囲を規定する境界の種類を受付ける要素であり、直線指定６３１と、円筒指定６３２と、部分円指定６３３とを含む。
【０１６６】
第３選択項目領域６４０は、部分モデルの範囲を規定する点の座標値を受付ける要素であり、Ｘ軸座標６４１と、Ｙ軸座標６４２と、Ｚ軸座標６４３とを含む。
【０１６７】
部分モデルの具体的な手順例としては、まず、ユーザは、第１選択項目領域６２０内のチェックボックス６２４を操作して、登録すべき部分モデル、または、登録すべきではない部分モデルを選択（図１７に示す例では、部分Ａが選択されている）する。そして、ユーザは、選択した部分モデルに付与する重み係数を設定領域６２６または設定領域６２７に入力する。部分Ａおよび部分Ｄ以外の領域に対する重み係数は、部分Ａおよび部分Ｄにそれぞれ付与される重み係数から算出される（典型的には、両者の平均値）。
【０１６８】
続いて、ユーザは、第２選択項目領域６３０内のチェックボックス６３４を操作して、選択されている部分モデルの境界を規定するための図形種類を選択（図１７に示す例では、「直線」が選択されている）する。さらに、ユーザは、各部分モデルの境界を規定する座標値を第３選択項目領域６４０内のＸ軸座標６４１と、Ｙ軸座標６４２と、Ｚ軸座標６４３とにそれぞれ入力する。境界とすべき位置を、第２選択項目領域６３０および第３選択項目領域６４０に対する設定を繰返すこと順次入力することで、部分モデル６１８（登録すべき部分モデル）または部分モデル６１９（登録すべきではない部分モデル）を規定する境界が設定される。
【０１６９】
図１７に示すユーザインターフェイス画面６０４においては、全体モデルに含めるべき部分モデルを規定するための境界、および、全体モデルに含めるべきではない部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける。
【０１７０】
最終的に、ユーザが登録ボタン６０６を選択することで、設定されている部分モデル６１８および部分モデル６１９、ならびに対応する重み係数が対応付けて登録される。なお、キャンセルボタン６０８が選択されることで、選択中の内容が一旦解除される。このとき、部分Ａおよび部分Ｄ以外の部分については、自動的に領域を規定されて、先に計算された重み係数とともに登録されるようにしてもよい。
【０１７１】
図１７に示すようなユーザインターフェイス画面６０４を用いることで、ユーザは、３ＤＣＡＤ上でワークの面を指定することで、例えば、吸着や把持に必要な部位のみを簡単に登録ができる。
【０１７２】
＜Ｇ．合致度の判断＞
次に、計測された三次元形状に対して適用される合致度の判断のいくつかの例について説明する。この合致度の判断は、図７のステップＳ２０６，Ｓ２０８の処理に相当する。
【０１７３】
本実施の形態においては、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重み付け係数（重要度）に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する。
【０１７４】
このような重要度に基づく判断方法として、認識処理部５６は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれが、各部分モデルに対応する重要度に基づいて決定されるそれぞれの判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断するようにしてもよい。
【０１７５】
例えば、ある全体モデルが上述したような３つの部分モデル（部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃ）から構成されると定義されている場合に、部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃと計測された三次元形状との合致度合いＭＡ、ＭＢ、ＭＣがそれぞれ得られたとする。また、部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃにそれぞれ対応付けられた重み付け係数（重要度）に基づいて、しきい値ＴＨＡ、ＭＢ、ＭＣがそれぞれ決定されるとする。ここで、合致度合いＭＡ＞しきい値ＴＨＡ、合致度合いＭＢ＞しきい値ＴＨＢ、合致度合いＭＣ＞しきい値ＴＨＣの全部または一部が成立するという判断基準を適用することで、対象の全体モデルと合致するか否かを判断するようにしてもよい。
【０１７６】
このように、各部分モデルと計測された三次元形状との合致度合いが、各部分モデルに付与された重み付け係数（重要度）に基づいて算出されるしきい値を超えるか否かといった判断基準を採用してもよいし、一部の部分モデルが対応するしきい値を超えるか否かといった判断基準を採用してもよい。
【０１７７】
