计测系统、计测装置、计测方法以及记录介质制造方法及图纸

提供计测系统、计测装置、计测方法以及记录介质，缩短配准计测对象物的3D数据所需的时间。根据在机器人停止期间3D传感器在特定的计测点处计测出计测对象物的3D数据(110‑1)的时刻的机器人各关节的位移以及在机器人动作期间3D传感器在特定的计测点以外的计测点处计测出计测对象物的3D数据(110‑2)的时刻的机器人各关节的位移，将3D数据(110‑2)向3D数据(110‑1)配准。还将3D数据(110‑2)向3D数据(110‑1)配准，以使3D数据(110‑1、110‑2)的配准误差小于阈值。同样将3D数据(110‑3、110‑4、…、110‑N)分别向3D数据(110‑1)配准。

【技术实现步骤摘要】
计测系统、计测装置、计测方法以及记录介质
本专利技术涉及计测系统、计测装置、计测方法以及记录介质。
技术介绍
在工厂自动化的领域中，例如使用距离传感器来计测表示工件的表面的各点的三维坐标的点群(点云)，根据通过计测得到的点群来进行用于识别或检查工件的图像处理。用于这种图像处理的距离传感器也被称为机器人视觉(robotvision)，其计测方式存在各种方式。例如，存在如下的方式等：从固定的计测点计测工件的点群；一边使计测点移动一边计测工件的点群；针对一个工件从一个计测点计测点群；以及针对一个工件从多个不同的计测点计测多个点群。在从固定的计测点计测工件的点群的方式、针对一个工件计测一个点群的方式中，根据工件的不同，其形状是复杂的，或者由于来自镜面加工后的工件的反射面的反射的影响，有时无法以足够的精度识别工件。与此相对，通过从多个不同的计测点分别计测工件的点群，能够对工件的观察方式不同的多个不同点群进行计测，与从固定的计测点计测工件的点群的方式、针对一个工件计测一个点群的方式相比，能够以更高的精度识别工件。作为这种图像处理，例如，公知有如非专利文献1记载的那样的基于模型的算法。该算法使用记述了多个点的位置、法线关系的被称为PPF(PointPairFeature：点对特征)的特征量，能够应用在物体的位置及姿势的估计处理、物体的点群的配准处理中。该特征量是在从物体的点群选择两个点(点对)的组合中计算的四维特征量。四维分别是两点间的距离、连接两点的线段与其各点的法线方向所成的角度、两点的法线间的角度。在散列表中以该特征量为关键字来存储两点的点编号。在匹配处理中，从散列表中检索到对应点之后，通过求出点对间的刚体变形参数来识别物体。在匹配处理之后，计算相邻的计测点间的距离传感器的旋转量和移动量，根据其计算结果，进行以该相邻的计测点计测的两个点群的配准。在非专利文献2中记载了基于模型的其他算法。该算法根据使用距离图像传感器计测出的距离图像传感器周边的距离图像来估计距离图像传感器的位置及姿势。在该算法中，计算相邻的计测点间的距离图像传感器的旋转量及移动量，根据其计算结果，进行以该相邻的计测点计测的两个距离图像的配准。使用了非专利文献1、2记载的算法的配准是作为精配准(FineRegistration)的前处理而进行的粗配准(CoarseRegistration)。在非专利文献3中记载了使用ICP(IterativeClosestPoint：迭代最近点法)来作为用于使物体的多个点群间的对应点彼此的距离最小化的算法。在ICP中，针对构成一个点群的各点，搜索另一个点群中的最接近点，并将其作为临时的对应点。通过估计使这样的对应点间的距离最小化的刚体变换并反复进行对应点的搜索和刚体变换估计，使点群间的对应点彼此的距离最小化。ICP是作为粗配准的后处理而进行的精配准。非专利文献1：Drost，Bertram，etal."Modelglobally，matchlocally:Efficientandrobust3Dobjectrecognition."ComputerVisionandPatternRecognition(CVPR)，2010IEEEConferenceon.Ieee，2010.非专利文献2：Newcombe，RichardA.，etal."Kinectfusion:Real-timedensesurfacemappingandtracking."ISMAR.Vol.11.No.2011.2011.非专利文献3：Besl，PaulJ.，andNeilD.McKay."Methodforregistrationof3-Dshapes."SensorFusionIV:ControlParadigmsandDataStructures.Vol.1611.InternationalSocietyforOpticsandPhotonics，1992.但是，非专利文献1、2记载的配准算法有时在图像处理中需要很多的计算，并且有时鲁棒性较低。另外，非专利文献3记载的ICP在初始状态的点群间的偏差大的情况下，有时可能会反复进行多次对应点的搜索和刚体变换估计，或者可能会配准失败。无论哪种技术，计算时间都可能变长，因此在要求生产性的工厂自动化的领域中，在实用上是不充分的。