JP2020159730A - Three-dimensional measurement method, three-dimensional measurement device, and robot system - Google Patents

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Abstract

To provide a three-dimensional measurement method, a three-dimensional measurement device and a robot system with which it is possible to three-dimensionally measure an object quickly with good accuracy.SOLUTION: The three-dimensional measurement method is carried out by projecting pattern light formed by a laser beam scanned by a light scan unit to an object and imaging the object projected with the pattern light by an imaging unit. The three-dimensional measurement method includes the steps of: applying a drive voltage to a light emission unit to cause a laser beam to be emitted when mirror drive is begun and the oscillation angle of the mirror reaches a threshold angle, and acquiring a relationship between the magnitude of the drive voltage and the intensity of the laser beam on the basis of the detection result of a light intensity detection unit; and controlling the drive of the light emission unit on the basis of the relationship when the oscillation angle of the mirror reaches a target angle larger than the threshold angle and thereby projecting pattern light to the object.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、三次元計測方法、三次元計測装置およびロボットシステムに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional measuring method, a three-dimensional measuring device, and a robot system.

特許文献１に記載されている画像描画装置は、レーザー光を出射する光源部と、レーザー光の明るさに関する指標を計測するセンサーと、レーザー光をミラーで反射させて走査するスキャナー部と、光源部を制御する制御部と、を有する。また、制御部は、ミラーの振幅が所定の大きさで一定となった後、所定の画像が描画されるようにレーザー光をスキャナー部の走査範囲より狭い描画範囲に出射し、また、レーザー光の明るさを調整するための調整用レーザー光を描画範囲外に出射する。そして、制御部は、調整用レーザー光の出力開始後、調整用レーザー光の強度が安定するまでの期間が経過した時点で調整用レーザー光の出射を停止し、その後は、調整用レーザー光の明るさに関する指標に基づいてレーザー光の明るさを調整する。 The image drawing device described in Patent Document 1 includes a light source unit that emits laser light, a sensor that measures an index related to the brightness of the laser light, a scanner unit that scans the laser light by reflecting it with a mirror, and a light source. It has a control unit that controls the unit. Further, after the amplitude of the mirror becomes constant at a predetermined magnitude, the control unit emits laser light into a drawing range narrower than the scanning range of the scanner unit so that a predetermined image is drawn, and the laser light is also emitted. The adjustment laser beam for adjusting the brightness of is emitted out of the drawing range. Then, the control unit stops the emission of the adjustment laser light when a period until the intensity of the adjustment laser light stabilizes has elapsed after the output of the adjustment laser light is started, and after that, the adjustment laser light is emitted. Adjust the brightness of the laser beam based on the brightness index.

特開２０１６−１４２８５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-142850

ロボットのアームに三次元計測装置を取り付けた場合、対象物の計測とアームによる対象物に対する作業は同時に実行できないため、それぞれ異なる時間に実行させる必要がある。そのため、計測の間だけレーザー光を出射させ、アームが作業を行っている間はレーザー光を停止させる場合、ミラーの振幅が所定の大きさで一定になった後に調整用レーザー光を出射して、安定した強度のレーザー光に調整してから三次元計測を開始していたのでは、ロボットによる三次元計測と作業を含む全体の工程のサイクルタイムが長くなってしまうという課題があった。 When the three-dimensional measuring device is attached to the arm of the robot, the measurement of the object and the work on the object by the arm cannot be performed at the same time, so that they must be executed at different times. Therefore, when the laser beam is emitted only during the measurement and the laser beam is stopped while the arm is working, the adjustment laser beam is emitted after the amplitude of the mirror becomes constant at a predetermined magnitude. If the three-dimensional measurement was started after adjusting the laser beam to a stable intensity, there was a problem that the cycle time of the entire process including the three-dimensional measurement by the robot and the work became long.

本発明の三次元計測方法は、レーザー光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射される前記レーザー光の強度を検出する光強度検出部と、
前記レーザー光を反射するミラーを備え、前記ミラーの揺動によって前記レーザー光を走査する光走査部と、
前記ミラーの揺動角を検出する揺動角検出部と、
撮像部と、を備え、
前記光走査部で走査された前記レーザー光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を前記撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測方法であって、
前記ミラーの駆動を開始して前記ミラーの揺動角が閾値角度となったら、前記光出射部に駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射させ、前記光強度検出部の検出結果に基づいて、前記駆動電圧の大きさと前記レーザー光の強度との関係を取得する工程と、
前記ミラーの揺動角が前記閾値角度より大きい目標角度となったら、前記関係に基づいて前記光出射部の駆動を制御することにより、前記対象物に前記パターン光を投影する工程と、を有することを特徴とする。 The three-dimensional measurement method of the present invention includes a light emitting unit that emits laser light and a light emitting unit.
A light intensity detecting unit that detects the intensity of the laser light emitted from the light emitting unit,
An optical scanning unit that includes a mirror that reflects the laser beam and scans the laser beam by swinging the mirror.
A swing angle detection unit that detects the swing angle of the mirror,
Equipped with an imaging unit
The pattern light formed by the laser beam scanned by the optical scanning unit is projected onto the object, and the object on which the pattern light is projected is imaged by the imaging unit to create a tertiary of the object. It is a three-dimensional measurement method that performs original measurement.
When the driving of the mirror is started and the swing angle of the mirror reaches the threshold angle, a driving voltage is applied to the light emitting unit to emit the laser light, and based on the detection result of the light intensity detecting unit. , The step of acquiring the relationship between the magnitude of the driving voltage and the intensity of the laser beam, and
When the swing angle of the mirror becomes a target angle larger than the threshold angle, the process includes a step of projecting the pattern light onto the object by controlling the drive of the light emitting unit based on the relationship. It is characterized by that.

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。It is a figure which shows the whole structure of the robot system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 三次元計測装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a three-dimensional measuring apparatus. 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。It is a top view which shows the optical scanning part which the 3D measuring apparatus shown in FIG. 2 has. 投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the pattern light projected by a projection part. 位相シフト法を用いた三次元計測の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of 3D measurement using a phase shift method. 三次元計測の開始タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the start timing of three-dimensional measurement. 駆動電圧Ｖと強度Ｐとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the drive voltage V and the intensity P. 光走査部で走査されたレーザー光の一部が遮蔽される様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state that a part of the laser light scanned by an optical scanning part is shielded. 本発明の第２実施形態に係るロボットシステムでの三次元計測の開始タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the start timing of 3D measurement in the robot system which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の三次元計測方法、三次元計測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。 Hereinafter, the three-dimensional measurement method, the three-dimensional measurement device, and the robot system of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.

＜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、投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。図５は、位相シフト法を用いた三次元計測の手順を示すフローチャートである。図６は、三次元計測の開始タイミングを示すタイミングチャートである。図７は、駆動電圧Ｖと強度Ｐとの関係を示すグラフである。図８は、光走査部で走査されたレーザー光の一部が遮蔽される様子を示す断面図である。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a robot system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the three-dimensional measuring device. FIG. 3 is a plan view showing an optical scanning unit included in the three-dimensional measuring device shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing an example of the pattern light projected by the projection unit. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of three-dimensional measurement using the phase shift method. FIG. 6 is a timing chart showing the start timing of the three-dimensional measurement. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the drive voltage V and the intensity P. FIG. 8 is a cross-sectional view showing how a part of the laser beam scanned by the optical scanning unit is shielded.

図１に示すロボットシステム１は、人共存型のロボットシステムであり、ロボット２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。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。なお、ロボットシステム１は、人共存型のものに限定されない。 The robot system 1 shown in FIG. 1 is a human coexistence type robot system, and is a robot 2, a three-dimensional measuring device 4 that performs three-dimensional measurement of an object W using a laser beam L, and a three-dimensional measuring device 4. It has a robot control device 5 that controls the drive of the robot 2 based on the measurement result, and a host computer 6 that can communicate with the robot control device 5. Each of these parts can be communicated by wire or wirelessly, and the communication may be performed via a network such as the Internet. The robot system 1 is not limited to the human coexistence type.

−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。本実施形態のロボット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に連結されたロボットアーム２２と、を有する。 -Robot-
The robot 2 is, for example, a robot that performs operations such as supplying, removing, transporting, and assembling precision equipment and parts constituting the precision equipment. However, the use of the robot 2 is not particularly limited. The robot 2 of the present embodiment is a 6-axis robot, and as shown in FIG. 1, has a base 21 fixed to the floor or the ceiling, and a robot arm 22 connected to the base 21.

ロボットアーム２２は、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、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。 The robot arm 22 includes a first arm 221 rotatably connected to the base 21 around the first axis O1 and a second arm 222 rotatably connected to the first arm 221 around the second axis O2. , A third arm 223 rotatably connected to the second arm 222 around the third axis O3, and a fourth arm 224 rotatably connected to the third arm 223 around the fourth axis O4. It has a fifth arm 225 rotatably connected to the four arm 224 around the fifth axis O5, and a sixth arm 226 rotatably connected to the fifth arm 225 around the sixth axis O6. Further, the sixth arm 226 is equipped with an end effector 24 according to the work to be executed by the robot 2.

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。 Further, the robot 2 has a first drive device 251 that rotates the first arm 221 with respect to the base 21, a second drive device 252 that rotates the second arm 222 with respect to the first arm 221 and a second. The third drive device 253 that rotates the third arm 223 with respect to the arm 222, the fourth drive device 254 that rotates the fourth arm 224 with respect to the third arm 223, and the fourth arm 224 with respect to the fourth arm 224. It has a fifth drive device 255 that rotates the fifth arm 225, and a sixth drive device 256 that rotates the sixth arm 226 with respect to the fifth arm 225. The first to sixth drive devices 251 to 256 each include, for example, a motor as a drive source, a controller for controlling the drive of the motor, and an encoder for detecting the amount of rotation of the motor. The first to sixth drive devices 251 to 256 are independently controlled by the robot control device 5, respectively.

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、ロボットアーム２２が有するアームの数が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、２つのロボットアーム２２を有する双腕ロボットであってもよい。 The robot 2 is not limited to the configuration of the present embodiment, and the robot arm 22 may have, for example, one to five arms or seven or more arms. Further, for example, the type of the robot 2 may be a SCARA robot or a dual-arm robot having two robot arms 22.

−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。 -Robot control device-
The robot control device 5 receives a position command of the robot 2 from the host computer 6 and drives the first to sixth drive devices 251 to 256 so that the positions of the arms 221 to 226 correspond to the received position command. Each is controlled independently. The robot control device 5 includes, for example, a processor (CPU) composed of a computer and processing information, a memory communicably connected to the processor, and an external interface. Various programs that can be executed by the processor are stored in the memory, and the processor can read and execute various programs and the like stored in the memory.

−三次元計測装置−
三次元計測装置４は、位相シフト法を用いて対象物Ｗの三次元計測を行う。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により形成したパターン光ＰＬを投影する投影部４１と、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｗを含む領域を撮像した撮像画像を取得する撮像部４７と、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する制御部４８と、撮像画像に基づいて対象物Ｗの三次元形状を計測する計測部４９と、を備える。 -Three-dimensional measuring device-
The three-dimensional measuring device 4 performs three-dimensional measurement of the object W by using the phase shift method. As shown in FIG. 2, the three-dimensional measuring device 4 includes a projection unit 41 that projects a pattern light PL formed by the laser beam L onto a region including the object W, and an object W on which the pattern light PL is projected. An imaging unit 47 that acquires an image captured by capturing an area, a control unit 48 that controls the driving of the projection unit 41 and the imaging unit 47, and a measuring unit 49 that measures the three-dimensional shape of the object W based on the captured image. , Equipped with.

