位置姿势推定方法和位置姿势推定系统技术方案

提供位置姿势推定方法和位置姿势推定系统。即使在对象物的一部分被其他物体遮挡时，也能够简易且高精度地推定该对象物在三维坐标系中的位置和姿势。可以根据通过具有与实空间的Z轴平行的光轴的拍摄装置而获取的工件W的各指标区域Ai的尺寸φi，推定各指标点Pi的Z坐标值。基于各指标点Pi的Z坐标值Zi，推定穿过构成一对的指标点Pi和Pj的指标直线Qij的第1实空间姿势θ1(i,j)。通过使用照射装置对多个指标点Pi当中的第1指标点Pi1照射光线，形成并定义包括该第1指标点Pi1在内的第1指标区域Ai1。在拍摄装置的拍摄范围中，即使在工件W的一部分被其他物体遮挡时，通过以避开该其他物体的方式或者利用间隙的方式对该工件W的第1指标点Pi1照射光线，从而能够简单且切实地形成第1指标区域Ai1。

Position postural inference and position postural inference system

【技术实现步骤摘要】
位置姿势推定方法和位置姿势推定系统
本专利技术涉及测定工件等对象物在三维空间中的位置以及姿势的方法和系统。
技术介绍
已被提出有在照相机中组合测距传感器从而测定物体的位置的方法。比如被提出有以下的方法：在相对于照相机的光轴是垂直的基准面上，对利用该照相机得到的物体上的已知3点的各自的位置的检测结果，基于利用测距传感器得到的该3点的各自的测距结果进行视差补正，从而测定该3点的三维位置，进而测定该物体的三维位置(参照专利文献1)。还被提出有下述方法：基于平面上的3个标记各自利用照相机得到的X-Y位置的测定结果以及利用测距传感器得到的Z位置的测定结果，推定该平面的位置以及姿势(参照专利文献2)。然而，由于采用测距传感器而导致测定系统的成本变高，为了避免这一点，还被提出了不使用测距传感器而使用拍摄装置来测定物体的三维位置的方法。另外，还被提出有下述方法：通过照相机拍摄存在几何学关系已知的4个以上的多个标记的平面，基于该多个标记在该平面中的位置以及在二维图像坐标系中的位置，推定该多个标记的三维位置(参照专利文献3)。此外，被提出有下述方法：在通过照相机拍摄的二维图像中提取出对象物体的3个特征点，基于该提取结果、和预先测定的该3个特征点之间的距离，测定该对象物体的三维位置(参照专利文献4)。还被提出有下述方法：基于通过照相机拍摄以格子状进行二维排列的多个标记而得到的多个标记的二维位置，按照规定的关系式推定该多个标记的三维位置(参照专利文献5)。还被提出有下述方法：通过照相机拍摄带有预先测量了相互间距离的4个记号的对象物从而得到图像，除了基于所得到的图像中的二维位置之外，还基于该相互间距离，推定该4个记号的三维位置(参照专利文献6)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平3-92712号公报专利文献2：日本特开平9-304013号公报专利文献3：日本特开昭62-175603号公报专利文献4：日本专利第2534517号公报专利文献5：日本特开平6-259536号公报专利文献6：日本专利第4602704号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，为了确认部件彼此的组装状态，使用拍摄装置来拍摄一个部件时，有时在该部件上附带的标记至少一部分被其他部件或部件组遮挡，该确认作业变得困难。因此，本专利技术的目的在于，提供即使在对象物的一部分被其他物体遮挡的情况下，也能够简易且高精度地推定该对象物在三维坐标系中的位置以及姿势的技术。用于解决问题的手段本专利技术的位置姿势推定方法的特征在于，其包括：第1尺寸测定处理，通过拍摄装置获取对象物的拍摄图像，测定对象物中定义的多个指标区域各自在所述拍摄图像中的尺寸，所述拍摄装置在由XYZ坐标系定义的实空间中的位置以及姿势被固定、且具有相对于Z轴平行的光轴；纵实空间位置推定处理，基于所述第1尺寸测定处理中的测定结果，推定所述多个指标区域各自所包含的多个指标点各自的Z坐标值；第1实空间姿势推定处理，基于所述多个指标点各自的X坐标值和Y坐标值中的至少一者、以及所述多个指标点各自的Z坐标值的推定结果，将穿过所述多个指标点当中构成一对的指标点的指标直线在实空间中的姿势推定为第1实空间姿势；和，实空间姿势推定处理，基于所述第1实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势；所述第1尺寸测定处理中，使用在所述实空间中的位置以及姿势被固定的照射装置，对所述多个指标点当中的第1指标点照射光线，由此形成第1指标区域作为所述多个指标区域当中的至少1个指标区域。