JP6061464B2 - 画像計測装置及びロボット - Google Patents

Description

本発明は、カメラで撮影した画像からワークの位置、姿勢などを計測する画像計測装置及びこの画像計測装置を備えたロボットに関する。

近年、生産効率の向上のため、生産ラインの自動化が積極的に進められており、ロボットアームを用いた組立ロボットなどの研究が盛んに行われている。一般に、このような組立ロボットは、ワークの位置や姿勢を認識するため、ワークを撮像するカメラを備えており、このカメラによって撮像した画像に基づいて作業対象のワークを認識している。

上記カメラは、例えば、ワークを上方から撮像するように支持部材に取り付けられるが、その周辺温度は、カメラの使用状況、外気温の変化、周囲の生産設備からの熱などの要因によって変化する。そうすると、カメラを取り付けている取付部が周囲の温度変化によって熱膨張、熱収縮を起こし、カメラの位置に微妙にズレが生じて来る。

ワークの位置や姿勢を計測するカメラは、正確に物体の位置や姿勢が計測できるように、そのカメラパラメータが正確に校正されており、上記周辺温度の変化によって、その位置がズレると、ワークの位置や姿勢の計測精度が低下してしまうという問題があった。

そのため、従来、カメラ内に温度を検知する温度センサを設けると共に、熱風又は冷風を送風するための送風装置を設け、この送風装置による送風によってカメラ周辺の温度を一定に保持することが案出されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２６４３５８号公報

確かに、カメラに温度センサを設けると共に、この温度センサが検出した温度に基づいて上記送風装置から送風を行うと、カメラの周辺温度を一定に保持することができ、上記カメラの取付部の熱変形による検出誤差の発生を防止することができる。しかしながら、このような方法により、カメラ周りの温度を安定させるには、送風機などの温度調節するための装置が別途必要になり、装置の小型化、コストの面において難点がある。また、この送風装置が故障する可能性も出てくるため、工場内での長時間連続使用が要求される生産設備においては、信頼性の面でのデメリットもある。

一方、上述した送風装置を使用せずにカメラ周囲の温度を安定させる方法として、暖気運転をする事が考えられる。しかしながら、暖機運転を行う場合、熱的に安定する温度は、常時生産設備を可動させた際に達する平衡温度である。そのため、この平衡温度はかなり高い温度になると共に、任意の温度に調整することはできない。また、一度、装置を停止すると再度、上記高い平衡温度に達するまでに時間が掛かるという問題があった。

そこで、本発明は、特別な装置を用いずにカメラ周辺の温度を任意の温度に調整可能な画像計測装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像計測装置は、ワークを載置するテーブルと、前記ワークの撮像時に給電される電子回路を有するカメラと、前記カメラが取り付けられる取付部材と、前記カメラを制御して前記ワークの撮影を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記カメラがオフライン状態にて、前記カメラの前記取付部材への取り付け部分の温度が、前記電子回路に常時給電した際に平衡する最大飽和温度よりも低い目標温度となるように、前記電子回路の給電状態を制御して前記最大飽和温度よりも低い前記目標温度にて前記カメラの温度を安定させて定常状態とし、前記オフライン状態から前記ワークの撮像を行うオンライン状態になった際に前記定常状態にて前記カメラによる前記ワークの撮像を可能にする、ことを特徴とする。

本発明によると、電子回路への給電量を制御する制御部を設け、カメラがワークの撮像が不要なオフライン状態時に、電子回路を発熱させてカメラの取り付け部分の温度が目標温度になるようにようにした。これにより、カメラの撮像に必要な電子回路によって、環境温度の変化に拘わらずカメラの温度を一定に保つことができ、カメラの取り付け部などの熱変形を抑えて位置計測の精度が落ちることを防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像計測装置の概略を示す模式図。 画像計測装置が備えるカメラの内部構成を示す断面図。 画像計測装置のブロック図。 画像計測装置の制御方法を示すフローチャート。 画像計測装置の温度制御を示すタイムチャート。 画像計測装置が備えるカメラの温度プロファイルのイメージ図。 本発明の第２の実施の形態に係る画像計測装置が備えるカメラの内部構成を示す模式図。 本発明の第２の実施の形態に係る画像計測装置のブロック図。 本発明の第３の実施の形態に係る画像計測装置の概略を示す模式図。 本発明の第３の実施の形態に係る画像計測装置の内部構成を示す模式図であって、（ａ）はステレオカメラの断面図であり、（ｂ）は左カメラの断面図であり、（ｃ）は右カメラの断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像計測装置のブロック図。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置の概略を示す模式図。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置のテーブルを示す平面図。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置のブロック図。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置のフローチャート。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置のフローチャート。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置の温度制御のタイムチャート。 本発明の第４の実施の形態に係る画像計測装置のマークの撮影画像図。