これら各構成要素のうち、少なくとも投影部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。そのため、投影部４１および撮像部４７の相対的な位置関係は、固定されている。また、投影部４１は、第５アーム２２５の先端側すなわち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。 Of these components, at least the projection unit 41 and the imaging unit 47 are fixed to the fifth arm 225 of the robot 2, respectively. Therefore, the relative positional relationship between the projection unit 41 and the imaging unit 47 is fixed. Further, the projection unit 41 is arranged so as to irradiate the laser beam L toward the tip end side of the fifth arm 225, that is, the end effector 24 side, and the imaging unit 47 faces the tip end side of the fifth arm 225 and the laser beam is emitted. It is arranged so as to image the region including the irradiation range of L.

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以外の第１〜第４アーム２２１〜２２４、第６アーム２２６が動いても維持される。そのため、第５アーム２２５に投影部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に対して如何なる姿勢で対向しても、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。 Here, the relationship in which the end effector 24 is located on the tip end side of the fifth arm 225 is maintained even if the first to fourth arms 221 to 224 and the sixth arm 226 other than the fifth arm 225 move. Therefore, by fixing the projection unit 41 and the imaging unit 47 to the fifth arm 225, the three-dimensional measuring device 4 can always emit the laser beam L to the tip side of the end effector 24, and the end effector 24 The tip side of the image can be imaged. Therefore, the posture when the end effector 24 tries to grip the object W, that is, no matter what posture the end effector 24 faces the object W, the laser beam L is directed toward the object W in that posture. Can be irradiated and the object W can be imaged. Therefore, the three-dimensional measurement of the object W can be performed more reliably.

ただし、投影部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、投影部４１および撮像部４７のいずれか一方は、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。 However, the arrangement of the projection unit 41 and the imaging unit 47 is not particularly limited, and may be fixed to the first to fourth arms 221 to 224 and the sixth arm 226. Further, either one of the projection unit 41 and the imaging unit 47 may be fixed to a non-movable portion such as a base 21, a floor, a ceiling, or a wall.

投影部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に対し図４に示す縞状のパターン光ＰＬを投影する機能を有する。投影部４１は、図２に示すように、レーザー光Ｌを出射する光出射部４２と、光出射部４２から出射されたレーザー光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、レーザー光Ｌの強度を検出する光強度検出部４６と、光走査部４５が有するミラー４５４の揺動角を検出する揺動角検出部４３と、を有する。 The projection unit 41 has a function of projecting the striped pattern light PL shown in FIG. 4 onto the object W by irradiating the object W with the laser beam L. As shown in FIG. 2, the projection unit 41 includes an optical system 44 including a light emitting unit 42 that emits a laser beam L, a plurality of lenses through which the laser beam L emitted from the light emitting unit 42 passes, and an optical system. The swing angle of the optical scanning unit 45 that scans the laser beam L that has passed through 44 toward the object W, the optical intensity detecting unit 46 that detects the intensity of the laser beam L, and the mirror 454 that the optical scanning unit 45 has. It has a swing angle detection unit 43 for detecting.

光出射部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。 The light emitting unit 42 is not particularly limited, and for example, a semiconductor laser such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) or an external resonator type vertical surface emitting laser (VECSEL) can be used.

光強度検出部４６としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオードを用いることができる。また、本実施形態では、光強度検出部４６は、光出射部４２に内蔵されている。ただし、光強度検出部４６の構成としては、特に限定されず、例えば、光強度検出部４６を光出射部４２とは別体とし、さらに、レーザー光Ｌの光路の途中にハーフミラーを配置してレーザー光Ｌの一部を分岐させ、分岐させたレーザー光を光強度検出部４６が受光するような構成であってもよい。 The light intensity detecting unit 46 is not particularly limited, and for example, a photodiode can be used. Further, in the present embodiment, the light intensity detecting unit 46 is built in the light emitting unit 42. However, the configuration of the light intensity detection unit 46 is not particularly limited. For example, the light intensity detection unit 46 is separated from the light emission unit 42, and a half mirror is arranged in the middle of the optical path of the laser beam L. A part of the laser light L may be branched, and the light intensity detection unit 46 may receive the branched laser light.

光学系４４は、光出射部４２から出射されるレーザー光Ｌを対象物Ｗ付近に集光する集光レンズ４４１と、集光レンズ４４１によって集光されたレーザー光Ｌを後述する揺動軸Ｊと平行な方向すなわち図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と、を有する。 The optical system 44 includes a condensing lens 441 that condenses the laser light L emitted from the light emitting unit 42 near the object W, and a swing axis J that condenses the laser light L condensed by the condensing lens 441, which will be described later. It has a rod lens 442 having a line shape extending in a direction parallel to the above, that is, in the depth direction of the paper surface of FIG.

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を二次元的すなわち面状に拡散させて照射することができる。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。 The optical scanning unit 45 has a function of scanning the laser beam L formed into a line by the rod lens 442. As a result, the laser beam L can be diffused two-dimensionally, that is, in a plane, and irradiated. The optical scanning unit 45 is not particularly limited, and for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), a galvano mirror, a polygon mirror, or the like can be used.

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に対して揺動軸Ｊまわりに揺動可能とする梁部４５３と、可動部４５１の表面に配置され、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。このような光走査部４５は、揺動軸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に駆動信号が印加されると、可動部４５１が揺動軸Ｊまわりに所定の周期で正・逆交互に揺動し、これにより、ライン状のレーザー光Ｌが面状に走査される。 The optical scanning unit 45 of this embodiment is composed of MEMS. As shown in FIG. 3, the optical scanning unit 45 connects the movable portion 451 and the support portion 452 that supports the movable portion 451, and the movable portion 451 and the support portion 452, and attaches the movable portion 451 to the support portion 452. A beam portion 453 that can swing around the swing shaft J, a mirror 454 that is arranged on the surface of the movable portion 451 and reflects laser light L, and a permanent magnet 455 provided on the back surface of the movable portion 451. It has a permanent magnet 455 and a coil 456 arranged to face each other. Such an optical scanning unit 45 is arranged so that the swing axis J substantially coincides with the extending direction of the linear laser beam L. Then, when a drive signal is applied to the coil 456, the movable portion 451 swings around the swing shaft J alternately in the forward and reverse directions at a predetermined cycle, whereby the line-shaped laser beam L scans in a plane. Will be done.

揺動角検出部４３は、図３に示すように、梁部４５３と支持部４５２との境界部に設けられたピエゾ抵抗部４３１を有する。ピエゾ抵抗部４３１は、可動部４５１が揺動軸Ｊまわりに揺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、ピエゾ抵抗部４３１の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の揺動軸Ｊまわりの傾きすなわちミラー４５４の揺動角を検知することができる。ただし、揺動角検出部４３としては、ミラー４５４の揺動角を検出することができれば、特に限定されない。 As shown in FIG. 3, the swing angle detection unit 43 has a piezoresistive unit 431 provided at the boundary between the beam portion 453 and the support portion 452. The resistance value of the piezoresistive portion 431 changes according to the stress generated in the support portion 452 as the movable portion 451 swings around the swing shaft J. Therefore, the inclination of the movable portion 451 around the swing shaft J, that is, the swing angle of the mirror 454 can be detected based on the change in the resistance value of the piezoresistive portion 431. However, the swing angle detection unit 43 is not particularly limited as long as it can detect the swing angle of the mirror 454.

以上、投影部４１について説明したが、その構成としては、対象物Ｗにパターン光ＰＬ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。 Although the projection unit 41 has been described above, the configuration thereof is not particularly limited as long as the pattern light PL can be projected on the object W. For example, in the present embodiment, the laser beam L is diffused in a line by the optical system 44, but the present invention is not limited to this, and for example, a MEMS or a galvanometer may be used to diffuse the laser beam L in a line. That is, the laser light L may be two-dimensionally scanned by using the two light scanning units 45. Further, for example, the laser beam L may be two-dimensionally scanned using a gimbal type MEMS having two-axis degrees of freedom.

撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｗにパターン光ＰＬが投影されている状態を撮像する。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。カメラ４７１は、計測部４９に接続され、画像データを計測部４９に送信する。 The imaging unit 47 images a state in which the pattern light PL is projected onto at least one object W. As shown in FIG. 2, the image pickup unit 47 includes, for example, a camera 471 including an image pickup element 472 such as a CMOS image sensor and a CCD image sensor and a condensing lens 473. The camera 471 is connected to the measuring unit 49 and transmits image data to the measuring unit 49.

図２に示すように、制御部４８は、揺動角検出部４３から出力される検出信号すなわちミラー４５４の揺動軸Ｊまわりの傾きに関する角度情報Ｉθ、および、光強度検出部４６から出力される検出信号すなわちレーザー光Ｌの強度に関する光強度情報Ｉｐを受け付ける情報受付部４８１と、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθおよび光強度情報Ｉｐに基づいて、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する駆動制御部４８３と、を有する。 As shown in FIG. 2, the control unit 48 outputs the detection signal output from the swing angle detection unit 43, that is, the angle information Iθ regarding the inclination of the mirror 454 around the swing axis J, and the light intensity detection unit 46. The projection unit 41 and the imaging unit 47 are driven based on the information receiving unit 481 that receives the light intensity information Ip regarding the detection signal, that is, the intensity of the laser beam L, and the angle information Iθ and the light intensity information Ip received by the information receiving unit 481. It has a drive control unit 483 for controlling the above.

このような制御部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。 Such a control unit 48 includes, for example, a processor (CPU) composed of a computer and processing information, a memory communicably connected to the processor, and an external interface. Various programs that can be executed by the processor are stored in the memory, and the processor can read and execute various programs and the like stored in the memory.

駆動制御部４８３は、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθに基づいて、ミラー４５４の揺動と同期させて光出射部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繰返し周期ｆを有するパターン光ＰＬを対象物Ｗ上に投影する。この際、駆動制御部４８３は、情報受付部４８１が受け付けた光強度情報Ｉｐをフィードバックし、レーザー光Ｌの強度が所望の強度となるように、光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖの大きさを制御するのが好ましい。駆動制御部４８３は、さらに、カメラ４７１の駆動を制御し、パターン光ＰＬが投影されている状態の対象物Ｗを含む領域を撮像する。 The drive control unit 483 emits the laser beam L from the light emitting unit 42 in synchronization with the swing of the mirror 454 based on the angle information Iθ received by the information receiving unit 481, and for example, as shown in FIG. A pattern light PL having a repeating period f of a striped pattern expressed by the brightness value is projected onto the object W. At this time, the drive control unit 483 feeds back the light intensity information Ip received by the information reception unit 481 and applies a large drive voltage V to the light emission unit 42 so that the intensity of the laser light L becomes a desired intensity. It is preferable to control the strength. The drive control unit 483 further controls the drive of the camera 471 and images a region including the object W in the state where the pattern light PL is projected.

