カメラで取得した点群から点群モデルを生成し、把持位置姿勢を手動で設定
STLモデルファイルがない場合や、カメラで取得した点群がSTLモデルと一致しない場合、カメラで点群を取得して点群モデルを生成し、手動で把持位置姿勢を設定することができます。
カメラパラメータを調整
品質の高い点群を取得できるようにするためには、カメラのパラメータを調整する必要があります。
事前準備
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照明条件：ワークが置かれている環境の照明が均一であり、照明が暗すぎたり強すぎたりしないことを確認してください。
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ワークの配置：ワークをカメラの視野内に配置し、その特徴を強調できるようにしてください。
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背景選定：ワークと背景が容易に区別できることを確認してください。
カメラパラメータを調整
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Mech-Eye Viewerを起動してカメラを接続します。
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をクリックして一回キャプチャを行います。 -
点群をクリックして点群効果を確認します。
〇
×
ワークがカメラの視野外にあります。この場合、ワークをカメラの視野内に配置する必要があります。
×
露出時間パラメータが低すぎます。この場合、3Dパラメータ内で露出時間を増加させる必要があります。
×
露出時間パラメータが高すぎます。この場合、3Dパラメータ内で露出時間を減少させる必要があります。
×
ワークの点群情報が不完全です。この場合、3Dパラメータ内で露出時間を微調整する必要があります。
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高品質な点群が得られるまで画像取得を繰り返します。
上記の準備作業が完了した後、ワークライブラリのホームページで、カメラによる点群取得 の下にある 選択 をクリックし、ワーク名を設定すると、設定フローの詳細が表示されます。主な設定フローは下図に示します。
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点群を取得：現在のプロジェクトで点群を取得し、その後、パラメータ調整や3D ROIの設定を行い、点群モデルを生成します。
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モデルを編集：生成された点群モデルを編集し、点群表示方法の設定や対象物中心点の補正などを行います。これにより、後続のマッチング処理がよりスムーズになります。
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把持位置姿勢を設定：編集が完了した点群モデルに、把持位置姿勢または把持位置姿勢の配列を追加します。
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衝突モデルを設定（オプション）：衝突モデルを生成し、経路計画時の衝突検出に使用します。
以下は、設定フローの詳細な説明です。
点群を取得
まず点群を取得し、点群モデルを生成します。
プロジェクト情報を設定
点群を取得する際には、「カメラから画像を取得」ステップを使用する必要があります。このステップは自動的に選択されています。点群を取得 をクリックすると、可視化表示エリアで点群取得の結果を確認できます。
カメラの視野でワーク全体をカバーできない場合は、ワークの重要な部分がカメラの視野内に収まるように、優先的に調整してください。
例えば、長尺の板金部品の場合、下図の右側の赤枠がカメラの視野を示しています。マッチングの安定性を確保するためには、緑枠内の点群を点群モデルとして選択することを推奨します。カメラ撮影時には、緑枠内の領域がカメラの視野内に収まっていることを確認し、特に右側のエッジ部分が視野内に収まるようにしてください。
前処理パラメータを調整
不要な点群を除去し、後続処理の速度を向上させるため、点群の前処理を行うことができます。各パラメータの詳細については、前処理パラメータの説明 をご参照ください。
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プロジェクトで「ワーク認識」ステップを使用している場合、「ワーク認識」ステップのパラメータを使用 を有効にすると、設定値が自動的に同期され、3Dマッチングの精度が向上します。 |
モデルを編集
点群モデルを生成した後、3Dマッチングの精度を高めるために、点群モデルを編集する必要があります。
点群を編集
カメラで取得した点群を使用して点群モデルを生成する場合、ワークの特徴を正確に再現できるようにし、干渉する点群を除去する必要があります。干渉する点群を除去する方法については、点群を編集 をご参照ください。
例えば、ハウジングの場合、ハウジングの下部にある背景点群や側面の付着点群（オレンジ色）を除去する必要があります。
対象物中心点の補正
このツールは対象物中心点を自動で計算しますが、必要に応じて対補正することも可能です。用途による中心点の補正 の下に計算方法を選択し、計算を開始 をクリックして対象物中心点を補正します。