［第１の実施の形態］
［画像計測装置の構造］
以下、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。まずは画像計測装置１Ａの構造について説明をする。なお、ＸＹＺ軸の方向は図中に示す矢印を基準として説明するものとする。

画像計測装置１Ａは、図１に示すように、矩形形状のワークを載置するテーブル（定盤）２を有しており、このテーブル２には、取付部材である支持アーム３が上方に向って延設されている。支持アーム３は側面視略Ｌ字形状で形成されており、その先端にはカメラ５が取付けられている。また、画像計測装置１Ａは、カメラ５が撮像した画像からワークの位置、姿勢などの位置計測を行う画像認識部９と、後述する制御回路２５に電気指令を発信する指令部１０とを備える制御装置７を有しており、制御装置７とカメラ５とはケーブル６で接続されている。

上記カメラ５は、図２に示すように、矩形形状に形成された筐体を有して構成されている。この筐体の内部には、レンズ１２がレンズマウント１１に固定されて配置されており、レンズマウント１１には、サーミスタなどから構成される温度センサ１３が設けられている。レンズ１２の隣には、イメージセンサ基板１５が設けられており、イメージセンサ基板１５の一面には、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子を撮像素子とするイメージセンサ１６が設けられている。イメージセンサ基板１５と平行に単眼メイン基板１７が並設されており、この単眼メイン基板１７の一面には、マイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）１９及び映像回路（映像処理回路）２０が設けられている。その反対面には、イメージセンサ１６及び通信回路に給電するカメラ電源２１と通信回路２２とが設けられており、カメラ電源２１及び通信回路２２の隣には、ケーブル６を接続するためのコネクタ部２３が設けられている。

図３に示すように、上記マイコン１９を制御の中枢としてカメラ５の制御回路２５が構成されており、制御回路２５は、温度計測回路２６に接続されている。また制御回路２５は、通信回路２４及びカメラ電源２１と接続されており、カメラ電源２１は、映像回路２０及びイメージセンサ１６それぞれに接続されている。映像回路２０及びイメージセンサ１６は、画像データを取り込む画像取り込み部２７を構成すると共に、イメージセンサ１６は制御回路２５に接続され、映像回路２０は、映像信号ライン２９を介して制御装置７に接続されている。制御装置７は、シリアル通信路３０を介して通信回路２４に接続されている。また、イメージセンサ１６、制御回路２５、映像回路２０、及び通信回路２４のそれぞれは、電子回路によって構成されている。

［画像計測装置の動作］
次いで、図３及び図４に基づいて上述のように構成された画像計測装置１Ａの動作について説明する。制御装置７は、指令部１０によってワーク４がテーブル２の所定の位置に載置されるタイミングで計測指令を発信する。この計測指令は、シリアル通信路３０を介して通信回路２４に送られた後、制御回路２５へと送られる。制御回路２５を構成するマイコン１９（以下、単に制御回路２５という）は、計測指令が入力されると計測指令判別処理を行う（ＳＴＥＰ１、以下、単にＳ○○という）。この計測指令判別処理による判別は、制御回路２５内のソフトウエアにおいて、計測指令を受信した際に割り込み処理が発生するかどうかで判別される。割り込み処理が発生し、計測指令が入力されたと判別すると制御回路２５は、現在行っている処理を中断して撮像処理に移行する（Ｓ１のＹＥＳ）。

撮像処理に移行すると制御回路２５は、イメージセンサ１６及び映像回路２０への給電状態を確認する。イメージセンサ１６及び映像回路２０が給電されていない状態にあっては、イメージセンサ１６及び映像回路２０に給電するようにカメラ電源２１を制御し、給電状態にあっては、その状態を保持するようにカメラ電源２１を制御する。制御回路２５は、計測指令を受信するタイミングで、入出力ポートを介して撮像開始のトリガ信号（撮像指令）をイメージセンサ１６に発信する。イメージセンサ１６はその撮像指令に基づき撮像を開始する（Ｓ２）。

