JP7268553B2 - 揺動角制御方法、三次元計測装置およびロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、揺動角制御方法、三次元計測装置およびロボットシステムに関するものである。

特許文献１に記載されている距離測定装置は、レーザー光を出射する光源と、光源から出射されたレーザー光を反射し揺動軸まわりの揺動によりレーザー光を対象物に向けて走査するミラーを有する光走査部と、対象物で反射したレーザー光を受光する受光部と、を有し、レーザー光の発光時刻と受光時刻との差すなわち伝搬遅延時間に基づいて対象物までの距離を演算している。このような構成の距離測定装置では、走査部の温度に応じてミラーの揺動角すなわち振幅が変化する問題があるため、走査部の温度を検出する温度センサーを配置し、温度センサーの検出結果に基づいて走査部に印加する駆動電圧の大きさを変更することにより、走査部の温度によらずミラーの揺動角が一定となる制御を行っている。

特開平１１－１６０４３４号公報

駆動電圧の大きさを変更するタイミングによってはミラーの揺動が不安定になり、この不安定な揺動状態でレーザー光を走査すると、計測精度が低下するという問題がある。

本発明の揺動角制御方法は、駆動信号を印加することにより揺動軸まわりに揺動するミラーを備え、前記ミラーによって光を反射して走査する光走査部を有し、前記光走査部で走査された前記光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測装置における前記ミラーの揺動角制御方法であって、
前記ミラーの前記揺動軸まわりの第１回転方向への揺動を往路とし、前記第１回転方向とは逆方向の第２回転方向への揺動を復路としたとき、前記往路のときにだけ前記光を出射して前記パターン光を前記対象物に投影し、
ｎ回目の前記往路での前記パターン光の描画が終了してからｎ＋１回目の前記往路での前記パターン光の描画が開始されるまでの非描画区間において前記駆動信号の電圧を変更することを特徴とする揺動角制御方法（ただし、ｎは、１以上の整数）。

本発明の好適な実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。 三次元計測装置の全体構成を示す図である。 図２に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。 光走査部に印加する駆動信号を示す図である。 投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。 位相シフト法を用いた三次元計測の手順を示すフローチャートである。 駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。 駆動信号の電圧を変更する手順を示すフローチャートである。 駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。 駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。 駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。

以下、本発明の揺動角制御方法、三次元計測装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、三次元計測装置の全体構成を示す図である。図３は、図２に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。図４は、光走査部に印加する駆動信号を示す図である。図５は、投影部により投影されるパターン光の一例を示す平面図である。図６は、位相シフト法を用いた三次元計測の手順を示すフローチャートである。図７は、駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。図８は、駆動信号の電圧を変更する手順を示すフローチャートである。図９ないし図１１は、それぞれ、駆動電圧の電圧を変更するタイミングを示すタイミングチャートである。

図１に示すロボットシステム１は、人共存型のロボットシステムであり、ロボット２と、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｘの三次元計測を行う三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、ロボット制御装置５と通信可能なホストコンピューター６と、を有する。これら各部は、有線または無線により通信可能とされ、該通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。なお、ロボットシステム１は、人共存型のものに限定されない。

－ロボット－
ロボット２は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット２の用途としては、特に限定されない。本実施形態のロボット２は、６軸ロボットであり、図１に示すように、床や天井に固定されるベース２１と、ベース２１に連結されたロボットアーム２２と、を有する。

ロボットアーム２２は、ベース２１に第１軸Ｏ１まわりに回動自在に連結された第１アーム２２１と、第１アーム２２１に第２軸Ｏ２まわりに回動自在に連結された第２アーム２２２と、第２アーム２２２に第３軸Ｏ３まわりに回動自在に連結された第３アーム２２３と、第３アーム２２３に第４軸Ｏ４まわりに回動自在に連結された第４アーム２２４と、第４アーム２２４に第５軸Ｏ５まわりに回動自在に連結された第５アーム２２５と、第５アーム２２５に第６軸Ｏ６まわりに回動自在に連結された第６アーム２２６と、を有する。また、第６アーム２２６には、ロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２４が装着される。

また、ロボット２は、ベース２１に対して第１アーム２２１を回動させる第１駆動装置２５１と、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を回動させる第２駆動装置２５２と、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を回動させる第３駆動装置２５３と、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４を回動させる第４駆動装置２５４と、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を回動させる第５駆動装置２５５と、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回動させる第６駆動装置２５６と、を有する。第１～第６駆動装置２５１～２５６は、それぞれ、例えば、駆動源としてのモーターと、モーターの駆動を制御するコントローラーと、モーターの回転量を検出するエンコーダーと、を有する。そして、第１～第６駆動装置２５１～２５６は、それぞれ、ロボット制御装置５によって独立して制御される。

ロボット２としては、本実施形態の構成に限定されず、例えば、ロボットアーム２２が有するアームの数が１本～５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット２の種類は、スカラロボットや、２つのロボットアーム２２を有する双腕ロボットであってもよい。

