JP3436289B2 - シム特徴点位置の検出方法 - Google Patents
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- Image Analysis (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサを搭載した
ロボットにてシーリングするに当たり、作業箇所である
シム特徴点位置（正しくは、シム部位近傍の作業目標位
置）を精度良く、しかも高速に自動検出することができ
るシム特徴点位置の検出方法に関するものである。
ロボットにてシーリングするに当たり、作業箇所である
シム特徴点位置（正しくは、シム部位近傍の作業目標位
置）を精度良く、しかも高速に自動検出することができ
るシム特徴点位置の検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、工業製品の製造工程をロボットに
て自動化するに当たり、当該ロボットに教示して同じ動
作を繰り返させるティーチングプレーバック方式が用い
られている。しかし、この種のティーチングプレーバッ
ク方式では、作業対象物体の個体差によって３次元形状
の変形が生じたり、実際の位置と指令した位置との一致
性（位置決めの精度）が低かったりする。したがって、
作業対象物体の端点にならう溶接などの作業では、ロボ
ット作業の自動化に困難が生じる。そこで、ロボットに
センサを搭載し、ロボットが作業を遂行する直前に対象
物体の状態を計測しながら、実際の作業動作を決定する
方法が採用されている。
て自動化するに当たり、当該ロボットに教示して同じ動
作を繰り返させるティーチングプレーバック方式が用い
られている。しかし、この種のティーチングプレーバッ
ク方式では、作業対象物体の個体差によって３次元形状
の変形が生じたり、実際の位置と指令した位置との一致
性（位置決めの精度）が低かったりする。したがって、
作業対象物体の端点にならう溶接などの作業では、ロボ
ット作業の自動化に困難が生じる。そこで、ロボットに
センサを搭載し、ロボットが作業を遂行する直前に対象
物体の状態を計測しながら、実際の作業動作を決定する
方法が採用されている。
【０００３】この種の方法、すなわち作業目標位置等を
決定するに当たり、対象物体の状態を計測する形状処理
方法として、例えば、渡辺、有松：”画像処理装置を利
用した３次元位置補正システム”，Robot No.95, pp.62
-71、及び、國清、相澤、菅野：”車体位置ずれ検知装
置付シーリングロボットシステム”，Robot No77, pp.8
6-95等がある。これらの方法は、対象物全体を一つの剛
体とみなし、その一部の位置ずれを検知することでロボ
ットの動作を修正する方式を採用している。したがっ
て、部分的に種々変形するような対象物、例えば車体に
は直接、使用できないという問題がある。
決定するに当たり、対象物体の状態を計測する形状処理
方法として、例えば、渡辺、有松：”画像処理装置を利
用した３次元位置補正システム”，Robot No.95, pp.62
-71、及び、國清、相澤、菅野：”車体位置ずれ検知装
置付シーリングロボットシステム”，Robot No77, pp.8
6-95等がある。これらの方法は、対象物全体を一つの剛
体とみなし、その一部の位置ずれを検知することでロボ
ットの動作を修正する方式を採用している。したがっ
て、部分的に種々変形するような対象物、例えば車体に
は直接、使用できないという問題がある。
【０００４】そこで、対象部位近傍の断面形状を直接計
測する形状処理方法として、例えば、金子：”形状処理
方式”、特願平４−１１４４２８号等が提案されてい
る。これには、予め溶接すべき板状金属物体の端部位置
近傍の断面形状モデルを作成しておき、ロボットがなら
うべき線状の溶接部位の断面距離点列座標データをセン
サにて得るとともに、このデータに断面形状モデルを最
小二乗近似法を用いてパターンマッチングするものがあ
る。
測する形状処理方法として、例えば、金子：”形状処理
方式”、特願平４−１１４４２８号等が提案されてい
る。これには、予め溶接すべき板状金属物体の端部位置
近傍の断面形状モデルを作成しておき、ロボットがなら
うべき線状の溶接部位の断面距離点列座標データをセン
サにて得るとともに、このデータに断面形状モデルを最
小二乗近似法を用いてパターンマッチングするものがあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した対
象部位近傍の断面形状を直接計測する方式の形状処理方
法では、シーリングする際、対象とするシム部位の断面
形状のモデル毎に当該モデルと断面距離点列座標データ
とをパターンマッチングしなければならない。したがっ
て、シム部位の多様な形状に対応するためには、複数の
モデル毎に対応プロセスが必要となり、処理方法が極め
て複雑化するという問題がある。しかも、この種の形状
処理方法では、シム特徴点位置の検出に長時間を要する
ので、作業時間の短縮化が図れないという問題がある。
象部位近傍の断面形状を直接計測する方式の形状処理方
法では、シーリングする際、対象とするシム部位の断面
形状のモデル毎に当該モデルと断面距離点列座標データ
とをパターンマッチングしなければならない。したがっ
て、シム部位の多様な形状に対応するためには、複数の
モデル毎に対応プロセスが必要となり、処理方法が極め
て複雑化するという問題がある。しかも、この種の形状
処理方法では、シム特徴点位置の検出に長時間を要する
ので、作業時間の短縮化が図れないという問題がある。
【０００６】さらに、距離データは、センシングによる
雑音が重畳するので、空間的に一様な分布を示さなくな
る。したがって、例えば、最小二乗法などに基づくパタ
ーンマッチングが失敗する可能性が高くなり、安定して
シム特徴点位置を検出できなくなるという問題が生じ
る。
雑音が重畳するので、空間的に一様な分布を示さなくな
る。したがって、例えば、最小二乗法などに基づくパタ
ーンマッチングが失敗する可能性が高くなり、安定して
シム特徴点位置を検出できなくなるという問題が生じ
る。
【０００７】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、多様な
断面形状のシム特徴点位置を精度良く、安定して高信頼
度で検出することができるシム特徴点位置の検出方法を
提供するものである。
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、多様な
断面形状のシム特徴点位置を精度良く、安定して高信頼
度で検出することができるシム特徴点位置の検出方法を
提供するものである。
【０００８】本発明の第２の目的は、センサによる計測
方向によらず、しかも雑音の重畳する距離点列座標デー
タ、或は空間的に一様な分布を示さない計測距離データ
点列から安定してシム特徴点位置を高信頼度で検出する
ことができるシム特徴点位置の検出方法を提供するもの
である。
方向によらず、しかも雑音の重畳する距離点列座標デー
タ、或は空間的に一様な分布を示さない計測距離データ
点列から安定してシム特徴点位置を高信頼度で検出する
ことができるシム特徴点位置の検出方法を提供するもの
である。
【０００９】本発明の第３の目的は、対象物体のシム特
徴点位置を高速に検出することができ、その結果、作業
時間の短縮化を図ることができるシム特徴点位置の検出
方法を提供するものである。
徴点位置を高速に検出することができ、その結果、作業
時間の短縮化を図ることができるシム特徴点位置の検出
方法を提供するものである。
【００１０】本発明の第４の目的は、対象物体のシム特
徴点位置を高速に検出することができ、その結果、作業
時間の短縮化を図ることができるシム特徴点位置の検出
方法を提供するものである。
徴点位置を高速に検出することができ、その結果、作業
時間の短縮化を図ることができるシム特徴点位置の検出
方法を提供するものである。
【００１１】本発明の第５の目的は、作業に有用なシム
部位の隙間値を作業対象の状態に応じて適宜決定するこ
とができるシム特徴点位置の検出方法を提供するもので
ある。
部位の隙間値を作業対象の状態に応じて適宜決定するこ
とができるシム特徴点位置の検出方法を提供するもので
ある。
【００１２】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記した課題は、本発明
が次に列挙する新規な特徴的構成手法を採用することに
より解決され、本発明の目的を達成する。
