CN1967140A - 倾斜度检测方法和倾斜度检测设备 - Google Patents

Abstract

倾斜度检测方法和倾斜度检测设备。计算图像传感器上的第一像素数量与第二像素数量之间的比率。在从一平面的第一部分投影到图像传感器上的两个特定点之间对该第一像素数量进行计数。在从所述平面的与该第一部分相邻的第二部分投影到图像传感器上的两个特定点之间对该第二像素数量进行计数。如果图像传感器更靠近该平面，则两个特定点之间的像素数量增加，而如果图像传感器更远离该平面，则两个特定点之间的像素数量减少。可以基于这两个像素数量之间的比率来确定图像传感器相对于该平面的倾斜度。这样，可以高精度地检测图像传感器的姿态或倾斜度。

Description

倾斜度检测方法和倾斜度检测设备

技术领域

本发明涉及一种资料库设备(library apparatus)，其包括限定多个单元的存储柜和被设计为相对于该存储柜移动以访问各个单元的抓取机构。具体地，本发明涉及用于检测倾斜度的方法和设备，优选地用于校正所述资料库设备中的抓取机构的姿态。本发明还涉及用于控制对象的位置的方法和设备，优选地用于校正所述抓取机构的位置。

背景技术

抓取单元经常用于在磁带资料库设备中传送磁带盒。该抓取单元被设计为沿着基于彼此垂直的第一和第二轨的直角坐标中的水平面移动。同样地，该抓取单元被设计成基于第一和第二轨的垂直移动而沿着垂直方向移动。该抓取单元可以通过水平和垂直移动来定位在目标单元处。该抓取单元的姿态例如围绕垂直轴改变，以在垂直和水平移动之前与包括该目标单元的存储柜相对。该抓取机构以这种方式用于将磁带盒插入目标单元中以及从目标单元抽出磁带盒。

当将抓取单元装配在磁带资料库设备中时，在存储柜与第一和第二轨之间以及在存储柜与抓取单元之间出现位置误差。这种位置误差阻碍了抓取单元的精确定位。如在日本专利申请特开2004-93265号公报中所公开的，例如可以采用抓取单元上的CCD(电荷耦合器件)传感器来测量位置误差。该CCD传感器被设计用来捕获固定在存储柜上的标志的图像。可以基于所捕获的图像沿水平和/或垂直方向对抓取单元的位置进行补偿。

例如可以围绕垂直轴改变抓取单元的姿态。例如，如果抓取单元的姿态围绕垂直轴从标准姿态偏离，则即使该抓取单元正确地定位在目标单元处，该抓取单元也不能将磁带盒插入到目标单元中或者从目标单元抽出磁带盒。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于以较高的精度来检测对象的姿态或倾斜度的方法和设备。本发明的目的还在于提供一种用于控制对象的位置的方法和设备，以有助于以较高的精度控制对象的位置。

根据本发明的第一方面，提供了一种检测倾斜度的方法，包括：计算图像传感器上的第一像素数量与第二像素数量之间的比率，所述第一像素数量是在从平面的第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的，所述第二像素数量是在从所述平面的与所述第一部分相邻的第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的；以及基于所述比率和指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度。

在第一部分中的两个特定点之间计数的像素数量取决于该第一部分与图像传感器之间的距离。同样，在第二部分中的两个特定点之间计数的像素数量取决于该第二部分与图像传感器之间的距离。换言之，如果图像传感器更靠近该平面，则在两个特定点之间的像素数量增加，而如果图像传感器更远离该平面，则在两个特定点之间的像素数量减少。由于第一部分和第二部分共同限定在单个平面上，所以可以基于这两个像素数量之间的比率相对于该平面来确定所述图像传感器的倾斜度。所述图像传感器的姿态反映了对象的姿态或倾斜度。通过这种方式，可以精确地检测对象的姿态或倾斜度。

为了实现所述方法可以提供一种特定的计算机可读介质。该计算机可读介质可以包含有使得处理器能够执行所述方法的程序指令。所述程序指令可以包括：计算机程序代码，其使得该处理器计算图像传感器上的第一像素数量与第二像素数量之间的比率，所述第一像素数量是在从平面的第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的，所述第二像素数量是在从该平面的与所述第一部分相邻的第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的；以及计算机程序代码，其使得该处理器基于所述比率和指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度。

为了实现所述方法还可以提供一种特定的倾斜度检测设备。在这种情况下，该倾斜度检测设备可以包括：图像传感器，用于捕获平面上的第一部分和该平面的与该第一部分相邻的第二部分的图像；以及处理电路，其根据基于从所述图像传感器提供的图像信号计算的比率与指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率来确定所述图像传感器的倾斜度，在以下两个像素数量之间计算所述比率：在从所述第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量；以及在从所述第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量。

所述倾斜度检测设备可以应用于所谓的资料库设备中。在这种情况下，该资料库设备可以包括：限定多个单元的存储柜；抓取单元，其被设计为相对于所述存储柜移动以分别访问所述多个单元；相对于所述存储柜不可移动的标志，所述标志包括平面的第一部分上的第一和第二标记以及该平面的与该第一部分相邻的第二部分上的第三和第四标记；图像传感器，其安装在所述抓取单元上，该图像传感器设计用来捕获所述平面的第一部分和第二部分的图像；以及处理电路，其根据基于从所述图像传感器提供的图像信号计算的比率与指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率来确定所述图像传感器的倾斜度，在以下两个像素数量之间计算所述比率：在从所述第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量；以及在从所述第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量。这种类型的资料库设备例如可以包括磁带资料库设备。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制对象的位置的方法，包括：在安装在对象上的图像传感器在捕获平面的图像时与该平面间隔开预定距离的情况下，确定从该平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间的像素数量；以及根据所述像素数量和在所述图像传感器与所述平面间隔开基准距离时在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的像素数量，来确定所述基准距离与所述预定距离之差。

