JP2013148490A - Detector, safety device, robot device, and method of adjusting detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出装置、安全装置、ロボット装置および検出装置の調整方法に関する。 The present invention relates to a detection device, a safety device, a robot device, and a detection device adjustment method.
従来、空間に侵入してくる物体を検知する装置として、赤外線検出装置が一般的に知られている。この赤外線検出装置では、赤外線射出装置と赤外線受光装置とが一対となって、両装置間で受発光される赤外線が物体によって遮断された場合に、赤外線受光装置から赤外線遮断の信号が送出され、例えば警報の発報、装置の緊急停止などの所定の動作が実行される。しかし、このような装置では、検出光の射出装置と受光装置が一対であることで、広い範囲にわたって、物体の進入を検出するために複数の射出装置と、それに対となる受光装置を必要とし、装置の大型化、コストアップの要因になっていた。 Conventionally, an infrared detection device is generally known as a device for detecting an object entering a space. In this infrared detecting device, when an infrared emitting device and an infrared receiving device are paired, and infrared rays received and emitted between both devices are blocked by an object, an infrared blocking signal is sent from the infrared receiving device, For example, predetermined operations such as issuing an alarm and emergency stop of the apparatus are executed. However, in such a device, since the detection light emitting device and the light receiving device are a pair, a plurality of emitting devices and a pair of light receiving devices are required to detect the entry of an object over a wide range. This was a factor in increasing the size and cost of the equipment.
そこで、複数の射出装置に対して受光装置はより少ない数で物体の進入を検出する方法、装置として、例えば特許文献1のように、複数の光源であるLEDからの放射光を、検出装置である撮像手段に集中させ、LEDと撮像手段の間にある物体形状を検出することで、光源のLEDと検出装置の撮像手段が一対で構成しなくても、物体形状、すなわち物体の侵入を検出することが可能になることが提案されている。 Therefore, as a method and device for detecting the entry of an object with a smaller number of light receiving devices with respect to a plurality of emitting devices, for example, as in Patent Document 1, radiated light from LEDs that are a plurality of light sources is detected by a detecting device. By concentrating on an image pickup means and detecting the object shape between the LED and the image pickup means, the object shape, that is, the intrusion of the object is detected even if the LED of the light source and the image pickup means of the detection device are not configured as a pair. It has been proposed that it will be possible.
上述の特許文献1では、撮像手段へLEDからの放射光を集中させるために、LED群を撮像手段へ向けて設置している。しかし、撮像手段に放射光を確実に集中させるためには、LED群を正確に設置しなければならず、その調整に多くの時間を要してしまうという課題があった。また、時間の経過と共に、例えば設置した装置の振動などによりLED群に位置ずれなどが発生することによって、LED群の設置位置の再調整を行わなければならず、生産性を低下させる課題もあった。 In the above-mentioned patent document 1, in order to concentrate the radiated light from the LED on the imaging unit, the LED group is installed toward the imaging unit. However, in order to concentrate the radiated light on the image pickup means with certainty, the LED group must be accurately installed, and there is a problem that it takes a lot of time for the adjustment. In addition, as the time elapses, for example, when the position of the LED group is shifted due to vibrations of the installed device, the installation position of the LED group must be readjusted, resulting in a problem of lowering productivity. It was.
そこで、複数の検出光の光軸を、1個の受光装置に確実に向かわせるための光軸調整を容易にする検出装置と、その検出装置を用いて確実に物体侵入を検出し装置に対する安全性を高める安全装置、そしてその安全装置を備え、安全エリアへの人の侵入、あるいはロボットの安全エリアを越えての動作に対して、人への安全を確保することができるロボット装置を提供する。 Therefore, a detection device that facilitates optical axis adjustment for reliably directing the optical axes of a plurality of detection light beams to a single light receiving device, and the safety of the device by reliably detecting object intrusion using the detection device Provided is a safety device that enhances safety, and a robot device that includes the safety device and that can ensure human safety against intrusion of a person into the safety area or operation beyond the safety area of the robot .
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。 The present invention can be realized as the following forms or application examples so as to solve at least one of the above-described problems.
〔適用例1〕本適用例の検出装置は、光源部と、前記光源部からの出射光を反射する反射面を備える反射部と、前記反射面からの反射光を撮像する撮像部と、前記撮像部からの画像信号から前記反射光の画像を形成し、前記画像の画素面積または光量を演算する画像処理部と、を備え、前記反射部は、1以上の凹面形状反射面と、1以上の凸面形状反射面と、を備え、前記反射面が前記凹面形状反射面または前記凸面形状反射面である駆動装置を備えることを特徴とする。 Application Example 1 A detection apparatus according to this application example includes a light source unit, a reflection unit including a reflection surface that reflects light emitted from the light source unit, an imaging unit that images reflected light from the reflection surface, An image processing unit that forms an image of the reflected light from an image signal from the imaging unit and calculates a pixel area or a light amount of the image, the reflecting unit including one or more concave-shaped reflecting surfaces, and one or more And a drive device in which the reflection surface is the concave reflection surface or the convex reflection surface.
本適用例の検出装置によれば、反射光の画像を大きく形成することができる凹面形状反射面を備えることにより、被検出物によって遮られる出射光の光量の変化、画像面積の変化を実質的に拡大することとなる。従って、検出感度の高い検出装置を得ることができる。また、広い領域を視野として捉えることができる凸面形状反射面を備えることにより、検出装置の光源部、反射部、そして撮像部を設置する際に、その配置位置を厳密に規制しなくても凸面形状反射面を介して撮像部からは光源部を含む広い領域を撮像することが可能となる。言い換えると、光源部からの出射光は凹面形状反射面によって容易に撮像部に反射光を向かわせ、反射光の画像形成が確実に形成できる。形成された画像を反射面の中心に形成されるように反射部を駆動させるだけで、凹面形状反射面による検出用の反射光画像が凹面形状反射面の画像領域内で形成できるように、簡単に調整することができる。 According to the detection device of this application example, by providing the concave reflection surface capable of forming a large reflected light image, a change in the amount of emitted light blocked by the detected object and a change in the image area are substantially reduced. Will be expanded. Therefore, a detection device with high detection sensitivity can be obtained. In addition, by providing a convex reflection surface that can capture a wide area as a field of view, when installing the light source unit, reflection unit, and imaging unit of the detection device, even if the arrangement position is not strictly regulated, the convex surface A wide area including the light source unit can be imaged from the imaging unit through the shape reflection surface. In other words, the light emitted from the light source unit can be easily directed to the image pickup unit by the concave reflecting surface, and the image formation of the reflected light can be reliably formed. By simply driving the reflector so that the formed image is formed at the center of the reflecting surface, the reflected light image for detection by the concave reflecting surface can be formed within the image area of the concave reflecting surface. Can be adjusted.
〔適用例2〕上述の適用例において、前記反射部は、前記凹面形状反射面を複数備え、複数の前記凹面形状反射面はそれぞれ焦点距離が異なることを特徴とする。 Application Example 2 In the application example described above, the reflecting section includes a plurality of concave reflection surfaces, and the plurality of concave reflection surfaces have different focal lengths.
上述の適用例によれば、反射光画像が反射面画像領域においてより大きくなるような凹面形状反射面を選択することにより、検出感度の高い検出装置を得ることができる。 According to the application example described above, it is possible to obtain a detection device with high detection sensitivity by selecting a concave reflection surface that makes the reflected light image larger in the reflection surface image region.
〔適用例3〕上述の適用例において、前記光源部は、直線的に配置された複数の発光部を備えていることを特徴とする。 Application Example 3 In the application example described above, the light source unit includes a plurality of light emitting units arranged linearly.
上述の適用例によれば、検出領域を広くすることができる。さらに、凹面形状反射面を用いた反射部の反射面位置調整において、反射光画像の中心を発光部の直線配列から容易に識別することができ、反射光画像の中心と凹面形状反射面の中心との距離演算を正確に行える。従って、正確な反射面位置調整が行える検出装置を得ることができる。 According to the application example described above, the detection area can be widened. Furthermore, in the reflection surface position adjustment of the reflection part using the concave reflection surface, the center of the reflected light image can be easily identified from the linear arrangement of the light emitting part, and the center of the reflection light image and the center of the concave reflection surface Can be accurately calculated. Therefore, it is possible to obtain a detection device that can accurately adjust the position of the reflecting surface.
〔適用例4〕本適用例の安全装置は、上述の適用例における検出装置と、前記画像処理部が演算した前記画素面積または前記光量から、前記出射光路上の物体の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果によって装置の駆動を制御する制御手段と、を有する制御装置と、を備えることを特徴とする。 Application Example 4 The safety device according to this application example includes the detection device according to the application example described above, and a determination unit that determines the presence or absence of an object on the emission optical path from the pixel area or the light amount calculated by the image processing unit. And a control unit that controls driving of the apparatus according to a determination result of the determination unit.
本適用例の安全装置によれば、検出感度の高い検出装置を用いることにより、機械装置への危険領域への物体、特に人体の侵入を確実に検出し、機械装置へ危険回避動作を指令する安全装置を得ることができる。 According to the safety device of this application example, by using a detection device with high detection sensitivity, it is possible to reliably detect the entry of an object, particularly a human body, into the dangerous area into the mechanical device, and to instruct the mechanical device to perform a danger avoidance operation. A safety device can be obtained.
〔適用例5〕本適用例のロボット装置は、上述の適用例に示す安全装置を備える。 Application Example 5 A robot apparatus according to this application example includes the safety device shown in the application example described above.
本適用例のロボット装置によれば、危険領域としてのロボット動作領域への物体、特に人体の侵入を確実に検出する安全装置によって、確実にロボットへ危険回避動作実行させることができる。また、ロボットの故障により定められた動作領域を越えるような暴走動作が発生した場合であっても、確実にロボットの動作を検出し、緊急停止などの緊急処置動作を実行させることができる。 According to the robot apparatus of this application example, the robot can surely execute the danger avoidance operation by the safety device that reliably detects the intrusion of an object, particularly a human body, into the robot operation area as the danger area. Further, even when a runaway operation that exceeds a predetermined operation region occurs due to a failure of the robot, it is possible to reliably detect the operation of the robot and execute an emergency treatment operation such as an emergency stop.
〔適用例6〕本適用例の検出装置の調整方法は、反射部の反射面を凸面形状反射面とし、撮像部により前記凸面形状反射面の凸反射面画像を取得する凸反射面画像取得工程と、光源部からの出射光を前記凸面形状反射面により反射させた反射光を前記撮像部により凸面反射光画像を取得する凸面反射光画像取得工程と、前記凸反射面画像の中心と、前記凸面反射光画像の中心と、の画像中心間距離を演算する画像中心間距離演算工程と、前記両画像の中心間距離と、中心間距離閾値と、を比較する比較工程と、前記比較工程の比較結果が、前記画像中心間距離が前記画像中心間距離閾値以内であった場合、前記反射面を凹面形状反射面とする反射面切替工程と、撮像部により前記凹面形状反射面が反射する凹面反射光画像を取得する凹面反射光画像取得工程と、を含むことを特徴とする。 [Application Example 6] In the adjustment method of the detection apparatus according to this application example, the reflection surface of the reflection unit is a convex reflection surface, and the convex reflection surface image acquisition step of acquiring the convex reflection surface image of the convex reflection surface by the imaging unit A convex reflected light image acquisition step of acquiring a reflected light image of the reflected light obtained by reflecting the emitted light from the light source unit by the convex reflecting surface, the center of the convex reflective surface image, An image center-to-center distance calculation step for calculating the center-to-center distance between the centers of the convex reflected light images, a comparison step for comparing the center-to-center distance between the two images, and a center-to-center distance threshold value; and When the comparison result indicates that the distance between the image centers is within the image center distance threshold, the reflection surface switching step in which the reflection surface is a concave reflection surface, and the concave surface on which the concave reflection surface is reflected by the imaging unit Concave reflection to obtain reflected light image Characterized in that it comprises an image acquisition step.
本適用例の検出装置の調整方法によれば、広い領域を視野として捉えることができる凸面形状反射面を備えることにより、検出装置の光源部、反射部、そして撮像部を設置する際に、その配置位置を厳密に規制しなくても凸面形状反射面を介して撮像部からは光源部を含む広い領域を撮像することが可能となる。言い換えると、光源部からの出射光は凹面形状反射面によって容易に撮像部に反射光を向かわせ、反射光の画像形成が確実に形成できる。形成された画像を反射面の中心に形成されるように反射部を駆動させるだけで、凹面形状反射面による検出用の反射光画像が凹面形状反射面の画像領域内で形成できるように、簡単に調整することができる。 According to the adjustment method of the detection device of this application example, when the light source unit, the reflection unit, and the imaging unit of the detection device are installed by providing a convex reflection surface that can capture a wide area as a field of view, Even if the arrangement position is not strictly regulated, it is possible to image a wide area including the light source unit from the imaging unit via the convex reflection surface. In other words, the light emitted from the light source unit can be easily directed to the image pickup unit by the concave reflecting surface, and the image formation of the reflected light can be reliably formed. By simply driving the reflector so that the formed image is formed at the center of the reflecting surface, the reflected light image for detection by the concave reflecting surface can be formed within the image area of the concave reflecting surface. Can be adjusted.
〔適用例7〕上述の適用例において、前記反射部は、焦点距離の異なる複数の前記凹面形状反射面を備え、前記凹面反射画像取得工程は、前記凹面反射光画像が、前記凹面形状反射面の凹反射面画像の画像領域内に形成されているか、を判定する判定工程と、前記判定工程の判定結果が、前記画像領域を超えて前記凹面反射光画像が形成されていると判定された場合、前記凹面形状反射面より焦点距離の長い凹面形状反射面に切り替える凹面反射面切替工程と、を含むことを特徴とする。 Application Example 7 In the application example described above, the reflection unit includes a plurality of the concave reflection surfaces having different focal lengths, and the concave reflection image acquisition step includes the step of reflecting the concave reflection light image into the concave reflection surface. A determination step for determining whether the concave reflection surface image is formed within the image area, and the determination result of the determination step determines that the concave reflection light image is formed beyond the image area A concave reflecting surface switching step of switching to a concave reflecting surface having a focal length longer than that of the concave reflecting surface.
上述の適用例によれば、反射光画像が反射面画像領域においてより大きくなるような凹面形状反射面を選択することにより、検出感度の高い検出装置を得ることができる。 According to the application example described above, it is possible to obtain a detection device with high detection sensitivity by selecting a concave reflection surface that makes the reflected light image larger in the reflection surface image region.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の検出装置を示す、(a)は概略外観図、(b)は(a)に示すA方向の矢視図である。図1(a)に示すように、検出装置100は、光源部10と、反射部40と、撮像部としての撮像装置50と、撮像装置50が取得した画像信号から画像を形成し各種演算を実行する画像処理装置60と、を備えている。光源部10は、光源となるLED12を複数備え、LED保持部11にLED12が装着されている。LED保持部11には図示しない制御装置からの制御電流が入力され、LED12が実装された実装基板に形成された配線によってLED12に電流が供給され、LED12は点灯する。
(First embodiment)
1A and 1B show a detection device according to a first embodiment, in which FIG. 1A is a schematic external view, and FIG. 1B is an arrow view in the A direction shown in FIG. As illustrated in FIG. 1A, the
反射部40は、複数の反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fを備える柱状の反射体20と、反射体20を回転駆動させる駆動部32と、駆動部32に備える図示しないアクチュエーターに連結され反射体20の柱状中心部で反射体20と結合される回転軸31と、を備える駆動装置30を備えている。反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fは、詳細は後述するが、曲率の異なる凹面形状反射面20a,20b,20c、曲率の異なる凸面形状反射面20e,20f、平面反射面20d、である。
The
撮像装置50は、光源部10のLED12の出射光Rが反射部40の反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fのいずれかの反射面によって反射される反射光Rrを受光部50aに受光し、図示しない撮像装置50の内部に備えるCCD(Charge Coupled Device)センサーに結像させ、画像処理部としての画像処理装置60において画像を形成する。形成された画像のデータは制御装置70へ送出され、制御装置70において駆動部32の駆動制御信号が生成される。
In the
検出装置100は、図1(a)に示すA方向からの矢視図である図1(b)にも示すように、光源部10は複数のLED12が図示紙面上下方向に直線的に配置されている。そして光源部10のLED12からの距離L1の所に反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fが位置するように反射部40が配置されている。さらに反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fから距離L2のところに受光部50aが位置するように撮像装置50が配置されている。このように光源部10と撮像装置50との間に反射部40を配置することによって、LED12からの出射光Rと反射光Rrとの光路を確保しながら、検出装置100を小さい設置範囲で設置することが可能となる。
As shown in FIG. 1 (b), which is an arrow view from the direction A shown in FIG. 1 (a), the
これに対して、例えば反射部40の位置、すなわちLED12からの距離L1の位置に撮像装置50を備える構成とした場合、受光部50aに備える図示しない光学レンズ系は、いわゆる広角レンズ群で構成しなければならず、高額のレンズ群を備える撮像装置50となってしまう。しかし、本実施形態に係る検出装置100では、実質的に光路長を(L1+L2)の長さで形成することができるため、広角レンズ群を用いることなく光源部10の画像を取得することができ、検出装置100のコスト上昇を抑制することができる。
On the other hand, for example, when the
図2は反射部40に備える反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fの詳細を説明する、(a)は図1(b)に示すB−B´部の断面図、(b)は図2(a)に示すC−C´部の断面図である。図2(a)に示すように、反射部40に備える反射体20は複数の反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fを備えている。本例では、反射面20a,20b,20cは凹面形状の反射面であり、反射面20e,20fは凸面形状の反射面である。また、反射面20dは平面形状の反射面に形成されている。なお反射体20は、例えば枠体に反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fの形状を有する鏡を取り付ける形態、あるいは金属もしくはプラスチックによって形成され、反射面20a,20b,20c,20d,20e,20f部分の表面に反射素材が形成された一体的な反射体20であっても良い。
FIG. 2 illustrates details of the reflecting
反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fは、それぞれ曲率が異なる曲面を有しており、図2(a)に示す本実施形態に係る検出装置100の場合には、反射面20dが平面、すなわち曲率0であり、凹面形状を有する反射面20a,20b,20cの曲率は、
(反射面20cの曲率)<(反射面20bの曲率)<(反射面20aの曲率)
の関係にあり反射面20aの曲率が最も大きく形成されている。この関係を、反射面20a,20b,20cの焦点距離で表すと、
(反射面20cの焦点距離)>(反射面20bの焦点距離)>(反射面20aの焦点距離)
となり、反射面20aが最も短い焦点距離の凹面形状を有する反射面形状であることを示している。
The
(Curvature of
Therefore, the curvature of the reflecting
(Focal length of
Thus, the reflecting
また、凸面形状の反射面20e,20fでは、その曲率は、
(反射面20eの曲率)<(反射面20fの曲率)
の関係にあり反射面20fの曲率が最も大きく形成されている。この関係を、反射面20e,20fの焦点距離で表すと、
(反射面20eの焦点距離)>(反射面20fの焦点距離)
となり、反射面20fが最も短い焦点距離の凸面形状を有する反射面形状であることを示している。
Further, in the convex reflecting
(Curvature of reflecting
Therefore, the curvature of the reflecting
(Focal length of reflecting
Thus, the reflecting
反射部40は、反射体20を回転駆動させる駆動部32を備えている。駆動部32は、図示しない回転角度を検出するエンコーダーなどを備える駆動源となるアクチュエーター32bと、アクチュエーター32bの回転駆動速度を減速させる減速装置32cと、を駆動基台32aの内部に備え、減速装置32cに接続された回転軸31を回転させることで反射体20を所定の角度に回転駆動させることができる。反射体20の回転角度、あるいは停止位置は画像処理装置60に備える図示しない演算部の演算結果により制御される。なお演算部は画像処理装置60ではなく、図示しない外部制御装置に備えても良い。
The
反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fによって反射される光源部10のLED12の画像は、図3に示すようなイメージで得られる。図3(a)は、平面形状の反射面20dによって得られる反射画像イメージである。図3(b)は、凸面形状の反射面20e,20fによって得られる反射画像イメージである。図3(c)は、凹面形状の反射面20a,20b,20cによって得られる反射画像イメージである。なお、LED12は円形の発光形状を有している場合を示す。
Images of the
図3(a)に示すように、平面形状の反射面20dによって反射されたLED12の射出光は、LED12の発光形状である円形状画像を撮像装置50は受光し画像形成する。その形成された円形画像の直径をPdとすると、図3(b)に示す凸面形状の反射面20e,20fによって反射されたLED12の射出光は、反射面20e,20fの曲面形状に沿うように画像の幅を小さくし、
Pd>Pe>Pf
の関係を示す。すなわち、凸面形状の反射面において、より曲率の大きい反射面20fのLED12の反射光は、曲面形状に沿うようにより幅の狭い楕円形状の画像に形成される。
As shown in FIG. 3A, the
Pd>Pe> Pf
The relationship is shown. That is, on the convex reflecting surface, the reflected light of the
図3(c)に示す凹面形状の反射面20a,20b,20cによって反射されたLED12の反射光は、反射面20a,20b,20cに沿うように画像の幅を広くし、
Pd<Pc<Pb<Pa
の関係を示す。すなわち、凹面形状の反射面において、より曲率の大きい反射面20aのLED12の反射光は、曲面形状に沿うようにより幅の広い楕円形状の画像に形成される。本実施形態に係る検出装置100では、上述の特に凹面形状、凸面形状の反射面により反射される反射光の画像の特徴を使い、後述する検出装置100の設置、調整を容易にするものである。
The reflected light of the
Pd <Pc <Pb <Pa
The relationship is shown. That is, on the concave reflecting surface, the reflected light of the
なお、反射体20は上述した複数の反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fを組み合わせる構成には限定されない。例えば、図4(a)に示すような弾性変形をする反射面21aを、駆動装置21bに接続させた繰出し手段21cによって反射面21aのほぼ中央部を駆動させることによって凹面形状21dあるいは凸面形状21eを選択形成させる反射体21であっても良い。また、繰出し手段21cは本例に示す機械的手段ではなく、反射面22aを含む密閉容器形状とした反射体22であってもよく、反射体22の内部圧力を液体もしくは気体によって減圧状態にすることで凹面形状22bに、加圧状態にすることで凸面形状22cに、反射面22aを選択形成させることができる。
In addition, the
(第2実施形態)
図5は、第1実施形態に係る検出装置100の制御ブロック図である。図5に示すように、検出装置100では、制御装置70は反射部40に備えるアクチュエーター32bの図示しないエンコーダーなどからの角度情報を取得し、反射体20の角度位置を演算する。この場合、例えば検出装置100を設置する場合の位置、方向の基準となるマークを反射部40に形成し、この基準マークに対する反射体20の相対角度位置を演算することで、反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fの基準マークに対する角度位置が確定できる。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a control block diagram of the
図5に示す制御ブロックを備える検出装置100の設置の際の調整方法について、図6および図7に示すフローチャートに基づき説明する。本実施形態に係る検出装置100の設置の際の調整方法は、図1に示すように予め所定の位置に光源部10、反射部40、撮像装置50が配置された状態において、反射部40に備える反射体20の回転駆動によって、撮像装置50に所望の検出画像が形成できるようにする、いわゆる微調整方法である。なお、上述した反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fについて、以降、最も曲率の大きい凸面形状を有する反射面20fを第1凸反射面20f、第1凸反射面20fより曲率の小さい凸面形状を有する反射面20eを第2凸反射面20e、という。また、もっとも曲率の小さい凹面形状を有する反射面20cを第1凹反射面20c、第1凹反射面20cより曲率の大きい凹面形状を有する反射面20bを第2凹反射面20b、第2凹反射面20bより曲率の大きい凹面形状を有する反射面20aを第3凹反射面20a、という。曲率0、すなわち平面形状を有する反射面20dは、以降、平面反射面20dという。
An adjustment method when installing the
上述したとおり、まず図1に示すように第1実施形態に係る検出装置100は、予め決められた設置位置に光源部10、反射部40、撮像装置50が配置されて第2実施形態に係る検出装置100の調整方法が実施される。
As described above, first, as illustrated in FIG. 1, the
〔反射面第1確認工程〕
設置された反射部40の反射体20に備える反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fのうち、まず光源部10のLED12の出射光を撮像装置50へ反射する反射面が第1凸反射面20fであるかを確認する反射面第1確認工程(S101)が実行される。反射面第1確認工程(S101)では反射部40に備える反射体20の角度位置検出手段、例えばエンコーダーによって、検出装置100の所定の配置位置において、エンコーダーの検出信号から制御装置70では、LED12からの出射光を撮像装置50へ反射する位置に配置されている反射面が反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fのいずれであるかを確認することができる。これにより、LED12からの出射光を撮像装置50へ反射する位置(以降、基準位置という)に第1凸反射面20fが配置されているか、を確認する。
[Reflecting surface first confirmation process]
Of the
〔反射面位置合せ工程〕
反射面第1確認工程(S101)において、基準位置に第1凸反射面が配置されている(YES)場合には、次の反射面第1撮像工程(S102)に移行する。しかし、基準位置に第1凸反射面が配置されていない(NO)場合には、基準位置に第1凸反射面が配置されるまで反射面位置合せ工程(S111)が実行される。反射面位置合せ工程(S111)では、反射部40に備える駆動装置30によって、反射体20を第1凸反射面20fが基準位置に配置されるまで回転させる。この場合、第1実施形態に係る検出装置100の反射体20は6面の反射面を反射体20の回転方向に略均等に配置した構成としているので、1回の反射面位置合せで60°回転させるように駆動し、複数回繰り返すようにしてもよく、または、第1凸反射面20fまでの回転角度を一度に回転駆動させてもよい。
[Reflective surface alignment process]
In the first reflection surface confirmation step (S101), when the first convex reflection surface is arranged at the reference position (YES), the process proceeds to the next reflection surface first imaging step (S102). However, when the first convex reflection surface is not arranged at the reference position (NO), the reflection surface alignment step (S111) is executed until the first convex reflection surface is arranged at the reference position. In the reflection surface alignment step (S111), the
〔反射面第1撮像工程〕
反射面第1確認工程(S101)において、YES、すなわち第1凸反射面20fが基準位置に配置されていることが確認されると、反射面第1撮像工程(S102)が実行される。反射面第1撮像工程(S102)では、撮像装置50によって第1凸反射面20fが撮像され、画像処理装置60へ画像データが送出され、画像形成部60aによって第1凸反射面20fの形状画像が形成される。図8(a)は、形成された第1凸反射面20fの形状画像のイメージ図である。図8(a)に示すように撮像装置50の撮像可能領域を示す画像領域P0の中に、第1凸反射面20fの形状画像である反射面画像P11が形成される。第1凸反射面20f形状の反射面画像P11が形成され、反射面画像中心位置第1演算工程へ移行する。
[Reflecting surface first imaging step]
In the first reflection surface confirmation step (S101), if YES, that is, if it is confirmed that the first
〔反射面画像中心位置第1演算工程〕
反射面画像中心位置第1演算工程(S103)では、Y方向に直線的に複数のLED12の反射光の画像が形成されることから、第1凸反射面20f形状の反射面画像P11のX方向に対する図形的中心位置を画像位置演算部60bにおいて演算する。反射面画像中心位置第1演算工程(S103)は、反射面画像P11の中心Cp1を画像領域P0における位置を演算する工程である。中心線を演算する方法としては、例えば予め反射面20a,20b,20c,20d,20e,20fの表面に画像として認識可能な中心線を形成し、反射面画像P11に中心線画像Sを形成させる。形成された中心線画像Sを反射面画像P11の中心Cp2として、中心Cp2の画像領域P0における位置を演算する。あるいは、反射面画像P11の外辺h1,h2,h3,h4の位置から反射面画像P11の中心Cp1の位置を演算する、もしくは角部k1,k2,k3,k4の座標から反射面画像P11の中心Cp1の位置を演算する、などの方法により反射面画像P11の中心Cp1もしくはCp2の画像領域P0における位置を演算し、次に反射光第1撮像工程に移行する。
[Reflecting surface image center position first calculation step]
In the reflection surface image center position first calculation step (S103), since the image of the reflected light of linearly multiple LED12 in the Y direction is formed, X in the first convex reflecting
〔反射光第1撮像工程〕
反射光第1撮像工程(S104)では、光源部10に備える複数のLED12の射出光の、第1凸反射面20fによって反射された反射光が撮像装置50によって撮像され、画像処理装置60の画像形成部60aによって反射光画像が形成される。図8(b)は、形成された第1凸反射面20fによって反射された反射光の画像のイメージの部分拡大図である。図8(b)に示すように、最も曲率の大きい第1凸反射面20fによって反射された複数のLED12の射出光の複数の反射光画像Pq1は、LED12の円形状の射出光の反射光画像Pqcに対して、Y方向に直線的に配列されたLED12の画像配列方向に交差するX方向の軸長が短い楕円状に形成される。反射光画像Pq1が形成されると反射光画像中心第1演算工程へ移行する。
[First reflected light imaging process]
In the reflected light first imaging step (S104), the reflected light reflected by the first
〔反射光画像中心第1演算工程〕
反射光画像中心第1演算工程(S105)では、反射光第1撮像工程(S104)によって得られた複数の反射光画像Pq1の配列中心線Cq1の画像領域P0に対する位置を、画像位置演算部60bにおいて演算する。反射光画像中心第1演算工程(S105)では、例えば複数の反射光画像Pq1を構成する画素のそれぞれの画像領域P0に対するX方向の位置座標値の平均値を求め、中心線Cq1の位置が演算される。そして、画像中心間距離第1演算工程に移行する。
[Reflected light image center first calculation step]
In the reflected light image center first calculation step (S105), the position of the array center line C q1 of the plurality of reflected light images P q1 obtained in the reflected light first imaging step (S104) with respect to the image region P0 is calculated as an image position. It calculates in the
〔画像中心間距離第1演算工程〕
画像中心間距離第1演算工程(S106)では上述の反射面画像中心第1演算工程(S103)および反射光画像中心第1演算工程(S105)によって求められた中心Cp1もしくはCp2と、中心Cq1との距離d1を演算する。距離d1が演算されると第1距離判定工程に移行する。
[Image center distance first calculation step]
In the first image center distance calculation step (S106), the center C p1 or C p2 obtained in the above-described reflection surface image center first calculation step (S103) and reflected light image center first calculation step (S105), and the center The distance d1 with C q1 is calculated. When the distance d1 is calculated, the process proceeds to the first distance determination step.
〔第1距離判定工程〕
第1距離判定工程(S107)では、反射体20の回転方向における設置角度が適正であるかを、画像中心間距離第1演算工程(S106)において得られた距離d1と、判定の閾値としての反射体20の設置角度が適正と判断できる距離dq1と、を制御装置70に備える比較部70bにおいて比較判定し、
|d1|≦|dq1|
すなわち、YESであれば反射面第2確認工程に移行する。なお、
|d1|>|dq1|
すなわち、NOであれば反射体角度位置調整工程に移行する。
[First distance determination step]
In the first distance determining step (S107), whether or not the installation angle in the rotation direction of the
| D1 | ≦ | d q1 |
That is, if it is YES, it will transfer to a reflective surface 2nd confirmation process. In addition,
| D1 |> | d q1 |
That is, if it is NO, it will transfer to a reflector angle position adjustment process.
〔反射体角度位置調整工程〕
第1距離判定工程(S107)において、NO、すなわち、
|d1|>|dq1|
と判定された場合、反射体角度位置調整工程(S121)が実行される。反射体角度位置調整工程(S121)では、制御装置70に備える制御部70aにおいて、比較部70bにおける距離dq1,d1の差δq1とすると、
δq1=d1−dq1
(dq1は正数、d1は、例えばX(+)方向を正数、X(−)方向を負数として演算する。)
を比較結果として、δq1の正負および値に対応した方向に反射体20の所定の回転角度の駆動信号をアクチュエーター32bへ送出し、アクチュエーター32bが駆動される。反射体角度位置調整工程(S121)の実行後、反射面第1撮像工程(S102)に移行し、反射体20の調整後の回転位置の適正が確認される。
[Reflector angular position adjustment process]
In the first distance determination step (S107), NO, that is,
| D1 |> | d q1 |
Is determined, the reflector angular position adjustment step (S121) is executed. In the reflector angle position adjusting step (S121), in the
δ q1 = d1-d q1
(D q1 is calculated as a positive number, and d1 is calculated as, for example, a positive number in the X (+) direction and a negative number in the X (−) direction.)
As a comparison result, a drive signal of a predetermined rotation angle of the
〔反射面第2確認工程〕
第1距離判定工程(S107)において、YES、すなわち、
|d1|≦|dq1|
と判定された場合、判定の対象となっている反射面を確認する反射面第2確認工程(S108)に移行する。反射面第2確認工程(S108)では、上述の反射面第1確認工程(S101)と同様に、エンコーダーからの角度情報から基準位置に配置されている反射面が、第1凸反射面20f、あるいは第2凸反射面20e、あるいは平面反射面20dのいずれであるかを確認する。本実施形態に係る検出装置100の調整方法では、反射面第1確認工程(S101)、および反射面位置合せ工程(S111)によって、工程の初めに第1凸反射面20fが基準位置に配置される工程としているが、調整工程の進行途中での外的要因などによって第1凸反射面20fが基準位置から逸脱する可能性もあることから、反射面第2確認工程(S108)を組み込むことにより、工程異常に対応させることができる。
[Reflecting surface second confirmation step]
In the first distance determination step (S107), YES, that is,
| D1 | ≦ | d q1 |
If it is determined, the process proceeds to the reflection surface second confirmation step (S108) for confirming the reflection surface to be determined. In the reflection surface second confirmation step (S108), as in the reflection surface first confirmation step (S101), the reflection surface arranged at the reference position from the angle information from the encoder is the first
〔第2凸反射面切替工程〕
反射面第2確認工程(S108)において、第1凸反射面20fが基準位置に配置されていると確認されると、第2凸反射面切替工程(S121)に移行する。第2凸反射面切替工程(S121)では、制御部70aは第2凸反射面20eが基準位置に配置されるように所定の回転角度まで反射体20を回転駆動させる指令をアクチュエーター32bに送出する。その後、反射面第1撮像工程(S102)に戻り、以降の工程を実行する。第2凸反射面切替工程(S131)によって基準位置に第2凸反射面20eが配置されると、図8(c)に示すような画像が得られる。すなわち、第2凸反射面20eは上述したように、第1凸反射面20fの曲率より小さい曲率の凸面形状の反射面を有していることによって、第2凸反射面20eによる反射光画像Pq2は、第1凸反射面20fによる反射光画像Pq1よりX方向に幅が広い楕円形状の反射光画像が得られる。
[Second convex reflection surface switching step]
When it is confirmed that the first
また、反射光画像Pq2の中心線Cr2と、第2凸反射面20eの画像中心Cp1もしくはCp2と、の距離d2は、第1凸反射面20fよりわずかな第2凸反射面20eの配置位置のずれであっても、大きく拡大されて生じてくる。言い換えると、第1距離判定工程(S107)における実質的な判定基準を厳しくすることなり、反射体20の角度位置の更なる微少修正を可能とする。すなわち、図8(c)に示す、判定の閾値としての第2凸反射面20eが基準位置に配置される反射体20の設置角度が適正と判断できる距離dq2と、第1凸反射面20fにおける距離dq1と、距離dq1に対応する反射体20の調整角度αと、距離dq2に対応する反射体20の調整角度βと、の関係が、
dq2=dq1
であっても、
β<α
となる。すなわち、曲率を小さくした凸形状反射面を用いることによって反射体20の角度ずれを拡大して検出することが可能となり、微少な反射体20の角度位置調整をすることができる。第2凸反射面20eによる反射面第1撮像工程(S102)〜反射面第2確認工程(S108)を実行し、反射面第2確認工程(S108)において第2凸反射面20eと確認されると、平面反射面切替工程(S141)に移行する。
The distance d2 between the center line C r2 of the reflected light image P q2 and the image center C p1 or C p2 of the second
d q2 = d q1
Even
β <α
It becomes. That is, by using a convex reflecting surface with a small curvature, it is possible to detect the angular deviation of the
〔平面反射面切替工程〕