－ロボット制御装置－
ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６からロボット２の位置指令を受け、各アーム２２１～２２６が受けた位置指令に応じた位置となるように、第１～第６駆動装置２５１～２５６の駆動をそれぞれ独立して制御する。ロボット制御装置５は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

－三次元計測装置－
三次元計測装置４は、位相シフト法を用いて対象物Ｘの三次元計測を行う。図２に示すように、三次元計測装置４は、対象物Ｘを含む領域にレーザー光Ｌにより形成したパターン光ＰＬを投影する投影部４１と、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｘを含む領域を撮像した撮像画像を取得する撮像部４７と、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する制御部４８と、撮像画像に基づいて対象物Ｘの三次元形状を計測する計測部４９と、を備える。なお、三次元計測の手法は、位相シフト法に限定されない。

これら各構成要素のうち、少なくとも投影部４１および撮像部４７は、それぞれ、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。そのため、投影部４１および撮像部４７の相対的な位置関係は、固定されている。また、投影部４１は、第５アーム２２５の先端側すなわちエンドエフェクター２４側に向けてレーザー光Ｌを照射するように配置され、撮像部４７は、第５アーム２２５の先端側を向き、レーザー光Ｌの照射範囲を含む領域を撮像するように配置されている。

ここで、第５アーム２２５の先端側にエンドエフェクター２４が位置する関係は、第５アーム２２５以外の第１～第４アーム２２１～２２４、第６アーム２２６が動いても維持される。そのため、第５アーム２２５に投影部４１および撮像部４７を固定することにより、三次元計測装置４は、常に、エンドエフェクター２４の先端側にレーザー光Ｌを出射することができると共に、エンドエフェクター２４の先端側を撮像することができる。したがって、エンドエフェクター２４により対象物Ｘを把持しようとするときの姿勢、つまり、エンドエフェクター２４が対象物Ｘに対して如何なる姿勢で対向しても、当該姿勢において対象物Ｘに向けてレーザー光Ｌを照射することができると共に、対象物Ｘを撮像することができる。そのため、より確実に対象物Ｘの三次元計測を行うことができる。

ただし、投影部４１および撮像部４７の配置は、特に限定されず、第１～第４アーム２２１～２２４や第６アーム２２６に固定されていてもよい。また、投影部４１および撮像部４７のいずれか一方は、ベース２１、床、天井、壁等の可動しない部位に固定されていてもよい。

投影部４１は、対象物Ｘに向けてレーザー光Ｌを照射することにより、対象物Ｘに対し図５に示す縞状のパターン光ＰＬを投影する機能を有する。投影部４１は、図２に示すように、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源を備える光出射部４２と、光出射部４２から出射されたレーザー光Ｌが通過する複数のレンズを含む光学系４３と、光学系４３を通過したレーザー光Ｌを対象物Ｘに向けて走査する光走査部４４と、光走査部４４の温度を検出する温度センサー４５と、光走査部４４が有するミラー４４４の揺動角を検出する揺動角検出部４６と、を有する。光出射部４２は、駆動制御部４８３の制御により、レーザー光源の点灯、消灯が制御される。光出射部４２からは、レーザー光源の作動状態を示す情報である光強度情報Ｉｐが出力され、情報受付部４８１に入力される。光出射部４２のレーザー光源としては、特に限定されず、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、外部共振器型垂直面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）等の半導体レーザーを用いることができる。なお、「光走査部４４の温度」とは、光走査部４４自体の温度の意と、光走査部４４の周辺気体の温度の意とを含む。

光学系４３は、光出射部４２から出射されるレーザー光Ｌを対象物Ｘ付近に集光する集光レンズ４３１と、集光レンズ４３１によって集光されたレーザー光Ｌを後述する揺動軸Ｊと平行な方向すなわち図２の紙面奥行き方向に延びるライン状とするロッドレンズ４３２と、を有する。

光走査部４４は、ロッドレンズ４３２によってライン状となったレーザー光Ｌを走査する機能を有する。これにより、レーザー光Ｌを二次元的すなわち面状に拡散させて照射することができる。光走査部４４としては、特に限定されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。

本実施形態の光走査部４４は、ＭＥＭＳで構成されている。図３に示すように、光走査部４４は、板状の可動部４４１と、可動部４４１を支持する枠状の支持部４４２と、可動部４４１と支持部４４２とを接続し、可動部４４１を支持部４４２に対して揺動軸Ｊまわりに揺動可能とする梁部４４３と、可動部４４１の表面に配置され、レーザー光Ｌを反射するミラー４４４と、可動部４４１の裏面に設けられた永久磁石４４５と、永久磁石４４５と対向配置されたコイル４４６と、を有する。このような光走査部４４は、揺動軸Ｊがライン状のレーザー光Ｌの延在方向とほぼ一致するように配置されている。そして、コイル４４６に駆動信号Ｖｄが印加されると、可動部４４１が揺動軸Ｊまわりに所定の周期で正・逆交互、すなわち、第１回転方向とこれとは逆の第２回転方向とに揺動する。これにより、後述する所定のタイミングで光出射部４２が作動したとき、ライン状のレーザー光Ｌが面状に走査される。

