JP7779277B2 - Picking method and picking device - Google Patents
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Description
本発明は、ばら積みされた部材をピッキングするピッキング方法、及びピッキング装置に関する。 The present invention relates to a picking method and a picking device for picking bulk materials.
例えば厚板を精製する厚板精製工程では、製品の品質を検査するために、厚板から試験片を切り出す。切り出された試験片は、バケット等の上にばら積み状態で仮置きされ、試験片がある程度の数量に達したら、試験片を検査場まで運搬する。そして、従来にあっては、検査場で、ばら積みされた試験片を、人手でピッキングし整列する作業を実施している。
しかし、このようなばら積みされた試験片のピッキング・整列作業は、重筋作業である。そして、この作業は、作業足場が悪いことによる転倒災害や、重量物である試験片に指などを挟む狭圧災害などの危険が伴う作業である。
For example, in the plate refining process, test pieces are cut out from the plate to inspect the quality of the product. The cut test pieces are temporarily stored in bulk on buckets, etc., and when a certain number of test pieces are collected, they are transported to the inspection site. Conventionally, the bulk test pieces are manually picked and aligned at the inspection site.
However, picking and arranging these bulk-stacked test specimens requires heavy physical labor, and this work is fraught with dangers, such as the risk of falling due to poor footing and pinching of fingers or other parts of the body by the heavy test specimens.
ここで、ばら積みされた部材を自動でピッキングする方法として、例えば非特許文献1に記載された方法がある。非特許文献1では、ばら積みされた単一形状の部材に対し、3次元形状測定センサで部材の表面形状を測定する。続いて、非特許文献1では、測定した表面形状を、あらかじめ用意した部材の3DCADモデルと照合することによって、個別の部材の位置及び姿勢を認識する。そして、非特許文献1では、認識した情報から把持点を算出し、ロボットの把持部(エンドエフェクタ)によってピッキングを行う。 One method for automatically picking bulk-stacked components is described in Non-Patent Document 1, for example. In Non-Patent Document 1, the surface shape of bulk-stacked components of a single shape is measured using a 3D shape measurement sensor. Next, Non-Patent Document 1 recognizes the position and orientation of individual components by comparing the measured surface shape with a 3D CAD model of the component prepared in advance. Then, Non-Patent Document 1 calculates a gripping point from the recognized information, and the component is picked using the robot's gripping unit (end effector).
また、特許文献1には、物体の位置や姿勢を認識する方法が開示されている。特許文献1では、距離画像上において特徴点を検出し、あらかじめ用意しておいたモデルの特徴点とマッチング処理を行う。そして、特許文献1では、このようなマッチング処理を行うことによって、物体の位置及び姿勢を認識する。 Patent Document 1 also discloses a method for recognizing the position and orientation of an object. In this method, feature points are detected on a range image and then matched with feature points of a model prepared in advance. By performing this matching process, Patent Document 1 recognizes the position and orientation of the object.
しかし、非特許文献1の方法では、決められた単一形状の部材を対象として、計測した3次元点群データと形状モデルとをマッチングさせることで、把持点を自動で生成する。このため、寸法が多様で決まっていない試験片を自動でピッキングする手法としては適さない。 However, the method in Non-Patent Document 1 targets components with a single, predetermined shape and automatically generates gripping points by matching measured 3D point cloud data with a shape model. For this reason, it is not suitable as a method for automatically picking test pieces with diverse and undefined dimensions.
また、特許文献1の方法では、距離画像上で特徴点を検出する際に、ガウス系ラプラシアンフィルタを用いてエッジ抽出処理を行った上でエッジ部を算出する。そして、各エッジの交点を物体の特徴点としている。しかし、ラプラシアンフィルタなどによるエッジ抽出処理は、画像の撮像状況によってエッジの抽出可否が大きく依存する。このため、特許文献1の方法では、安定したエッジ抽出が不可能である懸念がある。また、特許文献1の方法では、例えば、同じ色の部材が重なった状態などでは、色相の違いによりエッジ抽出が困難である。また、特許文献1の方法では、抽出した特徴点をあらかじめ用意した物体のモデルと照合させて対象の物体検出をする。このため、特許文献1の方法は、ピッキングする物体のモデルが必要である。したがって、特許文献1の方法は、寸法が決まっていない対象物のピッキング手法としては適さない。 Furthermore, in the method of Patent Document 1, when detecting feature points on a range image, edge extraction processing is performed using a Gaussian Laplacian filter, and then the edge portions are calculated. The intersections of each edge are then considered to be feature points of the object. However, edge extraction processing using a Laplacian filter or the like is highly dependent on the image capture conditions. For this reason, there is a concern that the method of Patent Document 1 may not be able to extract edges reliably. Furthermore, with the method of Patent Document 1, edge extraction is difficult due to differences in hue, for example, when components of the same color overlap. Furthermore, the method of Patent Document 1 detects the target object by comparing the extracted feature points with a pre-prepared object model. For this reason, the method of Patent Document 1 requires a model of the object to be picked. Therefore, the method of Patent Document 1 is not suitable as a method for picking objects whose dimensions are not yet determined.
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、ばら積みされた部材について、寸法が分からない部材があっても、個々の部材の位置や姿勢を精度よく推定することを目的の一つする。そして、本発明は、上記推定によって、精度よく部材をピッキング可能とすることを目的の一つとする。 The present invention was developed with the above points in mind, and one of its objectives is to accurately estimate the position and orientation of individual bulk-stacked components, even if the dimensions of some of the components are unknown. Another objective of the present invention is to enable accurate picking of components through this estimation.
課題を解決するために、本発明の一態様は、ばら積みされた部材をピッキングするピッキング方法であって、3次元測量センサで、部材が載置された領域を上方から測量して、3次元点群を取得し、コンピュータによる演算処理によって、取得した3次元点群から、上記部材の表面を規定する表面形状の特徴量を検出し、コンピュータによる演算処理によって、検出した特徴量に基づき、上記部材の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を推定し、上記推定に基づき部材の把持を行う。 To solve this problem, one aspect of the present invention is a picking method for picking bulk materials, in which a 3D measurement sensor is used to measure the area where the materials are placed from above to obtain a 3D point cloud, and a computer processes the detected feature values from the obtained 3D point cloud to detect surface shape features that define the surface of the materials.The computer processes the detected feature values to estimate at least the position of the materials' position and orientation, and grasps the materials based on the estimation.
