画像処理ロボットビジョン

コンプリート３DマシンビジョンプラットホームScorpion Vision ver.8は、マシンビジョン用コンプリート３Dフレームワークです。ver.8のリリースにより、ツールボックスの３Dツールは50を超えました。
マシンビジョンの困難とされるタスクの一つとしてRandom Bin Picking - RBPがあります。解決策は一つだけではありませんが、部品形状などにおいて、Scorpion Vision Softwareの3機能のMonoPose3D、ステレオビジョン、3Dイメージングが一つのソリューションとなるでしょう。

駆動カバーのビン

3Dによるカバー部品の位置情報

3D MaMa - Random Bin Picking (RBP)アルゴリズム

ファクトリーオートメーションにおいて、ロボットがランダムに設置されたビンのオブジェクト位置を自動的に確認し拾い上げる動作の確立は難しく、退屈なマニュアル作業へ置き換えられることが多々あります。
システムは事前にモデルとなる形状を定義し、対象物の位置を認識、ロボットがその物体を拾い上げるために必要な精度でデータを算出しなければなりません。
ノルウェー研究協議会が起ち上げたリサーチプロジェクトによる3年間の開発の結果、3DMaMaアルゴリズムがScorpion Vision Softwareに統合されました。
3Dモデルに基づいて部品の位置を認識します。モデルは実際の3Dモデルからインポートしたり、Scorpion GCPSが取得したポイントをもとに作成することができます。

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無造作に置かれたビン

3DMaMaによる3Dオブジェクトの
位置認識

3DMaMaによる3Dテンプレート

3Dビジュアル化
2D/3D画像の両方でサポートされ、2Dカメラ画像のスーパーインポーズや3Dポイントクラウド(OpenGLビューアに基づいたScorpion 3D画像)など。両タイプともパイソンAPIによる追加ビジュアライゼーションです。

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Scorpion3Dモジュラーのポイントクラウドでシリンダーを適合

3D幾何学ツール
3Dツールボックスは線、平面、交差、参照システムを作成するツールのコンプリートセットで構成されています。

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線や平面を描き出した3D幾何学ツール

3D画像の処理
Scorpionでは、3D画像は、順番ごとか順不同の3Dポイント系列として表されます。
これをポイントクラウドと言います。

3Dリファレンスシステム
シームレスな2Ｄ/３Ｄ統合で、どんな3Dリファレンスからも自動でコプレーナマッピングが作成されます。また、Scorpionの結果参照は複雑な座標変換がありません。３Dシステム内のどこでも２Dツールが使えるので、バーチャルカメラを動かすことができます。

2D画像の3Dリサンプリング
3Dカメラキャリブレーションを使った3Dリファレンスシステムで、どんな2D画像でもリサンプルすることができます。2D画像処理ツールボックスで精度の高い3D画像処理が可能なのです。
オブジェクトの位置認識はステレオビジョンを使って行われます。3D処理用にリサンプルしなくても、2D画像処理ツールですべての3Dリファレンスを使用できます。

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構築された3Dリファレンス

レーザーグリッドを使ったリアルタイム3Dモデル
CreatPointCloudは、ポーラー・ジオメトリーと光学相互相関を使ったレーザーグリッドからのドットと調和します。
右は、PCのマウスを指している19x19レーザーグリッドです。３つのカメラステレオビジョンを使って、Scorpionは250ms.で3Dを作成します。レーザーグリッドは３D・視野140x140x80mm・画素0.5mmをカバーしています。

3Dポントクラウド
ScorpionVision8は3Dポイントクラウドをサポートしています。優れた特徴のひとつに、プロファイルをスタンダード・レーザー・トライアングレーション・システムから3D画像、またはポイントクラウドへ転換する機能があります。

右の画像には、プロファイルされたコンベヤーとピザ生地が表示されています。レーザーは100mm幅コンベヤーにかけられています。動的領域50mm内に画素0.1mmでピザの高さが計測されています。SingleLineFinderツールは200以上の3D座標を4msで計算します。

