JP2023036302A - 測定システム、測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】多軸ロボットを用いてワークを測定する精度を向上させることができる。【解決手段】測定システム１は、多軸ロボット１０と、多軸ロボット１０に結合された測定ユニット２０と、データ処理装置３０と、を備え、測定ユニット２０は、多軸ロボットの基準位置に対して移動可能な一以上の撮像デバイス２３と、基準位置に対する一以上の撮像デバイスの位置を特定する位置特定デバイス２２と、を有し、データ処理装置３０は、一以上の撮像デバイス２３が２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する取得部３３１と、複数の撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、ワークにおける複数の特徴点の間の距離を測定する測定部３３３と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、測定システム、測定方法及びプログラムに関する。

従来、多軸ロボットに装着された撮像装置が被写体を撮像した撮像画像に基づいて、被写体の異常の有無を判定する判定装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第６６５９３２４号公報

多軸ロボットに装着された撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて、被写体であるワークにおける複数の特徴点の間の距離を測定する場合、多軸ロボットの位置決め精度に測定精度が影響される。多軸ロボットの位置決め精度がワークの測定に求められる精度よりも低い場合、多軸ロボットを用いてワークの測定をすることができないという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、多軸ロボットを用いてワークを測定する精度を向上させることを目的とする。

本発明の第１の態様に係る測定システムは、多軸ロボットと、前記多軸ロボットに結合された測定ユニットと、データ処理装置と、を備え、前記測定ユニットは、前記多軸ロボットの基準位置に対して移動可能な一以上の撮像デバイスと、前記基準位置に対する一以上の前記撮像デバイスの位置を特定する位置特定デバイスと、を有し、前記データ処理装置は、一以上の前記撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する取得部と、複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定する測定部と、を有する。

前記測定ユニットは、複数の前記撮像デバイスを有し、前記取得部は、複数の前記撮像デバイスそれぞれが１つ以上の位置で撮像して生成した複数の前記撮像画像データを取得してもよい。

前記位置特定デバイスは、前記撮像デバイスの位置を示す目盛りを含むスケールと、前記スケールに沿って移動する一以上のヘッド部と、を有し、一以上の前記撮像デバイスは、一以上の前記ヘッド部に結合された状態で前記スケールに沿って移動してもよい。

前記測定ユニットは、前記ヘッド部を移動させるヘッド駆動部をさらに有し、前記データ処理装置は、前記特徴点が前記撮像画像データに含まれる位置になるように前記ヘッド部の位置を制御するヘッド制御部をさらに有してもよい。

前記測定部は、第１位置において前記撮像デバイスが撮像して生成した撮像画像データに含まれる前記ワークの一端の位置と、前記第１位置と異なる第２位置において前記撮像デバイスが撮像して生成した撮像画像データに含まれる前記ワークの他端の位置との間の距離を測定してもよい。

前記測定部は、前記第１位置と前記第２位置とにおいて前記位置特定デバイスが特定した前記撮像デバイスの位置それぞれの間の距離、及び前記第１位置と前記第２位置とにおいて前記撮像デバイスが撮像して生成した前記撮像画像データそれぞれにおける基準位置と前記特徴点との間の距離に基づいて、前記ワークの一端の位置と前記ワークの他端の位置との間の距離を測定してもよい。

前記測定ユニットは、前記撮像デバイスから前記特徴点までの距離を測定する測距デバイスをさらに有し、前記測定部は、前記第１位置において前記測距デバイスが測定した前記撮像デバイスから前記特徴点までの第１距離と、前記第２位置において前記測距デバイスが測定した前記撮像デバイスから前記特徴点までの第２距離との関係に基づいて、前記ワークの一端の位置と前記ワークの他端の位置との間の距離を補正することにより、前記ワークの前記一端から前記他端までの長さを測定してもよい。

本発明の第２の態様に係る測定方法は、コンピュータが実行する、多軸ロボットに支持された一以上の撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得するステップと、複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定するステップと、を有する。

本発明の第３の態様に係るプログラムは、コンピュータに、多軸ロボットに支持された一以上の撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得するステップと、複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定するステップと、を実行させる。

本発明によれば、多軸ロボットを用いてワークを測定する精度を向上させることができるという効果を奏する。

測定システム１の概要を説明するための図である。 測定ユニット２０の構成を示す図である。 データ処理装置３０がワークＷを測定する動作を説明するための図である。 データ処理装置３０の構成を示す図である。 測距デバイス２４の動作を説明するための図である。 測定システム１における処理シーケンスの例を示す図である。 データ処理装置３０における動作の流れを示すフローチャートである。 第３変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。 第４変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。 第５変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。

［測定システム１の概要］
図１は、測定システム１の概要を説明するための図である。測定システム１は、多軸ロボット１０と、測定ユニット２０と、データ処理装置３０と、を備える。多軸ロボット１０及び測定ユニット２０は、イントラネット若しくはインターネット等のネットワーク、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）のような接続線を介してデータ処理装置３０に接続されている。測定システム１は、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定するためのシステムである。特徴点は、例えばワークＷにおける、端部、凹凸を有する位置、又は他の位置と色が異なる位置である。

多軸ロボット１０は、台１１と、複数のアーム１２（アーム１２ａ、アーム１２ｂ、アーム１２ｃ）と、を有しており、アーム１２ａが台１１に固定されている。アーム１２は、複数の関節を有しており、アーム１２ｃの先端に測定ユニット２０が結合されている。多軸ロボット１０は、データ処理装置３０から入力される位置調整データに基づいてアーム１２を移動させる。

測定ユニット２０は、ボディ２１と、位置特定デバイス２２と、一以上の撮像デバイス２３と、を有しており、ボディ２１がアーム１２ｃの先端に結合されている。位置特定デバイス２２は、例えばリニアエンコーダであり、多軸ロボット１０の基準位置に対する一以上の撮像デバイス２３の位置を特定する。多軸ロボット１０の基準位置は、例えばリニアエンコーダがアーム１２ｃにより固定された位置、又はリニアエンコーダの原点位置である。本実施形態においては、リニアエンコーダがアーム１２ｃにより固定された位置を多軸ロボット１０の基準位置とする。

図２は、測定ユニット２０の構成を示す図である。図２（ａ）は、測定ユニット２０を側方から見た図である。図２（ｂ）は、測定ユニット２０を正面から見た図である。図２（ａ）に示すように、位置特定デバイス２２は、スケール２２１と、ヘッド部２２２と、ヘッド駆動部２２３と、を有する。スケール２２１及びヘッド駆動部２２３は、ボディ２１に収容されている。

スケール２２１は、撮像デバイス２３の位置を示す目盛りを含み、多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置を示す。図２（ｂ）に示す位置Ｓ１は、測定ユニット２０がアーム１２ｃにより固定された位置であり、多軸ロボット１０の基準位置である。図２（ｂ）においては、スケール２２１は、例えば位置Ｓ１と、撮像デバイス２３の中心の位置である位置Ｓ２との距離、及び位置Ｓ２が位置Ｓ１の左側か右側かを示す情報を出力する。

ヘッド部２２２は、位置特定デバイス２２と撮像デバイス２３とを結合するための結合部材であり、スケール２２１に沿って移動する。測定ユニット２０が一以上の撮像デバイス２３を有する場合、測定ユニット２０は、撮像デバイス２３に対応する一以上のヘッド部２２２を有する。この場合、一以上の撮像デバイス２３は、一以上のヘッド部２２２に結合された状態でスケール２２１に沿って移動する。

ヘッド駆動部２２３は、例えばデータ処理装置３０から入力された位置調整データに基づいて、ヘッド部２２２をスケール２２１に沿って移動させる。一例として、ヘッド駆動部２２３は、スケール２２１に対して光を照射する発光素子（例えば発光ダイオード）と、発光素子が発した光がスケール２２１で反射した光を受ける受光素子を有している。ヘッド駆動部２２３は、スケール２２１に沿ってヘッド駆動部２２３が移動することにより生じる受光量の変化を示すデータを、撮像デバイス２３の位置を示す位置データとしてデータ処理装置３０に出力する。

図１に戻って、撮像デバイス２３は、例えばカメラであり、ワークＷを撮像して生成した撮像画像データをデータ処理装置３０に出力する。撮像デバイス２３は、多軸ロボット１０の基準位置に対して移動可能であり、例えばボディ２１の長手方向に移動することができる。

データ処理装置３０は、例えばプログラムを実行することによりワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定するコンピュータである。データ処理装置３０は、位置調整データを位置特定デバイス２２に出力することにより、撮像デバイス２３の位置がワークＷの特徴点を撮像できる位置になるように撮像デバイス２３を移動させる。データ処理装置３０は、撮像デバイス２３の位置を示す位置データを位置特定デバイス２２から取得する。

データ処理装置３０は、撮像デバイス２３が２つ以上の位置で撮像して生成した撮像画像データを取得する。データ処理装置３０は、撮像画像データに含まれるワークＷの特徴点の位置に基づいて、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定する。

図３は、データ処理装置３０がワークＷを測定する動作を説明するための図である。図３（ａ）は、測定ユニット２０及びワークＷを上から見た図である。図３（ｂ）は、撮像デバイス２３ａが位置Ｐ１においてワークＷの特徴点Ｅ１を撮像した撮像画像を示す図である。図３（ｃ）は、撮像デバイス２３ｂが位置Ｐ２においてワークＷの特徴点Ｅ２を撮像した撮像画像を示す図である。図３においては、一例として、データ処理装置３０がワークＷの特徴点Ｅ１とワークＷの特徴点Ｅ２との間の距離を測定する。