| 方法 | 説明 | 詳細操作 | 適用するワーク |
|---|---|---|---|
元の中心点を使用して再計算 |
デフォルトの計算方法であり、ワークの特徴と元の中心点を基に中心点を再計算します。 |
元の中心点を使用して再計算 を選択し、計算を開始 をクリックします。 |
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対称中心に補正 |
ワークの対称性に基づいて中心点を計算します。
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対称中心に補正 を選択し、計算を開始 をクリックします。 |
対称性を持つワーク
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特徴中心に補正 |
選択した 特徴タイプ と設定した 3D ROI に基づいて対象物中心点を計算します。 |
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明らかな幾何学的特徴を持つワーク
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点群モデルを設定
より高精度な3Dマッチングを実現するために、ツールでは以下の2種類の点群モデル設定を提供しています。関連設定を行うには、点群モデル設定 機能を有効にしてください。
位置姿勢を計算してマッチング結果をフィルタリング
位置姿勢を計算してマッチング結果をフィルタリング 機能を有効にすると、マッチング中に設定に基づいて複数回の試行が行われ、信頼度の高いマッチング結果が得られます。ただし、試行回数が増えるため、マッチング処理に追加の時間がかかります。
ここには2つの計算方法があります。それぞれ、マッチングに失敗する可能性のある位置姿勢を自動的に計算 と、対称性を手動で設定 です。一般的には、マッチングに失敗する可能性のある位置姿勢を自動的に計算 を選択することをお勧めします。詳細は下表の通りです。
| 方法 | 説明 | 詳細操作 |
|---|---|---|
マッチングに失敗する可能性のある位置姿勢を自動的に計算 |
誤マッチングを引き起こす可能性のある位置姿勢を自動的に計算します。その後のマッチング処理において、これらの位置姿勢と正常にマッチングした位置姿勢は不合格と見なされ、除去されます。 |
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対称性を手動で設定 |
手動で設定した 対称回数 や 角度範囲 などのパラメータに基づいて、誤マッチングを引き起こす可能性のある位置姿勢を計算します。その後のマッチング処理において、これらの位置姿勢と正常にマッチングした位置姿勢は不合格と見なされ、除去されます。 |
対称性のタイプ を参照して対称軸を選択した後、対称回数 と 角度範囲 を設定します。 |
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上記の機能を使用した後、後続のマッチング関連ステップでも対応するパラメータ設定を行う必要があります。詳細は以下の通りです。
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重み付けモデルを設定
ワーク認識プロセスで重み付けモデルを設定することで、ワークの重要な特徴を強調し、マッチング結果の精度を向上させることができます。通常、重み付けモデルはワークの向きを区別するために使用されます。以下は、重み付けモデルの設定方法です。
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点群表示設定 が サーフェス点群のみを表示 に設定されている場合にのみ、重き付きモデルを設定できます。 |
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モデルを編集 をクリックします。
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可視化表示エリアでマウスの右ボタンを長押したまま、ワーク上の一部の特徴を選択します。選択された部分（重み付けモデル）には、マッチング処理中により高い重みが与えられます。
Shift+マウスの右ボタンを長押しすることで、同じ点群モデルに複数の重みを設定することができます。
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適用 をクリックして、重み付けモデルの設定を完了します。
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重み付けモデルを設定した後、それを後続のマッチング処理で有効にするには、「3Dマッチング」ステップの モデル選択 パラメータで作成した重み付けモデルを選択し、位置姿勢フィルタリング パラメータで 重み付けモデルを使用 を有効にする必要があります。「重み付けモデル」パラメータは、パラメータ調整レベルが 上級 の場合に利用可能です。 |
これで、点群モデルの編集が完了しました。次へ をクリックして点群モデルの把持位置姿勢を設定します。
把持位置姿勢を設定
把持位置姿勢を調整
