JP3501647B2 - Apparatus and method for recognizing shape and recording medium storing program for recognizing shape - Google Patents
Apparatus and method for recognizing shape and recording medium storing program for recognizing shapeInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接ロボッ
トにおける倣い点検出等に利用されるレンジセンサ等に
より取得された物体の形状データを用いた形状照合によ
って形状認識を行う形状認識装置及びその実施の方法並
びに形状認識プログラムを記録した記録媒体に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape recognition apparatus for performing shape recognition by shape matching using shape data of an object acquired by a range sensor or the like used for detecting a copy point in an arc welding robot, and an implementation thereof. And a recording medium on which the shape recognition program is recorded.
【0002】[0002]
【従来の技術】物体の形状認識は、認識対象物体を計測
して得られた形状データと、既に登録されている形状モ
デルの照合をとることにより実現されて、次に挙げる3
種の認識の機能が知られている。認識の第1機能は、形
状データと形状モデルを照合して認識対象物体がモデル
物体と同一の範疇の物体であることを認識することにあ
る。2. Description of the Related Art Shape recognition of an object is realized by comparing shape data obtained by measuring an object to be recognized with a shape model already registered.
The function of species recognition is known. The first function of recognition is to compare the shape data and the shape model and recognize that the recognition target object is an object in the same category as the model object.
【0003】認識の第2機能は、認識対象物体の位置及
び姿勢を正確に検出することである。そして位置及び姿
勢の検出については、認識対象物体とその形状モデルに
若干の形状ずれがある場合に、印鑑照合のように全体的
な位置合わせが要求されるものと、溶接倣い点検出のよ
うにある着目する特徴点の近傍のみを正確に検出するこ
とを要求されるものがある。The second function of recognition is to accurately detect the position and orientation of the object to be recognized. Regarding the detection of position and orientation, when there is a slight shape deviation between the recognition target object and its shape model, there is a need for overall alignment such as seal matching, and welding contour point detection. There are some that are required to accurately detect only the vicinity of a certain feature point of interest.
【0004】認識の第3機能は、認識対象物体が変形及
び移動する場合に、その前後の形状データを対応づける
ことにより、認識対象物体の変形及び移動を認識するこ
とである。従来から、位置及び姿勢検出技術の形状デー
タから特徴点を抽出して形状モデルの特徴と比較すると
いう前記第2機能の認識方法を応用して、当該第2機能
の認識方法を時系列で連続に行うことにより、当該第3
機能が実現されていた。本発明は当該第3の機能の場合
を対象としている。The third recognition function is to recognize the deformation and movement of the recognition target object by associating the shape data before and after the deformation and movement of the recognition target object. Conventionally, the recognition method of the second function is continuously applied in time series by applying the recognition method of the second function of extracting feature points from the shape data of the position and orientation detection technology and comparing with the characteristics of the shape model. By doing the third
The function was realized. The present invention is directed to the case of the third function.
【0005】以下に前記第3機能における2種類の計測
処理手順である第1計測方法及び第2計測方法について
順に説明する。先ず、第1計測方法は、認識対象物体が
変形又は移動する場合を対象にした、全体的な位置合わ
せが要求される場合の計測認識方法である。各時刻で前
記認識対象物体の特徴点を抽出し、形状モデルの特徴点
との対応関係から全体の位置合わせを行う。但し、特徴
点の性質が変化しない場合に限られる。The first measurement method and the second measurement method, which are the two types of measurement processing procedures in the third function, will be described below in order. First, the first measuring method is a measuring and recognizing method in the case where the overall alignment is required, targeting the case where the object to be recognized is deformed or moved. At each time point, the feature points of the recognition target object are extracted, and the overall alignment is performed from the correspondence with the feature points of the shape model. However, this is limited to the case where the characteristics of the feature points do not change.
【0006】次に、図11を参照して、第1計測方法の
計測処理手順を説明する。図11は、当該第1計測方法
の処理のステップを表したブロック流れ図である。先
ず、初期時刻である時刻0において入力データ部17か
ら時刻0の形状データを取出し、当該形状データの特徴
点を抽出して、当該時刻0の特徴点から形状モデルを構
築し形状モデルデータ部18に保存する(ステップST
A)。Next, the measurement processing procedure of the first measurement method will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block flow chart showing the steps of processing of the first measuring method. First, at time 0, which is the initial time, shape data at time 0 is extracted from the input data unit 17, feature points of the shape data are extracted, a shape model is constructed from the feature points at time 0, and the shape model data unit 18 Save to (step ST
A).
【0007】時刻tにおいて前記入力データ部17から
時刻tの形状データを取出し、当該形状データの特徴点
を抽出し(ステップSTB)、前記形状モデルデータ部
18から形状モデルを取出し、前記時刻tの特徴点と前
記形状モデルの特徴点との対応関係を求めて前記認識対
象物体全体の位置合わせを行い(ステップSTC)、前
記形状モデルデータ部18中の形状モデルを前記時刻t
の特徴点からの形状モデルに更新して(ステップST
D)、計測処理を終了しない場合は時刻を進めて前記ス
テップSTBに戻り、計測処理を終了する場合は終了す
る(ステップSTE)。なお、前記ステップSTDは実
行しなくてもよい。At time t, the shape data at time t is fetched from the input data section 17, the characteristic points of the shape data are extracted (step STB), the shape model is fetched from the shape model data section 18, and the time t The correspondence between the feature points and the feature points of the shape model is obtained and the position of the entire recognition target object is adjusted (step STC), and the shape model in the shape model data unit 18 is set to the time t.
To the shape model from the feature points of
D) If the measurement process is not ended, the time is advanced and the process returns to step STB. If the measurement process is ended, the process is ended (step STE). The step STD may not be executed.
【0008】図12を参照して、当該第1計測方法の具
体例を説明する。図12は、2次元動画像において移動
している船を追跡する計測処理手順の説明図である。初
期時刻の時刻0における船19の特徴点は、(a)で示
されるような特徴点D0,E0,F0で表されて、当該
D0,E0,F0を形状モデルとして(b)の様に構築
する(前記ステップSTAに該当)。A specific example of the first measuring method will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram of a measurement processing procedure for tracking a moving ship in a two-dimensional moving image. The characteristic points of the ship 19 at time 0 of the initial time are represented by characteristic points D0, E0, F0 as shown in (a), and the D0, E0, F0 are constructed as a shape model as shown in (b). (Corresponding to step STA).
【0009】次に時刻tでは、特徴点は(c)で示され
るように、特徴点Dt,Et,Ft,Mtで表されて
(前記ステップSTBに該当)、当該特徴点Mtを除い
た前記特徴点Dt,Et,Ftと(b)での前記D0,
E0,F0の形状モデルとの対応関係を示したのが
(d)であり、全体的な位置合わせ(前記ステップST
Cに該当)から、前記船19がどのように動いたのかが
計測され、この手順の繰り返し(前記ステップSTEに
該当)により計測を行っていた。Next, at time t, the characteristic points are represented by characteristic points Dt, Et, Ft, Mt (corresponding to step STB) as shown in (c), and the characteristic points Mt are excluded. The characteristic points Dt, Et, Ft and the D0 at (b),
(D) shows the correspondence between the shape model of E0 and F0, and the overall alignment (step ST
From (corresponding to C), how the ship 19 moved was measured, and measurement was performed by repeating this procedure (corresponding to step STE).
【0010】次に、第2計測方法は、認識対象物体が変
形又は移動する場合を対象にした、認識対象物体の着目
する特徴点の近傍のみの正確な検出及び局所的な位置合
わせが要求される場合の計測認識方法である。各時刻で
注目する特徴点を仮抽出し、それを中心に局所的な特徴
点を記述する。Next, the second measurement method requires accurate detection and local alignment only in the vicinity of the feature point of interest of the recognition target object when the recognition target object deforms or moves. This is the measurement recognition method for the case. At each time, the feature points of interest are extracted temporarily, and the local feature points are described centering on that.
【0011】ここで言う、局所的な特徴点とは、ある限
られた範囲内で特徴を持つ点を意味する。当該局所的な
特徴点と形状モデルの特徴点との対応関係から局所的な
位置合わせを行い、着目する特徴点の正確な位置を抽出
する。但し、前記第1計測方法と同じく、特徴点の性質
が変化しない場合に限られる。The local feature point mentioned here means a point having a feature within a certain limited range. Local alignment is performed based on the correspondence between the local feature points and the feature points of the shape model, and the exact position of the feature point of interest is extracted. However, like the first measurement method, it is limited to the case where the characteristics of the feature points do not change.
【0012】図13を参照して、第2計測方法の計測処
理手順を説明する。図13は、当該第2計測方法の計測
処理手順のステップを表したブロック流れ図である。先
ず、初期時刻である時刻0において入力データ部17a
から時刻0の形状データを取出し、当該形状データの特
徴点を抽出して、当該時刻0の特徴点から形状モデルを
構築し形状モデルデータ部18aに保存する(ステップ
STA′)。The measurement processing procedure of the second measurement method will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block flow diagram showing steps of the measurement processing procedure of the second measurement method. First, at time 0, which is the initial time, the input data section 17a
The shape data at time 0 is taken out from, the feature points of the shape data are extracted, a shape model is constructed from the feature points at time 0 and stored in the shape model data unit 18a (step STA ').
【0013】時刻tにおいて前記入力データ部17aか
ら時刻tの形状データを取出し、前記形状モデルデータ
部18aから形状モデルを取出し、前記時刻tの形状デ
ータの特徴点と前記形状モデルの特徴点を比較して、前
記形状データの仮の着目する特徴点を特定し(ステップ
STB′)、前記仮の着目する特徴点を中心に形状デー
タの局所的な特徴点を記述する(ステップSTC′)。At time t, the shape data at time t is taken out from the input data section 17a, the shape model is taken out from the shape model data section 18a, and the feature points of the shape data at time t are compared with the feature points of the shape model. Then, the provisional feature point of interest of the shape data is specified (step STB '), and the local feature point of the shape data is described centering on the provisional feature point of interest (step STC').
【0014】前記局所的な特徴点と前記形状モデルとの
対応関係を求めて局所的な位置合わせを行い、正確な着
目する特徴点を求め(ステップSTD′)、前記形状モ
デルデータ部18a中の形状モデルを前記時刻tの特徴
点からの形状モデルに更新して(ステップSTE′)、
計測処理を終了しない場合は時刻を進めて前記ステップ
STB′に戻り、計測処理を終了する場合は終了する
(ステップSTF′)。なお、前記ステップSTE′は
実行しなくてもよい。The correspondence between the local feature points and the shape model is obtained, and local alignment is performed to obtain an accurate feature point of interest (step STD '). The shape model is updated to the shape model from the feature point at the time t (step STE ′),
If the measurement process is not ended, the time is advanced and the process returns to step STB ′, and if the measurement process is ended, the process is ended (step STF ′). The step STE 'does not have to be executed.