以下、図３を参照しながらデータ処理装置３０が特徴点Ｅ１と特徴点Ｅ２との間の距離を測定する動作の概要を説明する。データ処理装置３０は、撮像デバイス２３ａと撮像デバイス２３ｂとの間の距離Ｄを測定する。データ処理装置３０は、位置特定デバイス２２から取得した、基準位置Ｐ３に対する位置Ｐ１の位置を示す位置データと基準位置Ｐ３に対する位置Ｐ２の位置を示す位置データとに基づいて距離Ｄを測定する。

続いて、データ処理装置３０は、撮像デバイス２３ａが位置Ｐ１において特徴点Ｅ１を撮像して生成した撮像画像データ（図３（ｂ）に示す撮像画像に対応する撮像画像データ）及び撮像デバイス２３ｂが位置Ｐ２において特徴点Ｅ２を撮像して生成した撮像画像データ（図３（ｃ）に示す撮像画像に対応する撮像画像データ）を取得する。

データ処理装置３０は、図３（ｂ）に示す撮像画像に含まれる基準位置Ｃ１と特徴点Ｅ１との距離ｄ１、及び図３（ｃ）に示す撮像画像に含まれる基準位置Ｃ２と特徴点Ｅ２との距離ｄ２を測定する。撮像画像に含まれる基準位置Ｃ１は、位置Ｐ１に対応する位置であり、例えば図３（ｂ）に示す画像の中心の位置である。撮像画像に含まれる基準位置Ｃ２は、位置Ｐ２に対応する位置であり、例えば図３（ｃ）に示す画像の中心の位置である。

データ処理装置３０は、例えば図３（ｂ）に示す撮像画像に含まれる基準位置Ｃ１と特徴点Ｅ１との間の画素の数と画素の大きさとに基づいて距離ｄ１を測定し、図３（ｃ）に示す撮像画像に含まれる基準位置Ｃ２と特徴点Ｅ２との間の画素の数と画素の大きさとに基づいて距離ｄ２を測定する。例えば、距離ｄ１に対応する画素の数が１０画素であり、画素の一辺が３ミクロンである場合、データ処理装置３０は、距離ｄ１の測定結果が３０ミクロンであると特定する。

データ処理装置３０は、測定した距離Ｄ、距離ｄ１及び距離ｄ２に基づいて特徴点Ｅ１と特徴点Ｅ２との距離を測定する。図３においては、データ処理装置３０は、「距離Ｄ＋距離ｄ１－距離ｄ２」を算出することにより、特徴点Ｅ１と特徴点Ｅ２との距離を測定する。測定システム１がこのように動作することで、測定システム１は、位置特定デバイス２２の精度及び撮像デバイス２３が撮像した撮像画像の画素の大きさに対応する精度でワークＷを測定することができる。したがって、測定システム１が十分な精度の位置特定デバイス２２及び高解像度の撮像デバイス２３を有することで、測定システム１は、多軸ロボット１０の位置の精度よりも高い精度でワークＷの特徴点間の距離を測定することができる。

なお、図３には撮像デバイス２３ａ及び撮像デバイス２３ｂを示しているが、撮像デバイス２３ａが撮像デバイス２３ｂとして機能してもよい。撮像デバイス２３ａが撮像デバイス２３ｂとして機能する場合、データ処理装置３０は、例えば位置Ｐ１にある撮像デバイス２３ａが特徴点Ｅ１を撮像した後に、位置Ｐ２に移動させるための位置調整データを位置特定デバイス２２に出力することにより、撮像デバイス２３ａを位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動させる。

［データ処理装置３０の構成］
図４は、データ処理装置３０の構成を示す図である。データ処理装置３０は、通信部３１と、記憶部３２と、制御部３３と、を有する。制御部３３は、取得部３３１と、ヘッド制御部３３２と、測定部３３３と、を有する。図４においては、データ処理装置３０がワークＷの距離を測定した測定結果を表示する表示装置４０も示されている。

通信部３１は、ネットワークを介して情報を送受信するための通信デバイスを含む。通信デバイスは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）コントローラ、無線ＬＡＮコントローラ、又はＵＳＢコントローラである。記憶部３２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部３２は、制御部３３が実行するプログラムを記憶している。

制御部３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部３３は、記憶部３２に記憶されているプログラムを実行することにより、取得部３３１、ヘッド制御部３３２及び測定部３３３として機能する。

取得部３３１は、一以上の撮像デバイス２３が２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する。取得部３３１は、例えば撮像デバイス２３が、図３（ａ）に示す撮像デバイス２３ａの位置及び撮像デバイス２３ｂの位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する。取得部３３１は、測定ユニット２０が複数の撮像デバイス２３を有する場合、複数の撮像デバイス２３それぞれが１つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する。

取得部３３１は、位置特定デバイス２２が特定した、多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置を示す位置データを取得する。取得部３３１は、測定ユニット２０が複数の撮像デバイス２３を有する場合、多軸ロボット１０の基準位置に対する複数の撮像デバイス２３それぞれの位置を示す位置データを取得する。

ヘッド制御部３３２は、特徴点が撮像画像データに含まれる位置になるようにヘッド部２２２の位置を制御する。ヘッド制御部３３２は、例えば取得部３３１が取得した撮像画像データに特徴点が含まれているか否かを判定する。ヘッド制御部３３２は、撮像画像データに特徴点が含まれていない場合、位置調整データをヘッド駆動部２２３に出力することにより、ヘッド部２２２を移動させる。ヘッド制御部３３２は、撮像画像データに特徴点が含まれている場合、位置調整データをヘッド駆動部２２３に出力しない。

具体的には、図３（ｂ）に示す撮像画像にワークＷが含まれていて、且つ特徴点Ｅ１が含まれていない場合、ヘッド制御部３３２は、撮像デバイス２３ａを左端の方向に移動させるために、ヘッド部２２２の位置を移動させる。一方、図３（ｂ）に示す撮像画像にワークＷが含まれていない場合、ヘッド制御部３３２は、撮像デバイス２３ａを右端の方向に移動させるために、ヘッド部２２２の位置を移動させる。

ヘッド制御部３３２は、多軸ロボット１０が有するアーム１２を移動させるための位置調整データを多軸ロボット１０に出力してもよい。ヘッド制御部３３２は、例えば撮像デバイス２３が撮像する領域に含まれる位置と特徴点の位置とが閾値を超える場合、多軸ロボット１０に位置調整データを出力することにより、アーム１２を移動させてもよい。閾値は、例えば撮像デバイス２３が移動可能な範囲の最大値である。

測定部３３３は、複数の撮像画像データに含まれるワークＷの特徴点の位置に基づいて、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定する。測定部３３３は、例えば多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置と、撮像デバイス２３が撮像した撮像画像における基準位置に対する特徴点の位置とに基づいて、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定する。

測定部３３３は、例えば図３（ａ）に示す基準位置Ｐ３に対する位置Ｐ１及びＰ２と、図３（ｂ）に示す基準位置Ｃ１に対する特徴点Ｅ１の位置と、図３（ｃ）に示す基準位置Ｃ２に対する特徴点Ｅ２の位置とに基づいて、特徴点Ｅ１と特徴点Ｅ２との距離を測定する。測定部３３３は、測定した距離を示す測定結果を表示装置４０に表示させる。

ワークＷの特徴点がワークＷの一端及び他端である場合、測定部３３３は、第１位置において撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データに含まれるワークＷの一端の位置を測定する。そして、測定部３３３は、第１位置と異なる第２位置において撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データに含まれるワークＷの他端の位置との間の距離を測定する。第１位置は、例えば図３（ａ）に示す位置Ｐ１であり、第２位置は、例えば図３（ａ）に示す位置Ｐ２である。

測定部３３３は、例えば図３（ａ）に示すワークＷの一端の位置（特徴点Ｅ１）と他端の位置（特徴点Ｅ２）との間の距離を測定する。この場合、測定部３３３は、位置Ｐ１において撮像デバイス２３ａが撮像して生成した撮像画像データに含まれる特徴点Ｅ１と、位置Ｐ２において撮像デバイス２３ｂが撮像して生成した撮像画像データに含まれる特徴点Ｅ２との間の距離を測定する。

測定部３３３は、例えば第１位置と第２位置とにおいて位置特定デバイス２２が特定した撮像デバイス２３の位置それぞれの間の距離を測定する。測定部３３３は、第１位置と第２位置とにおいて撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データそれぞれにおける基準位置と特徴点との間の距離を測定する。測定部３３３は、測定した距離に基づいて、ワークＷの一端の位置とワークＷの他端の位置との間の距離を測定する。

測定部３３３は、例えば図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示す撮像画像において、特徴点Ｅ１の位置と基準位置Ｃ１との距離ｄ１及び特徴点Ｅ２の位置と基準位置Ｃ２との距離ｄ２とを測定する。基準位置Ｃ１及び基準位置Ｃ２は、それぞれ図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示す撮像画像の中心の位置である。

測定部３３３は、距離ｄ１及び距離ｄ２それぞれに対応する画素の数と、画素の大きさとを特定することにより、距離ｄ１及び距離ｄ２を測定する。測定部３３３は、測定した距離ｄ１、距離ｄ２及び撮像デバイス２３ａと撮像デバイス２３ｂとの距離Ｄに基づいて、ワークＷにおける特徴点Ｅ１と特徴点Ｅ２との距離を特定する。測定部３３３がこのように動作することで、測定部３３３は、位置特定デバイス２２の精度及び撮像画像に含まれる画素の大きさに対応する精度で複数の特徴点の間の距離を測定できる。その結果、測定部３３３は、多軸ロボット１０の位置決め精度よりも高い精度で距離を測定できる。

［ワークＷまでの距離に基づく補正］
測定部３３３は、測定ユニット２０が測定した、撮像デバイス２３から特徴点までの距離に基づいてワークＷの一端から他端までの長さを補正してもよい。この場合、測定ユニット２０は、例えば撮像デバイス２３から特徴点までの距離を測定する測距デバイス２４をさらに有する。図５は、測距デバイス２４の動作を説明するための図である。図５は、測定ユニット２０及びワークＷを上から見た図である。図５においては、ヘッド部２２２ａ及びヘッド部２２２ｂに測距デバイス２４ａ及び測距デバイス２４ｂがそれぞれ結合されている。

測距デバイス２４ａは、撮像デバイス２３ａと特徴点Ｅ１との距離である距離Ｌ１を測定する。測距デバイス２４ｂは、撮像デバイス２３ｂと特徴点Ｅ２との距離である距離Ｌ２を測定する。測定ユニット２０は、測距デバイス２４ａ及び測距デバイス２４ｂが測定した距離Ｌ１及び距離Ｌ２をデータ処理装置３０に出力する。

図４に戻って、測定部３３３は、第１位置において測距デバイス２４が測定した撮像デバイス２３から特徴点までの第１距離と、第２位置において測距デバイス２４が測定した撮像デバイス２３から特徴点までの第２距離との関係に基づいて、ワークＷの一端の位置とワークＷの他端の位置との間の距離を補正する。測定部３３３は、補正した距離に基づいて、ワークＷの一端から他端までの長さを測定する。

測定部３３３は、例えば図５において、第１位置である位置Ｐ１において測距デバイス２４ａが測定した撮像デバイス２３ａから特徴点Ｅ１までの第１距離である距離Ｌ１を取得する。測定部３３３は、第２位置である位置Ｐ２において測距デバイス２４ｂが測定した撮像デバイス２３ｂから特徴点Ｅ２までの第２距離である距離Ｌ２を取得する。測定部３３３は、取得した距離Ｌ１と距離Ｌ２との差、及び位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離Ｄに基づいて、測定ユニット２０の長手方向に対するワークＷの傾きである角度θを算出する。

測定部３３３は、角度θに基づいて、ワークＷの一端の位置とワークＷの他端の位置との間の距離を補正することにより、ワークＷの一端から他端までの距離を測定する。測定部３３３がこのように動作することで、測定部３３３は、ワークＷが測定ユニット２０の長手方向に対して平行でない場合であっても、測定した複数の特徴点の間の距離を角度θに基づいて補正することにより、高い精度でワークＷの一端から他端までの距離を測定できる。

なお、データ処理装置３０は、距離Ｌ１と距離Ｌ２とが同じ距離になるようにアーム１２を移動させた後にワークＷの一端から他端までの距離を測定してもよい。データ処理装置３０においては、例えば測定部３３３が算出した角度θに基づいてアーム１２を移動させる位置を特定し、アーム１２を移動させるための位置調整データをヘッド制御部３３２から多軸ロボット１０に出力してもよい。具体的には、データ処理装置３０は、測定部３３３が算出した角度θがゼロに近づくようにアーム１２を移動させてもよい。

［測定システム１における処理シーケンス］
図６は、測定システム１における処理シーケンスの例を示す図である。図６は、測定ユニット２０及びデータ処理装置３０の間で送受信されるデータの一部を示している。図６に示す処理シーケンスは、位置特定デバイス２２が多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置を特定する時点から開始している（Ｓ１１）。

撮像デバイス２３は、ワークＷを撮像する（Ｓ１２）。測定ユニット２０は、位置特定デバイス２２が特定した撮像デバイス２３の位置を示す位置データと、撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データとをデータ処理装置３０に出力する。データ処理装置３０は、取得した撮像画像データに特徴点が含まれているか否かを判定する（Ｓ１３）。

撮像画像データに特徴点が含まれていない場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、データ処理装置３０は、撮像デバイス２３の位置を調整する（Ｓ１４）。データ処理装置３０は、撮像デバイス２３を移動させるための位置調整データを測定ユニット２０に出力する。

測定ユニット２０は、位置調整データを取得したことに応じて、ヘッド駆動部２２３にヘッド部２２２を移動させることにより、撮像デバイス２３を所定の位置に移動させる（Ｓ１５）。この後、測定ユニット２０は、ステップＳ１１に戻る。撮像画像データに特徴点が含まれている場合（Ｓ１３のＮＯ）、データ処理装置３０は、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定する（Ｓ１６）。

［データ処理装置３０における動作の流れ］
図７は、データ処理装置３０における動作の流れを示すフローチャートである。取得部３３１は、多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置を示す位置データを取得する（Ｓ２１）。取得部３３１は、撮像デバイス２３から撮像画像データを取得する（Ｓ２２）。

