画像領域分割による軌道計画・制御・検査の同時実現と3Dプリンタへの応用

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本研究では，高速画像処理技術および高速視覚制御技術を駆使し，独自に開発する手法と新規システムによって，軌道計画からノズル制御，画像検査までを同時に実現する方法論を提案することを目的としている．その実現のために，視覚センシング制御手法提案，デバイス開発，システム統合を行っている．特に，視覚センシング制御手法に関して，画像を注視領域に分割することにより，分割領域毎に異なる画像処理を行い，1枚の画像に対して複数の画像処理を高速かつ並列に処理することにより，計画・制御・検査を1ミリ秒毎に同時に実現することを目指している．2022年度は主に以下のサブテーマを実現した．(1) 画像処理手法の実装：昨年度検討した，高速カメラの画像を進行方向に対して3分割し，各領域を並列かつ高速に画像処理するアルゴリズムを実装し，実際に軌道計画・位置制御・検査に必要な画像特徴量の計算および抽出を可能にした．特に，モジュールの視覚制御のため，1秒間に1,000枚の画像処理を実現した．(2) モジュール開発：高速動作を可能にするためにシャフトモータを用いた2軸の駆動モジュールを設計し，制御系周辺を含め独自に開発した．高速カメラを搭載させ，(1)の高速画像処理結果を用いた視覚制御系も構築した．そのシステムに対して，運動制御性能を評価し，十分な性能を有することを確認した．加えて，産業用ロボットにも搭載可能にするため軽量化も考慮した構造を取り，実際に産業用ロボットに搭載し，駆動系の全体システムを構築した．これらに加えて，(3) 開発したモジュールを産業用ロボットに搭載し，運動制御した際に，それぞれのダイナミクスの干渉の影響を低減するための検討や，(4) 成形物の質を向上させるための制御ノズル（ディスペンサー）から吐出される材料の流量と速度に対する検討を行った．