なお、駆動信号Ｖｄとしては、ミラー４４４を揺動軸Ｊまわりに揺動させることができれば、特に限定されず、例えば、図４に示すような正弦波状の交流電圧とすることができる。また、駆動信号Ｖｄの周波数は、ミラー４４４と梁部４４３とからなる振動系の共振周波数よりも十分に低い。これにより、ミラー４４４を非共振で駆動することができ、ミラー４４４の姿勢制御が容易となる。

揺動角検出部４６は、図３に示すように、梁部４４３と支持部４４２との境界部に設けられたピエゾ抵抗部４６１を有する。ピエゾ抵抗部４６１は、可動部４４１が揺動軸Ｊまわりに揺動するのに伴って支持部４４２に発生する応力に応じて抵抗値が変化する。そのため、ピエゾ抵抗部４６１の抵抗値変化に基づいて、可動部４４１の揺動軸Ｊまわりの傾きすなわちミラー４４４の揺動角を検知することができる。ただし、揺動角検出部４６としては、ミラー４４４の揺動角を検出することができれば、特に限定されない。

ここで、光走査部４４は、温度によってミラー４４４の揺動軸Ｊまわりの揺動角が変化する。つまり、コイル４４６に印加する駆動信号Ｖｄが一定にも関わらず、光走査部４４の温度が変化するとミラー４４４の揺動軸Ｊまわりの揺動角が変化する。これは、例えば、温度によってコイル４４６のインピーダンスが変化したり、梁部４４３の捩じり剛性（ばね定数）が変化したりすることによる。なお、本実施形態では、温度上昇に伴ってミラー４４４の揺動角が小さくなる。

このように、ミラー４４４の揺動角が変化すると、それに伴ってレーザー光Ｌの走査領域の形状や位置が変化してしまい、描画されるパターン光ＰＬの形状や位置がずれてしまう。そこで、三次元計測装置４では、光走査部４４の温度を検出する温度センサー４５を設け、温度センサー４５の検出結果すなわち温度情報Ｉｔに基づいて、ミラー４４４の揺動角が所定範囲内に収まるように、好ましくは前記所定範囲内でかつ一定となるように駆動信号Ｖｄの振幅Ｗを制御する。所定範囲は、例えば、１２時間のロボット２の非動作期間の後、ロボット２が動作を開始し、三次元計測装置４により最初の三次元計測を行う際の、ミラー４４４の揺動角の範囲のことを示す。

以上、投影部４１について説明したが、その構成としては、対象物Ｘにパターン光ＰＬを投影することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、光学系４３によってレーザー光Ｌをライン状に拡散しているが、これに限定されず、例えば、ＭＥＭＳやガルバノミラーを用いてライン状に拡散させてもよい。つまり、２つの光走査部４４を用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。また、例えば、２軸自由度を有するジンバル型のＭＥＭＳを用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。

撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｘにパターン光ＰＬが投影されている状態を撮像する。図２に示すように、撮像部４７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー等の撮像素子４７２と集光レンズ４７３とを備えたカメラ４７１で構成されている。カメラ４７１は、計測部４９に接続され、画像データを計測部４９に送信する。

図２に示すように、制御部４８は、温度センサー４５から出力される検出信号すなわち光走査部４４の温度に関する温度情報Ｉｔおよび揺動角検出部４６から出力される検出信号すなわちミラー４４４の揺動軸Ｊまわりの傾きに関する角度情報Ｉθを受け付ける情報受付部４８１と、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθおよび光強度情報Ｉｐに基づいて、投影部４１および撮像部４７の駆動を制御する駆動制御部４８３と、駆動制御部４８３からの指令に基づいて駆動信号Ｖｄを生成し、生成した駆動信号Ｖｄをコイル４４６に印加するミラー駆動部４８４と、を有する。

このような制御部４８は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが記憶されており、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。

駆動制御部４８３は、角度情報Ｉθに基づいてミラー４４４が所定周期かつ所定揺動角で揺動するような駆動信号Ｖｄを決定する。ミラー駆動部４８４は、駆動制御部４８３で決定された駆動信号Ｖｄを生成してコイル４４６に印加する。この際、駆動制御部４８３は、温度センサー４５の検出結果と予め記憶されているデータとに基づいて駆動信号Ｖｄの更新用の電圧Ｖを決定するフィードフォワード制御を行うことにより、ミラー４４４をより好ましい揺動角で揺動させる。この制御については後に詳細に説明する。

また、駆動制御部４８３は、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθに基づいてミラー４４４の揺動と同期させて光出射部４２からレーザー光Ｌを出射し、例えば、図５に示すような、輝度値の明暗で表現した縞模様の繰返し周期ｆを有するパターン光ＰＬを対象物Ｘ上に投影する。さらに、駆動制御部４８３は、カメラ４７１の駆動を制御し、パターン光ＰＬが投影されている状態の対象物Ｘを含む領域を撮像する。

