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ロボットに搭載可能! 小形・高精度な三次元形状計測ユニットを開発
-ロボットの“眼”として、複雑な形状や重なり合った対象物の計測・認識が可能-

技術2006年12月6日

  株式会社安川電機(取締役社長 利島康司)は、浜松ホトニクス株式会社(代表取締役会長兼社長 晝馬輝夫)と共同で、複雑な形状や重なり合った対象物の位置や姿勢を計測・認識することが可能な三次元形状計測ユニットを開発いたしました。
  製造業分野では、部品の選別や位置・姿勢の計測、検査などに画像処理を用いたビジョン装置が多く採用され、これに合わせて動作できる産業用ロボットの導入が進んでいます。さらに近年では、ロボットの導入が進んでいなかった複雑な形状部品の組み立て作業へのロボットの適用が期待されており、三次元形状の計測・認識は不可欠のものとなっています。
  また、生活支援分野での活躍が期待される次世代ロボットにおいても、生活環境における様々な対象物の認識と位置・姿勢の把握には、作業対象物の三次元形状計測・認識が非常に重要となっています。
  このたび開発した三次元形状計測ユニットは、株式会社安川電機のロボット技術、形状認識技術と浜松ホトニクス株式会社の光技術、光計測技術を融合させて、複雑な形状や重なり合った対象物の三次元形状を計測・認識できるようにしたものです。このユニットを用いることにより、従来できなかった組み付け箇所が複雑な形状の部品組み立てや、バラ積みされた部品を取り出すなどの作業が可能となります。

19_1

三次元形状計測ユニットの外観

 

1. 主な特長

 

(1)

レーザスリット光を用いたレーザ照射部、その反射光を読み取る画像処理部、三角測量の原理により三次元形状を計測し、対象物の種類や位置、姿勢を認識する計測・認識処理部がひとつのユニットの中に収められており、計測と認識を同時におこなうことができます。

  (2) 三次元形状の計測により、バラ積みのワークや傾いたワークも精度良く(±1.0mm)認識することができます。
  (3) 高速画像処理チップの採用により、計測を4msec周期、三次元形状認識を1sec周期で高速処理が可能です。
  (4) ユニットはコンパクトなサイズ(幅190 mm×奥行き120 mm×高さ83 mm)でかつ軽量(約1.4 kg)を実現し、接続ケーブルは電源線と信号線のみと省配線を実現しましたので、ロボットアーム等に容易に搭載することができます。
  (5) 上位制御装置との接続インタフェースにはEthernet注1を、プロトコルとしてCORBA注2

インタフェースを準備していますので、上位制御装置にて用途に応じたアプリケーション・ソフトウェアを開発することができます。

注1 Ethernetは米国Xerox Corp.の登録商標です。
注2 CORBAはObject Management Group の登録商標です。

     

2. 構成例

   ロボットアームに三次元形状計測ユニットを取り付けた場合の構成は、以下のようになります
 
19_2
 
19_3
全体構成

 

3. 仕様

項目
仕様
計測
測定方法 三角測量 光切断方式
受光部 256×256画素 高速CMOSセンサ
投光部 半導体赤色レーザ660nm 32mW(スリット光)
レーザクラス3R
測定距離 300 mm
測定範囲 240(X)×240(Y)×200(Z)mm
精度 ±1.0 mm 以下
処理時間 1sec(計測点数:256×256の場合)
出力データ 三次元座標データ(X、Y、Z)
グレースケール(256階調)画像データ
認識
処理機能 形状認識(面抽出、穴検出、モデルベースによる立体認識他)
画像認識(2値画像処理、相関演算処理他)
処理時間 形状認識:0.8sec (単純な形状の場合)
外部メモリ(オプション) CFカード
上位との通信 Ethernet コマンド方式(CORBA)
外形寸法 190(W)×120(D)×83(H)mm
概算質量 1.4 kg
電源 DC24 V±10% 最大消費電流 1A
使用環境 周囲温度 0~+40℃
湿度 35~80%RH (結露のないこと)
耐振動/耐衝撃 4.9 m/s2/19.6 m/s2
雰囲気 ・腐食性ガス、じんあい、金属粉などがないこと
・電気ノイズ源が近くにないこと
 

4. おもな用途

 
  • ビンピッキング用計測装置
  • 外観検査用計測装置
  • 次世代ロボットの“眼”   など
 

5. 今後の計画

   今後は自社内でのフィールドテストを通して用途に適した認識機能の充実を図り、平成19年度に製品化を計画いたします。尚、今後も浜松ホトニクス株式会社と協力して製品展開を進める予定です。

 

[お問い合わせ先]
株式会社 安川電機 
技術開発本部 開発研究所
担当係長 白石 一成
Tel. (093)571-6024
Fax. (093)571-6028
E-mail. kaikenrq@yaskawa.co.jp

 

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