次に、対象物Ｗの三次元計測に用いる位相シフト法について説明する。図５に示すように、駆動制御部４８３は、対象物Ｗに第１周期ｆ１をもつ第１パターン光ＰＬ１を投影し、第１パターン光ＰＬ１が投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第１撮像ステップＳ１と、対象物Ｗに第１周期ｆ１よりも短い第２周期ｆ２をもつ第２パターン光ＰＬ２を投影し、第２パターン光ＰＬ２が投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第２撮像ステップＳ２と、対象物Ｗに第２周期ｆ２よりも短い第３周期ｆ３をもつ第３パターン光ＰＬ３を投影し、第３パターン光ＰＬ３が投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第３撮像ステップＳ３と、対象物Ｗに第３周期ｆ３よりも短い第４周期ｆ４をもつ第４パターン光ＰＬ４を投影し、第４パターン光ＰＬ４が投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第４撮像ステップＳ４と、を有する。 Next, the phase shift method used for the three-dimensional measurement of the object W will be described. As shown in FIG. 5, the drive control unit 483 projects the first pattern light PL1 having the first period f1 on the object W, and the camera 471 covers the area including the object W on which the first pattern light PL1 is projected. The second pattern light PL2 having the second period f2 shorter than the first period f1 is projected onto the object W in the first imaging step S1 for controlling each part so as to be imaged with, and the second pattern light PL2 is projected. A second imaging step S2 that controls each part to image an area including the object W with the camera 471 and a third pattern light PL3 having a third period f3 shorter than the second period f2 are projected onto the object W. The object W has a third imaging step S3 that controls each part so that the camera 471 captures an area including the object W on which the third pattern light PL3 is projected, and a fourth period f4 that is shorter than the third period f3. It has a fourth imaging step S4 that projects the fourth pattern light PL4 and controls each portion so that the camera 471 images the region including the object W on which the fourth pattern light PL4 is projected.

このように、駆動制御部４８３は、位相シフト法の中でも異なる周期ｆを有する複数のパターン光ＰＬを用いる「複数周期位相シフト法」を用いて対象物Ｗの三次元計測を行う。位相シフト法においては、パターン光ＰＬの周期ｆが長い程、計測レンジが拡大するが、深度分解能が低下し、パターン光ＰＬの周期ｆが短い程、計測レンジが縮小するが、深度分解能が向上する。そこで、複数周期位相シフト法を用いることにより、広い計測レンジと高い深度分解能との両立を図ることができる。ただし、複数周期位相シフト法としては、特に限定されず、例えば、複数周期で周期毎に複数回計測する手法であってもよいし、複数周期で周期毎に異なった回数計測する手法であってもよい。 As described above, the drive control unit 483 performs three-dimensional measurement of the object W by using the "multi-period phase shift method" using a plurality of pattern optical PLs having different periods f among the phase shift methods. In the phase shift method, the longer the period f of the pattern light PL, the wider the measurement range, but the depth resolution decreases, and the shorter the period f of the pattern light PL, the smaller the measurement range, but the better the depth resolution. To do. Therefore, by using the multi-period phase shift method, it is possible to achieve both a wide measurement range and high depth resolution. However, the multi-period phase shift method is not particularly limited, and may be, for example, a method of measuring a plurality of times for each cycle in a plurality of cycles, or a method of measuring a different number of times for each cycle in a plurality of cycles. May be good.

また、駆動制御部４８３は、第１撮像ステップＳ１において、対象物Ｗに第１パターン光ＰＬ１をπ／２ずつ位相をずらして４回投影し、その都度、第１パターン光ＰＬ１が投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する。このことは、第２撮像ステップＳ２、第３撮像ステップＳ３および第４撮像ステップＳ４についても同様である。 Further, in the first imaging step S1, the drive control unit 483 projects the first pattern light PL1 onto the object W four times with a phase shift of π / 2, and the first pattern light PL1 is projected each time. Each part is controlled so that the area including the object W is imaged by the camera 471. This also applies to the second imaging step S2, the third imaging step S3, and the fourth imaging step S4.

計測部４９は、第１〜第４撮像ステップＳ１〜Ｓ４において撮像部４７が取得した複数の撮像画像に基づいて、対象物Ｗの三次元計測を行う。具体的には、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。そして、計測部４９は、算出した対象物Ｗの三次元情報をホストコンピューター６に送信する。 The measuring unit 49 performs three-dimensional measurement of the object W based on the plurality of captured images acquired by the imaging unit 47 in the first to fourth imaging steps S1 to S4. Specifically, three-dimensional information including the posture and position (spatial coordinates) of the object W is calculated. Then, the measurement unit 49 transmits the calculated three-dimensional information of the object W to the host computer 6.

以上、位相シフト法について説明したが、これに限定されず、例えば、第２撮像ステップＳ２以降を省略してもよい。また、反対に、第５撮像ステップ、第６撮像ステップまたはそれ以上のステップを有していてもよい。ステップを増やすほど、計測レンジの拡大と深度分解能の向上とを図ることができるが、撮影回数が増す分、撮像画像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レンジとロボット２の稼働効率との兼ね合いからステップの数を適宜設定すればよい。 Although the phase shift method has been described above, the method is not limited to this, and for example, the second imaging step S2 and subsequent steps may be omitted. On the contrary, it may have a fifth imaging step, a sixth imaging step or more. As the number of steps is increased, the measurement range can be expanded and the depth resolution can be improved. However, as the number of times of shooting increases, the time required to acquire the captured image increases, and the operating efficiency of the robot 2 decreases. Therefore, the number of steps may be appropriately set in consideration of the accuracy of the three-dimensional measurement and the balance between the measurement range and the operating efficiency of the robot 2.

また、第１撮像ステップＳ１において、位相をずらした第１パターン光ＰＬ１を投影する回数は、４回に限定されず、撮影結果から位相を計算できる回数であればよい。この回数を増やす程、より精度よく位相を計算することができるが、カメラ４７１による撮像回数が増す分、撮像画像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、三次元計測の精度とロボット２の稼働効率との兼ね合いから第１パターン光ＰＬ１の投影回数を適宜設定すればよい。第２撮像ステップＳ２、第３撮像ステップＳ３および第４撮像ステップＳ４についても同様である。 Further, in the first imaging step S1, the number of times the first pattern light PL1 whose phase is shifted is not limited to four times, and the number of times the phase can be calculated from the imaging result may be used. As the number of times increases, the phase can be calculated more accurately, but as the number of times of imaging by the camera 471 increases, the time required to acquire the captured image increases, and the operating efficiency of the robot 2 decreases. Therefore, the number of projections of the first pattern light PL1 may be appropriately set in consideration of the balance between the accuracy of the three-dimensional measurement and the operating efficiency of the robot 2. The same applies to the second imaging step S2, the third imaging step S3, and the fourth imaging step S4.

また、パターン光ＰＬとしては、位相シフト法に用いることができるものであれば、特に限定されない。 The pattern light PL is not particularly limited as long as it can be used in the phase shift method.

−ホストコンピューター−
ホストコンピューター６は、計測部４９が算出した対象物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と計測部４９とが別体となっているが、これに限定されず、ホストコンピューター６に計測部４９としての機能が搭載されていてもよい。 − Host computer −
The host computer 6 generates a position command of the robot 2 from the three-dimensional information of the object W calculated by the measurement unit 49, and transmits the generated position command to the robot control device 5. The robot control device 5 independently drives the first to sixth drive devices 251 to 256 based on the position command received from the host computer 6, and positions the first to sixth arms 221 to 226 at the instructed positions. Move. In the present embodiment, the host computer 6 and the measurement unit 49 are separate bodies, but the present invention is not limited to this, and the host computer 6 may be equipped with a function as the measurement unit 49.

以上、ロボットシステム１の全体構成について簡単に説明した。次に、三次元計測装置４によって対象物Ｗの三次元計測を開始するタイミングについて説明する。本実施形態のロボットシステム１では、まず、ロボットアーム２２を対象物Ｗの三次元計測を行うための姿勢とし、次に、ロボットアーム２２が前記姿勢で停止している状態において光走査部４５の駆動を開始して可動部４５１を揺動軸Ｊまわりに揺動させ、次に、光出射部４２からレーザー光Ｌを出射してパターン光ＰＬを対象物Ｗに投影し、次に、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｗを含む領域をカメラ４７１で撮像することにより対象物Ｗの三次元計測を行う。 The overall configuration of the robot system 1 has been briefly described above. Next, the timing for starting the three-dimensional measurement of the object W by the three-dimensional measuring device 4 will be described. In the robot system 1 of the present embodiment, first, the robot arm 22 is in a posture for performing three-dimensional measurement of the object W, and then, in a state where the robot arm 22 is stopped in the above posture, the optical scanning unit 45 The drive is started to swing the movable portion 451 around the swing shaft J, then the laser beam L is emitted from the light emitting portion 42 to project the pattern light PL onto the object W, and then the pattern light The three-dimensional measurement of the object W is performed by imaging the area including the object W on which the PL is projected with the camera 471.

このように、ロボットアーム２２が停止してから光走査部４５の駆動を開始することにより、光走査部４５を常時駆動させておく場合と比べて、省電力化を図ることができる。また、可動部４５１を揺動させてからレーザー光Ｌを出射することにより、レーザー光Ｌが常に走査されるため、同じ個所に照射され続けるのを抑制することができる。そのため、ロボット２と共存する人の眼にレーザー光Ｌが入ってしまったとしても、一瞬で済むため、眼への悪影響をより確実に抑制することができる。したがって、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。 In this way, by starting the driving of the optical scanning unit 45 after the robot arm 22 is stopped, power saving can be achieved as compared with the case where the optical scanning unit 45 is constantly driven. Further, by emitting the laser light L after swinging the movable portion 451 so that the laser light L is always scanned, it is possible to suppress the continuous irradiation at the same place. Therefore, even if the laser beam L enters the human eye coexisting with the robot 2, it can be done in an instant, so that the adverse effect on the eye can be suppressed more reliably. Therefore, the robot system 1 is safer for people who coexist with the robot 2.

また、図６に示すように、ロボットシステム１では、ミラー４５４の揺動角として、閾値角度θ１と、閾値角度θ１より大きい目標角度θ２とが設定され、これらは、制御部４８に記憶されている。そして、駆動制御部４８３は、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθに基づいて、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２でほぼ一定となるように光走査部４５の駆動を制御する。また、駆動制御部４８３は、光走査部４５の駆動を開始して、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２となったら、パターン光ＰＬを形成するためのレーザー光Ｌを光出射部４２から出射して対象物Ｗの三次元計測を行うよう各部を制御する。目標角度θ２としては、特に限定されず、例えば、パターン光ＰＬを対象物Ｗに投影するのに十分な角度として設定される。これにより、対象物Ｗの三次元計測をより確実に行うことができる。 Further, as shown in FIG. 6, in the robot system 1, a threshold angle θ1 and a target angle θ2 larger than the threshold angle θ1 are set as the swing angle of the mirror 454, and these are stored in the control unit 48. There is. Then, the drive control unit 483 controls the drive of the optical scanning unit 45 so that the swing angle of the mirror 454 becomes substantially constant at the target angle θ2 based on the angle information Iθ received by the information reception unit 481. Further, the drive control unit 483 starts driving the optical scanning unit 45, and when the swing angle of the mirror 454 reaches the target angle θ2, the laser light L for forming the pattern light PL is emitted from the light emitting unit 42. Each part is controlled so as to emit light and perform three-dimensional measurement of the object W. The target angle θ2 is not particularly limited, and is set as, for example, a sufficient angle for projecting the pattern light PL onto the object W. As a result, the three-dimensional measurement of the object W can be performed more reliably.