また、駆動制御部４８３は、情報受付部４８１が受け付けた角度情報Ｉθに基づいて光走査部４４の異常、特にミラー４４４が正常に揺動していないことを検出する。駆動制御部４８３は、光走査部４４の異常を検出した場合、レーザー光Ｌの出射を停止する。これにより、例えば、故障によりミラー４４４が止まっているにも関わらずレーザー光Ｌが出射され続け、レーザー光が一点に連続して照射され続けてしまうといった不具合を抑制することができ、より安全な三次元計測装置４となる。光走査部４４の異常を検出した場合、光走査部４４を制御してもよい。具体的には、ミラー４４４の揺動角を所定範囲よりも大きくする制御である。なお、光走査部４４の異常は、例えば、駆動信号Ｖｄと角度情報Ｉθとを比較することにより検出することができる。

次に、対象物Ｘの三次元計測に用いる位相シフト法について説明する。図６に示すように、駆動制御部４８３は、対象物Ｘに第１周期ｆ１をもつ第１パターン光ＰＬ１を投影し、第１パターン光ＰＬ１が投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第１撮像ステップＳ１と、対象物Ｘに第１周期ｆ１よりも短い第２周期ｆ２をもつ第２パターン光ＰＬ２を投影し、第２パターン光ＰＬ２が投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第２撮像ステップＳ２と、対象物Ｘに第２周期ｆ２よりも短い第３周期ｆ３をもつ第３パターン光ＰＬ３を投影し、第３パターン光ＰＬ３が投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第３撮像ステップＳ３と、対象物Ｘに第３周期ｆ３よりも短い第４周期ｆ４をもつ第４パターン光ＰＬ４を投影し、第４パターン光ＰＬ４が投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する第４撮像ステップＳ４と、を有する。

このように、駆動制御部４８３は、位相シフト法の中でも異なる周期ｆを有する複数のパターン光ＰＬを用いる「複数周期位相シフト法」を用いて対象物Ｘの三次元計測を行う。位相シフト法においては、パターン光ＰＬの周期ｆが長い程、計測レンジが拡大するが、深度分解能が低下し、パターン光ＰＬの周期ｆが短い程、計測レンジが縮小するが、深度分解能が向上する。そこで、複数周期位相シフト法を用いることにより、広い計測レンジと高い深度分解能との両立を図ることができる。ただし、複数周期位相シフト法としては、特に限定されず、例えば、複数周期で周期毎に複数回計測する手法であってもよいし、複数周期で周期毎に異なった回数計測する手法であってもよい。

また、駆動制御部４８３は、第１撮像ステップＳ１において、対象物Ｘに第１パターン光ＰＬ１をπ／２ずつ位相をずらして４回投影し、その都度、第１パターン光ＰＬ１が投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像するよう各部を制御する。このことは、第２撮像ステップＳ２、第３撮像ステップＳ３および第４撮像ステップＳ４についても同様である。

計測部４９は、第１～第４撮像ステップＳ１～Ｓ４において撮像部４７が取得した複数の撮像画像に基づいて、対象物Ｘの三次元計測を行う。具体的には、対象物Ｘの姿勢、位置（空間座標）等を含む三次元情報を算出する。そして、計測部４９は、算出した対象物Ｘの三次元情報をホストコンピューター６に送信する。

以上、位相シフト法について説明したが、これに限定されず、例えば、第２撮像ステップＳ２以降を省略してもよい。また、反対に、第５撮像ステップ、第６撮像ステップまたはそれ以上のステップを有していてもよい。ステップを増やすほど、計測レンジの拡大と深度分解能の向上とを図ることができるが、撮影回数が増す分、撮像画像を取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度および計測レンジとロボット２の稼働効率との兼ね合いからステップの数を適宜設定すればよい。

また、第１撮像ステップＳ１において、位相をずらした第１パターン光ＰＬ１を投影する回数は、４回に限定されず、撮影結果から位相を計算できる回数、すなわち、少なくとも３回以上であればよい。この回数を増やす程、より精度よく位相を計算することができるが、カメラ４７１による撮像回数が増す分、撮像画像を取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度とロボット２の稼働効率との兼ね合いから第１パターン光ＰＬ１の投影回数を適宜設定すればよい。第２撮像ステップＳ２、第３撮像ステップＳ３および第４撮像ステップＳ４についても同様である。

また、パターン光ＰＬとしては、位相シフト法に用いることができるものであれば、特に限定されない。

－ホストコンピューター－
ホストコンピューター６は、計測部４９が算出した対象物Ｘの三次元情報からロボット２の位置指令を生成し、生成した位置指令をロボット制御装置５に送信する。ロボット制御装置５は、ホストコンピューター６から受信した位置指令に基づいて第１～第６駆動装置２５１～２５６をそれぞれ独立して駆動し、第１～第６アーム２２１～２２６を指示された位置に移動させる。なお、本実施形態では、ホストコンピューター６と計測部４９とが別体となっているが、これに限定されず、ホストコンピューター６に計測部４９としての機能が搭載されていてもよい。