ヘッド制御部３３２は、取得部３３１が取得した撮像画像データに特徴点が含まれるか否かを判定する（Ｓ２３）。撮像画像データに特徴点が含まれない場合（Ｓ２３のＮＯ）、ヘッド制御部３３２は、多軸ロボット１０又は測定ユニット２０に位置調整データを出力する（Ｓ２４）。撮像画像データに特徴点が含まれる場合（Ｓ２３のＹＥＳ）、測定部３３３は、多軸ロボット１０の基準位置に対する撮像デバイス２３の位置に基づいて、複数の撮像デバイス２３の間の距離を測定する。

続いて、測定部３３３は、撮像画像データに含まれる基準位置と特徴点との間の距離を測定する（Ｓ２５）。測定部３３３は、複数の撮像デバイス２３の間の距離と撮像画像データに含まれる基準位置と特徴点との間の距離とに基づいて、複数の特徴点の間の距離を測定する（Ｓ２６）。

データ処理装置３０は、処理を終了する処理が行われていない場合（Ｓ２７のＮＯ）、Ｓ２１からＳ２６までの処理を繰り返す。処理を終了する操作が行われた場合（Ｓ２７のＹＥＳ）、データ処理装置３０は、処理を終了する。

［第１変形例］
以上の説明においては、測定ユニット２０において一以上の撮像デバイス２３がスケール２２１に沿って直線状に配置された場合の動作を例示したが、これに限らない。測定ユニット２０は、例えば格子状に配置された複数の撮像デバイス２３を有していてもよい。この場合、測定部３３３は、例えば複数の撮像デバイス２３のうち、特徴点が含まれている撮像画像データを生成した複数の撮像デバイス２３の間の距離Ｄを測定する。測定部３３３は、複数の撮像デバイス２３のそれぞれの撮像画像データに特徴点が含まれるか否かを判定し、特徴点が含まれている場合、撮像画像データに含まれる特徴点の位置と撮像画像の中心位置との距離（例えば図３に示す距離ｄ１、距離ｄ２）を測定する。測定部３３３は、距離Ｄ、距離ｄ１及び距離ｄ２に基づいて、ワークＷに含まれる複数の特徴点の間の距離を測定する。

さらに、格子状に配置された複数の撮像デバイス２３それぞれは、水平方向又は水平方向と直交する方向に設けられたスケール２２１に沿って移動してもよい。撮像デバイス２３がこのように動作することで、撮像デバイス２３は、撮像する位置までの移動量を小さくすることができる。その結果、測定ユニット２０が、より目盛りが小さいスケール２２１、又は、よりサイズが小さいスケール２２１を設けることができるので、測定部３３３は、ワークＷを測定する精度を向上させることができる。

［第２変形例］
以上の説明においては、一以上の撮像デバイス２３がスケール２２１に沿って移動できる方向におけるワークＷの距離を測定する動作を例示したが、これに限らない。測定システム１は、例えば撮像デバイス２３よりも視野角が広い撮像デバイス（不図示）が撮像して生成した撮像画像データに基づいてワークＷの方向を特定し、特定した方向と測定ユニット２０の長手方向とが一致するようにアーム１２を回転させてもよい。測定システム１は、アーム１２を回転させた後に撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データに基づいて、ワークＷの距離を測定する。測定システム１がこのように構成されていることで、測定システム１はワークＷの方向によらずワークＷの複数の特徴点間の距離を測定することができる。

［第３変形例］
以上の説明においては、ヘッド部２２２に結合されている測距デバイス２４が撮像デバイス２３とワークＷの特徴点との距離を測定する動作を例示したが、これに限らない。測距デバイス２４は、ヘッド部２２２と異なる位置に結合されていてもよい。図８は、第３変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。図８に示す測定ユニット２０は、ボディ２１における四隅近傍の位置に複数の測距デバイス２４（測距デバイス２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）を有する点で図２及び図５に示す測定ユニット２０と異なり、他の点において同じである。

複数の測距デバイス２４は、ワークＷにおける複数の測距デバイス２４に対応する複数の特徴点それぞれと複数の特徴点それぞれに対応する測距デバイス２４との距離を測定する。測定ユニット２０は、複数の測距デバイス２４が測定した複数の距離をデータ処理装置３０に出力する。データ処理装置３０は、測定ユニット２０から取得した複数の距離に基づいて、測定ユニット２０の長手方向に対するワークＷの傾きと、測定ユニット２０の長手方向と直交する方向に対するワークＷの傾きとを算出する。

