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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

通过图像区域划分同时实现轨迹规划、控制和检测并应用于3D打印机

基本信息

批准号：
21H01281
负责人：
山川雄司
金额：
$ 10.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01281/
关键词：
高速画像処理高速視覚制御画像領域分割処理

项目摘要

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．

This study aims to develop a methodology for the simultaneous implementation of high-speed image processing and high-speed visual control technologies, and to develop a new methodology for the simultaneous implementation of orbital planning and visual control technologies. In the process of implementation, the system control method proposal is proposed according to the system design, and the system integration is carried out in the process of development. In particular, the visual control method is related to the division of the image into the field of observation, the division of the field into different image processing, the processing of a plurality of images, the processing of images, (1)Image processing method implementation: last year's review, high-speed image processing direction, three divisions, parallel to each other in various fields, high-speed image processing, implementation, actual track planning, position control, inspection, calculation and extraction of necessary image characteristics. In particular, 1,000 images were processed in one second. (2)Development: High speed motion possible, 2-axis motion design, control system peripheral, independent development. High speed image processing results are used to construct the control system. The performance of the motor control system was evaluated. Add to this the possibility of industrial use of the vehicle to consider the structure of the entire vehicle. (3) the development of industrial equipment, the control of equipment, the control of equipment, the quality of the product, the control of equipment, the flow of equipment, the control of equipment, and the control of equipment.