以上、ロボットシステム１の全体構成について簡単に説明した。次に、三次元計測装置４による三次元測定について詳細に説明する。本実施形態のロボットシステム１では、まず、ロボットアーム２２を対象物Ｘの三次元計測を行うための姿勢とし、次に、ロボットアーム２２が前記姿勢で停止している状態において光走査部４４の駆動を開始して可動部４４１を揺動軸Ｊまわりに揺動させ、次に、光出射部４２からレーザー光Ｌを出射してパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影し、次に、パターン光ＰＬが投影された対象物Ｘを含む領域をカメラ４７１で撮像することにより対象物Ｘの三次元計測を行う。

このように、ロボットアーム２２が停止してから光走査部４４の駆動を開始することにより、光走査部４４を常時駆動させておく場合と比べて、三次元計測装置４の省電力化を図ることができる。また、可動部４４１を揺動させてからレーザー光Ｌを出射することにより、レーザー光Ｌが常に走査され、同じ個所に照射され続けるのを抑制することができる。そのため、仮に、ロボット２と共存する人がいて、その人の眼にレーザー光Ｌが照射されてしまったとしても、その照射が一瞬で済むため、眼への悪影響をより確実に抑制することができる。したがって、ロボット２と共存する人にとってより安全なロボットシステム１となる。

また、ミラー４４４は、揺動軸Ｊまわりに所定の周期で正・逆交互に揺動するため、図７に示すように、ミラー４４４の揺動には、揺動軸Ｊまわりの第１回転方向への揺動である往路Ａと、第１回転方向とは逆方向の第２回転方向への揺動すなわち往路Ａとは反対側に向かう復路Ｂと、がある。そして、駆動制御部４８３は、ミラー４４４の揺動が往路Ａであるときに光出射部４２からレーザー光Ｌを出射し、ミラー４４４の揺動が復路Ｂであるときには光出射部４２からレーザー光Ｌを出射しないよう各部を制御する。つまり、駆動制御部４８３は、往路Ａだけでレーザー光Ｌの走査を行う「片側描画」となるように光出射部４２を含む各部の駆動を制御する。具体的には、光出射部４２のレーザー光源の点灯、消灯のタイミングを制御する。

このように、本発明では、片側描画とすることにより、鮮明なパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影することができる。これは、例えば、往路Ａおよび復路Ｂの両方でレーザー光を出射する場合、往路Ａで走査したレーザー光Ｌで形成されるパターン光ＰＬと復路Ｂで走査したレーザー光Ｌで形成されるパターン光ＰＬとのずれが生じ、パターン光ＰＬが不鮮明になるおそれがあるが、片側描画によれば、このようなずれが生じ得ないためである。そのため、対象物Ｘの三次元計測をより精度よく行うことができる。なお、図７では、上から下に向かう方を往路Ａとし、下から上に向かう方を復路Ｂとしているが、これに限定されず、逆であってもよい。

また、駆動制御部４８３は、往路Ａの両端部すなわち図７中のレーザー光非出射エリアＱではレーザー光Ｌを出射しないよう光出射部４２を含む各部を制御する。往路Ａの両端部では、ミラー４４４の揺動速度が著しく遅く、レーザー光Ｌの走査に向いていないため、このような箇所でレーザー光Ｌを出射しないことにより、より鮮明なパターン光ＰＬを形成することができる。ただし、これに限定されず、往路Ａの両端部においてもレーザー光Ｌを出射するよう各部を制御してもよい。

また、駆動制御部４８３は、ミラー４４４の揺動角が図７中の目標範囲Ｈに収まるように、好ましくは図７中の目標揺動角±θｍとなるようにコイル４４６に印加する駆動信号Ｖｄの電圧（＝振幅Ｗ）を制御する。以下、ミラー４４４の揺動角を目標揺動角±θｍとするために駆動制御部４８３によりどのような制御が行われるかについて詳細に説明する。

まず、三次元計測装置４では、実作業に先立って、使用温度範囲の各温度においてミラー４４４の揺動角が目標揺動角±θｍとなる駆動信号Ｖｄの電圧を測定する。次に、その測定結果に基づいて、ΔＶ＝αΔＴとなる係数αを求める。なお、ΔＶは駆動信号Ｖｄの電圧変化量を示し、ΔＴは光走査部４４の温度変化を示す。そして、駆動制御部４８３は、実作業時において、現状の光走査部４４の温度および現状の駆動信号Ｖｄの電圧と、情報受付部４８１が受け付けた最新の温度情報Ｉｔと、上記で求めたαとに基づいて駆動信号Ｖｄの更新用の電圧Ｖを決定する。また、ミラー駆動部４８４は、所定のタイミングで駆動信号Ｖｄの電圧を駆動制御部４８３が決定した更新用の電圧Ｖに変更する。

