JP3177293U - カメラキャリブレーション用ボード - Google Patents

Abstract

【課題】撓み誤差が生じず、容易にキャリブレーションが行えると共に、突き合わせにより、キャリブレーション領域を広げることも可能なカメラキャリブレーション用ボードを提供すること。
【解決手段】本考案は、カメラ１の精度を決定するカメラキャリブレーションを行う際に用いるカメラキャリブレーション用ボード１０であって、厚みが２ｍｍ〜５ｍｍの直方体状のプラスチックからなり、表面に市松模様が描かれているカメラキャリブレーション用ボード１０である。
【選択図】図２

Description

本考案は、カメラキャリブレーション用ボードに関し、更に詳しくは、撓み誤差が生じず、容易にキャリブレーションが行えると共に、突き合わせにより、キャリブレーション領域を広げることも可能なカメラキャリブレーション用ボードに関する。

対象物体をカメラで撮像し、得られた撮像画像における対象物体の位置から、実際の対象物体の位置を換算する方法が知られている。
この換算方法については、例えば、プレス加工において、搬送され所定位置近辺に配置されたワークをカメラで撮像し、撮像された画像からワークの精密な位置情報を算出し、該位置情報に基づいて、ロボットがワークを把持して搬送するという手法が採用されている。

ここで、カメラで撮像した画像から対象物体の実際の位置を算出するためには、所定位置に配置されたキャリブレーションシートをカメラで撮像し、両者の焦点距離や実際の距離に対する画素の縦横比等からカメラの内部パラメータを設定する、いわゆるキャリブレーションが必要となる。
一般に、カメラのキャリブレーションにおいては、キャリブレーションする面に薄紙よりなるキャリブレーションシートを敷いて、それをカメラで撮像することによって行われる。

ところで、２つの計測個所を撮像するように配置した２つの計測用カメラの各々の撮像画像に基づいて２つの計測個所の間隔を計測する寸法計測装置を校正するための校正基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この校正基板は、間隔の最大値を含む範囲に格子模様が形成された構成となっている。

特開２００４−１９８１１０号公報

しかしながら、従来の薄紙よりなるキャリブレーションシートは、剛性がないためキャリブレーションの際に、部分的に撓みが生じ、いわゆる撓み誤差が発生し易い。
また、キャリブレーションシートがこのように薄紙よりなると、全体の面積を広くするため２枚を突き合わせようとしても端部が折れ曲がったり或いは重なったりして正確な突き合わせができない欠点がある。できたとしても大変面倒である。すなわち、キャリブレーション領域を広げるためにキャリブレーションシート同士を並べて配置しようとしても、キャリブレーションシート同士の境界部分（端部同士の突き合わせ部分）においては、正確なキャリブレーションができない。また、突き合せた後も相互にずれないように裏側に粘着テープを貼ったりする必要がある。

上記特許文献１記載の校正用基板は、２つの位置マークを形成する必要があるので、手数がかかる欠点がある。
また、格子模様が中央部にしか設けられていないため、突き合わせをしても、縁部分のキャリブレーションができない。このため、キャリブレーション領域が制限される。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、撓み誤差が生じず、正確にキャリブレーションが行えると共に、相互に突き合わせていくことにより、キャリブレーション領域を容易に広げることも可能なカメラキャリブレーション用ボードを提供することを目的とする。

本考案者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、一定の厚みを有する厚板状とし、表面を市松模様とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本考案を完成させるに至った。

本考案は、（１）カメラの精度を決定するカメラキャリブレーションを行う際に用いるカメラキャリブレーション用ボードであって、厚みが２〜５ｍｍの厚板状のプラスチックからなり、表面に市松模様が描かれているカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案は、（２）正方形に形成されており、端部同士を相互に突き合せることにより、キャリブレーション領域を拡大可能となっている上記（１）記載のカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案は、（３）プラスチックが、アクリル樹脂からなる上記（１）又は（２）に記載のカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案は、（４）端面に仮固定可能な粘着材が付与されている上記（２）記載のカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案は、（５）一辺の長さが１５０ｍｍ〜１０００ｍｍである上記（１）、（２）、（３）又は（４）に記載のカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案は、（６）カメラが、プレス加工におけるワークを撮像し、該ワークの位置情報を得るために用いられるものである上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）に記載のカメラキャリブレーション用ボードに存する。

本考案のカメラキャリブレーション用ボードにおいては、一定の厚みを有する厚板状のプラスチックからなるので、剛性（いわゆる「腰」）があり、先述した薄紙のシートに比べ撓むことがなく、端部が折れ曲がることがない。このため、換算誤差がなく正確なキャリブレーションを行うことができる。
また、一定の厚みを有することから、端面の広さが増し、複数のカメラキャリブレーション用ボードを互いに突き合わせすることが容易となる。これにより、キャリブレーション領域を簡単に広げることが可能となる。また突き合せた場合に、端面同士の摩擦力によりカメラキャリブレーション用ボードが相互にずれにくい。