【0015】図14を参照して、当該第2計測方法の具
体例を説明する。図14は、2次元動画像において溶接
の倣い点を追跡する計測処理手順の説明図である。初期
時刻の時刻0における溶接板断面画像の特徴点は、
(a)で示されるような特徴点G0,H0,I0で表さ
れて、着目する特徴点は屈曲点G0となり、当該G0,
H0,I0を形状モデルとして(b)の様に構築する
(前記ステップSTA′に該当)。A specific example of the second measuring method will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram of a measurement processing procedure of tracking a copying point of welding in a two-dimensional moving image. The characteristic point of the welding plate cross-sectional image at time 0 of the initial time is
Represented by the characteristic points G0, H0, and I0 as shown in (a), the characteristic point of interest is the bending point G0.
H0 and I0 are constructed as a shape model as shown in (b) (corresponding to step STA ').
【0016】次に時刻tでは、特徴点は(c)で示され
るように、特徴点Gt,Ht,It,Jtで表されて、
前記(b)の形状モデルの特徴点G0,H0,I0と比
較して、仮の着目する特徴点として前記Gtを特定し
(前記ステップSTB′に該当)、当該前記Gtを中心
に局所的な特徴点を記述すると、(d)で示されるよう
に局所的な特徴点Kt,Ltを決定する(前記ステップ
STC′に該当)。Next, at time t, the characteristic points are represented by the characteristic points Gt, Ht, It, and Jt as shown in (c),
By comparing with the feature points G0, H0, and I0 of the shape model of (b), the Gt is specified as a provisional feature point of interest (corresponding to the step STB ′), and the Gt is localized around the Gt. When the characteristic points are described, local characteristic points Kt and Lt are determined as shown in (d) (corresponding to step STC ').
【0017】形状モデルと局所的な前記特徴点Kt,L
tとの関係は(e)によって示され、正確な着目する特
徴点を求め(前記ステップSTD′に該当)、溶接の倣
い点がどのように動いたのかが計測されて、この手順の
繰り返し(前記ステップSTF′に該当)で計測を行っ
ていた。The shape model and the local characteristic points Kt, L
The relationship with t is shown by (e), an accurate feature point of interest is obtained (corresponding to step STD '), how the welding copy point has moved is measured, and this procedure is repeated ( The measurement was performed in step STF ').
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来での方法
では、特徴点の性質が変化する場合には全く対応できな
い。特徴点の性質が変化する場合の具体例を図10
(a)を参照して説明する。図10(a)は、2つのパ
イプからなる交差エルボウパイプ16の継ぎ目の溶接の
倣い点たる溶接点A,B,Cを示す図である。However, the conventional method cannot deal with the case where the characteristics of the characteristic points change. A specific example in which the characteristics of the feature points change is shown in FIG.
This will be described with reference to (a). FIG. 10A is a diagram showing welding points A, B, and C which are copying points of welding of the joint of the cross elbow pipe 16 including two pipes.
【0019】前記溶接点Aから、前記溶接点Bを通り、
前記溶接点Cに至るまでの断面形状は、凹型から凸型ま
で変化するので、その特徴点の性質である特徴点の周辺
の状況も変化するため、形状データの特徴点と形状モデ
ルの特徴点の間で対応づけが不可能であることから両者
を比較することができず、正確な着目する特徴点を特定
することが不可能である。From the welding point A through the welding point B,
Since the cross-sectional shape up to the welding point C changes from a concave shape to a convex shape, the condition around the feature point, which is the property of the feature point, also changes. Therefore, the feature point of the shape data and the feature point of the shape model It is impossible to compare the two because they cannot be associated with each other, and it is impossible to specify an accurate feature point of interest.
【0020】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は次の通りである。本発明の目的は、認識対象物体
の特徴点の性質が変化する場合にも、形状の認識を行う
ことができる形状認識装置及び方法並びに形状認識プロ
グラムを記録した記録媒体を提供せんとするものであ
る。Here, the main objects to be solved by the present invention are as follows. An object of the present invention is to provide a shape recognition device and method capable of recognizing a shape even when the characteristics of feature points of a recognition target object change, and a recording medium recording the shape recognition program. is there.
【0021】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。Other objects of the present invention include the specification, drawings,
Especially, it will be apparent from the description of each claim.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決に当たり、データの入出力の経路である入出力路と、
計測データから形状データを形成する形状計測部と、前
記形状データを蓄積する形状データ蓄積部と、ノイズを
消去する前処理部と、ノイズ消去された前記形状データ
を蓄積するプロフィール蓄積部と、形状モデルを構築す
る形状モデル構築部と、前記形状モデルを格納する形状
モデル格納部と、現在の形状データと前記形状モデルの
照合を行う各セグメント照合部と、特徴点の出力及び前
記形状モデルを更新する特徴点検出部とを有する装置を
用いることを特徴とする。In order to solve the above problems, the present invention provides an input / output path which is an input / output path for data,
A shape measurement unit that forms shape data from measurement data, a shape data storage unit that stores the shape data, a preprocessing unit that erases noise, a profile storage unit that stores the noise-erased shape data, and a shape A geometric model construction unit that constructs a model, a geometric model storage unit that stores the geometric model, segment matching units that collate the current geometric data with the geometric model, output of feature points, and update the geometric model. And a device having a feature point detecting unit that operates.
【0023】また、レンジセンサ等の検出器等から入力
された認識対象物体の測定データをノイズ消去して形状
データとし、当該形状データのセグメント、パラメー
タ、特徴点から形状モデルを構築し、現在の形状データ
と過去の形状モデルを比較して、現在のパラメータ及び
特徴点を検出して、形状モデルを更新して、特徴点を出
力する方法を用いることを特徴とする。また、上記装置
運転における上記方法を実行制御するプログラムを記録
した記録媒体を用いることを特徴とする。Further, the measurement data of the object to be recognized, which is input from a detector such as a range sensor, is noise-erased to form shape data, and a shape model is constructed from the segments, parameters, and feature points of the shape data. It is characterized by using a method of comparing the shape data and the past shape model, detecting the current parameters and feature points, updating the shape model, and outputting the feature points. Further, it is characterized in that a recording medium recording a program for controlling execution of the method in the operation of the apparatus is used.
【0024】更に具体的詳細に述べると、当該課題の解
決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に
亙る新規な特徴的構成手段又は手法を採用することによ
り、前記目的を達成するよう為される。More specifically, in order to solve the problem, the present invention achieves the above-mentioned object by adopting a novel characteristic construction means or method ranging from a superordinate concept to a subordinate concept enumerated below. Done.
【0025】即ち、本発明装置の第1の特徴は、変形及
び移動する可能性のある認識対象物体の決められた特徴
点を認識する装置であって、データの入出力の経路であ
る入出力路と、当該入出力路を通して入力された計測デ
ータを多次元座標列である形状データに形成する形状計
測部と、当該形状計測部からの当該形状データを蓄積す
るプロフィール蓄積部と、初期時刻において当該プロフ
ィール蓄積部に蓄積された当該形状データを線分又は四
角形又は折れ線又は1つ以上の線分あるいは曲線を構成
要素とした図形によるセグメント化をし、セグメント及
び当該各セグメント間の角度のパラメータ及び各セグメ
ント間の接触点又は最近傍点である特徴点をもつ形状モ
デルを自動的に又は人手入力によって構築して、特徴点
を前記入出力路から出力する形状モデル構築部と、当該
形状モデル構築部で構築された前記形状モデルを格納す
る形状モデル格納部と、前記プロフィール蓄積部で蓄積
された現在の形状データと当該形状モデル格納部に格納
された前記形状モデルを照合して各セグメントの位置情
報を抽出する各セグメント照合部と、当該各セグメント
照合部での位置情報から前記特徴点及び前記パラメータ
を検出して現在の形状モデルを作成し、前記形状モデル
格納部の前記形状モデルを更新して、前記特徴点を前記
入出力路を通して出力する特徴点検出部とを有してなる
形状認識装置の構成採用にある。That is, the first feature of the device of the present invention is a device for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object that may be deformed and moved, and is an input / output path for data. Shape, a shape measurement unit that forms measurement data input through the input / output path into shape data that is a multidimensional coordinate sequence, a profile accumulation unit that accumulates the shape data from the shape measurement unit, and an initial time The shape data accumulated in the profile accumulating section is segmented by a line segment, a quadrangle, a polygonal line, or a figure having one or more line segments or curves as constituent elements, and a parameter of a segment and an angle between each segment and A shape model having a feature point that is a contact point or a closest point between each segment is constructed automatically or by manual input, and The shape model construction unit for outputting, the shape model storage unit for storing the shape model constructed by the shape model construction unit, the current shape data accumulated in the profile accumulation unit and the shape model storage unit Each segment matching unit that collates the shape model and extracts the position information of each segment, and creates the current shape model by detecting the feature points and the parameters from the position information in each segment matching unit, According to another aspect of the present invention, there is employed a configuration of a shape recognition device including: a feature point detection unit that updates the shape model in the shape model storage unit and outputs the feature point through the input / output path.
【0026】本発明装置の第2の特徴は、上記本発明装
置の第1の特徴における前記形状計測部と前記プロフィ
ール蓄積部が、相互間に、当該形状計測部からの形状デ
ータを蓄積する形状データ蓄積部と、当該形状データ蓄
積部で蓄積された当該形状データのノイズを消去する前
処理部を介設し、前記プロフィール蓄積部は、当該前処
理部からの当該形状データを蓄積してなる形状認識装置
の構成採用にある。A second feature of the device of the present invention is that the shape measuring unit and the profile accumulating unit in the first feature of the device of the present invention mutually accumulate the shape data from the shape measuring unit. A data storage unit and a pre-processing unit that erases noise of the shape data stored in the shape data storage unit are provided, and the profile storage unit stores the shape data from the pre-processing unit. This is in adopting the configuration of the shape recognition device.
【0027】本発明装置の第3の特徴は、上記本発明装
置の第1又は第2の特徴における前記パラメータの検出
が、セグメントの位置を変数として記述された評価関数
の評価値を用いてなされたものである形状認識装置の構
成採用にある。A third feature of the device of the present invention is that the detection of the parameter in the first or second feature of the device of the present invention is performed by using the evaluation value of the evaluation function described with the position of the segment as a variable. This is due to the adoption of the configuration of the shape recognition device.
【0028】本発明方法の第1の特徴は、変形及び移動
する可能性のある認識対象物体の決められた特徴点を認
識する方法であって、入力された前記認識対象物体の計
測データから形状変形しないセグメントの連結又は集合
を有する形状データを形成し、当該形状データを蓄積
し、当該形状データが初期時刻のものであれば、蓄積さ
れた当該形状データを線分又は四角形又は折れ線又は1
つ以上の線分あるいは曲線を構成要素とした図形による
セグメント化をし、セグメント及び当該各セグメント間
の角度のパラメータ及び各セグメント間の接触点又は最
近傍点である特徴点をもつ形状モデルを自動的に又は人
手入力によって構築して、前記特徴点を出力し、前記形
状データが初期時刻のものでなければ、蓄積された現在
の形状データと過去の形状モデルを照合することによ
り、位置情報を得て、前記位置情報から現在のパラメー
タ及び現在の特徴点を検出して現在の形状モデルを作成
し、前記過去の形状モデルを現在の形状モデルに更新し
て、前記特徴点を出力してなる形状認識方法の構成採用
にある。The first feature of the method of the present invention is a method for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object which may be deformed and moved, and the shape is obtained from the input measurement data of the recognition target object. Forming shape data having a concatenation or set of undeformed segments, accumulating the shape data, and if the shape data is at the initial time, the accumulated shape data is a line segment, a rectangle, a polygonal line, or 1
Performs segmentation by a figure with one or more line segments or curves as constituent elements, and automatically creates a shape model with the parameters of the segment and the angle between each segment, and the feature points that are the contact points or nearest points between each segment. Position information is obtained by collating the accumulated current shape data with past shape models if the shape data is not at the initial time. Then, a current shape model is created by detecting the current parameter and the current feature point from the position information, the past shape model is updated to the current shape model, and the feature point is output. It is in adopting the configuration of the recognition method.