上述の制御を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。図８では、ｋ回目（ただし、ｋは１以上の整数）の温度情報Ｉｔ（ｋ）を取得し、取得した温度情報Ｉｔ（ｋ）に応じた電圧Ｖ（ｋ）の駆動信号Ｖｄがコイル４４６に印加されている状態を前提とする。まず、制御部４８は、ステップＳ１１として、温度センサー４５からｋ＋１回目の温度情報Ｉｔ（ｋ＋１）を取得する。次に、制御部４８は、ステップＳ１２として、駆動信号Ｖｄの更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）を決定する。更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）は、温度が温度情報Ｉｔ（ｋ＋１）である光走査部４４のコイル４４６に印加されると、ミラー４４４の揺動角度が目標角度±θｍとなる大きさである。更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）の決定方法としては、特に限定されないが、例えば、ΔＴ＝Ｉｔ（ｋ＋１）－Ｉｔ（ｋ）としたときに、このΔＴ＝Ｉｔおよび事前に求めたαを、Ｖ（ｋ＋１）＝Ｖ（ｋ）＋αΔＴ（ｋ＋１）に代入することにより求めることができる。

次に、制御部４８は、ステップＳ１３として、Ｖ（ｋ）とＶ（ｋ＋１）とが同じか否かを判断する。そして、Ｖ（ｋ）＝Ｖ（ｋ＋１）であれば、制御部４８は、ステップＳ１１に戻って、ｋ＋２回目の温度情報Ｉｔ（ｋ＋２）を取得する。反対に、Ｖ（ｋ）≠Ｖ（ｋ＋１）であれば、制御部４８は、ステップＳ１４として、現時刻が、駆動信号Ｖｄの電圧を電圧Ｖ（ｋ）から電圧Ｖ（ｋ＋１）に変更可能な変更タイミングであるか否かを判断する。変更タイミングであれば、制御部４８は、ステップＳ１５として、駆動信号Ｖｄの電圧を電圧Ｖ（ｋ）から電圧Ｖ（ｋ＋１）に変更する。反対に、変更タイミングでなければ、制御部４８は、ステップＳ１１に戻って、ｋ＋２回目の温度情報Ｉｔ（ｋ＋２）を取得する。あるいは、鎖線で示すように、変更タイミングとなるまでステップＳ１４を繰り返す。このように、最新の温度情報Ｉｔに基づいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更することにより、ミラー４４４の揺動角度の目標揺動角度±θｍからのずれを効果的に抑制することができ、ミラー４４４の揺動角度を目標揺動角度±θｍに維持することができる。

温度情報Ｉｔを取得し、駆動信号Ｖｄの更新用の電圧Ｖを決定する周期としては、特に限定されず、例えば、所定時間間隔毎であってもよいし、ランダムであってもよい。また、例えば、三次元計測装置４が起動したときに１度だけ行うものでもよい。

なお、前述の説明では、制御部４８は、ｋ＋１回目の温度情報Ｉｔ（ｋ＋１）を１度だけ取得してΔＴ（ｋ＋１）を求めているが、これに限定されず、ｋ＋１回目の温度情報Ｉｔ（ｋ＋１）を複数回取得し、回毎にΔＴ（ｋ＋１）を求め、求めたΔＴ（ｋ＋１）の平均値をΔＴａｖｅ（ｋ＋１）とし、ΔＴａｖｅ（ｋ＋１）とαとを用いて更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）を求めてもよい。つまり、Ｖ（ｋ＋１）＝Ｖ（ｋ）＋αΔＴａｖｅ（ｋ＋１）にΔＴａｖｅ（ｋ＋１）とαとを代入することにより更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）を求めてもよい。このように、平均値を用いることにより、より高精度な温度情報が得られる。

次に、駆動信号Ｖｄの電圧を変更可能な変更タイミングについて説明する。図７に示すように、各往路Ａのパターン光ＰＬの描画開始時刻Ｔ１から描画終了時刻Ｔ２までの期間を描画区間Ｐとし、それ以外の区間を非描画区間Ｎとしたとき、前記変更タイミングとは非描画区間Ｎのことを言う。なお、非描画区間Ｎは、駆動開始時刻から１回目のパターン光ＰＬの描画開始時刻Ｔ１までの間の区間、ｎ回目のパターン光ＰＬの描画終了時刻Ｔ２から、ｎ＋１回目のパターン光ＰＬの描画開始時刻Ｔ１までの間の区間である（ただし、ｎは１以上の整数）。つまり、制御部４８は、駆動信号Ｖｄの電圧を非描画区間Ｎで変更し、描画区間Ｐでは変更しない。これにより、次のような効果が得られる。