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于，提供能够缩短对计测对象物的3D数据进行配准所需的时间的计测系统、计测装置、计测方法以及计测程序。为了解决上述课题，本专利技术的计测系统具有：3D传感器，其搭载于机器人，对表示计测对象物的表面的各点的三维坐标的3D数据进行计测；位移检测装置，其对机器人的各关节的位移进行检测；驱动装置，其对机器人的各关节进行驱动，以改变3D传感器相对于计测对象物的相对位置关系；传感器控制部，其控制3D传感器在3D传感器相对于计测对象物的相对位置关系不同的多个计测点处对计测对象物的3D数据进行计测；同步控制部，其通过使机器人的动作在多个计测点中的任意特定的计测点处停止，使得3D传感器对计测对象物的3D数据进行计测时的机器人的位置及姿势与位移检测装置对机器人的各关节的位移进行检测时的机器人的位置及姿势一致；第1配准处理部，其根据在机器人的停止期间3D传感器在特定的计测点处计测出计测对象物的3D数据的时刻的机器人的各关节的位移以及在机器人的动作期间3D传感器在特定的计测点以外的计测点处计测出计测对象物的3D数据的时刻的机器人的各关节的位移，将在机器人的动作期间在特定的计测点以外的计测点处计测出的计测对象物的3D数据向在机器人的停止期间在特定的计测点处计测出的计测对象物的3D数据进行配准；以及第2配准处理部，其将在机器人的动作期间在特定的计测点以外的计测点处计测出的计测对象物的3D数据向在机器人的停止期间在特定的计测点处计测出的计测对象物的3D数据进行配准，使得在机器人的动作期间在特定的计测点以外的计测点处计测出的计测对象物的3D数据与在机器人的停止期间在特定的计测点处计测出的计测对象物的3D数据的配准误差小于阈值。根据该结构，能够缩短对计测对象物的3D数据进行配准所需的时间。在特定的计测点处，机器人的动作是停止的，因此即使3D传感器对计测对象物的3D数据进行计测的定时与位移检测装置对机器人的各关节的位移进行检测的定时不同步，3D传感器对计测对象物的3D数据进行计测时的机器人的位置及姿势与位移检测装置对机器人的各关节的位移进行检测时的机器人的位置及姿势也一致。因此，在特定的计测点以外的计测点处由3D传感器对计测对象物的3D数据进行计测的定时与位移检测装置对机器人的各关节的位移进行检测的定时可以不同步。不需要为了使3D传感器对计测对象物的3D数据进行计测时的机器人的位置及姿势与位移检测装置对机器人的各关节的位移进行检测时的机器人的位置及姿势一致而使机器人的动作在特定的计测点以外的计测点处停止，因此能够缩短对计测对象物的3D数据进行配准所需的时间。同步控制部使机器人的动作停止的次数也可以比多个计测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计测系统，该计测系统具有：/n3D传感器，其搭载于机器人，对表示计测对象物的表面的各点的三维坐标的3D数据进行计测；/n位移检测装置，其对所述机器人的各关节的位移进行检测；/n驱动装置，其对所述机器人的各关节进行驱动，以改变所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系；/n传感器控制部，其控制所述3D传感器在所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系不同的多个计测点处对所述计测对象物的3D数据进行计测；/n同步控制部，其通过使所述机器人的动作在所述多个计测点中的任意特定的计测点处停止，使得所述3D传感器对所述计测对象物的3D数据进行计测时的所述机器人的位置及姿势与所述位移检测装置对所述机器人的各关节的位移进行检测时的所述机器人的位置及姿势一致；/n第1配准处理部，其根据在所述机器人的停止期间所述3D传感器在所述特定的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移以及在所述机器人的动作期间所述3D传感器在所述特定的计测点以外的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移，将在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据向在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据进行配准；以及/n第2配准处理部，其将在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据向在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据进行配准，使得在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据与在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据的配准误差小于阈值。/n...