根据本专利技术的位置姿势推定方法，可以根据通过具有与实空间的Z轴平行的光轴的拍摄装置而获取的对象物的各指标区域的尺寸，推定各指标点的Z坐标值。其依据的定性关系在于，指标点越靠近拍摄装置(或其拍摄元件)则其测定尺寸越大，指标点越远离拍摄装置则其测定尺寸越小。基于各指标点的Z坐标值，推定穿过构成一对的指标点的指标直线的第1实空间姿势(根据方向矢量来确定)。通过使用照射装置对多个指标点当中的第1指标点照射光线，形成并定义包括该第1指标点在内的第1指标区域。在拍摄装置的拍摄范围中，即使在对象物的一部分被其他物体遮挡的情况下，通过以避开该其他物体的方式或者利用间隙的方式对该对象物的第1指标点进行照射光线来形成第1指标区域。可以简单地使拍摄图像中包括多个指标区域，所述多个指标区域的各个指标区域包括存在于同一指标直线上的多个指标点中的某个指标点。因此，即使在这样的情况下，也能够简易且高精度地推定对象物的由至少Z坐标值定义的实空间位置以及由至少指标直线的第1实空间姿势定义的对象物的实空间姿势。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，还包括：第2尺寸测定处理，针对所述拍摄图像中的所述指标直线的延伸方向，测定所述多个指标区域当中的至少1个指标区域的尺寸；第2实空间姿势推定处理，基于所述第2尺寸测定处理中的测定结果，将所述至少1个指标区域的实空间姿势推定为第2实空间姿势；所述实空间姿势推定处理中，通过综合所述第1实空间姿势的推定结果以及所述第2实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势。根据该位置姿势推定方法，可以根据拍摄图像中的至少1个指标区域的针对指标直线的延伸方向的尺寸，推定该指标区域的第2实空间姿势(根据指标区域的垂线矢量来确定)。通过整合第1实空间姿势的推定结果以及第2实空间姿势的推定结果，可以实现对象物的实空间姿势的推定精度的提高。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，所述实空间姿势推定处理中，通过综合穿过构成各不同对的指标点、且为同一指标直线或彼此平行的多个所述指标直线的各自的所述第1实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势。根据该位置姿势推定方法，可以实现穿过构成不同对的指标点的多个指标直线的各自的实空间姿势、进而是对象物的实空间姿势的推定精度的提高。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，设定所述多个指标点，从而定义所述实空间中正交的2个所述指定方向。根据该位置姿势推定方法，可以推定实空间中正交的2个指标直线的各自的由第1实空间姿势(或者第1实空间姿势的多个推定结果的整合结果，或者第1实空间姿势以及第2实空间姿势的整合结果)定义的对象物的实空间姿势。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，还包括：横实空间位置推定处理，基于所述多个指标点当中在对象物坐标系中被固定的第2指标点在所述拍摄图像中的位置，推定所述第2指标点的X坐标值和Y坐标值。根据该位置姿势推定方法，可以根据在对象物坐标系中被固定的第2指标点在拍摄图像中的位置，推定该指标点的X坐标值和Y坐标值。由此，可以高精度地推定由除第2指标点的Z坐标值的推定结果之外、还由X坐标值和Y坐标值的推定结果定义的对象物的实空间位置。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，由所述对象物中通过所述拍摄装置能够识别的轮廓界定的第2指标区域中包含的点定义为所述第2指标点。根据该位置姿势推定方法，通过实现拍摄图像中的第2指标点的位置的测定精度的提高，可以实现对象物的实空间位置以及实空间姿势的推定精度的提高。