が次に列挙する新規な特徴的構成手法を採用することに
より解決され、本発明の目的を達成する。
【００１４】すなわち、本発明方法の第１の特徴は、セ
ンサを搭載したロボットにてシーリング作業を行う際、
作業対象物体のシム部位近傍において作業目標位置をな
すシム特徴点位置を検出するに当たり、前記センサにて
前記作業対象物体の任意断面までの距離を計測するステ
ップと、その計測により得られたデータを順序付けられ
た距離点列座標データに変換するステップと、前記距離
点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏
差及び平均により表される統計量を算出するステップ
と、当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップ
と、前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾
値とを比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペ
アを検出するステップと、検出された前記途切れの閾値
以上離れて隣接する距離点ペアの個数に応じた演算処理
にて前記シム特徴点位置を求めるステップとを有するシ
ム特徴点位置の検出方法にある。
ンサを搭載したロボットにてシーリング作業を行う際、
作業対象物体のシム部位近傍において作業目標位置をな
すシム特徴点位置を検出するに当たり、前記センサにて
前記作業対象物体の任意断面までの距離を計測するステ
ップと、その計測により得られたデータを順序付けられ
た距離点列座標データに変換するステップと、前記距離
点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏
差及び平均により表される統計量を算出するステップ
と、当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップ
と、前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾
値とを比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペ
アを検出するステップと、検出された前記途切れの閾値
以上離れて隣接する距離点ペアの個数に応じた演算処理
にて前記シム特徴点位置を求めるステップとを有するシ
ム特徴点位置の検出方法にある。
【００１５】本発明方法の第２の特徴は、センサを搭載
したロボットにてシーリング作業を行う際、作業対象物
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアの個数を計数するステップと、計数さ
れた前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアの
総数が１個の場合には、検出された前記途切れの閾値以
上離れて隣接する距離点ペアの中点位置を前記シム特徴
点位置として求めるステップと、計数された前記途切れ
の閾値以上離れて隣接する距離点ペアの総数が２個以上
の場合には、検出された当該距離点ペア毎に中点の座標
をシム特徴候補点とし、当該シム特徴候補点の重心を前
記シム特徴点位置として求めるステップとを有するシム
特徴点位置の検出方法にある。
したロボットにてシーリング作業を行う際、作業対象物
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアの個数を計数するステップと、計数さ
れた前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアの
総数が１個の場合には、検出された前記途切れの閾値以
上離れて隣接する距離点ペアの中点位置を前記シム特徴
点位置として求めるステップと、計数された前記途切れ
の閾値以上離れて隣接する距離点ペアの総数が２個以上
の場合には、検出された当該距離点ペア毎に中点の座標
をシム特徴候補点とし、当該シム特徴候補点の重心を前
記シム特徴点位置として求めるステップとを有するシム
特徴点位置の検出方法にある。
【００１６】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記途切れの閾値以上
離れて隣接する距離点ペア間の途切れの大きさを、隙間
値として求めるステップを有するシム特徴点位置の検出
方法にある。
法の第１又は第２の特徴における前記途切れの閾値以上
離れて隣接する距離点ペア間の途切れの大きさを、隙間
値として求めるステップを有するシム特徴点位置の検出
方法にある。
【００１７】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第２又は第３の特徴における前記シム特徴候補点間
の距離の最大値を、隙間値として求めるステップを有す
るシム特徴点位置の検出方法にある。
法の第２又は第３の特徴における前記シム特徴候補点間
の距離の最大値を、隙間値として求めるステップを有す
るシム特徴点位置の検出方法にある。
【００１８】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、既設定の屈曲形状モデルを前記距離点
列座標データに当てはめることにより屈曲点を決定し、
当該屈曲点の座標を前記シム特徴点位置とするステップ
を有するシム特徴点位置の検出方法にある。
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、既設定の屈曲形状モデルを前記距離点
列座標データに当てはめることにより屈曲点を決定し、
当該屈曲点の座標を前記シム特徴点位置とするステップ
を有するシム特徴点位置の検出方法にある。
【００１９】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点列座標にそれぞれベクトルを張り、こ
れらベクトルの内積値を計算し、当該内積値から２ベク
トルが成す角度を算出し、当該角度が規定の角度に最も
近い距離点の座標を前記シム特徴点位置とするステップ
を有するシム特徴点位置の検出方法にある。
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点列座標にそれぞれベクトルを張り、こ
れらベクトルの内積値を計算し、当該内積値から２ベク
トルが成す角度を算出し、当該角度が規定の角度に最も
近い距離点の座標を前記シム特徴点位置とするステップ
を有するシム特徴点位置の検出方法にある。
【００２０】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点の座標にそれぞれベクトルを張り、こ
れらベクトルの内積値及び外積値を計算し、当該内積値
及び当該外積値から２ベクトルが成す角度とセンサ座標
原点から見たときの角の凹凸とを算出し、該角度が規定
の角度に最も近くしかも観測方向に凹である距離点の座
標を前記シム特徴点位置とするステップを有するシム特
徴点位置の検出方法にある。
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点の座標にそれぞれベクトルを張り、こ
れらベクトルの内積値及び外積値を計算し、当該内積値
及び当該外積値から２ベクトルが成す角度とセンサ座標
原点から見たときの角の凹凸とを算出し、該角度が規定
の角度に最も近くしかも観測方向に凹である距離点の座
標を前記シム特徴点位置とするステップを有するシム特
徴点位置の検出方法にある。
【００２１】本発明方法の第８の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点の座標に向かうベクトルのペアを張
り、当該ベクトルのペアから内積値及び外積値を計算
し、当該外積値が正で当該内積値の絶対値が最も零に近
い当該ベクトルのペアの起点座標を前記シム特徴点位置
とするステップを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
法の第１、第２、第３又は第４の特徴において、前記途
切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが検出できな
かった場合には、各距離点の座標から規定数点前及び規
定数点後の距離点の座標に向かうベクトルのペアを張
り、当該ベクトルのペアから内積値及び外積値を計算
し、当該外積値が正で当該内積値の絶対値が最も零に近
い当該ベクトルのペアの起点座標を前記シム特徴点位置