把持位置姿勢リストには、デフォルトで追加された把持位置姿勢が表示されます。この把持位置姿勢は対象物中心点を座標系の原点として設定されており、対象物中心点の位置が変わると把持位置姿勢にも影響が出ます。デフォルトの把持位置姿勢を調整したり、新しい把持位置姿勢を追加したりすることができます。
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デフォルトの把持位置姿勢を調整
デフォルトで生成された把持位置姿勢が実際の要件に合わない場合は、「把持位置姿勢を設定」機能を使用して、把持位置姿勢の数値を調整するか、可視化エリアで手動でドラッグして把持位置姿勢を変更することができます。
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把持位置姿勢を追加
ワークに複数の把持位置姿勢がある場合、新規作成 をクリックして新しい把持位置姿勢を追加できます。
例えば、角管の側面、端面、エッジはすべて磁気吸着式ハンドで吸着可能であるため、これらの3つの位置に把持位置姿勢を設定することができます。
新しい把持位置姿勢を追加した後、把持位置姿勢リスト内でその位置を変更することもできます。ドラッグして把持位置姿勢の順序を調整することで、優先順位を設定できます。実際の把持時には、リストの上位にある把持位置姿勢が優先されます。
把持位置姿勢の配列を設定
ワークに対称性がある場合、対象物中心点に基づいて把持位置姿勢の配列を設定できます。把持位置姿勢の配列を設定することで、ロボットハンドがワークを把持している際に不要な回転を低減することができます。これにより、経路計画の成功率が向上し、計画時間が短縮され、ロボットがよりスムーズかつ迅速に動作できるようになります。設定方法は以下の通りです。
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把持位置姿勢を設定 の下にある 生成 をクリックして把持位置姿勢の配列を生成します。
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対称性のタイプ を参照して対称軸を選択した後、対称回数 と 角度範囲 を設定します。
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（オプション）ビジョン結果に把持位置姿勢の配列を含めるように設定します。
無効に設定した場合、Mech-Vizまたは経路計画ツールは、ワークライブラリに設定されたものに基づいて把持位置姿勢の配列を生成し、その配列内の把持位置姿勢を使って経路計画を行います。有効に設定した場合、Mech-Visionはワークライブラリの設定に基づいて把持位置姿勢の配列を出力し、Mech-Vizまたは経路計画ツールはその配列内の把持位置姿勢を使って経路計画を行います。
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経路計画の前に把持位置姿勢の配列を出力したい場合は、このオプションをオンにしてください。
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経路計画を行う際に把持位置姿勢の配列を生成したい場合は、このオプションをオフにしてください。
実際の状況に応じて、プロジェクトの要件やシステム性能に応じてこのオプションをオンにするかどうかを判断してください。例えば、複雑なシーンでは、このオプションをオンにすることを推奨します。これにより、経路計画の前に不適切な把持位置姿勢をフィルタリングし、最適化された把持位置姿勢の配列を出力することで、全体の効率を向上させることが可能になります。
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円管の場合、設定された把持位置姿勢の配列の例は下図のようになります。
実際のアプリケーションでは、Z軸下向きの把持位置姿勢は無効となる可能性が高く、経路計画に影響を与えることがあります。そのため、把持位置姿勢の配列を設定する際は、角度範囲を小さく設定する必要があります。通常、範囲は±90°以内に設定することをお勧めします。下図に示すように、バラ積みされた円管に把持位置姿勢の配列を設定する際には、配列の角度範囲を±30°にすることで使用要件を満たしています。
把持設定を追加
把持効果をプレビュー
経路計画ツールまたはMech-Vizにロボットハンドを設定している場合、ワークライブラリ内でそれを有効にし、実際の把持時における把持位置姿勢とロボットハンドの位置関係をプレビューできます。これにより、設定した把持位置姿勢が合理的かどうかを事前に確認できます。詳細は以下の通りです。
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経路計画ツール
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Mech-Viz
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ロボットハンドを追加します。
経路計画ツールで ロボットハンドを追加してTCPを設定 します。
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ロボットハンドをプレビューして有効にします。
