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機械制御

光学式センサ、超音波センサを複合化し、高性能ロボットビジョンセンサを実現

大阪府

株式会社プロアシスト

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 三次元超音波と光の複合化画像処理技術によるロボットビジョンセンサの実用化
基盤技術分野 機械制御
対象となる産業分野 ロボット、産業機械、情報通信、工作機械
事業実施年度 平成19年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

3次元で高精度でセンシングできる超音波センサと3次元CCDカメラの、それぞれが持つ特徴を複合した3次元ロボットビジョンセンサを開発する。その実現のために、膨大なデータ群を有機的に結合して超高速で演算処理するアルゴリズムとハードウエアの開発、及び空間で物の位置、形状を高速判定し、透明体や軟弱で壊れやすい被対象物に対しても確実にハンドリングできる情報を瞬時にロボット側に提供する信号処理技術開発を行う

開発した技術のポイント

光学計測と超音波計測を複合した3次元ロボットビジョンセンサの開発
・CCDカメラによる3次元位置計測と、超音波センサによる3次元・高精度なセンシングのそれぞれが持つ特徴を複合した3次元ロボットビジョンセンサを開発
・感度:300mV/Pa:空気中では減衰が大きい超音波を的確にセンシング
・計測時間:0.2秒以内:位置計測処理時間の短縮により、黒色物や光沢物の計測誤差を生じにくくする
・光学的計測と超音波計測の複合化:光学的センサが苦手とする光沢物や透明/半透明物体の検知には、超音波による計測手段を補完的に使用
(新技術)
・光学式距離画像センサ開発
-ステレオカメラによる教示なしの高速把持点検出
-セグメント法と相関法を併用し把持点を誤りなく検出
・超音波式3次元距離センサ開発
-カメラで捕捉できない透明や光沢物体の位置計測が正確
-超音波スキャニング方式位置計測で距離精度0.1mmを達成
-小型、薄型化設計が容易
・超音波信号の符号化によるノイズキャンセル技術開発
・高速信号処理ハードウェア/ソフトウェア開発

具体的な成果

光学・超音波センサの感度向上に向け、諸開発を実施
・高感度化、低コスト化に向け、1×5、5×5のシンプルな構造の静電型アレイセンサを試作し、感度300mV/Paを達成
・ステレオカメラによる3次元物体の距離・形状計測を0.15秒で行う光学式距離画像センサを開発
・対象物の近くで音源とセンサを空中でスキャン走査させ超音波による3次元位置計測の精度を高めるアルゴリズム等を開発
光学的計測と超音波計測を複合化処理するエンジンの開発に成功
・光学式センサによる位置計測結果と、超音波センサによる物体の位置計測結果から物体を把持する複合化処理エンジンアルゴリズムを開発
・複合化処理エンジンにより、ロボットマニュピレータと二指アクチュエータの動作を統合制御し、ロボット作業の状態を管理
・光と超音波を用いた3次元位置計測のための信号処理をハードウェアで高速処理する専用LSIを開発
各研究開発要素を、複合ビジョンセンサユニットとして組み上げる
・光学式・超音波センサユニットが独立した分離型複合ビジョンセンサユニットを完成
・人の動きを常時監視し、区分エリア内でロボットを停止・待機させる安全エリアフローティング制御が可能であることを確認

知財出願や広報活動等の状況

特許公開:「変復調方法並びに距離検出方法、通信方法」(特開2010-060520)、「超音波振動子」(特開2010-074538)

研究開発成果の利用シーン

セキュリティセンサとして利用されているパッシブセンサに代えて、本センサユニットを導入することで、温度、光、音等の環境ノイズの影響を受けにくいセンシングを可能にする

実用化・事業化の状況

今後の実用化・事業化の見通し

ホームセキュリティ分野への展開を狙い、事業化に備える
・試作機を改良し、センシング距離延伸化、ノイズキャンセル機能確認、人・物・小動物の判定機能を実装済み
・最終試作品による性能試験、信頼性試験、製品デザインの検討を継続実施中
・平成24年度中の実用化を目指す。ホームセキュリティ分野のセンサモジュールとしてセキュリティ事業者への販路開拓を狙う

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社プロアシスト
事業管理機関 株式会社プロアシスト
研究等実施機関 株式会社穂高電子技術研究所
株式会社IngenMSL
国立研究開発法人産業技術総合研究所
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
国立大学法人大阪大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社プロアシスト
事業内容 組み込みシステム開発、ソフトウェア開発、ハードウェア開発、WEB開発
本社所在地 〒541-0043 大阪府大阪市中央区高麗橋2-3-9星和高麗橋ビル1F
ホームページ http://www.proassist.co.jp
連絡先窓口 営業部
メールアドレス y.inagaki@proassist.co.jp
電話番号 06-6231-7230