JP2001041709A - ロボットハンド位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットハンドの位置計測精度の向上を実現
する。 【解決手段】 ロボットハンドの先端部に取付けられた
点光源を、互いに異なる位置に設置され方位角方向及び
仰角方向に沿って撮像方向を各々変更可能な一対の読取
望遠鏡によって撮像し、撮像によって得られた画像中の
点光源領域の重心位置が画像中心に一致するように（撮
像方向が点光源の方向に一致するように）、各読取望遠
鏡の撮像方向を方位角方向及び仰角方向に沿って変更
し、一致したときの方位角値及び仰角値からロボットハ
ンド先端部の３次元座標を演算する。(A)に示すように
重心位置が画像中心に一致しない場合には、(B)に示す
ように撮像方向が点光源の方向に一致したときの角度値
を補間演算によって求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットハンド位置
計測装置に係り、特に、ロボットハンドの基準部位の３
次元座標を計測するロボットハンド位置計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工場の生産ライン等で多数用いられてい
るロボットハンドは、先端部に設けられたハンドによ
り、例えばワークを吸着又は把持して保持したり、切
削、ねじ締め、溶接等の様々な作業を実行可能とされて
いる。ハンドはアームによって３次元的に移動可能とさ
れており、ロボットハンド設置位置にワークが搬送され
てくる毎に、作業空間内の予め複数定められた移動目標
位置へハンドが順次移動するようにアームが駆動され
る。これにより、順次搬送されてくるワークに対して搬
送、組立、加工等の所期の作業が行われる。

【０００３】ところで、ロボットハンドは、移動目標位
置をロボットハンド固有の３次元座標系（ロボットハン
ド座標系）における座標値として記憶しているが、先端
部を移動目標位置へ精度良く移動させるためには、作業
空間内の一定位置を原点とする絶対座標系を定め、ロボ
ットハンドの先端部が移動可能範囲内の各位置（例えば
移動目標位置）に位置している状態での先端部の絶対座
標系における座標値を計測し、絶対座標系とロボットハ
ンド座標系とのずれを検知する必要がある。

【０００４】上記に関連して特許第２６８２７６３号公
報には、ロボット機体の最先端リンクに装着した撮像装
置によりロボットのベース近傍の固定被写点（点光源(3
2))を撮影し、撮像装置の２次元画像上における固定被
写点の撮影による像の位置と計算によって得られる理論
上の像の位置とのずれに基づいて、ロボット機体の各リ
ンク要素間の相対位置関係における理論値と実際値との
誤差を求めるようにしたロボット機体の作動誤差の自動
測定方法が開示されている。

【０００５】また、特開平４−２９１１１１号公報に
は、移動物体を同時に撮像する２台のビデオカメラを、
パン角及びチルト角が可変の２台の雲台にそれぞれ取付
け、両カメラの撮影画面上での移動物体の目標点が画面
中央に引き込まれるように両雲台のパン角及びチルト角
を制御し、三角測量法の演算によって移動物体の位置を
３次元座標値で検出する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
２６８２７６３号公報に記載の技術は、単一の撮像装置
による撮像によって得られた２次元画像を用いているの
で、各リンク要素間の相対位置関係の誤差を求めること
はできても、ロボットハンド先端部の絶対座標系におけ
る３次元座標値を計測することはできず、絶対座標系と
ロボットハンド座標系とのずれを検知することは不可能
である。従って、例えばロボット機体のベース(12)及び
点光源(32)の設置位置が所期の位置に対してずれている
等によりロボットハンド座標系が絶対座標系に対してず
れていた場合、ロボットハンドの先端部を、絶対座標系
の座標値で与えられた移動目標位置へ精度良く移動させ
ることは困難である。

【０００７】ロボットハンド先端部の絶対座標系におけ
る座標値は、例えば先の特開平４−２９１１１１号公報
に記載の技術等を利用し、絶対座標系における座標値が
既知の所定位置にカメラ等の撮像手段を設置すれば計測
可能である。この場合、撮像手段の撮像方向をロボット
ハンド先端部の存在する方向に一致させるための駆動機
構（例えば特開平４−２９１１１１号公報に記載の雲台
のパン角及びチルト角を変化させる駆動機構）の駆動源
としては、回転軸の回転角度を精密かつ簡易に制御可能
なステッピングモータが好適である。

【０００８】しかしながら、ステッピングモータは、回
転軸を微小な一定角度ずつステップ回転させる構成であ
るので、撮像手段の撮像方向がロボットハンド先端部の
方向に正確には一致しないことも多く、撮像方向がロボ
ットハンド先端部の方向と若干ずれた状態で計測を行っ
た場合、絶対座標系におけるロボットハンド先端部の正
確な座標値が得られないという問題があった。

【０００９】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、ロボットハンドの位置計測精度の向上を実現できる
ロボットハンド位置計測装置を得ることが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明に係るロボットハンド位置計測装
置は、姿勢角、又は位置、又は姿勢角と位置に関する少
なくとも２種類のパラメータの値を変更可能で、前記パ
ラメータの値を変更することで指向方向が変化する指向
手段と、前記指向手段の指向方向とロボットハンドの基
準部位の存在する方向との偏差を検出する第１検出手段
と、指向手段の前記少なくとも２種類のパラメータの値
を所定の３次元座標系を基準にして検出する第２検出手
段と、前記指向方向が前記基準部位の存在する方向に略
一致した状態で、前記第１検出手段によって検出された
前記偏差、及び前記第２検出手段によって検出された前
記パラメータの値に基づいて、前記指向方向が前記基準
部位の存在する方向に一致した状態での前記パラメータ
の値を演算し、演算したパラメータの値を用いて前記所
定の３次元座標系における前記基準部位の座標を演算す
る演算手段と、を含んで構成されている。

【００１１】請求項１の発明では、姿勢角、又は位置、
又は姿勢角と位置に関する少なくとも２種類のパラメー
タの値を変更可能で、前記パラメータの値を変更するこ
とで指向方向が変化する指向手段が設けられている。な
お、姿勢角に関する２種類のパラメータとしては、例え
ば請求項２に記載した方位角と仰角を用いることがで
き、姿勢角と位置に関する２種類のパラメータとして
は、例えば請求項３に記載した仰角と単一の水平方向
（水平面内の任意の１方向）に沿った位置を用いること
ができ、位置に関する２種類のパラメータとしては、例
えば請求項４に記載した各々水平でかつ互いに交差する
２方向（互いに交差する水平面内の任意の２方向）に沿
った位置を用いることができる。

【００１２】上記のパラメータの値を変更して指向手段
の指向方向を変化させることで、指向手段の指向方向
を、ロボットハンドの基準部位（例えばロボットハンド
先端やその近傍）の存在する方向に一致（又は略一致）
させることが可能となる。なお、前記パラメータの値を
変更するための駆動源としてはステッピングモータを用
いてもよいし（この場合、指向手段の前記パラメータの
値及び指向方向は段階的に変化する）、前記パラメータ
の値及び指向方向を連続的に変更可能な他の駆動源を用
いてもよい。

【００１３】また請求項１の発明は、指向手段の指向方
向とロボットハンドの基準部位の存在する方向との偏差
を検出する第１検出手段を備えている。第１検出手段に
よる偏差の検出を考慮すると、ロボットハンドの基準部
位は他の部位との識別が容易であることが望ましく、例
えばロボットハンドの基準部位に光源を取付けることが
好ましい。基準部位に光源を取付ける態様において、指
向手段の指向方向とロボットハンドの基準部位の存在す
る方向（すなわち前記光源が存在する方向）との偏差
は、例えば基準部位に取付けられた光源からの光の受光
位置を検出し、指向方向が光源の存在する方向に一致し
ていた場合の光源からの光の受光位置に対し、検出した
受光位置のずれに基づいて検出することができる。これ
により、ロボットハンドに光を照射して基準部位で反射
された光を検出する場合と比較して、検出光量が基準部
位の光反射率の影響を受けたり基準部位の反射面の向き
に応じて変化することが抑制される。

【００１４】また、上記のように基準部位に光源を取付
けることに代えて、例えば基準部位を特定の色に塗装し
たり、或いは基準部位に特定のパターンを記録する等に
よっても、ロボットハンドの基準部位を他の部位と光学
的に容易に識別することができる。基準部位を光学的に
識別する態様（例えば基準部位に光源を取付ける等の態
様）において、第１の検出手段としては、例えば撮像方
向が指向手段の指向方向と一致するように指向手段に取
付けられた撮像手段や、複数の光センサから成り光検出
方向が指向手段の指向方向と一致するように指向手段に
取付けられた光検出手段で構成することができる。

【００１５】また請求項１の発明は、指向手段の前記少
なくとも２種類のパラメータの値を所定の３次元座標系
を基準にして検出する第２検出手段を備えている。第２
検出手段は、前記少なくとも２種類のパラメータの各々
の種類に応じて、例えばロータリーエンコーダ等の姿勢
角検出手段やリニアエンコーダ等の位置検出手段を含ん
で構成することができる。

【００１６】また、請求項１の発明に係る演算手段は、
指向方向がロボットハンドの基準部位の存在する方向に
略一致した状態で、第１検出手段によって検出された偏
差、及び第２検出手段によって検出された前記パラメー
タの値に基づいて、指向方向が前記基準部位の存在する
方向に一致した状態での前記パラメータの値を演算す
る。なお、指向方向が基準部位の存在する方向に一致し
た状態でのパラメータの値は、具体的には、例えば指向
手段の指向方向と基準部位の存在する方向との偏差が各
々所定値未満でかつ前記パラメータの値が互いに異なる
複数の状態において、第１検出手段によって各々検出さ
れた偏差と第２検出手段によって各々検出された前記パ
ラメータの値に基づき補間演算（内挿でも外挿でもよ
い）によって求めることができる。

【００１７】これにより、例えば指向方向を連続的に変
化させることができない（段階的に変化する）等の理由
で、指向手段の指向方向を基準部位の存在する方向に正
確に一致させることができない場合、或いは計測時間の
短縮等を目的として指向手段の指向方向が基準部位の存
在する方向に正確には一致していない状態で計測（前記
パラメータの値の検出）を行った等の場合にも、指向方
向が基準部位の存在する方向に一致したときの指向手段
の前記パラメータの値を得ることができる。

【００１８】そして演算手段は、上記の演算によって求
めた、指向方向が基準部位の存在する方向に一致した状
態での前記パラメータの値を用いて所定の３次元座標系
における基準部位の座標を演算するので、指向手段の指
向方向が基準部位の存在する方向に正確には一致してい
ない状態で計測を行ったことに起因する誤差を排除する
ことができ、ロボットハンドの位置計測精度の向上を実
現できる。

【００１９】ところで、ロボットハンドの基準部位の３
次元座標を求めるためには、単一の指向手段の指向方向
が基準部位の存在する方向に一致した状態での少なくと
も２種類のパラメータの値を計測する以外に、基準部位
の３次元座標に関連する少なくとも一種類の別の物理量
も計測する必要がある。

【００２０】このため、請求項２記載の発明は、請求項
１の発明において、前記指向手段は複数設けられ、各指
向手段はロボットハンドの移動可能範囲近傍の互いに異
なる一定の位置に各々設置され、前記姿勢角に関する２
種類のパラメータとして方位角及び仰角を各々変更可能
とされており、前記演算手段は、各指向手段の指向方向
が前記基準部位の存在する方向に略一致した状態での各
指向手段の方位角及び仰角を用いて前記基準部位の座標
を演算することを特徴としている。

【００２１】請求項２の発明では、ロボットハンドの移
動可能範囲近傍の互いに異なる一定の位置に、姿勢角に
関する２種類のパラメータとして方位角及び仰角を各々
変更可能な複数の指向手段が各々設置されており、各指
向手段の指向方向が基準部位の存在する方向に略一致し
た状態での各指向手段の方位角及び仰角を用いてロボッ
トハンドの基準部位の座標が演算される。これにより、
ロボットハンドの基準部位の３次元座標を高精度に計測
することができる。また、請求項２の発明では、複数の
指向手段が互いに異なる一定の位置に設置されている
（すなわち各指向手段の水平面内における位置が変化し
ない）ので、本発明に係るロボットハンド位置計測装置
の設置に必要なスペースを削減することができる。

【００２２】また、請求項３記載の発明は、請求項１の
発明において、前記指向手段は複数設けられ、各指向手
段は、前記姿勢角と位置に関する２種類のパラメータと
して仰角及び各々水平でかつ互いに交差する２方向のう
ちの互いに異なる単一の方向に沿った位置を各々変更可
能とされており、前記演算手段は、各指向手段の指向方
向が前記基準部位の存在する方向に略一致した状態での
各指向手段の仰角及び前記単一の方向に沿った位置を用
いて前記基準部位の座標を演算することを特徴としてい
る。

【００２３】請求項３記載の発明では、姿勢角と位置に
関する２種類のパラメータとして仰角及び各々水平でか
つ互いに交差する２方向のうちの互いに異なる単一の方
向に沿った位置を各々変更可能な複数の指向手段が設け
られており、各指向手段の指向方向が基準部位の存在す
る方向に略一致した状態での各指向手段の仰角及び前記
単一の方向に沿った位置を用いてロボットハンドの基準
部位の座標が演算される。これにより、ロボットハンド
の基準部位の３次元座標を高精度に計測することができ
る。

【００２４】また、請求項３の発明において、複数の指
向手段として、双方の指向手段が互いに直交する方向に
沿った位置を変更可能な一対の指向手段を設ける場合、
指向手段の位置を変更させるための機構として安価なＸ
Ｙステージを利用することが可能となるので、ロボット
ハンド位置計測装置を安価に構成することができる。

【００２５】また、請求項４記載の発明は、請求項１の
発明において、前記指向手段は、前記位置に関する２種
類のパラメータとして、各々水平でかつ互いに交差する
２方向に沿った位置を各々変更可能とされており、鉛直
方向に沿ったロボットハンドの基準部位の高さを検出す
る第３検出手段を更に備え、前記演算手段は、前記指向
手段の指向方向が前記基準部位の存在する方向に略一致
した状態での指向手段の前記２方向に沿った位置と、前
記第３検出手段によって検出されたロボットハンドの基
準部位の高さと、を用いて前記基準部位の座標を演算す
ることを特徴としている。

【００２６】請求項４記載の発明では、位置に関する２
種類のパラメータとして各々、水平でかつ互いに交差す
る２方向に沿った位置を各々変更可能な指向手段が設け
られていると共に、鉛直方向に沿ったロボットハンドの
基準部位の高さを検出する第３検出手段が設けられてお
り、指向方向が基準部位の存在する方向に略一致した状
態での指向手段の前記２方向に沿った位置と、第３検出
手段によって検出されたロボットハンドの基準部位の高
さと、を用いてロボットハンドの基準部位の座標が演算
される。これにより、ロボットハンドの基準部位の３次
元座標を高精度に計測することができる。

【００２７】なお第３検出手段は、例えば三角測量の原
理を利用して基準部位の高さを検出するものであっても
よいし、基準部位に接触することで基準部位の高さを検
出するものであってもよいし、基準部位との距離を測定
することで基準部位の高さを検出するものであってもよ
い。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態の一例を詳細に説明する。

【００２９】〔第１実施形態〕図１には、本第１実施形
態に係るロボットハンド位置計測装置１０が示されてい
る。ロボットハンド位置計測装置１０は、ＣＰＵと、Ｒ
ＯＭ・ＲＡＭ・入出力ポート等の周辺回路とを含んで構
成された制御部１２を備えている。制御部１２には、各
種の情報を入力するための情報入力手段としてのキーボ
ード１４、及び各種の情報を表示するための表示手段と
してのディスプレイ１６が接続されている。なお、ディ
スプレイ１６としては、ＬＣＤやＣＲＴディスプレイ等
の各種のディスプレイを適用可能である。また、キーボ
ード１４に加えてポインティングデバイス（例えばマウ
ス等）の他の情報入力手段も設けてもよい。

【００３０】また、制御部１２はロボットハンド駆動部
１８に接続されている。ロボットハンド駆動部１８は、
一例として図２に示すロボットハンド２０を駆動する。
図２に示したロボットハンド２０は、基準水平面３０に
対して旋回可能とされた基部２２と、回動可能に基部２
２に軸支された第１アーム２４と、第１アーム２４の先
端部に回動可能に軸支された第２アーム２６と、第２ア
ーム２６の先端部に取付けられたハンド２８と、から構
成されている。ロボットハンド駆動部１８はマイクロコ
ンピュータ等を含んで構成され、例えばステッピングモ
ータ等から成る駆動源を複数備えている。ロボットハン
ド駆動部１８は、前記複数の駆動源の駆動力によって基
部２２を旋回させたり第１アーム２４や第２アーム２６
を回動させることが可能とされている。

【００３１】ロボットハンド２０のハンド２８の先端部
の移動目標位置はロボットハンド２０に固有の３次元座
標系における座標値として与えられ、ロボットハンド駆
動部１８は、移動目標位置を表す座標値を、基部２２の
旋回方向及び角度・第１アーム２４の回動方向及び角度
・第２アーム２６の回動方向及び角度に変換し、ハンド
２８の先端部が移動目標位置へ移動するように基部２２
の旋回・第１アーム２４及び第２アーム２６の回動を制
御する。

【００３２】なお、図２に示したロボットハンドの構成
は単なる一例であり、本発明が適用可能なロボットハン
ドは、図２に示した構成のロボットハンド２０に限定さ
れるものではなく、上記で説明したロボットハンド駆動
部１８の構成も、駆動対象のロボットハンドの構成に応
じて変更されることは言うまでもない。

【００３３】ロボットハンド２０及びロボットハンド駆
動部１８は一定の位置に固定的に設置されているが、本
実施形態に係るロボットハンド位置計測装置は設置位置
を移動可能とされており、後述する座標設定処理や位置
計測処理を行うときにロボットハンド２０の設置位置の
近傍に移動され、制御部１２がコネクタを介してロボッ
トハンド駆動部１８と接続される。

【００３４】また、制御部１２には第１の読取望遠鏡４
０及び第２の読取望遠鏡４２が各々接続されている。図
２に示すように、ロボットハンド２０のハンド２８の移
動可能空間近傍の基準水平面３０上には、読取望遠鏡４
０、４２（又は後述する座標設定用点光源５４）を設置
可能なステージ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが互いに異なる
位置に設けられている。なお図２には、ステージ３２Ａ
に第１の読取望遠鏡４０が設置され、ステージ３２Ｂに
第２の読取望遠鏡４２が設置され、ステージ３２Ｃに座
標設定用点光源５４が設置された状態が示されている。

【００３５】ステージ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは互いに
同一の構成とされており、図３に示すように、ステージ
３２は円形状の上面３４が基準水平面３０と面一となる
ように基準水平面３０に取付けられており、上面３４の
中央には鉛直方向に沿って円溝（ノック穴）３６が穿設
されている。また、ステージ３２Ａとステージ３２Ｂ
は、ステージ３２Ａの中央（ノック穴３６の軸線位置）
とステージ３２Ｂの中央の間隔が予め定められた距離Ｌ
に一致するように取付位置が調整されている（図２も参
照）。

【００３６】また、第１の読取望遠鏡４０と第２の読取
望遠鏡４２も同一の構成であり、以下では第１の読取望
遠鏡４０を例に、その構成を説明する。図３に示すよう
に、第１の読取望遠鏡４０は円筒状の基部４０Ａを備
え、基部４０Ａの軸線方向に沿った一端部には、外径寸
法が基部４０Ａよりも小さくされた（ノック穴３６の内
径寸法と略同径とされた）円筒状の挿入部４０Ｂが、基
部４０Ａと同軸に形成されている。図３に想像線で示す
ように、第１の読取望遠鏡４０は挿入部４０Ｂがステー
ジ３２のノック穴３６に挿入されることでステージ３２
に設置される。この状態で基部４０Ａ及び挿入部４０Ｂ
の軸線は鉛直方向に一致し、第１の読取望遠鏡４０は鉛
直方向に沿った軸周り（方位角θ方向）に回動可能とな
る。

【００３７】このように、本実施形態ではステージ３２
のノック穴３６に読取望遠鏡の挿入部を挿入すること
で、基準水平面３０上の一定の位置に読取望遠鏡を設置
することができると共に、設置した読取望遠鏡を方位角
方向に回動可能とすることができるので、読取望遠鏡の
設置を極めて容易に行うことができる。また、読取望遠
鏡の設置位置の精度についても、単にノック穴３６の内
径及び挿入部の外径の寸法精度を高く（公差を小さく）
することで確保することができる。また、ステージ３２
の設置位置が後述するＸＹＺ絶対座標系の基準となるの
で、座標系の基準となる物体を別に設ける必要もない。

【００３８】図１に示すように、第１の読取望遠鏡４０
は、第１の読取望遠鏡４０を方位角方向に回動させる方
位角方向駆動部４４と、第１の読取望遠鏡４０の方位角
方向の回動角度を検出する方位角検出部４６を有してい
る。

【００３９】方位角方向駆動部４４は図示しないステッ
ピングモータを備えており、制御部１２からの指示に応
じたステップ数だけステッピングモータの回転軸が回転
するようにステッピングモータを駆動する。ステッピン
グモータの回転軸の回転は図示しない駆動伝達機構を介
して伝達され、第１の読取望遠鏡４０は回転軸の回転量
に比例した回動量だけ方位角方向に回転される。

【００４０】また、方位角検出部４６は制御部１２から
方位角方向駆動部４４に指示されたステップ数に基づい
て第１の読取望遠鏡４０の方位角方向の回動角度を算出
する。これにより、方位角検出部４６を低コストで構成
できると共に、読取望遠鏡の方位角方向の回動角度を高
分解能で算出（検出）できる。方位角検出部４６によっ
て算出された第１の読取望遠鏡４０の方位角方向の回動
角度は制御部１２に入力される。なお、方位角方向駆動
部４４及び方位角検出部４６は、基準水平面３０側に配
置される構成、及び第１の読取望遠鏡４０側に配置され
る構成の何れを採用してもよい。

【００４１】また、第１の読取望遠鏡４０の基部４０Ａ
の軸線方向に沿った他端部には、軸線方向が基部４０Ａ
の軸線方向と直交するように配置された円筒状の旋回部
４０Ｃが配置されている。旋回部４０Ｃは図示しない軸
支機構を介し、旋回部４０Ｃの軸線周り（仰角φ方向）
に回動可能に基部４０Ａに軸支されている。図１に示す
ように、第１の読取望遠鏡４０は、旋回部４０Ｃを仰角
方向に回動させる仰角方向駆動部４８と、旋回部４０Ｃ
の仰角方向の回動角度を検出する仰角検出部５０を有し
ている。

【００４２】仰角方向駆動部４８は、方位角方向駆動部
４４と同様に、図示しないステッピングモータを備えて
おり、制御部１２からの指示に応じたステップ数だけス
テッピングモータの回転軸が回転するようにステッピン
グモータを駆動する。ステッピングモータの回転軸の回
転は図示しない駆動伝達機構を介して伝達され、旋回部
４０Ｃは回転軸の回転量に比例した回動量だけ仰角方向
に回転される。

【００４３】また、仰角検出部５０は制御部１２から仰
角方向駆動部４８に指示されたステップ数に基づいて第
１の読取望遠鏡４０の仰角方向の回動角度を算出する。
これにより、仰角検出部５０を低コストで構成できると
共に、読取望遠鏡の仰角方向の回動角度を高分解能で算
出（検出）できる。仰角検出部５０によって算出された
旋回部４０Ｃの仰角方向の回動角度は制御部１２に入力
される。なお、仰角方向駆動部４８及び仰角検出部５０
についても、基部４０Ａ側に配置される構成、及び旋回
部４０Ｃ側に配置される構成の何れを採用してもよい。

【００４４】また、第１の読取望遠鏡４０は撮像部５２
を備えている。撮像部５２は、旋回部４０Ｃの内部に配
置されたレンズ及びエリアＣＣＤ等の撮像素子と、撮像
素子から出力された画像信号に対して増幅やデジタルの
画像データへの変換等の処理を行う信号処理部とを含ん
で構成されている。第１の読取望遠鏡４０の撮像部５２
から出力された画像データは制御部１２に入力される。
なお、撮像部５２は本発明の第１検出手段に対応してい
る。

【００４５】第１の読取望遠鏡４０がステージ３２に設
置されている状態で、撮像部５２の撮像素子による撮像
方向は、第１の読取望遠鏡４０の方位角方向の回動、及
び旋回部４０Ｃの仰角方向の回動に応じて変化するが、
撮像素子は、第１の読取望遠鏡４０の方位角方向の回動
中心軸と旋回部４０Ｃの仰角方向の回動中心軸の交点に
受光面の中心が位置するように旋回部４０Ｃ内に取付け
られている。これにより、第１の読取望遠鏡４０の方位
角方向の回動、及び旋回部４０Ｃの仰角方向の回動に拘
わらず、撮像素子の受光面の中心は一定の位置に保持さ
れる。

【００４６】なお、第１の読取望遠鏡４０及び第２の読
取望遠鏡４２の基部、挿入部、旋回部、方位角方向駆動
部４４及び仰角方向駆動部４８は本発明の指向手段（詳
しくは請求項２に記載の指向手段）に対応しており、方
位角検出部４６及び仰角検出部４８は本発明の第２検出
手段に対応している。

【００４７】また制御部１２には、後述する座標設定処
理を行うときに使用される座標設定用点光源５４、及び
後述する位置計測処理を行うときにロボットハンド２０
のハンド２８の先端部に取付けられるターゲット点光源
５８（図２も参照）が接続されている。

【００４８】図２に示すように、座標設定用点光源５４
は基台５６に取付けられている。基台５６は、第１の読
取望遠鏡４０と同様に、ステージ３２に挿入するための
挿入部（図示省略）が設けられており、ステージ３２に
設置された状態で、座標設定用点光源５４がステージ３
２の中央を通る鉛直線上に位置し、かつ座標設定用点光
源５４の高さ（鉛直方向に沿った基準水平面３０との距
離）が、第１の読取望遠鏡４０（又は第２の読取望遠鏡
４２）がステージ３２に設置された状態での撮像部５２
の撮像素子の受光面の中心の高さと等しくなるように、
形状及び座標設定用点光源５４の取付位置が調整されて
いる。

【００４９】また、基準水平面３０上には予め３次元直
交座標系（本発明に係る所定の３次元座標系に相当：以
下、ＸＹＺ絶対座標系と称する）が設定されている。第
１実施形態では、上記のＸＹＺ絶対座標系として、ステ
ージ３２Ａに第１の読取望遠鏡４０（又は第２の読取望
遠鏡４２）が設置された状態で該読取望遠鏡の撮像素子
の受光面の中心に相当する位置を原点とし、この原点
と、ステージ３２Ｂに第２の読取望遠鏡４２（又は第１
の読取望遠鏡４０）が設置された状態での該読取望遠鏡
の撮像素子の受光面の中心とを通る軸をＸ軸、基準水平
面３０と平行でＸ軸と直交する軸をＹ軸、鉛直方向に沿
いＸ軸及びＹ軸と各々直交する軸をＺ軸とするＸＹＺ座
標系を用いている。

【００５０】次に本第１実施形態の作用として、ロボッ
トハンド２０固有の座標系をＸＹＺ絶対座標系と対応さ
せるための作業及び処理について説明する。この作業及
び処理は、ロボットハンド２０の設置時や、ロボットハ
ンド２０の故障や異物との衝突によって前記座標系の対
応がずれた等の場合に実施され、まずロボットハンド位
置計測装置１０がロボットハンド２０設置位置の近傍に
移動され、制御部１２がコネクタ等を介してロボットハ
ンド駆動部１８と電気的に接続される。

【００５１】次に制御部１２に対して座標設定処理の実
行が指示される。座標設定処理はロボットハンド位置計
測装置１０の方位角検出値及び仰角検出値をＸＹＺ絶対
座標系に対応させるための処理であり、前記指示に従っ
て制御部１２のＣＰＵで実行される。以下、この座標設
定処理について、図４のフローチャートを参照して説明
する。

【００５２】ステップ１００では、ステージ３２Ａ（以
下、便宜的に位置Ａという）に座標設定用点光源５４を
設置すると共に、ステージ３２Ｃ（以下、便宜的に位置
Ｃという）に第１の読取望遠鏡４０（第２の読取望遠鏡
４２でもよい）に設置することをオペレータに要請する
メッセージをディスプレイ１６に表示する。上記の要請
に従い、オペレータによって座標設定用点光源５４及び
第１の読取望遠鏡４０が設置されると、次のステップ１
０２において、位置Ａに設置されている座標設定用点光
源５４を捕捉対象の点光源、位置Ｃに設置されている第
１の読取望遠鏡４０を制御対象の読取望遠鏡として点光
源捕捉制御処理を行う。この点光源捕捉制御処理につい
て、図５のフローチャートを参照して説明する。

【００５３】ステップ１５０では、捕捉対象の点光源と
制御対象の読取望遠鏡との位置関係（位置Ａと位置Ｃの
位置関係）に基づき、制御対象の読取望遠鏡の撮像部５
２の撮像素子の受光面内に捕捉対象の点光源像が結像さ
れるように、制御対象の読取望遠鏡の方位角及び仰角を
方位角方向駆動部４４及び仰角方向駆動部４８によって
制御する。上記の制御により、捕捉対象の点光源が存在
している方向に対する制御対象の読取望遠鏡の撮像方向
の偏差が一定値以下とされ、撮像部５２からは点光源に
相当する領域（点光源領域という）が存在している画像
（例として図６（Ａ）を参照）を表す画像データが入力
される。

【００５４】次のステップ１５２以降では、捕捉対象の
点光源が存在している方向（点光源の方向）に対する制
御対象の読取望遠鏡の撮像方向の方位角方向に沿った偏
差が０のときの方位角値θを求める。すなわち、ステッ
プ１５２では制御対象の読取望遠鏡の方位角検出部４６
から方位角の検出値を取り込む。ステップ１５４では制
御対象の読取望遠鏡の撮像部５２から入力された画像デ
ータを取り込み、ステップ１５６では、取り込んだ画像
データが表す画像中の点光源領域を抽出し、抽出した点
光源領域の重心位置を演算する。画像中の点光源領域は
他の領域と比較して明らかに高輝度であるので、点光源
領域の抽出は二値化等の処理によって容易に実現でき
る。

【００５５】ところで、本実施形態では、点光源領域の
重心位置が画像の中心に一致している状態を、撮像方向
が点光源の方向に一致している状態と定義しており、点
光源の方向に対して撮像方向が方位角方向にずれていた
場合、点光源領域の重心位置は画像の中心に対して図６
（Ａ）に示す方位角方向に沿って偏倚し、点光源の方向
に対して撮像方向が仰角方向にずれていた場合、点光源
領域の重心位置は画像中心に対して図６（Ａ）に示す仰
角方向（方位角方向に直交する方向）に沿って偏倚す
る。

【００５６】このためステップ１５８では、先に取り込
んだ画像データが表す画像に対し、画像の中心を原点と
し、方位角方向に平行な第１座標軸と仰角方向に平行な
第２座標軸とが原点で直交する直交座標系を設定し（図
６（Ａ）では各座標軸を一点鎖線で示す）、ステップ１
５６で求めた点光源領域の重心位置を上記の直交座標系
における座標値に変換し、得られた座標値から方位角方
向に沿った位置に相当する座標値を抽出することで、制
御対象の読取望遠鏡の撮像方向が点光源の方向に一致し
ているときの点光源領域の重心位置に対する、現在の点
光源領域の重心位置の方位角方向に沿った偏差（方位角
偏差）を求める。

【００５７】ステップ１６０ではステップ１５８で求め
た方位角偏差が０か否か判定する。判定が否定された場
合にはステップ１６２で方位角偏差の符号を判定する。
そして、次のステップ１６４では今回の周期で演算した
方位角偏差の符号が前回の周期で演算した方位角偏差の
符号に対して変化したか否か判定する。今回の周期で初
めて方位角偏差を演算した場合には上記判定は無条件に
否定され、ステップ１６６へ移行する。

【００５８】ステップ１６６では、制御対象の読取望遠
鏡の方位角方向駆動部４４のステッピングモータの回転
軸を１ステップ回転させ、制御対象の読取望遠鏡の方位
角を１ステップ分変更する。なお、このときの方位角の
変更方向は、先のステップ１５８で演算した方位角偏差
の符号と逆の方向（方位角偏差の絶対値が減少する方
向）である。ステップ１６６の処理を行うとステップ１
５２に戻り、ステップ１６０又はステップ１６４の判定
が肯定される迄ステップ１５２〜１６６を繰り返し、制
御対象の読取望遠鏡の方位角を１ステップ分ずつ順次変
更する。

【００５９】本実施形態では方位角方向駆動部４４及び
仰角方向駆動部４８の駆動源がステッピングモータであ
るので、駆動部４４又は駆動部４８によって読取望遠鏡
の方位角又は仰角を変更した場合、読取望遠鏡の方位角
又は仰角は段階的に（とびとびに）変化する。このた
め、ステップ１５２〜１６６を繰り返しても、例として
図６（Ａ）に示すように、ｎステップ目では点光源領域
の重心位置が方位角方向に沿って画像中心の左側に位置
し、ｎ＋１ステップ目では点光源領域の重心位置が方位
角方向に沿って画像中心の右側に位置する等のように、
方位角偏差が０の状態が生じないことが多い。

【００６０】上記のような場合には、ステップ１６０の
判定が肯定されずにステップ１６４の判定が肯定されて
ステップ１６８へ移行し、前回及び今回の周期で演算し
た方位角偏差、前回及び今回の周期での方位角検出値に
基づいて、方位角偏差が０のときの方位角値θを補間演
算によって求める。一例として、前回の周期での方位角
偏差をｄ_n、今回の周期での方位角偏差をｄ_n+1、前回の
周期での方位角検出値をθ_n、今回の周期での方位角検
出値をθ_n+1とすると、方位角値θは次式によって求め
ることができる。 θ＝θ_n＋ｄ_n／（ｄ_n＋ｄ_n+1）・（θ_n+1−θ_n） 上記により、例として図６（Ｂ）にも示すように方位角
偏差が０のときの方位角値θを得ることができる。

【００６１】なお上記の演算では、図６（Ｂ）からも明
らかなように、点光源領域の重心位置の変化に対する方
位角値の変化を線形近似して方位角値θを求めている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば最
小自乗法等を適用し非線形近似によって方位角偏差が０
のときの方位角値θを求めるようにしてもよい。

【００６２】なお、ステップ１５２〜１６６を繰り返し
て方位角偏差が０の状態が生じた場合には、ステップ１
６０の判定が肯定されてステップ１７０へ移行し、ステ
ップ１５２で取り込んだ方位角検出値を、方位角偏差が
０のときの方位角値θとして設定する。

【００６３】次のステップ１７２以降では、上述したス
テップ１５２〜１７０と同様にして点光源の方向に対す
る撮像方向の仰角方向に沿った偏差（仰角偏差）が０の
ときの仰角値φを求める。すなわち、ステップ１７２で
は仰角検出部５０から仰角検出値を取り込む。ステップ
１７４では撮像部５２から入力された画像データを取り
込み、ステップ１７６では、取り込んだ画像データが表
す画像中の点光源領域の重心位置を演算する。

【００６４】次のステップ１７８では、撮像方向が点光
源の方向に一致しているときの点光源領域の重心位置に
対する、現在の点光源領域の重心位置の仰角方向に沿っ
た偏差（仰角偏差）を求める。ステップ１８０では仰角
偏差が０か否か判定する。判定が否定された場合には、
ステップ１８２で仰角偏差の符号を判定し、次のステッ
プ１８４において、今回の周期で演算した仰角偏差の符
号が前回の周期で演算した仰角偏差の符号に対して変化
したか否か判定する。

【００６５】ステップ１８４の判定が否定された場合に
はステップ１８６へ移行し、仰角方向駆動部４８のステ
ッピングモータの回転軸を１ステップ回転させ、制御対
象の読取望遠鏡の仰角を仰角偏差の符号と逆の方向へ１
ステップ分変更した後にステップ１７２に戻り、ステッ
プ１８０又はステップ１８４の判定が肯定される迄ステ
ップ１７２〜１８６を繰り返し、制御対象の読取望遠鏡
の仰角を１ステップ分ずつ順次変更する。

【００６６】ステップ１７２〜１８６を繰り返しても仰
角偏差が０の状態が生じなかった場合には、ステップ１
８４の判定が肯定されてステップ１８８へ移行し、先の
ステップ１６８と同様に、前回及び今回の周期で演算し
た仰角偏差、前回及び今回の周期での仰角検出値に基づ
いて、仰角偏差が０のときの仰角値φを補間演算によっ
て求める。一方、仰角偏差が０の状態が生じた場合に
は、ステップ１８０の判定が肯定されてステップ１９０
へ移行し、ステップ１７２で取り込んだ仰角検出値を、
仰角偏差が０のときの仰角値φとして設定する。

【００６７】上記の点光源捕捉制御処理により、捕捉対
象の点光源を制御対象の読取望遠鏡で捕捉したときに、
撮像方向が点光源の方向に一致した状態（方向方位角偏
差が０かつ仰角偏差が０の状態）における方位角値θ及
び仰角値φが得られることになる。

【００６８】点光源捕捉制御処理を終了すると図４のフ
ローチャートのステップ１０４へ移行し、ステップ１０
２の点光源捕捉制御処理によって得られた、位置Ａの座
標設定用点光源５４を位置Ｃの第１の読取望遠鏡４０で
捕捉して方位角偏差が０となったときの方位角値θを取
り込む。ステップ１０６では、位置Ａに設置されている
座標設定用点光源５４を、ステージ３２Ｂ（以下、便宜
的に位置Ｂという）に設置（移動）することをオペレー
タに要請するメッセージをディスプレイ１６に表示す
る。

【００６９】上記の要請に従い、オペレータによって座
標設定用点光源５４の設置位置が移動されると、次のス
テップ１０８において、位置Ｂに設置されている座標設
定用点光源５４を捕捉対象の点光源、位置Ｃに設置され
ている第１の読取望遠鏡４０を制御対象の読取望遠鏡と
して点光源捕捉制御処理を行う。点光源捕捉制御処理が
終了すると、ステップ１１０では、ステップ１０８の点
光源捕捉制御処理によって得られた方位角値θ（位置Ｂ
の座標設定用点光源５４を位置Ｃの第１の読取望遠鏡４
０で捕捉して方位角偏差が０となったときの方位角値
θ）を取り込み、この方位角値θと先のステップ１０４
で取り込んだ方位角値θとに基づいて角度∠ＡＣＢを演
算し、演算結果をＲＡＭ等に記憶する。

【００７０】次のステップ１１２では、第１の読取望遠
鏡４０を位置Ａ（第１の読取望遠鏡４０の本来の設置位
置）に設置することをオペレータに要請するメッセージ
をディスプレイ１６に表示する。上記の要請に従い、オ
ペレータによって第１の読取望遠鏡４０が設置される
と、次のステップ１１４において、位置Ｂに設置されて
いる座標設定用点光源５４を捕捉対象の点光源、位置Ａ
に設置されている第１の読取望遠鏡４０を制御対象の読
取望遠鏡として点光源捕捉制御処理を行う。

【００７１】点光源捕捉制御処理が終了すると、次のス
テップ１１６では、ステップ１１４の点光源捕捉制御処
理によって得られた方位角値θ（位置Ｂの座標設定用点
光源５４を位置Ａの第１の読取望遠鏡４０で捕捉して方
位角偏差が０となったときの方位角値θ）を取り込む。
そして次のステップ１１８では、取り込んだ方位角値θ
を、第１の読取望遠鏡４０の方位角０°に対応する方位
角値としてＲＡＭ等に記憶する。従って第１の望遠鏡４
０は、撮像方向が位置Ｂの方向に一致したときの方位角
が方位角０°とされることになる。

【００７２】次のステップ１２０では、ステップ１１４
の点光源捕捉制御処理によって得られた仰角値φ（位置
Ｂの座標設定用点光源５４を位置Ａの第１の読取望遠鏡
４０で捕捉して仰角偏差が０となったときの仰角値φ）
を取り込む。そしてステップ１２２では、取り込んだ仰
角値φを、第１の読取望遠鏡４０の仰角０°に対応する
仰角値としてＲＡＭ等に記憶する。座標設定用点光源５
４の高さは第１の読取望遠鏡４０及び第２の読取望遠鏡
４２の撮像部５２の撮像素子の受光面の中心の高さと等
しくされているので、第１の望遠鏡４０は撮像方向が水
平のときの仰角が仰角０°とされることになる。

【００７３】ステップ１２４では、位置Ｂに設置されて
いる座標設定用点光源５４を位置Ｃに設置（移動）する
ことをオペレータに要請するメッセージをディスプレイ
１６に表示する。上記の要請に従い、オペレータによっ
て座標設定用点光源５４の設置位置が移動されると、次
のステップ１２６において、位置Ｃに設置されている座
標設定用点光源５４を捕捉対象の点光源、位置Ａに設置
されている第１の読取望遠鏡４０を制御対象の読取望遠
鏡として点光源捕捉制御処理を行う。

【００７４】点光源捕捉制御処理が終了すると、次のス
テップ１２８では、ステップ１２６の点光源捕捉制御処
理によって得られた方位角値θ（位置Ｃの座標設定用点
光源５４を位置Ａの第１の読取望遠鏡４０で捕捉して方
位角偏差が０となったときの方位角値θ）を取り込み、
この方位角値θと先のステップ１１６で取り込んだ方位
角値θとに基づいて角度∠ＣＡＢを演算し、演算結果を
ＲＡＭ等に記憶する。そしてステップ１３０では、ステ
ップ１２８で演算した角度∠ＣＡＢとステップ１１０で
演算した角度∠ＡＣＢとに基づいて角度∠ＣＢＡを演算
し、演算結果をＲＡＭ等に記憶する。

【００７５】続いてステップ１３２では、第２の読取望
遠鏡４２を位置Ｂに設置することをオペレータに要請す
るメッセージをディスプレイ１６に表示する。上記の要
請に従い、オペレータによって第２の読取望遠鏡４２が
設置されると（これにより図２に示した状態になる）、
次のステップ１３４において、位置Ｃに設置されている
座標設定用点光源５４を捕捉対象の点光源、位置Ｂに設
置されている第２の読取望遠鏡４２を制御対象の読取望
遠鏡として点光源捕捉制御処理を行う。

【００７６】点光源捕捉制御処理が終了すると、次のス
テップ１３６では、ステップ１３４の点光源捕捉制御処
理によって得られた方位角値θ（位置Ｃの座標設定用点
光源５４を位置Ｂの第２の読取望遠鏡４２で捕捉して方
位角偏差が０となったときの方位角値θ）を取り込む。
そして次のステップ１３８では、取り込んだ方位角値θ
から角度∠ＣＢＡを減算した値を、第２の読取望遠鏡４
２の方位角０°に対応する方位角値としてＲＡＭ等に記
憶する。従って第２の読取望遠鏡４０は、撮像方向が位
置Ａの方向に一致したときの方位角が方位角０°とされ
ることになる。

【００７７】ステップ１４０では、ステップ１３４の点
光源捕捉制御処理によって得られた仰角値φを取り込
む。そしてステップ１４２では、取り込んだ仰角値φ
を、第２の読取望遠鏡４２の仰角０°に対応する仰角値
としてＲＡＭ等に記憶する。これにより、第２の読取望
遠鏡４２についても、撮像方向が水平のときの仰角が仰
角０°とされることになる。

【００７８】次のステップ１４４では、位置Ｃから座標
設定用点光源５４を除去すると共に、ロボットハンド２
０のハンド２８の先端部にターゲット点光源５８を取り
付けることをオペレータに要請するメッセージをディス
プレイ１６に表示し、座標設定処理を終了する。

【００７９】上記の座標設定処理が終了し、位置Ｃから
座標設定用点光源５４が除去されると共に、ロボットハ
ンド２０のハンド２８の先端部（本発明に係る基準部位
に相当）にターゲット点光源５８が取り付けられると、
制御部１２のＣＰＵにおいて、ロボットハンド２０固有
の座標系をＸＹＺ絶対座標系と対応させるための位置計
測処理が行われる。以下、この位置計測処理について、
図７のフローチャートを参照して説明する。

【００８０】ステップ２００ではロボットハンド駆動部
１８に対し、ロボットハンド２０のハンド２８の先端部
の移動目標位置として所定の計測位置の座標値（ロボッ
トハンド２０固有の座標系における座標値）を入力し、
ロボットハンド２０のハンド２８の先端部（ターゲット
点光源５８）を所定の計測位置へ移動させる。

【００８１】次のステップ２０２では、ターゲット点光
源５８を捕捉対象の点光源、位置Ａに設置されている第
１の読取望遠鏡４０を制御対象の読取望遠鏡として点光
源捕捉制御処理を行う。なお、このときの点光源捕捉制
御処理におけるステップ１５０では、移動目標位置とし
てロボットハンド駆動部１８に入力した所定の計測位置
の座標値に基づいて第１の読取望遠鏡４０の方位角及び
仰角が制御される。また、位置計測処理時に行われる点
光源捕捉制御処理（ステップ２０２及び後述するステッ
プ２０８）は本発明の演算手段に対応している。

【００８２】この点光源捕捉制御処理により、第１の読
取望遠鏡４０の撮像方向がターゲット点光源５８の方向
（すなわち基準部位が存在する方向）に正確に一致（方
位角偏差が０かつ仰角偏差が０）したときの方位角値θ
及び仰角値φが得られる。点光源捕捉制御処理が終了す
ると、次のステップ２０４では、ステップ２０２の点光
源捕捉制御処理によって得られた方位角偏差が０のとき
の方位角値θを方位角θ₁（図２も参照）としてＲＡＭ
に記憶すると共に、仰角偏差が０のときの仰角値φを仰
角φ₁（図２も参照）としてＲＡＭに記憶する。

【００８３】次のステップ２０８では、ターゲット点光
源５８を捕捉対象の点光源、位置Ｂに設置されている第
２の読取望遠鏡４２を制御対象の読取望遠鏡として点光
源捕捉制御処理を行う。この点光源捕捉制御処理によ
り、第２の読取望遠鏡４２の撮像方向がターゲット点光
源５８の方向に正確に一致（方位角偏差が０かつ仰角偏
差が０）したときの方位角値θ及び仰角値φが得られ
る。点光源捕捉制御処理が終了すると、次のステップ２
０８では、ステップ２０６の点光源捕捉制御処理によっ
て得られた方位角偏差が０のときの方位角値θを方位角
θ₂（図２も参照）としてＲＡＭに記憶すると共に、仰
角偏差が０のときの仰角値φを仰角φ₂（図２も参照）
としてＲＡＭに記憶する。

【００８４】そしてステップ２１０では、上記処理によ
って得られた方位角θ₁，θ₂、仰角φ₁，φ₂、位置Ａと
位置Ｂとの距離Ｌに基づいて、ＸＹＺ絶対座標系におけ
るターゲット点光源５８（所定の計測位置）の座標値
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を次式に従って演算する。 Ｘ＝（Ｌ・ｔａｎθ₂）／（ｔａｎθ₁＋ｔａｎθ₂） Ｙ＝Ｘ・ｔａｎθ₁ Ｚ＝√（Ｘ²＋Ｙ²）・ｔａｎφ
₁ 上記により、所定の計測位置のＸＹＺ絶対座標系におけ
る座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を高精度に求めることができ
る。所定の計測位置のロボットハンド２０固有の座標系
における座標値は既知であるので、所定の計測位置にお
けるロボットハンド２０固有の座標系とＸＹＺ絶対座標
系との対応がとれることになる。

【００８５】所定の計測位置は予め複数定められてお
り、次のステップ２１２では、全ての計測位置について
上記の処理を行ったか否か判定する。判定が否定された
場合にはステップ２００に戻り、ステップ２００以降を
繰り返す。全ての計測位置に対してステップ２００〜２
１０の処理を行うと、ステップ２１２の判定が肯定され
て位置計測処理を終了する。

【００８６】上述した作業・処理により、ロボットハン
ド２０のハンド２８の移動可能空間内の複数の計測位置
において、ロボットハンド２０固有の座標系とＸＹＺ絶
対座標系との対応が各々とれることになり、ハンド２８
の移動目標位置をＸＹＺ絶対座標系における座標値とし
て与えれば、該座標値によって表される位置へハンド２
８が精度良く移動されることになる。

【００８７】また、本第１実施形態では、第１の読取望
遠鏡４０、第２の読取望遠鏡４２がステージ３２Ａ、３
２Ｂに設置された状態で方位角方向や仰角方向に回動す
ることでターゲット点光源５８を捕捉することができる
ので、読取望遠鏡の移動範囲が小さく、読取望遠鏡４
０、４２を含むロボットハンド位置計測装置１０を設置
するために必要なスペースを小さくすることができる。

【００８８】また、読取望遠鏡４０、４２を含むロボッ
トハンド位置計測装置１０は、位置計測処理が終了すれ
ばロボットハンド２０の設置位置近傍から除去すること
ができるので、例えば複数台のロボットハンド２０が設
置されている等の状況において、個々のロボットハンド
２０に対応してステージ３２のみを設けておけば、単一
のロボットハンド位置計測装置１０を複数台のロボット
ハンド２０で共有することも可能となる。

【００８９】なお、上記では距離Ｌの値を一定値として
記憶していたが、熱膨張等によって距離Ｌが変動するこ
とによる影響が無視できない程大きい等の場合には、例
えば第１の読取望遠鏡４０及び第２の読取望遠鏡に相互
の距離（距離Ｌ）を測定する機構を設けてもよい。

【００９０】また、本第１実施形態において、点光源捕
捉制御処理（図５）における点光源捕捉精度を向上させ
る（これに伴って位置計測処理における位置計測精度も
向上する）ためには、点光源像の画素分解能を或る値以
上とする（画像中の点光源領域の大きさ（点光源領域の
画素数）を所定値以上とする）ために、撮像される画面
範囲の大きさと撮像される点光源像の大きさを調整する
ことが望ましい。ロボットハンド２０のハンド２８の先
端部の全ての移動範囲で上記のような条件を満たして点
光源像を結像させる１つの方法として、撮像部５２のレ
ンズをズームレンズで構成し、点光源捕捉制御処理のス
テップ１５０において、画像中の点光源領域の大きさが
所定値以上になるように、捕捉対象の点光源の奥行距離
（読取望遠鏡から見た奥行方向に沿った距離）に応じて
ズームレンズのズーム値（ズーム倍率）を変更すること
が考えられる。

【００９１】しかしながら、ズームレンズのズーム値を
変更すると、レンズの光軸中心がずれることで撮像素子
の受光面内における点光源像の結像位置がずれ、例とし
て図８（Ａ）に示すように画像中の点光源領域の重心位
置が変化するので、計測精度の低下に繋がる。このた
め、以下の手順でズームレンズの光軸ずれを補正するこ
とが望ましい。