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コンベヤー速度0.3m/sか300m/sにおいて、ProsilicaカメラGC1350は1秒間に60枚の画像をScorpionへ送り、12000の高精度3Dポイントを含む3x5mm空間分解能の3D画像作成を稼働させます。画像には一定の厚さ20mmのピザ2枚があります。
メモ：3Dイメージャーは専用のcpu-coreに単独で稼働します。Scorpionはリアルタイムで毎秒最大200～250のプロファイルを処理できます。

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3D画像を扱うとき、オブジェクトはConnetctedComponents3DかMaMa3Dツールに位置されます。右の画像はExtraMap3Dツールを使ってハイトマップへ転換された実際の画像です。

Scorpion 3D tools
ExternalReference3D	Accurate and easy to use 3D camera calibration. The basis for all 3D measurements.
Calibrator3D	A complete 3D calibrator. Can replace ExternalReference3D.
ExternalCoordinates3D	Optional component in 3D calibration. Can be used to e.g. calibrate a robot system, automatically compensating for any inaccuracies.
ChangeReference3D	Moves a 2D plane using the 3D camera calibration. In robot vision this removes the need for multiple plane calibrations.
Locate3D	Fast and accurate location of objects in space - x,y,z - using one, two, three or four cameras. Clever business logic to remove "bad" points increasing robustness and accuracy. Three and four cameras can be used to extend the volume where the object is located.
ObjectPosition3D	Easy location of unknown 3D objects by combining information from multiple cameras. The third dimension of an object measured by a pattern matching algorithm.
LineFromPoints3D	Creates 3D lines from points in space
ReferenceFromPoints3D	Creates a 2D reference plane from 3D points
Angle3D	Angle between 3D lines
NearestPointOnLine3D	Point-line distance
ExternalPoint3D	a 3D point
ExternalLine3D	a 3D line
Point2DFrom3D	Transforms a 3D point to a 2D coordinate system
Point3DFrom2D	Transforms a 2D point to a 3D coordinate system by specifying the unknown coordinate
PointFromLines3D	Finds nearest point to both lines
ReferenceFromLines3D	Finds nearest point to both lines and align reference with lines
NearestPointOnPlane3D	Projects a point onto a plane
ChangePointReference3D	Represents a point in another reference system
ChangeLineReference3D	Represents a line in another reference system
ReferenceDiff3D	Calculates difference (translation, rotation) between two reference systems
MoveReference3D	Moves a 3D reference in space. Can be used to create multiple 3D reference from one camera calibration.
GlobalPosition3D	Use to define a common global 3D reference system
CreatePointCloud3D	Creates a 3D Point Cloud using dynamic cross-correlation and polar geometry typically from a set of dots generated by a lasergrid.
GCPS	Creates 3D images using structured light
TemplateFinder3D	Locates 3D objects in 2D images
CylinderFit3D	Finds cylinders in 3D data sets - eg Point Cloud - Scorpion 3D image
PlaneFit3D	Finds planes in 3D data sets
HeightMap3D	Creates 2D intensity image from 3D point cloud
ExtractMap3D	Creates 2D intensity image from 3D point cloud within an ROI box using infinite perspective
MapTo3D	Converts from a height map created by ExtractMap3D to real 3D coordinates
PointOnLine3D	Extracts a point from a line
MoveLine3D	Moves a line in 3D
MovePoint3D	Moves a point in 3D
PlanePlaneIntersect3D	Intersection line between two planes
PlaneLineIntersect3D	Intersection point between a plane and a line
PCA3D	Principal Component Analysis - general shape/extent of an object
SphereFit3D	Finds spheres in 3D data sets
ReferenceOnPlane3D	Creates a reference on a plane by different means
ImagePicker3D	Extracts a 3D point cloud subset to another image
ConnectedComponents3D	Extracts objects by proximity filtering
CameraPose3D	calculated the position of a camera based on minimum 4 known 3D points
MonoPose3D	ocates an object in 3D with one camera
Difference3D	Measure the difference between an located object and its model
MaMa3D	MaMa3D - 152 - Locates multiple objects in a Point Cloud

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デモ機在庫の有る製品も御座いますので、不明な点や価格的なご質問と共にお問い合わせよりご連絡下さい。
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