如果对象更远离所述平面，则从所述平面投影到图像传感器上的第一点与第二点之间的像素数量减少。同样，如果对象更靠近所述平面，则从所述平面投影到图像传感器上的第一点与第二点之间的像素数量增加。如果将预定的像素数量设计为与所述基准距离相对应，则相对于所述预定的像素数量的增加或减少反映了相对于基准距离的偏差。可以利用该偏差来精确地控制对象的位置。

为了实现所述方法可以提供一种特定的计算机可读介质。该计算机可读介质可以包含有使得处理器能够执行上述方法的程序指令。所述程序指令可以包括：计算机程序代码，其使得该处理器在安装在对象上的图像传感器在捕获平面的图像时与该平面间隔开预定距离的情况下，确定从该平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间的像素数量；以及计算机程序代码，其使得该处理器根据所述像素数量以及在所述图像传感器与所述平面间隔开基准距离时在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的像素数量，来确定所述基准距离与所述预定距离之差。

为了实现所述方法还可以提供一种特定的位置控制设备。在这种情况下，该位置控制设备可以包括：图像传感器，其安装在对象上，该图像传感器被设计用来捕获平面的图像；以及处理电路，其基于第一像素数量和第二像素数量来确定基准距离和预定距离之差，所述第一像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述基准距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的，所述第二像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述预定距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的所述第一点和第二点之间计数的。

所述位置控制设备可以应用于资料库设备中。在这种情况下，所述资料库设备可以包括：限定多个单元的存储柜；抓取单元，其被设计为相对于所述存储柜移动以分别访问所述多个单元；相对于所述存储柜不可移动的标志，所述标志包括平面上的第一点和第二点；图像传感器，其安装在所述抓取单元上，该图像传感器被设计用来捕获所述平面上的第一点和第二点；以及处理电路，其基于第一像素数量和第二像素数量来确定基准距离与预定距离之差，所述第一像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述基准距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的，所述第二像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述预定距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的所述第一点和第二点之间计数的。这种类型的资料库设备例如可以包括磁带资料库设备。

附图说明

根据以下结合附图对优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得明了，附图中：

图1是示意性地表示磁带资料库设备的整体结构的立体图；

图2是示意性地表示第一和第二机械手(hand)的结构的放大平面图；

图3是第一和第二机械手的放大侧视图；

图4是标志牌的放大平面图；

图5是示意性地表示资料库控制板以及第一和第二控制板的结构的框图；

图6是处于第一位置的爪的放大平面图；

图7是处于第二位置的爪的放大平面图；

图8是示意性地表示对准处理的流程图；

图9是示意性地表示测量角度偏差的CPU的处理的流程图；

图10是示意性地表示投影在CCD上的像素线上的标志牌的视图；

图11是示意地表示当第一机械手倾斜时，投影在CCD上的像素线上的标志牌的视图；

图12是表示基于CAD数据计算的比率 Wd/ DW与倾斜角之间的相关性的曲线图；

图13是示意性地表示测量轴向偏差的CPU的处理的流程图；

图14是表示距离偏差与像素数量差之间的相关性的曲线图；

图15是表示在CCD的线上建立的标志牌的图像的视图，用于表示沿y轴偏差的概念；以及

图16是第一和第二机械手的平面图，示意地表示夹具与CCD之间的位置关系。

具体实施方式

图1示意地表示了作为根据本发明的资料库设备的示例的磁带资料库设备11。该磁带资料库设备11包括箱形壳体12。壳体12例如限定了从地面直立的平行六面体形状的内部空间。存储柜13a、13b设置在壳体12的内部空间中。一对存储柜13a彼此相对，并面对着平行六面体的预定中央空间。另一存储柜13b设置在与所述中央空间相邻的位置处。存储柜13a、13a、13b中的每一个都包括多个单元14，14，…，这些单元沿着垂直于地面的平面(即，中央空间的侧面)设置。在各个单元14中容纳有对象或记录介质，例如磁带盒15。例如可以采用开放线性磁带(LTO)盒作为磁带盒15。

这里，在中央空间中限定xyz坐标系统。将xyz坐标系统的y轴设定为垂直于地面。在各个存储柜13a、13b中，单元14的平行列沿着与y轴平行的垂直方向延伸。将xyz坐标系统的z轴设定为沿着与存储柜13a、13a平行的水平方向延伸。在存储柜13a中，单元14的平行行沿着与z轴平行的水平方向延伸。将xyz坐标系统的x轴设定为沿着与存储柜13b平行的水平方向延伸。在存储柜13b中，单元14的平行行沿着与x轴平行的水平方向延伸。

例如，在壳体12的内部空间中包含有多个记录介质驱动器或磁带驱动器16(在本示例中为四个)。磁带驱动器16被设计用来将磁信息数据写入到磁带盒15内部的磁记录带中。磁带驱动器16还被设计用来从磁带盒15内部的磁记录带中读出磁信息数据。通过插入口(slot)将磁带盒15插入到磁带驱动器16中以及从磁带驱动器16中抽出磁带盒15。在磁带驱动器16中，从磁带盒15内的卷轴展开磁记录带。然后将展开的磁记录带卷绕在磁带驱动器16内的卷轴上。

例如，在壳体12的内部空间中包含有一对存储箱17、17。在存储箱17之一内容纳有资料库控制板和第一控制板。在另一个存储箱17的内容纳有第二控制板。稍后将详细地描述资料库控制板以及第一和第二控制板。未示出的外部主计算机与资料库控制板连接。基于从该主计算机提供的数据和/或指令，在资料库控制板以及第一和第二控制板中执行各种处理。

在壳体12的中央空间内包含有传送机构18。传送机构18包括第一传送机器人19和第二传送机器人21。第一传送机器人19和第二传送机器人21被设计用来在各个单元14，14，…与各个磁带驱动器16之间运送磁带盒15。

第一传送机器人19和第二传送机器人21分别包括第一移动单元和第二移动单元，即第一机械手22和第二机械手23。在第一机械手22和第二机械手23中的每一个中包含有抓取机构24。该抓取机构24被设计用来夹持磁带盒15。第一机械手22和第二机械手23中的每一个都能够使抓取机构24与各个单元14的开口相对。稍后将详细地描述抓取机构24。

第一传送机器人19与从地面直立的第一支柱(未示出)接合。第一轨25固定在该第一支柱上。第一轨25沿着垂直方向延伸。支撑构件或引导构件26与第一轨25接合。第一轨底27与引导构件26接合。引导构件26和第一轨底27分别沿着与存储柜13a、13a平行的水平方向延伸。第一轨底27设置在与存储柜13a、13a等间隔的中间位置处。

引导构件26和第一轨底27能够沿着第一轨25与y轴平行地向上或向下移动。为了进行该向上和向下移动，将驱动机构与引导构件26连接。该驱动机构例如可以包括在末端与引导构件26接合的带以及被设计用来卷绕该带的升降机。例如在该升降机中包含有诸如电动机的动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。下文中将该电动机称为“y轴电动机”。

同样地，第二传送机器人21与从地面直立的第二支柱28接合。第一轨29固定在第二支柱28上。第一轨29沿着垂直方向延伸。支撑构件或引导构件31与第一轨29接合。第一轨底32与引导构件31接合。引导构件31和第一轨底32沿着与存储柜13a、13a平行的水平方向延伸。第一轨底32设置在与存储柜13a、13a等间隔的中间位置处。

引导构件31和第一轨底32能够沿着第一轨29与y轴平行地向上或向下移动。为了进行该向上和向下移动，将驱动机构与引导构件31连接。该驱动机构例如可以包括在末端与引导构件31接合的带以及被设计用来卷绕该带的升降机。例如在该升降机中包含有诸如电动机的动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。下文中将该电动机称为“y轴电动机”。引导构件26、31以及第一轨底27、32沿着垂直方向或沿着y轴方向设置并间隔开。第二传送机器人21的第一轨底32在第一传送机器人19的第一轨底27上方的空间中沿垂直方向移动。

在第一轨底27、32中的每一个中都包含有第二轨33。第二轨33沿着与存储柜13a、13a平行的水平方向延伸。第二轨底34与第二轨33接合。第二轨底34沿着与存储柜13b平行的水平方向延伸。第二轨底34被设计为沿着与z轴平行的第二轨33在水平方向上移动。为了进行该水平移动，将驱动机构与第二轨底34连接。该驱动机构例如可以包括卷绕在第一轨底27、32上的一对带轮上的环形带以及用于产生驱动力以驱动该对带轮之一来使其转动的动力源。可以采用电动机作为该动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。以下将该电动机称为“z轴电动机”。

在第二轨底34、34中的每一个中分别包含有一对第三轨35、35。该第三轨35沿着与存储柜13b平行的水平方向延伸。第一机械手22和第二机械手23与该第三轨35接合。由此使得第一机械手22和第二机械手23能够在与x轴平行的水平方向上沿着对应的第三轨35移动。为了进行该水平移动，将驱动机构分别与第一机械手22和第二机械手23连接。该驱动机构例如可以包括卷绕在第二轨底34上的一对带轮上的环形带，以及用于产生驱动力以驱动该对带轮之一来使其转动的动力源。该环形带可以分别与第一机械手22和第二机械手23接合。可以采用电动机作为该动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。以下将该电动机称为“x轴电动机”。

另外，第一机械手22和第二机械手23中的每一个与对应的第二轨底34接合，以绕着与垂直轴或y轴平行的旋转轴进行相对转动。为了进行该相对转动，将驱动机构分别与第一机械手22和第二机械手23连接。该驱动机构例如可以包括卷绕在第一机械手22或第二机械手23上的旋转轴和对应的第二轨底31上的带轮上的环形带，以及用于产生驱动力以驱动该带轮来使其转动的动力源。可以采用电动机作为该动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。以下将该电动机称为“旋转电动机”。

标志牌36、37与各个存储柜13a、13b相关。标志牌36、37被分类为第一标志牌36和第二标志牌37。第一标志牌36位于各个存储柜13a、13b中的远离单元14的开口的位置处。第二标志牌37位于各个存储柜13a、13b中的多个角部(在本示例为其中三个角部)处的单元14的开口处。如后面将描述，在标志牌36、37的表面上形成预定的有色图案。

xyz坐标系统的坐标和围绕旋转轴的角度用于识别单元14在磁带资料库设备11中的位置。基于xyz坐标系统的坐标来定位第一传送机器人19和第二传送机器人21上的第一机械手22和第二机械手23。基于围绕旋转轴的旋转角度来确定第一机械手22和第二机械手23的姿态或取向。当基于为所选择的一个单元14设定的坐标来定位第一机械手22或第二机械手23，并且基于旋转角度来对其进行控制以使其旋转时，使得第一机械手22或第二机械手23能够将抓取机构24正确地指向所选择的单元14的开口。

如图2所示，抓取机构24包括从抓取机构24的基部41向前延伸的一对爪或钩24a、24a。所述爪24a被设计为在第一位置和第二位置之间移动。当所述爪24a处于第一位置时，所述爪24a沿着水平方向彼此间隔开第一距离。当所述爪24a处于第二位置时，所述爪24a沿着水平方向彼此间隔开小于第一距离的第二距离。处于第一位置的爪24a在它们之间限定了足以使磁带盒15通过的空间。处于第二位置的爪24a将磁带盒15抓在它们之间。通过这种方式，将磁带盒15夹持在抓取机构24中，即夹持在机械手22、23中。为了进行在第一和第二位置之间的移动，将驱动机构(未示出)与爪24a连接。例如可以采用所谓的齿条小齿轮机构作为该驱动机构。可以将特定的动力源与该齿条小齿轮机构的小齿轮连接。可以采用电动机作为该动力源。例如可以采用步进电机作为该电动机。以下将该电动机称为“抓取电动机”。

还分别在第一机械手22和第二机械手23中的基部41上安装有印刷电路板42。该印刷电路板42沿着水平面延伸。在印刷电路板42的上表面上安装有线阵CCD(电荷耦合器件)43。线阵CCD 43包括沿着水平方向线性排列的多个像素。例如线阵CCD 43可以至少在各个像素的黑色和白色之间进行辨别。线阵CCD 43被设计用来接收沿着与印刷电路板42的上表面正交的垂直方向的光。

在第一机械手22和第二机械手23中在基部41的前面分别限定目标空间44。目标空间44沿着水平方向延伸。在目标空间44与线阵CCD 43之间形成有光路。在印刷电路板42上安装有聚光透镜45，以形成所述光路。聚光透镜45用于在线阵CCD 43上形成目标空间44内的对象的聚焦图像。

在印刷电路板42的上表面上安装有LED(发光二极管)灯46。LED灯46包括沿着水平方向设置的多个LED元件，即LED阵列。LED灯46朝向目标空间44发光。通过这种方式将目标空间44照亮。

如从图3可以看出，在印刷电路板42上安装有反射器47，用于形成所述光路。反射器47用于以直角折射(refract)光。将所述光从目标空间44沿水平方向引导到反射器47。聚光透镜45在目标空间44与反射器47之间对该光进行会聚。来自反射器47的反射光到达线阵CCD 43。可以采用特定的支撑构件(未示出)将反射器47支撑在印刷电路板42上。

通过这种方式，使得线阵CCD 43能够捕获位于目标空间44内的对象的图像。当例如将磁带盒15夹持在爪24a、24a之间时，粘贴在磁带盒15的表面上的条形码标签被定位在目标空间44内。如后面将描述，标志牌36、37也被定位在目标空间44内。通过这种方式，可以对条形码标签和标志牌36、37进行扫描。

这里，将详细地描述标志牌36、37。如图4所示，标志牌36、37包括黑色表面，即，平坦表面48。在平坦表面48上设定有中心线49，以将平坦表面48分成左侧的第一部分51和右侧的第二部分52。第一部分51在中心线49处与第二部分52相接触。相对于中心线49对称地形成上述有色图案。

该有色图案包括白色中央条纹53。该中央条纹53被设计为在中心线49上沿垂直方向延伸。中央条纹53的轮廓由沿着与中心线49平行的垂直方向延伸的一对标记线54、54构成。该有色图案还包括一对左右白色侧条纹55a、55b。侧条纹55a、55b被设计为分别在第一部分51和第二部分52内沿着垂直方向延伸。侧条纹55a、55b的轮廓由沿着与中心线49平行的垂直方向延伸的辅助标记线56a、56b构成。侧条纹55a、55b的辅助标记线56b与标志牌36、37的左右边缘相对应。这里，将左侧条纹55a与中心线49之间的间隔 Wd设定为与中心线49与右侧条纹55b之间的间隔 Dw相等。将各个侧条纹55a、55b中的辅助标记线56a、56b的间隔设定为与中央条纹53中的标记线54、54的间隔相等。

该有色图案还在第一部分51和第二部分52中包括白色等腰直角三角形57。第一部分51的等腰直角三角形57允许斜边57a从中心线49向左上方延伸。第二部分52的等腰直角三角形57允许斜边57b从中心线49向右上方延伸。将等腰直角三角形57中的斜边57a、57b之外的两条边之一设置为与中心线49平行。将斜边57a、57b之外的两条边中的另一条设置为与中心线49垂直。

如图5所示，第一控制板61与第一传送机器人19连接。在第一控制板61上安装有第一控制电路或中央处理单元(CPU)62。随机存取存储器(RAM)63和非易失性存储器64与CPU 62连接。例如可以采用闪速存储器作为该非易失性存储器64。

在非易失性存储器64中存储有软件程序65和位置数据66。位置数据66指定各个单元14，14，…的开口的位置。在位置数据66中指定了第一机械手22的x、y和z坐标及其绕旋转轴的角度。例如，使CPU 62能够基于临时存储在RAM 63中的软件程序65和位置数据66来执行预定的处理。

第一传送机器人19中的y轴电动机67、z轴电动机68、x轴电动机69、旋转电动机71和抓取电动机72与CPU 62连接。CPU 62被设计成分别向这些电动机67至72提供驱动信号。电动机67至72中的每一个被控制为转动基于所提供的驱动信号而设定的角度或量。为电动机67至72设定的旋转角度或量用于确定第一机械手22沿y轴、z轴和x轴的移动量和绕旋转轴的转动量，以及第一机械手22中的抓取机构24的移动量。

上述线阵CCD 43和发光二极管(LED)驱动器73也与CPU 62连接。线阵CCD 43向CPU 62提供指定各个像素的白色或黑色的辨别信号。LED驱动器73控制LED灯46的发光。在这种情况下，LED灯46接收来自LED驱动器73的驱动信号。基于从CPU 62提供给LED驱动器73的控制信号来控制LED灯46的发光。