データ処理装置３０は、例えば測距デバイス２４ａ及び測距デバイス２４ｂが測定した距離、又は測距デバイス２４ｃ及び測距デバイス２４ｄが測定した距離に基づいて測定ユニット２０の長手方向に対するワークＷの傾きを算出する。データ処理装置３０は、測距デバイス２４ａ及び測距デバイス２４ｄが測定した距離、又は測距デバイス２４ｂ及び測距デバイス２４ｃが測定した距離に基づいて測定ユニット２０の長手方向と直交する方向に対するワークＷの傾きを算出する。

測定ユニット２０及びデータ処理装置３０がこのように動作することで、データ処理装置３０は、測定ユニット２０とワークＷとが複数の方向において傾いている場合であっても、複数の測距デバイス２４が測定した距離に基づいて複数の方向の傾きを算出することにより、ワークＷの一端から他端までの距離を測定できる。

なお、データ処理装置３０は、ワークＷにおける複数の測距デバイス２４に対応する複数の特徴点それぞれと複数の特徴点それぞれに対応する測距デバイス２４との距離が同じ距離になるようにアーム１２を移動させてもよい。データ処理装置３０においては、例えば測定部３３３が算出した、測定ユニット２０の長手方向に対するワークＷの傾き及び測定ユニット２０の長手方向と直交する方向に対するワークＷの傾きに基づいてアーム１２を移動させる位置を特定する。続いて、ヘッド制御部３３２がアーム１２を移動させるための位置調整データを多軸ロボット１０に出力する。

［第４変形例］
以上の説明においては、ボディ２１における四隅近傍の位置に複数の測距デバイス２４を有する測定ユニット２０が複数の測距デバイス２４それぞれとワークＷにおける複数の測距デバイス２４に対応する複数の特徴点それぞれとの距離を測定する動作を例示したが、これに限らない。測定ユニット２０は、ヘッド部２２２における複数の位置に複数の測距デバイス２４を有していてもよい。図９は、第４変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。図９に示す測定ユニット２０は、ヘッド部２２２の上端近傍の位置及び下端近傍の位置に複数の測距デバイス（測距デバイス２４ａ、２４ｂ）を有する点で図８に示す測定ユニット２０と異なり、他の点において同じである。

複数の測距デバイス２４は、例えば図９に示す位置Ｐ１及び位置Ｐ２において、ワークＷにおける複数の測距デバイス２４に対応する複数の特徴点それぞれと複数の特徴点それぞれに対応する測距デバイス２４との距離を測定する。データ処理装置３０は、位置Ｐ１において測距デバイス２４ａが測定した距離と位置Ｐ２において測距デバイス２４ａが測定した距離とに基づいて測定ユニット２０の長手方向に対するワークＷの傾きを算出する。データ処理装置３０は、位置Ｐ１において測距デバイス２４ａが測定した距離と位置Ｐ１において測距デバイス２４ｂが測定した距離とに基づいて測定ユニットの長手方向と直交する方向に対するワークＷの傾きを算出する。

ワークＷにおける複数の特徴点の位置は複数のワークＷそれぞれにおいて異なるため、ワークＷにおける特徴点の位置がワークＷにおける測距デバイス２４に対応する位置と異なる場合がある。これに対して、測定ユニット２０は、ワークＷにおける複数の特徴点それぞれに対応する位置にヘッド部２２２を移動させることにより、ワークＷにおける特徴点の位置とワークＷにおける測距デバイス２４に対応する位置とをあわせることができる。その結果、測定ユニット２０は、複数の特徴点それぞれと測距デバイス２４との距離を測定することができる。そして、データ処理装置３０は、複数の測距デバイス２４が測定した距離に基づいて複数の方向の傾きを算出することにより、ワークＷの一端から他端までの距離を測定できる。

［第５変形例］
以上の説明においては、測距デバイス２４とワークＷにおける測距デバイス２４に対応する特徴点との距離を複数の測距デバイス２４が測定することにより、測定ユニット２０が測定ユニット２０とワークＷとの傾きを算出する動作を例示したが、これに限らない。測定ユニット２０は、測定ユニット２０とワークＷとの傾きを測定するセンサを有していてもよい。図１０は、第５変形例に係る測定ユニット２０の構成の一例を示す図である。図１０に示す測定ユニット２０は、測定デバイス２５を有する点で図８及び図９に示す測定ユニット２０と異なり、他の点において同じである。

測定デバイス２５は、例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）センサである。測定デバイス２５は、測定ユニット２０とワークＷとの傾き、及びワークＷにおける複数の特徴点それぞれと複数の特徴点それぞれに対応する測定ユニット２０における位置との距離を測定する。測定ユニット２０は、測定デバイス２５が測定した測定結果に基づいてワークＷの一端から他端までの距離を測定する。

［第６変形例］
以上の説明においては、ヘッド駆動部２２３が受光素子を有している場合の動作を例示したが、これに限らない。受光素子は、ボディ２１の内側であって、スケール２２１とアーム１２ｃとの間に備えられていてもよい。