本专利技术的位置姿势推定方法中，优选的是，还包括：第1准备处理，在改变所述多个指标点当中的至少1个指标点的Z坐标值的同时，测定所述对象物的拍摄图像中的所述至少1个指标区域的尺寸的变化，由此将所述至少1个指标点的Z坐标值与所述拍摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置姿势推定方法,其特征在于，包括：第1尺寸测定处理，通过拍摄装置获取对象物的拍摄图像，测定对象物中定义的多个指标区域各自在所述拍摄图像中的尺寸，所述拍摄装置在由XYZ坐标系定义的实空间中的位置以及姿势被固定、且具有相对于Z轴平行的光轴；纵实空间位置推定处理，基于所述第1尺寸测定处理中的测定结果，推定所述多个指标区域各自所包含的多个指标点各自的Z坐标值；第1实空间姿势推定处理，基于所述多个指标点各自的X坐标值和Y坐标值中的至少一者、以及所述多个指标点各自的Z坐标值的推定结果，将穿过所述多个指标点当中构成一对的指标点的指标直线在实空间中的姿势推定为第1实空间姿势；以及实空间姿势推定处理，基于所述第1实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势，所述第1尺寸测定处理中，使用在所述实空间中的位置以及姿势被固定的照射装置，对所述多个指标点当中的第1指标点照射光线，由此形成第1指标区域作为所述多个指标区域当中的至少1个指标区域。

【技术特征摘要】
2016.09.28 JP 2016-1904541.一种位置姿势推定方法,其特征在于，包括：第1尺寸测定处理，通过拍摄装置获取对象物的拍摄图像，测定对象物中定义的多个指标区域各自在所述拍摄图像中的尺寸，所述拍摄装置在由XYZ坐标系定义的实空间中的位置以及姿势被固定、且具有相对于Z轴平行的光轴；纵实空间位置推定处理，基于所述第1尺寸测定处理中的测定结果，推定所述多个指标区域各自所包含的多个指标点各自的Z坐标值；第1实空间姿势推定处理，基于所述多个指标点各自的X坐标值和Y坐标值中的至少一者、以及所述多个指标点各自的Z坐标值的推定结果，将穿过所述多个指标点当中构成一对的指标点的指标直线在实空间中的姿势推定为第1实空间姿势；以及实空间姿势推定处理，基于所述第1实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势，所述第1尺寸测定处理中，使用在所述实空间中的位置以及姿势被固定的照射装置，对所述多个指标点当中的第1指标点照射光线，由此形成第1指标区域作为所述多个指标区域当中的至少1个指标区域。2.根据权利要求1所述的位置姿势推定方法，其特征在于，还包括：第2尺寸测定处理，针对所述拍摄图像中的所述指标直线的延伸方向，测定所述多个指标区域当中的至少1个指标区域的尺寸；以及第2实空间姿势推定处理，基于所述第2尺寸测定处理中的测定结果，将所述至少1个指标区域的实空间姿势推定为第2实空间姿势，所述实空间姿势推定处理中，通过综合所述第1实空间姿势的推定结果以及所述第2实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势。3.根据权利要求1所述的位置姿势推定方法，其特征在于，所述实空间姿势推定处理中，通过综合穿过构成各不同对的指标点、且为同一指标直线或彼此平行的多个所述指标直线的各自的所述第1实空间姿势的推定结果，推定所述对象物的实空间姿势。4.根据权利要求1所述的位置姿势推定方法，其特征在于，设定所述多个指标点，从而定义所述实空间中正交的2个所述指定方向。5.根据权利要求1所述的位置姿势推定方法，其特征在于，还包括：横实空间位置推定处理，基于所述多个指标点当中在对象物坐标系中被固定的第2指标点在所述拍摄图像中的位置，推定所述第2指标点的X坐标值和Y坐标值。6.根据权利要求5所述的位置姿势推定方法，其特征在于，由所述对象物中通过所述拍摄装置能够识别的轮廓界定的第2指标区域中包含的点定义为所述第2指标点。7.根据权利要求1所述的位置姿势推定方法，其特征在于，还包括：第1准备处理，在改变所述多个指标点当中的至少1个指标点的Z坐标值的同时，测定所述对象物的拍摄图像中的所述至少1个指标区域的尺寸的变化，由此将所述至少1个指标点的Z坐标值与所述拍摄图像中的所述至少1个指标区域的尺寸的相关关系定义为第1相关关系，所述纵实空间位置推定处理中，按照所述第1相关关系，推定所述多个指标点的各自的Z坐标值。8.根据权利要求2所述的位置姿势推定方法，其特征在于，还包括：第2准备处理，在改变所述至少1个指标区域的实空间姿势的同时，测定所述拍摄图像中所述至少1个指标区域的针对所述指标直线的延伸方向的尺寸的变化，由此将所述至少1个指标区域的实空间姿势与所述拍摄图像中针对所述指标直线的延伸方向的尺寸的相关关系定义为第2相关关系，所述第2实空间姿势推定处理中，按照所述第2相关关系，推定所述第2实空间姿势。9.一种位置姿势推...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽田信治，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP