JP6044681B1 - 照明装置、画像取得システムおよび照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置の不要な点灯時間を削減する。【解決手段】実施形態の照明装置１０は、光源として用いるＬＤ１４ａと、ＬＤ１４ａの点灯および消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを撮像装置から入力するコネクタ１１の端子と、点灯制御信号ＬＤＧに応じてＬＤ１４ａを駆動するＬＤ駆動部１３と、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定するＬＤ駆動部１３内のコンパレータと、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達すると、ＬＤ１４ａが点灯したことを示す点灯信号ＬＤ＿ＯＮを撮像装置に出力するコネクタ１１の端子と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置、画像取得システムおよび照明制御方法に関する。

パターン光により照明された物体を撮像し、得られた画像を処理して物体の３次元形状を計測する方法が知られている。例えば位相シフト法と呼ばれる方法では、互いに位相をずらした正弦波縞パターン光により物体を照明し、その照明状態のもとで撮像した複数の縞パターン画像（輝度分布データ）を用いて、物体の３次元形状を求める。

また、特許文献１には、以上のような方法によりワーク（物体）の位置情報（３次元形状）を求め、得られた位置情報を用いてロボットを駆動制御してワークのピッキング作業を行うピッキングシステムの技術が開示されている。この特許文献１に開示されるピッキングシステムでは、まず、制御装置が赤外線照明装置を点灯させて、近赤外波長の光をワークに照射させる。次に、近赤外波長の光が照射されたワークをカメラにより撮像し、ワークの画像データを画像処理装置により処理して、ワークの位置情報を算出する。そして、ワークの位置情報が算出されると、制御装置が、赤外線照明装置を消灯させるとともに、算出された位置情報に基づいてロボットアームを駆動させ、ワークのピッキングを行う。

しかし、特許文献１に記載の技術では、カメラによるワークの撮像が終了しても、画像処理装置によりワークの位置情報が算出されて制御装置に入力されるまでは、赤外線照明装置は点灯したままになっている。照明装置は本来、カメラがワークを撮像している時間のみ点灯していればよいので、この特許文献１に記載の技術では、画像データのデータ量や伝送速度に基づくデータ転送時間、あるいはワークの位置情報を算出する処理時間によっては、照明装置の不要な点灯時間が長くなり、消費電力の増加や照明装置の寿命低下などの問題を招く虞がある。

上述した課題を解決するために、本発明は、撮像装置が撮像する被写体を照明する照明装置であって、光源と、前記光源の点灯および消灯を指示する点灯制御信号を前記撮像装置から入力する入力部と、前記点灯制御信号に応じて前記光源を駆動する光源駆動部と、前記光源の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する判定部と、前記光源の明るさが指定された明るさに達すると、前記光源が点灯したことを示す点灯信号を前記撮像装置に出力する出力部と、を備える。

本発明によれば、照明装置の不要な点灯時間を削減できるという効果を奏する。

図１は、ピッキングシステムの概要を説明するシステム構成図である。 図２は、照明装置の構成例を示す図である。 図３は、ＬＤの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する機能の構成例を説明する図である。 図４は、照明装置の動作例を説明するタイミングチャートである。 図５は、撮像装置の構成例を示す図である。 図６は、ピッキングシステムの動作例を説明するタイミングチャートである。 図７は、照明装置の構成例を示す図である。 図８は、ピッキングシステムの概要を説明するシステム構成図である。 図９は、照明装置の構成例を示す図である。 図１０は、撮像装置の構成例を示す図である。 図１１は、ピッキングシステムの動作例を説明するタイミングチャートである。 図１２は、ピッキングシステムの概要を説明するシステム構成図である。 図１３は、照明装置の構成例を示す図である。 図１４は、照明装置の動作例を説明するフローチャートである。 図１５は、撮像装置の構成例を示す図である。 図１６は、ピッキングシステムの動作例を説明するタイミングチャートである。 図１７は、変形例を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る照明装置、画像取得システムおよび照明制御方法の実施形態について詳しく説明する。以下で示す実施形態では、本発明を適用したシステムの一例として、ロボットを用いてワークのピッキング作業を行うピッキングシステムを例示する。ピッキングシステムは、パターン光により照明されたワークを撮像し、得られた画像を処理してワークの位置や形状、傾きなどを示す位置情報を生成し、この位置情報に基づいてロボットを駆動制御することで、ワークのピッキングを行う。このようなピッキングシステムに対して本発明を適用することで、ワークを照明する照明装置の不要な点灯時間を削減することができる。なお、本発明を適用可能なシステムは、このようなピッキングシステムに限定されるものではない。本発明は、撮像装置と照明装置とを含む様々なシステムに対して有効に適用できる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態のピッキングシステム１の概要を説明するシステム構成図である。このピッキングシステム１は、図１に示すように、ワークＷを照明する照明装置１０と、照明装置１０により照明されたワークＷを撮像する撮像装置２０と、撮像装置２０により撮像されたワークＷの画像を処理してワークＷの位置や形状、傾きなどを示す位置情報を生成する画像処理装置３０と、ワークＷのピッキングを行うロボット４０と、画像処理装置３０により生成された位置情報に基づいてロボット４０の動作を制御する制御装置５０とを備える。

これらのうち、撮像装置２０、画像処理装置３０および制御装置５０は、例えばＬＡＮなどのネットワークに接続され、相互に制御信号ＣＴＲＬによるデータの送受信が可能となっている。また、照明装置１０と撮像装置２０は、例えばＵＳＢなどのシリアルバスを用いた有線接続、あるいは１対１の無線接続などによりダイレクトに接続され、後述の点灯制御信号ＬＤＧや点灯信号ＬＤ＿ＯＮを直接やり取りする。

ロボット４０は、ロボットアーム４１およびロボットハンド４２と、これらを駆動する駆動部４３を備え、この駆動部４３が制御装置５０に接続されている。ロボット４０によりワークＷのピッキングを行う場合、制御装置５０は、画像処理装置３０により生成された位置情報に基づいて、ロボット４０の動作を制御するためのロボット制御信号ＲＣを生成して駆動部４３に送る。駆動部４３は、制御装置５０から送られたロボット制御信号ＲＣに基づいて、ロボットアーム４１やロボットハンド４２を駆動する。これにより、ロボット４０によるワークＷのピッキングが行われる。

制御装置５０は、画像処理装置３０からワークＷの位置情報を取得するために、まず撮像装置２０に対して、制御信号ＣＴＲＬにより撮像指示を送る。この撮像指示を受けた撮像装置２０は、光源の点灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを照明装置１０に出力する。そして、照明装置１０が、この点灯制御信号ＬＤＧに応じてＬＤなどの光源の駆動を開始し、光源の明るさが指定された明るさに達すると、撮像装置２０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力する。撮像装置２０は、この点灯信号ＬＤ＿ＯＮを受けてワークＷの撮像を行い、画像データを制御信号ＣＴＲＬとして画像処理装置３０に送る。そして、撮像装置２０は、ワークＷの撮像が終了すると、光源の消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを照明装置１０に出力する。照明装置１０は、この点灯制御信号ＬＤＧに応じて光源の駆動を停止して、光源を消灯させる。