しかしながら、光出射部４２は、レーザー光Ｌの出射開始直後では、レーザー光Ｌの強度が不安定となる。つまり、光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖの大きさと出射されるレーザー光Ｌの強度Ｐとの関係が変動する。なお、以下では、駆動電圧Ｖと強度Ｐとの関係を単に「Ｖ／Ｐ関係」とも言う。そのため、レーザー光Ｌの強度Ｐが安定する前に対象物Ｗの三次元計測を開始すると、対象物Ｗに対して精度の低いパターン光ＰＬが投影され、対象物Ｗの三次元計測の精度が低下する。一方、レーザー光Ｌの強度Ｐが安定するまで待ってから対象物Ｗの三次元計測を開始すれば、その分、対象物Ｗの三次元計測に時間がかかり、ロボット２による作業全体のサイクルタイムが長くなってしまう。 However, in the light emitting unit 42, the intensity of the laser light L becomes unstable immediately after the start of emitting the laser light L. That is, the relationship between the magnitude of the drive voltage V applied to the light emitting unit 42 and the intensity P of the emitted laser light L fluctuates. In the following, the relationship between the drive voltage V and the intensity P is also simply referred to as “V / P relationship”. Therefore, if the three-dimensional measurement of the object W is started before the intensity P of the laser beam L becomes stable, the pattern light PL having low accuracy is projected on the object W, and the accuracy of the three-dimensional measurement of the object W is improved. descend. On the other hand, if the three-dimensional measurement of the object W is started after waiting for the intensity P of the laser beam L to stabilize, the three-dimensional measurement of the object W takes time accordingly, and the cycle time of the entire work by the robot 2 is increased. Will be long.

そこで、このような問題を解消するために、駆動制御部４８３は、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２よりも小さい閾値角度θ１以上となった段階で、Ｖ／Ｐ関係を取得するために、光出射部４２からＶ／Ｐ関係取得用のレーザー光Ｌを出射するよう各部を制御する。これにより、対象物Ｗの三次元計測を行う前にＶ／Ｐ関係を取得でき、三次元計測を行う際には、このＶ／Ｐ関係に基づき、レーザー光Ｌが所望の強度Ｐとなるように光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖの大きさを制御することができる。そのため、レーザー光Ｌの出射開始直後においても安定した強度Ｐのレーザー光Ｌを出射することができ、出射直後から高精度な三次元計測が可能となる。つまり、ロボット２による作業全体のサイクルタイムの延長を招くことなく、対象物Ｗの三次元計測を高精度に行うことができる。 Therefore, in order to solve such a problem, the drive control unit 483 obtains the V / P relationship at the stage when the swing angle of the mirror 454 becomes the threshold angle θ1 or more smaller than the target angle θ2. , Each unit is controlled so as to emit the laser beam L for acquiring the V / P relationship from the light emitting unit 42. As a result, the V / P relationship can be acquired before the three-dimensional measurement of the object W is performed, and when the three-dimensional measurement is performed, the laser beam L becomes the desired intensity P based on this V / P relationship. The magnitude of the drive voltage V applied to the light emitting unit 42 can be controlled. Therefore, the laser beam L having a stable intensity P can be emitted immediately after the start of the emission of the laser beam L, and high-precision three-dimensional measurement can be performed immediately after the emission. That is, the three-dimensional measurement of the object W can be performed with high accuracy without inviting the robot 2 to extend the cycle time of the entire work.

閾値角度θ１としては、特に限定されず、レーザー光Ｌの強度によっても異なるが、ロボット２と共存する人の眼に入り得るレーザー光Ｌの単位時間当たりのエネルギー量が十分に小さくなる角度、つまり、共存する人の安全性を十分に確保できる程に大きい角度として設定することができる。これにより、共存する人への安全性を十分に確保することができる。 The threshold angle θ1 is not particularly limited and varies depending on the intensity of the laser beam L, but is an angle at which the amount of energy per unit time of the laser beam L that can enter the human eye coexisting with the robot 2 is sufficiently small, that is, , The angle can be set large enough to ensure the safety of coexisting people. As a result, it is possible to sufficiently ensure the safety of coexisting people.

次に、Ｖ／Ｐ関係の取得方法について説明する。駆動制御部４８３は、Ｖ／Ｐ関係を取得するために、光出射部４２に異なる大きさの駆動電圧Ｖを印加して、光出射部４２から異なる強度Ｐのレーザー光Ｌを出射させる。例えば、まず、第１駆動電圧Ｖ１を光出射部４２に印加し、その際に出射されるレーザー光Ｌの強度Ｐ１を光強度検出部４６から出力される光強度情報Ｉｐに基づいて測定する。次に、第１駆動電圧Ｖ１よりも大きい第２駆動電圧Ｖ２を光出射部４２に印加し、その際に出射されるレーザー光Ｌの強度Ｐ２を光強度検出部４６から出力される光強度情報Ｉｐに基づいて測定する。 Next, a method of acquiring the V / P relationship will be described. In order to acquire the V / P relationship, the drive control unit 483 applies a drive voltage V having a different magnitude to the light emitting unit 42 to emit laser light L having a different intensity P from the light emitting unit 42. For example, first, the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42, and the intensity P1 of the laser light L emitted at that time is measured based on the light intensity information Ip output from the light intensity detecting unit 46. Next, a second drive voltage V2 larger than the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42, and the intensity P2 of the laser light L emitted at that time is output from the light intensity detecting unit 46. Measure based on Ip.

そして、駆動制御部４８３は、これら測定結果から、駆動電圧Ｖとレーザー光Ｌの強度Ｐとの関係を演算し、例えば、図７に示すように、Ｖ／Ｐ関係を示す式Ｑ（近似式を含む）を取得する。ただし、Ｖ／Ｐ関係を示すものとしては、式Ｑに限定されず、例えば、駆動電圧Ｖと強度Ｐとが関連付けられたテーブルであってもよい。このような方法によれば、Ｖ／Ｐ関係を簡単に取得することができる。 Then, the drive control unit 483 calculates the relationship between the drive voltage V and the intensity P of the laser beam L from these measurement results, and for example, as shown in FIG. 7, the equation Q (approximate equation) showing the V / P relationship is shown. Includes). However, the V / P relationship is not limited to the formula Q, and may be, for example, a table in which the drive voltage V and the intensity P are associated with each other. According to such a method, the V / P relationship can be easily obtained.

なお、上述の説明では、第１駆動電圧Ｖ１を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ１と、第２駆動電圧Ｖ２を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ２と、に基づいてＶ／Ｐ関係を取得しているが、これに限定されない。例えば、さらに、第２駆動電圧Ｖ２よりも大きい第３駆動電圧を印加したときのレーザー光Ｌの強度、第３駆動電圧よりも大きい第４駆動電圧を印加したときのレーザー光Ｌの強度またはそれ以上の強度の駆動電圧を印加したときのレーザー光Ｌの強度に基づいてＶ／Ｐ関係を取得してもよい。基準が増える程、Ｖ／Ｐ関係をより精度よく求めることができる。 In the above description, the V / P relationship is based on the intensity P1 of the laser light L when the first drive voltage V1 is applied and the intensity P2 of the laser light L when the second drive voltage V2 is applied. Has been obtained, but is not limited to this. For example, further, the intensity of the laser beam L when a third drive voltage larger than the second drive voltage V2 is applied, the intensity of the laser beam L when a fourth drive voltage larger than the third drive voltage is applied, or the intensity thereof. The V / P relationship may be acquired based on the intensity of the laser beam L when the driving voltage having the above intensity is applied. As the number of standards increases, the V / P relationship can be obtained more accurately.

ここで、Ｖ／Ｐ関係を取得する際のミラー４５４の揺動の１周期あたりのレーザー光Ｌの出射回数をｎとし、パターン光ＰＬの縞Ｂの数をｍとしたとき、ｎ≦ｍの関係を満足していることが好ましい（ただし、ｎ、ｍは共に自然数である）。このように、ｎ≦ｍの関係を満足することにより、Ｖ／Ｐ関係を取得するために出射するレーザー光Ｌがより安全なものとなる。つまり、パターン光ＰＬは、ロボット２と共存する人の眼に入ったとしても、安全性を十分に確保することができる強度で投影されるため、ｎ≦ｍの関係を満足していれば、単位時間あたりにそれ以上のエネルギー量のレーザー光Ｌがロボット２と共存する人の眼に照射されることが抑制され、Ｖ／Ｐ関係を取得する際においても、当該人の安全をより確実に確保することができる。 Here, when the number of times the laser beam L is emitted per cycle of the swing of the mirror 454 when acquiring the V / P relationship is n, and the number of stripes B of the pattern light PL is m, n ≦ m. It is preferable that the relationship is satisfied (however, both n and m are natural numbers). By satisfying the relationship of n ≦ m in this way, the laser beam L emitted to acquire the V / P relationship becomes safer. That is, even if the pattern light PL enters the eyes of a person coexisting with the robot 2, it is projected with an intensity that can sufficiently ensure safety. Therefore, if the relationship of n ≦ m is satisfied, the pattern light PL is projected. It is suppressed that the laser beam L with more energy than that per unit time is applied to the eyes of a person coexisting with the robot 2, and the safety of the person is more reliably obtained even when acquiring the V / P relationship. Can be secured.

なお、本実施形態では、異なる周期ｆを持つパターン光ＰＬ１〜ＰＬ４を用いて三次元計測を行っている。この場合、パターン光ＰＬ１〜ＰＬ４のうち、最も縞Ｂの数が多いパターン光ＰＬに含まれる縞Ｂの数をｍとすることが好ましい。これにより、上述の効果をより確実に発揮することができる。 In this embodiment, three-dimensional measurement is performed using the pattern lights PL1 to PL4 having different periods f. In this case, it is preferable that the number of stripes B included in the pattern light PL having the largest number of stripes B among the pattern light PL1 to PL4 is m. Thereby, the above-mentioned effect can be more reliably exhibited.

以上、Ｖ／Ｐ関係の取得方法について説明した。ここで、駆動制御部４８３がＶ／Ｐ関係を取得する前に、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２となった場合、駆動制御部４８３は、Ｖ／Ｐ関係を取得してから対象物Ｗの三次元計測を行うよう各部を制御する。これにより、対象物Ｗの三次元計測を精度よく行うことができる。 The method of acquiring the V / P relationship has been described above. Here, if the swing angle of the mirror 454 becomes the target angle θ2 before the drive control unit 483 acquires the V / P relationship, the drive control unit 483 acquires the V / P relationship and then the object. Each part is controlled so as to perform three-dimensional measurement of W. As a result, the three-dimensional measurement of the object W can be performed with high accuracy.

ここで、Ｖ／Ｐ関係は、光出射部４２の状態、特に光出射部４２の温度によっても変動する。そのため、対象物Ｗの三次元計測を行っている最中にもＶ／Ｐ関係が変化するおそれがある。そこで、対象物Ｗの三次元計測を行う前に取得したＶ／Ｐ関係を三次元計測中も随時更新することが好ましい。これにより、レーザー光Ｌの強度Ｐをより精度よく制御することができ、対象物Ｗの三次元計測をさらに精度よく行うことができる。 Here, the V / P relationship also varies depending on the state of the light emitting unit 42, particularly the temperature of the light emitting unit 42. Therefore, the V / P relationship may change even during the three-dimensional measurement of the object W. Therefore, it is preferable to update the V / P relationship acquired before the three-dimensional measurement of the object W at any time even during the three-dimensional measurement. As a result, the intensity P of the laser beam L can be controlled more accurately, and the three-dimensional measurement of the object W can be performed more accurately.