とするステップを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
【００２２】本発明方法の第９の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴における前記距離点列座標データの処理範囲
を、以前に計測した前記距離点列座標データから求めた
前記シム特徴点位置を中心に設定するステップを有する
シム特徴点位置の検出方法にある。
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴における前記距離点列座標データの処理範囲
を、以前に計測した前記距離点列座標データから求めた
前記シム特徴点位置を中心に設定するステップを有する
シム特徴点位置の検出方法にある。
【００２３】本発明方法の第１０の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８又は第９の特徴における前記距離点列座標データの処
理範囲の幅を、以前に求めた前記シム特徴点位置の検出
の連続成功回数に基づいて設定するステップを有するシ
ム特徴点位置の検出方法にある。
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８又は第９の特徴における前記距離点列座標データの処
理範囲の幅を、以前に求めた前記シム特徴点位置の検出
の連続成功回数に基づいて設定するステップを有するシ
ム特徴点位置の検出方法にある。
【００２４】本発明方法の第１１の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴において、前記センサにて前
記作業対象物体の前記シム部位近傍における任意断面を
ならいながら前記シム特徴点位置を連続して求める一
方、当該シム特徴点位置が、以前に計測した前記距離点
列座標データの前記シム特徴点位置をもとに得たシム特
徴点の推定座標から、設定された距離以上離れている場
合は計算不能と判断するステップを有するシム特徴点位
置の検出方法にある。
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９又は第１０の特徴において、前記センサにて前
記作業対象物体の前記シム部位近傍における任意断面を
ならいながら前記シム特徴点位置を連続して求める一
方、当該シム特徴点位置が、以前に計測した前記距離点
列座標データの前記シム特徴点位置をもとに得たシム特
徴点の推定座標から、設定された距離以上離れている場
合は計算不能と判断するステップを有するシム特徴点位
置の検出方法にある。
【００２５】本発明方法の第１２の特徴は、前記本発明
方法の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第
９、第１０又は第１１の特徴において、前記シム特徴候
補点の間の距離が、設定された距離閾値よりも離れてい
る場合は計算不能と判断するステップを有するシム特徴
点位置の検出方法にある。
方法の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第
９、第１０又は第１１の特徴において、前記シム特徴候
補点の間の距離が、設定された距離閾値よりも離れてい
る場合は計算不能と判断するステップを有するシム特徴
点位置の検出方法にある。
【００２６】本発明方法の第１３の特徴は、前記本発明
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１又は第１２の特徴において、
観測された前記距離点列座標データに孤立点状の雑音が
重畳している場合は、前処理としてメディアンフィルタ
を含むフィルタリング手段により当該孤立点状雑音を除
去するステップを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
方法の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第
８、第９、第１０、第１１又は第１２の特徴において、
観測された前記距離点列座標データに孤立点状の雑音が
重畳している場合は、前処理としてメディアンフィルタ
を含むフィルタリング手段により当該孤立点状雑音を除
去するステップを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
【００２７】本発明方法の第１４の特徴は、作業対象物
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが存在しない場合に、既設定の屈曲形状モデルを
前記距離点列座標データに当てはめることにより屈曲点
を決定し、該屈曲点の座標を前記シム特徴点座標とする
シム特徴点位置の検出方法にある。
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが存在しない場合に、既設定の屈曲形状モデルを
前記距離点列座標データに当てはめることにより屈曲点
を決定し、該屈曲点の座標を前記シム特徴点座標とする
シム特徴点位置の検出方法にある。
【００２８】本発明方法の第１５の特徴は、作業対象物
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記センサにて前記作業対象物体の前記シ
ム部位近傍における任意断面をならいながら前記シム特
徴点座標を連続して計算する場合に、当該シム特徴点座
標が、それより以前に計測した前記距離点列座標データ
から計算した前記シム特徴点座標をもとに予測されるシ
ム特徴点の推定座標から、設定された距離以上離れてい
る場合は計算不能と判断するシム特徴点位置の検出方法
にある。
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記センサにて前記作業対象物体の前記シ
ム部位近傍における任意断面をならいながら前記シム特
徴点座標を連続して計算する場合に、当該シム特徴点座
標が、それより以前に計測した前記距離点列座標データ
から計算した前記シム特徴点座標をもとに予測されるシ
ム特徴点の推定座標から、設定された距離以上離れてい
る場合は計算不能と判断するシム特徴点位置の検出方法
にある。
【００２９】本発明方法の第１６の特徴は、作業対象物
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記センサにて前記作業対象物体の前記シ
ム部位近傍における任意断面をならいながらシム特徴点
座標を連続して計算する場合に、前記距離点列座標デー
タの処理範囲を、一時点前に計測した前記距離点列座標
データから計算した前記シム特徴点座標を中心に該処理
範囲を設定する第１の手段と、それ以前のシム特徴点座
標計算の連続成功回数により該処理範囲の幅を設定する
第２の手段とを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
体のシム部位近傍において作業目標位置をなすシム特徴
点位置を検出するに当たり、前記センサにて前記作業対
象物体の任意断面までの距離を計測するステップと、そ
の計測により得られたデータを順序付けられた距離点列
座標データに変換するステップと、前記距離点列座標デ
ータの隣接する距離点ペア間の間隔の標準偏差及び平均
により表される統計量を算出するステップと、当該統計
量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、前記隣接
する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値とを比較し
て、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを検出する
ステップと、検出された前記途切れの閾値以上離れて隣
接する距離点ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座
標を求めるステップとを有するシム特徴点位置の検出方
法において、前記センサにて前記作業対象物体の前記シ
ム部位近傍における任意断面をならいながらシム特徴点
座標を連続して計算する場合に、前記距離点列座標デー
タの処理範囲を、一時点前に計測した前記距離点列座標
データから計算した前記シム特徴点座標を中心に該処理
範囲を設定する第１の手段と、それ以前のシム特徴点座
標計算の連続成功回数により該処理範囲の幅を設定する
第２の手段とを有するシム特徴点位置の検出方法にあ