また、画像処理装置３０は、撮像装置２０から画像データを受け取ると、この画像データを処理してワークＷの位置や形状、傾きなどを認識する。そして、画像処理装置３０は、認識したワークＷの位置や形状、傾きなどを示す位置情報を生成し、この位置情報を制御信号ＣＴＲＬとして制御装置５０に送る。制御装置５０は、この位置情報に基づいて、上述のロボットアーム４１やロボットハンド４２の動作を制御するためのロボット制御信号ＲＣを生成して、ロボット４０の駆動部４３に送る。

制御装置５０は、ロボット４０がピッキングしたワークＷを移動させる動作をしている間に、次のワークＷのピッキングのために、撮像装置２０に対して次の撮像指示を送る。これにより、再度、照明装置１０による照明下での撮像装置２０による撮像、画像処理装置３０による位置情報の生成、制御装置５０によるロボット制御信号ＲＣの生成が順次行われ、ロボット４０による次のワークＷのピッキングが行われる。本実施形態のピッキングシステム１では、すべてのワークＷのピッキングが完了するまで、以上の動作が繰り返される。

本実施形態のピッキングシステム１では、上述のように、照明装置１０が、光源の点灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを撮像装置２０から入力すると光源の駆動を開始し、光源の明るさが指定された明るさに達すると、撮像装置２０に対し点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力する。そして、撮像装置２０は、点灯信号ＬＤ＿ＯＮを照明装置１０から入力するとワークＷの撮像を行い、撮像が終了すると、照明装置１０に対して光源の消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを出力する。そして、照明装置１０が、光源の消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧを撮像装置２０から入力すると光源の駆動を停止し、光源を消灯させる。このように、本実施形態のピッキングシステム１では、撮像装置２０がワークＷの撮像を行う間だけ照明装置１０の光源を点灯させるようにしているので、照明装置１０の不要な点灯時間を削減して、消費電力の削減や照明装置１０の長寿命化などを図ることができる。

なお、本実施形態では、撮像装置２０により撮像されたワークＷの画像を処理して位置情報を生成する画像処理装置３０と、この位置情報に基づいてロボット４０の動作を制御する制御装置５０とを個別の装置として構成した例を説明するが、これら画像処理装置３０と制御装置５０とを一体の装置として構成してもよい。例えば、制御装置５０が、画像処理装置３０としての機能を備える構成としてもよい。この場合、制御装置５０は、撮像装置２０から画像データを受信して、この画像データを処理することでワークＷの位置や形状、傾きなどを認識し、その認識結果に基づいてロボット制御信号ＲＣを生成してロボット４０の動作を制御する。

以下では、本実施形態のピッキングシステム１における照明装置１０と撮像装置２０の具体的な構成例について、さらに詳しく説明する。

まず、照明装置１０の具体例について説明する。図２は、照明装置１０の構成例を示す図である。照明装置１０は、例えば図２に示すように、コネクタ１１と、照明制御部１２と、ＬＤ駆動部１３と、ＬＤモジュール１４と、照明光学系１５とを備える。

コネクタ１１は、照明装置１０が撮像装置２０との間で信号のやり取りを行うためのインタフェースであり、例えばＵＳＢケーブルなどを介して撮像装置２０と接続される。このコネクタ１１は、少なくとも、撮像装置２０から点灯制御信号ＬＤＧを入力するための端子（入力部）と、撮像装置２０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力するための端子（出力部）とを有する。これらの端子は、ＬＤ駆動部１３に接続されている。なお、照明装置１０と撮像装置２０とを１対１の無線接続により接続する場合は、コネクタ１１に代えて無線通信Ｉ／Ｆが設けられる。

照明制御部１２は、光源として用いるＬＤ１４ａの発光量（明るさ）を指定するデータＬＤＣに応じた電圧信号Ｖｃを生成し、この電圧信号ＶｃをＬＤ駆動部１３に出力する。電圧信号Ｖｃは、ＬＤ１４ａの発光量を制御するアナログの電圧信号である。ＬＤ１４ａの発光量を指定するデータＬＤＣは、例えば、照明制御部１２内のレジスタなどに予め設定されている。また、このデータＬＤＣは、照明装置１０の起動時に照明装置１０に設けられた操作ボタンの操作などを受け付けることで入力され、照明制御部１２内のレジスタなどに設定されてもよい。

ＬＤ駆動部１３は、撮像装置２０からコネクタ１１を介して入力した点灯制御信号ＬＤＧと、照明制御部１２からの電圧信号Ｖｃとに応じて、ＬＤモジュール１４の各ＬＤ１４ａを駆動する。点灯制御信号ＬＤＧは、光源として用いるＬＤ１４ａの点灯や消灯を指示するデジタル信号であり、例えばＬＤＧ＝１のときＬＤ１４ａの点灯を指示し、ＬＤＧ＝０のときＬＤ１４ａの消灯を指示する信号である。ＬＤ駆動部１３は、点灯制御信号ＬＤＧが“１”のとき、電圧信号Ｖｃの値に基づいてＬＤ駆動電流ＩＬ１を生成し、このＬＤ駆動電流ＩＬ１をＬＤモジュール１４に対して出力する。ＬＤモジュール１４の各ＬＤ１４ａは、ＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電により例えば青色の波長帯域のレーザ光を発光する。

本実施形態では、照明装置２０の光源として複数のＬＤ１４ａが用いられ、これらがＬＤモジュール１４としてモジュール化されている。ＬＤモジュール１４は、これら複数のＬＤ１４ａのほか、各ＬＤ１４ａから出射されるレーザ光を平行光にコリメートする複数のコリメータレンズ１４ｂを備える。また、ＬＤモジュール１４は、ＬＤ１４ａが発生する熱を放熱してＬＤ１４ａの温度上昇を所定範囲内に抑えるヒートシンクの機能も兼ね備える。

照明光学系１５は、ＬＤモジュール１４から出射されるレーザ光をパターン光として、撮像装置２０の被写体となるワークＷに照射する。すなわち、ＬＤモジュール１４から出射されるレーザ光は、集光レンズ１５ａによって集光され、反射ミラー１５ｂで光路を折り曲げられて拡散板１５ｃに導かれる。そして、拡散板１５ｃと導光光学素子１５ｄを通過することによって２次元的に均一で且つインコヒーレントな照明光とされ、パターンマスク１５ｅに入射される。パターンマスク１５ｅは、例えば透明ガラス板の表面に所定の２次元パターンが形成されたものであり、パターンマスク１５ｅを透過した照明光は所定のパターン光に変換される。そして、このパターン光が反射ミラー１５ｆによって光路を折り曲げられ、投射レンズ１５ｇを通してワークＷに照射される。

ＬＤ駆動部１３がＬＤモジュール１４の各ＬＤ１４ａを駆動するためのＬＤ駆動電流ＩＬ１の経路には、電流検出用の抵抗Ｒｓ１が設けられている。ＬＤ駆動部１３は、ＬＤモジュール１４にＬＤ駆動電流ＩＬ１を出力した際に、この抵抗Ｒｓ１の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂの差分を検出することにより、光源として用いるＬＤ１４ａの明るさを検知し、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する機能（判定部）を持つ。なお、本実施形態では、光源として用いるＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する機能をＬＤ駆動部１３の内部に設けた例を説明するが、このような機能（判定部）をＬＤ駆動部１３とは別に設ける構成としてもよい。

図３は、ＬＤ１４ａ（図３中のＬＤ１，ＬＤ２，・・・，ＬＤｎ）の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する機能の構成例を説明する図である。ＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電により抵抗Ｒｓ１の両端に発生した電圧Ｖａ，Ｖｂの端子は、例えば図３に示すように、電圧Ｖｂの端子が接地され、電圧Ｖａの端子がＬＤ駆動部１３内のアンプ１３ａの入力端子に接続されている。アンプ１３ａに入力された電圧Ｖａは（１＋Ｒ２／Ｒ１）倍に増幅され、電圧Ｖｇとして出力される。そして、増幅された電圧Ｖｇはコンパレータ１３ｂに入力され、上述の電圧信号Ｖｃと比較される。そして、Ｖｇ＞Ｖｃになると、コンパレータ１３ｂの出力が“０”から“１”に変化する。このコンパレータ１３ｂの出力が点灯信号ＬＤ＿ＯＮであり、この点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化すると、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したことを示す。なお、図３に示すコンデンサＣ１は、アンプ１３ａに入力される電圧Ｖａに高周波のノイズやリップル等があっても、これらを除去して高い検出精度を確保するためのものである。

図４は、以上のように構成される照明装置１０の動作例を説明するタイミングチャートである。

まず、コネクタ１１を介して撮像装置２０から入力される点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化すると、ＬＤ駆動部１３は、照明制御部１２からの電圧信号Ｖｃに応じたＬＤ駆動電流ＩＬ１を生成してＬＤモジュール１４に出力し、ＬＤ１４ａの駆動を開始する。ＬＤ１４ａの駆動が開始されると、アンプ１３ａから出力される電圧Ｖｇが上昇していく。そして、電圧Ｖｇが電圧信号Ｖｃを超えると、コンパレータ１３ｂが出力する点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化する。この点灯信号ＬＤ＿ＯＮは、コネクタ１１を介して撮像装置２０に出力される。

その後、撮像装置２０によるワークＷの撮像が終了すると、コネクタ１１を介して撮像装置２０から入力される点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化する。ＬＤ駆動部１３は、点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化すると、ＬＤモジュール１４に対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の出力を停止して、ＬＤ１４ａを消灯させる。これにより、アンプ１３ａから出力される電圧Ｖｇが降下し、電圧Ｖｇが電圧信号Ｖｃ以下になると、コンパレータ１３ｂが出力する点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“１”から“０”に変化する。この点灯信号ＬＤ＿ＯＮは、コネクタ１１を介して撮像装置２０に出力される。

本実施形態の照明装置１０では、コネクタ１１を介して撮像装置２０から入力される点灯制御信号ＬＤＧに応じて、以上の動作が繰り返される。

次に、撮像装置２０の具体例について説明する。図５は、撮像装置２０の構成例を示す図である。撮像装置２０は、例えば図５に示すように、通信Ｉ／Ｆ２１と、コネクタ２２と、撮像制御部２３と、記憶部２４と、対物光学系２５と、撮像素子２６と、画像データ処理部２７とを備える。

通信Ｉ／Ｆ２１は、撮像装置２０が上述の制御信号ＣＴＲＬにより制御装置５０や画像処理装置３０とデータを送受信するためのインタフェースである。撮像装置２０は、この通信Ｉ／Ｆ２１を介して制御装置５０からの撮像指示を受信し、画像処理装置３０に対し、通信Ｉ／Ｆ２１を介して画像データを送信する。通信Ｉ／Ｆ２１により受信された制御装置５０からの撮像指示は、受信データＲＤ１として撮像制御部２３に渡される。また、撮像制御部２３からの画像データ（後述の画像ファイルＩＭＧ．ｊｐｇ）は、送信データＴＤ１として通信Ｉ／Ｆ２１に渡されて、画像処理装置３０に送信される。

コネクタ２２は、撮像装置２０が照明装置１０との間で信号のやり取りを行うためのインタフェースであり、例えばＵＳＢケーブルなどを介して照明装置１０と接続される。このコネクタ２２は、少なくとも、照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧを出力するための端子と、照明装置１０から点灯信号ＬＤ＿ＯＮを入力する端子とを有する。これらの端子は、撮像制御部２３に接続されている。なお、撮像装置２０と照明装置１０とを１対１の無線接続により接続する場合は、コネクタ２２に代えて無線通信Ｉ／Ｆが設けられる。

撮像制御部２３は、制御装置５０からの撮像指示が通信Ｉ／Ｆ２１により受信されると、点灯制御信号ＬＤＧを“０”から“１”にする。これにより、ＬＤ１４ａの点灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧが、コネクタ２２から照明装置１０に対し出力される。その後、撮像制御部２３は、コネクタ２２を介して照明装置１０から入力される点灯信号ＬＤ＿ＯＮを監視し、点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化すると、撮像素子２６へのトリガ信号ＴＲＧを“１”にして、撮像素子２６による撮像を開始させる。トリガ信号ＴＲＧは撮像素子２６による撮像（露光）を制御するための信号であり、例えばトリガ信号ＴＲＧが“０”から“１”になると撮像を開始し、トリガ信号ＴＲＧが“１”から“０”になると撮像を終了するように、撮像素子２６を制御する。

撮像素子２６としては、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが用いられる。撮像素子２６は、撮像制御部２３からのトリガ信号ＴＲＧが“１”のとき、対物光学系２５を通過した光学像を所定のフレームレートでデジタル画像データＩＭＧ１に変換し、画像データ処理部２７に出力する。

画像データ処理部２７は、撮像素子２６から入力される画像データＩＭＧ１に対して例えば歪み補正やガンマ補正などの処理を行って、所定のデジタル画像データＩＭＧ２として、撮像制御部２３に出力する。

撮像制御部２３は、画像データ処理部２７から入力される画像データＩＭＧ２をさらに処理して、例えばＩＭＧ．ｊｐｇというファイル名のＪＰＥＧ形式の画像ファイルを生成し、記憶部２４に保存する。そして、予め定めた所定フレーム数（例えば３フレーム）の画像ファイルＩＭＧ．ｊｐｇが記憶部２４に格納されると、撮像制御部２３は、撮像素子２６へのトリガ信号ＴＲＧを“０”にして撮像素子２６による撮像を終了させるとともに、点灯制御信号ＬＤＧを“１”から“０”にする。これにより、ＬＤ１４ａの消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧが、コネクタ２２から照明装置１０に対し出力される。

その後、撮像制御部２３は、記憶部２４から画像ファイルＩＭＧ．ｊｐｇを読み出してパケット化し、送信データＴＤ１として通信Ｉ／Ｆ２１に出力する。通信Ｉ／Ｆ２１は、この送信データＴＤ１を制御信号ＣＴＲＬとして、ネットワーク上の画像処理装置３０に送信する。これにより、撮像装置２０により撮像されたワークＷの画像データが、画像処理装置３０により受信される。なお、画像処理装置３０に対する画像データの送信は、フレームごとに行うようにしてもよい。この場合、撮像素子２６が複数フレームを連続して露光する構成であれば、撮像素子２６によるフレームの露光と先行するフレームの画像データの送信を並行して行うこともできる。