重要度に基づく別の判断方法として、認識処理部５６は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれと、各部分モデルに対応するそれぞれの重要度と、に基づいて算出される全体モデルについての合致度が、予め定められた判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断するようにしてもよい。
【０１７８】
例えば、ある全体モデルが上述したような３つの部分モデル（部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃ）から構成されると定義されている場合に、部分Ａ、部分Ｂ、部分Ｃと計測された三次元形状との合致度合いＭＡ、ＭＢ、ＭＣがそれぞれ得られたとする。ここで、全体モデルと計測された三次元形状との合致度合いＭを、合致度合いＭ＝合致度合いＭＡ×重み係数ＷＡ＋合致度合いＭＢ×重み係数ＷＢ＋合致度合いＭＣ×重み係数ＷＣに従って算出できる。そして、このように算出された合致度合いＭが予め定められたしきい値ＴＨを超えるか否かという判断基準を適用して、対象の全体モデルと合致するか否かを判断するようにしてもよい。
【０１７９】
このように、各部分モデルと計測された三次元形状とのそれぞれの合致度合いに、対応する重み付け係数を乗じて得られる、重み付け平均を算出し、その算出した重み付け平均が予め定められたしきい値を超えるか否かといった基準を採用してもよい。
【０１８０】
なお、判断基準の適用については、木構造を用いた判断シーケンスや論理的な判断手法を用いて実装できるし、その他にも任意の実装形態を採用できる。
【０１８１】
＜Ｈ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
［構成１］
所定位置に配置されたワーク（Ｗ）の三次元形状を光学的に計測する形状計測部（５０；１０，１００）と、
ワーク種別毎に全体モデル（６２）を示す三次元形状を予め格納する記憶部（６０；１０６）と、
前記形状計測部により計測された三次元形状が前記記憶部に格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行する認識処理部（５６；１０２）とを備え、
前記ワーク種別毎の全体モデル（６２）は、複数の部分モデル（６４）の組合せにより規定されており、前記複数の部分モデル（６４）の各々には、対応する重要度（６６）が付与されており、
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断する（７０）、計測システム。
［構成２］
前記形状計測部は、前記所定位置に配置されたワークを撮像する撮像部（５２；１４）を有しており、
前記ワーク種別毎の全体モデルは、前記撮像部の視野または解像度に応じて、含まれる部分モデルの数が異なっている、構成１に記載の計測システム。
［構成３］
各部分モデルに付与される重要度は、前記撮像部の視野または解像度に応じて、異なる値に設定されている、構成２に記載の計測システム。
［構成４］
前記重要度は、前記形状計測部により計測されたワーク表面の計測点の数を反映したものである、構成１〜３のいずれか１項に記載の計測システム。
［構成５］
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと前記計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれが、各部分モデルに対応する重要度に基づいて決定されるそれぞれの判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断する、構成１〜４のいずれか１項に記載の計測システム。
［構成６］
前記認識処理部は、いずれかの全体モデルに含まれる一部または全部の部分モデルと前記計測された三次元形状との合致度合いのそれぞれと、各部分モデルに対応するそれぞれの重要度と、に基づいて算出される全体モデルについての合致度が、予め定められた判断基準を満たすときに、当該全体モデルと合致すると判断する、構成１〜４のいずれか１項に記載の計測システム。
［構成７］
ワークの設計データを受入れるとともに、ユーザ操作に応じて、当該受入れた設計データにより規定される三次元形状を複数の部分形状に分割するモデル登録部（１０２；６００，６０２，６０４）をさらに備える、構成１〜６のいずれか１項に記載の計測システム。
［構成８］
前記モデル登録部は、ユーザ操作に応じて、分割された各部分形状に対して、重要度を付与する（６００，６０２，６０４）、構成７に記載の計測システム。
［構成９］
前記モデル登録部は、
仮想空間上に登録すべきワークの形状を表示する手段（６１０）と、
前記仮想空間上に表示されたワークに対して部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける手段（６１２；６４０）とを含む、構成１〜８のいずれか１項に記載の計測システム。