本考案のカメラキャリブレーション用ボードにおいては、表面を市松模様とすることにより、実際の距離が容易に認識できるので、位置マーク等を形成する手間が省け、簡単にキャリブレーションを行うことができる。
ここで、市松模様とは、「チェック柄」ともいわれ、２色の正方形を交互に配置した模様を意味する。
また、表面全体に渡って市松模様が描かれており、且つ市松模様を構成する正方形のマトリックスが全て同じサイズであると、カメラキャリブレーション用ボード同士を縦方向或いは横方向に容易に拡大していける。

本考案のカメラキャリブレーション用ボードは、プレス加工において、ワークの位置情報を得るために用いられるカメラのキャリブレーションに好適に用いられる。

図１は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを用いてカメラのキャリブレーションを行う概略を説明するための説明図である。 図２は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを複数枚突き合せて配置した状態を示す斜視図である。 図４は、他の実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを示す斜視図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本考案の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを用いてカメラのキャリブレーションを行う概略を説明するための説明図である。
図１に示すように、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、図示しない対象物体（通常は、ワーク）が配置される位置Ｐに配置される。
また、カメラ１は、対象物体（図示しない）がキャリブレーション領域Ｒに含まれるように、カメラキャリブレーション用ボード１０の上方空間に配置される。なお、カメラキャリブレーション用ボード１０は、必ずしも全てがキャリブレーション領域Ｒに含まれていなくてもよい。

そして、位置Ｐに配置されたカメラキャリブレーション用ボード１０をカメラ１で撮像し、両者の焦点距離や実際の距離に対する画素の縦横比等から公知の方法に基づいてカメラ１の内部パラメータを設定することにより、カメラのキャリブレーションが行われる。
このように、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、カメラ１の精度を決定するカメラキャリブレーションを行う際に用いられる。

図２は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを示す斜視図である。
図２に示すように、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、剛性のある厚板状のボード（板）からなる。
具体的には、このカメラキャリブレーション用ボード１０は、通常、正方形に形成されている。
そして、一辺の長さＬが、手間取りや取り扱い性の観点から、１５０ｍｍ〜１０００ｍｍとなっており、また厚みＨは、剛性や端面の摩擦性の観点から２ｍｍ〜５ｍｍとなっている。特に、プレス加工の分野で用いる場合は、対象物体が比較的大きなワークとなるので、キャリブレーション時の取り扱い性の観点から、一辺の長さ及び厚みは上記範囲内であることが好ましい。

カメラキャリブレーション用ボード１０の一辺の長さが１５０ｍｍ未満であると、上記範囲内にある場合と比較して、複数個、突き合わせて拡張する場合に手間取る欠点があり、一辺の長さが１０００ｍｍを超えると、上記範囲内にある場合と比較して、取り扱い性が悪くなる。特に、プレス加工の分野で用いる場合は、対象物体が比較的大きなワークとなるので、キャリブレーション時の手間取りや取り扱い性が重要視される。

一方、カメラキャリブレーション用ボード１０の厚みＨが２ｍｍ未満であると、プラスチック製のキャリブレーションシートであったとしても、必ずしも、十分、剛性が発揮できず、厚みＨが５ｍｍを超えると、重さが増すので、取り扱い性が悪くなる欠点がる。
また、２ｍｍ未満であると、相互にカメラキャリブレーション用ボードの端面同士を突き合せた場合、十分、端面間に摩擦力が生じないため相互にずれ難い。

ここで、キャリブレーション用ボード１０の縦と横のサイズは、同じで上面視で正方形のものが、通常、用いられるが、長方形とすることも可能である。
一般に、キャリブレーション領域Ｒは、カメラ１に近い程、小さくなり、カメラ１から遠ざかる程、大きくなるところ（図１参照）、カメラキャリブレーション用ボード１０が上面視で正方形であると、キャリブレーション用ボード１０同士を縦方向或いは横方向に均等に突き合わせて配置することにより、キャリブレーション領域Ｒに対応した全体大きさに調整し易いという利点がある。なお、キャリブレーション領域Ｒは、対象物体のサイズ、装置のサイズ、カメラ１の位置等に応じて、適宜、設定される。

図３は、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボードを複数枚突き合せて配置した状態を示す斜視図である。
図３に示すように、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、一定の厚みＨを有するので、互いの端面同士を突き合せて配置することができる。この図では、カメラキャリブレーション用ボード１０を４枚突き合せているので、１枚のカメラキャリブレーション用ボード１０と比べて、４倍のキャリブレーション領域とすることができる。

図２に戻り、本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０の材質としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリビニル系、ポリオレフィン系、ゴム系等のプラスチックが挙げられる。これらの中でも、材質は、突き合わせ面の加工性や剛性付与等の観点から、例えば、アクリル樹脂からなるアクリル系プラスチックを用いることが好ましい。

カメラキャリブレーション用ボード１０は、プラスチックからなり、且つ一定の厚みＨを有するので、薄紙のように撓んであり、端部が折れ曲がったりすることがない。このため、換算誤差が生じず、正確なキャリブレーションを行うことができる。

カメラキャリブレーション用ボード１０は、表面に、白マトリックスＷと、黒マトリックスＢとが交互に格子状に配列された、いわゆる市松模様が表面の全体に渡って描かれている。なお、色は白、黒でなくても区別される色同士であればよい。

ここで、白マトリックスＷと、黒マトリックスＢとは、同じサイズの正方形である。この場合、白マトリックスＷと、黒マトリックスＢとを数えることにより、実際の距離を容易に認識することができるので、簡単にキャリブレーションを行うことが可能となる。
このとき、白マトリックスＷ及び黒マトリックスＢの一辺は、共に２０ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。特に、プレス加工の分野で用いる場合は、対象物体がワークとなるので、カメラによるマトリックスの認識のし易さの観点から、上記範囲内であることが好ましい。

カメラキャリブレーション用ボード１０においては、従来のように一定幅の縁部を設けず、表面全体に渡って有効な市松模様が描かれているので、カメラキャリブレーション用ボード同士を突き合わせた場合、カメラキャリブレーション用ボード１０同士の突き合わせ部分の境界においても、正確にキャリブレーションを行うことができる。

本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、例えば、プレス加工の分野に用いられる。具体的には、プレス加工において、ワークの位置情報を得るために、該ワークを撮像するカメラのキャリブレーションに好適に用いられる。なお、この場合、上述した対象物体はワークとなり、カメラキャリブレーション用ボード１０は、該ワークの搬送経路で用いられることになる。

したがって、プレス加工においては、搬送され所定位置近辺に配置されたワークを、カメラキャリブレーション用ボード１０を用いてキャリブレーションされたカメラで撮像し、撮像された画像からワークの精密な位置情報を算出し、該位置情報に基づいて、ロボットがワークを把持して搬送するという工程が遂行されることになる。

以上、本考案の好適な実施形態について説明したが、本考案は上述した実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、図４に示すように、突き合せる端面に仮固定可能なように粘着材１１を付与しておくと、端面同士を突き合せた場合、よりずれ難い。

本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０は、上面視で正方形となっているが、これに限定されず、例えば、矩形であってもよい。

本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０においては、キャリブレーション領域を広げるために、４枚のカメラキャリブレーション用ボード１０を突き合せて配置させているが、当然、この枚数に限定されるものではない。

本実施形態に係るカメラキャリブレーション用ボード１０においては、表面に、白マトリックスＷと、黒マトリックスＢとが配列された市松模様が描かれているが、色はこれらに限定されるものではない。例えば、黒マトリックスの代わりに青マトリックスを用いてもよい。

本考案のカメラキャリブレーション用ボードは、対象物体をカメラで撮像し、得られた撮像画像における対象物体の位置から、実際の対象物体の位置を換算する方法において、カメラのキャリブレーションを行うためのボードとして利用される。
本考案のカメラキャリブレーション用ボードによれば、撓み誤差が生じず、容易にキャリブレーションが行えると共に、突き合わせにより、キャリブレーション領域を広げることも可能となる。

１・・・カメラ
１０・・・カメラキャリブレーション用ボード
１１・・・粘着材
Ｂ・・・黒マトリックス
Ｈ・・・厚み
Ｐ・・・位置
Ｒ・・・キャリブレーション領域
Ｗ・・・白マトリックス

Claims (6)

1. カメラの精度を決定するカメラキャリブレーションを行う際に用いるカメラキャリブレーション用ボードであって、
   厚みが２ｍｍ〜５ｍｍの厚板状のプラスチックからなり、
   表面に市松模様が描かれているカメラキャリブレーション用ボード。
2. 正方形に形成されており、端部同士を相互に突き合せることにより、キャリブレーション領域を拡大可能となっている請求項１記載のカメラキャリブレーション用ボード。
3. 前記プラスチックが、アクリル樹脂からなる請求項１又は２に記載のカメラキャリブレーション用ボード。
4. 端面に仮固定可能な粘着材が付与されている請求項２記載のカメラキャリブレーション用ボード。
5. 一辺の長さが１５０ｍｍ〜１０００ｍｍである請求項１、２、３又は４に記載のカメラキャリブレーション用ボード。
6. 前記カメラが、プレス加工におけるワークを撮像し、該ワークの位置情報を得るために用いられるものである請求項１、２、３、４又は５に記載のカメラキャリブレーション用ボード。

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