駆動信号Ｖｄの電圧を変更する際、駆動信号Ｖｄに駆動周波数成分以外の高周波ノイズが発生し易い。前述したように、駆動信号Ｖｄの周波数は、ミラー４４４と梁部４４３とからなる振動系の共振周波数よりも低く設定されているため、高周波ノイズには、振動系の共振周波数と一致する周波数成分もしくは共振周波数に近い周波数成分が混在する。すると、この高周波ノイズによってミラー４４４に共振駆動モードが励振され、非共振モードで揺動しているミラー４４４に共振モードの揺動が重畳される。そのため、ミラー４４４の挙動が乱れ、揺動角が不安定となると共に目標揺動角度±θｍからずれる。

このように、駆動信号Ｖｄの電圧を変更する際にはミラー４４４の揺動が不安定になり易い。そのため、駆動信号Ｖｄの電圧の変更を描画区間Ｐで行ってしまうと、描画区間Ｐ中のミラー４４４の挙動が乱れ、それに伴って、パターン光ＰＬの画質が低下する。したがって、対象物Ｘの三次元計測の精度が低下する。これに対して、駆動信号Ｖｄの電圧の変更を非描画区間Ｎで行えば、電圧の変更によってミラー４４４の挙動が乱れても、パターン光ＰＬの描画には影響がない。また、次の描画区間Ｐまでにはミラー４４４の共振振動が十分に減衰して挙動が安定するため、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下を抑制することができる。

特に、前述したように、更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）をαΔＴ（ｋ＋１）から求めるため、駆動信号Ｖｄの電圧の急峻な変化を抑制することができる。そのため、ミラー４４４の挙動の乱れが小さくなり、その分、乱れが収束するまでの時間が短くなる。したがって、次の描画区間Ｐまでにミラー４４４の挙動がより確実に安定する。そのため、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下を抑制することができる。

ここで、非描画区間Ｎの中でも、描画終了時刻Ｔ２を経過後なるべくすぐに駆動信号Ｖｄの電圧を変更することが好ましい。具体的には、描画終了時刻Ｔ２から、最初にミラー４４４の揺動角が０度となるまでの区間Ｎ１内で、駆動信号Ｖｄの電圧を変更することが好ましい。これにより、駆動信号Ｖｄの電圧を変更してから次のパターン光ＰＬの描画を開始するまでの間に十分な時間を確保することができ、次のパターン光ＰＬの描画を開始するまでに、ミラー４４４の挙動をより確実に安定させることができる。そのため、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下を抑制することができる。なお、揺動角が０度とは、駆動信号Ｖｄがコイル４４６に印加されてない状態でのミラー４４４の角度を言い、目標揺動角度±θｍの中央値とも言う。

また、駆動信号Ｖｄの電圧が０となる時刻に駆動信号Ｖｄの電圧を変更することが好ましい。これにより、駆動信号Ｖｄに生じる高周波ノイズを小さくすることができ、ミラー４４４の挙動の乱れを小さく抑えることができる。したがって、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下をより効果的に抑制することができる。

前述の説明では、一度の非描画区間Ｎにおいて駆動信号Ｖｄの電圧を現状の電圧Ｖから更新用の電圧Ｖに変更しているが、これに限定されず、例えば、駆動信号Ｖｄの現状の電圧Ｖ（ｋ）と更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）との差が比較的大きい場合には、図９に示すように、複数回の非描画区間Ｎに分けて駆動信号Ｖｄの電圧を電圧Ｖ（ｋ）から更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）に徐々に変更してもよい。なお、図示では、連続した３回の非描画区間Ｎに分けて駆動信号Ｖｄの電圧を電圧Ｖ（ｋ）から更新用の電圧Ｖ（ｋ＋１）に変更している。これにより、駆動信号Ｖｄの電圧の急峻な変化が抑制され、電圧を変更した際に生じる高周波ノイズを低減することができる。

非描画区間Ｎは、主に３種類存在する。その１つは、撮像部４７が三次元計測に用いる各画像を撮像する画像撮像区間Ｑ１内にある非描画区間Ｎである。図１０は、第１撮像ステップＳ１の１枚目の画像ＰＣ１および２枚目の画像ＰＣ２を撮像する様子を図示しており、各画像撮像区間Ｑ１は、３回の描画区間Ｐと２回の非描画区間Ｎとを含んでいる。そのため、必要に応じて、画像撮像区間Ｑ１に含まれる非描画区間Ｎにおいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更することができる。

別の１つは、一度の三次元計測内において連続する画像撮像の間に位置する区間、すなわち、ｍ枚目の画像の撮像の撮像を終えてからｍ＋１枚目の画像の撮像を開始するまでの撮像準備区間Ｑ２内にある非描画区間Ｎである（ただし、ｍは１以上の整数である）。図１０は、第１撮像ステップＳ１の１枚目の画像ＰＣ１および２枚目の画像ＰＣ２を撮像する様子を図示しており、撮像準備区間Ｑ２は、１回の非描画区間Ｎを含んでいる。そのため、必要に応じて、撮像準備区間Ｑ２に含まれる非描画区間Ｎにおいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更することができる。