【００９２】すなわち、まずロボットハンド２０のハン
ド２８の先端部の移動範囲に基づいて、読取望遠鏡によ
って撮像すべき空間（撮像空間）の範囲を求め、求めた
撮像空間を、読取望遠鏡から見た奥行方向に沿って所定
距離毎に複数の範囲に区画する。複数の範囲への区画
は、単一の範囲の奥行方向に沿った距離範囲（前記所定
距離に相当）が、単一の範囲内の各位置を或る一定のズ
ーム値で撮像したときに、前記各位置で点光源像の重心
演算が可能な程度の結像が得られる値となるように行わ
れる。これにより、各撮像範囲毎にズーム値が決定され
る。そして、各撮像範囲毎に、決定した各ズーム値にお
いてレンズの光軸中心に対応する撮像面内位置（撮像中
心）を調べ、調べた撮像中心を各撮像範囲毎に記憶して
おく。

【００９３】そして、点光源捕捉制御処理においては、
ステップ１５０で捕捉対象の点光源の奥行距離に応じて
ズームレンズのズーム値を変更した後に、変更後のズー
ム値に対応する撮像中心に点光源像の重心位置が一致し
た状態を方位角偏差及び仰角偏差が０の状態とし、方位
角偏差が０のときの方位角値θ及び仰角偏差が０のとき
の仰角値φを求める。これにより、ズームレンズの光軸
のずれを補正することができる。

【００９４】また、予め単一のズーム値についてのみ撮
像中心を調べておき、図８（Ｂ）に示す撮像中心演算処
理を行うことで、各ズーム値における撮像中心を求めて
もよい。この方法では、予め単一のズーム値についての
み撮像中心を調べておき、そのズーム値を設定し（ステ
ップ２５０）、設定した現在のズーム値に対応する撮像
範囲内へロボットハンド２０（のハンド２８の先端部）
を移動させる（ステップ２５２）。続いて、点光源捕捉
制御処理と同様に、撮像によって得られた画像の点光源
領域の重心が現在のズーム値における撮像中心に一致す
るように読取望遠鏡の方位角及び仰角を制御して、方位
角偏差が０のときの方位角値θ及び仰角偏差が０のとき
の仰角値φを求める（ステップ２５４）。

【００９５】次に、点光源の位置を固定したままでズー
ム値を変更する（ステップ２５６）。このときのズーム
値の変更量は、ボケによる影響がある場合にも点光源像
の重心演算が可能な程度の大きさとする。そして撮像に
よって得られた画像中の点光源像の重心位置を演算し
（ステップ２５８）、点光源像の重心位置と前回のズー
ム値における点光源像の重心位置とのずれ量を計測する
（ステップ２６０）。このずれ量は、ステップ２５８に
おけるズーム値の変更に伴うズームレンズの光軸位置の
ずれ量に相当するので、次のステップ２６２において、
前回のズーム値における撮像中心に対し計測したずれ量
だけずれた位置を、現在のズーム値における撮像中心と
して記憶する。

【００９６】他のズーム値における撮像中心を求める場
合（ステップ２６４の判定が否定された場合）にはステ
ップ２５２に戻り、ステップ２５６で変更した現在のズ
ーム値に対応する撮像範囲内へロボットハンドを移動さ
せ、ステップ２５４以降の処理を繰り返す。上記の撮像
中心演算処理を行うことで、各ズーム値における撮像中
心が各々求まることになる。

【００９７】〔第２実施形態〕次に本発明の第２実施形
態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分
には同一の符号を付し、説明を省略する。図９に示すよ
うに、本第２実施形態に係るロボットハンド位置計測装
置６０は、第１実施形態で説明した読取望遠鏡４０、４
２に代えて、Ｘ軸撮像装置６２、Ｙ軸撮像装置６４、Ｘ
軸ステージ６６及びＹ軸ステージ６８が設けられてお
り、これらは各々制御部１２に接続されている。

【００９８】図１０（Ｂ）に示すように、Ｘ軸撮像装置
６２は円筒状の旋回部６２Ａを備えており、旋回部６２
Ａの軸線周り（仰角φ方向）に回動可能に基部６２Ｂに
軸支されている。Ｘ軸撮像装置６２は、第１実施形態で
説明した読取望遠鏡４０、４２と同様に、旋回部６２Ａ
を仰角方向に回動させる仰角方向駆動部４８と、旋回部
６２Ａの仰角方向の回動角度を検出する仰角検出部５０
と、エリアＣＣＤ等の撮像素子を備えた撮像装置５２
と、を有している。なお、Ｙ軸撮像装置６４はＸ軸撮像
装置６２と同一の構成であるので説明を省略する。

【００９９】図１０（Ａ）に示すように、Ｘ軸ステージ
６６及びＹ軸ステージ６８は、各々一定方向に沿って延
設されたレールを備えており、互いのレールの延設方向
が直交している状態で一体化されている。Ｘ軸ステージ
６６及びＹ軸ステージ６８は、底部の複数箇所に脚部７
０が取付けられており、基準水平面３０には、該脚部７
０に対応してステージ３２が複数設けられている。Ｘ軸
ステージ６６及びＹ軸ステージ６８は、複数の脚部７０
の先端部がステージ３２のノック穴３６に各々挿入され
ることにより、基準水平面３０上の一定位置に設置され
る。

【０１００】Ｘ軸ステージ６６には、旋回部６２Ａの軸
線方向がレールの延設方向（Ｘ軸ステージ６６及びＹ軸
ステージ６８が基準水平面３０上の一定位置に設置され
た状態でのＸ軸方向）と平行になるようにＸ軸撮像装置
６２が取付けられており、Ｘ軸撮像装置６２はレールの
延設方向に沿って移動可能とされている。図９に示すよ
うに、Ｘ軸ステージ６６は、Ｘ軸撮像装置６２をレール
に沿って移動させるＸ軸方向駆動部７２と、レールの延
設方向に沿ったＸ軸撮像装置６２の位置（Ｘ軸方向位
置）を検出するＸ軸位置検出部７４を備えている。

【０１０１】Ｘ軸方向駆動部７２は、第１実施形態で説
明した方位角方向駆動部４４及び仰角方向駆動部４８と
同様にステッピングモータを駆動源とし、ステッピング
モータの回転軸の回転を図示しない駆動伝達機構を介し
て伝達することで、Ｘ軸撮像装置６２を回転軸の回転量
に比例した移動量だけ移動させる。また、Ｘ軸位置検出
部７４はリニアエンコーダ等で構成され、Ｘ軸撮像装置
６２の位置として、Ｘ軸ステージ６６のレールの延設方
向とＹ軸ステージ６８のレールの延設方向との交差位置
からの距離（詳しくは前記交差位置とＸ軸撮像装置６２
の撮像素子の受光面の中心との水平方向に沿った距離）
を検出する。

【０１０２】またＹ軸ステージ６８には、レールの延設
方向に沿って移動可能にＹ軸撮像装置６４が取付けられ
ている。図９に示すように、Ｙ軸ステージ６８は、Ｙ軸
撮像装置６４をレールに沿って移動させるＹ軸方向駆動
部７６と、レールの延設方向に沿ったＹ軸撮像装置６４
の位置（Ｙ軸方向位置）を検出するＹ軸位置検出部７８
を備えている。なお、Ｙ軸方向駆動部７６はＸ軸方向駆
動部７２と同様の構成であり、Ｙ軸位置検出部７８はＸ
軸位置検出部７４と同様の構成であるので、詳細な説明
は省略する。

【０１０３】なお、Ｘ軸撮像装置６２及びＹ軸撮像装置
６４の旋回部、基部及び仰角方向駆動部４８と、Ｘ軸ス
テージ６６及びＹ軸ステージ６８は本発明の指向手段
（詳しくは請求項３に記載の指向手段）に対応してお
り、仰角検出部５０、Ｘ軸位置検出部７４及びＹ軸位置
検出部７８は本発明の第２検出手段に対応している。

【０１０４】本第２実施形態では、ＸＹＺ絶対座標系と
して、Ｘ軸ステージ６６及びＹ軸ステージ６８が基準水
平面３０上の一定位置に設置された状態で、Ｘ軸ステー
ジ６６のレールの延設方向とＹ軸ステージ６８のレール
の延設方向との交差位置を通る鉛直線上で、Ｘ軸撮像装
置６２及びＹ軸撮像装置６４の撮像素子の受光面の中心
に相当する高さの位置を原点とし、原点を通りＸ軸ステ
ージ６６のレールの延設方向に平行な軸をＸ軸、原点を
通りＹ軸ステージ６８のレールの延設方向に平行な軸を
Ｙ軸、原点を通り鉛直方向に沿った軸をＺ軸とするＸＹ
Ｚ座標系を用いている。

【０１０５】次に本第２実施形態の作用を説明する。本
第２実施形態では、ＸＹＺ絶対座標系の原点、Ｘ軸及び
Ｙ軸を規定するＸ軸ステージ６６、Ｙ軸ステージ６８、
Ｘ軸撮像装置６２及びＹ軸撮像装置６４が予め一体に組
付けられているので、Ｘ軸位置検出部７４によって検出
されるＸ軸方向位置及びＹ軸位置検出部７８によって検
出されるＹ軸方向位置をＸＹＺ絶対座標系に対応させる
処理を組付け時に行っておくことで、座標設定処理では
上記の処理を省略可能であり、仰角検出部５０によって
検出される仰角検出値をＸＹＺ絶対座標系に対応させる
ための処理のみを第１実施形態と同様にして行えばよ
い。

【０１０６】また、Ｘ軸撮像装置６２は撮像方向をＸ軸
方向及び仰角方向に変更可能とされており、Ｙ軸撮像装
置６４は撮像方向をＹ軸方向及び仰角方向に変更可能と
されているので、本第２実施形態に係る点光源捕捉制御
処理では、第１実施形態のように方位角偏差が０のとき
の方位角値θを求めることに代えて、Ｘ軸方向偏差（又
はＹ軸方向偏差）が０のときのＸ軸方向位置ｘ（又はＹ
軸方向位置ｙ）を求めればよい。