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明方法は、対象物体の任意平
面に対してほぼ等間隔に距離を観測するセンサのセンシ
ングデータから、隣接する距離点ペア間の間隔が有意に
離れていると判断できる閾値を統計的に決定する。そし
て、その閾値と隣接する距離点ペア間の間隔を比較する
ことにより、閾値以上離れて隣接する距離点ペアから距
離点列座標データの途切れを検出する。この途切れに着
目して幾何学的にシム特徴点位置及び隙間値を算出す
る。したがって、個々のシム断面形状のモデルを直接照
合する必要がないので、センシングデータに雑音が重畳
していても、作業箇所であるシム特徴点位置や隙間値を
精度良く、安定して高信頼度で検出することができる。
面に対してほぼ等間隔に距離を観測するセンサのセンシ
ングデータから、隣接する距離点ペア間の間隔が有意に
離れていると判断できる閾値を統計的に決定する。そし
て、その閾値と隣接する距離点ペア間の間隔を比較する
ことにより、閾値以上離れて隣接する距離点ペアから距
離点列座標データの途切れを検出する。この途切れに着
目して幾何学的にシム特徴点位置及び隙間値を算出す
る。したがって、個々のシム断面形状のモデルを直接照
合する必要がないので、センシングデータに雑音が重畳
していても、作業箇所であるシム特徴点位置や隙間値を
精度良く、安定して高信頼度で検出することができる。
【００３１】また、本発明方法では、端点近傍の断面形
状をならいながら計測し、その断面距離点列座標データ
からシム特徴点位置を求める際、時系列における端点部
位の強い相関が予測される。よって、前時点で検出され
たシム特徴点位置を中心にデータ範囲（視野）を制限し
たり、シム特徴点候補のフィルタリングを行うことによ
り、従来の技術で述べた形状処理方法に比べ高信頼度で
シム特徴点位置を検出することが可能となる。
状をならいながら計測し、その断面距離点列座標データ
からシム特徴点位置を求める際、時系列における端点部
位の強い相関が予測される。よって、前時点で検出され
たシム特徴点位置を中心にデータ範囲（視野）を制限し
たり、シム特徴点候補のフィルタリングを行うことによ
り、従来の技術で述べた形状処理方法に比べ高信頼度で
シム特徴点位置を検出することが可能となる。
【００３２】さらに、本発明方法は、途切れ部が存在し
ない場合には屈曲部を代用することにより、途切れ検出
の失敗を補うことができる。
ない場合には屈曲部を代用することにより、途切れ検出
の失敗を補うことができる。
【００３３】次に本発明の実施の形態について、さらに
詳細に説明する。図１はセンサを搭載したロボットによ
るシーリング作業の状況を示す。
詳細に説明する。図１はセンサを搭載したロボットによ
るシーリング作業の状況を示す。
【００３４】本発明は、図１に示すように、ロボット１
の手先１ａにセンサ２とノズル３を搭載したシーリング
作業用ロボットに適用される。本発明を適用したロボッ
ト１では、作業対象物体（板状物体）の作業目標位置の
近傍をほぼ鉛直な方向からならいつつセンサ２にて観測
し、当該観測データを所定のアルゴリズムに従ってコン
ピュータで処理し、作業目標位置となるシム特徴点位置
Ｐを自動検出する。そして、ノズル３からシム特徴点位
置Ｐの隙間に向けてシーリング材Ｓを吐出して当該隙間
をシーリングする。
の手先１ａにセンサ２とノズル３を搭載したシーリング
作業用ロボットに適用される。本発明を適用したロボッ
ト１では、作業対象物体（板状物体）の作業目標位置の
近傍をほぼ鉛直な方向からならいつつセンサ２にて観測
し、当該観測データを所定のアルゴリズムに従ってコン
ピュータで処理し、作業目標位置となるシム特徴点位置
Ｐを自動検出する。そして、ノズル３からシム特徴点位
置Ｐの隙間に向けてシーリング材Ｓを吐出して当該隙間
をシーリングする。
【００３５】なお、センサ２としては、例えば、レーザ
ビームをガルバノミラー等で直線上に走査又は円筒レン
ズ等で直線上に射影することにより得られる像の受光素
子上における受光位置から、三角測量の原理によりシム
特徴点位置Ｐの近傍断面の各点までの距離を測定するレ
ンジファインダを用いる。
ビームをガルバノミラー等で直線上に走査又は円筒レン
ズ等で直線上に射影することにより得られる像の受光素
子上における受光位置から、三角測量の原理によりシム
特徴点位置Ｐの近傍断面の各点までの距離を測定するレ
ンジファインダを用いる。
【００３６】図２はロボット１にてシーリングする対象
物体（板状物体）のシム部位の断面形状例を示す。対象
となるシム部位の断面形状の種類としては、図２に示す
ように、二枚合わせ(a)、突き合わせ(b)、拝み合わせ
(c)、三枚合わせ(d)等がある。シム部位のいずれの形状
においても、シーリングは外部からの水分の漏洩を防ぐ
ために密閉性を高めるために行われるので、多くの場
合、シーリング作業の対象となるシム部位には隙間Ｇが
存在する。
物体（板状物体）のシム部位の断面形状例を示す。対象
となるシム部位の断面形状の種類としては、図２に示す
ように、二枚合わせ(a)、突き合わせ(b)、拝み合わせ
(c)、三枚合わせ(d)等がある。シム部位のいずれの形状
においても、シーリングは外部からの水分の漏洩を防ぐ
ために密閉性を高めるために行われるので、多くの場
合、シーリング作業の対象となるシム部位には隙間Ｇが
存在する。
【００３７】シム部位の断面をセンサ２で計測すると、
断面の距離点列座標データに途切れが生じる。図３は二
枚合わせのシム部位を各方向からセンサ２にて計測する
状態を示す。隙間（浮き）のあるシム部位A-1近傍を各
方向A-2（端面を見ない方向）、A-3（法線方向）、A-4
（端面を見る方向）から計測する。その結果は、図５及
び図６に示すように、それぞれの距離点列座標データA-
5、A-6、A-7に、断面形状のシム部位における隙間に対
応する途切れA-8、A-9、A-10が出現する。
断面の距離点列座標データに途切れが生じる。図３は二
枚合わせのシム部位を各方向からセンサ２にて計測する
状態を示す。隙間（浮き）のあるシム部位A-1近傍を各
方向A-2（端面を見ない方向）、A-3（法線方向）、A-4
（端面を見る方向）から計測する。その結果は、図５及
び図６に示すように、それぞれの距離点列座標データA-
5、A-6、A-7に、断面形状のシム部位における隙間に対
応する途切れA-8、A-9、A-10が出現する。
【００３８】シム部位の断面形状が二枚合わせの場合に
は、各途切れA-8、A-9、A-10の中点A-11、A-12、A-13が
作業目標位置であるシム特徴点位置となる。なお、シム
部位の断面形状が三枚合わせの場合には、二枚合わせで
検出されるような途切れがそれぞれ２つ検出されるの
で、それぞれ途切れの中点をシム特徴候補点とし、当該
シム特徴候補点の重心を作業目標位置とする。
は、各途切れA-8、A-9、A-10の中点A-11、A-12、A-13が
作業目標位置であるシム特徴点位置となる。なお、シム
部位の断面形状が三枚合わせの場合には、二枚合わせで
検出されるような途切れがそれぞれ２つ検出されるの
で、それぞれ途切れの中点をシム特徴候補点とし、当該
シム特徴候補点の重心を作業目標位置とする。
【００３９】また、時として隙間の存在しないシム部位
もシーリング作業の対象となることがある。図４は隙間
のない二枚合わせのシム部位を各方向からセンサ２にて
計測する状態を示す。隙間のないシム部位B-1近傍を方
向B-2（端面を見ない方向）、又はB-3（法線方向）から
計測する。この場合、隙間のある場合と同様、図６及び
図７に示すように、それぞれの距離点列座標データB-
5、B-6に、断面形状のシム部位に途切れB-8、B-9が出現
する。そこで、それぞれ途切れの中点B-11、B-12を求め
てこれを作業目標位置であるシム特徴点位置とする。
もシーリング作業の対象となることがある。図４は隙間
のない二枚合わせのシム部位を各方向からセンサ２にて
計測する状態を示す。隙間のないシム部位B-1近傍を方
向B-2（端面を見ない方向）、又はB-3（法線方向）から
計測する。この場合、隙間のある場合と同様、図６及び
図７に示すように、それぞれの距離点列座標データB-
5、B-6に、断面形状のシム部位に途切れB-8、B-9が出現
する。そこで、それぞれ途切れの中点B-11、B-12を求め
てこれを作業目標位置であるシム特徴点位置とする。
【００４０】これに対して方向B-4（端面を見る方向）
から計測すると、図７に示すように、距離点列座標デー
タB-7には途切れが出現しない。そこで、屈曲点B-10を
検出してこれを作業目標位置であるシム特徴点位置に代