イメージセンサ１６は、撮像した画像の画像データを映像回路２０に送り、映像回路２０に送られた画像データは、映像回路２０で映像信号に変換された後、映像信号ライン２９を介して制御装置７に送られる。制御装置７に送られた画像データは、制御装置７に設けられた画像データメモリ（不図示）に記憶され、画像認識部９による画像計測処理が行われる（Ｓ３）。

この画像認識部９の画像計測によってテーブル２上にあるワーク４の位置や姿勢などが計測されるが、この際事前に、カメラ校正によって現実の座標とカメラ座標との相関関係を求めておく必要がある。但し、カメラ校正により相関関係を求める際には、温度センサ１３による温度が収束温度Ｔｓ（ここで収束温度とは、任意の設定温度であり詳細は後述する）になるようにして求める。

画像計測によって計測されたワークの位置や姿勢などデータは、例えば、図示しないロボットアームなど制御する制御部に送信され、ロボットアームは、その位置データなどからワークを把持、移動する。上述の画像計測処理後、指令部１０は、次のワークがテーブル２上に載置されるタイミングで計測指令を発信し、再び上述の画像処理工程を繰り返す。

一方、割り込み処理が発生せず、計測指令が未入力であると判別すると制御回路２５は、温度計測処理に移行し（Ｓ１のＮＯ）、温度計測回路２６からの温度データの受信を開始する（Ｓ４）。

制御回路２５は、温度データの受信後、カメラ５の温度制御処理に移行し、受信した温度データを用いてカメラ５の温度を一定にするように制御する。カメラ５の温度制御は、制御回路２５が内蔵する入出力ポートを介してカメラ電源２１を制御することで行なわれる。即ちその制御は、図５に示すように、電源のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで行われる。具体的には、カメラ５がオフライン時（非撮像状態）にカメラ電源２１のＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことでイメージセンサ１６及び映像回路２０が有する電子回路を発熱させる。

そして制御回路２５は、温度計測回路２６から受信した温度データの温度と、しきい値としての収束温度Ｔｓとを比較し、しきい値が温度データの温度よりも高い場合には、イメージセンサ１６及び映像回路２０への給電量を抑えるようにカメラ電源２１を制御する。一方、しきい値が温度データの温度よりも低い場合には、イメージセンサ１６及び映像回路２０への給電量を増加するようにカメラ電源２１を制御して、温度センサ１３の温度がしきい値近辺で安定するように制御する。（Ｓ５）。

なお、発熱源としてのイメージセンサ１６及び映像回路２０を有する電子回路には、アナログ回路とデジタル回路とがあり、デジタル回路の中には、高周波で動作する高速デジタル回路が存在する。この高速デジタル回路は、高周波のクロック信号を必要とするために、発熱量が大きく、カメラ５の温度への寄与も大きいことから、イメージセンサ１６及び映像回路２０は、この高速デジタル回路を有して構成することが好ましい。

［収束温度の設定］
次いで、図６に基づいて収束温度Ｔｓについて詳細に説明する。図６に示す加熱状態とは、収束温度Ｔｓまで温度が上がるまでの状態であり、定常状態とは、温度が収束温度で安定している状態のことである。イメージセンサ１６及び映像回路２０の電子回路がカメラ電源２１からに常時給電されるようにして暖気運転を行うと、前記電子回路は発熱し続け、温度センサ１３による温度が平衡する最大飽和温度となる。この温度が飽和温度Ｔｍａｘであり、収束温度は、飽和温度Ｔｍａｘより低い温度で設定される温度のことである。収束温度は、飽和温度Ｔｍａｘより低い温度であるので、加熱状態にあっては暖気運転と同様の時間特性と描くが、収束温度Ｔｓは暖気運転の場合よりも早い段階で定常状態に移行する。

収束温度Ｔｓを低く設定することで、カメラ５が定常状態になるまでの暖気時間を短縮することができる。一方で外気温が上がった際、カメラ電源２１は、発熱源を制御して温度をさげることができず、外気温の変動に弱くなってしまう。よって、これらの事項を考慮して収束温度Ｔｓを設定する。

カメラ５は、上述のようにテーブル２上にワーク４が載置されるタイミングで撮像するように構成されている。そして、カメラ５がワーク４の撮像を行うオンライン時にイメージセンサ１６などが有する電子回路に給電し、ワーク４の撮像が不要なオフライン時には、各電子回路への給電を停止する。このようにワークを撮像するためだけに電子回路への給電を行うようにした際、温度が平衡する最低飽和温度をＴｍｉｎとする。収束温度Ｔｓはこの飽和温度Ｔｍｉｎよりも高い温度に設定し、その温度は次式から算出するのが好ましい。
Ｔｓ＝（Ｔｍａｘ＋Ｔｍｉｎ）／２・・・・・・・・式（１）

上記式（１）から算出された収束温度Ｔｓ（最低飽和温度から最大飽和温度までの平均温度）は、しきい値として制御回路２５を構成するＲＯＭに保存される。

上述のように、撮像処理（Ｓ２）や温度制御処理（Ｓ５）を行う制御回路（制御部）２５を設け、カメラ５がオフライン状態にある時に、イメージセンサ１６及び映像回路２０が発熱するように、カメラ電源２１からの給電を制御する。これにより、環境温度などに左右されることなくカメラの温度を一定に保つことができる。そしてカメラ５の支持アーム３への取付け部分や、固定部材などの温度を所定の目標温度になるようにすることができ、当該部分の熱変形などを抑えて画像計測の精度が落ちるのを防止することができる。

また、カメラ５内部にあるイメージセンサ１６及び映像回路２０の電子回路を発熱源としてカメラ５温度を調整するので、例えば、送風機などの温度調整するための装置を設けることなく温度調整が可能となる。これにより、画像計測装置１Ａの製造コストを抑えることができると共に、画像計測装置１Ａの小型化することもできる。

また、収束温度Ｔｓを飽和温度Ｔｍａｘよりも低い温度に設定するので、暖気運転を行う場合に比べてカメラ５の温度を収束（安定）させるまでの時間を短縮することができる。これにより、画像計測装置１Ａの停止から再起動までの復帰時間を短縮することができて、生産装置の稼働率を向上させることができる。

また、現実の座標とカメラ座標との相関関係をカメラ校正によって求める際に、カメラの温度を収束温度にして行うので、カメラを支持アーム３に組み付けて使用する時、収束温度Ｔｓの違いによる実装位置の調整をする必要をなくすことができる。これにより、画像計測装置１Ａの組み立て調整時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態では、カメラ電源２１によるイメージセンサ１６及び映像回路２０への給電量を制御することでカメラ５の温度制御を行う構成とした。しかしこれに限らず、例えば、各電子回路への入力クロック信号の周波数を変更することで給電量を制御する構成してもよい。そしてＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）回路を介して電子回路にクロック信号を供給する場合は、このＰＬＬ回路を制御することで給電量の制御を行う。

また、本実施の形態では、温度センサ１３をレンズマウントに設ける構成とした。しかしこれに限らず、例えば、イメージセンサ基板１５や単眼メイン基板１７に設ける構成であってもよい。

また、各電子回路にスタンバイモードやスリープモードなど各省電力モードが存在する場合には、この各モードを制御回路２５で変更することにより給電量を制御することもできる。

また、各電子回路への給電量を温度に対してＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御をすることで、温度変化の傾向なども考慮した高精度の温度制御をすることもできる。

［第２の実施の形態］
次いで、第２の実施の形態に係る画像計測装置１Ｂについて説明する。なお、第２の実施の形態に係る画像計測装置１Ｂと上述の画像計測装置１Ａとの相違点について説明すると共に、画像計測装置１Ａと同一の構成からなる部分は同一の番号を付してその説明は省略するものとする。

［画像計測装置の構成］
第２の実施の形態に係る画像計測装置１Ｂは、カメラ５が照明を有して構成されている。この点では上述の画像計測装置１Ａと相違する。画像計測装置１Ｂのカメラ５は、図７に示すように、その前方に照明基板３１が固定されている。この照明基板３１には、複数配されたＬＥＤ３２の輝度をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｉｔｏｎ）制御する照明回路３３が配設されている。照明回路３３は、図８に示すように、ＬＥＤ３２と接続されていると共に、制御回路２５に接続されている。