【0029】本発明方法の第2の特徴は、上記本発明方
法の第1の特徴における前記形状データが、多次元座標
列のデータである形状認識方法の構成採用にある。A second feature of the method of the present invention is the adoption of a configuration of a shape recognition method in which the shape data in the first feature of the method of the present invention is data of a multidimensional coordinate sequence.
【0030】本発明方法の第3の特徴は、上記本発明方
法の第1又は第2の特徴における前記形状データの形成
において、前記計測データのノイズの除去も行ってなる
形状認識方法の構成採用にある。A third feature of the method of the present invention is that the shape recognition method according to the first or second feature of the method of the present invention is configured so that noise of the measurement data is also removed. It is in.
【0031】本発明方法の第4の特徴は、上記本発明方
法の第1、第2又は第3の特徴における前記パラメータ
の検出が、前記セグメントの位置を変数として記述され
た評価関数の評価値を用いて、前記パラメータを推定し
て行ってなる形状認識方法の構成採用にある。A fourth feature of the method of the present invention is that the detection of the parameter in the first, second or third feature of the method of the present invention is performed by using the position of the segment as a variable and the evaluation value of the evaluation function. The configuration of the shape recognition method is performed by estimating the parameters by using.
【0032】本発明記録媒体の第1の特徴は、変形及び
移動する可能性のある認識対象物体の決められた特徴点
を認識する装置をコンピュータにより制御するプログラ
ムを記録した記録媒体であって、前記認識対象物体を計
測した計測データを入出力路を通して形状計測部に入力
し、当該形状計測部により前記認識対象物体の計測デー
タを多次元座標列の形状データで表現し、当該形状計測
部での当該形状データを形状データ蓄積部に蓄積する第
1のステップと、前処理部において、当該形状データ蓄
積部に蓄積された当該形状データに対して多次元座標に
おけるノイズ除去処理を行い、当該ノイズ除去処理を行
った当該形状データをプロフィール蓄積部に蓄積する第
2のステップと、当該プロフィール蓄積部に蓄積された
前記形状データが、初期時刻におけるものか否かを判定
する第3のステップと、前記第3のステップで、もし初
期時刻における前記形状データである場合は、形状モデ
ル構築部は、初期時刻において前記プロフィール蓄積部
に蓄積された前記形状データから形状モデルの構築を行
うに当たり、当該形状データを線分又は四角形又は折れ
線又は1つ以上の線分あるいは曲線を構成要素とした図
形のセグメント化をする第4のステップと、前記プロフ
ィール蓄積部に蓄積された前記形状データ中から各セグ
メント及び当該各セグメント間の角度のパラメータ及び
各セグメント間の接触点又は最近傍点である特徴点を自
動的に又は人手入力によって抽出して得る第5のステッ
プと、前記セグメント、前記パラメータ及び前記特徴点
で記述された形状モデルを構築する第6のステップと、
当該形状モデルを形状モデル格納部に格納する第7のス
テップと、当該形状モデルの特徴点を前記コンピュータ
に出力して終了する第8のステップと、前記第3のステ
ップにおいて、もし初期時刻における前記形状データで
無い場合には、各セグメント照合部によって、前記形状
モデル格納部に格納された過去の形状モデルと、前記プ
ロフィール蓄積部に蓄積されている現在の形状データと
を比較し、前記各セグメントの位置情報を抽出する第9
のステップと、当該位置情報から前記現在のパラメータ
及び特徴点の検出を特徴点検出部により行う第10のス
テップと、当該特徴点検出部は、前記現在のパラメータ
及び特徴点を有する形状モデルを作成し、前記形状モデ
ル格納部に更新して格納する第11のステップと、前記
現在の特徴点を前記入出力路を通して前記コンピュータ
に出力して終了する第12のステップと、の一連の手順
処理を実行してなる形状認識プログラムを記録した記録
媒体の構成採用にある。A first feature of the recording medium of the present invention is a recording medium in which a program for controlling a device for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object that may be deformed and moved by a computer is recorded, The measurement data obtained by measuring the recognition target object is input to a shape measurement unit through an input / output path, and the shape measurement unit expresses the measurement data of the recognition target object as shape data of a multidimensional coordinate sequence. The first step of accumulating the shape data in the shape data accumulating unit, and the pre-processing unit performs noise removal processing in the multidimensional coordinates on the shape data accumulating in the shape data accumulating unit, The second step of accumulating the shape data subjected to the removal processing in the profile accumulating unit and the shape data accumulated in the profile accumulating unit are In the third step of determining whether or not it is at the initial time, and in the third step, if the shape data at the initial time, the shape model construction unit stores in the profile storage unit at the initial time. In constructing a shape model from the formed shape data, a fourth step of segmenting a figure using the shape data as a line segment, a quadrangle, a polygonal line, or one or more line segments or curves, From the shape data stored in the profile storage unit, parameters of angle between each segment and each segment and feature points that are contact points or nearest points between each segment can be automatically or manually extracted. The fifth step is to construct a shape model described by the segment, the parameter and the feature point. And the step of 6,
In the seventh step of storing the shape model in the shape model storage unit, the eighth step of outputting the feature points of the shape model to the computer and terminating, and the third step, If the shape data is not the shape data, each segment matching unit compares the past shape model stored in the shape model storage unit with the current shape data stored in the profile storage unit, Ninth to extract the position information of
And a tenth step of detecting the current parameters and feature points by the feature point detection unit from the position information, and the feature point detection unit creates a shape model having the current parameters and feature points. Then, a series of procedural processing including an eleventh step of updating and storing in the shape model storage unit and a twelfth step of outputting the current feature point to the computer through the input / output path and ending the processing. This is in adopting the configuration of the recording medium in which the shape recognition program to be executed is recorded.
【0033】本発明記録媒体の第2の特徴は、上記本発
明記録媒体の第1の特徴における前記パラメータの検出
が、前記セグメントの位置を変数として記述された評価
関数の評価値を用いてなされてなる形状認識プログラム
を記録した記録媒体の構成採用にある。A second characteristic of the recording medium of the present invention is that the detection of the parameter in the first characteristic of the recording medium of the present invention is performed by using the evaluation value of the evaluation function described with the position of the segment as a variable. The configuration of the recording medium that stores the shape recognition program is as follows.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】本発明の原理は、変形又は移動す
る可能性のある認識対象物体の決められた特徴点を認識
するものであり、物体を形状変形しない部位であるセグ
メントの連結又は集合とし、特徴点を前記各セグメント
間の接触点又は最近傍点とするので、形状データにおけ
るその各セグメント間の状態をパラメータで記述するた
め、前記認識対象物体が変形する場合でもその形状デー
タから形状モデルを構築することができ、過去の認識結
果に従った形状モデルと現在の形状データを比較するこ
とで得られる位置情報から現在のパラメータ及び特徴点
を検出できるものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The principle of the present invention is to recognize a predetermined feature point of a recognition target object that may be deformed or moved, and to connect or aggregate segments that are parts that do not deform the shape of the object. Since the feature points are the contact points or the nearest points between the segments, the state between the segments in the shape data is described by a parameter. Therefore, even when the recognition target object is deformed, the shape model is calculated from the shape data. Can be constructed, and the current parameters and feature points can be detected from the position information obtained by comparing the shape model according to the past recognition result with the current shape data.
【0035】以下、添付図面を参照して、本発明の一実
施形態に係る装置例1及び装置例2、並びに方法例1、
方法例2、方法例3及び方法例4につき順に説明する。Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a device example 1 and a device example 2 according to an embodiment of the present invention, and a method example 1,
Method example 2, method example 3 and method example 4 will be described in order.
【0036】(装置例1)
本装置例を図1を参照して説明する。図1は、本装置例
のブロック構成図である。本装置例は、図示しないデー
タの入出力の経路である入出力路と、前記入出力路から
の計測データを2次元座標列である形状データとして形
成する形状計測部1と、前記形状計測部1の形状データ
を蓄積する形状データ蓄積部2と、形状データ蓄積部2
で蓄積された形状データのノイズを消去する前処理部3
と、前記前処理部3でのノイズ消去された形状データを
蓄積するプロフィール蓄積部4と、前記プロフィール蓄
積部4で蓄積された形状データから自動的に形状モデル
を構築し特徴点を前記入出力路へ出力する形状モデル構
築部5と、前記形状モデル構築部5で構築された形状モ
デルを格納する形状モデル格納部6と、前記プロフィー
ル蓄積部4での現在の形状データと形状モデル格納部6
での形状モデルを照合して各セグメントの位置情報を抽
出する各セグメント照合部7と、前記各セグメント照合
部7での位置情報からパラメータ及び特徴点を検出して
現在の形状モデルを作成し、前記形状モデル格納部6の
前記形状モデルを更新して、前記特徴点を前記入出力路
へ出力する特徴点検出部8とを備える。(Device Example 1) This device example will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of an example of this apparatus. An example of this device is an input / output path which is a path for inputting / outputting data, a shape measuring section 1 which forms measurement data from the input / output path as shape data which is a two-dimensional coordinate sequence, and the shape measuring section. The shape data storage unit 2 for storing the shape data 1 and the shape data storage unit 2
Preprocessing unit 3 for eliminating the noise of the shape data accumulated in
A profile accumulating section 4 for accumulating noise-eliminated shape data in the pre-processing section 3; and automatically constructing a shape model from the shape data accumulated in the profile accumulating section 4 to input / output the characteristic points. The shape model construction unit 5 for outputting to the road, the shape model storage unit 6 for storing the shape model constructed by the shape model construction unit 5, the current shape data and the shape model storage unit 6 in the profile storage unit 4.
Each segment matching unit 7 that collates the shape model in to extract the position information of each segment, and detects the parameters and feature points from the position information in each segment matching unit 7 to create the current shape model, A feature point detection unit 8 that updates the shape model in the shape model storage unit 6 and outputs the feature point to the input / output path.
【0037】(装置例2)
本装置例は、前記装置例1の一部を変更したものであ
り、図2を参照して説明する。図2は、本装置例のブロ
ック構成図である。図1と比較して、形状モデル構築部
5の代りに、入出力路を通した人手入力によってプロフ
ィール蓄積部4に蓄積された形状データから形状モデル
を構築する形状モデル入力部5aが設けられており、形
状モデル格納部6は、前記形状モデル入力部5で構築さ
れた形状モデルを格納する装置であり、その他の部分は
同一であり、説明は省略する。(Device Example 2) This device example is a modification of the device example 1 and will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the example of the apparatus. Compared with FIG. 1, instead of the shape model construction unit 5, a shape model input unit 5a for constructing a shape model from the shape data accumulated in the profile accumulation unit 4 by manual input through an input / output path is provided. The shape model storage unit 6 is a device for storing the shape model constructed by the shape model input unit 5, and the other parts are the same and the description thereof will be omitted.