在第一传送机器人19中还包含有非易失性存储器74。在该非易失性存储器74中存储有校正数据75。校正数据75指定第一机械手22上的抓取机构24与线阵CCD 43之间的位置关系。后面将详细地描述校正数据75。

第二控制板76与第二传送机器人21连接。在第二控制板76上安装有第二控制电路或中央处理单元(CPU)77。随机存取存储器(RAM)78和非易失性存储器79与CPU 77连接。例如可以采用闪速存储器作为该非易失性存储器79。在非易失性存储器79中以与上述相同的方式存储有软件程序81和位置数据82。该位置数据以上述方式指定各个单元14，14，…的开口的位置。如上所述，在所述位置数据中指定了第二机械手23的x、y和z坐标及其绕旋转轴的角度。使CPU 77能够基于临时存储在RAM 78中的软件程序81和位置数据82来执行预定的处理。

第二传送机器人21中的y轴电动机83、z轴电动机84、x轴电动机85、旋转电动机86和抓取电动机87与CPU 77连接。该CPU 77被设计成分别向这些电动机83至87提供驱动信号。电动机83至87中的每一个控制为转动基于所述驱动信号而设定的角度或量。为各个电动机83至87设定的旋转角度或量用于确定第二机械手23沿y轴、z轴和x轴的移动量和绕旋转轴的转动量，以及第二机械手23中的抓取机构24的移动量。

上述线阵CCD 43和发光二极管(LED)驱动器88以与上述相同的方式与CPU 77连接。该线阵CCD 43向CPU 77提供指定各个像素的白色或黑色的辨别信号。LED驱动器88控制LED灯46的发光。在这种情况下，LED灯46接收来自LED驱动器73的驱动信号。基于从CPU 77提供给LED驱动器88的控制信号来控制LED灯46的发光。

在第二传送机器人21中还包含有非易失性存储器89。在该非易失性存储器89中存储有校正数据91。该校正数据91以与校正数据75相同的方式形成。校正数据91指定第二机械手23上的抓取机构24与线阵CCD43之间的位置关系。

第一控制板61和第二控制板76与资料库控制板92连接。资料库控制板92例如包括CPU 93、RAM 94和非易失性存储器95。在非易失性存储器95中存储有软件程序96。例如，使CPU 93能够基于临时存储在RAM94中的软件程序96来执行预定处理。资料库控制板92与主计算机连接。

接下来，将描述磁带资料库设备11的操作。资料库控制板92上的CPU 93基于非易失性存储器95中的软件程序96来执行资料库控制。当资料库控制板92从主计算机接收到用于数据的写入或读取操作的指令时，该资料库控制板92首先确定目标磁带盒15。该确定使得资料库控制板92能够确定存储柜13a、13b中的多个单元14之一。所确定的单元14包含该目标磁带盒15。

各个磁带盒15分别预先分配有该多个单元14之一。例如在资料库控制板92中建立数据库以进行该分配。单元14，14，…分别与数据库中的磁带盒15的标识符相关。采用位于磁带盒15上的条形码来建立该关系。各个磁带盒15分别分配有标识符。利用线阵CCD 43来扫描该条形码。

从资料库控制板92向第一控制板61通知所确定的单元14。第一控制板61上的CPU 62指示第一传送机器人19基于非易失性存储器64中的软件程序65进行操作。在这种情况下，第一控制板61基于位置数据66来确定所确定的单元14的位置。基于所确定的单元14的位置来确定第一机械手22沿y轴、z轴和x轴的移动量及其绕旋转轴的转动量。基于所确定的移动量和转动量分别向电动机67至72提供驱动信号。所述驱动信号使得第一机械手22上的抓取机构24能够与所确定的单元14的开口或者磁带驱动器16的插入口相对。

如图6所示，当抓取机构24与所确定的单元14的开口或者磁带驱动器16的插入口相对时，磁带盒15位于设定在第一位置的爪24a之间的空间中。爪24a的末端分别与磁带盒15上的孔15a相对。孔15a在将爪24a的末端相互连接的公共直线上的位置处向外开口。

然后，爪24a从第一位置移动到第二位置。因此爪24a彼此更靠近。如图7所示，磁带盒15被夹持在爪24a之间。孔15a接收爪24a的末端的插入。抓取机构24随后收回到第一机械手22中。通过这种方式将磁带盒15完全容纳在第一机械手22中。然后，第一机械手22开始移动。

基于抓取机构24的前后移动，将第一机械手22中的磁带盒15插入到单元14或磁带驱动器16中。当爪24a在爪24a完成磁带盒15的插入之后从第二位置移动到第一位置时，抓取机构24从磁带盒15分离。通过这种方式将磁带盒15容纳在单元14或磁带驱动器16中。然后，将第一机械手22收纳在抓取机构24中。第一机械手22等待下一次移动。

以前述的方式在单元14与磁带驱动器16之间传送磁带盒15。磁带驱动器16用于读取记录在磁带盒15中的数据以及将数据写入到磁带盒15中。第二传送机器人21停留在预定的非操作位置或最上部位置。第二传送机器人21在第一传送机器人19不工作时进行操作，以传送磁带盒15。可以通过与第一传送机器人19相同的方式来控制第二传送机器人21。当第二传送机器人21进行操作时，第一传送机器人19停留在预定的非操作位置或最下部位置。

磁带资料库设备11在传送磁带盒15之前进行了对准。该对准使得能够对第一控制板61和第二控制板76的位置数据66、82进行修正。该对准用于基于实际值来指定第一机械手22和第二机械手23在假想xyz坐标系统中的存取位置和姿态。这样，使得抓取机构24能够基于所述存取位置和姿态来可靠地夹持单元14或磁带驱动器16中的磁带盒15。例如可以当在工厂中完成磁带资料库设备11的组装时、当在工厂中已安装磁带资料库设备11时等等，进行该对准。

