JP2889011B2 - 検出位置補正方法 - Google Patents

検出位置補正方法

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JP2889011B2 JP3067981A JP6798191A JP2889011B2 JP 2889011 B2 JP2889011 B2 JP 2889011B2 JP 3067981 A JP3067981 A JP 3067981A JP 6798191 A JP6798191 A JP 6798191A JP 2889011 B2 JP2889011 B2 JP 2889011B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセンサによる対象物の位
置検出に使用される検出位置補正方法に関し、特にロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサによって対象物
の位置を検出する検出位置補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットシステムでは、ロボットに視覚
機能を持たせ、その視覚機能によって対象物の位置を認
識させて組立作業、パレタイジング作業等を行わせるこ
とが実用化されつつある。その視覚機能は、例えばロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサ (例えばカメ
ラ) が対象物を撮像するような機能である。このような
ロボットシステムにおいて、対象物の位置を検出するに
は、視覚センサが何処を何処から見ているかという情
報、すなわち、キャリブレーションデータを予め設定し
ておく必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このキャリブレーショ
ンデータは、そのキャリブレーションが行われたときの
視覚センサの位置及び姿勢でのみ有効である。したがっ
て、視覚センサはキャリブレーションが行われた位置に
完全に固定して使用する必要がある。また、ロボットハ
ンド等の可動部に取り付けた視覚センサを用いて対象物
の位置を検出しようとする場合も、キャリブレーション
を行ったときの視覚センサの位置及び姿勢をそのまま再
現して使用する必要がある。このため、視覚センサはそ
の位置が制約され、視覚センサによる対象物の検出を狭
い範囲でしか行うことができないという問題点があっ
た。例えば、対象物の位置が変化したときは、その対象
物が視覚センサの視野外となり、対象物を検出できなく
なるようなこともあった。
【０００４】さらに、ロボットハンドに取り付けた１台
の視覚センサによって、複数箇所の検出を行いたい場合
があるが、そのようなときもその複数箇所の数だけキャ
リブレーションデータを準備する必要があった。このた
め、キャリブレーション作業に多くの工数と時間を要す
るという問題点もあった。
【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、広範囲に対象物の位置検出を行うことができ
る検出位置補正方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、任意の位置でキャリブレーシ
ョンを一度行うだけで、あらゆる位置で対象物の位置検
出を行うことができる検出位置補正方法を提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、センサが検出した対象物の検出データを
補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方法
において、可動部の座標系と前記可動部に取り付けられ
たセンサの座標系との間でキャリブレーションを行って
センサ座標系から可動部座標系への変換を行う第１のキ
ャリブレーションデータを求め、前記キャリブレーショ
ンを行ったときの前記センサの移動前の位置及び姿勢を
認識し、前記可動部によって前記センサが移動したとき
の前記センサの移動後の位置及び姿勢を認識し、前記セ
ンサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記センサ
の位置及び姿勢の移動量を求め、前記センサの位置及び
姿勢の移動量及び前記第１のキャリブレーションデータ
に基づいて、前記センサの移動後の位置におけるセンサ
座標系から可動部座標系への変換を行う第２のキャリブ
レーションデータを求め、前記第２のキャリブレーショ
ンデータ及び前記センサが移動後の位置において検出し
た対象物の検出データに基づいて、前記対象物の正確な
位置を求めることを特徴とする検出位置補正方法が、提
供される。
【０００７】
【作用】可動部の座標系とセンサの座標系との間でキャ
リブレーションを行ってセンサ座標系から可動部座標系
への変換を行う第１のキャリブレーションデータを求め
る。そのキャリブレーションを行ったときのセンサの移
動前の位置及び姿勢、及びセンサが移動したときの移動
後の位置及び姿勢からセンサの位置及び姿勢の移動量を
求める。このセンサの位置及び姿勢の移動量及び第１の
キャリブレーションデータに基づいて、センサの移動後
の位置におけるセンサ座標系から可動部座標系への変換
を行う第２のキャリブレーションデータが求められる。
この第２のキャリブレーションデータ及びセンサが移動
後の位置において検出した対象物の検出データに基づい
て、対象物の正確な位置が求められる。すなわち、キャ
リブレーションは第１のキャリブレーションデータを求
めるときにのみ行えばよく、第２のキャリブレーション
データは、センサのあらゆる位置で演算によって求めら
れる。したがって、センサはその位置が制約されず、セ
ンサによって広範囲に対象物の位置検出を行うことがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の検出位置補正方式を実施するた
めのロボットシステムの全体構成を示す図である。ロボ
ット１はロボット制御装置１０からの指令によって制御
されている。ロボット１のアーム２には、カメラ３が取
り付けられる。カメラ３はロボット１によって、例えば
破線で示すＡ位置から実線で示すＢ位置に移動し、それ
ぞれの位置で対象物３０の特徴点３３を撮像し、その撮
像データを後述する視覚センサ制御装置２０に送る。こ
のＡ位置及びＢ位置は、ここでは図示しない作業用ロボ
ットが対象物３０の各段を上から順に取り除いて移動さ
せるパレタイジング作業を行ったときの状態に対応して
おり、カメラ３は対象物３０の各段の上面に設けられて
いる特徴点３３を撮像するためにＡ位置からＢ位置に移
動する。
【０００９】ロボット制御装置１０は、ロボット１のア
ーム２先端の位置及び姿勢を認識可能であり、カメラ３
のＡ位置及びＢ位置における各々の位置及び姿勢のデー
タをメモリ１１に格納する。ここで、Ａ位置におけるカ
メラ３の位置及び姿勢のデータをＣＡ１１ａ、Ｂ位置に
おけるカメラ３の位置及び姿勢のデータをＣＢ１１ｂと
する。
【００１０】一方、視覚センサ制御装置２０はプロセッ
サ (ＣＰＵ) ２１を中心に構成されている。ＲＯＭ２２
には本発明の検出位置補正方式やキャリブレーションを
行うためのコントロール・ソフトウェア２２ａが格納さ
れている。ＲＡＭ２３には、上述したロボット制御装置
１０内のカメラ３の位置及び姿勢データ (ＣＡ１１ａ、
ＣＢ１１ｂ) がインタフェース２７を経由して格納され
る。また、ＲＡＭ２４にはＢ位置にあるカメラ３が対象
物３０を撮像して得られた撮像データがカメラ・インタ
フェース２８を経由して格納される。この撮像データを
ＷＤＢ３１とする。さらに、ＲＡＭ２５には、カメラ３
がＡ位置にあるときのキャリブレーションによって得ら
れたキャリブレーションデータ (ＣＤＡ) ３２が予め格
納されている。キャリブレーションデータ (ＣＤＡ) ３
２は、カメラ座標系を共通座標系に変換するためのデー
タであり、Ａ位置にあるカメラ３がカメラ座標系におい
て撮像した対象物３０の撮像データは、このキャリブレ
ーションデータ (ＣＤＡ)３２によって補正され、その
結果対象物３０の位置が共通座標系によって認識され
る。
【００１１】プロセッサ２１はコントロール・ソフトウ
ェア２２ａに従って、視覚センサ制御装置２０を制御し
て対象物３０の移動後の現在位置を求める。ここで、そ
の手順を説明する。まず、画像処理プロセッサ２６が、
カメラ３の移動前 (Ａ位置)の位置及び姿勢データ (Ｃ
Ａ) １１ａ及び移動後 (Ｂ位置) の位置及び姿勢データ
(ＣＢ) １１ｂからカメラ３の位置及び姿勢の移動量
(ＣＭ) １２を求める。この移動量ＣＭ１２はＲＡＭ２
３に格納される。次に、カメラ３の移動量 (ＣＭ) １２
と、ＲＡＭ２５に格納されているキャリブレーションデ
ータ (ＣＤＡ) ３２に基づいて、カメラ３の移動後の位
置、すなわち、Ｂ位置におけるキャリブレーションデー
タ (ＣＤＢ) ３３を求め、ＲＡＭ２５に格納する。この
キャリブレーションデータ (ＣＤＢ) ３３及び上述した
撮像データ (ＷＤＢ) ３１に基づいて対象物３０の移動
後の現在位置が正確に求められる。すなわちカメラ３が
Ｂ位置で撮像した対象物３０の撮像データ (ＷＤＢ) ３
１が、カメラ３がＢ位置にあるときのキャリブレーショ
ンデータ (ＣＤＢ) ３３によって補正され、共通座標系
において対象物３０の位置が認識される。
【００１２】このように、カメラ３が移動する前のＡ位
置でのキャリブレーションによって得られたキャリブレ
ーションデータ (ＣＤＡ) ３２と、カメラ３の位置及び
姿勢の移動量データ (ＣＭ) １２から計算によってカメ
ラ３の移動後のＢ位置でのキャリブレーションデータ
(ＣＤＢ) ３３を求め、このキャリブレーションデータ
(ＣＤＢ) ３３とそのＢ位置での対象物３０の撮像デー
タ（ＷＤＢ）３１から対象物３０の位置を検出するよう
にした。このため、最初にキャリブレーションを１回だ
け行ってキャリブレーションデータを求めればよく、そ
の後はカメラ３の位置及び姿勢が変化しても、その変化
に応じて、計算によってキャリブレーションデータを求
めることができる。すなわち、あらゆる位置でキャリブ