［画像計測装置の動作］
次いで、上述のように構成された画像計測装置１Ｂの動作について説明する。制御回路２５は、接続された照明回路３３を制御することでＬＥＤ３２の輝度を任意にＰＷＭ制御することができると共に、撮像時にのみ照明（ＬＥＤ）３２を点灯させる（いわゆるフラッシュである）。また、制御回路２５は、フラッシュ点灯時以外の照明回路３３が有する電子回路への給電量を制御して発熱源として照明回路３３が有する電子回路を発熱させる。

上述のように、給電量を制御し照明回路３３を発熱源としたので、イメージセンサ１６及び映像回路２０の他に発熱源である電子回路を増やすことができ、温度が低下したカメラ５温度を急速に温めることで早く固定部材などを熱的安定状態にすることができる。これにより、使用開始時やエラー停止後の復帰時の暖気時間を短縮することができる。

［第３の実施の形態］
次いで、第３の実施の形態に係る画像計測装置１Ｃについて説明する。なお、第３の実施の形態に係る画像計測装置１Ｃと上述の画像計測装置１Ａ，１Ｂとの相違点について説明すると共に、画像計測装置１Ａ，１Ｂと同一の構成からなる部分は同一の番号を付してその説明は省略するものとする。

［画像計測装置の構成］
第３の実施の形態に係る画像計測装置１Ｃは、図９に示すように、支持アーム３の先端部に取付けられるカメラがステレオカメラ３５で構成されている。この点については上述の画像計測装置１Ａ，１Ｂと相違する。

また、ステレオカメラ３５は、図１０（ａ）に示すように、左カメラ３６及び右カメラ３７が配置されている。この左右のカメラ３６，３７は、支持体３９に支持されており、ステレオカメラ３５は、この支持体３９を介して支持アーム３の先端部に取付けられている。また、支持体３９の中央には温度センサ１３が配設されている。この左カメラ３６及び右カメラ３７に近接してステレオメイン基板４０が設けられており、ステレオメイン基板４０の略中央には、マイコン１９、カメラ電源２１及び通信回路２２が配設されている。

左カメラ３６及び右カメラ３７は、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、レンズ１２、レンズマウント１１、イメージセンサ１６、単眼メイン基板１７、映像回路２０、及びコネクタ部２３を備えて構成されている。そして、その配置は、上述の画像計測装置１Ａ，１Ｂのカメラ５と同じ位置で構成されている。

左カメラ３６及び右カメラ３７には、映像回路２０及びイメージセンサ１６から画像取り込み部２７が構成されている。またそれぞれの画像取り込み部２７は、図１１に示すように、カメラ電源２１、制御回路２５及び制御装置７に接続されている。

［画像計測装置の動作］
次いで、上述のように構成された画像計測装置１Ｃの動作について説明する。ステレオカメラ３５からなる画像計測装置１Ｃの動作は、支持体３９に配設された温度センサ１３からの温度データを受信し、その温度データに基づき制御回路２５が左カメラ３６及び右カメラ３７を同時に制御する。これ以外は、上述の画像計測装置１Ａと同じであり、詳細な説明は省略するものとする。

上述のように、支持体３９に温度センサ１３を設けると同時に、その温度センサ１３によって計測された温度に基づきステレオカメラ３５の温度を制御するので、支持体３９付近の温度を、支持体３９が熱変形するのを抑える所定の目標温度に保つことができる。これにより、支持体３９の熱変形による左カメラ３６及び右カメラ３７の間の距離（基線長）の変化を抑えて、画像計測装置１Ｃの奥行き方向の計測精度が落ちることを防ぐことができる。

［第４の実施の形態］
次いで、第４の実施の形態に係る画像計測装置１Ｄについて説明する。なお、第４の実施の形態に係る画像計測装置１Ｄと上述の画像計測装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃとの相違点について説明すると共に、画像計測装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃと同一の構成からなる部分は同一の番号を付してその説明は省略するものとする。

［画像計測装置の構成］
第４の実施の形態に係る画像計測装置１Ｄは、図１２に示すように、そのテーブル２の上面にマークプレート４１が設けられている。さらに、温度計測回路２６を有していない（図１４参照）。これらの点では上述の画像計測装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃと相違する。マークプレート４１は、セラミックスなどの低線膨張係数からなり、その表面には、図１３に示すように、基準マーカである黒丸のマーカ４２が描かれている。なお、図１３は、左カメラ３６からみたものであり、マークプレート４１の配置位置とワーク４の供給位置とは左カメラ３６の撮像範囲内（破線内）に存在している。

画像計測装置１Ｄは、上述のように温度計測回路２６を有しておらず、支持体３９の熱変形量を算出することで支持体３９の温度を算出するように構成されている。ここで図１６に基づき画像計測装置１Ｄの温度計測の構成について説明する。支持体３９の熱変形量は支持体３９の温度に比例する（Ｓ１０，Ｓ１１）。この際、単位長さあたりにおける変形率を線膨張係数といい、これは材質によって変化する。支持体３９が熱変形すると左カメラ３６及び右カメラ３７の位置がずれることになる。即ち、左カメラ３６及び右カメラ３７は、マークプレート４１（低線膨張係数からなるため熱変形を生じない）に対してＸ方向に移動することになる（Ｓ１２，図１２参照）。そしてマーカ４２の中心位置のＸ座標Ｘｔを計測しカメラの移動量を求めることで支持体３９の変形量を算出する（Ｓ１３）。またＸｔは支持体３９の温度Ｔｔと次式の関係を有する。なおここで、αは比例定数であり、支持体３９の線膨張係数などに依存する。
Ｔｔ＝αＸｔ・・・・・・式（２）

［画像計測装置の動作］
次いで、図１５に基づき上述のように構成された画像計測装置１Ｄの動作について説明する。画像計測装置１Ｄの制御回路２５は、割り込み処理が発生しないと温度計測処理に移行し、カメラ３５の温度の制御を開始する。温度計測処理に移行すると制御装置７は、ステレオカメラ３５に撮像指令を送信する（Ｓ６）。制御回路２５は、撮像開始のトリガ信号（撮像指令）をイメージセンサ１６に対して発信し、信号を受信したイメージセンサ１６はマークプレート４１を撮像する（Ｓ２）。この際ステレオカメラ３５はカメラ校正済みの状態である。その撮像された画像は制御装置７に送信されて画像処理が行われる。

画像処理は、撮像された画像データの輝度レベルに着目し、マーカ４２が識別できるようなしきい値を設けて２値化処理を行う。しきい値以下の領域のエッジについて楕円近似を行い、その楕円の中心の座標（Ｘｔ，Ｙｔ）を求める（Ｓ７）。画像処理によって求めたＸｔは、制御装置７から制御回路２５に送信される（Ｓ８）。

また、収束温度Ｔｓ時のマーカ４２の中心の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を求めることが必要であり、例えば、この座標（Ｘｓ，Ｙｓ）は、支持体３９に熱電対を取付けてその温度を計測しながら発熱源に給電し、収束温度Ｔｓになった際に上述と同様に画像処理を行う。

上述のようにして得られた基準位置である座標Ｘｓは、制御回路２５を構成するＲＯＭに保存され、制御回路２５は、座標ＸｓとＸｔのズレ量から支持体３９の温度（熱変形量）を検出して温度制御処理を行う。例えば、図１８に示すように、左カメラ３６で収束温度Ｔｓ時に撮像したマークが４３であり、使用温度時に撮像したマークが４５である。ＸｔはＸｓに対して右に位置しており、これは左カメラ３６がＸ軸上をマイナス方向に移動したためである。これから支持体３９は、収束温度Ｔｓ時よりも膨張していることが検出することができ、支持体３９が膨張することで使用温度が収束温度Ｔｓよりも高くなったことを検出することができる。これにより制御回路２５は電子回路への給電量を抑えることで支持体３９の温度をさげる制御を行う。

上述の場合とは逆に、左カメラ３６がＸ軸に対してプラスの方向に移動した場合には、使用温度が収束温度Ｔｓよりも低くなって支持体３９が収縮したことを検出することができる。この場合には、図１７に示すように、一定の間隔で行われるマーカ４２の撮影とは別に電子回路への電源ＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことでイメージセンサ１６及び映像回路２０が有する電子回路を発熱させて支持体３９の温度を上昇させる。

上述のように、マークプレート４１を設け、支持体３９の熱変形量から支持体３９温度を検出し、その温度を制御する構成としたので、高い精度で支持体３９の熱変形を抑えることができ、位置計測の精度が落ちるのを防ぐことができる。