本発明の態様によれば、ばら積みされた部材の表面の3次元点群を取得し、3次元点群から部材の表面の特徴領域を規定する特徴量を検出する。このため、本発明の態様によれば、ばら積みされた部材について、寸法が分からない部材があっても、個々の部材の位置及び姿勢を個別に推定することができる。これにより、本発明の態様によれば、部材の寸法が決まっていない場合であっても、精度よく部材をピッキングすることが可能となる。 According to this aspect of the present invention, a three-dimensional point cloud of the surface of a bulk pile of components is acquired, and feature quantities defining characteristic regions of the component's surface are detected from the three-dimensional point cloud. Therefore, according to this aspect of the present invention, even if the dimensions of some of the bulk piled components are unknown, the position and orientation of each component can be estimated individually. As a result, according to this aspect of the present invention, components can be picked with high accuracy even if the dimensions of the components have not been determined.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のピッキング装置は、自動で、ばら積みされている複数の部材(ブロック)を1個ずつ把持部(エンドエフェクタ)でピッキングする。そして、他の場所に搬送したり、部材を積み直したりする装置である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The picking device of this embodiment automatically picks up multiple bulk-stacked components (blocks) one by one using a gripping unit (end effector), and then transports the components to another location or re-stacks the components.
本実施形態では、部材として、板状の試験片、特に鉄鋼、アルミニウム、チタン等の金属板材を例に挙げて説明する。すなわち、部材として板状の部材を例示して説明する。また、部材は、上面が平坦な板状の場合を例示する。ただし、ばら積みされた各部材の寸法がバラバラとなっているとする。例えば、部材の上面の面形状(輪郭形状)は、同一の形状でない。もちろん、本発明は、同一形状の部材だけであっても適用可能である。
また、ばら積みとは、各部材の向きがバラバラでかつ、部材同士が重なっている可能性がある状態で載置面に載置されていることを指す。
部材が載置されている面は、平面でも、格子状など部分的に空間が空いている面でも良い。
In this embodiment, a plate-shaped test piece, particularly a metal plate material such as steel, aluminum, or titanium, is used as an example of the member. That is, a plate-shaped member is used as an example of the member. Also, the member is exemplified as a plate-shaped member with a flat upper surface. However, it is assumed that the dimensions of each of the bulk-stacked members are different. For example, the surface shape (contour shape) of the upper surface of the member is not the same. Of course, the present invention is also applicable to members of the same shape.
Furthermore, "bulk stacked" refers to components being placed on a placement surface in a state where the orientation of each component is random and there is a possibility that the components may overlap each other.
The surface on which the members are placed may be flat or may have spaces in part, such as a lattice pattern.
(構成)
本実施形態のピッキング装置は、図1に示すように、把持部4(エンドエフェクタ)を備えた搬送装置3、3次元測量センサ2、演算部10、及び把持制御部11を備える。なお、図1では、床面20に複数の部材1がばら積みされた例を図示しているが、部材1は、パレットなどの上にばら積みされていても良い。
(composition)
As shown in Fig. 1, the picking device of this embodiment includes a conveying device 3 equipped with a gripping unit 4 (end effector), a three-dimensional measurement sensor 2, a calculation unit 10, and a gripping control unit 11. Although Fig. 1 illustrates an example in which a plurality of members 1 are stacked in bulk on a floor surface 20, the members 1 may also be stacked in bulk on a pallet or the like.
<搬送装置3>
搬送装置3は、部材1を把持部4で把持して、当該部材1を移動(搬送)する装置である。図1では、搬送装置3が、垂直多関節型のロボットアームから構成される場合を例示している。
<Conveyance device 3>
The transport device 3 is a device that grips the member 1 with a gripping portion 4 and moves (transports) the member 1. In Fig. 1, the transport device 3 is illustrated as being composed of a vertical articulated robot arm.
[把持部4]
図1では、ロボットアームの先端部に、把持部4が脱着可能に取り付けられている。本実施形態では、アームの先端部に、回転などによるワンタッチで、把持部4の脱着が可能な構成の場合とする。すなわち、搬送装置3を制御することで、把持部4の変更が自動で実行可能な構成とする。
把持部4は、例えば、吸着グリッパ、マグネットグリッパ、複数個の爪等のワークを有する把持グリッパなどからなる。把持部4は、対象とする部材1を把持可能な公知のエンドエフェクタを採用すればよい。
図1中、符号6は、予備の把持部を例示している。予備の把持部6は、部材1の質量に応じて変更される把持部であり、アームの移動可能な範囲内に載置されている。
本実施形態では、搬送装置3に予め装着されている把持部4が吸着グリッパとする。また、予備の把持部6が、爪部を有する把持グリッパとする。
[Gripping part 4]
1, the gripper 4 is detachably attached to the tip of the robot arm. In this embodiment, the gripper 4 can be attached and detached to the tip of the arm with a single touch, such as by rotating it. In other words, the gripper 4 can be automatically changed by controlling the transport device 3.
The gripping unit 4 is, for example, a suction gripper, a magnetic gripper, a gripper having a workpiece such as a plurality of claws, etc. The gripping unit 4 may be a known end effector capable of gripping the target member 1.
1, reference numeral 6 indicates an example of a spare gripping unit. The spare gripping unit 6 is a gripping unit that changes depending on the mass of the member 1, and is placed within the movable range of the arm.
In this embodiment, the gripping unit 4 pre-installed on the transport device 3 is a suction gripper, and the spare gripping unit 6 is a gripping gripper having claws.
[板厚測定センサ5]
また、本実施形態の把持部4には、板厚測定センサ5が取り付けられている。板厚測定センサ5は、超音波などの公知の板厚測定のセンサからなり、部材1の上下方向の寸法である板厚を測定するセンサである。板厚測定センサ5は、搬送装置3と別に設けても良い。
図2に示す搬送装置3は、搬送装置本体が、門形のパレタイザー7から構成される例である。そのパレタイザー7のツール部の先端に把持部4が脱着可能に取り付けられており、パレタイザー7に沿って把持部4が移動する構成となっている。
[Thickness measurement sensor 5]
Furthermore, a plate thickness measurement sensor 5 is attached to the gripping portion 4 of this embodiment. The plate thickness measurement sensor 5 is a known plate thickness measurement sensor such as an ultrasonic sensor, and is a sensor that measures the plate thickness, which is the dimension in the vertical direction of the member 1. The plate thickness measurement sensor 5 may be provided separately from the conveying device 3.
2 is an example in which the main body of the conveying device 3 is composed of a gate-shaped palletizer 7. The gripping unit 4 is detachably attached to the tip of the tool part of the palletizer 7, and the gripping unit 4 moves along the palletizer 7.
<3次元測量センサ2>
3次元測量センサ2は、複数の部材1が載置された領域(載置領域と呼ぶ)を上方から測量する。そして、3次元測量センサ2は、上方から見たばら積みされている部材1の表面(主に上面)についての3次元点群を取得するためのセンサである。3次元測量センサ2は、例えばステレオカメラ、光切断法、光のTOF方式などの、公知の3次元測量センサを用いることが出来る。
図1では、3次元測量センサ2が、載置領域の上方に配置され、3次元測量センサ2が、不図示の架台に支持されている場合を例示している。また、図2では、3次元測量センサ2が、パレタイザー7のツール部に支持されて、ツール部の移動と共に、3次元測量センサ2も同期して移動する場合を例示している。
<3D survey sensor 2>
The three-dimensional measurement sensor 2 measures from above an area where a plurality of components 1 are placed (referred to as a placement area). The three-dimensional measurement sensor 2 is a sensor for acquiring a three-dimensional point cloud of the surfaces (mainly the upper surfaces) of the bulk-stacked components 1 as viewed from above. The three-dimensional measurement sensor 2 can be a known three-dimensional measurement sensor such as a stereo camera, a light-section method, or an optical time-of-flight method.