図６は、以上のように構成される撮像装置２０と上述の照明装置１０とを含むピッキングシステム１の動作例を説明するタイミングチャートである。本例では、撮像装置２０がローリングシャッタ方式により撮像素子２６による露光をラインごとに行って１フレーム分の画像データを取得するものとする。図６におけるＴ１は１ライン分の露光時間を示し、Ｔ２は１フレーム分の露光時間を示している。また、本例では、撮像装置２０が１回の撮像動作で３フレーム分の画像データを連続して取得し、フレームごとに画像データを送信するものとしているが、これに限らない。撮像装置２０は、１回の撮像動作で少なくとも１フレーム分の画像データを取得して送信できればよい。

まず、制御装置５０から撮像装置２０に対して撮像指示が送られると、撮像装置２０は、点灯制御信号ＬＤＧを“０”から“１”にする。点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を開始する。これにより、アンプ１３ａの出力電圧Ｖｇが上昇し、電圧信号Ｖｃを超えると点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化する。

点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化すると、撮像装置２０は撮像（画像データの取得）を開始し、取得した画像データを、例えばフレームごとに画像処理装置３０に送信する。そして、撮像装置２０は、例えば３フレーム分の画像データの取得が終了すると、点灯制御信号ＬＤＧを“１”から“０”にする。点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を停止して、ＬＤ１４ａを消灯させる。これにより、アンプ１３ａの出力電圧Ｖｇが降下し、電圧信号Ｖｃ以下になると点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“１”から“０”に変化する。

また、画像処理装置３０は、撮像装置２０から画像データが送られると、この画像データを処理してワークＷの位置情報を生成し、この位置情報を制御装置５０に送る。これにより、制御装置５０によってロボット４０の動作が制御され、ロボット４０によるワークＷのピッキングが行われる。

本実施形態のピッキングシステム１では、制御装置５０から撮像装置２０に対して撮像指示が送られるたびに、以上の動作が繰り返される。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態のピッキングシステム１では、照明装置１０が、撮像装置２０から入力する点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化するとＬＤ１４ａの駆動を開始し、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達すると点灯信号ＬＤ＿ＯＮを“０”から“１”にする。また、撮像装置２０が、照明装置１０から入力する点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化すると、ワークＷの撮像を開始し、撮像が終了すると点灯制御信号ＬＤＧを“１”から“０”にする。そして、照明装置１０は、撮像装置２０から入力する点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化するとＬＤ１４ａの駆動を停止し、ＬＤ１４ａを消灯させる。このように、本実施形態のピッキングシステム１では、撮像装置２０がワークＷの撮像を行う間だけ照明装置１０のＬＤ１４ａを点灯させるようにしているので、照明装置１０の不要な点灯時間を削減して、消費電力の削減や照明装置１０の長寿命化などを図ることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、照明装置１０に、ＬＤ１４ａの明るさを直接検知するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）を設けた例である。なお、ピッキングシステム１の基本的な枠組みは第１の実施形態と同様であるため、以下では、第１の実施形態と共通部分には共通の符号を用いて重複した説明を適宜省略し、第１の実施形態との差異を説明する。

図７は、本実施形態の照明装置１０の構成例を示す図である。本実施形態の照明装置１０は、図７に示すように、第１の実施形態の構成（図２参照）に加えて、ＬＤモジュール１４から出射され、集光レンズ１５ａによって集光されたレーザ光を受光して、受光量に応じた電流信号ＰＤＩを出力するＰＤ１６を備える。

本実施形態では、照明光学系１５の反射ミラー１５ｂが、集光レンズ１５ａにより集光されたレーザ光の一部を透過して拡散板１５ｃに向かう光路から分離するように、反射率が制御されている。そして、反射ミラー１５ｂを透過したレーザ光の光路上に、このレーザ光を受光するＰＤ１６が設けられている。

ＰＤ１６は、反射ミラー１５ｂを透過したレーザ光を受光すると、受光量に応じた電流信号ＰＤＩを出力する。この電流信号ＰＤＩはＬＤ駆動部１３に導かれるが、その経路に電流検出用の抵抗Ｒｓ２が設けられている。この抵抗Ｒｓ２の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂの差分を検出することによりＬＤ１４ａの明るさを検知し、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定することができる。なお、抵抗Ｒｓ２の両端の電圧Ｖａ，Ｖｂを用いてＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する具体的な方法は、第１実施形態と同様の方法（図３参照）を用いることができるので、ここでは説明を省略する。

以上のように、本実施形態では、照明装置１０がＰＤ１６を用いてＬＤ１４ａの明るさを直接検知し、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを判定するようにしている。したがって、第１の実施形態と比較して照明装置１０の構成は若干複雑になるが、ＬＤ１４ａの明るさを確実に検知して、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したか否かを精度よく判定することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、照明装置１０のＬＤ１４ａの点灯を撮像装置２０からだけでなく、制御装置５０からも指示できる構成とした例である。すなわち、第１の実施形態では、照明装置１０と撮像装置２０とがＵＳＢケーブルなどによりダイレクトに接続され、撮像装置２０から出力される点灯制御信号ＬＤＧが照明装置１０に入力されることを前提としたが、本実施形態では、照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧを出力する機能を持たない撮像装置２０を用いた場合であっても、照明装置１０の無駄な点灯時間を削減できるようにしている。なお、ピッキングシステム１の基本的な枠組みは第１の実施形態と同様であるため、以下では、第１の実施形態と共通部分には共通の符号を用いて重複した説明を適宜省略し、第１の実施形態との差異を説明する。

図８は、本実施形態のピッキングシステム１の概要を説明するシステム構成図である。本実施形態のピッキングシステム１では、図８に示すように、照明装置１０が、撮像装置２０とダイレクトに接続されるだけでなく、ネットワークに接続されて制御装置５０との間で制御信号ＣＴＲＬによるデータの送受信が可能となっている。また、撮像装置２０が照明装置１０とダイレクトに接続されて点灯制御信号ＬＤＧを出力できる構成である場合、撮像装置２０から照明装置１０に対して、点灯制御信号ＬＤＧに加えて接続信号ＣＮＮＤが出力されるようになっている。接続信号ＣＮＮＤは、撮像装置２０が照明装置１０に接続されていることを示す信号である。

なお、本実施形態では、撮像装置２０が照明装置１０に接続されていることを接続信号ＣＮＮＤにより検出する構成としているが、これに限らない。例えば、点灯制御信号ＬＤＧと同一の信号線上に、接続検出用の信号を重畳するような方法も可能である。例えば、撮像装置２０側で本来の点灯制御信号ＬＤＧとは異なる時間幅で一定周期のパルスを点灯制御信号ＬＤＧの信号線上に出力し、照明装置１０側では前記周期期間内に入力されるパルスの有無とパルス幅を検出する。すなわち、前記周期期間内に信号のステータスが“１”になる期間があれば撮像装置１０と接続状態にあると判断でき、前記周期期間以上“０”が続く状態が発生すると接続状態にないと判断できる。

また、この接続検出用パルスの幅を、本来の点灯制御信号ＬＤＧが“１”になる最小の時間幅に対して小さく設定しておくことにより、照明装置１０側で入力される信号の“１”になっている時間を検出することによって、本来の点灯制御信号ＬＤＧであるか接続検出用のパルスであるかを検知することができるので、接続検出用パルスによって光源であるＬＤ１４ａの駆動を開始させてしまう不都合を防止できる。