以下、Ｖ／Ｐ関係を更新する方法を説明する。駆動制御部４８３は、光出射部４２からパターン光ＰＬを形成するためのレーザー光Ｌを出射しないタイミングで、Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌを出射させ、その際の駆動電圧Ｖとレーザー光Ｌの強度Ｐとの関係に基づいて、Ｖ／Ｐ関係を更新する。これにより、パターン光ＰＬの投影を邪魔することなくＶ／Ｐ関係を更新することができる。 Hereinafter, a method of updating the V / P relationship will be described. The drive control unit 483 emits the laser light L for updating the V / P relationship at the timing when the laser light L for forming the pattern light PL is not emitted from the light emitting unit 42, and the drive voltage V at that time is emitted. The V / P relationship is updated based on the relationship between the laser beam L and the intensity P of the laser beam L. As a result, the V / P relationship can be updated without interfering with the projection of the pattern light PL.

図８に示すように、本実施形態では、目標角度θ２の両端部で反射されたレーザー光Ｌは、シェード部４０によって遮蔽されて三次元計測装置４の外に出射されないようになっている。そこで、駆動制御部４８３は、目標角度θ２の両端部では、パターン光ＰＬを形成するためのレーザー光Ｌの出射を停止し、代わりに、Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌを出射するように各部を制御する。これにより、Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌが三次元計測装置４の外に出射されず、例えば、当該レーザー光Ｌがパターン光ＰＬに混じることによるパターン光ＰＬの劣化を抑制することができる。なお、シェード部４０は、例えば、三次元計測装置４の筐体の一部として構成することができる。 As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the laser light L reflected at both ends of the target angle θ2 is shielded by the shade portion 40 so as not to be emitted to the outside of the three-dimensional measuring device 4. Therefore, the drive control unit 483 stops the emission of the laser light L for forming the pattern light PL at both ends of the target angle θ2, and instead emits the laser light L for updating the V / P relationship. Control each part so as to do. As a result, the laser light L for updating the V / P relationship is not emitted to the outside of the three-dimensional measuring device 4, and for example, deterioration of the pattern light PL due to the laser light L being mixed with the pattern light PL is suppressed. be able to. The shade unit 40 can be configured as, for example, a part of the housing of the three-dimensional measuring device 4.

Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌを出射させるために光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖとしては、特に限定されないが、例えば、Ｖ／Ｐ関係を取得する際に用いた第１駆動電圧Ｖ１、第２駆動電圧Ｖ２とすることができる。これにより、例えば、新たに取得した第１駆動電圧Ｖ１と強度Ｐ１との関係や、第２駆動電圧Ｖ２と強度Ｐ２との関係を、前回取得した関係と置き換えることにより、Ｖ／Ｐ関係の更新を簡単に行うことができる。また、例えば、前回取得した強度Ｐ１と今回取得した強度Ｐ１との差ΔＰ１や、前回取得した強度Ｐ２と今回取得した強度Ｐ２との差ΔＰ２に基づいて、式Ｑを補正することもできる。 The drive voltage V applied to the light emitting unit 42 to emit the laser beam L for updating the V / P relationship is not particularly limited, but is, for example, the first used when acquiring the V / P relationship. The drive voltage V1 and the second drive voltage V2 can be set. Thereby, for example, the relationship between the newly acquired first drive voltage V1 and the intensity P1 and the relationship between the second drive voltage V2 and the intensity P2 are replaced with the previously acquired relationship to update the V / P relationship. Can be done easily. Further, for example, the equation Q can be corrected based on the difference ΔP1 between the strength P1 acquired last time and the strength P1 acquired this time and the difference ΔP2 between the strength P2 acquired last time and the strength P2 acquired this time.

このようなＶ／Ｐ関係の更新は、対象物Ｗの三次元計測が終了するまで、周期的に繰り返して行うことが好ましい。これにより、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。 It is preferable that such updating of the V / P relationship is periodically repeated until the three-dimensional measurement of the object W is completed. As a result, the three-dimensional measurement of the object W can be performed more accurately.

以上、ロボットシステム１について説明した。このようなロボットシステム１は、前述したように、ロボットアーム２２を備えるロボット２と、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、レーザー光Ｌを出射する光出射部４２と、光出射部４２から出射されるレーザー光Ｌの強度を検出する光強度検出部４６と、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４を備え、ミラー４５４の揺動によってレーザー光Ｌを走査する光走査部４５と、ミラー４５４の揺動角を検出する揺動角検出部４３と、対象物Ｗを撮像する撮像部４７と、制御部４８と、を備える。そして、光走査部４５で走査されたレーザー光Ｌにより形成されるパターン光ＰＬを対象物Ｗに投影し、パターン光ＰＬが投影されている対象物Ｗを撮像部４７により撮像することにより、対象物Ｗの三次元計測を行うように構成されている。また、制御部４８は、ミラー４５４の駆動を開始してミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１となったら、光出射部４２に駆動電圧Ｖを印加してレーザー光Ｌを出射し、光強度検出部４６の検出結果に基づいて、駆動電圧Ｖの大きさとレーザー光Ｌの強度Ｐとの関係であるＶ／Ｐ関係を取得し、ミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１より大きい目標角度θ２となったら、Ｖ／Ｐ関係に基づいて光出射部４２の駆動を制御することにより、対象物Ｗにパターン光ＰＬを投影するよう制御する。 The robot system 1 has been described above. As described above, such a robot system 1 is a robot based on the robot 2 provided with the robot arm 22, the three-dimensional measuring device 4 for performing three-dimensional measurement of the object W, and the measurement result by the three-dimensional measuring device 4. It includes a robot control device 5 that controls the operation of 2. Further, the three-dimensional measuring device 4 reflects the light emitting unit 42 that emits the laser light L, the light intensity detecting unit 46 that detects the intensity of the laser light L emitted from the light emitting unit 42, and the laser light L. An optical scanning unit 45 that includes a mirror 454 and scans the laser beam L by the swing of the mirror 454, a swing angle detection unit 43 that detects the swing angle of the mirror 454, and an imaging unit 47 that images the object W. , And a control unit 48. Then, the pattern light PL formed by the laser light L scanned by the optical scanning unit 45 is projected onto the object W, and the object W on which the pattern light PL is projected is imaged by the imaging unit 47 to obtain the target. It is configured to perform three-dimensional measurement of the object W. Further, when the control unit 48 starts driving the mirror 454 and the swing angle of the mirror 454 reaches the threshold angle θ1, the control unit 48 applies a drive voltage V to the light emitting unit 42 to emit the laser light L and emits the laser light L. Based on the detection result of the detection unit 46, the V / P relationship, which is the relationship between the magnitude of the drive voltage V and the intensity P of the laser beam L, is acquired, and the target angle θ2 in which the swing angle of the mirror 454 is larger than the threshold angle θ1. Then, by controlling the drive of the light emitting unit 42 based on the V / P relationship, the pattern light PL is controlled to be projected on the object W.

このような構成のロボットシステム１によれば、スタンバイ状態からの復帰直後であっても、光出射部４２から安定した強度のレーザー光Ｌを出射することができる。そのため、目標角度θ２となってから速やかにかつ精度よく対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。つまり、ロボット２による作業全体のサイクルタイムの延長を招くことなく、対象物Ｗの三次元計測を高精度に行うことができる。 According to the robot system 1 having such a configuration, the laser beam L having a stable intensity can be emitted from the light emitting unit 42 even immediately after returning from the standby state. Therefore, the three-dimensional measurement of the object W can be performed quickly and accurately after the target angle θ2 is reached. That is, the three-dimensional measurement of the object W can be performed with high accuracy without inviting the robot 2 to extend the cycle time of the entire work.

また、前述したように、三次元計測装置４は、レーザー光Ｌを出射する光出射部４２と、光出射部４２から出射されるレーザー光Ｌの強度を検出する光強度検出部４６と、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４を備え、ミラー４５４の揺動によってレーザー光Ｌを走査する光走査部４５と、ミラー４５４の揺動角を検出する揺動角検出部４３と、対象物Ｗを撮像する撮像部４７と、制御部４８と、を備える。そして、光走査部４５で走査されたレーザー光Ｌで形成されるパターン光ＰＬを対象物Ｗに投影し、パターン光ＰＬが投影されている対象物Ｗを撮像部４７により撮像することにより、対象物Ｗの三次元計測を行うように構成されている。また、制御部４８は、ミラー４５４の駆動を開始してミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１となったら、光出射部４２に駆動電圧Ｖを印加してレーザー光Ｌを出射し、光強度検出部４６の検出結果に基づいて、駆動電圧Ｖの大きさとレーザー光Ｌの強度Ｐとの関係であるＶ／Ｐ関係を取得し、ミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１より大きい目標角度θ２となったら、Ｖ／Ｐ関係に基づいて光出射部４２の駆動を制御することにより、対象物Ｗにパターン光ＰＬを投影するよう制御する。 Further, as described above, the three-dimensional measuring device 4 includes a light emitting unit 42 that emits the laser light L, a light intensity detecting unit 46 that detects the intensity of the laser light L emitted from the light emitting unit 42, and a laser. An optical scanning unit 45 having a mirror 454 that reflects light L and scanning the laser beam L by swinging the mirror 454, a swing angle detection unit 43 that detects the swing angle of the mirror 454, and an object W are imaged. An imaging unit 47 and a control unit 48 are provided. Then, the pattern light PL formed by the laser light L scanned by the optical scanning unit 45 is projected onto the object W, and the object W on which the pattern light PL is projected is imaged by the imaging unit 47 to obtain the target. It is configured to perform three-dimensional measurement of the object W. Further, when the control unit 48 starts driving the mirror 454 and the swing angle of the mirror 454 reaches the threshold angle θ1, the control unit 48 applies a drive voltage V to the light emitting unit 42 to emit the laser light L and emits the laser light L. Based on the detection result of the detection unit 46, the V / P relationship, which is the relationship between the magnitude of the drive voltage V and the intensity P of the laser beam L, is acquired, and the target angle θ2 in which the swing angle of the mirror 454 is larger than the threshold angle θ1. Then, by controlling the drive of the light emitting unit 42 based on the V / P relationship, the pattern light PL is controlled to be projected on the object W.

このような構成の三次元計測装置４によれば、スタンバイ状態からの復帰直後であっても、光出射部４２から安定した強度のレーザー光Ｌを出射することができる。そのため、目標角度θ２となってから速やかにかつ精度よく対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。つまり、ロボット２による作業全体のサイクルタイムの延長を招くことなく、対象物Ｗの三次元計測を高精度に行うことができる。 According to the three-dimensional measuring device 4 having such a configuration, the laser beam L having a stable intensity can be emitted from the light emitting unit 42 even immediately after returning from the standby state. Therefore, the three-dimensional measurement of the object W can be performed quickly and accurately after the target angle θ2 is reached. That is, the three-dimensional measurement of the object W can be performed with high accuracy without inviting the robot 2 to extend the cycle time of the entire work.