1 illustrates a case where the three-dimensional surveying sensor 2 is placed above the placement area and supported by a base (not shown). Also, FIG. 2 illustrates a case where the three-dimensional surveying sensor 2 is supported by a tool unit of a palletizer 7, and moves synchronously with the movement of the tool unit.
<演算部10>
演算部10は、図3に示すように、3次元点群データ取得部10Aと、特徴量検出部10Bと、部材特定部10Cとを備える。なお、演算部10や把持制御部11は、コンピュータで処理され、記憶部にプログラムとして格納されて、各プログラムが呼び出されて処理が実行される。
<Calculation unit 10>
3, the calculation unit 10 includes a three-dimensional point cloud data acquisition unit 10A, a feature amount detection unit 10B, and a member identification unit 10C. The calculation unit 10 and the grip control unit 11 are processed by a computer and stored as programs in a storage unit, and each program is called to execute processing.
<3次元点群データ取得部10A>
3次元点群データ取得部10Aは、3次元測量センサ2からの信号に基づき、載置領域を上方から測量した際の3次元点群のデータを記憶部に記憶する。
なお、測量する点間の間隔は、対象とする部材1に応じて設定すれば良い。例えば1mm間隔で各点の情報を取得する。なお、各点は、所定の原点座標に対する3次元位置情報(x、y、z)を有する。そして、3次元点群のデータは、そのような3次元位置情報を持った点の集合である。
<Three-dimensional point cloud data acquisition unit 10A>
The three-dimensional point cloud data acquisition unit 10A stores in a storage unit three-dimensional point cloud data obtained when the placement area is surveyed from above based on the signal from the three-dimensional surveying sensor 2.
The interval between the surveyed points may be set according to the target member 1. For example, information on each point is acquired at 1 mm intervals. Each point has three-dimensional position information (x, y, z) relative to a predetermined origin coordinate. The three-dimensional point cloud data is a collection of points having such three-dimensional position information.
本実施形態では、図4(a)に示すような、ばら積みされた2以上の部材1の上方からみた表面の3次元点群が取得される。図4(b)は、取得した3次元点群情報8(P)を模式的に図示したものである。
なお、測量された3次元点群のデータには、床面20など載置面の点群データも含まれている。このため、高さ(z座標)が所定値以下の点群データを削除することで、部材1の3次元点群のデータだけの集合とする。所定値とは、例えば、載置面の高さ位置(z座標)に安全代分(例えば2mm)だけ加算した値である。
In this embodiment, a three-dimensional point cloud of the surface of two or more bulk-stacked components 1 as seen from above is acquired, as shown in Fig. 4(a). Fig. 4(b) is a schematic diagram of the acquired three-dimensional point cloud information 8(P).
The surveyed three-dimensional point cloud data also includes point cloud data of the placement surface, such as the floor surface 20. Therefore, point cloud data whose height (z coordinate) is equal to or less than a predetermined value is deleted to obtain a set of three-dimensional point cloud data of only the member 1. The predetermined value is, for example, a value obtained by adding a safety margin (for example, 2 mm) to the height position (z coordinate) of the placement surface.
<特徴量検出部10B>
特徴量検出部10Bは、記憶した3次元点群のデータから、部材1の表面を規定する表面形状の特徴領域を検出する。ここで、上方から測量しているので、部材1の上面が、規定する部材1の表面となるが、部材1が傾いている場合には、部材1の側面の点群も測量されている。
本実施形態では、平板状の部材1を例示している。このため、部材1の表面を規定する表面形状を、平面として、表面形状の特徴領域を規定する特徴量を検出する。
なお、部材1の表面は、平坦であっても、部材1の材質によって所定の粗さが存在する。その粗さによる凹凸がある平坦な面を、平面と呼ぶ。
<Feature Amount Detection Unit 10B>
The feature amount detection unit 10B detects, from the stored three-dimensional point cloud data, a feature area of the surface shape that defines the surface of the component 1. Here, since the measurement is performed from above, the top surface of the component 1 is the surface that defines the component 1, but if the component 1 is tilted, the point cloud of the side surface of the component 1 is also measured.
In this embodiment, a flat plate-shaped member 1 is exemplified. Therefore, the surface shape defining the surface of the member 1 is treated as a plane, and feature amounts defining the feature regions of the surface shape are detected.
Even if the surface of the member 1 is flat, it has a certain degree of roughness depending on the material of the member 1. A flat surface with irregularities due to the roughness is called a plane.
[特徴量の検出方法について]
本実施形態では、規定する表面の形状が平面として設定した。このため、平面の方程式「ax+by+cz+d=0」を使用して特徴量を検出する。
まず、記憶した3次元点群のデータから、係数a、b、cを変数として調整して、任意の平面の方程式(モデル式)に一致する点の集合Piを求める。
図4(c)(d)の模式図は、3次元点群情報8(P)について、平面部を検出するアルゴリズムにより、特徴領域の一例である平面領域9(Pi)を算出した例を示すものである。この平面領域9(Pi)を構成する点群Piで、その平面を規定する特徴量が構成される。なお、平面部の検出アルゴリズムとしては、RANSACアルゴリズムなど公知のアルゴリズムを採用すれば良い。
[Feature detection method]
In this embodiment, the shape of the surface to be defined is set as a plane, and therefore the feature amount is detected using the plane equation "ax+by+cz+d=0."
First, the coefficients a, b, and c are adjusted as variables from the stored three-dimensional point group data to find a set of points Pi that matches the equation (model formula) of an arbitrary plane.
4(c) and 4(d) show an example in which a planar region 9 (Pi), which is an example of a feature region, is calculated from the three-dimensional point cloud information 8 (P) using an algorithm for detecting planar portions. The point cloud Pi that constitutes this planar region 9 (Pi) constitutes the feature quantity that defines the plane. Note that a known algorithm such as the RANSAC algorithm may be used as the algorithm for detecting planar portions.
RANSACアルゴリズムを用いた処理の例を、図5などを参照しながら説明する。
まず、ステップS1で、図6に示すような、3次元点群データからランダムに数点を抽出し、その抽出した数点が載るモデル式を仮定する。
モデル式は、表面形状を規定する式である。モデル式として、例えば直線の場合にはy=ax+b、平面の場合にはax+by+cz+d=0などのモデル式を仮定する。なお、式中のa、b、c、dは、モデル式を規定する変数となる。
An example of processing using the RANSAC algorithm will be described with reference to FIG.