［構成１０］
前記モデル登録部は、前記部分モデルを規定する境界を定義する図形種類の設定を受付ける手段（６３０）をさらに含む、構成９に記載の計測システム。
［構成１１］
前記モデル登録部は、前記全体モデルに含めるべき部分モデルを規定するための境界、および、前記全体モデルに含めるべきではない部分モデルを規定するための境界の設定を受付ける（６０４）、構成９または１０に記載の計測システム。
［構成１２］
所定位置に配置されたワークの三次元形状を光学的に計測するステップ（Ｓ２００，Ｓ２０２）と、
前記計測された三次元形状が予め格納されたいずれかの全体モデルと合致するかに基づいて、ワークの存在検出およびワーク種別の特定の少なくとも一方を実行するステップ（Ｓ２０６，Ｓ２０８）とを備え、
ワーク種別毎に全体モデル（６２）を示す三次元形状が予め格納されるとともに、前記ワーク種別毎の全体モデル（６２）は、複数の部分モデル（６４）の組合せにより規定されており、前記複数の部分モデル（６４）の各々には、対応する重要度（６６）が付与されており、
前記実行するステップは、いずれかの全体モデルに含まれる１以上の部分モデルに対応する重要度に基づいて、当該全体モデルと合致するか否かを判断するステップ（Ｓ２０８）を含む、計測方法。
【０１８２】
＜Ｉ．利点＞
例えば、三次元形状を計測してワークを把持するピッキングシステムにおいては、ワークが存在しているにもかかわらず、存在を認識できず、動作を継続できない場合がある。このような事態が発生する理由としては、ワーク同士の相互隠蔽による点群の欠損、光学条件による点群の欠損（反射、光沢、低コントラスト）、微細形状による計測分解能不足などが想定される。
【０１８３】
このような課題に対して、撮像時間や撮像方法の調整などにより、撮像条件の改善を試みる方法がある。撮像が可能になる場合もあるが、処理時間が伸びてしまうという課題がある。また、ワークのかき混ぜやコンテナに振動を与えるなどの外部機器によりワーク条件を変更する方法もある。このような手法を採用した場合も処理時間が伸びてしまうという課題がある。
【０１８４】
このような課題に対して、本実施の形態に従う計測システム２においては、それぞれ優先度が付与された１または複数の部分モデルによりワークの全体モデルを構成することで、認識精度を高める。すなわち、異なったワークであると誤認識してしまう可能、および、ワークが存在しているにもかかわらずワークが存在していないと認識してしまう可能性を低減できる。
【０１８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８６】
１  ピッキングシステム、２  計測システム、４  ネットワーク、１０，５２  計測ヘッド、１２  処理部、１４  投光部、１６  撮像部、１８，１１０  表示部、２０，６０  記憶部、２２，１１４  通信インターフェイス部（通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部）、５０  形状計測部、５４  計測処理部、５６  認識処理部、６２，４１０  全体モデル、６４，４２０，４７０，４７２，４７４，６１４，６１８，６１９  部分モデル、６６  重要度、７０  処理、１００  画像計測装置、１０２  プロセッサ、１０４  メインメモリ、１０６  ストレージ、１０８  入力部、１１２，２１２  光学ドライブ、１１３，２１３  記録媒体、１１６  プロセッサバス、２００  制御装置、３００  ロボット、４００  設計データ、４０２，４０４，４０６  モデル登録範囲、４４０  カメラモデル設定、４４２  カメラモデル、４４４  視野スペック、４４６  最小計測幅、４４８  重み付け係数範囲、４５０  正面図、４５２  側面図、４６０，４６１，４６２，４６３，４６４，４６５  領域、４８１，４８２，４８３，４８４  係数区分、５０１  対象品、５０２  類似品、５１１，５１２，５１３  計測結果、５１４，５１５，５１６，５１７，５１８  部分結果、５２１，５２２，５２３  物体認識結果、６００，６０２，６０４  ユーザインターフェイス画面、６０６  登録ボタン、６０８  キャンセルボタン、６１０  表示領域、６１２  カーソル、６２０  第１選択項目領域、６２１，６２３，６２５，６２６，６２７  設定領域、６２４，６３４  チェックボックス、６３０  第２選択項目領域、６３１  直線指定、６３２  円筒指定、６３３  部分円指定、６４０  第３選択項目領域、６４１，６４２，６４３  軸座標、１０６０  ＯＳ、１０６２  三次元計測プログラム、１０６４  モデルデータ、Ｗ  ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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