また、前述したように、制御部４８は、Ｖ／Ｐ関係を取得する際、光出射部４２に異なる大きさの駆動電圧Ｖを印加して、光出射部４２から異なる強度Ｐのレーザー光Ｌを出射させる。特に、本実施形態では、第１駆動電圧Ｖ１を光出射部４２に印加して、強度Ｐ１のレーザー光Ｌを出射させ、次に、第１駆動電圧Ｖ１よりも大きい第２駆動電圧Ｖ２を光出射部４２に印加し、強度Ｐ２のレーザー光Ｌを出射させている。これにより、第１駆動電圧Ｖ１と強度Ｐ１との関係と、第２駆動電圧Ｖ２と強度Ｐ２との関係と、に基づいて、簡単にＶ／Ｐ関係を示す式Ｑを求めることができる。そのため、強度Ｐ１、Ｐ２以外の強度のレーザー光Ｌについても、精度よく、光出射部４２から出射させることができ、パターン光ＰＬを精度よく形成することができる。 Further, as described above, when the control unit 48 acquires the V / P relationship, the control unit 48 applies a drive voltage V of a different magnitude to the light emitting unit 42, and the laser light L having a different intensity P from the light emitting unit 42. Is emitted. In particular, in the present embodiment, the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser beam L having the intensity P1, and then the second drive voltage V2 larger than the first drive voltage V1 is emitted. It is applied to the emitting unit 42 to emit a laser beam L having an intensity P2. Thereby, the equation Q showing the V / P relationship can be easily obtained based on the relationship between the first drive voltage V1 and the intensity P1 and the relationship between the second drive voltage V2 and the intensity P2. Therefore, the laser light L having an intensity other than the intensities P1 and P2 can be emitted from the light emitting unit 42 with high accuracy, and the pattern light PL can be formed with high accuracy.

また、前述したように、制御部４８は、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２となったら、光出射部４２からパターン光ＰＬを形成するためのレーザー光Ｌを出射しないタイミングで、Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌを出射するよう制御する。これにより、パターン光ＰＬの投影を邪魔することなく、Ｖ／Ｐ関係を更新することができる。 Further, as described above, when the swing angle of the mirror 454 becomes the target angle θ2, the control unit 48 does not emit the laser light L for forming the pattern light PL from the light emitting unit 42, and V / The laser beam L for updating the P relationship is controlled to be emitted. As a result, the V / P relationship can be updated without interfering with the projection of the pattern light PL.

また、前述したように、パターン光ＰＬは、縞状であり、パターン光ＰＬの縞Ｂの数をｍとし、Ｖ／Ｐ関係を取得する際のミラー４５４の揺動の１周期あたりのレーザー光Ｌの出射回数をｎとしたとき、ｎ≦ｍである。これにより、Ｖ／Ｐ関係を取得する際においても、ロボット２と共存する人の安全をより確実に確保することができる。 Further, as described above, the pattern light PL is striped, the number of stripes B of the pattern light PL is m, and the laser light per cycle of the swing of the mirror 454 when acquiring the V / P relationship. When the number of times L is emitted is n, n ≦ m. As a result, the safety of the person coexisting with the robot 2 can be ensured more reliably even when acquiring the V / P relationship.

また、前述したように、対象物Ｗの三次元計測方法は、レーザー光Ｌを出射する光出射部４２と、光出射部４２から出射されるレーザー光Ｌの強度を検出する光強度検出部４６と、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４を備え、ミラー４５４の揺動によってレーザー光Ｌを走査する光走査部４５と、ミラー４５４の揺動角を検出する揺動角検出部４３と、対象物Ｗを撮像する撮像部４７と、を備え、光走査部４５で走査されたレーザー光Ｌにより形成されるパターン光ＰＬを対象物Ｗに投影し、パターン光ＰＬが投影されている対象物Ｗを撮像部４７により撮像することにより、対象物Ｗの三次元計測を行う方法である。このような方法は、ミラー４５４の駆動を開始してミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１となったら、光出射部４２に駆動電圧Ｖを印加してレーザー光Ｌを出射させ、光強度検出部４６の検出結果に基づいて、駆動電圧Ｖの大きさとレーザー光Ｌの強度との関係であるＶ／Ｐ関係を取得する工程と、ミラー４５４の揺動角が閾値角度θ１より大きい目標角度θ２となったら、Ｖ／Ｐ関係に基づいて光出射部４２の駆動を制御することにより、対象物Ｗにパターン光ＰＬを投影する工程と、を有する。 Further, as described above, in the three-dimensional measurement method of the object W, the light emitting unit 42 that emits the laser light L and the light intensity detecting unit 46 that detects the intensity of the laser light L emitted from the light emitting unit 42 An optical scanning unit 45 that includes a mirror 454 that reflects the laser beam L and scans the laser beam L by swinging the mirror 454, a swing angle detection unit 43 that detects the swing angle of the mirror 454, and an object. An imaging unit 47 that captures W is provided, and a pattern light PL formed by the laser light L scanned by the optical scanning unit 45 is projected onto the object W, and the object W on which the pattern light PL is projected is projected. This is a method of performing three-dimensional measurement of an object W by taking an image with an imaging unit 47. In such a method, when the driving of the mirror 454 is started and the swing angle of the mirror 454 becomes the threshold angle θ1, the driving voltage V is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser light L, and the light intensity is detected. Based on the detection result of the unit 46, the step of acquiring the V / P relationship, which is the relationship between the magnitude of the drive voltage V and the intensity of the laser beam L, and the target angle θ2 in which the swing angle of the mirror 454 is larger than the threshold angle θ1. Then, the process includes a step of projecting the pattern light PL onto the object W by controlling the drive of the light emitting unit 42 based on the V / P relationship.

このような構成の三次元計測方法によれば、スタンバイ状態からの復帰直後であっても、光出射部４２から安定した強度のレーザー光Ｌを出射することができる。そのため、目標角度θ２となってから速やかにかつ精度よく対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。つまり、ロボット２による作業全体のサイクルタイムの延長を招くことなく、対象物Ｗの三次元計測を高精度に行うことができる。 According to the three-dimensional measurement method having such a configuration, the laser beam L having a stable intensity can be emitted from the light emitting unit 42 even immediately after returning from the standby state. Therefore, the three-dimensional measurement of the object W can be performed quickly and accurately after the target angle θ2 is reached. That is, the three-dimensional measurement of the object W can be performed with high accuracy without inviting the robot 2 to extend the cycle time of the entire work.

また、前述したように、対象物Ｗの三次元計測方法では、Ｖ／Ｐ関係を取得する工程は、光出射部４２に異なる大きさの駆動電圧Ｖを印加して、光出射部４２から異なる強度Ｐのレーザー光Ｌを出射させる。特に、本実施形態では、第１駆動電圧Ｖ１を光出射部４２に印加して、強度Ｐ１のレーザー光Ｌを出射させ、次に、第１駆動電圧Ｖ１よりも大きい第２駆動電圧Ｖ２を光出射部４２に印加し、強度Ｐ２のレーザー光Ｌを出射させている。これにより、第１駆動電圧Ｖ１と強度Ｐ１との関係と、第２駆動電圧Ｖ２と強度Ｐ２との関係と、に基づいて、簡単にＶ／Ｐ関係を示す近似式Ｑを求めることができる。そのため、強度Ｐ１、Ｐ２以外の強度のレーザー光Ｌについても、精度よく、光出射部４２から出射させることができ、パターン光ＰＬを精度よく形成することができる。 Further, as described above, in the three-dimensional measurement method of the object W, the step of acquiring the V / P relationship is different from the light emitting unit 42 by applying a driving voltage V of a different magnitude to the light emitting unit 42. A laser beam L of intensity P is emitted. In particular, in the present embodiment, the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser beam L having the intensity P1, and then the second drive voltage V2 larger than the first drive voltage V1 is emitted. It is applied to the emitting unit 42 to emit a laser beam L having an intensity P2. Thereby, the approximate expression Q showing the V / P relationship can be easily obtained based on the relationship between the first drive voltage V1 and the intensity P1 and the relationship between the second drive voltage V2 and the intensity P2. Therefore, the laser light L having an intensity other than the intensities P1 and P2 can be emitted from the light emitting unit 42 with high accuracy, and the pattern light PL can be formed with high accuracy.

また、前述したように、対象物Ｗの三次元計測方法では、ミラー４５４の揺動角が目標角度θ２となったら、光出射部４２からパターン光ＰＬを形成するためのレーザー光Ｌを出射しないタイミングで、Ｖ／Ｐ関係を更新するためのレーザー光Ｌを出射する。これにより、パターン光ＰＬの投影を邪魔することなく、Ｖ／Ｐ関係を更新することができる。 Further, as described above, in the three-dimensional measurement method of the object W, when the swing angle of the mirror 454 becomes the target angle θ2, the laser light L for forming the pattern light PL is not emitted from the light emitting unit 42. At the timing, the laser beam L for updating the V / P relationship is emitted. As a result, the V / P relationship can be updated without interfering with the projection of the pattern light PL.

また、前述したように、対象物Ｗの三次元計測方法では、パターン光ＰＬは、縞状であり、パターン光ＰＬの縞の数をｍとし、Ｖ／Ｐ関係を取得する際のミラー４５４の揺動の１周期あたりのレーザー光Ｌの出射回数をｎとしたとき、ｎ≦ｍとなるよう制御する。これにより、Ｖ／Ｐ関係を取得する際においても、ロボット２と共存する人の安全をより確実に確保することができる。 Further, as described above, in the three-dimensional measurement method of the object W, the pattern light PL is striped, the number of stripes of the pattern light PL is m, and the mirror 454 when acquiring the V / P relationship When the number of times the laser beam L is emitted per cycle of rocking is n, control is performed so that n ≦ m. As a result, the safety of the person coexisting with the robot 2 can be ensured more reliably even when acquiring the V / P relationship.

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係るロボットシステムでの三次元計測の開始タイミングを示すタイミングチャートである。 <Second Embodiment>
FIG. 9 is a timing chart showing the start timing of three-dimensional measurement in the robot system according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態は、Ｖ／Ｐ関係を取得する方法が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。そのため、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The present embodiment is the same as the above-described first embodiment except that the method for acquiring the V / P relationship is different. Therefore, in the following description, the present embodiment will be mainly described with respect to the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted. Further, in FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.

本実施形態のロボットシステム１では、図９に示すように、閾値角度θ１として、第１閾値角度θ１１と、第１閾値角度θ１１よりも大きい第２閾値角度θ１２と、が設定されている。そして、駆動制御部４８３は、光走査部４５の駆動を開始して、ミラー４５４の揺動角が第１閾値角度θ１１となったら、光出射部４２に第１駆動電圧Ｖ１を印加してレーザー光Ｌを出射し、その際に出射されるレーザー光Ｌの強度Ｐ１を光強度検出部４６から出力される光強度情報Ｉｐに基づいて測定する。また、駆動制御部４８３は、ミラー４５４の揺動角が第２閾値角度θ１２となったら、第１駆動電圧Ｖ１よりも大きい第２駆動電圧Ｖ２を光出射部４２に印加し、その際に出射されるレーザー光Ｌの強度Ｐ２を光強度検出部４６から出力される光強度情報Ｉｐに基づいて測定する。そして、駆動制御部４８３は、これらの測定結果に基づいてＶ／Ｐ関係を取得する。 In the robot system 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, as the threshold angle θ1, a first threshold angle θ11 and a second threshold angle θ12 larger than the first threshold angle θ11 are set. Then, the drive control unit 483 starts driving the optical scanning unit 45, and when the swing angle of the mirror 454 reaches the first threshold angle θ11, the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42 to apply the laser. The light L is emitted, and the intensity P1 of the laser light L emitted at that time is measured based on the light intensity information Ip output from the light intensity detection unit 46. Further, when the swing angle of the mirror 454 becomes the second threshold angle θ12, the drive control unit 483 applies a second drive voltage V2 larger than the first drive voltage V1 to the light emitting unit 42, and emits light at that time. The intensity P2 of the laser light L to be measured is measured based on the light intensity information Ip output from the light intensity detection unit 46. Then, the drive control unit 483 acquires the V / P relationship based on these measurement results.