【0038】(方法例1)
本方法例は、前記装置例1に対応適用したものであり、
同じく図1と、他に図3及び図4を参照して説明する。
図3は、本方法例の形状モデルの表現を示した説明図で
あり、図4は、形状モデルと形状データの比較を示す説
明図である。(Method Example 1) This method example is applied corresponding to the above-mentioned device example 1,
Similarly, FIG. 1 and other FIGS. 3 and 4 will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the representation of the shape model of this method example, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the comparison between the shape model and the shape data.
【0039】先ず、図1を参照して説明する。計測の対
象となる認識対象物体をレンジセンサ等の検出器により
計測した計測データを図示しない入出力路を通して形状
計測部1に送り、形状計測部1により前記形状物体の前
記計測データを2次元座標列の形状データで表現する。First, a description will be given with reference to FIG. Measurement data obtained by measuring a recognition target object to be measured by a detector such as a range sensor is sent to the shape measuring unit 1 through an input / output path (not shown), and the shape measuring unit 1 sends the measurement data of the shaped object to the two-dimensional coordinates. Expressed by the shape data of the column.
【0040】ここで、前記2次元座標列の表現は、例え
ば図3の(a)のような2次元画像平面による表現方法
である。前記形状計測部1で形成された形状データは、
形状データ蓄積部2に蓄積される。Here, the expression of the two-dimensional coordinate sequence is an expression method using a two-dimensional image plane as shown in FIG. The shape data formed by the shape measuring unit 1 is
It is stored in the shape data storage unit 2.
【0041】前処理部3は、前記形状データ蓄積部2に
蓄積された形状データに対して2次元座標列におけるノ
イズ除去処理を行い、当該ノイズ除去処理を行った形状
データをプロフィール蓄積部4に蓄積する。The preprocessing unit 3 performs noise removal processing on the shape data stored in the shape data storage unit 2 in the two-dimensional coordinate sequence, and stores the shape data subjected to the noise removal processing in the profile storage unit 4. accumulate.
【0042】形状モデル構築部5は、初期時刻において
前記プロフィール蓄積部4に蓄積された形状データから
形状モデルの構築を行う。当該形状モデルの構築は、前
記形状データから構成要素を抽出し、構成要素をセグメ
ント化することにより、各セグメント及び当該各セグメ
ント間の角度のパラメータ及びセグメント間の接触点又
は最近傍点である特徴点で記述された形状モデルにモデ
ル化して自動的に作成して、前記形状モデルを形状モデ
ル格納部6に格納して特徴点を外部に前記入出力路を通
して出力する。The shape model construction unit 5 constructs a shape model from the shape data stored in the profile storage unit 4 at the initial time. The construction of the shape model is performed by extracting constituent elements from the shape data and segmenting the constituent elements, thereby defining parameters of each segment and an angle between the respective segments, and a feature point that is a contact point or a nearest point between the segments. The shape model described in 1) is automatically created, the shape model is stored in the shape model storage unit 6, and the feature points are output to the outside through the input / output path.
【0043】ここで、前記形状モデルとして、図3の
(b)のように、セグメントseg1、seg2、パラ
メータα(seg1,seg2)、特徴点Q(x,y)
から構成し、各セグメントの構成要素として、特徴点に
交差する各セグメントの線分の数、線分の長さ、線分同
士の角度、線分の端点情報を記述し、パラメータとし
て、前記各セグメント情報及び当該各セグメント間の角
度を記述し、特徴点として、特徴点のx,y座標を記述
する。なお、次記号における添字のsは始点、eは終点
の意味であり、以下同様である。Here, as the shape model, as shown in FIG. 3B, segments seg1, seg2, parameters α (seg1, seg2), characteristic points Q (x, y).
The number of line segments of each segment that intersects the characteristic point, the length of the line segment, the angle between the line segments, and the end point information of the line segment are described as the constituent elements of each segment, and each of the above-mentioned The segment information and the angle between the respective segments are described, and the x and y coordinates of the characteristic point are described as the characteristic point. In the following symbols, the subscript s means the start point and e means the end point, and so on.
【0044】各セグメントの記述は例えば次に示す様に
なる。セグメントの記述:線分の数,線分の長さ,線分
同士の角度,線分の端点情報
例:2
seg1…1,L1,null,((x1s,y1s),
(x1e,y1e))
seg2…1,L2,null,((x2s,y2s),
(x2e,y2e))
パラメータ:角度(交差するセグメント1,交差するセ
グメント2)
α(seg1,seg2)
特徴点:(x座標,y座標)
Q(x,y)The description of each segment is as follows, for example. Segment description: Number of line segments, line segment length, angle between line segments, line segment end point information example: 2 seg1 ... 1, L1, null, ((x 1s , y 1s ),
(X 1e , y 1e )) seg2 ... 1, L2, null, ((x 2s , y 2s ),
(X 2e , y 2e )) Parameter: angle (intersecting segment 1, intersecting segment 2) α (seg1, seg2) Feature point: (x coordinate, y coordinate) Q (x, y)
【0045】次に、新たに現在の形状データが前記プロ
フィール蓄積部4に蓄積された場合、前記各セグメント
照合部7によって、当該形状モデル格納部6に格納され
た過去の形状モデルと、前記プロフィール蓄積部4に蓄
積されている現在の形状データとを比較し、前記各セグ
メントの位置情報を抽出して、当該位置情報から前記現
在の形状データのパラメータ及び特徴点の検出を特徴点
検出部8により行い、現在のパラメータ及び特徴点から
の形状モデルを作成する。Next, when new shape data is newly stored in the profile storage unit 4, the segment matching unit 7 stores the past shape model stored in the shape model storage unit 6 and the profile. The feature point detection unit 8 compares the current shape data stored in the storage unit 4 to extract the position information of each segment, and detects the parameters and feature points of the current shape data from the position information. Then, a shape model is created from the current parameters and feature points.
【0046】ここで、前記位置情報の抽出及び前記パラ
メータ及び特徴点の検出は、例えば、先ず図4(a)に
示す時刻t―1の形状モデルと、同じく(b)に示す時
刻tの形状データとを比較して、各セグメント毎の各構
成要素の位置情報を求めて抽出し、同じく(c)のよう
にパラメータαtを決定し、次に時刻t―1の形状モデ
ルに記載されている特徴点Q(xt − 1,yt − 1)から、
現在の特徴点Q(xt,yt)を算出して検出する。Here, the extraction of the position information and the detection of the parameters and the characteristic points are performed, for example, by first using the shape model at time t-1 shown in FIG. 4A and the shape at time t shown in FIG. 4B. By comparing with the data, the positional information of each constituent element for each segment is obtained and extracted, the parameter α t is determined similarly as in (c), and then the shape model at time t-1 is described. From the characteristic points Q (x t − 1 , y t − 1 )
The current feature point Q (x t , y t ) is calculated and detected.
【0047】最後に、前記特徴点検出部8は、前記現在
のパラメータを有する形状モデルを前記形状モデル格納
部6に更新・格納して、前記現在の特徴点を前記入出力
路を通して外部に出力する。Finally, the feature point detection unit 8 updates and stores the shape model having the current parameters in the shape model storage unit 6, and outputs the current feature points to the outside through the input / output path. To do.
【0048】(方法例2)
本方法例は、前記装置例2に対応したものであり、同じ
く図2を参照して説明する。前記方法例1と比較して、
形状モデルの構築において、前記プロフィール蓄積部4
からの形状データにより自動的に形状モデルの構築をす
る方法ではなく、形状データのセグメント化、パラメー
タ及び特徴点の抽出を人手によって入出力路を通して入
力を行い形状モデルを構築する手順となっている。その
他の部分については、方法例1と同様であり、説明は省
略する。(Method Example 2) This method example corresponds to the apparatus example 2 and will be described with reference to FIG. Compared with the method example 1,
In the construction of the shape model, the profile storage unit 4
It is not a method of automatically constructing a shape model from the shape data from, but it is a procedure to construct a shape model by manually inputting segmentation of shape data and extraction of parameters and feature points through an input / output path. . The other parts are the same as in Method Example 1, and the description thereof is omitted.
【0049】(方法例3)
本方法例は、前記装置例1及び前記装置例2に対応し、
前記方法例1及び前記方法例2とは形状データのモデル
化の手順を異にするものであり、図5を参照して説明す
る。図5(a)は、セグメントが長四角形(四角形)で
ある形状モデルの説明図であり、(b)は、セグメント
が折れ線である形状モデルの説明図である。前記長四角
形で表現されるセグメントは、例えば溶接すべき板をそ
のままモデル化し、前記折れ線で表現されるセグメント
は、例えば溶接すべき板の計測される可能性がある面を
モデル化している。なお、本方法例3は、形状データの
モデル化以外の手順は前記方法例1及び方法例2と同一
であるので、説明は省略する。(Method Example 3) This method example corresponds to the device example 1 and the device example 2,
The method example 1 and the method example 2 are different in the procedure of modeling the shape data, and will be described with reference to FIG. FIG. 5A is an explanatory diagram of a shape model in which a segment is a long quadrangle (quadrangle), and FIG. 5B is an explanatory diagram of a shape model in which a segment is a polygonal line. The segment represented by the rectangular shape models the plate to be welded as it is, and the segment represented by the polygonal line models the surface of the plate to be welded that may be measured. Since the method example 3 is the same as the method example 1 and the method example 2 except for the modeling of the shape data, the description thereof will be omitted.
【0050】本方法例における形状データのモデル化
は、先ずセグメントが長四角形の場合は、図5(a)を
参照して、形状モデルは、長四角形のセグメントseg
1,seg2、パラメータα(seg1,seg2)、
特徴点Q(x,y)から構成し、各セグメントの構成要
素として、特徴点Qに交差する長四角形の各セグメント
の各辺の線分の数、線分の長さ、線分同士の角度、線分
の端点情報を記述し、パラメータとして、前記各セグメ
ント情報及び当該各セグメント間の角度を記述し、特徴
点Qとして、特徴点のx,y座標を記述する。In the modeling of the shape data in this example of the method, first, when the segment is a long quadrangle, referring to FIG. 5A, the shape model is a long quadrangle segment seg.
1, seg2, parameter α (seg1, seg2),
The number of line segments of each side of each segment of a rectangular rectangle that intersects with the feature point Q, the length of the line segment, and the angle between the line segments, which are configured from the feature points Q (x, y) , The end point information of the line segment is described, the segment information and the angle between the segments are described as parameters, and the x and y coordinates of the feature point are described as the feature point Q.