参照图8，将详细地描述该对准处理。假定对存储柜13a实现对准。例如，第一控制板61上的CPU 62执行非易失性存储器64中的软件程序65。为了该执行，从资料库控制板92向CPU 62提供指令信号。

首先，在步骤S1，将第一机械手22定位在多个第一标志牌36中的中间一个处。基于磁带资料库设备11的规格值来指定第一机械手22的x、y和z坐标及其绕旋转轴的角度。在这种情况下，对y坐标设定最下部位置。在这种情况下，例如可以在第一轨25的下端附近在第一支柱上固定一止动件。可以基于引导构件26或第一轨底27对该止动件的碰撞，来将引导构件26和第一轨底27定位在最下部位置。由此基于最下部位置设定y坐标。对z坐标设定中央位置。基于z坐标将第二轨底34沿纵向方向定位在第二轨33的中央处。在这种情况下，第二轨底34首先定位在第二轨33的极端(end limit)处。例如可以在第二轨33的端部附近在第一轨底27上固定一止动件。可以基于第二轨底34与该止动件的碰撞来将第二轨底34定位在该极端或基准位置处。基于来自该极端的规格值使第二轨底34移动至中央位置。例如对x坐标设定一个极端。第一机械手22在该极端处最靠近存储柜13a。在这种情况下，例如可以在第三轨35的一端附近在第二轨底34上固定一止动件。可以基于第一机械手22与该止动件的碰撞来将第一机械手22定位在该极端处。例如将绕旋转轴的角度设定为零度。假设根据规格值，第一机械手22沿纵向的中心线(即，纵向中心线)平行于x轴延伸。

然后在步骤S2，测量绕旋转轴的角度偏差。稍后将详细地描述该测量。大的角度偏差导致抓取机构24相对于单元14或磁带驱动器16中的磁带盒15倾斜。因此爪24a不能进入到孔15a中。第一机械手22不能抓取磁带盒15。只要第一机械手22的抓取机构24采取正对着第一标志牌36的平坦表面48的姿态，则不会检测到角度偏差。

如果没有检测到角度偏差，则在步骤S4，将第一机械手22定位在与中间的第一标志牌以外的第一标志牌36相对的位置。在步骤S5，测量第一机械手22的轴向偏差。稍后将详细地描述该测量。大的轴向偏差阻碍了第一机械手22的抓取机构24与单元14的开口或磁带驱动器16的插入口相对。即使在没有角度偏差的情况下，抓取机构24也不能抓取单元14或磁带驱动器16中的磁带盒15。爪24a不能进入到孔15a中。例如可以将测量结果临时存储在RAM 63中。

在步骤S6，CPU 62判断是否对左侧和右侧的第一标志牌36完成了轴向偏差的测量。如果第一标志牌36中的任何一个还没有经过测量，则CPU 62的处理返回到步骤S4。因此在步骤S5，对于其余的第一标志牌36测量轴向偏差。当对这两个第一标志牌36完成了轴向偏差的测量时，CPU 62的处理进行到步骤S7。如果在步骤S7没有发现轴向偏差，则CPU62的处理结束。

如果在步骤S3确认存在一些角度偏差，则在步骤S8进行计算以生成角度的校正值。如后面所述，对各个角度偏差分配特定的校正值。可以利用第一机械手22的旋转角度、旋转电动机71的旋转角度(即，驱动信号的脉冲数量)等来指定该校正值。在步骤S9，将该校正值存储在非易失性存储器64中。可以利用假想xyz坐标系统或局部坐标系统的坐标来指定所存储的校正值。在这种情况下，根据所述规格在所述坐标处对准局部坐标系统的原点。基于校正值对第一机械手22绕旋转轴的控制，使得第一机械手22的纵向中心线与第一标志牌36上的平坦表面48以直角相交。然后在步骤S4，基于所校正的角度将第一机械手22定位在与第一标志牌36相对的位置处。

如果在步骤S7确认存在一些轴向偏差，则在步骤S10，进行计算以生成对于沿轴向的移动量的校正值。根据比例分配，向单元14的各列分配特定的校正值。例如，根据单元14与左侧和右侧第一标志牌36中的一个之间的距离与左侧和右侧第一标志牌36之间的距离的比率，来修正对左侧和右侧第一标志牌36沿z轴或x轴的偏差。例如，该校正值可以与沿z轴或x轴的偏差量相对应。可以通过与上述相同的方式，利用第二轨底34沿z轴的移动量或第一机械手22沿x轴的移动量、z轴或x轴电动机68、69的旋转角度(即，驱动信号的脉冲数量)等来指定该校正值。在步骤S11，将该校正值存储在非易失性存储器64中。可以利用假想xyz坐标系统或上述局部坐标系统的坐标来指定所存储的校正值。基于该校正值对第一机械手22沿z轴或x轴的控制，使得第一机械手22的纵向中心线与平坦表面48上的中心线49相交。此外，抓取机构24与平坦表面48间隔开预定距离。对于所有的存储柜13a、13b执行这种类型的对准。

参照图9，将详细地描述图8中的步骤S2的测量角度偏差的处理。在步骤T1，LED驱动器73响应于来自CPU 62的指令而启动LED灯46。在第一机械手22前面照亮目标空间44。在步骤T2，CPU 62指示线阵CCD43捕获图像。例如，如图10所示，将平坦表面48上的有色图案投影到线阵CCD 43上。像素101的线沿横向方向穿过第一标志牌36的投影图像102。各个像素101向CPU 62通知该有色图案的黑色或白色。