【０１０７】すなわち、Ｘ軸撮像装置６２（又はＹ軸撮
像装置６４）の撮像方向が点光源（座標設定用点光源５
４又はターゲット点光源５８）の方向に一致していると
きの点光源領域の重心位置に対する、現在の点光源領域
の重心位置のＸ軸方向（又はＹ軸方向）に沿った偏差を
求めることを、Ｘ軸撮像装置６２（又はＹ軸撮像装置６
４）のＸ軸方向位置（又はＹ軸方向位置）を１ステップ
分ずつ順次変更しながら繰り返す。

【０１０８】このとき、Ｘ軸撮像装置６２（又はＹ軸撮
像装置６４）のＸ軸方向位置（又はＹ軸方向位置）は段
階的に（とびとびに）変化するので、Ｘ軸方向偏差（又
はＹ軸方向偏差）が０の状態が生じなかった場合には、
Ｘ軸方向偏差（又はＹ軸方向偏差）が０のときのＸ軸方
向位置ｘ（又はＹ軸方向位置ｙ）を、第１実施形態と同
様にして補間演算によって求める。なお、仰角偏差が０
のときの仰角値φについては第１実施形態と同様の処理
によって求めることができる。

【０１０９】また、位置計測処理においては、ターゲッ
ト点光源５８を捕捉対象の点光源、Ｘ軸撮像装置６２を
制御対象の撮像装置として点光源捕捉制御処理を行い、
得られたＸ軸方向位置ｘ及び仰角φを記憶すると共に、
ターゲット点光源５８を捕捉対象の点光源、Ｙ軸撮像装
置６４を制御対象の撮像装置として点光源捕捉制御処理
を行い、得られたＹ軸方向位置ｙを記憶し、ＸＹＺ絶対
座標系におけるターゲット点光源５８の座標値（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）を次式に従って演算する。Ｘ＝ｘ Ｙ＝ｙ
Ｚ＝Ｙ・ｔａｎφ上記により、所定の計測位置のＸＹ
Ｚ絶対座標系における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を高精度に
求めることができる。

【０１１０】〔第３実施形態〕次に本発明の第３実施形
態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施
形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。図１１に示すように、本第３実施形態に係るロボッ
トハンド位置計測装置８２は、第２実施形態で説明した
Ｘ軸ステージ６６及びＹ軸ステージ６８に代えてＸＹス
テージ８４が設けられている。

【０１１１】図１２（Ａ）に示すように、ＸＹステージ
８４は互いに直交するように配置された第１シャフト８
６及び第２シャフト８８を備えている。第１シャフト８
６の両端部は、第１シャフト８６の長手方向と直交する
方向（図１２に示すＸ軸方向）に沿って延設された一対
のレール（図示省略）に各々支持されており、第１シャ
フト８６はＸ軸方向に沿ってスライド移動可能とされて
いる。また、第２シャフト８８の両端部も、第２シャフ
ト８８の長手方向と直交する方向（図１２に示すＹ軸方
向）に沿って延設された一対のレール（図示省略）に各
々支持されており、第２シャフト８８はＹ軸方向に沿っ
てスライド移動可能とされている。

【０１１２】図１１に示すように、ＸＹステージ８４
は、ステッピングモータを駆動源として第１シャフト８
６をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸方向駆動部７２
と、Ｘ軸方向に沿った第１シャフト８６の位置を検出す
るＸ軸位置検出部７４と、ステッピングモータを駆動源
として第２シャフト８８をＹ軸方向に沿って移動させる
Ｙ軸方向駆動部７６と、Ｙ軸方向に沿った第２シャフト
８８の位置を検出するＹ軸位置検出部７８と、を備えて
いる。

【０１１３】また、第１シャフト８６と第２シャフト８
８の交差位置には、第１シャフト８６のＸ軸方向に沿っ
た移動に追従して移動すると共に、第２シャフト８８の
Ｙ軸方向に沿った移動に追従して移動するプレート９０
が設けられている。図示は省略するが、第１シャフト８
６を支持するレール及び第２シャフト８８を支持するレ
ールは一体化されていると共に、第２実施形態で説明し
た脚部７０と同様の脚部が複数取付けられており、各脚
部の先端部が、各脚部に対応して基準水平面３０に複数
設けられているステージ３２のノック穴３６に各々挿入
されることにより、ＸＹステージ８４は基準水平面３０
上の一定位置に設置される。

【０１１４】また、本第３実施形態では、第１実施形態
で説明した読取望遠鏡４０、４２、第２実施形態で説明
した撮像装置６２、６４に代えて、点光源検出装置９２
が設けられている。点光源検出装置９２は撮像部５２
と、ターゲット点光源５８の高さ（Ｚ軸方向距離）を検
出するＺ軸距離検出部９４から構成されている。撮像部
５２とＺ軸距離検出部９４はプレート９０上に一定距離
隔てて配置されている。Ｚ軸距離検出部９４としては種
々の構成を採用可能であるが、例えば図１２（Ａ）に示
す三角測量用ＴＶカメラ９４Ａを含んでＺ軸距離検出部
９４を構成することができる。

【０１１５】なお、ＸＹステージ８４及びプレート９０
は本発明の指向手段（詳しくは請求項４に記載の指向手
段）に対応しており、Ｘ軸位置検出部７４及びＹ軸位置
検出部７８は本発明の第２検出手段に対応している。ま
た、Ｚ軸距離検出部９４は請求項４に記載の第３検出手
段に対応している。

【０１１６】次に本第３実施形態の作用を説明する。本
第３実施形態では、ＸＹステージ８４及び点光源検出装
置９２が予め一体に組付けられているので、Ｘ軸位置検
出部７４によって検出されるＸ軸方向位置、Ｙ軸位置検
出部７８によって検出されるＹ軸方向位置、及びＺ軸距
離検出部９４によって検出されるＺ軸方向距離をＸＹＺ
絶対座標系に各々対応させる処理を組付け時に行ってお
くことで、ロボットハンド２０固有の座標系をＸＹＺ絶
対座標系と対応させるための作業及び処理を行うに際し
て座標設定処理の実行を省略可能である。

【０１１７】また、位置計測処理においては、ターゲッ
ト点光源５８を捕捉対象の点光源、撮像装置５２を制御
対象の撮像装置として点光源捕捉制御処理を行う。すな
わち、まず撮像装置５２の撮像方向がターゲット点光源
５８の方向に一致しているときの点光源領域の重心位置
（画像の中心位置）に対する、現在の点光源領域の重心
位置のＸ軸方向に沿った偏差を求めることを、撮像装置
５２のＸ軸方向位置をＸ軸方向駆動部７２によって１ス
テップ分ずつ順次変更しながら繰り返す。このとき、撮
像装置５２のＸ軸方向位置は段階的に（とびとびに）変
化するので、Ｘ軸方向偏差が０の状態が生じなかった場
合には、Ｘ軸方向偏差が０のときのＸ軸方向位置ｘを補
間演算によって求める。

【０１１８】続いて、現在の点光源領域の重心位置の画
像の中心位置に対するＹ軸方向に沿った偏差を求めるこ
とを、撮像装置５２のＹ軸方向位置をＹ軸方向駆動部７
６によって１ステップ分ずつ順次変更しながら繰り返
す。このとき、撮像装置５２のＹ軸方向位置は段階的に
（とびとびに）変化するので、Ｙ軸方向偏差が０の状態
が生じなかった場合には、Ｙ軸方向偏差が０のときのＹ
軸方向位置ｙを補間演算によって求める。

【０１１９】上記により、撮像方向がターゲット点光源
５８の方向に正確に一致（Ｘ軸方向偏差が０かつＹ軸方
向偏差が０）したときのＸ軸方向位置ｘ及びＹ軸方向位
置ｙ（すなわちＸＹＺ絶対座標系におけるＸ座標値及び
Ｙ座標値）が得られると共に、図１２（Ａ）に示すよう
に、撮像部５２はターゲット点光源５８の略鉛直下に位
置される。

【０１２０】次にターゲット点光源５８のＺ軸方向距離
をＺ軸距離検出部９４によって検出する。三角測量用Ｔ
Ｖカメラ９４Ａを含んでＺ軸距離検出部９４を構成した
場合、撮像部５２がターゲット点光源５８の略鉛直下に
位置している状態でＺ軸方向距離（すなわちＸＹＺ絶対
座標系におけるＺ座標値）の検出を行う。

【０１２１】図１２（Ａ）に示すように、三角測量用Ｔ
Ｖカメラ９４Ａは上記の状態でターゲット点光源５８が
撮像範囲内に入るように撮像方向が調整されており、前
記状態で三角測量用ＴＶカメラ９４Ａによる撮像によっ
て得られる画像中には、ターゲット点光源５８に対応す
る点光源領域が存在している。三角測量用ＴＶカメラ９
４Ａと撮像部５２との距離は既知であるので、ターゲッ
ト点光源５８のＺ軸方向距離は、三角測量の原理によ
り、前記画像上での点光源領域のＺ方向に対応する方向
に沿った位置（詳しくは重心位置）から一意に定まる。

【０１２２】このため、例えば三角測量用ＴＶカメラ９
４Ａによる撮像によって得られる画像から点光源領域を
抽出し、抽出した点光源領域の重心位置を算出し、画像
上でのＺ方向に対応する方向に沿った位置をターゲット
点光源５８のＺ軸方向距離と対応させて記憶すること
を、ターゲット点光源５８のＺ軸方向距離を変化させな
がら繰り返すことで、ターゲット点光源５８のＺ軸方向
距離と、画像中の点光源領域のＺ方向に対応する方向に
沿った重心位置と、の関係を予め求めておくことで、三
角測量用ＴＶカメラ９４Ａによる撮像によって得られる
画像からターゲット点光源５８のＺ軸方向距離を求める
ことができる。これにより、所定の計測位置のＸＹＺ絶
対座標系における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を高精度に求め
ることができる。

【０１２３】なお、上記構成において、図１２（Ｂ）に
示すように三角測量用ＴＶカメラ９４Ａを複数設け、そ
れぞれのカメラ９４Ａの撮像範囲がＺ軸方向に沿って互
いに異なりかつ一部重複している範囲となるように撮像
範囲を調整すれば、Ｚ軸方向距離の検出可能範囲に比し
て個々のカメラの撮像範囲を小さくすることができ、Ｚ
軸方向距離の検出精度を向上させることができる。