このような構成によれば、例えば、前述した第１実施形態と比べて、より早く、Ｖ／Ｐ関係を取得するためのレーザー光Ｌの出射を開始することができる。そのため、より確実に、ミラー４５４が目標角度θ２となる前にＶ／Ｐ関係を取得することができ、目標角度θ２となったら直ぐに、対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。また、ミラー４５４の揺動角が小さい程、光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖを小さくしているため、揺動角が小さくても、ロボット２と共存する人の眼に入り得るレーザー光Ｌの単位時間当たりのエネルギー量が十分に小さくなる。そのため、共存する人の安全性を十分に確保することができる。 According to such a configuration, for example, the emission of the laser beam L for acquiring the V / P relationship can be started earlier than in the first embodiment described above. Therefore, the V / P relationship can be acquired more reliably before the mirror 454 reaches the target angle θ2, and the three-dimensional measurement of the object W can be performed immediately after the target angle θ2 is reached. Further, the smaller the swing angle of the mirror 454, the smaller the drive voltage V applied to the light emitting unit 42. Therefore, even if the swing angle is small, the laser beam that can enter the human eye coexisting with the robot 2 can be seen. The amount of energy per unit time of L becomes sufficiently small. Therefore, the safety of coexisting people can be sufficiently ensured.

このように、本実施形態の三次元計測装置４では、閾値角度θ１は、第１閾値角度θ１１と、第１閾値角度θ１１よりも大きい第２閾値角度θ１２と、を有する。そして、制御部４８は、ミラー４５４の揺動角が第１閾値角度θ１１となったら、光出射部４２に第１駆動電圧Ｖ１を印加してレーザー光Ｌを出射し、ミラー４５４の揺動角が第２閾値角度θ１２となったら、光出射部４２に第２駆動電圧Ｖ２を印加してレーザー光Ｌを出射し、第１駆動電圧Ｖ１を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ１と、第２駆動電圧Ｖ２を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ２と、に基づいてＶ／Ｐ関係を取得するよう制御する。 As described above, in the three-dimensional measuring device 4 of the present embodiment, the threshold angle θ1 has a first threshold angle θ11 and a second threshold angle θ12 larger than the first threshold angle θ11. Then, when the swing angle of the mirror 454 becomes the first threshold angle θ11, the control unit 48 applies the first drive voltage V1 to the light emitting unit 42 to emit the laser beam L, and the swing angle of the mirror 454. When the second threshold angle θ12 is reached, the second drive voltage V2 is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser light L, and the intensity P1 of the laser light L when the first drive voltage V1 is applied and the second 2 Control is performed so as to acquire the V / P relationship based on the intensity P2 of the laser beam L when the drive voltage V2 is applied.

これにより、より早く、Ｖ／Ｐ関係を取得するためのレーザー光Ｌの出射を開始することができる。そのため、より確実に、目標角度θ２となる前に、Ｖ／Ｐ関係を取得することができ、目標角度θ２となったら直ぐに対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。また、ミラー４５４の揺動角が小さい程、光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖを小さくすることにより、揺動角が小さくても、ロボット２と共存する人の眼に入り得るレーザー光の単位時間当たりのエネルギー量を十分に小さくすることができる。そのため、共存する人の安全性を十分に確保することができる。 As a result, the emission of the laser beam L for acquiring the V / P relationship can be started earlier. Therefore, the V / P relationship can be acquired more reliably before the target angle θ2 is reached, and the three-dimensional measurement of the object W can be performed immediately after the target angle θ2 is reached. Further, the smaller the swing angle of the mirror 454, the smaller the drive voltage V applied to the light emitting unit 42, so that even if the swing angle is small, the laser beam that can enter the human eye coexisting with the robot 2 can enter. The amount of energy per unit time can be sufficiently reduced. Therefore, the safety of coexisting people can be sufficiently ensured.

また、本実施形態の対象物Ｗの三次元計測方法では、閾値角度θ１は、第１閾値角度θ１１と、第１閾値角度θ１１よりも大きい第２閾値角度θ１２と、を有する。そして、ミラー４５４の揺動角が第１閾値角度θ１１となったら、光出射部４２に第１駆動電圧Ｖ１を印加してレーザー光Ｌを出射し、ミラー４５４の揺動角が第２閾値角度θ１２となったら、光出射部４２に第２駆動電圧Ｖ２を印加してレーザー光Ｌを出射し、第１駆動電圧Ｖ１を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ１と、第２駆動電圧Ｖ２を印加したときのレーザー光Ｌの強度Ｐ２と、に基づいてＶ／Ｐ関係を取得する。 Further, in the three-dimensional measurement method of the object W of the present embodiment, the threshold angle θ1 has a first threshold angle θ11 and a second threshold angle θ12 larger than the first threshold angle θ11. Then, when the swing angle of the mirror 454 becomes the first threshold angle θ11, the first drive voltage V1 is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser beam L, and the swing angle of the mirror 454 becomes the second threshold angle. When θ12 is reached, the second drive voltage V2 is applied to the light emitting unit 42 to emit the laser light L, and the intensity P1 of the laser light L when the first drive voltage V1 is applied and the second drive voltage V2 are set. The V / P relationship is acquired based on the intensity P2 of the laser beam L when applied.

これにより、より早く、Ｖ／Ｐ関係を取得するためのレーザー光Ｌの出射を開始することができる。そのため、より確実に、目標角度θ２となる前に、Ｖ／Ｐ関係を取得することができ、目標角度θ２となったら直ぐに対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。また、ミラー４５４の揺動角が小さい程、光出射部４２に印加する駆動電圧Ｖを小さくすることにより、揺動角が小さくても、ロボット２と共存する人の眼に入り得るレーザー光の単位時間当たりのエネルギー量を十分に小さくすることができる。そのため、共存する人の安全性を十分に確保することができる。 As a result, the emission of the laser beam L for acquiring the V / P relationship can be started earlier. Therefore, the V / P relationship can be acquired more reliably before the target angle θ2 is reached, and the three-dimensional measurement of the object W can be performed immediately after the target angle θ2 is reached. Further, the smaller the swing angle of the mirror 454, the smaller the drive voltage V applied to the light emitting unit 42, so that even if the swing angle is small, the laser beam that can enter the human eye coexisting with the robot 2 can enter. The amount of energy per unit time can be sufficiently reduced. Therefore, the safety of coexisting people can be sufficiently ensured.

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。 Even with such a second embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.

以上、本発明の三次元計測方法、三次元計測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。 The three-dimensional measurement method, the three-dimensional measurement device, and the robot system of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to this, and the configurations of each part have the same functions. Can be replaced with any configuration having. Further, any other constituents may be added to the present invention.

１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１…第１アーム、２２２…第２アーム、２２３…第３アーム、２２４…第４アーム、２２５…第５アーム、２２６…第６アーム、２４…エンドエフェクター、２５１…第１駆動装置、２５２…第２駆動装置、２５３…第３駆動装置、２５４…第４駆動装置、２５５…第５駆動装置、２５６…第６駆動装置、４…三次元計測装置、４０…シェード部、４１…投影部、４２…光出射部、４３…揺動角検出部、４３１…ピエゾ抵抗部、４４…光学系、４４１…集光レンズ、４４２…ロッドレンズ、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、４６…光強度検出部、４７…撮像部、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４８…制御部、４８１…情報受付部、４８３…駆動制御部、４９…計測部、５…ロボット制御装置、６…ホストコンピューター、Ｂ…縞、Ｉｐ…光強度情報、Ｉθ…角度情報、Ｊ…揺動軸、Ｌ…レーザー光、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸、Ｏ５…第５軸、Ｏ６…第６軸、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２…強度、ＰＬ…パターン光、ＰＬ１…第１パターン光、ＰＬ２…第２パターン光、ＰＬ３…第３パターン光、ＰＬ４…第４パターン光、Ｑ…式、Ｓ１…第１撮像ステップ、Ｓ２…第２撮像ステップ、Ｓ３…第３撮像ステップ、Ｓ４…第４撮像ステップ、Ｖ…駆動電圧、Ｖ１…第１駆動電圧、Ｖ２…第２駆動電圧、Ｗ…対象物、ｆ…周期、ｆ１…第１周期、ｆ２…第２周期、ｆ３…第３周期、ｆ４…第４周期、θ１…閾値角度、θ１１…第１閾値角度、θ１２…第２閾値角度、θ２…目標角度 1 ... Robot system, 2 ... Robot, 21 ... Base, 22 ... Robot arm, 221 ... 1st arm, 222 ... 2nd arm, 223 ... 3rd arm, 224 ... 4th arm, 225 ... 5th arm, 226 ... 6th arm, 24 ... End effector, 251 ... 1st drive device, 252 ... 2nd drive device, 253 ... 3rd drive device, 254 ... 4th drive device, 255 ... 5th drive device, 256 ... 6th drive device 4, 4 ... 3D measuring device, 40 ... Shade unit, 41 ... Projection unit, 42 ... Light emission unit, 43 ... Shaking angle detection unit, 431 ... Piezo resistance unit, 44 ... Optical system, 441 ... Condensing lens, 442 ... Rod lens, 45 ... Optical scanning unit, 451 ... Movable part, 452 ... Support part, 453 ... Beam part, 454 ... Mirror, 455 ... Permanent magnet, 456 ... Coil, 46 ... Light intensity detection unit, 47 ... Imaging unit, 471 ... Camera, 472 ... Imaging element, 473 ... Condensing lens, 48 ... Control unit, 481 ... Information reception unit, 483 ... Drive control unit, 49 ... Measurement unit, 5 ... Robot control device, 6 ... Host computer, B ... Stripes, Ip ... Light intensity information, Iθ ... Angle information, J ... Swinging axis, L ... Laser light, O1 ... 1st axis, O2 ... 2nd axis, O3 ... 3rd axis, O4 ... 4th axis, O5 ... 5th axis, O6 ... 6th axis, P, P1, P2 ... Intensity, PL ... Pattern light, PL1 ... 1st pattern light, PL2 ... 2nd pattern light, PL3 ... 3rd pattern light, PL4 ... 4th pattern light , Q ... Equation, S1 ... 1st imaging step, S2 ... 2nd imaging step, S3 ... 3rd imaging step, S4 ... 4th imaging step, V ... drive voltage, V1 ... 1st drive voltage, V2 ... 2nd drive Voltage, W ... Object, f ... Cycle, f1 ... 1st cycle, f2 ... 2nd cycle, f3 ... 3rd cycle, f4 ... 4th cycle, θ1 ... Threshold angle, θ11 ... 1st threshold angle, θ12 ... 2 threshold angle, θ2 ... target angle