【技术特征摘要】
20190515 JP 2019-0918621.一种计测系统，该计测系统具有：
3D传感器，其搭载于机器人，对表示计测对象物的表面的各点的三维坐标的3D数据进行计测；
位移检测装置，其对所述机器人的各关节的位移进行检测；
驱动装置，其对所述机器人的各关节进行驱动，以改变所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系；
传感器控制部，其控制所述3D传感器在所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系不同的多个计测点处对所述计测对象物的3D数据进行计测；
同步控制部，其通过使所述机器人的动作在所述多个计测点中的任意特定的计测点处停止，使得所述3D传感器对所述计测对象物的3D数据进行计测时的所述机器人的位置及姿势与所述位移检测装置对所述机器人的各关节的位移进行检测时的所述机器人的位置及姿势一致；
第1配准处理部，其根据在所述机器人的停止期间所述3D传感器在所述特定的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移以及在所述机器人的动作期间所述3D传感器在所述特定的计测点以外的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移，将在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据向在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据进行配准；以及
第2配准处理部，其将在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据向在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据进行配准，使得在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据与在所述机器人的停止期间在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据的配准误差小于阈值。


2.根据权利要求1所述的计测系统，其中，
在所述特定的计测点以外的任意一个以上的计测点处由所述3D传感器对所述计测对象物的3D数据进行计测的定时与所述位移检测装置对所述机器人的各关节的位移进行检测的定时不同步。


3.根据权利要求1或2所述的计测系统，其中，
所述同步控制部使所述机器人的动作停止的次数比所述多个计测点的数量少。


4.根据权利要求1或2所述的计测系统，其中，
所述特定的计测点是所述多个计测点中的任意一个计测点。


5.根据权利要求1或2所述的计测系统，其中，
所述计测系统还具有：
坐标变换部，其将通过所述第1配准处理部和所述第2配准处理部对在所述特定的计测点以外的各计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据和在所述特定的计测点处计测出的所述计测对象物的3D数据进行配准而得到的所述3D数据从所述3D传感器的坐标系变换为所述机器人的坐标系；以及
位置姿势估计部，其根据由所述坐标变换部进行坐标变换后的所述3D数据，估计所述计测对象物相对于所述机器人的位置及姿势。


6.一种计测装置，该计测装置被输入从对机器人的各关节的位移进行检测的位移检测装置输出的表示所述位移的信息，并且向驱动所述机器人的各关节的驱动装置输出驱动指令，其中，
该计测装置具有：
3D传感器，其搭载于所述机器人，对表示计测对象物的表面的各点的三维坐标的3D数据进行计测；
驱动控制部，其生成用于对所述机器人的各关节进行驱动以改变所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系的所述驱动指令；
传感器控制部，其控制所述3D传感器在所述3D传感器相对于所述计测对象物的相对位置关系不同的多个计测点处对所述计测对象物的3D数据进行计测；
同步控制部，其通过使所述机器人的动作在所述多个计测点中的任意特定的计测点处停止，使得所述3D传感器对所述计测对象物的3D数据进行计测时的所述机器人的位置及姿势与所述位移检测装置对所述机器人的各关节的位移进行检测时的所述机器人的位置及姿势一致；
第1配准处理部，其根据在所述机器人的停止期间所述3D传感器在所述特定的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移以及在所述机器人的动作期间所述3D传感器在所述特定的计测点以外的计测点处计测出所述计测对象物的3D数据的时刻的所述机器人的各关节的位移，将在所述机器人的动作期间在所述特定的计测点以外的计测点处计测出的所述计测对象物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付星斗，苗林，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP