JP2020003263A - 三次元計測装置、制御装置およびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の三次元計測を精度よく行うことのできる三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを提供すること。【解決手段】三次元計測装置は、検出範囲内の人を検出する人感センサーからの情報を受け付ける人感情報受付部と、対象物を含む領域にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、レーザー光照射部から照射されるレーザー光の出力を、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部と、レーザー光が照射された対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、画像データに基づいて、対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部と、を備え、照射制御部は、人感情報受付部が人感センサーから検出範囲内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、レーザー光の出力を第１出力とする。【選択図】図２

Description

本発明は、三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムに関するものである。

特許文献１には、三次元形状測定装置を搭載した多関節ロボットが記載されている。また、多関節ロボットに搭載された三次元形状測定装置は、対象物に向けて測定用レーザー光を走査することにより対象物部にパターンを投影する測定用レーザー光照射器と、パターンが投影された対象物の画像を取得する受光器と、を備え、受光器が取得した画像に基づいて対象物の三次元計測を行うように構成されている。

特開２００４−３３３３６９号公報

ここで、測定用レーザー光を利用した三次元形状測定装置を用いて対象物の三次元計測を行う場合には、ロボットの周囲に人が存在している場合に備えて、例えば、測定用レーザー光の出力（強度）を低くするといった対策が必要となる。しかしながら、測定用レーザー光の出力を低くすると、対象物に投影されるパターンのコントラストが低下し、対象物の三次元計測の精度が低下するという問題があった。

本発明の三次元計測装置は、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
検出範囲内の人を検出する人感センサーからの情報を受け付ける人感情報受付部と、
前記対象物を含む領域に前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光の出力を、第１出力と、前記第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部と、
前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部と、を備え、
前記照射制御部は、
前記人感情報受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、前記レーザー光の出力を前記第１出力とすることを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。 三次元計測装置の全体構成を示す図である。 図２に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。 レーザー光照射部により投影される投影パターンを示す平面図である。 ロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係るロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係るロボットシステムが有するレーザー光照射部の全体構成を示す図である。 図８に示すレーザー光照射部が有する回折光学素子を示す平面図である。

以下、本発明の三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、三次元計測装置の全体構成を示す図である。図３は、図２に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。図４は、レーザー光照射部により投影される投影パターンを示す平面図である。図５は、ロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。

図１に示すロボットシステム１は、人と共存する、すなわち、周囲で人が作業することを前提とした人共存型のロボットシステムである。そのため、ロボットシステム１は、検出範囲内の人の存在を検出し、それに応じた対応を行うように構成されている。

ロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の周囲に設定された検出範囲内の人を感知する人感センサー３と、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗを三次元計測する三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、ロボット制御装置５と通信可能なホストコンピューター６と、を有する。なお、これら各部は、有線または無線により通信可能とされ、該通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。

このようなロボットシステム１は、人感センサー３が検出範囲内で人を感知すると、検出範囲内の人の眼に入っても安全なレベルまでレーザー光Ｌの出力を下げる。これにより、検出範囲内の人にとって安全なロボットシステム１となる。以下、このようなロボットシステム１について、詳細に説明する。

＜ロボット＞
ロボット２は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット２の用途としては、特に限定されない。

ロボット２は、６軸ロボットであり、図１に示すように、床や天井に固定されるベース２１と、ベース２１に第１軸Ｏ１まわりに回動自在に連結された第１アーム２２１と、第１アーム２２１に第２軸Ｏ２まわりに回動自在に連結された第２アーム２２２と、第２アーム２２２に第３軸Ｏ３まわりに回動自在に連結された第３アーム２２３と、第３アーム２２３に第４軸Ｏ４まわりに回動自在に連結された第４アーム２２４と、第４アーム２２４に第５軸Ｏ５まわりに回動自在に連結された第５アーム２２５と、第５アーム２２５に第６軸Ｏ６まわりに回動自在に連結された第６アーム２２６と、を有する。また、第６アーム２２６にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２４が装着される。

また、ロボット２は、ベース２１に対して第１アーム２２１を回動させる第１駆動装置２５１と、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を回動させる第２駆動装置２５２と、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を回動させる第３駆動装置２５３と、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４を回動させる第４駆動装置２５４と、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を回動させる第５駆動装置２５５と、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回動させる第６駆動装置２５６と、を有する。第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、例えば、駆動源としてのモーターと、モーターの駆動を制御するコントローラーと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、を有する。そして、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、ロボット制御装置５によって独立して制御される。

なお、ロボット２としては、本実施形態の構成に限定されず、例えば、アームの数が１本〜５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット２の種類は、スカラロボットや双腕ロボットであってもよい。

＜ロボット制御装置＞
ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６からロボット２の位置指令を受け、各アーム２２１〜２２６が受けた位置指令に応じた位置となるように、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動をそれぞれ独立して制御する。ロボット制御装置５は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

＜人感センサー＞
人感センサー３は、ロボット２の周囲に設定されたレーザー光出力制御エリアＳ３（検出範囲）内の人の有無を感知する。そして、人感センサー３は、感知の結果を三次元計測装置４に送信する。なお、以下では、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合に人感センサー３から出力される第１情報を「非検知信号」ともいい、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合に人感センサー３から出力される第２情報を「検知信号」ともいう。

このような目的を達成できる限り、人感センサー３の構成は、特に限定されない。本実施形態の人感センサー３は、図１に示すように、ロボット２の上方に設けられ、レーザー光出力制御エリアＳ３の全域を撮像可能なカメラ３１を有し、カメラ３１で撮像された画像データに基づいてレーザー光出力制御エリアＳ３内の人を感知する構成となっている。ただし、カメラ３１の配置としては、天井に限定されず、例えば、壁に設けられていたり、可動式または固定式のスタンドに設けられていたり、床に設けられていたりしてもよい。また、カメラ３１の数としても、特に限定されず、２つ以上であってもよい。また、カメラ３１は、例えば、ロボット２に設けられていてもよい。また、この場合、後述するカメラ４７１がカメラ３１を兼ねていてもよい。この他にも、人感センサー３として、重量センサー、レーザー光センサー、赤外線センサー、静電容量型のセンサー等を用いてもよい。

＜三次元計測装置＞
三次元計測装置４は、位相シフト法によって対象物Ｗの姿勢、位置等を検出する。図２に示すように、三次元計測装置４は、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、レーザー光照射部４１や撮像部４７の駆動を制御したり、撮像部４７が取得した画像データから対象物Ｗの三次元点群データを生成したりする制御装置４８と、を有する。

これら各構成要素のうち、レーザー光照射部４１および撮像部４７は、それぞれ、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。また、レーザー光照射部４１は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）に向けてレーザー光Ｌを照射するように配置され、撮像部４７は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）を向き、レーザー光Ｌの照射範囲を含む領域を撮像するように配置されている。

ここで、第５アーム２２５の先端側にエンドエフェクター２４が位置する関係は、第５アーム２２５以外のアーム２２１〜２２４、２２６が動いても維持される。そのため、第５アーム２２５にレーザー光照射部４１および撮像部４７を固定することにより、三次元計測装置４は、常に、エンドエフェクター２４の先端側にレーザー光Ｌを出射することができると共に、エンドエフェクター２４の先端側を撮像することができる。したがって、エンドエフェクター２４により対象物Ｗを把持しようとするときの姿勢、つまり、エンドエフェクター２４が対象物Ｗと対向している姿勢が如何なる姿勢であっても、当該姿勢において、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することができると共に、対象物Ｗを撮像することができる。そのため、より確実に対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。

ただし、レーザー光照射部４１および撮像部４７の配置は、特に限定されず、第１〜第４アーム２２１〜２２４や第６アーム２２６に固定されていてもよい。また、レーザー光照射部４１および撮像部４７は、互いに異なるアームに固定されていてもよい。また、レーザー光照射部４１および撮像部４７の少なくとも一方は、ベース２１、床、天井、壁等の可動しない部位に固定されていてもよい。

レーザー光照射部４１は、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することにより、対象物Ｗに所定の投影パターンＰ（図４参照）を投影する機能を有する。このようなレーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、レーザー光Ｌが通過する複数のレンズを含む光学系４４と、光学系４４を通過したレーザー光Ｌを対象物Ｗに向けて走査する光走査部４５と、を有する。

レーザー光源４２としては、特に限定されず、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、外部共振器型垂直面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）等の半導体レーザーを用いることができる。レーザー光Ｌの波長としては、特に限定されず、可視域（４００〜７００ｎｍ）であってもよいし、不可視域（４００ｎｍ以下、１４００ｎｍ〜１ｍｍ）であってもよいし、近赤外線域（７００〜１４００ｎｍ）であってもよい。ただし、レーザー光Ｌの波長は、可視域（４００〜７００ｎｍ）であるのが好ましい。可視域では、レーザー光Ｌがロボット２と共存する人の眼に入ってしまっても、その人は、すぐに眩しさを感じ、瞬きによる防御反応を示すことができる。そのため、レーザー光Ｌの波長を可視域とすることにより、より安全なロボットシステム１となる。

光学系４４は、レーザー光源４２から出射されるレーザー光Ｌを平行化するコリメータレンズ４４１と、コリメータレンズ４４１によって平行化されたレーザー光Ｌを後述する回動軸Ｊと平行な方向（図２の紙面奥行き方向）に延びるライン状とするロッドレンズ４４２（レンズ）と、を有する。

光走査部４５は、ロッドレンズ４４２によってライン状となったレーザー光Ｌを走査する機能を有する。これにより、レーザー光Ｌを二次元的（面状）に拡散させて照射することができる。このように、レーザー光Ｌを二次元的に拡散させることにより、レーザー光Ｌの光路が長くなる程、単位面積当たりの出力が低下する。光走査部４５としては、特に限定されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。

本実施形態の光走査部４５は、ＭＥＭＳで構成されている。図３に示すように、光走査部４５は、可動部４５１と、可動部４５１を支持する支持部４５２と、可動部４５１と支持部４５２とを接続し、可動部４５１を支持部４５２に対して回動軸Ｊまわりに回動可能とする梁部４５３と、可動部４５１の表面（図３の紙面手前側の面）に配置され、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４と、可動部４５１の裏面（図３の紙面奥側の面）に設けられた永久磁石４５５と、永久磁石４５５と対向配置されたコイル４５６と、を有する。なお、可動部４５１、支持部４５２および梁部４５３は、例えば、シリコン基板から一体形成されている。

このような光走査部４５は、回動軸Ｊがライン状のレーザー光Ｌの延在方向とほぼ一致するように配置されている。そして、コイル４５６に駆動信号（交番電圧）が印加されると、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動し、これにより、ライン状のレーザー光Ｌが走査される。

また、光走査部４５は、支持部４５２に設けられたピエゾ抵抗部４５７を有する。ピエゾ抵抗部４５７は、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動するのに伴って支持部４５２に発生する応力に応じて抵抗値が変化する。そのため、光走査部４５では、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知することができる。なお、ピエゾ抵抗部４５７は、シリコン基板にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することにより形成することができる。

以上、レーザー光照射部４１について説明した。このようなレーザー光照射部４１では、前述したように、光学系４４および光走査部４５によってレーザー光Ｌを二次元的に拡散する。そのため、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度すなわちレーザー光Ｌが照射され得る各領域での単位時間当たりのエネルギー量が小さくなる。このような構成とすることにより、ロボット２と共存する人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことをより効果的に抑制することができる。そのため、ロボット２と共存する人にとって安全なロボットシステム１となる。

なお、レーザー光照射部４１の構成としては、対象物Ｗに所定の投影パターンＰを投影することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、光学系４４によってレーザー光Ｌをライン状に拡散しているが、これに限定されず、例えば、ＭＥＭＳやガルバノミラーを用いてライン状に拡散させてもよい。つまり、２つの光走査部４５を用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。また、例えば、２軸自由度を有するジンバル型のＭＥＭＳを用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。

撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｗに投影パターンＰが投影されている状態を撮像する。すなわち、撮像部４７は、投影パターンＰを含む少なくとも１つの対象物Ｗを撮像する。図２に示すように、撮像部４７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー等の撮像素子４７２と集光レンズ４７３とを備えたカメラ４７１で構成されている。

図２に示すように、制御装置４８は、人感センサー３からの情報を受け付ける人感情報受付部４８１と、レーザー光源４２の駆動を制御する照射制御部４８２と、光走査部４５の駆動を制御する光走査制御部４８３と、撮像部４７の駆動を制御する撮像制御部４８４と、撮像部４７が取得した画像データに基づいて対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、を有する。

制御装置４８は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存（記憶）されており、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

光走査制御部４８３は、コイル４５６に駆動信号を印加することにより、光走査部４５の駆動を制御する。また、光走査制御部４８３は、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知する。照射制御部４８２は、レーザー光源４２に駆動信号を印加することにより、レーザー光源４２の駆動を制御する。照射制御部４８２は、光走査制御部４８３が検知する可動部４５１の回動と同期させてレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射し、例えば、図４に示すような、輝度値の明暗で表現した縞模様の投影パターンＰを対象物Ｗ上に形成する。

照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力として、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力を選択することができる。なお、照射制御部４８２は、さらに、第２出力よりも低い第３出力、第３出力よりも低い第４出力等を選択することが出来るように構成されていてもよい。つまり、照射制御部４８２が有する出力の選択数は、特に限定されない。

ここで、照射制御部４８２は、可動部４５１の回動が開始された後にレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する。すなわち、可動部４５１の回動を開始する時刻よりもレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する時刻の方が遅い。例えば、可動部４５１が回動しておらず姿勢が一定の状態でレーザー光Ｌを出射すると、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまう。仮に、レーザー光Ｌの光路上にロボット２と共存する人の眼があった場合、レーザー光Ｌがその人の眼に入り続け、レーザー光Ｌの強度等によっては、眼に悪影響を与えるおそれがある。これに対して、レーザー光Ｌが出射されるより先に可動部４５１の回動が開始されていれば、レーザー光Ｌが走査され、同じ個所に照射され続けることが無い。そのため、上述のような問題が生じ難くなり、ロボット２と共存する人にとってより安全なロボットシステム１となる。

なお、照射制御部４８２は、光走査制御部４８３がコイル４５６に駆動信号を印加しているか否かに基づいて可動部４５１が回動しているか否かを判断してもよいが、それよりも、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて可動部４５１が回動しているか否かを判断するのが好ましい。例えば、光走査部４５の故障や断線等に起因して駆動信号をコイル４５６に印加しているにも関わらず可動部４５１の回動が開始されないおそれが考えられる。これに対して、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づけば、可動部４５１の回動が開始されないとピエゾ抵抗部４５７の抵抗値が変化しないため、可動部４５１が回動を開始していることを確実に確認することができる。そのため、ロボット２と共存する人にとってより安全なロボットシステム１となる。

撮像制御部４８４は、撮像部４７（カメラ４７１）の駆動を制御する。ここで、投影パターンＰは、π／２ずつずらして４回投影され、撮像制御部４８４は、その都度、投影パターンＰが投影された対象物Ｗを撮像部４７で撮像する。ただし、投影パターンＰの投影回数は、特に限定されず、撮影結果から位相が計算できる枚数であればよい。また、ピッチの大きなパターンや逆に小さなパターンを用いて同様の投影と撮影を行い、位相接続を行ってもよい。ピッチの種類を増やすほど、計測範囲と分解能を向上させることができるが、撮影回数が増す分、画像データを取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度および計測範囲とロボット２の稼働効率との兼ね合いから投影パターンＰの投影回数を適宜設定すればよい。

また、撮像制御部４８４は、撮像部４７の撮像モードとして、第１露光時間で対象物Ｗを撮像する第１撮像モードと、第１露光時間よりも長い第２露光時間で対象物Ｗを撮像する第２撮像モードと、を有し、これらを選択することができる。なお、撮像制御部４８４は、撮像部４７の撮像モードとして、第２露光時間よりも長い第３露光時間で対象物Ｗを撮像する第３撮像モード、第３露光時間よりも長い第４露光時間で対象物Ｗを撮像する第４撮像モード等を有していてもよい。つまり、撮像制御部４８４が有する撮像モードの数は、特に限定されない。

前述したように、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力として第１出力と、第１出力よりもレーザー強度が低い第２出力と、を選択することができる。照射制御部４８２が第１出力を選択している場合、撮像制御部４８４は、第１撮像モードを選択する。第１出力では、十分に明るい投影パターンＰが投影されるため、露光時間の短い第１撮像モードとすることにより、カメラ４７１が取得する画像の所謂「白飛び」を抑制しつつ、適度な明るさおよびコントラスを有する画像データを取得することができる。一方、照射制御部４８２が第２出力を選択している場合、撮像制御部４８４は、第２撮像モードを選択する。第２出力では、第１出力よりも暗い投影パターンＰが投影されるため、露光時間の長い第２撮像モードとすることにより、所謂「黒潰れ」を抑制しつつ、適度な明るさおよびコントラスを有する画像データを取得することができる。

このように、第１撮像モードと第２撮像モードとをレーザー光Ｌの出力に応じて適宜変更することにより、第１出力および第２出力のいずれの出力で投影された投影パターンＰであっても、カメラ４７１によって、対象物Ｗの三次元計測を行うのに十分な明るさおよびコントラストを有する画像データを取得することができる。

第１露光時間および第２露光時間は、それぞれ、特に限定されず、第１出力および第２出力で投影される投影パターンＰの明るさに応じて適宜設定することができるが、例えば、第１撮像モードと第２撮像モードとで、露光量（撮像素子に入射する光の強さ×露光時間）が互いに等しくなるように設定することが好ましい。これにより、第１撮像モードで取得した画像データと第２撮像モードで取得した画像データとをより均質なものとすることができる。

なお、上述の構成ではレーザー光Ｌの出力に応じて露光時間を適宜変更しているが、これに限定されず、例えば、レーザー光Ｌの出力に応じて絞り値を適宜変更してもよい。例えば、撮像制御部４８４は、照射制御部４８２が第１出力を選択している場合、第１の絞り値を選択し、照射制御部４８２が第１出力を選択している場合、第１絞り値よりも開放側の第２絞り値を選択するようになっていてもよい。ただし、絞り値を変更することにより、カメラ４７１の被写界深度が変化し、画像のピントずれ等が生じるおそれがあるため、本実施形態のように露光時間を変更する方が好ましい。

点群データ生成部４８５は、位相シフト法を用いて、撮像部４７が取得した複数の画像データから対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する。そして、点群データ生成部４８５で生成した三次元点群データは、ホストコンピューター６に送信される。なお、三次元点群データとは、例えば、画像データ上の各点の三次元座標を記録したデータである。

ホストコンピューター６は、点群データ生成部４８５から受信した三次元点群データに基づいて、対象物Ｗの姿勢、位置（空間座標）等を含む三次元情報を算出する算出部６１を有する。例えば、算出部６１には対象物Ｗの形状に関する情報が記憶されており、三次元点群データと対象物Ｗの形状とをマッチングすることにより、対象物Ｗの姿勢や位置を算出することができる。ただし、これに限定されず、三次元点群データから対象物Ｗの形状を取得してもよい。

また、ホストコンピューター６は、算出した対象物Ｗの三次元情報からロボット２の位置指令を生成し、生成した位置指令をロボット制御装置５に送信する。ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６から受信した位置指令に基づいて第１〜第６駆動装置２５１〜２５６をそれぞれ独立して駆動し、第１〜第６アーム２２１〜２２６を指示された位置に移動させる。

なお、本実施形態では、ホストコンピューター６が算出部６１を有するが、これに限定されず、例えば、三次元計測装置４やロボット制御装置５が算出部６１を有していてもよいし、別の装置が有していてもよい。

以上、ロボットシステム１の構成について説明した。次に、ロボットシステム１の制御方法について説明する。図５に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２の駆動によりエンドエフェクター２４の先端が位置し得る領域である最大可動エリアＳ１と、最大可動エリアＳ１よりも大きく、第１出力で出射されたレーザー光Ｌの強度が所定強度よりも高い強度となり得る領域である高強度レーザー光照射エリアＳ２と、を有する。そして、ロボットシステム１には、高強度レーザー光照射エリアＳ２よりも大きく、高強度レーザー光照射エリアＳ２の全域を内包するレーザー光出力制御エリアＳ３（検出範囲）が設定されている。なお、図５では、説明の便宜上、エリアＳ１〜Ｓ３をそれぞれ円形で示しているが、各エリアの形状は、特に限定されない。

なお、前記「所定強度」とは、特に限定されないが、例えば、人体に影響を与えない程度のレーザー光Ｌの強度とすることもでき、第２出力でのレーザー光Ｌの強度とすることもできる。また、レーザー光出力制御エリアＳ３（検出範囲）とは、レーザー光照射部４１から所定の距離以下の範囲であり、レーザー光Ｌが照射される照射範囲を含む。

まず、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合、すなわち、人感情報受付部４８１が人感センサー３から非検知信号を受け付けている場合について説明する。ここで、「人がいない」とは、人の全部または一部がレーザー光出力制御エリアＳ３に存在しないことを言う。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいないため、高強度のレーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがほとんどない。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力でレーザー光Ｌを出射し、撮像制御部４８４は、第１撮像モードで対象物Ｗを撮像する。また、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合は、ロボット２と人とがぶつかるおそれもほとんどない。したがって、ロボット制御装置５は、通常の移動速度で第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。

次に、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、すなわち、人感情報受付部４８１が人感センサー３から検知信号を受け付けている場合について説明する。ここで、「人がいる」とは、人の全部または一部がレーザー光出力制御エリアＳ３に存在することを言う。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいるため、レーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがある。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力よりも低強度の第２出力でレーザー光Ｌを出射し、撮像制御部４８４は、第１撮像モードよりも露光時間の長い第２撮像モードで対象物Ｗを撮像する。また、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、ロボット２と人とがぶつかるおそれもある。したがって、ロボット制御装置５は、上述した通常の移動速度よりも遅い移動速度（角速度）で第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。

このように、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合は、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合と比べて高強度のレーザー光Ｌを用い、短い露光時間で対象物Ｗを撮像する。これにより、対象物Ｗの三次元計測に要する時間を短くすることができ、ロボット２の稼働効率（処理速度）を高めることができる。これに対して、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合は、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合と比べて低強度のレーザー光Ｌを用い、長い露光時間で対象物Ｗを撮像する。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合と比べて対象物Ｗの三次元計測に要する時間が長くなり、ロボット２の稼働効率が低下するが、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人の眼に入っても安全なレベルまでレーザー光Ｌの出力が落とされているため、当該人の安全を確保することができる。

また、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合は、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合と比べて第１〜第６アーム２２１〜２２６の移動速度をそれぞれ遅くする。これにより、仮に、ロボット２と人とが接触しても、その衝撃を小さく抑えることができる。そのため、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人にとって安全なロボットシステム１となる。

なお、これに限定されず、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出射を停止してもよい。また、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、撮像制御部４８４は、第１撮像モードで対象物Ｗを撮像してもよい。これにより、第２撮像モードで対象物Ｗを撮像する場合と比べて画像データの質が悪く、対象物Ｗの三次元計測の精度が低下するが、対象物Ｗの三次元計測に要する時間を短くすることができる。そのため、ロボット２の稼働効率（処理速度）を高めることができる。また、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、ロボット制御装置５は、第１〜第６アーム２２１〜２２６の駆動をそれぞれ停止してもよい。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人にとってより安全なロボットシステム１となる。

次に、対象物Ｗの三次元計測を行っている途中で、人感情報受付部４８１が受け付ける信号が変化する場合について説明する。なお、「三次元計測を行っている途中」とは、例えば、１枚目の画像データを取得するためにレーザー光Ｌの出射を開始したときから、最後（本実施形態では４枚目）の画像データを取得し終え、レーザー光Ｌの出射を停止したときまでとすることができる。

まず、対象物Ｗの三次元計測を行っている途中にレーザー光出力制御エリアＳ３内から人が退避した場合、すなわち、対象物Ｗの三次元計測を行っている途中に人感情報受付部４８１が受け付ける信号が検出信号から非検出信号に変化した場合について説明する。この場合、照射制御部４８２は、対象物Ｗの三次元計測が終了するまでレーザー光Ｌの出力を第２出力に維持し、撮像制御部４８４は、カメラ４７１の撮像モードを第２撮像モードに維持する。つまり、三次元計測の途中でレーザー光出力制御エリアＳ３内から人が退避したからといって、それに合わせてレーザー光Ｌの出力を第１出力に変更し、カメラ４７１の撮像モードを第１撮像モードに変更するのではなく、対象物Ｗの三次元計測が終了するまで、レーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持する。

対象物Ｗの三次元計測を行っている途中でレーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を変更すると、それに起因して、例えば、変更前に取得した画像データと変更後に取得した画像データとの間で明るさやコントラストの差が生じたり、レーザー光Ｌの出力を変更する際に投影パターンＰに歪みや抜けが生じたりし、対象物Ｗの三次元計測の精度が低下するおそれがある。これに対して、レーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持することにより、上述のような問題が生じるおそれが無く、対象物Ｗの三次元計測をより精度よく行うことができる。

もちろん、上述のような問題が生じても構わない場合や上述のような問題が生じないような構成となっている場合（例えば、第１撮像モードと第２撮像モードとで露光量が等しい場合）等には、人感情報受付部４８１が受け付ける信号が検出信号から非検出信号に変化したのに応じて、レーザー光Ｌの出力を第２出力から第１出力に変更すると共に、カメラ４７１の撮像モードを第２撮像モードから第１撮像モードに変更し、変更後の条件で対象物Ｗの三次元計測を継続してもよい。これにより、レーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持する場合と比べて、対象物Ｗの三次元計測に要する時間が短くなり、ロボット２の稼働効率が向上する。

また、別の制御として、レーザー光出力制御エリアＳ３内から人が退避したら、対象物Ｗの三次元計測を中止し、レーザー光Ｌの出力を第２出力から第１出力に変更すると共に、カメラ４７１の撮像モードを第２撮像モードから第１撮像モードに変更した上で、対象物Ｗの三次元計測を初めからやり直してもよい。これにより、それまでの測定の進み具合によっては、上述のようなレーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持する場合と比べて、対象物Ｗの三次元計測に要する時間が短くなり、ロボット２の稼働効率が向上する。

次に、対象物Ｗの三次元計測を行っている途中にレーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入した場合、すなわち、対象物Ｗの三次元計測の途中に人感情報受付部４８１が受け付ける信号が非検出信号から検出信号に変化する場合について説明する。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入したら、それに合わせて、レーザー光Ｌの出力を第１出力から第２出力に変更すると共に、カメラ４７１の撮像モードを第１撮像モードから第２撮像モードに変更し、変更後の条件で対象物Ｗの三次元計測を継続する。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内の人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことが抑制され、より安全なロボットシステム１となる。また、対象物Ｗの三次元計測を継続することができるため、例えば、三次元計測をやり直す場合と比べて、対象物Ｗの三次元計測に要する時間が短くなり、ロボット２の稼働効率が向上する。

また、別の制御として、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入したら、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出射を停止してもよい。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内の人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことが抑制され、より安全なロボットシステム１となる。なお、前述したように、第３出力、第４出力等を有する場合には、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入したら、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力を第３、第４出力に切り替えてもよい。

ここで、レーザー光出力制御エリアＳ３の大きさとしては、特に限定されないが、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入してから高強度レーザー光照射エリアＳ２に到達する時間Ｔ１が、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人が侵入してからレーザー光Ｌの出力が第１出力から第２出力に切り替わるかレーザー光Ｌの出射が停止されるまでの時間Ｔ２よりも長くなるように設定する。これにより、レーザー光Ｌの出力を変更している間に人が高強度レーザー光照射エリアＳ２内に侵入してしまい、その人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことを効果的に抑制することができる。なお、時間Ｔ１は、例えば、作業中の人の移動速度や移動ルート等に基づいて適宜算出することができる。

以上、ロボットシステム１について詳細に説明した。このようなロボットシステム１は、前述したように、ロボット２と、レーザー光出力制御エリアＳ３（検出範囲）内の人を検出する人感センサー３と、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４と、三次元計測装置４による計測結果に基づいてロボット２の動作を制御するロボット制御装置５と、を備える。また、三次元計測装置４は、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光照射部４１から照射されるレーザー光Ｌの出力を、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部４８２と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、を備える。また、照射制御部４８２は、人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいないことを示す情報が出力されている場合、レーザー光Ｌの出力を第１出力とする。レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合は、レーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがない。したがって、第１出力でレーザー光Ｌを出射することにより、第２出力でレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、対象物Ｗにより明るい投影パターンＰを投影することができ、その分、三次元計測に要する時間が短くなる。そのため、ロボット２の処理スピードが向上する。一方で、人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいることを示す信号が出力されている場合は、出力を第２出力とする。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人の眼に入っても安全なレベルまでレーザー光Ｌの出力を下げることができ、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人にとって安全なロボットシステム１となる。

また、前述したように、三次元計測装置４は、レーザー光出力制御エリアＳ３（検出範囲）内の人を検出する人感センサー３からの情報を受け付ける人感情報受付部４８１と、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光照射部４１から照射されるレーザー光Ｌの出力を、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部４８２と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、画像データに基づいて、対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、を備える。そして、照射制御部４８２は、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、レーザー光Ｌの出力を第１出力とする。レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合は、レーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがない。したがって、第１出力でレーザー光Ｌを出射することにより、第２出力でレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、対象物Ｗにより明るい投影パターンＰを投影することができ、その分、三次元計測に要する時間が短くなる。そのため、ロボット２の処理スピードが向上する。

また、前述したように、照射制御部４８２は、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいることを示す第２情報を受け付けている場合、レーザー光Ｌの出力を第２出力とする。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人の眼に入っても安全なレベルまでレーザー光Ｌの出力を下げることができ、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人にとって安全なロボットシステム１となる。

また、前述したように、照射制御部４８２は、第２出力でレーザー光Ｌの照射を開始し、レーザー光Ｌ照射が完了するまでに人感情報受付部４８１が第１情報を受け付けた場合、第２出力でのレーザー光Ｌの照射を維持する。つまり、三次元計測の途中で人感情報受付部４８１が受け付ける信号が検出信号から非検出信号に変化しても、対象物Ｗの三次元計測が終了するまで、レーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持する。計測の途中でレーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を変更すると、それに起因して、例えば、画像データ内で明るさやコントラストの差が生じたり、変更前の画像データと変更後の画像データとの間で明るさやコントラストの差が生じたり、レーザー光Ｌの出力を切り替える際に投影パターンＰに歪みや抜けが生じたりし、対象物Ｗの三次元計測の精度が低下するおそれがある。そのため、レーザー光Ｌの出力やカメラ４７１の露光時間を維持することにより、上述のような問題が生じるおそれが無く、対象物Ｗの三次元計測をより精度よく行うことができる。

また、前述したように、照射制御部４８２は、第１出力でレーザー光Ｌの照射を開始し、レーザー光Ｌ照射が完了するまでに人感情報受付部４８１が第２情報を受け付けた場合、レーザー光Ｌの出力を第２出力に切り替えるか、レーザー光Ｌの照射を停止する。これにより、レーザー光出力制御エリアＳ３内にいる人にとって安全なロボットシステム１となる。

また、前述したように、撮像部４７の撮像モードを制御する撮像制御部４８４を有する。また、撮像制御部４８４は、撮像モードとして、撮像部４７の露光時間が第１露光時間である第１撮像モードと、撮像部４７の露光時間が第１露光時間よりも長い第２撮像モードと、を有し、レーザー光Ｌの出力が第１出力の場合は、第１撮像モードとする。このように、高強度のレーザー光Ｌが照射されている場合に、短時間の露光時間とすることにより、適切な明るさとコントラストとを有する画像データを取得することができる。そのため、対象物Ｗの三次元計測をより高精度に行うことができる。

また、前述したように、撮像制御部４８４は、レーザー光Ｌの出力が第２出力の場合は、撮像モードを第２撮像モードとする。このように、低強度のレーザー光Ｌが照射されている場合に、長時間の露光時間とすることにより、適切な明るさとコントラストとを有する画像データを取得することができる。そのため、対象物Ｗの三次元計測をより高精度に行うことができる。

また、前述したように、レーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを拡散させるミラー４５４を有する。このように、レーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離間する程、レーザー光Ｌの強度が低下するため、より安全な三次元計測装置４となる。

また、前述したように、レーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを拡散させるレンズとしてのロッドレンズ４４２を有する。このように、レーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離間する程、レーザー光Ｌの強度が低下するため、より安全な三次元計測装置４となる。

また、制御装置４８は、レーザー光出力制御エリアＳ３内の人を検出する人感センサー３からの情報を受け付ける人感情報受付部４８１と、レーザー光照射部４１から照射されるレーザー光Ｌの出力を、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部４８２と、を備える。また、照射制御部４８２は、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、レーザー光Ｌの出力を第１出力とする。レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいない場合は、レーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがない。したがって、第１出力でレーザー光Ｌを出射することにより、第２出力でレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、対象物Ｗにより明るい投影パターンＰを投影することができ、その分、三次元計測に要する時間が短くなる。そのため、ロボット２の稼働効率が向上する。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。

以下の説明では、第２実施形態のロボットシステムについて前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第２実施形態のロボットシステム１は、検出範囲として、レーザー光出力制御エリアＳ３と、レーザー光出力制御エリアＳ３よりも広いロボット駆動制御エリアＳ４が設定されていること以外は、前述した第１実施形態のロボットシステム１とほぼ同様である。なお、図６では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図６に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２の駆動によりエンドエフェクター２４の先端が位置し得る領域である最大可動エリアＳ１と、第１出力で出射されたレーザー光Ｌの強度が所定強度よりも高い強度となり得る領域である高強度レーザー光照射エリアＳ２と、を有する。そして、ロボットシステム１には、検出範囲として、レーザー光Ｌの出力を制御するためのレーザー光出力制御エリアＳ３と、ロボット２の駆動を制御するためのロボット駆動制御エリアＳ４と、が設定されている。高強度レーザー光照射エリアＳ２は、最大可動エリアＳ１よりも大きく、最大可動エリアＳ１の全域を内包している。

次に、このような構成のロボットシステム１の駆動方法について説明する。まず、人感情報受付部４８１が人感センサー３からロボット駆動制御エリアＳ４内に人がいないことを示す信号を受け付けている場合について説明する。この場合、ロボット駆動制御エリアＳ４内に人がいないため、ロボット制御装置５は、通常の移動速度で第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。

次に、人感情報受付部４８１が人感センサー３からロボット駆動制御エリアＳ４内に人がいることを示す信号を受け付けている場合について説明する。この場合、ロボット２の近くに人がおり、人の動きによっては当該人とロボット２とが接触するおそれがある。そこで、ロボット制御装置５は、上述した通常の移動速度よりも遅い移動速度で第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。

このように、ロボット駆動制御エリアＳ４内に人がいる場合は、ロボット駆動制御エリアＳ４内に人がいない場合と比べて、第１〜第６アーム２２１〜２２６の移動速度を遅くする。これにより、仮に、ロボット２と人とが接触しても、その衝撃を小さく抑えることができる。そのため、ロボット駆動制御エリアＳ４内にいる人にとって安全なロボットシステム１となる。

なお、レーザー光出力制御エリアＳ３内に人がいる場合、いない場合の制御方法は、上述した第１実施形態と同様である。このような第２実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るロボットシステムに設定された検出範囲を示す平面図である。

以下の説明では、第３実施形態のロボットシステムについて前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第３実施形態のロボットシステム１は、レーザー光Ｌの出力が第１出力から第３出力まであり、レーザー光出力制御エリアＳ３が２つのエリアに分かれていること以外は、前述した第１実施形態のロボットシステム１とほぼ同様である。なお、図７では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

本実施形態のロボットシステム１では、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力として、第１出力と、第１出力よりも低い第２出力と、第２出力よりも低い第３出力と、を有し、これらを選択することができる。一方、撮像制御部４８４は、撮像部４７の撮像モードとして、第１露光時間で対象物Ｗを撮像する第１撮像モードと、第１露光時間よりも長い第２露光時間で対象物Ｗを撮像する第２撮像モードと、第２露光時間よりも長い第３露光時間で対象物Ｗを撮像する第３撮像モードと、を有し、これらを選択することができる。

図７に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２の駆動によりエンドエフェクター２４の先端が位置し得る領域である最大可動エリアＳ１と、第１出力で出射されたレーザー光Ｌの強度が所定強度よりも高い強度となり得る領域である高強度レーザー光照射エリアＳ２’と、第２出力で出射されたレーザー光Ｌの強度が所定強度よりも高い強度となり得る領域である高強度レーザー光照射エリアＳ２”と、を有する。そして、ロボットシステム１には、検出範囲として、レーザー光Ｌの出力を制御するためのレーザー光出力制御エリアＳ３’、Ｓ３”が設定されている。レーザー光出力制御エリアＳ３’は、高強度レーザー光照射エリアＳ２’よりも大きく、高強度レーザー光照射エリアＳ２’の全域を内包している。また、レーザー光出力制御エリアＳ３”は、高強度レーザー光照射エリアＳ２”よりも大きく、高強度レーザー光照射エリアＳ２”の全域を内包している。

次に、このような構成のロボットシステム１の駆動方法について説明する。まず、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３’に人がいないことを示す信号を受け付けている場合について説明する。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３’内に人がいないため、高強度のレーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがほとんどない。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力でレーザー光Ｌを出射し、撮像制御部４８４は、第１撮像モードで対象物Ｗを撮像する。

次に、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３’に人がいることを示す信号を受け付けている場合について説明する。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３’内に人がいるため、第１出力でレーザー光Ｌを出射すると、高強度のレーザー光Ｌが当該人の眼に入るおそれがある。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力よりも低強度の第２出力でレーザー光Ｌを出射し、撮像制御部４８４は、第１撮像モードよりも露光時間の長い第２撮像モードで対象物Ｗを撮像する。

次に、人感情報受付部４８１が人感センサー３からレーザー光出力制御エリアＳ３”に人がいることを示す信号を受け付けている場合について説明する。この場合、レーザー光出力制御エリアＳ３”内に人がいるため、第２出力での駆動であっても、高強度のレーザー光Ｌが当該人の眼に入るおそれがある。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第２出力よりも低強度の第３出力でレーザー光Ｌを出射し、撮像制御部４８４は、第２撮像モードよりも露光時間の長い第３撮像モードで対象物Ｗを撮像する。

このような第３実施形態によっても前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係るロボットシステムが有するレーザー光照射部の全体構成を示す図である。図９は、図８に示すレーザー光照射部が有する回折光学素子を示す平面図である。