また、温度センサ１３などをカメラ３５内に設ける必要がないので、画像計測装置１Ｄの小型化や製造コストを抑えることもできる。

なお、左右のカメラ３６，３７の共通の視野内に存在するようにしてマークプレートを配置してもよい。この場合に支持体３９の熱変形量は、以下のようにして求める。

支持アーム３のＸ方向の熱変形量をＬｈｘとし、支持体３９の熱変形による左カメラ３６の移動量をＬｂｌとし、右カメラ３７の移動量をＬｂｒとする。支持アーム３の移動量を含めた左カメラ３６の合計移動量Ｌｌ及び右カメラ３７の合計移動量Ｌｒはそれぞれ次式より求められる。
Ｌｌ＝Ｌｈｘ−Ｌｂｌ・・・・・・・・・式（３）
Ｌｒ＝Ｌｈｘ＋Ｌｂｒ・・・・・・・・・式（４）

右カメラ３７の移動量Ｌｒから左カメラ３６の移動量Ｌｌを差し引くと次式のようになり、支持アーム３の熱変形量Ｌｈｘをキャンセルすることができる。
Ｌｒ−Ｌｌ＝Ｌｂｒ＋Ｌｂｌ・・・・・・式（５）

カメラ３６，３７の移動量は、マーカ４２の中心のＸ座標の計測結果と等価であることから、左カメラ３６のマーク中心位置をＸｌｔとし、右カメラ３７のマーク中心位置をＸｒｔとして次式から支持体３９熱変形量Ｘを算出することができる。
Ｘ＝Ｘｒｔ−Ｘｌｔ・・・・・・・・・・式（６）

また、本実施の形態では、マークプレート４１の配置位置とワーク４の供給位置とは左カメラ３６の撮像範囲内に存在するように構成したが、これに限らず、右カメラ３６の撮像範囲内に存在させて、画像処理（Ｓ７）を行う構成であってもよい。

なお、上述した実施の形態では、カメラの前記取付部材への取り付け部分の温度が目標温度になるように、前記電子回路の給電状態を制御して発熱源とする制御部を、制御回路２５によって構成している。しかしながら、この制御部は、必ずしもカメラ内に設けられる必要はなく、画像の認識等も行う制御装置７や、これら制御装置７と制御回路２５で分担して行なっても良い。

１：画像計測装置、２：テーブル（定盤）、３：取付部材（支持アーム）、４：ワーク
５：カメラ、２５：制御部（制御回路）、１６：電子回路（イメージセンサ）、２０：電子回路（映像回路）、３３：電子回路（照明回路）、３５：ステレオカメラ、４２基準マーカ（マーカ）

Claims (6)

1. ワークを載置するテーブルと、
   前記ワークの撮像時に給電される電子回路を有するカメラと、
   前記カメラが取り付けられる取付部材と、
   前記カメラを制御して前記ワークの撮影を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記カメラがオフライン状態にて、前記カメラの前記取付部材への取り付け部分の温度が、前記電子回路に常時給電した際に平衡する最大飽和温度よりも低い目標温度となるように、前記電子回路の給電状態を制御して前記最大飽和温度よりも低い前記目標温度にて前記カメラの温度を安定させて定常状態とし、前記オフライン状態から前記ワークの撮像を行うオンライン状態になった際に前記定常状態にて前記カメラによる前記ワークの撮像を可能にする、
   ことを特徴とする画像計測装置。
2. 前記目標温度は、前記ワークを撮像するためだけに前記電子回路への給電を行った際に前記取り付け部分の温度が平衡する最低飽和温度よりも高い、
   請求項１記載の画像計測装置。
3. 前記カメラは、左カメラ及び右カメラを備えたステレオカメラであり、
   前記取付部材には、これら左及び右カメラの間の距離が所定の距離となるように、前記左カメラ及び右カメラが取り付けられている、
   請求項１又は２記載の画像計測装置。
4. 前記テーブルは、前記カメラの撮像範囲内に位置する基準マーカを備え、
   前記制御部は、校正済みの前記カメラで撮像した前記基準マーカの位置である基準位置からのズレ量が少なくなるように、オフライン時に前記電子回路への給電状態を制御する、
   請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像計測装置。
5. 前記制御部は、前記最大飽和温度と前記最低飽和温度との平均温度にて、前記カメラを校正すると共に、前記平均温度を前記目標温度とする、
   請求項２記載の画像計測装置。
6. ロボットアームと、
   前記ロボットアームを制御する制御装置と、
   請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像計測装置と、
   を備えたロボット。

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