レーションデータを求めることができる。したがって、
カメラ３の位置は制約されず、カメラ３によって広範囲
に対象物の位置検出を行うことができる。また、キャリ
ブレーション時に生じる誤差も殆ど含まないため、位置
検出を正確に行うことができる。
【００１３】上記の説明では、移動前のキャリブレーシ
ョンデータと移動量から移動後のキャリブレーションデ
ータを求め、その移動後のキャリブレーションデータと
移動後の位置でカメラの撮像データとから、対象物の位
置を求めるように構成したが、これを次のように構成す
ることもできる。すなわち、まず、移動後の位置でのカ
メラの撮像データと移動前のキャリブレーションデータ
から、対象物の仮の位置を求め、次にその対象物の仮の
位置と移動量とから対象物の位置を求めるように構成す
ることもできる。この場合、対象物の仮の位置とは、移
動後の位置でのカメラの撮像データをあたかも移動前の
位置での撮像データであるとみなして、移動前のキャリ
ブレーションデータで補正して得られたものであり、対
象物の真の位置は、この仮の位置にカメラの移動量を反
映させて得られる。このような構成にすると、対象物の
位置が求まるまでの計算上の処理が簡単になるという利
点がある。
【００１４】図２は本発明の検出位置補正方式の第２の
実施例を示す図である。この第２の実施例でのロボット
システムは、自動車の生産ラインにおいて、車体 (対象
物)７０のドア７１にボルト締め等の作業をロボットに
正確に行わせるためのものである。車体７０は、３台の
カメラ４１、４２、４３によってその３点が撮像され、
視覚センサ制御装置４０はその３点の撮像データから車
体７０の位置のズレを検出する。この位置のズレに関す
る情報は、ロボット制御装置８０に送られる。ロボット
９０はその情報に応じてアーム９１に取り付けられてい
るカメラ４４の位置及び姿勢を制御する。
【００１５】一方、ロボット６０はロボット制御装置５
０からの指令によって、そのロボットハンド６２を用い
てドア７１が所定位置に来るようにドア７１を開く。こ
のとき、ロボット９０は、カメラ４４がドア７１の所定
箇所をその視野にとらえることができるように、上記の
車体７０の位置のズレに関する情報に基づいてカメラ４
４の位置を移動させる。
【００１６】視覚センサ制御装置４０は、カメラ４４の
移動前のキャリブレーションデータを予め持っており、
ドア７１の位置検出を上述した本発明の検出位置補正方
式によって求める。すなわち、カメラ４４の移動前のキ
ャリブレーションデータとカメラ４４の移動量から移動
後のキャリブレーションデータを求め、その移動後のキ
ャリブレーションデータと移動後の位置でのカメラ４４
の撮像データとから、ドア７１の正確な位置を求める。
この位置データに基づいて、ここでは図示しない作業用
ロボットがドア７１にボルト締め等の作業を行う。
【００１７】このように、対象物 (車体のドア) の位置
がずれるような場合でも、そのズレ量を検出し、そのズ
レ量に応じてカメラの位置及び姿勢を補正し、常時カメ
ラの視野内に対象物の特徴点が入るようにした。このた
め、対象物の位置がずれたとしても、その対象物を常に
検出することができ、対象物の位置検出を正確に行うこ
とができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、センサ
の移動前のキャリブレーションデータとセンサの移動量
から移動後のキャリブレーションデータを求め、その移
動後のキャリブレーションデータと移動後の位置でセン
サの検出データとから、対象物の位置を求めるように構
成した。このため、最初にキャリブレーションを１回だ
け行ってキャリブレーションデータを求めればよく、そ
の後はセンサの位置及び姿勢が変化しても、その変化に
応じて、計算によって新しい位置及び姿勢におけるキャ
リブレーションデータを求めることができる。すなわ
ち、あらゆる位置でキャリブレーションデータを求める
ことができる。したがって、センサの位置は制約され
ず、センサによって広範囲に対象物の位置検出を行うこ
とができる。また、キャリブレーション時に生じる誤差
も殆ど含まないため、位置検出を正確に行うことができ
る。
【００１９】また、移動後の位置でのセンサの検出デー
タと移動前のキャリブレーションデータから、対象物の
仮の位置を求め、その対象物の仮の位置とセンサの移動
量とから対象物の位置を求めるように構成した。このた
め、対象物の位置を求めるまでの計算上の処理をより簡
単にすることができる。
【００２０】さらに、対象物の位置がずれるようなとき
でもそのズレ量を検出し、そのズレ量に応じてカメラの
位置及び姿勢を補正し、常時センサの視野内に対象物の
特徴点が入るようにした。このため、対象物の位置がず
れたとしても、その対象物を常に検出することができ
る。したがって、対象物の位置検出を常時正確に行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出位置補正方法を実施するためのロ
ボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の検出位置補正方法の第２の実施例を示
