JP6279060B1 - レーザセンサ、及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態に係るレーザセンサの構成図である。図2は、本発明の実施の形態に係るレーザセンサの正面図である。図1の紙面中、右側がレーザセンサ1の正面、左側がレーザセンサ1の背面である。レーザセンサ1はセンサケース2と、レーザマーカ3と、レーザマーカ固定具4と、シャッター5と、サーボモータ6と、モータ保持部材7と、カメラ8と、カメラブラケット9とを有している。センサケース2は断面形状が五角形の箱形の部材であり、レーザマーカ3、レーザマーカ固定具4、サーボモータ6、モータ保持部材7、カメラ8、及びカメラブラケット9はセンサケース2の内部に収容されている。シャッター5は、センサケース2の正面の外周面上に配置されている。センサケース2の正面には円形のセンサ窓2A(第1の開口部)及びセンサ窓2B(第2の開口部)が形成されている。センサ窓2A及びセンサ窓2Bは、図1及び図2の上下方向に沿って並んで形成されており、それぞれ透明部材が配設されている。センサケース2には不図示のケースカバーが取り付けられ、上述の各部材が保護される。
ここで、実施の形態の変形例について説明する。十字ポイントのレーザ光を照射する代わりに、2本のスリットレーザ光を照射してもよい。センサケース2内にスリットレーザ光を出射する第1のスリットレーザと第2のスリットレーザとを配設する。そして、それぞれのレーザから出射されるスリットレーザ光が、上述の計測対象における基準位置(カメラ8の光軸OPとレーザマーカ3のレーザ光LSの中心軸AXとが交差する位置)で交差するよう、第1及び第2のスリットレーザの姿勢を定める。若しくは、スリットレーザ光を出射するレーザは1つとし、スリットレーザ光を回転させる機構を設け、スリット方向を90度回転させて2回撮影してもよい。
Claims (15)
- 交差する2平面を計測対象とするレーザセンサであって、
交差する2本のスリットレーザ光を出射する照射機構と、
カメラと、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記照射機構を駆動し、前記2平面に前記交差する2本のスリットレーザ光を照射し、
前記交差する2本のスリットレーザ光が照射された前記計測対象を前記カメラにより撮影し、
前記カメラから得られた撮影画像から前記2本のスリットレーザ光の画像を抽出し、抽出された前記画像の画素の中から、輝度が所定の閾値よりも高い画素を検出し、当該画素を開始点とし、前記撮影画像に設定される2次元座標における第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向へ走査を実行し、輝度が所定の閾値より高い画素が連続する範囲の幅を算出し、
前記幅が所定の設定値以内であった場合に、前記連続する範囲において輝度がピークとなる複数の画素を線分の候補となる点群として抽出した後に、前記点群を前記2本のスリットレーザ光に対応する線分として特定し、前記線分の前記2次元座標のデータを取得し、
前記線分の前記2次元座標のデータを3次元座標のデータに変換し、
前記線分の前記3次元座標のデータに基づいて、前記3次元座標において前記2平面を特定し、
前記2平面の前記3次元座標のデータに基づいて、前記2平面の位置情報と前記2平面の位置関係とを計測するレーザセンサ。 - 前記位置関係として、前記2平面の成す角度、前記2平面が交差している直線、前記2平面のギャップの少なくとも1つが算出される請求項1に記載のレーザセンサ。
- 前記照射機構は、十字ポイントのレーザ光を出射するクロスレーザである請求項1又は2に記載のレーザセンサ。
- 前記照射機構は、スリットレーザ光を出射する第1のスリットレーザと、スリットレーザ光を出射する第2のスリットレーザとを有し、
前記第1のスリットレーザから出射されるスリットレーザ光と前記第2のスリットレーザから出射されるスリットレーザ光とが、前記計測対象において交差するよう、前記第1のスリットレーザ及び前記第2のスリットレーザは構成されている請求項1又は2に記載のレーザセンサ。 - 前記制御部は、
前記カメラから得られた前記撮影画像をグレースケール変換して前記2本のスリットレーザ光の前記画像を抽出する請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザセンサ。 - 前記制御部は、
前記カメラから得られた前記撮影画像の各画素の色成分をRGBからHSVへ変換する処理を行い、前記2本のスリットレーザ光の色成分を抽出して前記画像を抽出する請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザセンサ。 - 前記制御部は、
前記第1の方向への走査により得られた複数の前記線分を前記幅と交差する長さでソートし、該長さが上位2本である第1の線分と第2の線分を抽出し、
前記第2の方向への走査により得られた複数の前記線分を前記幅と交差する長さでソートし、該長さが上位2本である第3の線分と第4の線分を抽出し、
前記第1の線分と、前記第2の線分と、前記第3の線分と、前記第4の線分とのそれぞれの交点を求める請求項1〜6のいずれか一項に記載のレーザセンサ。 - 前記制御部は、
前記第1の線分、前記第2の線分、前記第3の線分、前記第4の線分、及び前記交点の前記2次元座標のデータを前記3次元座標のデータに変換し、
前記第1の線分、前記第2の線分、前記第3の線分、及び前記第4の線分のうち、前記交点で交差している2本の線分に基づいて、前記2平面の一方の面を特定し、
前記第1の線分、前記第2の線分、前記第3の線分、及び前記第4の線分のうち、交差していない残りの2本の線分に基づいて、前記2平面の他方の面を特定する請求項7に記載のレーザセンサ。 - 前記制御部は、