用する。
から計測すると、図７に示すように、距離点列座標デー
タB-7には途切れが出現しない。そこで、屈曲点B-10を
検出してこれを作業目標位置であるシム特徴点位置に代
用する。
【００４１】
【実施例】以下、本発明をその方法例に基づいて、より
詳細に説明する。 （方法例） 図８〜図１２は本方法例に係るシム特徴点位置の検出方
法を用いて作業目標位置を検出する手順を示している。
なお、本方法例では、前記した発明の実施の形態と同様
のロボットシステムを用いて行う。本方法例の処理で
は、対象物体の端点近傍をセンサ２がならいつつ観測し
ている間、繰り返し実行する。以下、センサ２がならい
つつ観測する間の観測単位をフレームと呼ぶ。ここで、
シム部位のなすノズル３の沿うべき経路は滑らかである
と仮定する。
詳細に説明する。 （方法例） 図８〜図１２は本方法例に係るシム特徴点位置の検出方
法を用いて作業目標位置を検出する手順を示している。
なお、本方法例では、前記した発明の実施の形態と同様
のロボットシステムを用いて行う。本方法例の処理で
は、対象物体の端点近傍をセンサ２がならいつつ観測し
ている間、繰り返し実行する。以下、センサ２がならい
つつ観測する間の観測単位をフレームと呼ぶ。ここで、
シム部位のなすノズル３の沿うべき経路は滑らかである
と仮定する。
【００４２】本方法例では、先ず、シム特徴点位置の連
続検出成功回数のパラメータｃを０にリセットするとと
もに、直前フレームで求められたシム特徴点位置のｘ座
標値を示すｘpreを０にリセットする（ＳＴ１）。
続検出成功回数のパラメータｃを０にリセットするとと
もに、直前フレームで求められたシム特徴点位置のｘ座
標値を示すｘpreを０にリセットする（ＳＴ１）。
【００４３】次に、ｘ方向の視野範囲（ｘs，ｘe）を式
（１）及び式（２）により算出する（ＳＴ２）。
（１）及び式（２）により算出する（ＳＴ２）。
【数１】
【００４４】続いて、対象物体のシム部位近傍をセンサ
２にて観測し、距離点列座標データを得る。そして、観
測された距離点列座標データに孤立点状の雑音が重畳し
ている場合は、前処理としてメディアンフィルタなどを
用いたフィルタリングにより孤立点を除去する（ＳＴ
３）。
２にて観測し、距離点列座標データを得る。そして、観
測された距離点列座標データに孤立点状の雑音が重畳し
ている場合は、前処理としてメディアンフィルタなどを
用いたフィルタリングにより孤立点を除去する（ＳＴ
３）。
【００４５】次に、隣接距離点列ペアの間隔の統計量を
計算した後、途切れ閾値ｔｈjumpを決定する（ＳＴ
４）。即ち、距離点列座標データの解像度（隣接距離点
との基本的な距離）および重畳する雑音のバラツキ（分
散）に応じた途切れ閾値ｔｈjumpを以下の式（３）によ
り統計量から求める。
計算した後、途切れ閾値ｔｈjumpを決定する（ＳＴ
４）。即ち、距離点列座標データの解像度（隣接距離点
との基本的な距離）および重畳する雑音のバラツキ（分
散）に応じた途切れ閾値ｔｈjumpを以下の式（３）によ
り統計量から求める。
【００４６】
【数２】
【００４７】
【外１】
【００４８】この間隔から、上記の標準偏差、平均は式
（４）及び式（５）にて算出する。
（４）及び式（５）にて算出する。
【数３】
【００４９】
【外２】
【００５０】図１に示した板状の対象物体のシム部位断
面形状では、途切れが２つ以上計測されない。したがっ
て、検出すべき途切れの規定数を２として、途切れが２
つ検出されたか否かを判定し（ＳＴ６）、途切れが２つ
検出されるまで途切れの検出処理を実行する。
面形状では、途切れが２つ以上計測されない。したがっ
て、検出すべき途切れの規定数を２として、途切れが２
つ検出されたか否かを判定し（ＳＴ６）、途切れが２つ
検出されるまで途切れの検出処理を実行する。
【外３】
【００５１】続いて、検出された途切れの個数を判定し
（ＳＴ８）、当該個数に応じた処理を実行してシム特徴
点位置（正しくは作業目標位置）を決定する。
（ＳＴ８）、当該個数に応じた処理を実行してシム特徴
点位置（正しくは作業目標位置）を決定する。
【００５２】［途切れが０の場合］：
【外４】
途切れが１つ未満しか検出されない場合は、図１３に示
すように観測された距離点列座標データＤの各距離点１
０から決まった点数（Ｍ点、例えば図１３では３点）前
後の点にそれぞれベクトル１１、１２を張り、これらベ
クトル１１、１２のなす角度が９０度にもっとも近い凹
の屈曲を成す距離点を屈曲点１３とするとともに、当該
屈曲点１３をシム特徴候補点とする（ＳＴ９）。
すように観測された距離点列座標データＤの各距離点１
０から決まった点数（Ｍ点、例えば図１３では３点）前
後の点にそれぞれベクトル１１、１２を張り、これらベ
クトル１１、１２のなす角度が９０度にもっとも近い凹
の屈曲を成す距離点を屈曲点１３とするとともに、当該
屈曲点１３をシム特徴候補点とする（ＳＴ９）。
【００５３】
【外５】
【００５４】続いて、シム特徴点候補（屈曲点）の周り
の角度が十分直角に近いか否か判断する（ＳＴ１０）。
シム特徴点候補が、十分直角に近い場合には当該屈曲点
をシム特徴点位置とし、かつ隙間値を既定値（例えば
０）とする（ＳＴ１１）。一方、シム特徴点候補が直角
から離れている場合には、さらに最終フレームか否かを
判断する（ＳＴ１２）。最終フレームの場合にはプロセ
スが終了し、最終フレームではない場合にはセンサ２を
移動させて（ＳＴ１３）、最初のステップ（ＳＴ１）に
戻る。
の角度が十分直角に近いか否か判断する（ＳＴ１０）。
シム特徴点候補が、十分直角に近い場合には当該屈曲点
をシム特徴点位置とし、かつ隙間値を既定値（例えば
０）とする（ＳＴ１１）。一方、シム特徴点候補が直角
から離れている場合には、さらに最終フレームか否かを
判断する（ＳＴ１２）。最終フレームの場合にはプロセ
スが終了し、最終フレームではない場合にはセンサ２を
移動させて（ＳＴ１３）、最初のステップ（ＳＴ１）に
戻る。
【００５５】なお、本装置例では、２枚合わせ等のシム
端面が直角に切断されていることを仮定しているので、
内積が０に近いものを屈曲点とした。しかし、端面の切
断角が他に定まっている場合は、それに対応した内積の
値に最も近く、しかも許容値範囲内にあるものを屈曲点
とし、この屈曲点座標をシム特徴点位置とする。
端面が直角に切断されていることを仮定しているので、
内積が０に近いものを屈曲点とした。しかし、端面の切
断角が他に定まっている場合は、それに対応した内積の
値に最も近く、しかも許容値範囲内にあるものを屈曲点
とし、この屈曲点座標をシム特徴点位置とする。
【００５６】［途切れが１つの場合］：
【外６】
【００５７】［途切れが２つの場合］：
途切れが２つの場合は、上述した途切れが１つの場合と
同じ演算処理をそれぞれの途切れに施して、途切れの中
点（シム特徴候補点）を２つ求める（ＳＴ１６）。
同じ演算処理をそれぞれの途切れに施して、途切れの中
点（シム特徴候補点）を２つ求める（ＳＴ１６）。
【外７】
【００５８】続いて、２つのシム特徴候補点が十分接近
しているか否かを判断する（ＳＴ１７）。すなわち、２
つの途切れの中点間の距離
しているか否かを判断する（ＳＴ１７）。すなわち、２
つの途切れの中点間の距離
【外８】
【００５９】ステップＳＴ１７の判断の結果、２つのシ
ム特徴候補点が十分接近している場合は、検出された２
つのシム特徴点位置の重心（中点）
ム特徴候補点が十分接近している場合は、検出された２
つのシム特徴点位置の重心（中点）
【外９】
をシム特徴点位置とし（ＳＴ１８）、２つのシム特徴候
補点の距離を隙間値とする（ＳＴ１９）。
補点の距離を隙間値とする（ＳＴ１９）。
【００６０】一方、ステップＳＴ１７の判断の結果、２
つのシム特徴候補点が十分接近していない場合は、距離
点列データの計測可能範囲の縁部などで雑音を計測し
て、そこに途切れを検出した可能性がある。そこで、出
力されるシム特徴点位置の算出は行わない。この場合に
は、さらに最終フレームか否かを判断する（ＳＴ１
２）。最終フレームの場合にはプロセスを終了し、最終
フレームでない場合にはセンサ２を移動させて（ＳＴ１
３）、最初のステップＳＴ１に戻る。
つのシム特徴候補点が十分接近していない場合は、距離
点列データの計測可能範囲の縁部などで雑音を計測し
て、そこに途切れを検出した可能性がある。そこで、出
力されるシム特徴点位置の算出は行わない。この場合に
は、さらに最終フレームか否かを判断する（ＳＴ１
２）。最終フレームの場合にはプロセスを終了し、最終
フレームでない場合にはセンサ２を移動させて（ＳＴ１