在步骤T3，CPU 62分别确定在第一部分51和第二部分52上的两个特定点之间的像素数量。测量在第一部分51中在白色侧条纹55a与白色中央条纹53之间的间隔 Wd。同样测量在第二部分52中在白色中央条纹53与白色侧条纹55b之间的间隔 Dw。例如，如图10所示，如果从最左侧像素101到最右侧像素101进行该通知，则在指定白色的信号序列和指定黑色的信号序列交替出现四次之后，最终检测到指定白色的信号序列。将间隔 Wd计数为指定第一黑色点的像素101a与指定第二个指定黑色的信号序列的最后黑色点的像素101b之间的像素数量。此后，将间隔Dw计数为在指定第一黑色点的像素101c与指定第二个指定黑色的信号序列的最后黑色点的像素101d之间的像素数量。在这种情况下，各个像素101(包括像素101a至101d)对应于在第一标志牌36上的52.5μm。

然后在步骤T4，CPU 62计算比率 Wd/ Dw。在步骤T5，CPU 62基于比率 Wd/ Dw来确定第一机械手22绕旋转轴的旋转角度或第一机械手22的倾斜度。具体地，当例如将第一机械手22的纵向中心线设定为与第一标志牌36的平坦表面48垂直时，比率 Wd/ Dw取值“1”。因为在平坦表面48上，间隔 Wd被设置为等于间隔 Dw。这里，例如假定第一机械手22绕与第一标志牌36的中心线49平行的旋转轴旋转。在这种情况下，线阵CCD 43更远离第一标志牌36的右侧边缘而不是其左侧边缘。如从图11可以看出，当对象更远离线阵CCD 43时，该对象投影到该线阵CCD 43上的图像较小。因此，比率 Wd/ Dw相对于“1”增大。相反，当基于第一机械手22的旋转，CCD 43更远离第一标志牌36的左侧边缘而不是其右侧边缘时，比率 Wd/ Dw相对于“1”减小。如从图12可以看出，通过这种方式，可以在比率 Wd/ Dw与绕旋转轴的旋转角度之间建立特定的相关性。因此，比率 Wd/ Dw的确定导致旋转角度的确定。通过这种方式，基于线阵CCD 43与平坦表面48之间的距离来检测第一机械手22绕旋转轴的倾斜度。

参照图13，将详细地描述图8中的步骤S5的测量第一机械手22的轴向偏差的处理。在步骤V1，LED驱动器73首先响应于来自CPU 62的指令而启动LED灯46。在第一机械手22前方照亮目标空间44。在步骤V2，CPU 62指示CCD 43捕获图像。以与上述相同的方式将平坦表面48上的有色图案投影到线阵CCD 43上。各个像素101向CPU 62通知该有色图案的黑色或白色。

在步骤V3，CPU 62确定平坦表面48上的第一与第二点或标记之间的像素数量。然后，在步骤V4，CPU 62将所确定的数量与基准值进行比较。所述基准值与在第一机械手22与平坦表面48间隔开基准距离时投影在线阵CCD 43上的平坦表面48上的第一与第二点之间的像素数量相对应。当第一机械手22与平坦表面48间隔开基准距离时，抓取机构24的爪24a与磁带盒15的孔15a精确相对。例如，可以在有色图案内选择第一和第二点，例如像素101a、101d。

在步骤V5，CPU 62基于比较的结果来计算第一机械手22与第一标志牌36之间的距离。当第一机械手22以比基准距离短的距离更靠近第一标志牌36时，所确定的像素数量超过基准值。相反，当第一机械手22以比基准距离大的距离更远离第一标志牌36时，所检测的像素数量小于基准值。如从图14可以看出，可以在相对于基准值的偏差与相对于基准距离的偏差之间建立预定的相关性。这里，相对于基准值的偏差与预定的像素数量与基准值之差相对应。相对于基准距离的偏差与基准距离和在捕获图像时建立的预定距离之差相对应。在这种情况下，可以基于相对于基准值的偏差测量第一机械手22与第一标志牌36之间的距离。通过这种方式，可以基于线阵CCD 43与平坦表面48之间的距离来测量第一机械手22平行于x轴的偏差。

在步骤V6，CPU 62确定像素101b、101c的位置。将与像素101b、101c等间隔的中间位置与像素101的线的中心进行比较。这里，由于当第一机械手22与第一标志牌36间隔开基准距离时，第一机械手22的纵向中心线被设置为与平坦表面48垂直，因此可以基于该中间位置与该线的中心之间的偏差来测量第一机械手22沿z轴的偏差。

在步骤V7，CPU 62测量第一机械手22沿y轴的偏差。如图15所示，确定像素101e、101f之间的像素数量。同样地，确定像素101g、101h之间以及像素101j、101k之间的总像素数量或累加像素数量。然后将前面确定的数量与后面确定的数量进行比较。由于等腰直角三角形57、57，所以前面确定的数量等于后面确定的数量表示出斜边57a、57b的中心。如果第一机械手22相对于第一标志牌36沿着y轴向上移动，则像素101e、101f之间的像素数量增加。像素101g、101h之间以及像素101j、101k之间的总像素数量减少。相反，当第一机械手22相对于第一标志牌36沿着y轴向下移动时，像素101e、101f之间的像素数量减少，而像素101g、101h之间以及像素101j、101k之间的总像素数量增加。因此可以基于上述像素数量的比较来测量第一机械手22沿y轴的偏差。