このような方法をとることにより、撮像装置２０が照明装置１０に接続されていることを検出するために信号線を追加する必要がなくなり、コネクタ１１，２２の小型化や低コスト化が図る、あるいは余った信号線を別の用途に使用することで多機能化や高機能化を図ることができる。なお、このような方法では、入力信号が“１”になってから、それが接続検出用パルスであるか本来の点灯制御信号ＬＤＧであるかを検知するのに所定の時間がかかるため、厳密に言えばその分、光源であるＬＤ１４ａの点灯を開始させる時間が遅れることになるが、接続検出用のパルス幅を十分小さく設定しておけば、システムの性能には殆ど影響を与えることがない。

図９は、本実施形態の照明装置１０の構成例を示す図である。本実施形態の照明装置１０は、図９に示すように、第１の実施形態の構成（図２参照）に加えて、通信Ｉ／Ｆ１７と、選択部１８とを備える。

通信Ｉ／Ｆ１７は、照明装置１０が上述の制御信号ＣＴＲＬにより制御装置５０とデータを送受信するためのインタフェースである。照明装置１０は、撮像装置２０から点灯制御信号ＬＤＧを入力できない場合に、この通信Ｉ／Ｆ１７を介して制御装置５０から制御信号ＣＴＲＬとして送信された点灯指示や消灯指示などのコマンドを受信する。また、照明装置１０は、撮像装置２０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力できない場合に、通信Ｉ／Ｆ１７を介して、制御装置５０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを送信する。通信Ｉ／Ｆ１７により受信された制御装置５０からの点灯指示や消灯指示などのコマンドは、受信データＲＤ２として照明制御部１２に渡される。また、照明制御部１２から通信Ｉ／Ｆ１７に送信データＴＤ２として点灯信号ＬＤ＿ＯＮが渡されると、この点灯信号ＬＤ＿ＯＮが通信Ｉ／Ｆ１７から制御装置５０に送信される。

本実施形態の照明装置１０において、照明制御部１２は、制御装置５０からのコマンドに応じて点灯制御信号ＬＤＧを生成して選択部１８に出力する機能を持つ。以下では、撮像装置２０からコネクタ１１を介して入力される点灯制御信号ＬＤＧを点灯制御信号ＬＤＧ１と表記し、照明制御部１２が制御装置５０からのコマンドに応じて生成する点灯制御信号ＬＤＧを点灯制御信号ＬＤＧ２と表記する。照明制御部１２は、通信Ｉ／Ｆ１７により制御装置５０から点灯指示のコマンドが受信されると、選択部１８に出力する点灯制御信号ＬＤＧ２を“０”から“１”にする。また、照明制御部１２は、通信Ｉ／Ｆ１７により制御装置５０から消灯指示のコマンドが受信されると、選択部１８に出力する点灯制御信号ＬＤＧ２を“１”から“０”にする。

また、本実施形態の照明装置１０において、コネクタ１１は、撮像装置２０から点灯制御信号ＬＤＧ１を入力するための端子と、撮像装置２０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力するための端子に加えて、撮像装置２０から接続信号ＣＮＮＤを入力するための端子を有する。撮像装置２０に対して点灯信号ＬＤ＿ＯＮを出力するための端子は、第１の実施形態と同様にＬＤ駆動部１３に接続されているが、撮像装置２０から点灯制御信号ＬＤＧ１を入力するための端子と接続信号ＣＮＮＤを入力するための端子は、選択部１８に接続されている。

選択部１８は、撮像装置２０からコネクタ１１を介して入力される点灯制御信号ＬＤＧ１と、制御装置５０からのコマンドに応じて照明制御部１２により生成される点灯制御信号ＬＤＧ２とのいずれか一方を、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして選択する。例えば、選択部１８は、撮像装置２０が照明装置１０に接続されていることを示す接続信号ＣＮＮＤがコネクタ１１を介して入力されている場合、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして、撮像装置２０からコネクタ１１を介して入力される点灯制御信号ＬＤＧ１を選択する。一方、接続信号ＣＮＮＤが入力されていない場合、選択部１８は、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして、制御装置５０からのコマンドに応じて照明制御部１２により生成される点灯制御信号ＬＤＧ２を選択する。

本実施形態の照明装置１０において、ＬＤ駆動部１３は、選択部１８により選択された点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”になるとＬＤ１４ａの駆動を開始し、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達すると点灯信号ＬＤ＿ＯＮを“０”から“１”にする。本実施形態では、この点灯信号ＬＤ＿ＯＮが照明制御部１２にも入力される。照明制御部１２は、選択部１８がＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして点灯制御信号ＬＤＧ２を選択した場合（つまり、撮像装置２０が照明装置１０にダイレクトに接続されていない場合）、この点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”になると、ＬＤ＿ＯＮ＝１を送信データＴＤ２として通信Ｉ／Ｆ１７に渡す。これにより、ＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したことを示す点灯信号ＬＤ＿ＯＮが、通信Ｉ／Ｆ１７から制御装置５０に送信される。

図１０は、本実施形態の撮像装置２０（照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧを出力する機能を持つ撮像装置２０）の構成例を示す図である。本実施形態の撮像装置２０は、図１０に示すように、第１の実施形態の撮像装置２０（図５参照）と同様の構成であるが、コネクタ２２が、照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧ１を出力するための端子と、照明装置１０から点灯信号ＬＤ＿ＯＮを入力する端子に加えて、照明装置１０に対して接続信号ＣＮＮＤを出力するための端子を有する。なお、本実施形態では、撮像制御部２３からコネクタ２２を介して照明装置１０に接続信号ＣＮＮＤを出力するものとしているが、接続信号ＣＮＮＤは、撮像装置２０が照明装置１０に対してダイレクトに接続されている場合に照明装置１０に入力される信号であればよい。

図１０に示す構成の撮像装置２０が図９に示す構成の照明装置１０に対してダイレクトに接続されている場合、照明装置１０の選択部１８により、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして、撮像装置２０からコネクタ１１を介して入力される点灯制御信号ＬＤＧ１が選択される。したがって、この場合のピッキングシステム１の動作は、図６のタイミングチャートで示した第１の実施形態の動作と同様となる。

一方、照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧを出力する機能を持たない撮像装置２０を用いた場合、あるいは、図１０に示す構成の撮像装置２０を用いるが、この撮像装置２０が照明装置１０にダイレクトに接続されていない場合は、照明装置１０の選択部１８により、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして、制御装置５０からのコマンドに応じて照明制御部１２により生成される点灯制御信号ＬＤＧ２が選択される。この場合、ピッキングシステム１の動作は、第１の実施形態の動作とは異なったものとなる。以下では、このような場合のピッキングシステム１の動作例を説明する。

図１１は、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして点灯制御信号ＬＤＧ２が選択される場合のピッキングシステム１の動作例を説明するタイミングチャートである。本例では、撮像装置２０が照明装置１０に接続されていることを示す接続信号ＣＮＮＤが入力されていないため、照明装置１０の選択部１８は、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧとして、照明制御部１２により生成される点灯制御信号ＬＤＧ２を選択する。

まず、制御装置５０から照明装置１０に対して点灯指示が送られると、照明装置１０の照明制御部１２が点灯制御信号ＬＤＧ２を“０”から“１”にする。これにより、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化する。点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を開始する。これにより、アンプ１３ａの出力電圧Ｖｇが上昇し、電圧信号Ｖｃを超えると点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化する。この点灯信号ＬＤ＿ＯＮは、照明装置１０から制御装置５０に送られる。

