位置／姿态识别以及零件保持、布置、装配的方法和设备技术

本发明专利技术涉及位置／姿态识别以及零件保持、布置、装配的方法和设备。通过摄像机对分散且在待测量对象上三维布置成不在一个平面内的一组光斑进行拍摄。基于在摄像机的拍摄图像上的、表示包括的各光斑的光学图像，识别该待测量对象的位置和姿态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及位置/姿态识别方法、零件保持方法、零件布置方法、零件装配方法、 位置/姿态识别设备、零件保持设备、零件布置设备以及零件装配设备。
技术介绍
日本特开No. 2004-212328披露了一种所谓的测量方法，其中通过具有大球面像 差拍摄镜头的摄像机拍摄诸如LED的光斑，根据拍摄图像的光学图像的位置获得光斑的方 向，并且使用光学图像的直径来获得到光斑的距离。日本特开No. 2008-70343披露了一种在测量方法中向待测量对象应用ID的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够精确地测量位置和姿态的位置/姿态识别方法和 位置/姿态识别设备、使用该精确地测量位置和姿态的方法的零件保持方法、零件保持设 备、零件布置方法、零件布置设备、零件装配方法和零件装配设备。根据本专利技术的第一方面，位置/姿态识别方法包括第一拍摄过程，在该第一拍摄过程中，通过摄像机拍摄待测量对象上的一组光斑， 该一组光斑布置在该待测量对象上，包括分散且三维布置成不在一个平面上的多个光斑；第一识别过程，在该第一识别过程中，基于在通过所述第一拍摄过程中的拍摄而 获得的第一拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的所述多个光斑中的每一个光斑的光 学图像，识别所述待测量对象的位置和姿态。根据本专利技术的第二方面，在所述位置/姿态识别方法中，所述待测量对象是这样 的待测量对象，即，在该待测量对象中布置有包括三个第一光斑和一个第二光斑的一组光 斑，所述三个第一光斑布置在相互间隔开的位置处，所述一个第二光斑布置在沿垂直方向 上离开分别以所述三个第一光斑为顶点的三角形基准表面的位置处，并且所述第一拍摄过 程是这样的拍摄过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在第一位置处，并且由所述摄 像机拍摄所述待测量对象上的所述一组光斑，在该第一位置处，所述基准表面的经过所述 第二光斑的法线和拍摄光轴彼此不一致。根据本专利技术的第三方面，在所述位置/姿态识别方法中，所述第一拍摄过程是这 样的拍摄过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在所述第一位置处且处于使所述摄像 机指向所述基准表面的姿态，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑。根据本专利技术的第四方面，在所述位置/姿态识别方法中，所述第一拍摄过程是这 样的拍摄过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在所述第一位置处且处于使所述摄像 机指向平行于所述法线的方向的姿态，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑。 根据本专利技术的第五方面，在所述位置/姿态识别方法中，该位置/姿态识别方法还 包括 第二拍摄过程，在该第二拍摄过程中，所述摄像机布置在第二位置处，并由所述摄像机拍摄所述一组光斑；以及第二识别过程，在第二识别过程中，基于在通过所述第二拍摄过程而获得的第二 拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的光斑的光学图像，识别所述待测量对象的位置 和姿态，其中所述第二拍摄过程和所述第二识别过程在所述第一拍摄过程中的拍摄之前执 行，其中，所述第一拍摄过程是这样的拍摄过程，S卩，在该拍摄过程中，将所述摄像机移动到所述第一位置，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑，在所述第一位置处，所述基准 表面的经过所述第二光斑的法线和所述拍摄光轴彼此不一致，并且在所述第一位置处，能 够执行拍摄以对所述待测量对象的位置和姿态进行比所述第二识别过程中的识别更精确 的识别的拍摄。