ロボットハンドを追加すると、その情報は自動的にワークライブラリのロボットハンドリストに更新されます。実際のニーズに応じて、リストからロボットハンドを選択し、可視化エリアで把持位置姿勢とロボットハンドの位置関係をプレビューできます（下図を参照）。また、選択したロボットハンドを実際の把持に使用することも可能です。
経路計画ツールでロボットハンドを変更した場合は、変更を保存した後にワークライブラリのロボットハンドリストを更新する必要があります。 
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Mech-Vizプロジェクトが現在のソリューションに含まれていることを確認します。
ワークライブラリ内でMech-Vizからロボットハンド情報を取得するためには、Mech-Vizプロジェクトを現在のソリューションにエクスポート する必要があります。
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ロボットハンドを追加します。
Mech-Vizで ロボットハンドを追加してTCPを設定 します。
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ロボットハンドをプレビューして有効にします。
ロボットハンドを追加すると、その情報は自動的にワークライブラリのロボットハンドリストに更新されます。実際のニーズに応じて、リストからロボットハンドを選択し、可視化エリアで把持位置姿勢とロボットハンドの位置関係をプレビューできます（下図を参照）。また、選択したロボットハンドを実際の把持に使用することも可能です。
Mech-Vizでロボットハンドを変更した場合は、変更を保存した後にワークライブラリのロボットハンドリストを更新する必要があります。
ロボットハンドの並進/回転範囲を設定
実際の把持時に、ロボットハンドが把持位置姿勢のある方向に位置や角度が変化してもワークを把持できるようにしたい場合は、ワークライブラリで 並進範囲 および 回転範囲 を設定できます。これにより、把持成功率をさらに向上させることが可能です。
例えば、円管の場合、X軸方向に沿って把持位置姿勢を並進させることができます。
対応するワークライブラリの設定は下図のようになります。
把持位置姿勢の戦略選択を設定
実際のニーズに応じて、把持位置姿勢の選択戦略を設定できます。ソフトウェアはデフォルトで ロボットハンドの回転が最小 戦略を使用します。
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ロボットハンドの回転が最小：この戦略を選択すると、ソフトウェアは把持および配置の過程において、ロボットハンドのZ軸回転角度が最小となる把持位置姿勢を優先的に使用します。この戦略により、ワークを把持した後にロボットハンドが不要な回転を行うことを回避し、ワークの落下リスクを低減できます。
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ロボットハンドとビジョン位置姿勢との差が最小：この戦略を選択すると、ソフトウェアはワークの位置姿勢との偏差角度が最小となる把持位置姿勢を優先的に使用します。
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ロボットハンドと点群の衝突が最小：この戦略を選択すると、ソフトウェアはロボットハンドとワークの点群との衝突体積が最小となる把持位置姿勢を優先的に使用します。
保存 をクリックして上記の設定を保存します。衝突モデルの設定が必要な場合は、次へ をクリックします。
衝突モデルを設定（オプション）
衝突モデルを設定
衝突モデルは、経路計画時に対象物が衝突するかどうかを検出するための3Dシミュレーションモデルです。このツールは、使用中のワーク設定フローに基づいて、最適な衝突モデルの生成方式を自動的に推奨します。現在推奨されている衝突モデルの生成方式は、STLモデルに基づいて点群立方体を生成 です。この方式では、STLモデルから点群立方体を生成し、衝突検出を行います。この方法で生成された衝突モデルは精度が高いですが、衝突検出の速度が遅いです。
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STLモデルを選択します。
STLモデルを選択 をクリックし、点群立方体を生成するためのSTLモデルを選択します。
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モデルの位置を合わせます。
衝突モデルをワークの点群モデルに合わせて効果的な衝突検出を行うためには、点群モデルと衝突モデルを自動的に合わせる をクリックします。または、衝突モデルの位置姿勢を手動で調整して、ワークの点群モデルと一致させることも可能です。
把持されているワークの対称性を設定
回転対称とは、ワークをある点を中心に回転させた場合に元の図形に完全に重なり合うことです。経路点の「目標点タイプ」が「対象物位置姿勢」の場合、ワークの対称性を設定することでロボットがワークを保持している際のロボットハンドの回転を減らし、経路計画の成功率が向上し、計画時間が短縮され、ロボットの動作がよりスムーズで迅速になります。
対称性のタイプ を参照して対称軸を選択した後、対称回数 と 角度範囲 を設定します。
これで、衝突モデルの設定が完了しました。保存 をクリックすると、ワークが ソリューションフォルダ\resource\workobject_library パスに保存されます。これにより、後続の3Dマッチング関連のステップで使用できるようになります。