【0051】各セグメントの記述は例えば次に示す様に
なる。セグメントの記述:線分の数,線分の長さ,線分
同士の角度,線分の端点情報The description of each segment is as follows, for example. Segment description: Number of line segments, line segment length, angle between line segments, line segment end point information
【0052】例:2
seg1…4,
line1…L1,(line2(90),line3
(90)),((x11s,y11s),(x11e,y11e))
line2…L2,(line1(90),line4
(90)),((x12s,y12s),(x12e,y12e))
line3…L3,(line1(90),line4
(90)),((x13s,y13s),(x13e,y13e))
line4…L4,(line2(90),line3
(90)),((x14s,y14s),(x14e,y14e))Example: 2 seg1 ... 4, line1 ... L1, (line2 (90), line3
(90)), ((x 11s , y 11s ), (x 11e , y 11e )) line2 ... L2, (line1 (90), line4
(90)), ((x 12s , y 12s ), (x 12e , y 12e )) line3 ... L3, (line1 (90), line4
(90)), ((x 13s , y 13s ), (x 13e , y 13e )) line4 ... L4, (line2 (90), line3
(90)), ((x 14s , y 14s ), (x 14e , y 14e ))
【0053】seg2…4,
line1…L1,(line2(90),line3
(90)),((x21s,y21s),(x21e,y21e))
line2…L2,(line1(90),line4
(90)),((x22s,y22s),(x22e,y22e))
line3…L3,(line1(90),line4
(90)),((x23s,y23s),(x23e,y23e))
line4…L4,(line2(90),line3
(90)),((x24s,y24s),(x24e,y24e))Seg2 ... 4, line1 ... L1, (line2 (90), line3
(90)), ((x 21s , y 21s ), (x 21e , y 21e )) line2 ... L2, (line1 (90), line4
(90)), ((x 22s , y 22s ), (x 22e , y 22e )) line3 ... L3, (line1 (90), line4
(90)), ((x 23s, y 23s), (x 23e, y 23e)) line4 ... L4, (line2 (90), line3
(90)), ((x 24s , y 24s ), (x 24e , y 24e ))
【0054】パラメータ:角度(交差するセグメント;
ライン,交差するセグメント;ライン)
α(seg1;line1,seg2;line1)
特徴点:(x座標,y座標)
Q(x,y)Parameter: angle (intersecting segment;
Line, intersecting segment; line) α (seg1; line1, seg2; line1) Feature point: (x coordinate, y coordinate) Q (x, y)
【0055】次にセグメントが折れ線の場合は、図5
(b)を参照して、形状モデルは、長四角形のセグメン
トseg1,seg2、パラメータα(seg1,se
g2)、特徴点Q(x,y)から構成し、各セグメント
の構成要素として、特徴点に交差する折れ線の各セグメ
ントの線分の数、線分の長さ、線分同士の角度、線分の
端点情報を記述し、パラメータとして、前記各セグメン
ト情報及び当該各セグメント間の角度を記述し、特徴点
として、特徴点のx,y座標を記述する。Next, when the segment is a polygonal line, FIG.
Referring to (b), the shape model is a rectangular segment seg1, seg2, a parameter α (seg1, se
g2), composed of feature points Q (x, y), and as the constituent elements of each segment, the number of line segments of each segment of the polygonal line intersecting the feature points, the length of the line segment, the angle between the line segments, and the line The end point information of the minutes is described, the segment information and the angle between the segments are described as parameters, and the x and y coordinates of the feature points are described as the feature points.
【0056】各セグメントの記述は例えば次に示す様に
なる。セグメントの記述:線分の数,線分の長さ,線分
同士の角度,線分の端点情報
seg1…2,
line1…L1,(line2(90)),((x
11s,y11s),(x11e,y11e))
line2…L2,(line1(90)),((x
12s,y12s),(x12e,y12e))The description of each segment is as follows, for example. Segment description: number of line segments, line segment length, angle between line segments, line segment end point information seg1 ... 2, line1 ... L1, (line2 (90)), ((x
11s , y 11s ), (x 11e , y 11e )) line2 ... L2, (line1 (90)), ((x
12s , y 12s ), (x 12e , y 12e ))
【0057】seg2…2,
line1…L1,(line2(90)),((x
21s,y21s),(x21e,y21e))
line2…L2,(line1(90)),((x
22s,y22s),(x22e,y22e))Seg2 ... 2, line1 ... L1, (line2 (90)), ((x
21s , y 21s ), (x 21e , y 21e )) line2 ... L2, (line1 (90)), ((x
22s , y 22s ), (x 22e , y 22e ))
【0058】パラメータ:角度(交差するセグメント;
ライン,交差するセグメント;ライン)
α(seg1;line1,seg2;line1)
特徴点:(x座標,y座標)
Q(x,y)
なお、セグメントが1つ以上の線分あるいは曲線により
構成される図形の場合も、表現するに必要とするパラメ
ータを付加して記述することができる。Parameter: angle (intersecting segment;
Line, intersecting segment; line) α (seg1; line1, seg2; line1) Feature point: (x coordinate, y coordinate) Q (x, y) Note that a segment is composed of one or more line segments or curves. Even in the case of a figure, it is possible to describe it by adding parameters required for expression.
【0059】(方法例4)
本方法例は、前記方法例1のモデル化の手順を異にする
ものであり、図6を参照して説明する。図6は、本方法
例における形状データと形状モデルの関係を示す説明図
である。(Method Example 4) This method example is different from the method example 1 in the modeling procedure, and will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the shape data and the shape model in this method example.
【0060】[0060]
【外1】 [Outer 1]
【0061】[0061]
【外2】 [Outside 2]
【0062】[0062]
【外3】 [Outside 3]
【0063】[0063]
【外4】 [Outside 4]
【0064】[0064]
【外5】 [Outside 5]
【0065】次に、前記方法例1の形状認識方法の手順
をプログラムに表現して記録媒体に記録し、形状認識を
行う場合に図示しないコンピュータにより前記プログラ
ムを読み込んで、装置を当該コンピュータにより前記プ
ログラムの実行に従って制御して行う場合の前記プログ
ラムの手順を図1及び図7を参照して説明する。図7
は、本実施形態に係る形状認識プログラムのフローチャ
ートである。Next, when the shape recognition method of Method Example 1 is expressed in a program and recorded on a recording medium and shape recognition is performed, the program is read by a computer (not shown) and the apparatus is executed by the computer. A procedure of the program in the case of performing the control in accordance with the execution of the program will be described with reference to FIGS. Figure 7
3 is a flowchart of a shape recognition program according to this embodiment.
【0066】各ステップの流れについて説明する。計測
の対象となる認識対象物体をレンジセンサ等の検出器に
より計測した計測データを図示しない入出力路を通して
形状計測部1に送り、前記形状計測部1により前記認識
対象物体の計測データを2次元座標列の形状データで表
現し、前記形状計測部1での形状データを形状データ蓄
積部2に蓄積する(ステップST1)。The flow of each step will be described. Measurement data obtained by measuring a recognition target object to be measured by a detector such as a range sensor is sent to the shape measuring unit 1 through an input / output path (not shown), and the shape measuring unit 1 measures the measurement data of the recognition target object in two dimensions. It is represented by the shape data of the coordinate sequence, and the shape data of the shape measuring unit 1 is stored in the shape data storage unit 2 (step ST1).
【0067】前処理部3において、前記形状データ蓄積
部2に蓄積された形状データに対して2次元座標列にお
けるノイズ除去処理を行い、当該ノイズ除去処理を行っ
た形状データをプロフィール蓄積部4に蓄積する(ステ
ップST2)。In the preprocessing unit 3, the shape data stored in the shape data storage unit 2 is subjected to noise removal processing in the two-dimensional coordinate sequence, and the shape data subjected to the noise removal processing is stored in the profile storage unit 4. It is accumulated (step ST2).
【0068】次に前記プロフィール蓄積部4に蓄積され
た形状データが、初期時刻におけるものか否かを判定す
る(ステップST3)。Next, it is determined whether or not the shape data stored in the profile storage unit 4 is at the initial time (step ST3).
【0069】もし前記ステップST3において、初期時
刻における形状データである場合は、形状モデル構築処
理を行う。形状モデル構築部5は、初期時刻において前
記プロフィール蓄積部4に蓄積された形状データから形
状モデルの構築を行うに当たり、前記形状データを線分
のセグメント化をする(ステップST4)。If it is the shape data at the initial time in step ST3, the shape model construction process is performed. When constructing a shape model from the shape data stored in the profile storage unit 4 at the initial time, the shape model construction unit 5 segments the shape data into line segments (step ST4).
【0070】前記プロフィール蓄積部4に蓄積された形
状データ中から各セグメント及び当該各セグメント間の
角度のパラメータ及びセグメント間の接触点又は最近傍
点である特徴点を自動的に抽出して(ステップST
5)、前記セグメント、前記パラメータ及び前記特徴点
で記述された形状モデルにモデル化して構築し、形状モ
デル構築処理を終了する(ステップST6)。From the shape data accumulated in the profile accumulating section 4, the parameters of the respective segments and the angle between the respective segments and the characteristic points which are the contact points or the closest points between the segments are automatically extracted (step ST
5), model and build the shape model described by the segment, the parameter and the feature point, and finish the shape model construction process (step ST6).
【0071】前記形状モデルを形状モデル格納部6に格
納して(ステップST7)、当該形状モデルの特徴点を
前記入出力路を通して前記コンピュータに出力して終了
する(ステップST8)。The shape model is stored in the shape model storage unit 6 (step ST7), the characteristic points of the shape model are output to the computer through the input / output path, and the process is terminated (step ST8).
【0072】もし、前記ステップST3において、前記
プロフィールデータ蓄積部4に蓄積された形状データが
初期時刻におけるデータで無い場合には、各セグメント
照合部7によって、当該形状モデル格納部6に格納され
た過去の形状モデルと、前記プロフィール蓄積部4に蓄
積されている現在の形状データとを比較し、前記各セグ
メントの位置情報を抽出して(ステップST9)、当該
位置情報から前記現在のパラメータ及び特徴点の検出を
行い、現在の形状データの形状モデルの作成を特徴点検
出部8により行う(ステップST10)。If the shape data stored in the profile data storage unit 4 in step ST3 is not the data at the initial time, it is stored in the shape model storage unit 6 by each segment matching unit 7. The past shape model is compared with the current shape data accumulated in the profile accumulating unit 4, position information of each segment is extracted (step ST9), and the current parameters and characteristics are extracted from the position information. The points are detected, and the feature point detection unit 8 creates the shape model of the current shape data (step ST10).
【0073】前記特徴点検出部8は、前記現在のパラメ
ータ及び特徴点を有する形状モデルを前記形状モデル格
納部6に更新して格納して(ステップST11)、前記
現在の特徴点を前記入出力路を通して前記コンピュータ
に出力して終了する(ステップST12)。The feature point detection unit 8 updates the shape model having the current parameters and feature points in the shape model storage unit 6 and stores it (step ST11), and inputs and outputs the current feature point. The data is output to the computer through the path and the process ends (step ST12).
【0074】上記形状認識プログラムは、前記方法例1
に対応するものであり、前記形状モデル構築処理のステ
ップST4乃至ST6での形状モデルの構築を人手入力
によって行えば、方法例2に対応する。また、前記ステ
ップST4又はST9のセグメントを長四角形のセグメ
ント又は折れ線のセグメントを用いる手順を採れば前記
方法例3に対応するものとなる。The above shape recognition program is the above method example 1.
If the construction of the shape model in steps ST4 to ST6 of the shape model construction processing is carried out manually, it corresponds to the method example 2. If the segment of step ST4 or ST9 is a rectangular segment or a segment of polygonal line, it corresponds to the method example 3.
【0075】前記ステップST10の形状モデルのモデ
ル化の手順におけるパラメータの検出をセグメントの位
置を変数として記述した評価関数の評価値を用いて形状
モデルのパラメータを推定する手順を採れば前記方法例
4に対応するものとなる。If the procedure of estimating the parameters of the shape model using the evaluation value of the evaluation function in which the position of the segment is described as a variable is used for the parameter detection in the procedure of modeling the shape model in step ST10, the method example 4 described above is obtained. Will correspond to.