当已完成对准时，在各个存储柜13a、13b中进行单元14的位置校正。CPU 62首先用于将第一机械手22定位在与各个第二标志牌37相对的位置处。分别测量第一机械手22与第二标志牌37之间的距离。可以通过与上述相同的方式对第二标志牌37上的第一与第二点之间的像素数量进行计数。由于单元14的开口设置在预定的假想平面内，因此可以基于对三个角处的第二标志牌37的测量来确定预定假想平面的姿态。因此可以基于比例分配来计算对于各个单元14的校正值。

在上述对准和单元14的位置的上述校正之前，测量第一机械手22中的线阵CCD 43与抓取机构24之间的偏差。如图16所示，为了进行该测量，在抓取机构24上设置夹具104。以与磁带盒15相同的方式将夹具104夹持在爪24a之间。因此夹具104可以反映抓取机构24的姿态。

还以与第一标志牌36和第二标志牌37相同的方式在夹具104上形成上述有色图案。该有色图案位于目标空间44内。以与上述相同的方式，基于投影到线阵CCD 43上的有色图案来计算像素数量的比率 Wd/ Dw。基于比率 Wd/ Dw确定线阵CCD 43相对于抓取机构24绕垂直轴的偏差。将该偏差作为校正数据75存储在非易失性存储器74中。

在上述对准或位置校正之前，CPU 62从非易失性存储器74读出校正数据75。CPU 62基于校正数据75调整线阵CCD 43的姿态，从而以较高的精度来定位第一机械手22。这基于利用CCD 43的测量结果使得上述校正值具有更高精度。因此使得抓取机构24能够可靠地夹持单元14或磁带驱动器16中的磁带盒15。

上述对准也可以应用于第二机械手23。可以在第二控制板76上的CPU 77中执行上述处理。可以通过与上述相同的方式，基于夹具104的采用来将校正数据91写入到非易失性存储器89中。例如，第一标志牌36可以位于存储柜13a、13b上方的空间中。

可以在更换第一机械手22的过程中进行上述对准。在这种情况下，可以省略单元14的位置的上述校正。可以使用上述校正的结果，而不进行任何改变。可以在将第一机械手22安装到磁带资料库设备11中之前，测量对于第一机械手22的校正数据75。

应该注意，上述处理可以在资料库控制板92上的CPU 93中执行而不是在CPU 62中执行。

Claims (8)

1、一种检测倾斜度的方法，包括：

计算图像传感器上的第一像素数量与第二像素数量之间的比率，所述第一像素数量是在从一平面的第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的，所述第二像素数量是在从所述平面的与所述第一部分相邻的第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的；以及

基于所述比率和指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度。

2、一种计算机可读介质，其包含有使得处理器能够执行检测倾斜度的方法的程序指令，所述方法包括：

计算图像传感器上的第一像素数量与第二像素数量之间的比率，所述第一像素数量是在从一平面的第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的，所述第二像素数量是在从所述平面的与所述第一部分相邻的第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的；以及

基于所述比率和指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度。

3、一种倾斜度检测设备，其包括：

图像传感器，用于捕获一平面上的第一部分以及该平面的与该第一部分相邻的第二部分的图像；以及

处理电路，其根据基于从所述图像传感器提供的图像信号计算的比率以及指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度，在下述的两个像素数量之间计算所述比率：在从所述第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量；以及在从所述第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量。

4、一种资料库设备，其包括：

限定多个单元的存储柜；

抓取单元，其被设计为相对于所述存储柜移动以分别访问所述多个单元；

相对于所述存储柜不可移动的标志，所述标志包括一平面的第一部分上的第一和第二标记以及该平面的与该第一部分相邻的第二部分上的第三和第四标记；

图像传感器，其安装在所述抓取单元上，该图像传感器被设计用来捕获所述平面的第一部分和第二部分的图像；以及

处理电路，其根据基于从所述图像传感器提供的图像信号计算的比率以及指定所述图像传感器的预定姿态的基准比率，来确定所述图像传感器的倾斜度，在下述的两个像素数量之间计算所述比率：在从所述第一部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量；以及在从所述第二部分投影到所述图像传感器上的两个特定点之间计数的像素数量。

5、一种控制对象的位置的方法，包括：

在安装在所述对象上的图像传感器在捕获一平面的图像时与所述平面间隔开预定距离的情况下，确定从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间的像素数量；以及

根据所述像素数量以及当所述图像传感器与所述平面间隔开基准距离时在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的像素数量，来确定所述基准距离与所述预定距离之差。

6、一种计算机可读介质，其包含有使得处理器能够执行控制对象的位置的方法的程序指令，所述方法包括：

在安装在所述对象上的图像传感器在捕获一平面的图像时与所述平面间隔开预定距离的情况下，确定从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间的像素数量；以及

根据所述像素数量以及当所述图像传感器与所述平面间隔开基准距离时在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的像素数量，来确定所述基准距离与所述预定距离之差。

7、一种位置控制设备，其包括：

图像传感器，其安装在对象上，该图像传感器被设计用来捕获一平面的图像；以及

处理电路，其基于第一像素数量和第二像素数量来确定基准距离与预定距离之差，所述第一像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述基准距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的，所述第二像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述预定距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的。

8、一种资料库设备，其可以包括：

限定多个单元的存储柜；

抓取单元，其被设计为相对于所述存储柜移动以分别访问所述多个单元；

相对于所述存储柜不可移动的标志，所述标志包括一平面上的第一点和第二点；

图像传感器，其安装在所述抓取单元上，该图像传感器被设计用来捕获所述平面上的第一点和第二点的图像；以及

处理电路，其基于第一像素数量和第二像素数量来确定基准距离与预定距离之差，所述第一像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述基准距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的，所述第二像素数量是当所述图像传感器与所述平面间隔开所述预定距离时，在从所述平面投影到所述图像传感器上的第一点和第二点之间计数的。

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