以下の説明では、第４実施形態のロボットシステムについて前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第４実施形態のロボットシステム１は、レーザー光照射部４１の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットシステム１とほぼ同様である。なお、図８では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図８に示すように、本実施形態のレーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、投射レンズ４４５を含む光学系４４と、レーザー光源４２と投射レンズ４４５との間に位置する回折光学素子４３と、回折光学素子４３を中心軸Ａまわりに回転させるアクチュエーター４９と、を有する。また、図９に示すように、回折光学素子４３は、中心軸Ａまわりに配置された８パターンの回折格子４３１〜４３８を有している。そして、回折光学素子４３を中心軸Ａまわりに回転させることにより、所定の回折格子４３１〜４３８をレーザー光Ｌの光路上に位置させることができる。なお、図示しないが、回折格子４３１〜４３４は、位相がπ／２ずつずれるような縞状となっている。回折格子４３５〜４３８は、投射面での投影パターンの位相がπ／２ずつずれるような縞状となっており、投射面での投影者パターンのピッチは、回折格子４３１〜４３４の投射パターンのピッチの２倍となっている。

このような構成のレーザー光照射部４１では、回折格子４３１〜４３８を順にレーザー光Ｌの光路上に位置させることにより、８つの投影パターンＰを対象物Ｗ上に順に投影することができる。

このような第４実施形態では、レーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを拡散させる回折光学素子４３を有する。このように、レーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離間する程、レーザー光Ｌの強度が低下するため、より安全な三次元計測装置４となる。

以上、本発明の三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…ベース、２２１〜２２６…第１〜第６アーム、２４…エンドエフェクター、２５１〜２５６…第１〜第５駆動装置、３…人感センサー、３１…カメラ、４…三次元計測装置、４１…レーザー光照射部、４２…レーザー光源、４３…回折光学素子、４３１〜４３８…回折格子、４４…光学系、４４１…コリメータレンズ、４４２…ロッドレンズ、４４５…投射レンズ、４５…光走査部、４５１…可動部、４５２…支持部、４５３…梁部、４５４…ミラー、４５５…永久磁石、４５６…コイル、４５７…ピエゾ抵抗部、４７…撮像部、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４８…制御装置、４８１…人感情報受付部、４８２…照射制御部、４８３…光走査制御部、４８４…撮像制御部、４８５…点群データ生成部、４９…アクチュエーター、５…ロボット制御装置、６…ホストコンピューター、６１…算出部、Ａ…中心軸、Ｊ…回動軸、Ｌ…レーザー光、Ｏ１〜Ｏ６…第１〜第６軸、Ｐ…投影パターン、Ｓ１…最大可動エリア、Ｓ２、Ｓ２’、Ｓ２”…高強度レーザー光照射エリア、Ｓ３、Ｓ３’、Ｓ３”…レーザー光出力制御エリア、Ｓ４…ロボット駆動制御エリア、Ｗ…対象物

Claims (11)

1. レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
   検出範囲内の人を検出する人感センサーからの情報を受け付ける人感情報受付部と、
   前記対象物を含む領域に前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
   前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光の出力を、第１出力と、前記第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部と、
   前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
   前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部と、を備え、
   前記照射制御部は、
   前記人感情報受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、前記レーザー光の出力を前記第１出力とすることを特徴とする三次元計測装置。
2. 前記照射制御部は、
   前記人感情報受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す第２情報を受け付けている場合、前記レーザー光の出力を前記第２出力とする請求項１に記載の三次元計測装置。
3. 前記照射制御部は、
   前記第２出力で前記レーザー光の照射を開始し、前記レーザー光の照射が完了するまでに前記人感情報受付部が前記第１情報を受け付けた場合、前記第２出力での前記レーザー光の照射を維持する請求項１に記載の三次元計測装置。
4. 前記照射制御部は、
   前記第１出力で前記レーザー光の照射を開始し、前記レーザー光の照射が完了するまでに前記人感情報受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいることを示す第２情報を受け付けた場合、前記レーザー光の出力を前記第２出力に切り替えるか、前記レーザー光の照射を停止する請求項１に記載の三次元計測装置。
5. 前記撮像部の撮像モードを制御する撮像制御部を有し、
   前記撮像制御部は、
   前記撮像モードとして、
   前記撮像部の露光時間が第１露光時間である第１撮像モードと、
   前記撮像部の露光時間が前記第１露光時間よりも長い第２撮像モードと、を有し、
   前記出力モードが前記第１出力モードの場合は、前記第１撮像モードとする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の三次元計測装置。
6. 前記撮像制御部は、
   前記レーザー光の出力が前記第２出力の場合は、前記撮像モードを前記第２撮像モードとする請求項５に記載の三次元計測装置。
7. 前記レーザー光照射部は、前記レーザー光を拡散させるミラーを有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の三次元計測装置。
8. 前記レーザー光照射部は、前記レーザー光を拡散させるレンズを有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の三次元計測装置。
9. 前記レーザー光照射部は、前記レーザー光を拡散させる回折光学素子を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の三次元計測装置。
10. 対象物を含む領域にレーザー光を照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、に接続する制御装置であって、
    検出範囲内の人を検出する人感センサーからの情報を受け付ける人感情報受付部と、
    前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光の出力を、第１出力と、前記第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部と、を備え、
    前記照射制御部は、
    前記人感情報受付部が前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいないことを示す第１情報を受け付けている場合、前記レーザー光の出力を前記第１出力とすることを特徴とする制御装置。
11. ロボットと、
    検出範囲内の人を検出する人感センサーと、
    レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置と、
    前記三次元計測装置による計測結果に基づいて前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、を備え、
    前記三次元計測装置は、
    前記対象物を含む領域に前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
    前記レーザー光照射部から照射される前記レーザー光の出力を、第１出力と、前記第１出力よりも低い第２出力と、に制御する照射制御部と、
    前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、を備え、
    前記照射制御部は、
    前記人感センサーから前記検出範囲内に人がいないことを示す情報が出力されている場合、前記レーザー光の出力を前記第１出力とすることを特徴とするロボットシステム。

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