【0076】[0076]
【実施例】次に、本発明の実施形態の具体的な実施例を
挙げて説明する。本実施例は、前記装置例及び方法例に
係るものであり、図3並びに図8乃至図10を参照して
説明する。図8は、本実施例での形状認識装置が適用さ
れる溶接アークロボットシステムの構成図であり、図9
は、溶接における形状認識の手順を示すフローチャート
であり、図10は、(a)は溶接対象である交差する2
つのエルボウパイプからなる交差パイプの概略図であ
り、(b)は(a)中の溶接点における形状データを示
す説明図である。EXAMPLES Next, specific examples of the embodiments of the present invention will be described. This embodiment relates to the above apparatus example and method example, and will be described with reference to FIG. 3 and FIGS. 8 to 10. FIG. 8 is a configuration diagram of a welding arc robot system to which the shape recognition device according to the present embodiment is applied.
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of shape recognition in welding, and FIG.
It is a schematic diagram of the intersection pipe which consists of two elbow pipes, (b) is an explanatory view showing shape data in a welding point in (a).
【0077】本実施例は、前記装置例及び方法例をアー
ク溶接ロボットでの倣い点追跡への適用を図るものであ
り、倣い点である溶接点は特徴点と同一又は特徴点に依
存し、溶接における形状認識装置について図8を参照し
て説明する。The present embodiment is intended to apply the above-mentioned apparatus example and method example to tracing point tracing in an arc welding robot, and the welding point as the tracing point is the same as the characteristic point or depends on the characteristic point, A shape recognition device in welding will be described with reference to FIG.
【0078】アーク溶接ロボットシステムは、3次元に
自在に可動する複数関節のロボットアーム9と、当該ロ
ボットアーム9の先端に取り付けられた溶接を行う溶接
トーチ10及び2次元座標列の取込みを行うレンジセン
サ11と、前記ロボットアーム9、溶接トーチ10、レ
ンジセンサ11及び形状認識装置13を統括制御するコ
ンピュータ12と、前記装置例1又は前記装置例2に該
当する形状認識装置13と、前記コンピュータ12を遠
隔操作できるコントローラ14と、溶接の対象である溶
接対象物体15とからなる。The arc welding robot system includes a robot arm 9 having a plurality of joints that can move freely in three dimensions, a welding torch 10 attached to the tip of the robot arm 9 for welding, and a range for taking in a two-dimensional coordinate sequence. A sensor 11, a computer 12 that integrally controls the robot arm 9, a welding torch 10, a range sensor 11, and a shape recognition device 13, a shape recognition device 13 corresponding to the device example 1 or the device example 2, and the computer 12. Is composed of a controller 14 that can be remotely operated and a welding target object 15 that is a target of welding.
【0079】前記溶接対象物体15は、溶接点a,b,
cの各点に沿って溶接の軌道を描き、それぞれ2次元座
標列a1,b1,c1を有し、a→b→cと移動するに
つれて、特徴点の性質も凹→凸となるように変化し、当
該特徴点の性質が変化する。本実施例では、当該特徴点
の性質が変化する場合における溶接点の算出が可能であ
る。The object to be welded 15 has welding points a, b,
Welding trajectories are drawn along each point of c, and each has a two-dimensional coordinate sequence a1, b1, c1, and as it moves from a to b to c, the characteristics of the feature points also change from concave to convex. However, the property of the feature point changes. In the present embodiment, it is possible to calculate the welding point when the characteristics of the feature point change.
【0080】次に図9を参照して溶接処理について説明
する。先ず、前記コントローラ14を用いて前記溶接点
aに対応した前記ロボットアーム9の初期姿勢及び前記
溶接点cに対応した終期姿勢を前記コンピュータ12に
教示する(ステップST1′)。Next, the welding process will be described with reference to FIG. First, the controller 12 is used to teach the computer 12 the initial posture of the robot arm 9 corresponding to the welding point a and the final posture corresponding to the welding point c (step ST1 ').
【0081】前記ロボットアーム9は教示された前記初
期姿勢の情報を基に自動で開始点である前記溶接点aに
移動し、前記レンジセンサ11から図3(a)に示す前
記2次元座標列を前記コンピュータ12は収得して、そ
の入力データを前記コントローラ14のディスプレイ上
に表示すると共に前記形状認識装置13に送る(ステッ
プST2′)。The robot arm 9 automatically moves to the welding point a which is the starting point based on the information on the taught initial posture, and the range sensor 11 causes the two-dimensional coordinate sequence shown in FIG. The computer 12 obtains the input data, displays the input data on the display of the controller 14, and sends the input data to the shape recognition device 13 (step ST2 ').
【0082】前記形状認識装置13では、初期時刻での
認識処理をしてセグメントとセグメントの間のパラメー
タでモデル化して、形状モデルを自動的に作成する。当
該形状モデルは前記コンピュータ12のディスプレイ上
に表示され、溶接点を指示する(ステップST3′)。
前記コンピュータ12の制御により前記溶接トーチ10
から現在時刻tでの溶接点に火花を散らし溶接を行う
(ステップST4′)。The shape recognition device 13 performs recognition processing at the initial time, models with segments and parameters between the segments, and automatically creates a shape model. The shape model is displayed on the display of the computer 12 and indicates a welding point (step ST3 ').
The welding torch 10 is controlled by the computer 12.
From then on, sparks are scattered at the welding point at the current time t and welding is performed (step ST4 ').
【0083】前記コンピュータ12は、前記ロボットア
ーム9の現在時刻tでの姿勢と終期姿勢情報を比較し
て、溶接の経路の途中か終了点であるかを判定し、終了
点であれば溶接処理を終了し、経路の途中であれば、次
のステップに進む(ステップST5′)。The computer 12 compares the posture of the robot arm 9 at the current time t with the final posture information to determine whether the welding route is on the way or at the end point. If the end point, the welding process is performed. Is completed, and if it is in the middle of the route, the process proceeds to the next step (step ST5 ').
【0084】前記ロボットアーム9の初期姿勢、現在時
刻tでの姿勢及び終期姿勢の情報と、過去の時刻及び現
在の時刻tの溶接点の位置情報及び特徴点の情報から、
次の時刻t+1の溶接点を数学的に予測して溶接経路を
決定し、前記ロボットアーム9をその溶接経路に沿うよ
うにして制御して移動させる(ステップST6′)。From the information of the initial posture of the robot arm 9, the posture at the current time t and the final posture, and the position information of the welding point at the past time and the current time t and the characteristic point information,
The welding point at the next time t + 1 is mathematically predicted to determine the welding path, and the robot arm 9 is controlled and moved along the welding path (step ST6 ').
【0085】移動後の前記レンジセンサ11からの前記
溶接対象物体の断面の形状データを前記コンピュータ1
2は前記形状認識装置13に送り、当該形状認識装置1
3は、認識処理を行い移動後の時刻t+1のパラメータ
及び特徴点を検出して溶接点を得て、前記ステップST
4′に戻る(ステップST7′)。The shape data of the cross section of the object to be welded from the range sensor 11 after the movement is transferred to the computer 1.
2 is sent to the shape recognition device 13, and the shape recognition device 1
3 performs the recognition process to detect the parameters and characteristic points at time t + 1 after the movement to obtain the welding point, and the step ST
It returns to 4 '(step ST7').
【0086】以上のように溶接処理は、上記ステップの
流れとなる。次に、更に具体的な溶接処理の流れを、前
記溶接処理を同じく前記方法例1に適用した場合を例に
とって、図3、図4、図8及び図10を参照して説明す
る。As described above, the welding process is the flow of the above steps. Next, a more specific flow of the welding process will be described with reference to FIG. 3, FIG. 4, FIG. 8 and FIG. 10, taking the case where the welding process is also applied to the method example 1 as an example.
【0087】なお、前記溶接対象物体15の代りに、図
10の(a)における交差する2つのパイプからなる交
差エルボウパイプ16を溶接する場合の溶接対象物体と
する。前記交差エルボウパイプ16は、溶接点A,B,
Cを有して、図10(b)に示すように前記溶接点A,
B,Cそれぞれに対応する2次元座標列A1,B1,C
1及びそれぞれの特徴点を有する。Instead of the object 15 to be welded, an intersecting elbow pipe 16 consisting of two intersecting pipes in FIG. 10A is used as the object to be welded. The cross elbow pipe 16 has welding points A, B,
10C, the welding point A,
Two-dimensional coordinate sequence A1, B1, C corresponding to B and C, respectively
1 and each characteristic point.
【0088】当該具体的な溶接処理は、前記各溶接点
A,B,Cを開始点である溶接点A→経路中の点である
溶接点B→終了点である溶接点Cの順に溶接する場合で
ある。先ず、前記ロボットアーム9先端を前記溶接点A
に誘導し、初期姿勢を前記コンピュータ12に教示し、
次に、前記ロボットアーム9先端を前記溶接点Cに誘導
し、終期姿勢を前記コントローラ14を用いて前記コン
ピュータ12に教示する(ステップST1′)。In the concrete welding process, the welding points A, B and C are welded in the order of the welding point A which is the starting point, the welding point B which is a point in the path, and the welding point C which is the ending point. This is the case. First, the tip of the robot arm 9 is connected to the welding point A.
And teach the initial posture to the computer 12,
Next, the tip of the robot arm 9 is guided to the welding point C, and the final posture is taught to the computer 12 using the controller 14 (step ST1 ').
【0089】次に、教示された情報を基に前記ロボット
アーム9を開始点である前記溶接点Aに移動し、前記形
状認識装置13において、前記レンジセンサ11から入
力された計測データのノイズを除去して図3(a)に示
されるような形状データを得る(ステップST2′)。Next, based on the taught information, the robot arm 9 is moved to the welding point A which is the starting point, and the shape recognition device 13 eliminates noise in the measurement data input from the range sensor 11. It is removed to obtain the shape data as shown in FIG. 3 (a) (step ST2 ').
【0090】次に、線分抽出技術等を用いて、図3
(b)の様な形状モデルを構築する。当該形状モデル
は、2つのセグメントから構成され、当該各セグメント
の構成要素、パラメータα、特徴点Q(x、y)が自動
的に記述され、前記コンピュータ12において特徴点か
らの溶接点が特定される(ステップST3′)。Next, using the line segment extraction technique and the like, as shown in FIG.
A shape model as shown in (b) is constructed. The shape model is composed of two segments, the constituent elements of each segment, the parameter α, and the characteristic point Q (x, y) are automatically described, and the computer 12 specifies the welding point from the characteristic points. (Step ST3 ').
【0091】前記コンピュータ12の制御により、前記
溶接トーチ10から、現在時刻tにおける溶接点に火花
を散らして溶接を行う(ステップST4′)。前記コン
ピュータ12は、前記ロボットアーム9の現在時刻tで
の姿勢と終期姿勢を比較して、溶接経路の途中か終了点
の前記溶接点Cであるかを判定し、終了点の前記溶接点
Cであれば溶接処理を終了し、溶接経路の途中であれば
次のステップに進む(ステップST5′)。Under the control of the computer 12, the welding torch 10 disperses sparks at the welding point at the present time t to perform welding (step ST4 '). The computer 12 compares the posture of the robot arm 9 at the current time t with the final posture to determine whether it is the welding point C in the middle of the welding path or at the end point, and the welding point C at the end point. If so, the welding process is terminated, and if it is in the middle of the welding path, the process proceeds to the next step (step ST5 ').
【0092】前記コンピュータ12は、前記ロボットア
ーム9の初期姿勢、現在時刻tでの姿勢及び終期姿勢の
情報と、過去の時刻及び現在の時刻tの溶接点の位置情
報及び特徴点の情報から、次の時刻t+1の溶接点を数
学的に予測して溶接経路を決定し、前記ロボットアーム
9をその溶接経路に沿うようにして制御して移動させる
(ステップST6′)。The computer 12 uses the information on the initial posture, the posture at the current time t, and the final posture of the robot arm 9, the position information of the welding point at the past time and the current time t, and the characteristic point information, The welding point at the next time t + 1 is mathematically predicted to determine the welding path, and the robot arm 9 is controlled and moved along the welding path (step ST6 ').
【0093】移動後の前記レンジセンサ11からの前記
交差エルボウパイプ16の断面の計測データを前記コン
ピュータ12は前記形状認識装置13に送り、当該形状
認識装置13は、時刻t+1の認識処理を行い溶接点の
位置を算出する。The computer 12 sends the measurement data of the cross section of the cross elbow pipe 16 from the range sensor 11 after the movement to the shape recognition device 13, and the shape recognition device 13 performs the recognition process at time t + 1 to perform the welding point. Calculate the position of.
【0094】例えば、図4においてt−1→t,t→t
+1と置き換えて、図4(a)に示す時刻tの形状モデ
ルと図4(b)に示す移動後の時刻t+1の形状データ
とを比較して、形状モデルの各セグメント間の各構成要
素の位置情報を求め、図4(c)に示すようにパラメー
タαt+1を検出し、移動後の特徴点Q(xt + 1,
yt + 1)を検出する。当該移動後の特徴点からの溶接点
を得て、前記ステップST4′に戻る(ステップST
7′)。For example, in FIG. 4, t-1 → t, t → t
By replacing +1 with the shape model at the time t shown in FIG. 4A and the shape data at the time t + 1 after the movement shown in FIG. 4B, the shape model of each component between the segments of the shape model is compared. The position information is obtained, the parameter α t + 1 is detected as shown in FIG. 4 (c), and the feature point Q (x t + 1 ,
y t + 1) to detect. After obtaining the welding point from the characteristic point after the movement, the process returns to the step ST4 '(step ST
7 ').
【0095】次に、図9を参照して、当該溶接処理の流
れを説明する。当該溶接処理を行うプログラムは以下の
ステップ(ST)の流れとなる。ロボットアーム9を溶
接点の開始点及び終了点に誘導し、初期姿勢及び終期姿
勢をコントローラ14を用いてコンピュータ12に教示
する(ステップST1′)。Next, the flow of the welding process will be described with reference to FIG. The program for performing the welding process has the flow of the following step (ST). The robot arm 9 is guided to the starting point and the ending point of the welding point, and the initial posture and the final posture are taught to the computer 12 using the controller 14 (step ST1 ').
【0096】前記ロボットアーム9を開始点に移動し、
形状認識装置13において、レンジセンサ11から入力
された計測データのノイズを除去して形状データを得て
(ステップST2′)、形状モデルを構築して線分のセ
グメント、パラメータ、特徴点が自動的に記述され、前
記特徴点から溶接点が特定される(ステップST
3′)。The robot arm 9 is moved to the starting point,
In the shape recognition device 13, noise of the measurement data input from the range sensor 11 is removed to obtain shape data (step ST2 '), and a shape model is constructed to automatically determine line segment segments, parameters, and feature points. And a welding point is specified from the characteristic points (step ST
3 ').
【0097】溶接トーチ10から、現在の溶接点に火花
を散らして溶接を行い(ステップST4′)、前記ロボ
ットアーム9の現在の姿勢と終期姿勢を比較して、溶接
経路の途中か終了点であるかを判定し、終了点であれば
溶接を終了する(ステップST5′)。Sparks are scattered from the welding torch 10 to the current welding point to perform welding (step ST4 '), and the current posture and the final posture of the robot arm 9 are compared with each other to determine whether the robot arm 9 is in the middle or at the end of the welding path. It is determined whether there is any, and if it is the end point, the welding is ended (step ST5 ').
【0098】もし溶接経路の途中であれば、前記ロボッ
トアーム9の初期姿勢、現在の姿勢及び終期姿勢の情報
と、過去の時刻及び現在の時刻の溶接点の位置情報及び
特徴点の情報から、次の移動後の時刻の溶接点を数学的
に予測して溶接経路を決定し、前記ロボットアーム9を
その溶接経路に沿うようにして制御して移動させる(ス
テップST6′)。If in the middle of the welding path, from the information on the initial posture, the current posture, and the final posture of the robot arm 9, the past time and the position information of the welding point at the present time, and the characteristic point information, The welding point at the time after the next movement is mathematically predicted to determine the welding path, and the robot arm 9 is controlled and moved along the welding path (step ST6 ').
【0099】移動後の前記レンジセンサ11からの前記
溶接対象物体の断面の計測データを前記形状認識装置1
3に送り、当該形状認識装置13は、形状認識処理を行
い移動後の時刻のパラメータ及び特徴点の位置を検出
し、当該移動後の特徴点からの溶接点を得て、前記ステ
ップST4′に戻る(ステップST7′)。After the movement, the measurement data of the cross section of the object to be welded from the range sensor 11 is used as the shape recognition device 1.
3, the shape recognition device 13 performs shape recognition processing to detect the parameters of the time after movement and the positions of the feature points, obtain the welding points from the feature points after the movement, and proceed to step ST4 ′. Return (step ST7 ').
【0100】以上、当該溶接処理の流れは、前記方法例
1を基にしたものであるが、前記ステップST3′にお
いて、人手入力により形状モデルを構築すれば、方法例
2に対応するものとなり、同じく前記ステップST3′
において、モデル化の手順を長四角形のセグメント又は
折れ線のセグメントを用いる方法を採れば前記方法例3
に対応するものとなり、前記ステップST7′におい
て、パラメータの検出を、セグメントの位置を変数とし
て記述した評価関数の評価値を用いて形状モデルのパラ
メータを推定する手順を採れば方法例4に対応するもの
となる。Although the flow of the welding process is based on the method example 1 described above, if the shape model is constructed by manual input in the step ST3 ', it corresponds to the method example 2. Similarly, step ST3 '
In Example 3, if the method of using a rectangular segment or a segment of a polygonal line is adopted as the modeling procedure, the method example 3
In step ST7 ′, if the procedure of estimating the parameters of the shape model using the evaluation value of the evaluation function described with the position of the segment as a variable is adopted in the step ST7 ′, it corresponds to the method example 4. Will be things.
【0101】なお、上記本発明の実施の形態及び実施例
では、形状データを2次元座標列としたが、2次元に限
定されるものではなく、多次元座標列の形状データとし
て形状認識を行う装置としてもよい。In the embodiments and examples of the present invention described above, the shape data is a two-dimensional coordinate sequence, but it is not limited to two-dimensional, and shape recognition is performed as shape data of a multidimensional coordinate sequence. It may be a device.
【0102】以上、本発明の実施の形態及び実施例につ
き説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段及び手
法にのみ限定されるものではなく、本発明にいう目的を
達成し、本発明にいう効果を有する範囲内において、適
宜に変更実施することが可能なものである。Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described means and techniques, and the object referred to in the present invention can be achieved and the present invention can be realized. It is possible to make appropriate changes and modifications within a range that has the above effect.
【0103】[0103]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状認識の対象物体の特徴点の性質が変化するときでも
形状認識が行えて、また特徴点の数を少なくして、単純
化した形状モデルの構築の採用により形状認識の手順が
簡単となった。As described above, according to the present invention,
Shape recognition is possible even when the characteristics of the feature points of the target object of shape recognition change, and the number of feature points is reduced, and the simplification of the shape model construction simplifies the shape recognition procedure. .
【図1】本発明の一実施形態に係る第1装置例を示すブ
ロック構成図である。FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first device example according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態に係る第2装置例を示すブ
ロック構成図である。FIG. 2 is a block configuration diagram showing a second device example according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施形態に係る第1方法例の形状モ
デルを示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a shape model of a first method example according to an embodiment of the present invention.
【図4】同上における形状モデルと形状データの比較を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a comparison between a shape model and shape data in the above.
【図5】本発明の一実施形態に係る第3方法例におい
て、(a)は、セグメントが長四角形である形状モデル
の説明図であり、(b)は、セグメントが折れ線である
形状モデルの説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram of a shape model in which a segment is a rectangular shape, and FIG. 5B is a shape model in which a segment is a polygonal line in a third method example according to an embodiment of the present invention. FIG.
【図6】本発明の一実施形態に係る第4方法例におい
て、形状データと形状モデルの関係を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between shape data and a shape model in a fourth method example according to the embodiment of the present invention.
【図7】図3における形状認識プログラムのフローチャ
ートである。7 is a flowchart of the shape recognition program in FIG.
【図8】本発明の一実施形態に係る形状認識装置が適用
される溶接アークロボットシステムの構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a welding arc robot system to which the shape recognition device according to the embodiment of the present invention is applied.
【図9】同上の溶接処理手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 9 is a flowchart showing a welding processing procedure of the above.
【図10】(a)は溶接対象物体である交差エルボウパ
イプの概略図であり、(b)は(a)中の溶接点におけ
る形状データを示す説明図である。10A is a schematic view of a crossed elbow pipe which is an object to be welded, and FIG. 10B is an explanatory view showing shape data at a welding point in FIG. 10A.
【図11】従来の第1計測方法の処理のステップを表し
たブロック流れ図である。FIG. 11 is a block flow chart showing steps of processing of a first conventional measuring method.
【図12】同上における移動している船を追跡する計測
処理手順の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a measurement processing procedure for tracking a moving ship in the above.
【図13】従来の第2計測方法の処理のステップを表し
たブロック流れ図である。FIG. 13 is a block flow diagram showing the processing steps of a second conventional measuring method.
【図14】同上における溶接の倣い点を追跡する計測手
順の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a measurement procedure for tracking a welding tracing point in the above.
A,B,C,a,b,c…溶接点
A1,B1,C1,a1,b1,c1…溶接点の2次元
座標列
1…形状計測部
2…形状データ蓄積部
3…前処理部
4…プロフィール蓄積部
5…形状モデル構築部
5a…形状モデル入力部
6…形状モデル格納部
7…各セグメント照合部
8…特徴点検出部
9…ロボットアーム
10…溶接トーチ
11…レンジセンサ
12…コンピュータ
13…形状認識装置
14…コントローラ
15…溶接対象物体
16…交差パイプ
17,17a…入力データ部
18,18a…形状モデルデータ部
19…船A, B, C, a, b, c ... Welding points A1, B1, C1, a1, b1, c1 ... Two-dimensional coordinate sequence of welding points 1 ... Shape measuring unit 2 ... Shape data storage unit 3 ... Preprocessing unit 4 Profile storage unit 5 Geometric model building unit 5a Geometric model input unit 6 Geometric model storage unit 7 Segment matching unit 8 Feature point detection unit 9 Robot arm 10 Welding torch 11 Range sensor 12 Computer 13 ... Shape recognition device 14 ... Controller 15 ... Welding object 16 ... Cross pipe 17, 17a ... Input data part 18, 18a ... Shape model data part 19 ... Ship
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06T 7 /00-7/60 G06T 1/00
Claims (9)
体の決められた特徴点を認識する装置であって、 データの入出力の経路である入出力路と、 当該入出力路を通して入力された計測データを多次元座
標列である形状データに形成する形状計測部と、 当該形状計測部からの当該形状データを蓄積するプロフ
ィール蓄積部と、 初期時刻において当該プロフィール蓄積部に蓄積された
当該形状データを線分又は四角形又は折れ線又は1つ以
上の線分あるいは曲線を構成要素とした図形によるセグ
メント化をし、セグメント及び当該各セグメント間の角
度のパラメータ及び各セグメント間の接触点又は最近傍
点である特徴点をもつ形状モデルを自動的に又は人手入
力によって構築して、特徴点を前記入出力路から出力す
る形状モデル構築部と、 当該形状モデル構築部で構築された前記形状モデルを格
納する形状モデル格納部と、 前記プロフィール蓄積部で蓄積された現在の形状データ
と当該形状モデル格納部に格納された前記形状モデルを
照合して各セグメントの位置情報を抽出する各セグメン
ト照合部と、 当該各セグメント照合部での位置情報から前記特徴点及
び前記パラメータを検出して現在の形状モデルを作成
し、前記形状モデル格納部の前記形状モデルを更新し
て、前記特徴点を前記入出力路を通して出力する特徴点
検出部とを有する、 ことを特徴とする形状認識装置。1. An apparatus for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object which may be deformed or moved, and which is an input / output path for inputting / outputting data and an input / output path through the input / output path. A shape measurement unit that forms the measured data into shape data that is a multidimensional coordinate sequence, a profile storage unit that stores the shape data from the shape measurement unit, and the shape that is stored in the profile storage unit at the initial time. The data is segmented by a line segment, a quadrangle, a polygonal line, or a figure with one or more line segments or curves as constituent elements, and the segment and the angle parameter between the segments and the contact point or the closest point between the segments are used. A shape model construction unit that automatically or manually constructs a shape model having a certain feature point, and outputs the feature point from the input / output path, The shape model storage unit that stores the shape model constructed by the shape model construction unit, and the current shape data accumulated in the profile accumulation unit and the shape model stored in the shape model storage unit are collated. Each segment matching unit that extracts the position information of each segment, and the current shape model is created by detecting the feature points and the parameters from the position information of each segment matching unit, and the shape of the shape model storage unit is created. And a feature point detection unit that outputs the feature point through the input / output path.
は、 相互間に、当該形状計測部からの形状データを蓄積する
形状データ蓄積部と、 当該形状データ蓄積部で蓄積された当該形状データのノ
イズを消去する前処理部を介設し、 前記プロフィール蓄積部は、当該前処理部からの当該形
状データを蓄積する、 ことを特徴とする請求項1に記載の形状認識装置。2. The shape measuring section and the profile accumulating section mutually include a shape data accumulating section for accumulating shape data from the shape measuring section and a shape data accumulating section for accumulating the shape data accumulated in the shape data accumulating section. The shape recognition device according to claim 1, wherein a pre-processing unit that eliminates noise is provided, and the profile storage unit stores the shape data from the pre-processing unit.
の評価値を用いてなされたものである、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の形状認識装
置。3. The shape recognition according to claim 1, wherein the detection of the parameter is performed by using an evaluation value of an evaluation function described with the position of the segment as a variable. apparatus.
体の決められた特徴点を認識する方法であって、 入力された前記認識対象物体の計測データから形状変形
しないセグメントの連結又は集合を有する形状データを
形成し、 当該形状データを蓄積し、 当該形状データが初期時刻のものであれば、蓄積された
当該形状データを線分又は四角形又は折れ線又は1つ以
上の線分あるいは曲線を構成要素とした図形によるセグ
メント化をし、セグメント及び当該各セグメント間の角
度のパラメータ及び各セグメント間の接触点又は最近傍
点である特徴点をもつ形状モデルを自動的に又は人手入
力によって構築して、前記特徴点を出力し、 前記形状データが初期時刻のものでなければ、蓄積され
た現在の形状データと過去の形状モデルを照合すること
により、位置情報を得て、前記位置情報から現在のパラ
メータ及び現在の特徴点を検出して現在の形状モデルを
作成し、前記過去の形状モデルを現在の形状モデルに更
新して、前記特徴点を出力する、 ことを特徴とする形状認識方法。4. A method for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object which is likely to be deformed and moved, wherein a connection or a set of segments which are not shape-deformed from the input measurement data of the recognition target object. If the shape data has an initial time, the accumulated shape data forms a line segment, a square, a polygonal line, or one or more line segments or curves. Performs segmentation by the figure as an element, constructs a shape model with the parameters of the angle between the segments and the respective segments and the feature points that are the contact points or the nearest points between the segments automatically or by manual input, The feature points are output, and if the shape data is not at the initial time, the accumulated current shape data is compared with the past shape model. According to the above, the position information is obtained, the current shape model is created by detecting the current parameter and the current feature point from the position information, and the past shape model is updated to the current shape model. A shape recognition method characterized by outputting points.
法。6. The shape recognition method according to claim 4, wherein in forming the shape data, noise in the measurement data is also removed.
の評価値を用いて、前記パラメータを推定して行う、 ことを特徴とする請求項4、5又は6に記載の形状認識
方法。7. The detection of the parameter is performed by estimating the parameter using an evaluation value of an evaluation function described by using the position of the segment as a variable. The shape recognition method described in.
体の決められた特徴点を認識する装置をコンピュータに
より制御するプログラムを記録した記録媒体であって、 前記認識対象物体を計測した計測データを入出力路を通
して形状計測部に入力し、当該形状計測部により前記認
識対象物体の計測データを多次元座標列の形状データで
表現し、当該形状計測部での当該形状データを形状デー
タ蓄積部に蓄積する第1のステップと、 前処理部において、当該形状データ蓄積部に蓄積された
当該形状データに対して多次元座標におけるノイズ除去
処理を行い、当該ノイズ除去処理を行った当該形状デー
タをプロフィール蓄積部に蓄積する第2のステップと、 当該プロフィール蓄積部に蓄積された前記形状データ
が、初期時刻におけるものか否かを判定する第3のステ
ップと、 前記第3のステップで、もし初期時刻における前記形状
データである場合は、 形状モデル構築部は、初期時刻において前記プロフィー
ル蓄積部に蓄積された前記形状データから形状モデルの
構築を行うに当たり、当該形状データを線分又は四角形
又は折れ線又は1つ以上の線分あるいは曲線を構成要素
とした図形のセグメント化をする第4のステップと、 前記プロフィール蓄積部に蓄積された前記形状データ中
から各セグメント及び当該各セグメント間の角度のパラ
メータ及び各セグメント間の接触点又は最近傍点である
特徴点を自動的に又は人手入力によって抽出して得る第
5のステップと、 前記セグメント、前記パラメータ及び前記特徴点で記述
された形状モデルを構築する第6のステップと、 当該形状モデルを形状モデル格納部に格納する第7のス
テップと、 当該形状モデルの特徴点を前記コンピュータに出力して
終了する第8のステップと、 前記第3のステップにおいて、もし初期時刻における前
記形状データで無い場合には、 各セグメント照合部によって、前記形状モデル格納部に
格納された過去の形状モデルと、前記プロフィール蓄積
部に蓄積されている現在の形状データとを比較し、前記
各セグメントの位置情報を抽出する第9のステップと、 当該位置情報から前記現在のパラメータ及び特徴点の検
出を特徴点検出部により行う第10のステップと、 当該特徴点検出部は、前記現在のパラメータ及び特徴点
を有する形状モデルを作成し、前記形状モデル格納部に
更新して格納する第11のステップと、 前記現在の特徴点を前記入出力路を通して前記コンピュ
ータに出力して終了する第12のステップと、の一連の
手順処理を実行する、 ことを特徴とする形状認識プログラムを記録した記録媒
体。8. A recording medium for recording a program for controlling a device for recognizing a predetermined feature point of a recognition target object that may be deformed or moved by a computer, the measurement data being obtained by measuring the recognition target object. Is input to the shape measurement unit through an input / output path, the measurement data of the recognition target object is expressed by the shape measurement unit as shape data of a multidimensional coordinate sequence, and the shape data of the shape measurement unit is stored in the shape data storage unit. In the first step and in the preprocessing unit, the shape data stored in the shape data storage unit is subjected to noise removal processing in multidimensional coordinates, and the shape data subjected to the noise removal processing is stored. The second step of accumulating in the profile accumulating unit and whether the shape data accumulated in the profile accumulating unit is at the initial time In the third step of judging, and in the third step, if the shape data is at the initial time, the shape model construction unit calculates the shape model from the shape data stored in the profile storage unit at the initial time. In the construction of, the fourth step of segmenting a figure having the shape data as a line segment, a quadrangle, a polygonal line, or one or more line segments or curves as constituent elements, and stored in the profile storage unit. A fifth step of automatically or manually extracting from each of the shape data the parameter of each segment and the angle between the segments and the feature point which is the contact point or the closest point between the segments; A sixth step of constructing a shape model described by the parameters and the feature points, A seventh step of storing the model in the shape model storage unit, an eighth step of outputting the feature points of the shape model to the computer and terminating, and a third step of the shape data at an initial time. If not, each segment matching unit compares the past shape model stored in the shape model storage unit with the current shape data stored in the profile storage unit to determine the position of each segment. A ninth step of extracting information, a tenth step of detecting the current parameter and the feature point from the position information by a feature point detection unit, and the feature point detection unit of the current parameter and the feature point. An eleventh step of creating a geometric model having the following, updating and storing the geometric model in the geometric model storage unit; 12th step and, in a series of steps process is executed, a recording medium recording a shape recognition program, characterized in that it terminates with through the power line to the computer.
の評価値を用いてなされる、 ことを特徴とする請求項8に記載の形状認識プログラム
を記録した記録媒体。9. The record recording the shape recognition program according to claim 8, wherein the detection of the parameter is performed by using an evaluation value of an evaluation function described with the position of the segment as a variable. Medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05398198A JP3501647B2 (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Apparatus and method for recognizing shape and recording medium storing program for recognizing shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05398198A JP3501647B2 (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Apparatus and method for recognizing shape and recording medium storing program for recognizing shape |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250257A JPH11250257A (en) | 1999-09-17 |
| JP3501647B2 true JP3501647B2 (en) | 2004-03-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP05398198A Expired - Fee Related JP3501647B2 (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Apparatus and method for recognizing shape and recording medium storing program for recognizing shape |
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|---|---|---|---|---|
| JP6713953B2 (en) * | 2017-06-15 | 2020-06-24 | 日本電信電話株式会社 | Shape estimating device, shape estimating method and program |
-
1998
- 1998-03-05 JP JP05398198A patent/JP3501647B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11250257A (en) | 1999-09-17 |
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