前記第1の線分において前記第2の線分に近い側の第1の端点と、前記第2の線分において前記第1の線分に近い側の第2の端点と、前記第3の線分において前記第4の線分に近い側の第3の端点と、前記第4の線分において前記第3の線分に近い側の第4の端点を特定し、
前記第1の端点と前記第2の端点のうち、前記照射機構の照射口とを結ぶ直線において、前記一方の平面と前記他方の平面のうち前記第1の線分が存在していないほうの平面との交点がない端点を第1の手前点とし、
前記第3の端点と前記第4の端点のうち、前記照射機構の照射口とを結ぶ直線において、前記一方の平面と前記他方の平面のうち前記第2の線分が存在していないほうの平面との交点がない端点を第2の手前点とし、
前記一方の平面と前記他方の平面のうち前記第1の手前点が存在しないほうの平面において前記第1の手前点に最も近い点と、前記第1の手前点との距離、及び前記一方の平面と前記他方の平面のうち前記第2の手前点が存在しないほうの平面において前記第2の手前点に最も近い点と、前記第2の手前点との距離を、前記一方の面と前記他方の面のギャップ量とする請求項8に記載のレーザセンサ。 - さらに、センサケースを備え、
前記照射機構と前記カメラは前記センサケースに収納されており、
前記センサケースにおいて、
前記照射機構は、前記センサケースに形成された第1の開口部を介して前記スリットレーザ光を照射するよう配置され、
前記カメラは、前記センサケースにおいて前記第1の開口部が形成されている面に形成されている第2の開口部を介して前記計測対象を撮影するよう配置されており、
前記センサケースには、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を露出させる開位置と前記第1の開口部及び前記第2の開口部を覆う閉位置に切り換えられるシャッターが設けられている請求項1〜9のいずれか一項に記載のレーザセンサ。 - 前記シャッターは、前記面に沿って前記開位置と前記閉位置との間で回動するよう前記面に取り付けられている板状部材である請求項10に記載のレーザセンサ。
- 前記シャッターにおいて前記面と対向する面にシール部材が設けられている請求項11に記載のレーザセンサ。
- 前記シャッターは、第1のカバー部と、第2のカバー部と、前記第1のカバー部と前記第2のカバー部とを連結する連結部を有し、前記連結部を介して前記面に取り付けられており、
前記閉位置に位置づけられているとき、前記第1のカバー部で前記第1の開口部を覆い、前記第2のカバー部で前記第2の開口部を覆い、
前記開位置に位置づけられているとき、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を露出させるよう構成されている請求項10〜12のいずれか一項に記載のレーザセンサ。 - 交差する2平面の位置情報及び位置関係を計測する方法であって、
交差する2本のスリットレーザ光が照射された状態で撮影された前記2平面の撮影画像から前記2本のスリットレーザ光の画像を抽出するステップと、
前記2本のスリットレーザ光の画像から、前記2本のスリットレーザ光に対応する線分の、前記撮影画像に設定される2次元座標のデータを取得するステップと、
前記2本のスリットレーザ光の画像の画素の中から、輝度が所定の閾値よりも高い画素を検出し、当該画素を開始点とし、前記2次元座標における第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向へ走査を実行し、輝度が所定の閾値より高い画素が連続する範囲の幅を算出するステップと、
前記幅が所定の設定値以内であった場合に、前記連続する範囲において輝度がピークとなる複数の画素を線分の候補となる点群として抽出した後に、前記点群を前記2本のスリットレーザ光に対応する線分として特定し、前記線分の前記2次元座標のデータを取得するステップと、
前記線分の前記2次元座標のデータを3次元座標のデータに変換するステップと、
前記線分の前記3次元座標のデータに基づいて、前記3次元座標において前記2平面を特定するステップと、
前記2平面の前記3次元座標のデータに基づいて、前記2平面の位置情報と前記2平面の位置関係とを算出するステップとを含んでいる計測方法。 - 交差する2平面を計測対象とするレーザセンサであって、
交差する2本のスリットレーザ光を出射する照射機構と、
カメラと、
センサケースと、
制御部とを備え、
前記照射機構と前記カメラは前記センサケースに収納されており、
前記センサケースにおいて、
前記照射機構は、前記センサケースに形成された第1の開口部を介して前記2本のスリットレーザ光を照射するよう配置され、
前記カメラは、前記センサケースにおいて前記第1の開口部が形成されている面に形成されている第2の開口部を介して前記計測対象を撮影するよう配置されており、
前記センサケースには、前記第1の開口部及び前記第2の開口部を露出させる開位置と前記第1の開口部及び前記第2の開口部を覆う閉位置に切り換えられるシャッターが設けられており、
前記シャッターは、前記面に沿って前記開位置と前記閉位置との間で回動するよう前記面に取り付けられている板状部材であり、
前記シャッターにおいて前記面と対向する面にシール部材が設けられており、
前記制御部は、
前記照射機構を駆動し、前記2平面に前記交差する2本のスリットレーザ光を照射し、
前記交差する2本のスリットレーザ光が照射された前記計測対象を前記カメラにより撮影し、
前記カメラから得られた撮影画像から前記2平面の位置情報と前記2平面の位置関係とを計測するレーザセンサ。
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