３）、最初のステップＳＴ１に戻る。
【００６１】なお、本装置例では途切れの規定数を２と
しているが、２以上を設定した場合には、その個数まで
検出された途切れに対応するシム特徴点候補点から重心
を求め、それをシム特徴点位置に代用すればよい。ま
た、各途切れのシム特徴候補点（中点）間の間隔のう
ち、最大のものを隙間値とすればよい。
しているが、２以上を設定した場合には、その個数まで
検出された途切れに対応するシム特徴点候補点から重心
を求め、それをシム特徴点位置に代用すればよい。ま
た、各途切れのシム特徴候補点（中点）間の間隔のう
ち、最大のものを隙間値とすればよい。
【００６２】次に、前計測時の出力（シム特徴点位置）
との今回検出されたシム特徴点位置との距離が十分に小
さいか否か判断する（ＳＴ２０）。
との今回検出されたシム特徴点位置との距離が十分に小
さいか否か判断する（ＳＴ２０）。
【外１０】
シム特徴点位置を実際の作業目標位置と決定して、当該
シム特徴点位置及び隙間値をロボットの制御データとし
て出力する（ＳＴ２１）。ここでｔｈdはフレーム間の
シム特徴点位置の距離閾値である。
シム特徴点位置及び隙間値をロボットの制御データとし
て出力する（ＳＴ２１）。ここでｔｈdはフレーム間の
シム特徴点位置の距離閾値である。
【００６３】
【外１１】
当該シム特徴点位置及び隙間値をロボットの制御データ
として出力する（ＳＴ２１）。
として出力する（ＳＴ２１）。
【００６４】
【外１２】
【００６５】ステップＳＴ２１の後に、最終フレームか
否かを判断する（ＳＴ２２）。最終フレームの場合には
プロセスを終了する。最終フレームでない場合には連続
検出成功回数ｃを１だけ増やし、
否かを判断する（ＳＴ２２）。最終フレームの場合には
プロセスを終了する。最終フレームでない場合には連続
検出成功回数ｃを１だけ増やし、
【外１３】
【００６６】以上説明した本発明の方法例では、ロボッ
トが板状形状のシム部位をならう作業を行う際に、シム
部位近傍の断面距離データ点列からシム部位に固有の途
切れ部を検出する。または途切れが検出できない場合は
屈曲点を検出する。そして、これら検出値をもとに作業
目標位置となるシム特徴点位置を求めるという極めて簡
素な構成手法を採用している。
トが板状形状のシム部位をならう作業を行う際に、シム
部位近傍の断面距離データ点列からシム部位に固有の途
切れ部を検出する。または途切れが検出できない場合は
屈曲点を検出する。そして、これら検出値をもとに作業
目標位置となるシム特徴点位置を求めるという極めて簡
素な構成手法を採用している。
【００６７】したがって、多様な断面形状のシム特徴点
位置を精度良く、迅速に検出することができる。またセ
ンサによる計測方向によらず、しかも雑音の重畳する距
離点列座標データ、或は空間的に一様な分布を示さない
計測距離データ点列から安定してシム特徴点位置を高信
頼度で検出することができる。さらに、シム部位の隙間
値を作業対象の状態に応じて適宜得ることができる。
位置を精度良く、迅速に検出することができる。またセ
ンサによる計測方向によらず、しかも雑音の重畳する距
離点列座標データ、或は空間的に一様な分布を示さない
計測距離データ点列から安定してシム特徴点位置を高信
頼度で検出することができる。さらに、シム部位の隙間
値を作業対象の状態に応じて適宜得ることができる。
【００６８】以上本発明の代表的な方法例について説明
したが、本発明は必ずしも当該方法例の手法だけに限定
されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、後述
する効果を有する範囲内において適宜変更して実施する
ことができるものである。
したが、本発明は必ずしも当該方法例の手法だけに限定
されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、後述
する効果を有する範囲内において適宜変更して実施する
ことができるものである。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ム部位の断面形状モデル毎に当該モデルと断面距離点列
座標データとのパターンマッチングを必要とせず、セン
サにて得られる距離点列座標データを用いて作業目標位
置となるシム特徴点位置を精度良く、しかも高速に検出
することができるという効果を奏する。
ム部位の断面形状モデル毎に当該モデルと断面距離点列
座標データとのパターンマッチングを必要とせず、セン
サにて得られる距離点列座標データを用いて作業目標位
置となるシム特徴点位置を精度良く、しかも高速に検出
することができるという効果を奏する。
【００７０】特に、多様な断面形状のシム特徴点位置を
精度良く、迅速に検出することができ、しかも作業に有
用なシム部位の隙間値を作業対象の状態に応じて適宜得
ることができる。
精度良く、迅速に検出することができ、しかも作業に有
用なシム部位の隙間値を作業対象の状態に応じて適宜得
ることができる。
【図１】本発明の方法を実施するためのロボットシステ
ムによるシーリング作業の概要を示した説明図である。
ムによるシーリング作業の概要を示した説明図である。
【図２】シーリング対象部位（シム部位）の断面形状の
種類（(a)は二枚合わせ断面、(b)は突き合わせ断面、
(c)は拝み合わせ断面、(d)は三枚合わせ断面）を示した
説明図である。
種類（(a)は二枚合わせ断面、(b)は突き合わせ断面、
(c)は拝み合わせ断面、(d)は三枚合わせ断面）を示した
説明図である。
【図３】二枚合わせ（隙間有り）と呼ばれるシム部位付
近をセンサにより計測する方向を示した図である。
近をセンサにより計測する方向を示した図である。
【図４】二枚合わせ（隙間無し）と呼ばれるシム部位付
近をセンサにより計測する方向を示した図である。
近をセンサにより計測する方向を示した図である。
【図５】A-5、A-6は図３のシム部位A-1近傍をセンサに
てA-2（端面を見ない方向）、A-3（法線方向）からそれ
ぞれ計測して得られた距離点列座標データである。
てA-2（端面を見ない方向）、A-3（法線方向）からそれ
ぞれ計測して得られた距離点列座標データである。
【図６】A-7は図３のシム部位A-1近傍をセンサにてA-4
（端面を見る方向）から計測して得られた距離点列座標
データ、B-5は図４のシム部位B-1近傍をセンサにてB-2
（端面を見ない方向）から計測して得られた距離点列座
標データである。
（端面を見る方向）から計測して得られた距離点列座標
データ、B-5は図４のシム部位B-1近傍をセンサにてB-2
（端面を見ない方向）から計測して得られた距離点列座
標データである。
【図７】B-6、B-7は図４のシム部位B-1近傍をセンサに
てB-3（法線方向）、B-4（端面を見る方向）からそれぞ
れ計測して得られた距離点列座標データである。
てB-3（法線方向）、B-4（端面を見る方向）からそれぞ
れ計測して得られた距離点列座標データである。
【図８】本発明の方法例を用いてシム特徴点位置（作業
目標位置）を検出する手順を示すフローチャートの一部
である。
目標位置）を検出する手順を示すフローチャートの一部
である。
【図９】図８のステップの続きを示すフローチャートの
一部である。
一部である。
【図１０】図８のステップの続きを示すフローチャート
の一部である。
の一部である。
【図１１】図８のステップの続きを示すフローチャート
の一部である。
の一部である。
【図１２】図８のステップの続きを示すフローチャート
の一部である。
の一部である。
【図１３】本発明の方法例を用いて屈曲点よるシム特徴
点位置を決定する手法を示す説明図である。
点位置を決定する手法を示す説明図である。
Ｏ…センサ座標原点
ｘ…センサの走査方向軸
ｙ…距離方向軸
Ｐ…シム特徴点位置
Ｓ…シーリング材（シールント）
0,i,i-1,n-1…距離データ点のインデックス
ｘi…距離データ点iの走査方向座標
ｙi…距離データ点iの距離座標
ｄi,i+1…隣接距離データ点ペアi,i+1間の距離
Ｇ…隙間
１…ロボット
１ａ…手先
２…センサ（レンジファインダ）
３…ノズル
Ｄ…距離点列座標データ
１０…距離点
１１、１２…ベクトル（屈曲点検出用）
１３…屈曲点
A-1、B-1…シム部位（断面）
A-2、B-2…センサ観測方向（端面を見ない方向）
A-3、B-3…センサ観測方向（対象物体（平板）の法線方
向） A-4、B-4…センサ観測方向（端面を見る方向） A-5、B-5…距離点列座標データ（端面を見ない方向から
のセンシングデータ） A-6、B-6…距離点列座標データ（法線方向からのセンシ