制御装置５０は、照明装置１０のＬＤ１４ａの明るさが指定された明るさに達したことを示す点灯信号ＬＤ＿ＯＮを受信すると、撮像装置２０に対して撮像指示を送る。撮像装置２０は、制御装置５０から撮像指示を受信するとワークＷの撮像を開始し、取得した画像データを、例えばフレームごとに画像処理装置３０に送る。画像処理装置３０は、撮像装置２０から画像データが送られると、この画像データを処理してワークＷの位置情報を生成し、この位置情報を制御装置５０に送る。

制御装置５０は、画像処理装置３０から位置情報が送られると、撮像装置２０によるワークＷの撮像が終了したと判断し、照明装置１０に対して消灯指示を送る。照明装置１０の照明制御部１２は、制御装置５０から消灯指示が送られると、点灯制御信号ＬＤＧ２を“１”から“０”にする。これにより、ＬＤ駆動部１３に出力する点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化する。点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を停止して、ＬＤ１４ａを消灯させる。これにより、アンプ１３ａの出力電圧Ｖｇが降下し、電圧信号Ｖｃ以下になるとＬＤ＿ＯＮ信号が“１”から“０”に変化する。

また、制御装置５０は、画像処理装置３０から位置情報が送られると、この位置情報に基づいてロボット４０の動作を制御する。これにより、ロボット４０によるワークＷのピッキングが行われる。本実施形態のピッキングシステム１では、制御装置５０から照明装置１０に対して点灯指示が送られるたびに、以上の動作が繰り返される。

以上のように、本実施形態では、撮像装置２０から照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧ１が入力されない場合、照明装置１０の照明制御部１２により制御装置５０からのコマンドに応じて点灯制御信号ＬＤＧ２が生成され、この点灯制御信号ＬＤＧ２に基づいてＬＤ１４ａの駆動が制御される。したがって、ワークＷを撮像する撮像装置として、照明装置１０に対して点灯制御信号ＬＤＧを出力する機能を持たない撮像装置２０を用いた場合であっても、撮像装置２０がワークＷの撮像を行う間だけ照明装置１０のＬＤ１４ａを点灯させることができ、照明装置１０の無駄な点灯時間を削減できる。

なお、本実施形態では、照明装置１０が制御装置５０から点灯指示や消灯指示などのコマンドを受信するものとして説明したが、例えば画像処理装置３０などの制御装置５０以外の外部装置からコマンドを受信して、点灯制御信号ＬＤＧ２を生成する構成であってもよい。また、点灯指示については、外部装置からのコマンドだけではなく、例えば照明装置１０に設けられた操作ボタンの操作などに応じて、照明制御部１２が点灯制御信号ＬＤＧ２を“０”から“１”にする構成としてもよい。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、光源として用いるＬＤ１４ａの点灯不良が発生した場合にこれを検知して、ＬＤ１４ａが点灯不良の状態であることを示す点灯不良信号を出力する機能を照明装置１０に持たせた例である。なお、ピッキングシステム１の基本的な枠組みは第１乃至第３の実施形態と同様であるため、以下では、第１乃至第３の実施形態と共通部分には共通の符号を用いて重複した説明を適宜省略し、本実施形態に特徴的な部分を説明する。

図１２は、本実施形態のピッキングシステム１の概要を説明するシステム構成図である。本実施形態のピッキングシステム１の構成は、図１２に示すように、第３の実施形態（図８参照）と同様であるが、照明装置１０から撮像装置２０に対して点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが出力される。点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲはＬＤ１４ａの点灯不良を知らせる信号であり、例えばＬＤ＿ＥＲＲ＝１のとき、ＬＤ１４ａに点灯不良が発生していることを示す。撮像装置２０は、照明装置１０から入力する点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化すると、点灯制御信号ＬＤＧを“１”から“０”にするとともに、制御装置５０に対して制御信号ＣＴＲＬにより、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーを通知する。制御装置５０は、撮像装置２０から照明エラーが通知されると、ロボット４０の動作を停止させる。

図１３は、本実施形態の照明装置１０の構成例を示す図である。本実施形態の照明装置１０は、図１３に示すように、第３の実施形態の構成（図９参照）に加えて、タイマ１９が設けられている。また、コネクタ１１には、撮像装置２０に対して点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを出力するための端子が付加されている。この端子は、ＬＤ駆動部１３に接続されている。また、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲは、ＬＤ駆動部１３から照明制御部１２にも入力される構成となっている。したがって、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化したときに、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーを照明制御部１２が生成し、照明装置１０から撮像装置２０に対して照明エラーを通知するようにしてもよい。その場合、撮像装置２０は、照明装置１０から入力する点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化したときに、点灯制御信号ＬＤＧを“１”から“０”にするだけでよく、制御装置５０に対して照明エラーを通知する必要はなくなる。

また、本実施形態の照明装置１０では、照明制御部１２からＬＤ駆動部１３に対してリセット信号ＲＳＴが出力される構成となっている。このリセット信号ＲＳＴは、ＬＤ駆動部１３を初期化するための信号であり、例えばＲＳＴ＝０とすることでＬＤ駆動部１３が初期化される。ＬＤ駆動部１３の初期化は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを０にすることを含む。

本実施形態の照明装置１０において、照明制御部１２は、制御装置５０から制御信号ＣＴＲＬとして送信された初期化コマンドを通信Ｉ／Ｆ１７が受信すると、ＬＤ１４ａの発光量を指定するデータＬＤＣを初期化するとともに、リセット信号ＲＳＴを“１”から“０”にしてＬＤ駆動部１３を初期化させる。これにより、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲは、それまでの状態にかかわらず“０”になる。照明制御部１２は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”になったことを検知すると、リセット信号ＲＳＴを“０”から“１”にする。また、照明制御部１２は、例えば制御装置５０から制御信号ＣＴＲＬとしてデータＬＤＣが送信されて通信Ｉ／Ｆ１７により受信されると、このデータＬＤＣを内部のレジスタなどに改めて設定する。これにより、照明装置１０はスタンバイ状態となる。照明装置１０がスタンバイ状態になると、照明制御部１２は、通信Ｉ／Ｆ１７から制御装置５０に対して応答信号ＡＣＫを送信し、照明装置１０がスタンバイ状態になったことを制御装置５０に通知する。

その後、上述したように点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化すると、ＬＤ駆動部１３は、電圧信号Ｖｃの値に基づいてＬＤ駆動電流ＩＬ１を生成し、このＬＤ駆動電流ＩＬ１をＬＤモジュール１４に対して出力する。また、このときＬＤ駆動部１３は、タイマ起動信号ＴＣを“１”にしてタイマ１９を起動する。その後、ＬＤ駆動部１３は、タイマ１９の計時データＴＭＤをモニタするとともに、点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化するかどうかを観測する。そして、点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“１”になることなくタイマ１９の計時データＴＭＤが所定時間Ｔｎに達した場合、ＬＤ駆動部１３は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを“１”にする。点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲはいったん“１”になると、リセット信号ＲＳＴが“０”になってＬＤ駆動部１３が初期化されるまで維持される。

照明装置１０に対して撮像装置２０がダイレクトに接続されている場合、撮像装置２０は、照明装置１０から入力する点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化すると、点灯制御信号ＬＤＧ１を“１”から“０”にする。これにより、照明装置１０のＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電が停止される。