Claims (11)

レーザー光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射される前記レーザー光の強度を検出する光強度検出部と、
前記レーザー光を反射するミラーを備え、前記ミラーの揺動によって前記レーザー光を走査する光走査部と、
前記ミラーの揺動角を検出する揺動角検出部と、
撮像部と、を備え、
前記光走査部で走査された前記レーザー光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を前記撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測方法であって、
前記ミラーの駆動を開始して前記ミラーの揺動角が閾値角度となったら、前記光出射部に駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射させ、前記光強度検出部の検出結果に基づいて、前記駆動電圧の大きさと前記レーザー光の強度との関係を取得する工程と、
前記ミラーの揺動角が前記閾値角度より大きい目標角度となったら、前記関係に基づいて前記光出射部の駆動を制御することにより、前記対象物に前記パターン光を投影する工程と、を有することを特徴とする三次元計測方法。 A light emitting part that emits laser light and
A light intensity detecting unit that detects the intensity of the laser light emitted from the light emitting unit,
An optical scanning unit that includes a mirror that reflects the laser beam and scans the laser beam by swinging the mirror.
A swing angle detection unit that detects the swing angle of the mirror,
Equipped with an imaging unit
The pattern light formed by the laser beam scanned by the optical scanning unit is projected onto the object, and the object on which the pattern light is projected is imaged by the imaging unit to create a tertiary of the object. It is a three-dimensional measurement method that performs original measurement.
When the driving of the mirror is started and the swing angle of the mirror reaches the threshold angle, a driving voltage is applied to the light emitting unit to emit the laser light, and based on the detection result of the light intensity detecting unit. , The step of acquiring the relationship between the magnitude of the driving voltage and the intensity of the laser beam, and
When the swing angle of the mirror becomes a target angle larger than the threshold angle, the step of projecting the pattern light onto the object by controlling the drive of the light emitting unit based on the relationship is provided. A three-dimensional measurement method characterized by this. 前記関係を取得する工程は、
前記光出射部に異なる大きさの前記駆動電圧を印加し、
前記光出射部から異なる強度の前記レーザー光を出射させる請求項１に記載の三次元計測方法。 The process of acquiring the relationship is
By applying the driving voltage of different magnitudes to the light emitting portion,
The three-dimensional measurement method according to claim 1, wherein the laser beam having a different intensity is emitted from the light emitting portion. 前記閾値角度は、第１閾値角度と、前記第１閾値角度よりも大きい第２閾値角度と、を有し、
前記ミラーの揺動角が前記第１閾値角度となったら、前記光出射部に第１駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射し、
前記ミラーの揺動角が前記第２閾値角度となったら、前記光出射部に第２駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射し、
前記第１駆動電圧を印加したときの前記レーザー光の強度と、前記第２駆動電圧を印加したときの前記レーザー光の強度と、に基づいて前記関係を取得する請求項２に記載の三次元計測方法。 The threshold angle has a first threshold angle and a second threshold angle larger than the first threshold angle.
When the swing angle of the mirror reaches the first threshold angle, a first drive voltage is applied to the light emitting portion to emit the laser light.
When the swing angle of the mirror reaches the second threshold angle, a second drive voltage is applied to the light emitting portion to emit the laser light.
The three-dimensional aspect according to claim 2, wherein the relationship is acquired based on the intensity of the laser light when the first drive voltage is applied and the intensity of the laser light when the second drive voltage is applied. Measurement method. 前記ミラーの揺動角が前記目標角度以上となったら、前記光出射部から前記パターン用の前記レーザー光を出射しないタイミングで、前記関係の更新用の前記レーザー光を出射させ、前記光強度検出部の検出結果に基づいて前記関係を更新する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の三次元計測方法。 When the swing angle of the mirror becomes equal to or larger than the target angle, the laser beam for updating the relationship is emitted at a timing when the laser beam for the pattern is not emitted from the light emitting unit, and the light intensity is detected. The three-dimensional measurement method according to any one of claims 1 to 3, wherein the relationship is updated based on the detection result of the unit. 前記パターンは、縞状であり、
前記パターンの縞の数をｍとし、
前記関係を取得する際の前記ミラーの揺動の１周期あたりの前記レーザー光の出射回数をｎとしたとき、
ｎ≦ｍである請求項４に記載の三次元計測方法。 The pattern is striped and
Let m be the number of stripes in the pattern.
When the number of times the laser beam is emitted per cycle of the swing of the mirror when acquiring the relationship is n.
The three-dimensional measurement method according to claim 4, wherein n ≦ m. レーザー光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射される前記レーザー光の強度を検出する光強度検出部と、
前記レーザー光を反射するミラーを備え、前記ミラーの揺動によって前記レーザー光を走査する光走査部と、
前記ミラーの揺動角を検出する揺動角検出部と、
撮像部と、
制御部と、を備え、
前記光走査部で走査された前記レーザー光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を前記撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
前記制御部は、
前記ミラーの駆動を開始して前記ミラーの揺動角が閾値角度となったら、前記光出射部に駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射させ、前記光強度検出部の検出結果に基づいて、前記駆動電圧の大きさと前記レーザー光の強度との関係を取得し、
前記ミラーの揺動角が前記閾値角度より大きい目標角度となったら、前記関係に基づいて前記光出射部の駆動を制御することにより、前記対象物に前記パターン光を投影するよう制御することを特徴とする三次元計測装置。 A light emitting part that emits laser light and
A light intensity detecting unit that detects the intensity of the laser light emitted from the light emitting unit,
An optical scanning unit that includes a mirror that reflects the laser beam and scans the laser beam by swinging the mirror.
A swing angle detection unit that detects the swing angle of the mirror,
Imaging unit and
With a control unit
A pattern light formed by the laser beam scanned by the optical scanning unit is projected onto an object, and the object on which the pattern light is projected is imaged by the imaging unit to create a three-dimensional object. It is a three-dimensional measuring device that performs original measurement.
The control unit
When the driving of the mirror is started and the swing angle of the mirror reaches the threshold angle, a driving voltage is applied to the light emitting unit to emit the laser light, and based on the detection result of the light intensity detecting unit. , Obtain the relationship between the magnitude of the drive voltage and the intensity of the laser beam,
When the swing angle of the mirror becomes a target angle larger than the threshold angle, the pattern light is projected onto the object by controlling the driving of the light emitting unit based on the relationship. A featured three-dimensional measuring device. 前記制御部は、前記関係を取得する際、
前記光出射部に異なる大きさの前記駆動電圧を印加し、
前記光出射部から強度の異なる前記レーザー光を出射させる請求項６に記載の三次元計測装置。 When the control unit acquires the relationship,
By applying the driving voltage of different magnitudes to the light emitting portion,
The three-dimensional measuring device according to claim 6, wherein the laser light having a different intensity is emitted from the light emitting unit. 前記閾値角度として、第１閾値角度と、前記第１閾値角度よりも大きい第２閾値角度と、を有し、
前記制御部は、
前記ミラーの揺動角が前記第１閾値角度となったら、前記光出射部に第１駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射し、
前記ミラーの揺動角が前記第２閾値角度となったら、前記光出射部に第２駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射し、
前記第１駆動電圧を印加したときの前記レーザー光の強度と、前記第２駆動電圧を印加したときの前記レーザー光の強度と、に基づいて前記関係を取得するよう制御する請求項７に記載の三次元計測装置。 The threshold angle has a first threshold angle and a second threshold angle larger than the first threshold angle.
The control unit
When the swing angle of the mirror reaches the first threshold angle, a first drive voltage is applied to the light emitting portion to emit the laser light.
When the swing angle of the mirror reaches the second threshold angle, a second drive voltage is applied to the light emitting portion to emit the laser light.
The seventh aspect of claim 7 is that the relationship is controlled to be acquired based on the intensity of the laser beam when the first drive voltage is applied and the intensity of the laser light when the second drive voltage is applied. Three-dimensional measuring device. 前記制御部は、前記ミラーの揺動角が前記目標角度となったら、前記光出射部から前記パターン光を形成するため前記レーザー光を出射しないタイミングで、前記関係を更新するための前記レーザー光を出射するよう制御する請求項６ないし８のいずれか１項に記載の三次元計測装置。 When the swing angle of the mirror reaches the target angle, the control unit forms the pattern light from the light emitting unit, so that the laser light for updating the relationship at a timing when the laser light is not emitted. The three-dimensional measuring device according to any one of claims 6 to 8, wherein the three-dimensional measuring device is controlled so as to emit light. 前記パターンは、縞状であり、
前記パターンの縞の数をｍとし、
前記関係を取得する際の前記ミラーの揺動の１周期あたりの前記レーザー光の出射回数をｎとしたとき、
ｎ≦ｍとなるよう制御する請求項９に記載の三次元計測装置。 The pattern is striped and
Let m be the number of stripes in the pattern.
When the number of times the laser beam is emitted per cycle of the swing of the mirror when acquiring the relationship is n.
The three-dimensional measuring device according to claim 9, wherein the three-dimensional measuring device is controlled so that n ≦ m. ロボットアームを備えるロボットと、
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、
レーザー光を出射する光出射部と、
前記光出射部から出射される前記レーザー光の強度を検出する光強度検出部と、
前記レーザー光を反射するミラーを備え、前記ミラーの揺動によって前記レーザー光を走査する光走査部と、
前記ミラーの揺動角を検出する揺動角検出部と、
撮像部と、
制御部と、を備え、
前記光走査部で走査された前記レーザー光により形成されるパターン光を前記対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を前記撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行い、
前記制御部は、
前記ミラーの駆動を開始して前記ミラーの揺動角が閾値角度となったら、前記光出射部に駆動電圧を印加して前記レーザー光を出射させ、前記光強度検出部の検出結果に基づいて、前記駆動電圧の大きさと前記レーザー光の強度との関係を求め、
前記ミラーの揺動角が前記閾値角度より大きい目標角度となったら、前記関係に基づいて前記光出射部の駆動を制御することにより、前記対象物に前記パターン光を投影するよう制御することを特徴とするロボットシステム。 A robot equipped with a robot arm and
A three-dimensional measuring device that performs three-dimensional measurement of an object,
A robot control device that controls the operation of the robot based on the measurement result of the three-dimensional measuring device is provided.
The three-dimensional measuring device is
A light emitting part that emits laser light and
A light intensity detecting unit that detects the intensity of the laser light emitted from the light emitting unit,
An optical scanning unit that includes a mirror that reflects the laser beam and scans the laser beam by swinging the mirror.
A swing angle detection unit that detects the swing angle of the mirror,
Imaging unit and
With a control unit
By projecting the pattern light formed by the laser beam scanned by the optical scanning unit onto the object and imaging the object on which the pattern light is projected by the imaging unit, the object is imaged. Perform three-dimensional measurement
The control unit
When the driving of the mirror is started and the swing angle of the mirror reaches the threshold angle, a driving voltage is applied to the light emitting unit to emit the laser light, and based on the detection result of the light intensity detecting unit. , The relationship between the magnitude of the driving voltage and the intensity of the laser beam was obtained.
When the swing angle of the mirror becomes a target angle larger than the threshold angle, the driving of the light emitting unit is controlled based on the relationship to control the pattern light to be projected onto the object. A featured robot system.
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