す図である。
【符号の説明】
１，６０，９０ ロボット ２ アーム ３，４１，４２，４３，４４ カメラ １０，５０，８０ ロボット制御装置 １１ａ 移動前のカメラの位置及び姿勢データ １１ｂ 移動後のカメラの位置及び姿勢データ １２ カメラの移動量 ２０，４０ 視覚センサ制御装置 ２１ プロセッサ ２２ ＲＯＭ ２３，２４，２５ ＲＡＭ ３０，７０ 対象物 ３１ 対象物の撮像データ ３２ 移動前のキャリブレーションデータ ３３ 移動後のキャリブレーションデータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藁科 文和 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 商品開発研 究所内 (56)参考文献 特開 昭62−57892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−126404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262215（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2889（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 19/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサが検出した対象物の検出データを
    補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方法
    において、 可動部の座標系と前記可動部に取り付けられたセンサの
    座標系との間でキャリブレーションを行ってセンサ座標
    系から可動部座標系への変換を行う第１のキャリブレー
    ションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
    動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
    ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
    センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサの位置及び姿勢の移動量及び前記第１のキャ
    リブレーションデータに基づいて、前記センサの移動後
    の位置におけるセンサ座標系から可動部座標系への変換
    を行う第２のキャリブレーションデータを求め、 前記第２のキャリブレーションデータ及び前記センサが
    移動後の位置において検出した対象物の検出データに基
    づいて、前記対象物の正確な位置を求めることを特徴と
    する検出位置補正方法。
  2. 【請求項２】 前記センサ以外の他のセンサによって検
    出された前記対象物の位置に応じて、前記可動部の撮像
    位置を補正し、前記可動部に取り付けられたセンサによ
    り前記対象物の特徴点を検出することを特徴とする請求
    項１記載の検出位置補正方法。
  3. 【請求項３】 前記可動部はロボットであることを特徴
    とする請求項１記載の検出位置補正方法。
  4. 【請求項４】 前記センサは視覚センサであることを特
    徴とする請求項１記載の検出位置補正方法。
  5. 【請求項５】 センサが検出した対象物の検出データを
    補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方法
    において、 前記可動部の座標系と前記可動部に設置されたセンサの
    座標系との間でキャリブレーションを行って第１のキャ
    リブレーションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
    動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
    ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
    センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサが移動後の位置において検出した対象物の検
    出データ及び前記第１のキャリブレーションデータに基
    づいて前記対象物の仮の位置を求め、 前記対象物の仮の位置及び前記センサの位置及び姿勢の
    移動量に基づいて、前記対象物の正確な位置を求めるこ
    とを特徴とする検出位置補正方法。
JP3067981A 1991-03-07 1991-03-07 検出位置補正方法 Expired - Fee Related JP2889011B2 (ja)

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