マクロ視角とミクロ視角の協調による溶接ロボットの知的複合視角システムの研究開発

本研究では、物体認識用のマクロ視覚と高精度な物体位置・姿勢計測のためのハンドアイミクロ視覚の両サブシステムからなる知的複合視覚システムの構築を目的としたものである。本研究では、まずミクロ視覚のための計測方向・位置決定のために必要となる物体全体像の形状デ-タを階層構造とし、どの階層からでも他の階層のデ-タを高速参照できる双方向リスト構造とした。これを基にロボット作業に必要となる箇所およびその部分を高精度に位置計測するためのハンドアイカメラの位置・姿勢決定アルゴリズムを確立し、その有効性を立証した。また、マクロ視覚においては、形状を特徴付ける縁辺情報の抽出に関する検討を行った。ロボットの作業作業対象物体における縁辺は大部分が直線と楕円成分であり、これらを正確にかつ効率的に抽出する方法として、ρーθHough 変換平面からの抽出法を確立した。従来、直線の抽出に関してはρーθパラメ-タ平面へのHough変換により容易に直線の抽出が行われていたが、楕円を抽出するには5次元のパラメ-タ空間が必要で、処理時間が長く、莫大なメモリ容量が必要であったが、本研究では、ρーθパラメ-タ平面から楕円も抽出できる処理方法を確立し、これにより、溶接作業等の実環境下でのノイズを多く含む画像からでも短時間でかつ少ないメモリ容量で、信頼性の高い線分抽出が可能となった。さらに、ミクロ視覚のおけるスリットレ-ザ光の投光位置計測において、投光レ-ザの広がり角、撮像カメラのレンズ絞り、対象面の表面粗さが計測精度に及ぼす影響を明確にし、撮像面上で5画素程度の幅になるように投光レ-ザの広がり角を調整し、さらにレンズ絞りをできるだけ開放にするのがより高精度に位置計測が可能なことを明らかにした。

本研究では、物体認識用のマクロ視覚と高精度な物体位置・姿勢計測のためのハンドアイミクロ視覚の両サブシステムからなる知的複合視覚システムの構築を目的としたものである。本研究では、まずミクロ視覚のための計測方向・位置決定のために必要となる物体全体像の形状デ-タを階層構造とし、どの階層からでも他の階層のデ-タを高速参照できる双方向リスト構造とした。これを基にロボット作業に必要となる箇所およびその部分を高精度に位置計測するためのハンドアイカメラの位置・姿勢決定アルゴリズムを確立し、その有効性を立証した。また、マクロ視覚においては、形状を特徴付ける縁辺情報の抽出に関する検討を行った。ロボットの作業作業対象物体における縁辺は大部分が直線と楕円成分であり、これらを正確にかつ効率的に抽出する方法として、ρーθHough 変換平面からの抽出法を確立した。従来、直線の抽出に関してはρーθパラメ-タ平面へのHough変換により容易に直線の抽出が行われていたが、楕円を抽出するには5次元のパラメ-タ空間が必要で、処理時間が長く、莫大なメモリ容量が必要であったが、本研究では、ρーθパラメ-タ平面から楕円も抽出できる処理方法を確立し、これにより、溶接作業等の実環境下でのノイズを多く含む画像からでも短時間でかつ少ないメモリ容量で、信頼性の高い線分抽出が可能となった。さらに、ミクロ視覚のおけるスリットレ-ザ光の投光位置計測において、投光レ-ザの広がり角、撮像カメラのレンズ絞り、対象面の表面粗さが計測精度に及ぼす影響を明確にし、撮像面上で5画素程度の幅になるように投光レ-ザの広がり角を調整し、さらにレンズ絞りをできるだけ開放にするのがより高精度に位置計測が可能なことを明らかにした。