平面反射面切替工程(S141)では、第2凸反射面20eから平面反射面20dへ切り替える。すなわち上述した第2凸反射面切替工程(S131)によって得られる、曲率を小さくした凸形状反射面を用いることによって反射体20の角度ずれを拡大して検出することが可能となることにおいて、平面とは曲率0、すなわち最も曲率の小さい凸形状の面であり、さらに微少な反射体20の角度位置調整をすることができる。
[Plane reflective surface switching process]
In the plane reflection surface switching step (S141), the second
以上の第1凸反射面20fに始まり第2凸反射面20e、平面反射面20dと順次、反射面を切り替えて、反射部40の基準位置に対する反射体20の回転角度位置を調整する一連の工程が、反射体20の初期設定の工程となる。これら初期設定の工程の後、検出装置100が検出する感度を最適にするための工程に移行する。
A series of steps of adjusting the rotational angle position of the
〔第1凹反射面切替工程〕
反射面第2確認工程(S108)において、平面反射面20dと確認されると第1凹反射面切替工程(S109)に移行する。第1凹反射面切替工程(S109)では、反射体20における平面反射面20dから第1凹反射面20cまでの配置角度分をアクチュエーター32bにより反射体20を回転駆動させる。第1凹反射面20cが基準位置に配置されると反射面第2撮像工程に移行する。
[First concave reflecting surface switching step]
In the reflection surface second confirmation step (S108), when the
〔反射面第2撮像工程〕
反射面第2撮像工程(S201)では、撮像装置50によって第1凹反射面20cが撮像され、画像処理装置60へ画像データが送出され、画像形成部60aによって第1凹反射面20cの形状画像が形成される。図9(a)は、形成された第1凹反射面20cの形状画像のイメージ図である。図9(a)に示すように撮像装置50の撮像可能領域を示す画像領域P0の中に、第1凹反射面20cの形状画像として反射面画像P21が形成される。第1凹反射面20c形状の反射面画像P21が形成され、反射面画像中心位置第2演算工程へ移行する。
[Reflecting surface second imaging step]
In the second reflective surface imaging step (S201), the first concave
〔反射面画像中心位置第2演算工程〕
反射面画像中心位置第2演算工程(S202)は、第1凹反射面20c形状の反射面画像P21のX方向に対する図形的中心位置を画像位置演算部60bにおいて演算する。演算方法は、上述した反射面画像中心位置第1演算工程(S103)と同様の方法により行われる。例えば、予め第1凹反射面20cに形成した中心線の画像Sを認識することにより中心Cp2を演算する方法、あるいは、反射面画像P21の4辺h1,h2,h3,h4あるいは角部k1,k2,k3,k4を認識して中心Cp1を演算する方法、などによって反射面画像P21の中心Cp1もしくはCp2を演算する。そして、次に反射光第2撮像工程に移行する。
[Reflecting surface image center position second calculation step]
Reflective surface image center position the second calculation step (S202) calculates the image
〔反射光第2撮像工程〕
反射光第2撮像工程(S203)では、光源部10に備える複数のLED12の射出光の、第1凹反射面20cによって反射された反射光が撮像装置50によって撮像され、画像処理装置60の画像形成部60aによって反射光画像が形成される。図9(b)は、形成された第1凹反射面20cによって反射された反射光の画像のイメージの部分拡大図である。図9(b)に示すように、最も曲率の小さい第1凹反射面20cによって反射された複数のLED12の射出光の反射光の複数の反射光画像Pr1は、LED12の円形状の射出光の反射光画像Prcに対して、Y方向に直線的に配列されたLED12の画像配列方向に交差するX方向の軸長が長い楕円状に形成される。反射光画像Pr1が形成されると反射光画像中心第2演算工程へ移行する。
[Second reflected light imaging step]
In the reflected light second imaging step (S203), the reflected light reflected by the first concave reflecting
〔画像中心間距離第2演算工程〕
画像中心間距離第2演算工程(S205)では、上述の反射面画像中心第2演算工程(S202)および反射光画像中心第2演算工程(S204)によって求められた中心Cp1もしくはCp2と、中心Cr1との距離d1を演算する。距離d1が演算されると第2距離判定工程に移行する。
[Image center distance second calculation step]
In the image center distance second calculation step (S205), the center C p1 or C p2 obtained in the reflection surface image center second calculation step (S202) and the reflected light image center second calculation step (S204), A distance d1 from the center C r1 is calculated. When the distance d1 is calculated, the process proceeds to the second distance determination step.
〔第2距離判定工程〕
第2距離判定工程(S206)では、反射体20の回転方向における設置角度が適正であるかを、画像中心間距離第2演算工程(S106)において得られた距離d1と、反射体20の設置角度が適正と判断できる距離dr1と、を制御装置70に備える比較部70bにおいて比較判定し、
|d1|≦|dr1|
すなわち、YESであれば画像比較工程に移行する。なお、
|d1|>|dr1|
すなわち、NOであれば反射体角度位置調整工程に移行する。
[Second distance determination step]
In the second distance determination step (S206), whether or not the installation angle in the rotation direction of the
| D1 | ≦ | d r1 |
That is, if it is YES, it will transfer to an image comparison process. In addition,
| D1 |> | d r1 |
That is, if it is NO, it will transfer to a reflector angle position adjustment process.
〔反射体角度位置調整工程〕
反射体角度位置調整工程(S231)は、上述した反射体角度位置調整工程(S121)と同様の方法により、第2距離判定工程(S206)において、NO、すなわち、
|d1|>|dr1|
と判定された場合に実行される。すなわち、制御装置70に備える制御部70aにおいて、比較部70bにおける距離dr1,d1の差δr1とした場合、δr1の正負および値に対応した方向に反射体20の所定の回転角度の駆動信号をアクチュエーター32bへ送出し、アクチュエーター32bが駆動される。反射体角度位置調整工程(S231)の実行後、反射面第2撮像工程(S201)に移行し、反射体20の調整後の回転位置の適正が確認される。
[Reflector angular position adjustment process]
The reflector angular position adjusting step (S231) is performed in the second distance determining step (S206) by the same method as the reflector angular position adjusting step (S121) described above.