根据本专利技术的第六方面，零件保持方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据第一至第五方面中任 一方面所述的位置/姿态识别方法来识别待测量对象的位置和姿态；和零件保持过程，在该零件保持过程中，基于通过所述位置/姿态识别过程识别的 所述待测量对象的位置和姿态，使保持零件的自动机械到达正对该零件的位置，该零件由 所述待测量对象本身形成，或者相对于所述待测量对象处于预定位置和姿态。根据本专利技术，术语“保持”可以是机械地夹住零件，但不限于此，而是可以使零件处 于这样的状态，即，在该状态中，零件可以诸如通过真空吸附零件或由电磁体磁性吸引零件 的运动而提升的零件。根据本专利技术的第七方面，零件布置方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据第一到第五方面中任 一方面所述的位置/姿态识别方法来识别待测量对象的位置和姿态；和 零件布置过程，在该零件布置过程中，使自动机械保持零件，该自动机械用于将该 零件布置为相对于所述待测量对象处于预定位置和姿态；基于在所述位置/姿态识别过程 中识别的所述待测量对象的位置和姿态，使该零件到达正对所述预定位置和姿态的位置； 以及将所述零件布置成处于所述预定位置和姿态。根据本专利技术的第八方面，零件装配方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据第一至第五方面中任 一方面所述的位置/姿态识别方法来识别待测量对象的位置和姿态；和零件装配过程，在该零件装配过程中，使自动机械保持要被装配到第一零件的第 二零件；基于在所述位置/姿态识别过程中识别的所述待测量对象的位置和姿态，使所述 第二零件正对由所述待测量对象本身形成的所述第一零件，或者正对相对于所述待测量对 象处于预定位置和姿态的所述第一零件；以及使自动机械将所述第二零件装配到所述第一 零件。根据本专利技术的第九方面，位置/姿态识别设备包括摄像机；摄像机控制部，该摄像机控制部执行第一拍摄过程，以使所述摄像机拍摄待测量 对象上的一组光斑，该一组光斑布置在该待测量对象上，包括分散且三维布置成不在一个 平面上的多个光斑；以及位置/姿态识别部，该位置/姿态识别部执行第一识别过程，以基于在通过所述第 一拍摄过程中的拍摄操作而获得的第一拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的所述多 个光斑中的每一个光斑的光学图像，识别所述待测量对象的位置和姿态。根据本专利技术的第十方面，在所述位置/姿态识别设备中， 所述待测量对象是这样的对象，S卩，在对象中，布置有包括三个第一光斑和一个第 二光斑的一组光斑，所述三个第一光斑布置在相互间隔开的位置处，所述一个第二光斑布 置在沿垂直方向离开分别以所述三个第一光斑为顶点的三角形基准表面的位置处，并且 所述摄像机是这样的摄像机，该摄像机布置在第一位置处，在该第一位置处，所述 基准表面的经过所述第二光斑的法线和拍摄光轴彼此不一致。根据本专利技术的第十一方面，在所述位置/姿态识别设备中，所述摄像机是这样的 摄像机，该摄像机布置在所述第一位置处，并且处于使该摄像机指向所述基准表面的姿态。根据本专利技术的第十二方面，在所述位置/姿态识别设备中，所述摄像机布置在所 述第一位置处，并且处于使该摄像机指向平行于所述法线的方向的姿态。根据本专利技术的第十三方面，在所述位置/姿态识别设备中，所述摄像机是其位置和姿态可以改变的摄像机，所述摄像机控制部在所述第一拍摄过程中的拍摄之前将所述摄像机布置在第二 位置，并且执行第二拍摄过程，以使处于所述第二位置的摄像机拍摄所述一组光斑所述位置/姿态识别部执行第二识别过程，以基于在所述第二拍摄过程中获得的 第二拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的光斑的光学图像，识别所述待测量对象的 位置和姿态，并且所述摄像机控制部将所述摄像机移动到第一位置，并且使所述摄像机拍摄所述一 组光斑，在该第一位置处，所述基准表面的经过所述第二光斑的法线和拍摄光轴彼此不一 致，并且在该第一位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置／姿态识别方法，该位置／姿态识别方法包括：第一拍摄过程，在该第一拍摄过程中，通过摄像机拍摄待测量对象上的一组光斑，该一组光斑布置在该待测量对象上，包括分散且三维布置成不在一个平面上的多个光斑；第一识别过程，在该第一识别过程中，基于在通过所述第一拍摄过程中的拍摄而获得的第一拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的所述多个光斑中的每一个光斑的光学图像，识别所述待测量对象的位置和姿态。

【技术特征摘要】