［測定システム１による効果］
以上説明したように、測定システム１は、多軸ロボット１０と、多軸ロボット１０に結合された測定ユニット２０と、データ処理装置３０とを備えており、測定ユニット２０は、多軸ロボット１０の基準位置に対して移動可能な撮像デバイス２３と、基準位置に対する撮像デバイス２３の位置を特定する位置特定デバイス２２とを有する。

そして、データ処理装置３０が、撮像デバイス２３が撮像して生成した撮像画像データに含まれるワークＷの特徴点の位置に基づいて、ワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定する。測定システム１がこのように動作することで、測定システム１は、多軸ロボット１０の位置決め精度よりも高い精度でワークＷにおける複数の特徴点の間の距離を測定できるため、多軸ロボット１０を用いてワークＷを測定する精度を向上させることができる。

さらに、測定システム１においては、多軸ロボット１０が有するアーム１２の先端に測定ユニット２０が固定されているため、測定システム１は、アーム１２を回転させることにより、測定ユニット２０の長手方向とワークＷの方向とを一致させることができる。その結果、測定システム１は、ワークＷの方向によらずワークＷに含まれる複数の特徴点の間の距離を測定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 測定システム
１０ 多軸ロボット
１１ 台
１２ アーム
２０ 測定ユニット
２１ ボディ
２２ 位置特定デバイス
２３ 撮像デバイス
２４ 測距デバイス
２５ 測定デバイス
３０ データ処理装置
３１ 通信部
３２ 記憶部
３３ 制御部
３３１ 取得部
３３２ ヘッド制御部
３３３ 測定部

Claims (9)

1. 多軸ロボットと、前記多軸ロボットに結合された測定ユニットと、データ処理装置と、を備え、
   前記測定ユニットは、
   前記多軸ロボットの基準位置に対して移動可能な一以上の撮像デバイスと、
   前記基準位置に対する一以上の前記撮像デバイスの位置を特定する位置特定デバイスと、
   を有し、
   前記データ処理装置は、
   一以上の前記撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得する取得部と、
   複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定する測定部と、
   を有する、測定システム。
2. 前記測定ユニットは、複数の前記撮像デバイスを有し、
   前記取得部は、複数の前記撮像デバイスそれぞれが１つ以上の位置で撮像して生成した複数の前記撮像画像データを取得する、
   請求項１に記載の測定システム。
3. 前記位置特定デバイスは、
   前記撮像デバイスの位置を示す目盛りを含むスケールと、
   前記スケールに沿って移動する一以上のヘッド部と、
   を有し、
   一以上の前記撮像デバイスは、一以上の前記ヘッド部に結合された状態で前記スケールに沿って移動する、
   請求項１又は２に記載の測定システム。
4. 前記測定ユニットは、
   前記ヘッド部を移動させるヘッド駆動部をさらに有し、
   前記データ処理装置は、
   前記特徴点が前記撮像画像データに含まれる位置になるように前記ヘッド部の位置を制御するヘッド制御部をさらに有する、
   請求項３に記載の測定システム。
5. 前記測定部は、第１位置において前記撮像デバイスが撮像して生成した撮像画像データに含まれる前記ワークの一端の位置と、前記第１位置と異なる第２位置において前記撮像デバイスが撮像して生成した撮像画像データに含まれる前記ワークの他端の位置との間の距離を測定する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の測定システム。
6. 前記測定部は、前記第１位置と前記第２位置とにおいて前記位置特定デバイスが特定した前記撮像デバイスの位置それぞれの間の距離、及び前記第１位置と前記第２位置とにおいて前記撮像デバイスが撮像して生成した前記撮像画像データそれぞれにおける基準位置と前記特徴点との間の距離に基づいて、前記ワークの一端の位置と前記ワークの他端の位置との間の距離を測定する、
   請求項５に記載の測定システム。
7. 前記測定ユニットは、
   前記撮像デバイスから前記特徴点までの距離を測定する測距デバイスをさらに有し、
   前記測定部は、前記第１位置において前記測距デバイスが測定した前記撮像デバイスから前記特徴点までの第１距離と、前記第２位置において前記測距デバイスが測定した前記撮像デバイスから前記特徴点までの第２距離との関係に基づいて、前記ワークの一端の位置と前記ワークの他端の位置との間の距離を補正することにより、前記ワークの前記一端から前記他端までの長さを測定する、
   請求項５又は６に記載の測定システム。
8. コンピュータが実行する、
   多軸ロボットに支持された一以上の撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得するステップと、
   複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定するステップと、
   を有する、測定方法。
9. コンピュータに、
   多軸ロボットに支持された一以上の撮像デバイスが２つ以上の位置で撮像して生成した複数の撮像画像データを取得するステップと、
   複数の前記撮像画像データに含まれるワークの特徴点の位置に基づいて、前記ワークにおける複数の前記特徴点の間の距離を測定するステップと、
   を実行させるためのプログラム。
   
   

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