一方、照明装置１０に対して撮像装置２０がダイレクトに接続されていない場合、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化すると、照明制御部１２が、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーを通信Ｉ／Ｆ１７を介して制御装置５０に通知する。そして、この照明エラーの通知を受けた制御装置５０から制御信号ＣＴＲＬとして送信された消灯指示のコマンドを通信Ｉ／Ｆ１７が受信すると、照明制御部１２は、点灯制御信号ＬＤＧ２を“１”から“０”にする。これにより、照明装置１０のＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電が停止される。

図１４は、本実施形態の照明装置１０の動作例を説明するフローチャートであり、照明制御部１２およびＬＤ駆動部１３の処理手順の一例を示している。

制御装置５０から制御信号ＣＴＲＬとして送信された初期化コマンドが通信Ｉ／Ｆ１７により受信されると、まず、照明制御部１２が、リセット信号ＲＳＴを“０”にする（ステップＳ１０１）。そして、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”になると（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、照明制御部１２は、リセット信号ＲＳＴを“１”にする（ステップＳ１０３）。これにより、照明装置１０はスタンバイ状態となる。

そして、ＬＤ駆動部１３は、点灯制御信号ＬＤＧが“１”になると（ステップＳ１０４）、タイマ起動信号ＴＣを“１”にしてタイマ１９を起動する（ステップＳ１０５）。その後、ＬＤ駆動部１３は、タイマ１９の計時データＴＭＤをモニタするとともに、信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化するかどうかを観測する（ステップＳ１０６、ステップＳ１０７）。

ここで、点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“１”になることなくタイマ１９の計時データＴＭＤが所定時間Ｔｎに達した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ、ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＬＤ駆動部１３は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを“１”にする（ステップＳ１０８）。一方、タイマ１９の計時データＴＭＤが所定時間Ｔｎに達する前に点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“１”になった場合は（ステップＳ１０７：Ｎｏ、ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを“０”のままとする。その後、ＬＤ駆動部１３は、タイマ起動信号ＴＣを“０”にしてタイマ１９をリセットする（ステップＳ１０９）。

図１５は、本実施形態の撮像装置２０の構成例を示す図である。本実施形態の撮像装置２０は、図１５に示すように、第３の実施形態の撮像装置２０（図１０参照）と同様の構成であるが、コネクタ２２が、照明装置１０から点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを入力する端子をさらに有する。この端子は、撮像制御部２３に入力されている。

本実施形態の撮像装置２０において、撮像制御部２３は、コネクタ２２を介して照明装置１０から入力される点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化すると、点灯制御信号ＬＤＧ１を“１”から“０”にする。これにより、ＬＤ１４ａの消灯を指示する点灯制御信号ＬＤＧ１が、コネクタ２２から照明装置１０に対し出力される。また、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”に変化すると、撮像制御部２３は、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーのメッセージを生成し、これを送信データＴＤ１として通信Ｉ／Ｆ２１に出力する。この照明エラーのメッセージは、通信Ｉ／Ｆ２１から制御信号ＣＴＲＬとして制御装置５０に送信される。

図１６は、本実施形態のピッキングシステム１において、照明装置１０のＬＤ１４ａに点灯不良が発生した場合の動作例を説明するタイミングチャートである。なお、ここでは撮像装置２０が照明装置１０に対してダイレクトに接続されているものとする。

第１の実施形態と同様に、制御装置５０から撮像装置２０に対して撮像指示が送られると、撮像装置２０は、点灯制御信号ＬＤＧ１を“０”から“１”にする。点灯制御信号ＬＤＧ１が“０”から“１”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を開始するとともに、タイマ１９を起動する。そして、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電開始から所定時間Ｔｎが経過する前に、アンプ１３ａの出力電圧Ｖｇが電圧信号Ｖｃを超えて点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化するかどうかを判定する。ここでは、点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化する前に所定時間Ｔｎが経過したとする。

この場合、照明装置１０は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを“０”から“１”にして、ＬＤ１４ａが点灯不良の状態であることを撮像装置２０に知らせる。撮像装置２０は、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲが“０”から“１”になると、点灯制御信号ＬＤＧ１を“１”から“０”にするとともに、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーを制御装置５０に通知する。

点灯制御信号ＬＤＧが“１”から“０”に変化すると、照明装置１０は、ＬＤ１４ａに対するＬＤ駆動電流ＩＬ１の通電を停止して、ＬＤ１４ａを消灯させる。また、撮像装置２０から照明エラーが通知されると、制御装置５０は、ロボット４０の動作を停止させる。

その後、例えばユーザによって照明装置１０のＬＤ１４ａの点灯不良の要因が取り除かれると、制御装置５０から照明装置１０に対して初期化コマンドが送信される。照明装置１０は、制御装置５０から初期化コマンドを受信すると、データＬＤＣを初期化して０にするとともにＬＤ駆動部１３をリセットし、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを“１”から“０”にする。また、制御装置５０は、初期化コマンドの送信後、照明装置１０に対して再設定するデータＬＤＣを送信する。照明装置１０は、制御装置５０からデータＬＤＣを受信すると、このデータＬＤＣを照明制御部１２内のレジスタなどに設定し、制御装置５０に応答信号ＡＣＫを送信することで、照明装置１０がスタンバイ状態になったことを制御装置５０に通知する。

照明装置１０がスタンバイ状態になると、制御装置５０から撮像装置２０に対して撮像指示が送られる。これにより、点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”になる。ここで、照明装置１０のＬＤ１４ａに点灯不良が発生しなければ、点灯制御信号ＬＤＧが“０”から“１”に変化してＬＤ１４ａの駆動が開始されてから所定時間Ｔｎが経過する前に点灯信号ＬＤ＿ＯＮが“０”から“１”に変化するため、以降は第１の実施形態と同様の動作（図６参照）となる。

以上のように、本実施形態では、ＬＤ１４ａの点灯不良が発生した場合に照明装置１０がこれを検知して、ＬＤ１４ａが点灯不良の状態であることを示す点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを撮像装置２０に出力する。そして、撮像装置２０は、このような点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲを照明装置１０から入力すると、点灯制御信号ＬＤＧ１を“１”から“０”にしてＬＤ１４ａの駆動を停止させるとともに、照明装置１０が異常状態であることを示す照明エラーを制御装置５０に通知する。そして、制御装置５０は、撮像装置２０から照明エラーが通知されると、ロボット４０の動作を停止させるようにしている。したがって、本実施形態によれば、照明装置１０の異常に起因して撮像装置２０がワークＷの画像を正しく撮像できない場合にロボット４０が誤動作することを有効に防止できるとともに、その後の迅速且つ適切な対応を可能とすることができ、信頼性の高いピッキングシステム１を実現することができる。

＜補足説明＞
以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明の一適用例を示したものである。本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えて具体化することができる。

例えば、上述した実施形態では、撮像装置２０として単眼カメラを用いる例を想定したが、撮像装置２０としてステレオカメラを用いるようにしてもよい。この場合、例えば、ステレオカメラにより撮像された視点が異なる複数の画像が画像処理装置３０に送信され、画像処理装置３０によって、これら複数の画像から視差画像（距離画像）が生成されて、この視差画像に基づいてワークＷの３次元形状の認識が行われる。あるいは、ステレオカメラの内部で生成された視差画像が画像処理装置３０に送信され、画像処理装置３０によって、この視差画像に基づいてワークＷの３次元形状の認識が行われる。

また、上述した実施形態では、本発明を適用したシステムの一例としてピッキングシステム１を例示したが、本発明は、照明装置により照明された被写体を撮像装置により撮像することで画像を取得する様々な画像取得システムに対して有効に適用することができる。すなわち、図１７に示すように、被写体Ｏｂを照明する照明装置１０と、照明装置１０により照明された被写体Ｏｂを撮像する撮像装置２０との間で、上述の点灯制御信号ＬＤＧ、点灯信号ＬＤ＿ＯＮ、点灯不良信号ＬＤ＿ＥＲＲなどを直接やり取りできるようにすることで、上述した実施形態と同様に、撮像装置２０が被写体Ｏｂの撮像を行う間だけ照明装置１０を点灯させて、照明装置１０の不要な点灯時間を削減することができる。

１ ピッキングシステム
１０ 照明装置
１１ コネクタ
１２ 照明制御部
１３ ＬＤ駆動部
１４ ＬＤモジュール
１４ａ ＬＤ
１５ 照明光学系
１６ ＰＤ
１７ 通信Ｉ／Ｆ
１８ 選択部
１９ タイマ
２０ 撮像装置
２２ コネクタ
２３ 撮像制御部
３０ 画像処理装置
４０ ロボット
５０ 制御装置
ＬＤＧ 点灯制御信号
ＬＤ＿ＯＮ 点灯信号
ＣＮＮＤ 接続信号
ＬＤ＿ＥＲＲ 点灯不良信号

特開２０１０−２４０７８５号公報

Claims (17)

1. 撮像装置が撮像する被写体を照明する照明装置であって、
   光源と、
   前記光源の点灯および消灯を指示する点灯制御信号を前記撮像装置から入力する入力部と、
   前記点灯制御信号に応じて前記光源を駆動する光源駆動部と、
   前記光源の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する判定部と、
   前記光源の明るさが指定された明るさに達すると、前記光源が点灯したことを示す点灯信号を前記撮像装置に出力する出力部と、を備える照明装置。
2. 前記入力部と前記出力部とを含むコネクタを備える、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記判定部は、前記光源を駆動する電流に応じた電圧の値を、指定された明るさに応じた電圧の値と比較して、前記光源の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する、請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記光源から出射された光を受光する受光部をさらに備え、
   前記判定部は、前記受光部の受光量に応じた電圧の値を、指定された明るさに応じた電圧の値と比較して、前記光源の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する、請求項１または２に記載の照明装置。
5. 前記撮像装置とは異なる他の装置から受信した信号に応じて前記点灯制御信号を生成する制御部と、
   前記入力部が入力した前記点灯制御信号と前記制御部が生成した前記点灯制御信号とのいずれかを選択する選択部と、をさらに備え、
   前記光源駆動部は、前記選択部が選択した前記点灯制御信号に応じて前記光源を駆動する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記制御部は、前記他の装置から受信した前記光源の明るさを指定するデータに応じた電圧信号を生成し、
   前記光源駆動部は、前記選択部が選択した前記点灯制御信号と前記電圧信号とに応じて前記光源を駆動する、請求項５に記載の照明装置。
7. 前記入力部は、前記撮像装置が前記照明装置に接続されていることを示す接続信号を前記撮像装置からさらに入力し、
   前記選択部は、前記接続信号が入力されている場合に、前記入力部が入力した前記点灯制御信号を選択する、請求項５または６に記載の照明装置。
8. 前記選択部は、前記点灯制御信号に重畳された信号に基づいて前記撮像装置が前記照明装置に接続されているか否かを判定し、前記撮像装置が前記照明装置に接続されていると判断した場合に、前記入力部が入力した前記点灯制御信号を選択する、請求項５または６に記載の照明装置。
9. 前記制御部は、前記選択部により前記制御部が生成した前記点灯制御信号が選択された場合、光源の明るさが指定された明るさに達すると、前記点灯信号を前記他の装置に送信する、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置と、前記撮像装置と、を含み、
    前記撮像装置は、前記照明装置に対して前記光源の点灯を指示する前記点灯制御信号を出力した後、前記照明装置から前記点灯信号を入力すると前記被写体を撮像して画像データを生成し、撮像が終了すると、前記照明装置に対して前記光源の消灯を指示する前記点灯制御信号を出力する、画像取得システム。
11. 前記照明装置は、前記光源駆動部が前記光源の駆動を開始してからの経過時間を計測するタイマをさらに備え、
    前記出力部は、前記経過時間が所定時間に達しても前記光源の明るさが指定された明るさに達したと判定されない場合に、光源の点灯不良が発生したことを示す点灯不良信号をさらに出力し、
    前記撮像装置は、前記照明装置から前記点灯不良信号を入力した場合に、前記照明装置に対して前記光源の消灯を指示する前記点灯制御信号を出力する、請求項１０に記載の画像取得システム。
12. 前記撮像装置が生成した画像データに基づいて、前記被写体の位置情報を生成する画像処理装置をさらに備える、請求項１０または１１に記載の画像取得システム。
13. 前記被写体を把持するロボットと、
    前記位置情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する制御装置と、をさらに備える請求項１２に記載の画像取得システム。
14. 前記照明装置は、前記光源駆動部が前記光源の駆動を開始してからの経過時間を計測するタイマをさらに備え、
    前記出力部は、前記経過時間が所定時間に達しても前記光源の明るさが指定された明るさに達したと判定されない場合に、光源の点灯不良が発生したことを示す点灯不良信号をさらに出力し、
    前記撮像装置は、前記照明装置から前記点灯不良信号を入力した場合に、前記照明装置に対して前記光源の消灯を指示する前記点灯制御信号を出力するとともに、前記制御装置に対して前記照明装置の異常を通知し、
    前記制御装置は、前記照明装置の異常が通知された場合に、前記ロボットの動作を停止させる、請求項１３に記載の画像取得システム。
15. 請求項５乃至９のいずれか一項に記載の照明装置と、前記撮像装置と、を含み、
    前記照明装置は、前記光源駆動部が前記光源の駆動を開始してからの経過時間を計測するタイマをさらに備え、
    前記制御部は、前記経過時間が所定時間に達しても前記光源の明るさが指定された明るさに達したと判定されない場合に、前記他の装置に対して前記照明装置の異常を通知する、画像取得システム。
16. 前記撮像装置が生成した画像データに基づいて、前記被写体の位置情報を生成する画像処理装置と、
    前記被写体を把持するロボットと、
    前記位置情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する、前記他の装置である制御装置と、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記照明装置の異常が通知された場合に、前記ロボットの動作を停止させる、請求項１５に記載の画像取得システム。
17. 撮像装置が撮像する被写体を照明する照明装置において実行される照明制御方法であって、
    光源の点灯および消灯を指示する点灯制御信号を前記撮像装置から入力する工程と、
    前記点灯制御信号に応じて前記光源を駆動する工程と、
    前記光源の明るさが指定された明るさに達したか否かを判定する工程と、
    前記光源の明るさが指定された明るさに達すると、前記光源が点灯したことを示す点灯信号を前記撮像装置に出力する工程と、を含む照明制御方法。

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