Robot Vision Automation

ビジョンでロボットを動かすために

座標変換・通信・検査が1つの構造に束ねられて、はじめてピック自動化になります。

01

ロボットビジョンと検査ビジョンは違う

検査ビジョンは画像を見て 合否(1/0) を出力します。 ロボットビジョンは違います。部品がどこにあり、どの向きかを計算し、ロボットがそのまま使える X / Y / θ 座標 を生成します。

この違いを理解せずに検査ビジョンをロボットに直結すると、ピック座標がなく、ロボットはどこへ行けばよいか分かりません。 撮影距離・視野・出力の形がすべて異なります。

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ロボットアーム干渉 — 最小撮影距離 650 mm

650 mm+

アーム干渉を考慮した撮影距離

広範囲に多数の部品 — 200~400倍の範囲

200~400×

広範囲で多数の部品を撮影

0.8×1.6 mm の微小部品 — X/Y/θ でピック

X / Y / θ

結果は OK/NG ではなくロボット座標

02

キャリブレーション — カメラとロボットの座標を整合

カメラが見る座標と、ロボットが動く座標は、最初は異なります。 キャリブレーションは、この2つの座標系を整合させるプロセスです。 9点の基準で実際のロボット位置を画像座標に対応づけると、以降ビジョンが認識するすべての位置が、ロボットがそのまま使える mm 単位の座標に変換されます。

キャリブレーションが正確でなければ、認識率がどれだけ高くてもピックは外れます。 AIM はキャリブレーションシートの認識からロボット座標入力、ツール誤差の自動計算まで、AimFactoryCore 内で処理します。

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カメラ座標系とロボット座標系の向きの違い — 角度 θ1
カメラ原点 (0,0) とロボット原点 (0,0) は、位置も向きも異なります。θ1 は2つの座標系間の回転角です。

03

座標転送 — TCP/IP と IO

ビジョンが計算したピック座標をロボットコントローラーに渡す方法は、大きく2つあります。 X/Y/θ 座標文字列を TCP/IP ソケット通信 で直接送る方法と、 デジタル IO 信号 でトリガー / 完了 / インターロックをやり取りする方法です。

ABB・UR・現代など 22以上のブランドが標準 TCP/IP 通信に対応しています。 AimFactoryCore は、撮影要求 → ビジョン処理 → 座標転送 → ピック確認を1つの運用フローにまとめます。

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TCP/IP communication flow

1

トリガー送信

sio_Vision = "002"

ロボット → ビジョン PC:撮影/認識の要求

2

応答待ち

wait( sioGet(sio_Vision, ln_Num) > 0 )

ビジョン PC が CSV 文字列を送るまで待機

3

受信データを解析

"OK, X, Y, RZ, nFound"

OK/NG

結果

X

位置

Y

位置

RZ

角度

n

個数

4

ロボット移動条件を確認

OK かつ nFound > 0 の場合 → n_X / n_Y / n_RZ へピック移動

04

座標転送 — ベンダー固有プロトコル

一部のロボットは TCP/IP 標準ではなくメーカー固有のプロトコルを使用します。 FANUC は PCDK、YASKAWA は Motocom/MotoPlus で通信します。 この場合、標準ソケットではなく、その SDK や専用インターフェースを通じて座標を渡す必要があります。

AIM はこれらのベンダープロトコルを専用対応で統合できます。 通信設定はロボットブランドやコントローラー機種によって異なるため、導入前にお客様のロボット/コントローラー情報を確認します。

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FANUC ロゴ
Yaskawa ロゴ
IAI ロゴ

AGILEBOT

05

テンプレートマッチングと認識性能

RoboEYE は基準画像(テンプレート)と撮影画像を比較し、部品の位置と回転角を検出します。 照明・露出・ROI の条件が良ければ、処理時間は数十ミリ秒程度に収まり、認識は 99% 以上で安定します。

逆に、照明が変動したり表面反射が強いと、認識率は急激に低下します。 テンプレートマッチングの性能は、アルゴリズムより先に 照明・レンズ・撮影環境 から生まれます。 AIM は部品ごとの照明・露出条件をレシピとして保存し、モデルが変わっても認識を維持します。

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テンプレートマッチング設定 — 基準画像と ROI を登録

① マッチング設定

基準画像(テンプレート)を登録し、ROI・照明・露出条件をレシピとして保存します。

テンプレートマッチング結果 — 部品の位置と回転を認識

② 認識結果

部品の位置と回転をリアルタイムで検出し、座標をロボットに渡します。

06

ロボットビジョンに必要な検査

ピック自動化では、ビジョンは「位置を見つける」だけではありません。部品が正しく把持されたか、向きは正しいか、次工程に渡してよいかも検査します。

円中心補正 — ビジョンで中心座標を計算

前後・向きの判別

ピック前に部品の表裏と向きを確認し、反転や向き違いを除外して、正しい向きの部品だけを次に進めます。

重なり検査 — 重なった部品を検出

重なり検査

重なっている部品をピックできるか判定します。重なった部品をピックすると2つ同時に持ち上げたり把持失敗が起きるため、きれいに分離した部品だけを選びます。

グリッパー検査 — ピック後の把持状態を確認

グリッパー検査

ピック後、部品が正しく把持されているかをビジョンで確認し、把持失敗やズレを次工程の前に検出します。

あなたの部品とロボットで動くか確認しませんか?

ロボット・部品の種類・工程条件をお知らせいただければ、最適な構成を一緒に検討します。