【０１２４】また、例として図１３に示すように、Ｚ軸
距離検出部９４は磁気式のリニアスケール（接触式測距
装置）９５を含んで構成することも可能である。リニア
スケール９５は三角測量用ＴＶカメラ９４Ａと同様にプ
レート９０上に設置することができる。この場合、撮像
部５２の撮像方向がターゲット点光源５８の方向に一致
している状態でのＸ軸方向位置ｘ及びＹ軸方向位置ｙを
求めた後に、求めたＸ軸方向位置ｘ及びＹ軸方向位置ｙ
に基づいてリニアスケール９５がターゲット点光源５８
の鉛直下に位置するようにプレート９０を移動させ、続
いてリニアスケール９５のアームがターゲット点光源５
８に接触する迄アームを伸長させ、ターゲット点光源５
８に接触したときのアームの伸長量からＺ軸方向距離を
求めることができる。これにより、所定の計測位置のＸ
ＹＺ絶対座標系における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を高精度
に求めることができる。

【０１２５】また、例として図１４（Ａ）に示すよう
に、Ｚ軸距離検出部９４は光レーダ装置９８を含んで構
成することも可能である。この場合、プレート９０上に
は光レーダ装置９８の投受光器９８Ａのみを設置するこ
とが望ましい。また位置計測処理の実施に際しては、ハ
ンド２８の先端部にターゲット点光源５８及び反射ミラ
ー９６を取付ける。この態様におけるＺ軸方向距離の検
出は、前述のようにＸ軸方向位置ｘ及びＹ軸方向位置ｙ
を求めた後に、求めたＸ軸方向位置ｘ及びＹ軸方向位置
ｙに基づいて投受光器９８Ａがターゲット点光源５８の
鉛直下に位置するようにプレート９０を移動させた状態
で行う。

【０１２６】図１４（Ｂ）に示すように、光レーダ装置
９８は、発振器から出力される一定周波数の信号によっ
て光源から射出された光の強度を変調し、強度変調した
光を投受光器９８Ａから鉛直方向に沿って射出させると
共に、電気信号に変換して参照光信号として位相差検出
器に入射させる。投受光器９８Ａから射出された光はハ
ンド２８の先端部に取付けられた反射ミラー９６で反射
され、投受光器９８Ａに内蔵されている光検出器によっ
て検出される。位相差検出器では参照光信号と光検出器
から出力された反射光信号との位相差を検出し、検出し
た位相差に基づいて反射ミラー９６との距離、すなわち
ハンド２８の先端部のＺ軸方向距離を検出する。これに
より、所定の計測位置のＸＹＺ絶対座標系における座標
値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を高精度に求めることができる。

【０１２７】なお、上記では本発明に係る第１検出手段
として、撮像素子を含んで構成された撮像部５２を用い
た例を説明したが、これに限定されるものではなく、例
えば受光面を複数の領域（例えば図６（Ａ）において、
２本の一点鎖線で区分されて成る４個の領域）に分割
し、各領域に設けた各光センサによる検出光量を比較す
ることで、点光源が存在している方向に対する指向方向
の偏差を検出することも可能である。

【０１２８】以上、本発明の実施形態について説明した
が、上記の実施形態は、特許請求の範囲に記載した事項
の実施態様以外に、以下に記載した事項の実施態様を含
んでいる。

【０１２９】（１）ロボットハンドの移動可能空間の近
傍に前記指向手段を着脱自在に支持するための支持部が
複数設けられており、前記指向手段は、前記支持部に装
着されることで前記移動可能空間内の近傍の一定の位置
に設置されることを特徴とする請求項１記載のロボット
ハンド位置計測装置。

【０１３０】（２）方位角及び仰角を変更可能で、ロボ
ットハンドの移動可能空間の近傍に設けられた支持部に
着脱自在かつ方位角を変更可能に支持され、方位角及び
仰角の少なくとも一方を変更することで指向方向が変化
する複数の指向手段と、前記各指向手段の指向方向とロ
ボットハンドの基準部位に取付けられた光源の存在する
方向との偏差を各々検出する第１検出手段と、各指向手
段の方位角及び仰角を所定の３次元座標系を基準にして
各々検出する第２検出手段と、各指向手段の指向方向が
前記光源の存在する方向に略一致した状態で、前記第２
検出手段によって検出された方位角及び仰角に基づい
て、前記所定の３次元座標系における前記基準部位の座
標を演算する演算手段と、を含むロボットハンド位置計
測装置。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、姿勢角、
又は位置、又は姿勢角と位置に関する少なくとも２種類
のパラメータの値を変更可能で、前記パラメータの値を
変更することで指向方向が変化する指向手段を設け、指
向手段の指向方向がロボットハンドの基準部位の存在す
る方向に略一致した状態における、指向方向と基準部位
の存在する方向との偏差及び所定の３次元座標系を基準
にして検出した前記２種類のパラメータの値に基づい
て、指向方向が基準部位の存在する方向に一致した状態
での前記パラメータの値を演算し、該パラメータの値を
用いて所定の３次元座標系における基準部位の座標を演
算するので、ロボットハンドの位置計測精度の向上を実
現できる、という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係るロボットハンド位置計測
装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】 ロボットアーム、読取望遠鏡、座標設定用点
光源を各々示す斜視図である。

【図３】 読取望遠鏡及びステージの詳細を示す斜視図
である。

【図４】 座標設定処理の内容を示すフローチャートで
ある。

【図５】 点光源捕捉制御処理の内容を示すフローチャ
ートである。

【図６】 （Ａ）は方位角偏差が０のときの方位角値の
補間演算に用いる一対の画像の一例を示すイメージ図、
（Ｂ）は補間演算の一例を示す線図である。

【図７】 位置計測処理の内容を示すフローチャートで
ある。

【図８】 撮像部のレンズをズームレンズで構成した場
合の、（Ａ）はズーム値の変更に伴う画像中の点光源領
域の重心位置の変化の一例を示すイメージ図、（Ｂ）は
撮像中心演算処理の内容を示すフローチャートである。

【図９】 第２実施形態に係るロボットハンド位置計測
装置の概略構成を示すブロック図である。

【図１０】 （Ａ）はＸ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、Ｘ
軸撮像装置、Ｙ軸撮像装置を各々示す斜視図、（Ｂ）は
撮像装置の斜視図である。

【図１１】 第３実施形態に係るロボットハンド位置計
測装置の概略構成を示すブロック図である。

【図１２】 （Ａ）及び（Ｂ）は三角測量用ＴＶカメラ
を含んでＺ軸距離検出部を構成した場合の、ＸＹステー
ジ、撮像装置、三角測量用ＴＶカメラを各々示す斜視図
である。

【図１３】 リニアスケールを含んでＺ軸距離検出部を
構成した場合の、ＸＹステージ、撮像装置、リニアスケ
ールを各々示す斜視図である。

【図１４】 （Ａ）は光レーダを含んでＺ軸距離検出部
を構成した場合の、ＸＹステージ、撮像装置、光レーダ
を各々示す斜視図、（Ｂ）は光レーダによるＺ軸距離の
検出の原理を説明するための概略ブロック図である。

【符号の説明】

１０ ロボットハンド位置計測装置 １２ 制御部 ２０ ロボットハンド ４０ 第１の読取望遠鏡 ４２ 第２の読取望遠鏡 ５２ 撮像部 ６４ Ｙ軸撮像装置 ５８ ターゲット点光源 ６０ ロボットハンド位置計測装置 ６２ Ｘ軸撮像装置 ６４ Ｙ軸撮像装置 ８２ ロボットハンド位置計測装置 ９２ 点光源検出装置 ９４ Ｚ軸距離検出部

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 CC00 FF04 FF09 FF16 FF17 FF25 FF28 GG12 JJ03 JJ05 JJ26 KK01 LL06 MM02 MM07 MM08 PP04 PP05 PP21 QQ38 SS13 UU05 3F059 DA08 DB06 DB09 FB26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 姿勢角、又は位置、又は姿勢角と位置に
   関する少なくとも２種類のパラメータの値を変更可能
   で、前記パラメータの値を変更することで指向方向が変
   化する指向手段と、 前記指向手段の指向方向とロボットハンドの基準部位の
   存在する方向との偏差を検出する第１検出手段と、 指向手段の前記少なくとも２種類のパラメータの値を所
   定の３次元座標系を基準にして検出する第２検出手段
   と、 前記指向方向が前記基準部位の存在する方向に略一致し
   た状態で、前記第１検出手段によって検出された前記偏
   差、及び前記第２検出手段によって検出された前記パラ
   メータの値に基づいて、前記指向方向が前記基準部位の
   存在する方向に一致した状態での前記パラメータの値を
   演算し、演算したパラメータの値を用いて前記所定の３
   次元座標系における前記基準部位の座標を演算する演算
   手段と、 を含むロボットハンド位置計測装置。
2. 【請求項２】 前記指向手段は複数設けられ、各指向手
   段はロボットハンドの移動可能範囲近傍の互いに異なる
   一定の位置に各々設置され、前記姿勢角に関する２種類
   のパラメータとして方位角及び仰角を各々変更可能とさ
   れており、 前記演算手段は、各指向手段の指向方向が前記基準部位
   の存在する方向に略一致した状態での各指向手段の方位
   角及び仰角を用いて前記基準部位の座標を演算すること
   を特徴とする請求項１記載のロボットハンド位置計測装
   置。
3. 【請求項３】 前記指向手段は複数設けられ、各指向手
   段は、前記姿勢角と位置に関する２種類のパラメータと
   して仰角及び各々水平でかつ互いに交差する２方向のう
   ちの互いに異なる単一の方向に沿った位置を各々変更可
   能とされており、 前記演算手段は、各指向手段の指向方向が前記基準部位
   の存在する方向に略一致した状態での各指向手段の仰角
   及び前記単一の方向に沿った位置を用いて前記基準部位
   の座標を演算することを特徴とする請求項１記載のロボ
   ットハンド位置計測装置。
4. 【請求項４】 前記指向手段は、前記位置に関する２種
   類のパラメータとして、各々水平でかつ互いに交差する
   ２方向に沿った位置を各々変更可能とされており、 鉛直方向に沿ったロボットハンドの基準部位の高さを検
   出する第３検出手段を更に備え、 前記演算手段は、前記指向手段の指向方向が前記基準部
   位の存在する方向に略一致した状態での指向手段の前記
   ２方向に沿った位置と、前記第３検出手段によって検出
   されたロボットハンドの基準部位の高さと、を用いて前
   記基準部位の座標を演算することを特徴とする請求項１
   記載のロボットハンド位置計測装置。