ングデータ） A-7、B-7…距離点列座標データ（端面を見る方向からの
センシングデータ） A-8、A-9、A-10、B-8、B-9…途切れ A-11、A-12、A-13…シム特徴点位置（作業目標位置） B-10…屈曲点（作業目標位置） B-11、B-12…シム特徴点位置（作業目標位置）
向） A-4、B-4…センサ観測方向（端面を見る方向） A-5、B-5…距離点列座標データ（端面を見ない方向から
のセンシングデータ） A-6、B-6…距離点列座標データ（法線方向からのセンシ
ングデータ） A-7、B-7…距離点列座標データ（端面を見る方向からの
センシングデータ） A-8、A-9、A-10、B-8、B-9…途切れ A-11、A-12、A-13…シム特徴点位置（作業目標位置） B-10…屈曲点（作業目標位置） B-11、B-12…シム特徴点位置（作業目標位置）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大名 新治
埼玉県狭山市新狭山一丁目10番地の１
ホンダエンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−80376（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−173102（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−312509（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−180634（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−118604（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 13/08
B25J 19/02
B05D 1/02
G01B 11/00
Claims (16)
- 【請求項１】センサを搭載したロボットにてシーリング
作業を行う際、作業対象物体のシム部位近傍において作
業目標位置をなすシム特徴点位置を検出するに当たり、 前記センサにて前記作業対象物体の任意断面までの距離
を計測するステップと、 その計測により得られたデータを順序付けられた距離点
列座標データに変換するステップと、 前記距離点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔
の標準偏差及び平均により表される統計量を算出するス
テップと、 当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、 前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値と
を比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを
検出するステップと、 検出された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアの個数に応じた演算処理にて前記シム特徴点位置を
求めるステップとを有する、 ことを特徴とするシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項２】センサを搭載したロボットにてシーリング
作業を行う際、作業対象物体のシム部位近傍において作
業目標位置をなすシム特徴点位置を検出するに当たり、 前記センサにて前記作業対象物体の任意断面までの距離
を計測するステップと、 その計測により得られたデータを順序付けられた距離点
列座標データに変換するステップと、 前記距離点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔
の標準偏差及び平均により表される統計量を算出するス
テップと、 当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、 前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値と
を比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを
検出するステップと、 検出された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアの個数を計数するステップと、 計数された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアの総数が１個の場合には、検出された前記途切れの
閾値以上離れて隣接する距離点ペアの中点位置を前記シ
ム特徴点位置として求めるステップと、 計数された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアの総数が２個以上の場合には、検出された当該距離
点ペア毎に中点の座標をシム特徴候補点とし、当該シム
特徴候補点の重心を前記シム特徴点位置として求めるス
テップとを有する、 ことを特徴とするシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項３】前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペア間の途切れの大きさを、隙間値として求めるステ
ップを有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載
のシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項４】前記シム特徴候補点間の距離の最大値を、
隙間値として求めるステップを有する、 ことを特徴とする請求項２又は３に記載のシム特徴点位
置の検出方法。 - 【請求項５】前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが検出できなかった場合には、既設定の屈曲形状
モデルを前記距離点列座標データに当てはめることによ
り屈曲点を決定し、当該屈曲点の座標を前記シム特徴点
位置とするステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のシム
特徴点位置の検出方法。 - 【請求項６】前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが検出できなかった場合には、各距離点の座標か
ら規定数点前及び規定数点後の距離点列座標にそれぞれ
ベクトルを張り、これらベクトルの内積値を計算し、当
該内積値から２ベクトルが成す角度を算出し、当該角度
が規定の角度に最も近い距離点の座標を前記シム特徴点
位置とするステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のシム
特徴点位置の検出方法。 - 【請求項７】前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが検出できなかった場合には、各距離点の座標か
ら規定数点前及び規定数点後の距離点の座標にそれぞれ
ベクトルを張り、これらベクトルの内積値及び外積値を
計算し、当該内積値及び当該外積値から２ベクトルが成
す角度とセンサ座標原点から見たときの角の凹凸とを算
出し、該角度が規定の角度に最も近くしかも観測方向に
凹である距離点の座標を前記シム特徴点位置とするステ
ップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のシム
特徴点位置の検出方法。 - 【請求項８】前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離
点ペアが検出できなかった場合には、各距離点の座標か
ら規定数点前及び規定数点後の距離点の座標に向かうベ
クトルのペアを張り、当該ベクトルのペアから内積値及
び外積値を計算し、当該外積値が正で当該内積値の絶対
値が最も零に近い当該ベクトルのペアの起点座標を前記
シム特徴点位置とするステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のシム
特徴点位置の検出方法。 - 【請求項９】前記距離点列座標データの処理範囲を、以
前に計測した前記距離点列座標データから求めた前記シ
ム特徴点位置を中心に設定するステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
は８に記載のシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１０】前記距離点列座標データの処理範囲の幅
を、以前に求めた前記シム特徴点位置の検出の連続成功
回数に基づいて設定するステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９に記載のシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１１】前記センサにて前記作業対象物体の前記
シム部位近傍における任意断面をならいながら前記シム
特徴点位置を連続して求める一方、当該シム特徴点位置
が、以前に計測した前記距離点列座標データの前記シム
特徴点位置をもとに得たシム特徴点の推定座標から、設
定された距離以上離れている場合は計算不能と判断する
ステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０に記載のシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１２】前記シム特徴候補点の間の距離が、設定
された距離閾値よりも離れている場合は、計算不能と判
断するステップを有する、 ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８、
９、１０又は１１に記載のシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１３】観測された前記距離点列座標データに孤
立点状の雑音が重畳している場合は、前処理としてメデ
ィアンフィルタを含むフィルタリング手段により当該孤
立点状雑音を除去するステップを有する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１又は１２に記載のシム特徴点位置の
検出方法。 - 【請求項１４】作業対象物体のシム部位近傍において作
業目標位置をなすシム特徴点位置を検出するに当たり、 前記センサにて前記作業対象物体の任意断面までの距離
を計測するステップと、 その計測により得られたデータを順序付けられた距離点
列座標データに変換するステップと、 前記距離点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔
の標準偏差及び平均により表される統計量を算出するス
テップと、 当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、 前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値と
を比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを
検出するステップと、 検出された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座標を求めるス
テップとを有するシム特徴点位置の検出方法において、 前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点ペアが存在
しない場合に、既設定の屈曲形状モデルを前記距離点列
座標データに当てはめることにより屈曲点を決定し、該
屈曲点の座標を前記シム特徴点座標とする、 ことを特徴とするシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１５】作業対象物体のシム部位近傍において作
業目標位置をなすシム特徴点位置を検出するに当たり、 前記センサにて前記作業対象物体の任意断面までの距離
を計測するステップと、 その計測により得られたデータを順序付けられた距離点
列座標データに変換するステップと、 前記距離点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔
の標準偏差及び平均により表される統計量を算出するス
テップと、 当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、 前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値と
を比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを
検出するステップと、 検出された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座標を求めるス
テップとを有するシム特徴点位置の検出方法において、 前記センサにて前記作業対象物体の前記シム部位近傍に
おける任意断面をならいながら前記シム特徴点座標を連
続して計算する場合に、当該シム特徴点座標が、それよ
り以前に計測した前記距離点列座標データから計算した
前記シム特徴点座標をもとに予測されるシム特徴点の推
定座標から、設定された距離以上離れている場合は計算
不能と判断する、 ことを特徴とするシム特徴点位置の検出方法。 - 【請求項１６】作業対象物体のシム部位近傍において作
業目標位置をなすシム特徴点位置を検出するに当たり、 前記センサにて前記作業対象物体の任意断面までの距離
を計測するステップと、 その計測により得られたデータを順序付けられた距離点
列座標データに変換するステップと、 前記距離点列座標データの隣接する距離点ペア間の間隔
の標準偏差及び平均により表される統計量を算出するス
テップと、 当該統計量をもとに途切れの閾値を求めるステップと、 前記隣接する距離点ペア間の間隔と前記途切れの閾値と
を比較して、当該閾値以上離れて隣接する距離点ペアを
検出するステップと、 検出された前記途切れの閾値以上離れて隣接する距離点
ペアから前記作業対象物体のシム特徴点座標を求めるス
テップとを有するシム特徴点位置の検出方法において、 前記センサにて前記作業対象物体の前記シム部位近傍に
おける任意断面をならいながらシム特徴点座標を連続し
て計算する場合に、前記距離点列座標データの処理範囲
を、一時点前に計測した前記距離点列座標データから計
算した前記シム特徴点座標を中心に該処理範囲を設定す
る第１の手段と、 それ以前のシム特徴点座標計算の連続成功回数により該
処理範囲の幅を設定する第２の手段とを有する、ことを
特徴とするシム特徴点位置の検出方法。
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|---|---|---|---|
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| CN109352211B (zh) * | 2018-06-29 | 2023-04-25 | 湖南蓝天智能装备科技有限公司 | 一种基于点激光测距传感器的工件物料自动识别方法 |
| CN112767491B (zh) * | 2021-04-08 | 2021-11-12 | 北京博清科技有限公司 | 焊道拐点的确定方法、装置和计算机可读存储介质 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4417127A (en) * | 1980-05-19 | 1983-11-22 | Institute Po Technicheska Kibernetika I Robotika | Method and apparatus for seam tracking in arc welding |
| WO1984000913A1 (en) * | 1982-09-07 | 1984-03-15 | Caterpillar Tractor Co | Adaptive welding system |
| CH652333A5 (fr) * | 1983-02-11 | 1985-11-15 | Vevey Atel Const Mec | Appareil optique pour la detection de l'emplacement d'une ligne de reference. |
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- 1995-10-30 JP JP28162995A patent/JP3436289B2/ja not_active Expired - Fee Related
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