JP 2009-3-25 2009-074378一种位置/姿态识别方法，该位置/姿态识别方法包括第一拍摄过程，在该第一拍摄过程中，通过摄像机拍摄待测量对象上的一组光斑，该一组光斑布置在该待测量对象上，包括分散且三维布置成不在一个平面上的多个光斑；第一识别过程，在该第一识别过程中，基于在通过所述第一拍摄过程中的拍摄而获得的第一拍摄图像上的、表示所述一组光斑中包括的所述多个光斑中的每一个光斑的光学图像，识别所述待测量对象的位置和姿态。2.根据权利要求1所述的位置/姿态识别方法，其中，所述待测量对象是这样的待测量 对象，即，在该待测量对象中布置有包括三个第一光斑和一个第二光斑的一组光斑，所述三 个第一光斑布置在相互间隔开的位置处，所述一个第二光斑布置在沿垂直方向离开分别以 所述三个第一光斑为顶点的三角形基准表面的位置处，并且所述第一拍摄过程是这样的拍 摄过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在第一位置处，并且由所述摄像机拍摄所述 待测量对象上的所述一组光斑，在该第一位置处，所述基准表面的经过所述第二光斑的法 线和拍摄光轴彼此不一致。3.根据权利要求2所述的位置/姿态识别方法，其中，所述第一拍摄过程是这样的拍摄 过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在所述第一位置处且处于使所述摄像机指向所 述基准表面的姿态，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑。4.根据权利要求2所述的位置/姿态识别方法，其中，所述第一拍摄过程是这样的拍摄 过程，即，在该拍摄过程中，所述摄像机布置在所述第一位置处且处于使所述摄像机指向平 行于所述法线的方向的姿态，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑。5.根据权利要求2所述的位置/姿态识别方法，该位置/姿态识别方法还包括第二拍摄过程，在该第二拍摄过程中，所述摄像机布置在第二位置处，并由所述摄像机拍摄所述一组光斑；以及第二识别过程，在第二识别过程中，基于在通过所述第二拍摄过程而获得的第二拍摄 图像上的、表示所述一组光斑中包括的光斑的光学图像，识别所述待测量对象的位置和姿 态，其中所述第二拍摄过程和所述第二识别过程在所述第一拍摄过程中的拍摄之前执行，其中，所述第一拍摄过程是这样的拍摄过程，即，在该拍摄过程中，将所述摄像机移动 到所述第一位置，并且由所述摄像机拍摄所述一组光斑，在所述第一位置处，所述基准表面 的经过所述第二光斑的法线和所述拍摄光轴彼此不一致，并且在所述第一位置处，能够执 行拍摄以对所述待测量对象的位置和姿态进行比所述第二识别过程中的识别更精确的识 别。6.一种零件保持方法，该零件保持方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据权利要求1所述的位置/ 姿态识别方法识别待测量对象的位置和姿态；和零件保持过程，在该零件保持过程中，基于通过所述位置/姿态识别过程识别的所述 待测量对象的位置和姿态，使保持零件的自动机械到达正对该零件的位置，该零件由所述 待测量对象本身形成，或者相对于所述待测量对象处于预定位置和姿态。7.一种零件布置方法，该零件布置方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据权利要求1所述的位置/ 姿态识别方法识别待测量对象的位置和姿态；和零件布置过程，在该零件布置过程中，使自动机械保持零件，该自动机械用于将该零件 布置为相对于所述待测量对象处于预定位置和姿态；基于在所述位置/姿态识别过程中识 别的所述待测量对象的位置和姿态，使该零件到达正对所述预定位置和姿态的位置；以及 将所述零件布置为处于所述预定位置和姿态。8.一种零件装配方法，该零件装配方法包括位置/姿态识别过程，在该位置/姿态识别过程中，通过根据权利要求1所述的位置/ 姿态识别方法识别待测量对象的位置和姿态；和零件装配过程，在该零件装配过程中，使自动机械保持要被装配到第一零件的第二零 件；基于在所述位置/姿态识别过程中识别的所述待测量对象的位置和姿态，使所述第二 零件正对由所述待测量对象本身形成的所述第一零件，或者正对相对于所述待测量对象处 于预定位置和姿态的所述第一零件；以及使所述自动机械将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小池尚己，若林公宏，堀田宏之，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]