First, in step S1, several points are randomly extracted from the three-dimensional point cloud data as shown in FIG. 6, and a model formula is assumed in which the extracted several points are included.
The model formula is a formula that defines the surface shape. For example, a model formula such as y = ax + b for a straight line or ax + by + cz + d = 0 for a flat surface is assumed. Note that a, b, c, and d in the formula are variables that define the model formula.
次に、ステップS2で、図7に示すように、仮定したモデル式から距離がしきい値以下のデータ点を、仮定したモデル式のインライア(外れ値でないデータ)とする。これは、部材1の表面が理想の平面でないことなどを考慮したものである。
次に、ステップS3で、仮定したモデル式に所属する点の数が予め設定した閾値以上か判定する。条件を満足する場合には、ステップS4に移行する。一方、条件を満足しない、つまり仮定したモデル式に所属する点の数が少ない場合には、ステップS1に移行して、仮定のモデル式を変更して、ステップS1、2の処理を繰り返す。
Next, in step S2, as shown in Fig. 7, data points whose distance from the assumed model formula is equal to or less than a threshold value are determined to be inliers (data that are not outliers) of the assumed model formula, taking into consideration that the surface of the member 1 is not an ideal flat surface.
Next, in step S3, it is determined whether the number of points belonging to the assumed model formula is equal to or greater than a preset threshold. If the condition is satisfied, the process proceeds to step S4. On the other hand, if the condition is not satisfied, that is, if the number of points belonging to the assumed model formula is small, the process proceeds to step S1, where the assumed model formula is changed, and the processes of steps S1 and S2 are repeated.
ここで、仮定したモデル式が正しいモデルの場合には、インライアの数が多いはずである。すなわち、仮定したモデル式に所属する点数が少なければ、部材1の表面を規定するモデル式ではない可能性があるためである。閾値は、例えば、対象とする部材1の上面の辺のうち、一番小さな辺の長さと、測量する点間距離を基に設定する。 Here, if the assumed model formula is correct, there should be a large number of inliers. In other words, if the assumed model formula has a small number of points, it may not be a model formula that defines the surface of component 1. The threshold value is set, for example, based on the length of the smallest side of the top surface of the target component 1 and the distance between the measured points.
ステップS4では、仮定したモデル式(平面領域)は正しいとし、そのモデル式に所属する点の集合Piについてクラスタリングを行う。クラスタリングの例を、図4(d)に示す。
本実施形態では、点間の距離が予め設定した閾値よりも小さな点の集合同士を一つのクラスタとした。図4(d)では、A、B、Cの3つのクラスタの例が図示されている。
次に、ステップS5では、複数のクラスタA、B、Cのうち、点数が最も多かったクラスタ(集合)を、仮定したモデル式で規定される平面Pi、planeの特徴量と認識する。
In step S4, the assumed model formula (planar region) is determined to be correct, and clustering is performed on the set Pi of points belonging to the model formula. An example of clustering is shown in FIG.
In this embodiment, a set of points whose inter-point distance is smaller than a preset threshold is defined as one cluster. Figure 4(d) shows an example of three clusters, A, B, and C.
Next, in step S5, the cluster (set) with the largest number of points among the plurality of clusters A, B, and C is recognized as the feature amount of the plane Pi, plane defined by the assumed model formula.
例えば、算出した平面部に含まれる点の平面領域9(Pi)について、クラスタリングアルゴリズムにより再度分類し、ノイズの除去や、部材1同士が交差する領域で抜き取った点の集合を排除する。これによって、算出した平面に一致する部材1のみとなった点の集合10(Pi、plane)を算出する。図4(d)では、集合Aに含まれる点群が、仮定したモデル式で規定される平面を規定する特徴量となる。すなわち、求めた集合10(Pi、plane)が、一つの部材1の表面を規定する特徴領域の情報となる。 For example, the planar region 9 (Pi) of points contained in the calculated plane portion is reclassified using a clustering algorithm to remove noise and eliminate sets of points extracted from regions where components 1 intersect. This calculates a set 10 (Pi, plane) of points containing only components 1 that match the calculated plane. In Figure 4(d), the group of points contained in set A becomes the feature quantity that defines the plane defined by the assumed model formula. In other words, the calculated set 10 (Pi, plane) becomes information on the feature region that defines the surface of one component 1.
ここで、本実施形態においてクラスタリングとして使用したDBSCANアルゴリズムについて詳しく説明する。DBSCANアルゴリズムは、具体的には、図8(a)に示すように、点群を近傍点ごとの集合A、B、Cに分割する手法の1つである。図8(b)に示すような以下の(1)~(3)の手順をクラスタが拡大しなくなる、または規定の回数まで繰り返す(図8(c))ことにより、点群のクラスタリングを実施する。
(1)任意の点をまず選択し、半径r以内に存在する点を探索する。
(2)半径r以内に一定数以上の点があれば一旦クラスタと認識する。
(3)クラスタと認識した点すべてについて、(1)の工程で再度半径r以内の点を探索してクラスタを拡大させる。
なお、本実施形態では、クラスタリングアルゴリズムとして、DBSCANを使用したが、k-means、HDBSCANなどを使用してもよい。
Here, the DBSCAN algorithm used for clustering in this embodiment will be described in detail. Specifically, the DBSCAN algorithm is one of the techniques for dividing a point cloud into sets A, B, and C of neighboring points, as shown in Fig. 8(a). Clustering of the point cloud is performed by repeating the following steps (1) to (3) as shown in Fig. 8(b) until the cluster no longer expands or until a specified number of times (Fig. 8(c)).
(1) First, an arbitrary point is selected, and points within a radius r are searched for.
(2) If there are a certain number of points or more within the radius r, it is recognized as a cluster.
(3) For all points recognized as clusters, the cluster is expanded by searching for points within the radius r again in step (1).
In this embodiment, DBSCAN is used as the clustering algorithm, but k-means, HDBSCAN, etc. may also be used.
次に、ステップS6では、求めた集合10(Pi、plane)の点群を、記憶した3次元点群のデータから削除する。
次に、ステップS7では、記憶されている3次元点群が予め設定した閾値より多い場合には、ステップS1に移行して、他の部材1の表面を規定する特徴領域を演算する処理を実行する。
一方、記憶されている3次元点群が予め設定した閾値以下と判定した場合には、処理を終了する。
以上のような処理を繰り返すことによって、取得した3次元点群から、1又は2以上の部材1の表面を規定する表面形状の特徴領域及び特徴量を検出することができる。
Next, in step S6, the point group of the obtained set 10 (Pi, plane) is deleted from the stored three-dimensional point group data.
Next, in step S7, if the number of stored three-dimensional points is greater than a preset threshold, the process proceeds to step S1, where a process is executed to calculate a feature area defining the surface of the other member 1.
On the other hand, if it is determined that the stored three-dimensional point cloud is equal to or smaller than the preset threshold, the process ends.
By repeating the above-described process, it is possible to detect the characteristic regions and characteristic quantities of the surface shape that defines the surface of one or more members 1 from the acquired three-dimensional point cloud.
<部材特定部10C>
部材特定部10Cは、特徴量検出部10Bが検出した特徴領域に基づき、少なくとも1つの部材1の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を特定(推定)する特定情報を求める。なお、位置及び姿勢の両方の特定情報を求める方が好ましい。ただし、吸着グリッパからなる把持部4の取付け部が、揺動可能にロボットアームの先端部に取り付けられている場合には、位置の情報だけでも部材1を把持可能である。
また、特徴領域(特徴量)の情報は、部材1の表面を規定する情報であるので、対象とする表面の位置及び姿勢(傾きなど)を推定することが可能である。
特徴領域の情報としては、部材1の上面の情報と、側面の情報とが検出されている。傾きが所定以下の情報を、部材1の上面の情報とし、傾きが所定以上のものを側面の情報として判定してもよい。
<Component Identification Unit 10C>
The component identification unit 10C obtains identification information for identifying (estimating) at least the position of at least one component 1, based on the characteristic region detected by the feature detection unit 10B. It is preferable to obtain identification information for both the position and the orientation. However, if the mounting portion of the gripping unit 4, which is made of a suction gripper, is swingably attached to the tip of the robot arm, it is possible to grip the component 1 with only the position information.
Furthermore, since the information on the characteristic region (feature amount) is information that defines the surface of the component 1, it is possible to estimate the position and orientation (tilt, etc.) of the target surface.
The information of the characteristic region includes information on the top surface and information on the side surface of the component 1. Information with a tilt equal to or smaller than a predetermined value may be determined as information on the top surface of the component 1, and information with a tilt equal to or larger than the predetermined value may be determined as information on the side surface.
<把持制御部11>
把持制御部11は、部材特定部10Cが求めた特定情報に基づいて把持部4を移動させて、ピッキングする部材1の把持を行う。そして、把持した部材1を所定の位置に搬送する。
本実施形態の把持制御部11は、図9に示すように、制御部本体11A、重心検出部11B、質量推定部11C、及び把持部選択部11Dを備える。制御部本体11Aは、搬送装置3の動作の基本的な制御を実行する。
<Gripping control unit 11>
The grip control unit 11 moves the gripping unit 4 based on the identification information obtained by the member identification unit 10C to grip the member 1 to be picked, and then transports the gripped member 1 to a predetermined position.
9, the grip control unit 11 of this embodiment includes a control unit main body 11A, a center of gravity detection unit 11B, a mass estimation unit 11C, and a grip unit selection unit 11D. The control unit main body 11A executes basic control of the operation of the transport device 3.
ここで、ばら積みされている部材1が複数の場合、複数の部材1の特徴量(特徴領域)の情報を取得する。その特徴量の情報から、今回、把持してピッキングする部材1を選択する。部材1の選択方法は、特に限定は無い。例えば、特徴量の情報に基づき、高さが相対的に高い部材、上面の傾きが低い(水平に近い)部材、上面の形状が矩形に近い部材などの条件を満足する部材を優先して選択する。 Here, if there are multiple components 1 stacked in bulk, information on the features (feature areas) of the multiple components 1 is obtained. From this feature information, the component 1 to be grasped and picked is selected. There are no particular limitations on the method for selecting components 1. For example, based on the feature information, priority is given to selecting components that meet certain conditions, such as components with a relatively high height, components with a low inclination of the top surface (close to horizontal), and components with a top surface shape that is close to rectangular.
本実施形態では、把持部4が吸着グリッパであるので、把持制御部11は、ピッキングする部材1の上面まで把持部4を移動させる。続いて、把持部4で、対象とする部材1の上面を吸着して把持し、把持した部材1を搬送する制御を実行する。この制御は、公知の制御方法を適用すればよい。 In this embodiment, the gripping unit 4 is a suction gripper, so the gripping control unit 11 moves the gripping unit 4 to the top surface of the member 1 to be picked. Next, the gripping unit 4 sucks and grips the top surface of the target member 1, and then controls the transportation of the gripped member 1. This control can be performed using a known control method.
[重心検出部11B]
本実施形態の把持制御部11は、重心検出部11Bを備える。重心検出部11Bは、検出した特徴量から、部材1の上面の位置及び形状を推定し、その推定から、部材1の上方から見た重心の位置を特定(推定)する。
重心の検出は、部材1の上面位置及びその姿勢を特定(推定)した特定情報に基づき、対象とする部材1の平面領域における重心位置及び平面の法線ベクトルを算出することで実行する。ここで、平面領域における重心位置は、算出した平面に属するすべての点について座標x、y、zの各成分に対する算術平均値とする。
[Center of gravity detection unit 11B]
The grip control unit 11 of this embodiment includes a center-of-gravity detection unit 11B. The center-of-gravity detection unit 11B estimates the position and shape of the top surface of the member 1 from the detected feature amounts, and identifies (estimates) the position of the center of gravity of the member 1 as viewed from above.
The center of gravity is detected by calculating the center of gravity position in the planar region of the target member 1 and the normal vector of the plane based on specific information that specifies (estimates) the top surface position and orientation of the member 1. Here, the center of gravity position in the planar region is determined by the arithmetic mean value of each component of the coordinates x, y, and z for all points belonging to the calculated plane.
そして、把持制御部11は、特定(推定)した重心の位置に、把持部4による把持(吸盤)の中心位置が一致若しくは接近するように、対象とする部材1の上面に把持部4を移動させて、当該部材1を把持する。この結果、把持部4によって、より安定して部材1を把持可能となる。
この重心を特定して把持する方法は、吸着式やマグネット方式の把持部4に特に有効な方法である。
The grip control unit 11 then moves the gripping unit 4 to the upper surface of the target member 1 so that the center position of the grip (suction cup) by the gripping unit 4 coincides with or approaches the specified (estimated) position of the center of gravity, and grips the member 1. As a result, the gripping unit 4 can grip the member 1 more stably.
This method of grasping by identifying the center of gravity is particularly effective for the gripping unit 4 of the suction type or magnet type.
[質量推定部11C]
本実施形態の把持制御部11は、質量推定部11Cを備える。質量推定部11Cは、予め設定された部材1の密度と、測定した厚さと、上記推定した上面の形状から、部材1の質量を推定する。
厚さは、把持する部材1の上下方向の寸法である厚さを測定する板厚測定センサ5で測定される。部材1の密度は、予め記憶部に記憶しておく。
[Mass estimation unit 11C]
The grip control unit 11 of this embodiment includes a mass estimation unit 11C. The mass estimation unit 11C estimates the mass of the member 1 from the preset density of the member 1, the measured thickness, and the estimated shape of the upper surface.
The thickness is measured by a plate thickness measuring sensor 5 that measures the thickness, which is the dimension in the vertical direction, of the gripped member 1. The density of the member 1 is stored in advance in a storage unit.
そして、本実施形態の把持制御部11は、例えば、重心検出部11Bで部材1の平面領域における重心位置及び平面の法線ベクトルを算出する。その後、制御部本体11Aによって搬送装置3の把持部4を平面領域の重心位置に、平面の法線ベクトルに沿うように移動させる。そして、把持部4に取り付けられた板厚測定センサ5によって、部材1の板厚を測定する。その後、質量推定部11Cは、板厚測定センサ5によって測定された板厚と、3次元測量センサ2で測定した平面領域の面積と、予め記憶されている密度とに基づいて部材1の質量を推定する。
なお、板厚が所定範囲に収まる部材1だけである場合には、板厚の測定は不要となる。
The grip control unit 11 of this embodiment then calculates, for example, the center of gravity position in the planar region of the workpiece 1 and the normal vector of the plane using the center of gravity detection unit 11B. Thereafter, the control unit main body 11A moves the gripping unit 4 of the conveying device 3 to the center of gravity position of the planar region along the normal vector of the plane. Then, the thickness measurement sensor 5 attached to the gripping unit 4 measures the thickness of the workpiece 1. Thereafter, the mass estimating unit 11C estimates the mass of the workpiece 1 based on the thickness measured by the thickness measurement sensor 5, the area of the planar region measured by the three-dimensional survey sensor 2, and the density stored in advance.
In addition, if only the members 1 have a plate thickness within a predetermined range, there is no need to measure the plate thickness.
[把持部選択部11D]
本実施形態の把持制御部11は、把持部選択部11Dを備える。把持部選択部11Dは、質量推定部11Cが推定した質量に応じて、把持の方法を変更(選択)する。
本実施形態の把持部選択部11Dは、質量推定部11Cが推定した部材1の質量が規定未満である場合には、吸着グリッパからなる把持部4での部材1のピッキングを続行する。
[Gripping part selection part 11D]
The grip control unit 11 of this embodiment includes a gripping unit selector 11D. The gripping unit selector 11D changes (selects) the gripping method depending on the mass estimated by the mass estimator 11C.
In this embodiment, the gripping unit selecting unit 11D continues picking of the component 1 by the gripping unit 4 consisting of the suction gripper when the mass of the component 1 estimated by the mass estimating unit 11C is less than a specified value.
一方、本実施形態の把持部選択部11Dは、部材1の質量が規定以上である場合には、ピッキング処理を一時中断する。そして、アームロボットの先端部を予備の把持部6が載置されているエリアに移動させて、吸着グリッパからなる把持部4よりも可搬重量が大きい予備の把持部6(把持グリッパなど)にツールチェンジする。この作業は、オペレータの操作で実行してもよい。
ここで、把持の方法の選択は、把持部自体の変更を例示したが、同一の把持部4による把持位置の変更などでも良い。
なお、一つの部材1のピッキングが終了したら、再度、部材1を規定する特徴量(特徴領域)を取得する処理を実行することが好ましい。部材1のピッキングにより、残りの部材1の位置が変化する可能性があるからである。
On the other hand, the gripper selector 11D of this embodiment temporarily suspends the picking process when the mass of the component 1 is equal to or greater than a specified value. Then, the tip of the arm robot is moved to an area where a spare gripper 6 is placed, and a tool change is performed to a spare gripper 6 (such as a gripping gripper) that has a larger weight capacity than the gripper 4 consisting of a suction gripper. This operation may be performed by an operator.
Here, the selection of the gripping method is exemplified by changing the gripping part itself, but it may also be possible to change the gripping position using the same gripping part 4, etc.
It is preferable that, once picking of one component 1 is completed, the process of acquiring the feature amount (feature area) that defines the component 1 is executed again, because the picking of the component 1 may change the positions of the remaining components 1.
(動作その他)
以上の装置を使用することで、ばら積みされた部材1を自動で個別にピッキングすることが可能となる。
本実施形態によれば、3次元測量センサ2(3次元形状測定センサ)によって、ばら積みされた部材1の上方から見た表面についての3次元点群情報を取得する。そして、平面の組合せで構成されている部材1の表面の平面領域を3次元点群情報から識別する。これによって、本実施形態では、個々の部材1のエッジを検出することなく、各々の部材1の位置及び姿勢を精度よく推定することができる。
(Operations etc.)
By using the above device, it becomes possible to automatically pick out the bulk stacked members 1 individually.
According to this embodiment, a 3D surveying sensor 2 (3D shape measuring sensor) acquires 3D point cloud information about the surfaces of the bulk-stacked components 1 as viewed from above. Then, planar regions on the surfaces of the components 1, which are composed of a combination of planes, are identified from the 3D point cloud information. As a result, in this embodiment, the position and orientation of each component 1 can be estimated with high accuracy without detecting the edges of each component 1.
また、部材1の上面について重心位置と平面の法線ベクトルとをそれぞれ算出することで、把持部4を、部材1の上面の重心位置若しくはその近傍に、その上面の法線ベクトルに沿って取り付けることができる。これにより、ばら積みされた部材1を、より安定して精度よくピッキングすることができる。
また、板厚測定センサ5を有することで、ピッキングの際に部材1の厚さを測定し、質量を推定することができる。これにより、現在の把持方法で、その部材1をピッキング出来るかが判定され、部材1の質量に応じて適切な把持部4にツールチェンジすることが可能となる。この結果、本実施形態では、ばら積みされた鋼板などの部材1を安定してピッキングすることができる。
Furthermore, by calculating the center of gravity position and the normal vector of the plane for the top surface of the member 1, the gripper 4 can be attached to the center of gravity position of the top surface of the member 1 or its vicinity along the normal vector of the top surface. This allows for more stable and accurate picking of the bulk-stacked members 1.
Furthermore, by having the plate thickness measurement sensor 5, the thickness of the component 1 can be measured and the mass can be estimated when picking. This makes it possible to determine whether the component 1 can be picked using the current gripping method, and to change the tool to an appropriate gripping unit 4 depending on the mass of the component 1. As a result, in this embodiment, components 1 such as bulk steel plates can be picked stably.
(変形例)
(1)上記の実施形態では、ピッキングの対象である部材1が板部材であったが、板部材に限らず、パイプや球状の部材であってもよい。
部材1がパイプや球状の部材の場合、3次元点群から検出する部材1の特徴領域は平面領域ではなく曲面領域とする。曲面領域については、検出アルゴリズムで使用する方程式を、対象とする曲面を表すモデル式に変えることで算出可能である。
なお、部材1として、板状部材とパイプなどが混在している場合には、例えば、次のように処理を実行する。まず、平面算出方程式を用いて平面領域の特徴量を算出する。その後、曲面算出方程式を用いて曲面領域の特徴量を算出する。
(Modification)
(1) In the above embodiment, the component 1 to be picked is a plate component, but it is not limited to a plate component and may be a pipe or a spherical component.
If the component 1 is a pipe or a spherical component, the feature region of the component 1 detected from the 3D point cloud is a curved region rather than a flat region. The curved region can be calculated by changing the equation used in the detection algorithm to a model formula that represents the target curved surface.
If the component 1 is a mixture of plate-like components and pipes, the process is performed as follows: First, the feature values of the planar regions are calculated using the plane calculation equation. Then, the feature values of the curved regions are calculated using the curved surface calculation equation.
(2)上記の実施形態では、把持部4の把持の中心が、重心位置となるように取り付けて、把持部4で部材1の上面を把持してピッキングする構成とした。
把持部4(エンドエフェクタ)の種類によって、部材1の外周部を把持したり、部材1の下に把持部4の爪を差し込んだりすることによって、部材1をピッキングする構成としてもよい。この場合、必ずしも部材1の重心位置を算出する必要はない。
もっとも、この場合でも、把持した際に把持の中心が部材1の重心に近づくように制御する方が、より安定して部材1を把持可能となる。
(2) In the above embodiment, the gripping center of the gripping unit 4 is attached to the center of gravity, and the gripping unit 4 grips the upper surface of the member 1 to pick it.
Depending on the type of gripper 4 (end effector), the component 1 may be picked by gripping the outer periphery of the component 1 or by inserting the claws of the gripper 4 under the component 1. In this case, it is not necessarily necessary to calculate the center of gravity of the component 1.
However, even in this case, the member 1 can be more stably grasped by controlling the gripping center to approach the center of gravity of the member 1 when gripped.
(3)また、上記の実施形態では、部材1の質量を推定し、推定した質量に応じて把持部4(ハンドグリッパ)の種類を選択していた。しかし、可搬重量の大きい把持部4だけを使用してピッキングを行ってもよい。この場合、必ずしも部材1の厚さを測定する必要はない。 (3) In addition, in the above embodiment, the mass of the component 1 is estimated, and the type of gripper 4 (hand gripper) is selected based on the estimated mass. However, picking may be performed using only grippers 4 with a large weight capacity. In this case, it is not necessarily necessary to measure the thickness of the component 1.
(その他)
本開示は、次の構成も取り得る。
(1)ばら積みされた部材をピッキングするピッキング方法であって、
3次元測量センサで、部材が載置された領域を上方から測量して、3次元点群を取得し、
コンピュータによる演算処理によって、取得した3次元点群から、上記部材の表面を規定する表面形状の特徴量を検出し、
コンピュータによる演算処理によって、検出した特徴量に基づき、上記部材の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を推定し、
上記推定に基づき部材の把持を行う、
ピッキング方法。
(others)
The present disclosure may also have the following configuration.
(1) A picking method for picking bulk materials, comprising:
A 3D measurement sensor measures the area where the components are placed from above to obtain a 3D point cloud.
Detecting surface shape features that define the surface of the component from the acquired three-dimensional point cloud through computational processing by a computer;
estimating at least the position of the position and orientation of the member based on the detected feature amount through computational processing by a computer;
The component is grasped based on the above estimation.
Picking method.
(2)上記部材の表面を規定する表面形状を平面として、上記特徴量を検出する。
(3)上記検出した特徴量から、少なくとも1つの部材の上面の位置及び形状を推定し、その推定から、部材の上方から見た重心の位置を推定し、
上記推定した重心の位置に把持の中心を一致若しくは接近させて、部材の把持を行う。
(4)把持する部材の上下方向の寸法である厚さを測定し、
測定した厚さと、上記部材の密度と、上記推定した上面の形状から、その部材の質量を推定し、
推定した質量に応じて部材の把持の方法を選択する。
(2) The feature amount is detected by regarding the surface shape that defines the surface of the member as a plane.
(3) estimating the position and shape of the top surface of at least one member from the detected feature amount, and estimating the position of the center of gravity of the member as viewed from above from the estimation;
The member is grasped by bringing the center of the grasp into agreement with or close to the position of the estimated center of gravity.
(4) Measure the thickness, which is the vertical dimension of the member to be gripped;
Estimating the mass of the member from the measured thickness, the density of the member, and the estimated shape of the upper surface;
The method of grasping the member is selected according to the estimated mass.
(5)ばら積みされた部材を把持部でピッキングするピッキング装置であって、
上記部材が載置された領域を上方から測量して、3次元点群を取得する3次元測量センサと、
上記3次元測量センサが取得した3次元点群から、上記部材の表面を規定する表面形状の特徴量を検出する特徴量検出部と、
上記特徴量検出部が検出した特徴量に基づき、上記部材の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を特定する特定情報を求める部材特定部と、
上記求めた特定情報に基づいて、上記把持部を移動し、上記把持部による部材の把持を制御する把持制御部と、
を備えるピッキング装置。
(5) A picking device that picks bulk materials with a gripper,
a three-dimensional measurement sensor that measures the area where the member is placed from above and acquires a three-dimensional point cloud;
a feature amount detection unit that detects feature amounts of a surface shape that defines the surface of the component from the three-dimensional point cloud acquired by the three-dimensional measurement sensor;
a member identifying unit that obtains identification information that identifies at least the position of the member out of the position and orientation of the member based on the feature amount detected by the feature amount detecting unit;
a gripping control unit that moves the gripping unit and controls the gripping of the member by the gripping unit based on the obtained specific information;
A picking device comprising:
(6)上記特徴量検出部は、上記部材の表面を規定する表面形状を、平面として上記特徴量を検出する。
(7)上記部材特定部は、上記検出した特徴量から、少なくとも1つの部材の上面の位置及び形状を推定し、その推定の情報から、部材の上方から見た重心の位置を特定し、
上記把持制御部は、特定した重心の位置に上記把持部による把持の中心が一致若しくは接近するように上記把持部の位置を調整して、上記把持部による部材の把持を実行する。
(6) The feature amount detection unit detects the feature amount by treating the surface shape that defines the surface of the member as a plane.
(7) The component identification unit estimates the position and shape of the top surface of at least one component from the detected feature amount, and identifies the position of the center of gravity of the component as viewed from above from the estimated information;
The grip control section adjusts the position of the grip section so that the center of gripping by the grip section coincides with or approaches the position of the identified center of gravity, and executes gripping of the member by the grip section.
次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
図10に実施例で用いたピッキング装置の概略図を示す。
実施例では、図10に示すように、3軸直交ロボット(搬送装置3)のツール部上に、光切断法により部材1の形状を測定する3次元測量センサ2を搭載した。その3次元測量センサ2を、x-y方向に走査させることで、ばら積みされた部材1としての鋼板の表面(主に上面)の3次元点群情報を取得した。
Next, an example based on this embodiment will be described.
FIG. 10 shows a schematic diagram of the picking device used in the examples.
In this embodiment, as shown in Fig. 10, a three-dimensional measurement sensor 2 that measures the shape of the component 1 by an optical cutting method is mounted on the tool part of a three-axis Cartesian robot (transport device 3). The three-dimensional measurement sensor 2 is scanned in the xy direction to obtain three-dimensional point cloud information of the surface (mainly the upper surface) of the steel plate as the bulk component 1.
ばら積みされた部材1は、それぞれが板厚10mm~25mm、50mm~500mm程度の鋼板からなる場合とした。また、鋼板のサイズにばらつきがある鋼板をばら積みした。
図11に、本実施例におけるばら積みされた鋼板の状態を示す。
また、図12に、計測した3次元点群情報を平面検出により分類して、検出した鋼板毎に区分けした結果を示す。
図12中で、検出した鋼板上面の重心位置を黒点で示している。図12から分かるように、個々の鋼板の上面について、概ね良好に鋼板毎の分類と重心位置の検出ができていることが分かった。
The bulk-stacked members 1 were made of steel plates having thicknesses of approximately 10 mm to 25 mm and 50 mm to 500 mm. Steel plates with varying sizes were also bulk-stacked.
FIG. 11 shows the state of the steel plates stacked in bulk in this example.
FIG. 12 shows the results of classifying the measured three-dimensional point cloud information by plane detection and dividing it into sections for each detected steel plate.
The detected center of gravity positions of the upper surfaces of the steel plates are indicated by black dots in Fig. 12. As can be seen from Fig. 12, it was found that the classification of each steel plate and the detection of the center of gravity positions were generally successful for the upper surfaces of the individual steel plates.
1 部材
2 3次元測量センサ
3 搬送装置
4 把持部
5 板厚測定センサ
6 予備の把持部
10 演算部
10A 3次元点群データ取得部
10B 特徴量検出部
10C 部材特定部
11 把持制御部
11A 制御部本体
11B 重心検出部
11C 質量推定部
11D 把持部選択部
REFERENCE SIGNS LIST 1 MEMBER 2 3D MEASUREMENT SENSOR 3 CONVEYOR 4 GRIP PART 5 PLATE THICKNESS MEASUREMENT SENSOR 6 AUXILIARY GRIP PART 10 COMPUTING PART 10A 3D POINT CLOUD DATA ACQUISITION PART 10B CHARACTERISTICS DETECTION PART 10C MEMBER IDENTIFICATION PART 11 GRIP CONTROL PART 11A CONTROL PART BODY 11B CENTER OF GRAVITY DETECTION PART 11C MASS ESTIMATION PART 11D GRIP PART SELECTION PART
Claims (4)
3次元測量センサで、部材が載置された領域を上方から測量して、3次元点群を取得し、
コンピュータによる演算処理によって、取得した3次元点群から、上記部材の表面を規定する表面形状の特徴量を検出し、
コンピュータによる演算処理によって、検出した特徴量に基づき、上記部材の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を推定し、
上記推定に基づき部材の把持を行い、
上記部材の表面を規定する表面形状を平面として、上記特徴量を検出し、
上記検出した特徴量から、少なくとも1つの部材の上面の位置及び形状を推定し、
把持する部材の上下方向の寸法である厚さを測定し、
測定した厚さと、上記部材の密度と、上記推定した上面の形状から、その部材の質量を推定し、
推定した質量に応じて部材の把持の方法を選択する、
ピッキング方法。 A picking method for picking bulk materials, comprising:
A 3D measurement sensor measures the area where the components are placed from above to obtain a 3D point cloud.
Detecting surface shape features that define the surface of the component from the acquired three-dimensional point cloud through computational processing by a computer;
estimating at least the position of the position and orientation of the member based on the detected feature amount through computational processing by a computer;
The component is grasped based on the above estimation ,
detecting the feature amount by using a surface shape defining the surface of the member as a plane;
estimating the position and shape of the top surface of at least one member from the detected feature amount;
Measure the thickness, which is the vertical dimension of the member to be gripped;
Estimating the mass of the member from the measured thickness, the density of the member, and the estimated shape of the upper surface;
Select a method of grasping the part depending on the estimated mass.
Picking method.
上記推定した重心の位置に把持の中心を一致若しくは接近させて、部材の把持を行う、
請求項1に記載したピッキング方法。 From the estimation of the position and shape of the upper surface of the member , the position of the center of gravity of the member as viewed from above is estimated;
The center of the grip is aligned with or close to the estimated center of gravity, and the member is gripped.
A picking method according to claim 1 .
上記部材が載置された領域を上方から測量して、3次元点群を取得する3次元測量センサと、
上記3次元測量センサが取得した3次元点群から、上記部材の表面を規定する表面形状の特徴量を検出する特徴量検出部と、
上記特徴量検出部が検出した特徴量に基づき、上記部材の位置及び姿勢のうち少なくとも位置を特定する特定情報を求める部材特定部と、
上記求めた特定情報に基づいて、上記把持部を移動し、上記把持部による部材の把持を制御する把持制御部と、
把持する部材の上下方向の寸法である厚さを測定する板厚測定センサと、
を備え、
上記特徴量検出部は、上記部材の表面を規定する表面形状を、平面として上記特徴量を検出し、
上記部材特定部は、上記検出した特徴量から、少なくとも1つの部材の上面の位置及び形状を推定し、
上記把持制御部は、測定した厚さと、上記部材の密度と、上記推定した上面の形状から、その部材の質量を推定する質量推定部と、その質量推定部が推定した質量に応じて、把持の方法を選択する把持部選択部とを備える、
ピッキング装置。 A picking device that picks bulk materials with a gripper,
a three-dimensional measurement sensor that measures the area where the member is placed from above and acquires a three-dimensional point cloud;
a feature amount detection unit that detects feature amounts of a surface shape that defines the surface of the component from the three-dimensional point cloud acquired by the three-dimensional measurement sensor;
a member identifying unit that obtains identification information that identifies at least the position of the member out of the position and orientation of the member based on the feature amount detected by the feature amount detecting unit;
a gripping control unit that moves the gripping unit and controls the gripping of the member by the gripping unit based on the obtained specific information;
a plate thickness measurement sensor that measures the thickness, which is the vertical dimension of the member to be gripped;
Equipped with
the feature amount detection unit detects the feature amount by treating a surface shape that defines the surface of the member as a plane;
the component identification unit estimates a position and a shape of an upper surface of at least one component from the detected feature amount;
The grip control unit includes a mass estimation unit that estimates a mass of the member from the measured thickness, the density of the member, and the estimated shape of the upper surface, and a gripping unit selection unit that selects a gripping method in accordance with the mass estimated by the mass estimation unit.
Picking device.
上記把持制御部は、特定した重心の位置に上記把持部による把持の中心が一致若しくは接近するように上記把持部の位置を調整して、上記把持部による部材の把持を実行する、
請求項3に記載したピッキング装置。 the member identification unit identifies the position of the center of gravity of the member as viewed from above based on information on the estimated position and shape of the upper surface of the member ;
the grip control unit adjusts the position of the grip unit so that the center of gripping by the grip unit coincides with or approaches the position of the identified center of gravity, and executes gripping of the member by the grip unit.
The picking device according to claim 3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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