| D1 |> | d r1 |
It is executed when it is determined. That is, the control unit in the
〔画像比較工程〕
第2距離判定工程(S206)において、YES,すなわち、
|d1|≦|dr1|
と判定された場合、画像比較工程(S207)に移行する。画像比較工程(S207)は、図9(c)に示すように、第1凹反射面20cの反射面画像P21のX方向の幅W21の範囲内にLED12の第1凹反射面20cによる反射光画像Pr1が形成されているかを比較、判定する工程である。すなわち反射光画像Pr1のX方向の幅を幅Wr1とした場合、比較部70bにおいて、
W21>Wr1
であり、なお且つ、反射光画像Pr1のX方向の両端と第1凹反射面20cの反射面画像P21のX方向の両辺との距離α,βが、
α>0、β>0
であるとき、反射光画像Pr1が第1凹反射面20cの反射面画像P21の領域内に形成されている(YES)と判定される。YESと判定されると、反射面第3確認工程に移行する。
[Image comparison process]
In the second distance determination step (S206), YES, that is,
| D1 | ≦ | d r1 |
If it is determined, the process proceeds to the image comparison step (S207). Image comparison step (S207), as shown in FIG. 9 (c), according to the first concave reflecting
W 21 > W r1
And the distances α and β between both ends in the X direction of the reflected light image P r1 and both sides in the X direction of the reflection surface image P 21 of the first
α> 0, β> 0
When it is determined that the reflected light image P r1 is formed in the region of the reflecting surface image P 21 of the first concave reflecting
〔反射面第3確認工程〕
反射面第3確認工程(S232)では、直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第1凹反射面20c、第2凹反射面20b、第3凹反射面20aのいずれかであるかを確認する。直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第1凹反射面20cと確認された場合には、基準位置に第2凹反射面20bを配置させる第2凹反射面切替工程(S233)へ移行する。また、直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第2凹反射面20bと確認された場合には、基準位置に第3凹反射面20aを配置させる第3凹反射面切替工程(S234)へ移行する。そして、第3凹反射面20aと確認された場合には、検出装置100の調整は終了する。
[Reflecting surface third confirmation step]
In the reflection surface third confirmation step (S232), any of the first
すなわち、上述の一の連工程のS201〜S232、S231〜S234では、図9(d)に示すように第1凹反射面20cから、第1凹反射面20cより曲率の大きい第2凹反射面20bに切り替えられることにより、第2凹反射面20bによる反射光画像Pr2は第1凹反射面20cによる反射光画像Pr1よりX方向に広がった楕円形状に形成される。すなわち、LED12の光の画像をより多くの画素数で検出することとなり、反射光画像Pr2とすることで、反射光画像Pr1より高い検出力を得ることができる。同様に、図9(e)に示すように第2凹反射面20bから、第2凹反射面20bより曲率の大きい第3凹反射面20aに切り替えられることにより、第3凹反射面20aによる反射光画像Pr3は第2凹反射面20bによる反射光画像Pr2よりX方向に広がった楕円形状に形成される。そして、最も曲率の大きい第3凹反射面20aによる画像が、反射面画像P12の領域にある場合に、第3凹反射面20aが基準位置に配置された状態で、検出装置100の調整が終了する。このように、曲率の大きい凹面形状の反射面を用いることによって、大きな画像、すなわち反射光画像の画素数を多くすることができ、高い検出力を備える検出装置100を得ることができる。なお、本実施形態に係る検出装置100の反射体20には曲率の異なる凹面形状反射面を3個備えているが、これに限定はされず、上述の反射面切替工程の繰り返しにより、反射光画像が最大の画素数になるようにすればよい。
That is, in S201 to S232 and S231 to S234 in the above-described one continuous process, as shown in FIG. 9D, the second concave reflective surface having a larger curvature than the first concave
〔反射面第4確認工程〕
画像比較工程(S207)において、第1凹反射面20cによる反射光画像Pr1、あるいは第2凹反射面20bによる反射光画像Pr2、あるいは第3凹反射面20aによる反射光画像Pr3が第1凹反射面20cの反射面画像P21の領域内に形成されていない(NO)と判定された場合、反射面第4確認工程(S208)に移行する。すなわち図10(a)に示すような、反射面画像P21の領域から、反射光画像Prの一部がはみ出し、はみ出し領域Psが存在すると画像比較工程(S207)において判定された場合に、反射面第4確認工程(S208)が実行される。この場合、上述した反射面第3確認工程(S232)と同様に、直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第1凹反射面20c、第2凹反射面20b、第3凹反射面20aのいずれかであるかを確認する。
[Reflecting surface fourth confirmation process]
In the image comparison step (S207), the reflected light image P r1 from the first concave reflecting
直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第3凹反射面20aと確認された場合は、基準位置に第2凹反射面20bを配置させる第2凹反射面切替工程(S209B)へ移行する。また、直前の画像比較工程(S207)が実行された凹面形状反射面が第2凹反射面20bと確認された場合は、基準位置に第1凹反射面20cを配置させる第1凹反射面切替工程(S209A)へ移行する。しかし、第1凹反射面20cと確認された場合には、検出装置100の調整が困難として異常判定し、図示しない表示装置に異常表示する異常判定表示工程(S241)を実行し、検出装置100の再調整を要求し、終了する。
When it is confirmed that the concave reflecting surface on which the previous image comparison step (S207) has been executed is the third concave reflecting
〔第1凹反射面切替工程、第2凹反射面切替工程〕
上述の第1凹反射面切替工程(S209A)、および第2凹反射面切替工程(S209B)によって、図10に示すように反射面画像P21よりはみ出す反射光画像Prを形成する凹面形状反射面より曲率の小さい凹面形状反射面によってX方向に小さい反射光画像Pr´を形成し、はみ出しPsを解消させる。例えば、第3凹反射面20aによって反射光画像Prが形成されるとすれば第2凹反射面20bに切り替えて反射光画像Pr´を形成し、第2凹反射面20bによって反射光画像Prが形成されるとすれば第1凹反射面20cに切り替えて反射光画像Pr´を形成する工程になる。この第1凹反射面切替工程(S209A)、または第2凹反射面切替工程(S209B)の後、反射面第3撮像工程(S210)に移行する。
[First concave reflecting surface switching step, second concave reflecting surface switching step]
A concave reflecting surface that forms a reflected light image Pr that protrudes from the reflecting surface image P 21 as shown in FIG. 10 by the first concave reflecting surface switching step (S209A) and the second concave reflecting surface switching step (S209B) described above. A small reflected light image Pr ′ is formed in the X direction by the concave reflecting surface having a smaller curvature, and the protrusion Ps is eliminated. For example, if the reflected light image Pr is formed by the third concave reflecting
〔反射面第3撮像工程〜第3距離判定工程、および反射体角度位置調整工程〕
反射面第3撮像工程(S210)〜第3距離判定工程(S215)、および反射体角度位置調整工程(S221)は、上述した反射面第2撮像工程(S201)〜第2距離判定工程(S206)、および反射体角度位置調整工程(S231)と同じ方法の工程であるで、詳細な説明は省略する。
[Reflecting surface third imaging step to third distance determining step, and reflector angle position adjusting step]
The reflective surface third imaging step (S210) to the third distance determining step (S215) and the reflector angle position adjusting step (S221) are the above-described reflective surface second imaging step (S201) to second distance determining step (S206). ) And the reflector angular position adjusting step (S231), and detailed description thereof will be omitted.
第3距離判定工程において、反射光画像中心と凹面形状反射面画像中心との距離が反射体20の設置角度が適正とされる値である、すなわちYESと判定されると、検出装置100の調整が終了し、検出動作の開始が可能となる。以上、説明したとおり、本実施形態にかかる検出装置100の調整方法は、反射体20に備える曲率の異なる凸面形状反射面によって、検出装置100の配置後の光源部10、反射部40、そして撮像装置50の各々の間の位置ずれを、まず凸面形状反射面によって狭い視野角の受光部50aの撮像装置50であっても、相対的に大きく位置ずれして光源部10が配置されたとしても、確実に光源部10の光を捉えることができる。そして、反射体20の回転量(回転角度)を微調整するだけで捕らえられた反射光画像と凸面形状反射面画像との中心間距離を短くし、凸面形状反射面画像の中心部で光源部10の光の反射光画像を形成させることで検出装置100の設置調整を行うことができる。さらに、反射体20に備える凹面形状反射面によって、反射光画像を形成する画素数を多くし、高い検出力を備える検出装置100を得ることができる。
In the third distance determination step, if the distance between the reflected light image center and the concave-shaped reflective surface image center is a value at which the installation angle of the
(第3実施形態)
図11は第3実施形態としてのロボット装置を示す外観図である。図11に示すように、ロボット装置3000は、作業用のテーブル80と、テーブル80の作業者エリア側(図示右方向)の端部に配置された第1実施形態に係る検出装置100と、図示しない基盤に固定された基台2100とアーム2200とを備えるロボット2000と、検出装置100によって物体、例えば人の手M、が検出光である出射光Rの照射領域に侵入した場合に、ロボット2000に対してロボット2000の駆動を規制するための信号を生成する安全制御部200と、を備えている。この安全制御部200と検出装置100とにより安全装置1000が構成される。なお、本形態における安全制御部200には画像処理装置60(図1参照)が含まれている。
(Third embodiment)
FIG. 11 is an external view showing a robot apparatus as a third embodiment. As shown in FIG. 11, the
検出装置100は、テーブル80上の作業者の手Mの侵入が許可されない境界に沿って出射光Rが出射されるように光源部10と、反射部40が配置され、反射部40は撮像装置50に反射光が向かうように第2実施形態で説明した調整方法によって調整されている。
In the
ロボット2000は、図示しない基盤に固定される基台2100と、基台2100に回転可能に接続されるアーム2200を有している。アーム2200は、本例では基台2100に回転可能に接続される第1アーム2210と、第1アーム2210に相対的に回転可能に接続される第2アーム2220と、第2アーム2220に相対的に回転可能に接続される第3アーム2230と、を備えている。第3アーム2230の第2アーム2220との接続される部分とは反対の第3アーム2230の端部には、図示しない被作業物を把持することが可能な指部を備えるハンド部2300が相対的に回転可能に接続されている。また、アーム2200、ハンド部2300の駆動を、図示しない外部からの指令に基づいて制御する制御部2400を備えている。
The
ロボット装置3000では、安全装置1000の手Mの侵入が許可されない領域、すなわち図11に示す出射光Rを境界とする出射光Rからロボット2000側の領域に、手Mが侵入してきた場合、図12に示すように手Mによって遮られる出射光Rに該当する反射光画像が、明度が低いPd1であったり、反射画像が形成されないPd2であったりする。このPd1,Pd2を検出装置100が物体によって遮られない出射光Rの反射光画像Prと比較する、もしくは反射光全体の画像明度の変化量を演算し、物体である手Mを検出する。図12に示す反射光画像Pr,Pd1,Pd2から、明度などを演算する方法としては、反射光画像Pr,Pd1,Pd2を構成する画素データを、例えば2値化することで、所定の画像領域内における白画素の総数もしくは、白画素総数と黒画素総数との比を演算し、明度あるいは明度の変化を演算することができる。ここで所定の画像領域とは、1つのPrが収まりかつ隣接する他のPrとは重ならないように分割された領域であって、各Prに対応した領域の形状は等しいものとする。2値化以外にも、所定の画像領域の画素データをそのまま積分することでPr,Pd1,Pd2の明度を演算することもできる。2値化しないことで微小な変化を捉え、より迅速な物体検出が可能となる。
In the
検出装置100によって手Mが検出されると、安全制御部200では物体の侵入の検出データによって、ロボット2000の制御部2400に対して、アーム2200に回避行動の実行開始を指示し、アーム2200は回避行動を実行する。ここで、回避行動とは、例えば緊急停止であってもよく、あるいは検出された手Mの侵入位置に対して遠方へハンド部2300を移動させることであってもよい。
When the hand M is detected by the
なお、本実施形態に係るロボット装置3000では安全装置1000には検出装置100を1台備える形態としたが、複数台の検出装置100を備えてもよい。例えば、本実施形態では一方向側からの手Mの侵入だけではなく、その他の方向に作業領域が設けられる場合には、その作業領域に対応する位置にも検出装置を配置すればよい。
In the
第3実施形態に係る検出装置100を備える安全装置1000、および安全装置1000を備えるロボット装置3000は、検出装置100の設置を厳密に行わなくても、検出光である出射光Rの光軸を正確に反射部40を介して撮像装置50へ向かわせる調整を容易に行うことができる。従って、容易に設置、調整作業ができる検出装置100によって、人体の侵入あるいはロボット2000の暴走による動作領域を越えた動作などを確実に検知し、ロボット2000に確実に危険回避動作を指令できる安全装置1000を備えることにより、安全で作業効率の高いロボット装置3000を得ることができる。
The
10…光源部、20…反射体、30…駆動装置、40…反射部、50…撮像部、60…画像処理装置、70制御装置…、100…検出装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光源部からの出射光を反射する反射面を備える反射部と、
前記反射面からの反射光を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの画像信号から前記反射光の画像を形成し、前記画像の画素面積または光量を演算する画像処理部と、を備え、
前記反射部は、1以上の凹面形状反射面と、1以上の凸面形状反射面と、を備え、前記反射面が前記凹面形状反射面または前記凸面形状反射面である駆動装置を備える、
ことを特徴とする検出装置。 A light source unit;
A reflection part comprising a reflection surface for reflecting light emitted from the light source part;
An imaging unit for imaging reflected light from the reflecting surface;
An image processing unit that forms an image of the reflected light from an image signal from the imaging unit and calculates a pixel area or a light amount of the image;
The reflective portion includes one or more concave-shaped reflective surfaces and one or more convex-shaped reflective surfaces, and includes a driving device in which the reflective surface is the concave-shaped reflective surface or the convex-shaped reflective surface.
A detection device characterized by that.
複数の前記凹面形状反射面はそれぞれ焦点距離が異なる、
ことを特徴とする請求項1に記載の検出装置。 The reflection portion includes a plurality of the concave shape reflection surfaces,
The plurality of concave reflecting surfaces have different focal lengths,
The detection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の検出装置。 The light source unit includes a plurality of light emitting units arranged linearly,
The detection apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記画像処理部が演算した前記画素面積または前記光量から、前記出射光路上の物体の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果によって装置の駆動を制御する制御手段と、を有する制御装置と、を備える、
ことを特徴とする安全装置。 The detection device according to any one of claims 1 to 3,
Control comprising: a determination unit that determines the presence / absence of an object on the emission optical path from the pixel area or the light amount calculated by the image processing unit; and a control unit that controls driving of the apparatus according to a determination result of the determination unit An apparatus,
A safety device characterized by that.
光源部からの出射光を前記凸面形状反射面により反射させた反射光を前記撮像部により凸面反射光画像を取得する凸面反射光画像取得工程と、
前記凸反射面画像の中心と、前記凸面反射光画像の中心と、の画像中心間距離を演算する画像中心間距離演算工程と、
前記両画像の中心間距離と、中心間距離閾値と、を比較する比較工程と、
前記比較工程の比較結果が、前記画像中心間距離が前記画像中心間距離閾値以内であった場合、前記反射面を凹面形状反射面とする反射面切替工程と、
撮像部により前記凹面形状反射面が反射する凹面反射光画像を取得する凹面反射光画像取得工程と、を含む、
ことを特徴とする検出装置の調整方法。 A convex reflection surface image acquisition step in which the reflection surface of the reflection portion is a convex shape reflection surface, and a convex reflection surface image of the convex shape reflection surface is acquired by the imaging unit;
A convex reflected light image obtaining step of obtaining a reflected light image of the reflected light obtained by reflecting the emitted light from the light source part by the convex shape reflective surface by the imaging unit;
An image center distance calculation step for calculating a distance between image centers of the center of the convex reflection surface image and the center of the convex reflection light image;
A comparison step of comparing the center-to-center distance between the images and the center-to-center distance threshold;
When the comparison result of the comparison step is that the image center distance is within the image center distance threshold, the reflection surface switching step in which the reflection surface is a concave reflection surface;
A concave reflection light image acquisition step of acquiring a concave reflection light image reflected by the concave reflection surface by the imaging unit,
A method for adjusting a detection device.
前記凹面反射光画像が、前記凹面形状反射面の凹反射面画像の画像領域内に形成されているか、を判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果が、前記画像領域を超えて前記凹面反射光画像が形成されていると判定された場合、前記凹面形状反射面より焦点距離の長い凹面形状反射面に切り替える凹面反射面切替工程と、を含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の検出装置の調整方法。 The reflection unit includes a plurality of concave-shaped reflection surfaces having different focal lengths, and the concave reflection image acquisition step includes:
A determination step of determining whether the concave reflection light image is formed in an image region of the concave reflection surface image of the concave shape reflection surface;
When the determination result of the determination step determines that the concave reflection light image is formed beyond the image area, the concave reflection surface switching is performed to switch to the concave reflection surface having a longer focal length than the concave reflection surface. Including a process,
The method for adjusting a detection apparatus according to claim 6.
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