2023 年度研究成果報告書

半透明／金属光沢物体のハンドリングと全品検査のための3.5D計測点群処理

研究課題

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研究課題/領域番号	19H01096
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関	東北大学
研究代表者	橋本浩一東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード	3次元計測 / マニピュレーション / プロジェクタ / 透明物体 / 光沢物体 / 全品検査
研究成果の概要	本研究では、食品、薬品、化粧品などの半透明または金属光沢を有する物体を対象とした、「3D形状プラスアルファ」の計測と点群処理手法を開発した。LT行列（プロジェクタのすべての点からカメラのすべてのピクセルまでの反射特性行列）をスパースセンシングにより効率よく求め、照射パターンの縦横分解により並列処理アルゴリズムを開発し、GPUによる高速計算性能を確認した。さらに、半透明物体と金属光沢物体のハンドリングを実施した。レンズ、金属ネジ、金属ブロックのバラ積みピッキングを実施し、十分な性能を検証し、透明のプラスチック製品に関して表面キズや欠けの検出性能を確認した。
自由記述の分野	ロボティクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	半透明または金属光沢を有する物体に光をあてると、いくつかの反射や透過を繰り返し、物体表面だけではなく別な場所も輝度が高くなる。このように複雑な反射特性を持つため、表面形状を計測するためには高度な計算処理が必要となる。開発した照射パターン縦横分解は、パターンプロジェクションによる3次元計測に新たな科学的解釈を与えるとともに、並列処理の実装に適した計算アルゴリズムを与えた。さらに、GPU（グラフィクスプロセッシングユニット）実装による非常に高速な性能を達成した。ロボットによるハンドリングを実施することで精度検証を行い、プラスチック製品品質検査を実施して表面キズや欠けが検出可能であることを実証した。