さらに別の１つは、図１１に示すように、ｈ回目の三次元計測を終えてからｈ＋１回目の三次元計測を開始するまでの非計測区間Ｑ３内にある非描画区間Ｎである（ただし、ｈは１以上の整数である）。この非計測区間Ｑ３内には、描画区間Ｐが含まれておらず、全体が非描画区間Ｎである。そのため非計測区間Ｑ３内においては、好きなタイミングで駆動信号Ｖｄの電圧を変更することができる。なお、この非計測区間Ｑ３は、前述した画像撮像区間Ｑ１および撮像準備区間Ｑ２と比べて長いため、ｈ＋１回目の三次元計測を開始するまでにミラー４４４の挙動をより確実に安定させることができる。

以上、ロボットシステム１について説明した。このようなロボットシステム１が有する三次元計測装置４は、前述したように、駆動信号Ｖｄを印加することにより揺動軸Ｊまわりに揺動するミラー４４４を備え、ミラー４４４によって光であるレーザー光Ｌを反射して走査する光走査部４４と、撮像部４７と、制御部４８と、を備え、光走査部４４で走査されたレーザー光Ｌにより形成されるパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影し、パターン光ＰＬが投影されている対象物Ｘを撮像部４７により撮像することにより、対象物Ｘの三次元計測を行う三次元計測装置である。そして、ミラー４４４の揺動軸Ｊまわりの第１回転方向への揺動を往路Ａとし、第１回転方向とは逆方向である第２回転方向への揺動を復路Ｂとしたとき、制御部４８は、往路Ａのときにだけレーザー光Ｌを出射してパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影し、ｎ回目の往路Ａでのパターン光ＰＬの描画が終了してからｎ＋１回目の往路Ａでのパターン光ＰＬの描画が開始されるまでの非描画区間Ｎにおいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更する（ただし、ｎは、１以上の整数）。このように、駆動信号Ｖｄの電圧の変更を非描画区間Ｎで行えば、電圧の変更によってミラー４４４の挙動が不安定となっても、パターン光ＰＬの描画には影響がない。また、次の描画区間Ｐまでにはミラー４４４の挙動が安定する。そのため、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下を抑制することができ、優れた計測精度を有する三次元計測装置４となる。

また、前述したように、ロボットシステム１は、ロボットアーム２２を備えるロボット２と、ロボットアーム２２に配置されている三次元計測装置４と、を有する。このような構成のロボットシステム１によれば、前述した三次元計測装置４の効果を発揮することができるため、優れた作業性を発揮することができる。

また、前述したように、駆動信号Ｖｄを印加することにより揺動軸Ｊまわりに揺動するミラー４４４を備え、ミラー４４４によって光であるレーザー光Ｌを反射して走査する光走査部４４を有し、光走査部４４で走査されたレーザー光Ｌにより形成されるパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影し、パターン光ＰＬが投影されている対象物Ｘを撮像部４７により撮像することにより対象物Ｘの三次元計測を行う三次元計測装置におけるミラー４４４の揺動角制御方法は、ミラー４４４の揺動軸Ｊまわりの第１回転方向への揺動を往路Ａとし、第１回転方向とは逆方向である第２回転方向への揺動を復路Ｂとしたとき、往路Ａのときにだけレーザー光Ｌを出射してパターン光ＰＬを対象物Ｘに投影し、ｎ回目の往路Ａでのパターン光ＰＬの描画が終了してからｎ＋１回目の往路Ａでのパターン光ＰＬの描画が開始されるまでの非描画区間Ｎにおいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更する（ただし、ｎは、１以上の整数）。このように、駆動信号Ｖｄの電圧の変更を非描画区間Ｎで行えば、電圧の変更によってミラー４４４の挙動が不安定となっても、パターン光ＰＬの描画には影響がない。また、次の描画区間Ｐまでにはミラー４４４の挙動が安定する。そのため、次の描画区間Ｐにおけるパターン光ＰＬの画質の低下を抑制することができ、優れた計測精度を有する三次元計測装置４となる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、ミラー４４４の揺動角が所定範囲内に収まるように、特に本実施形態では、目標揺動角度±θｍとなるように駆動信号Ｖｄの電圧を変更する。これにより、ミラー４４４の挙動が安定し、より高い精度のパターン光ＰＬを描画することができる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、温度センサー４５により検知された光走査部４４の温度に基づいて駆動信号Ｖｄの電圧を変更する。これにより、簡単な制御で、ミラー４４４の揺動角を所定範囲内、特に本実施形態では目標揺動角度±θｍとすることができる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、光走査部４４の温度は、温度センサー４５により複数回検知された光走査部４４の温度の平均値である。これにより、より高精度な制御が可能となる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、温度センサー４５で検知された光走査部４４の温度と、光走査部４４の温度と駆動信号Ｖｄとの関係を示すデータ、本実施形態では、ΔＶ＝αΔＴから求められるαとに基づいて、駆動信号Ｖｄの電圧を変更する。これにより、簡単な制御で、駆動信号Ｖｄの電圧を精度よく変更することができる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、ｎ回目の往路Ａでのパターン光ＰＬの描画が終了してから、ミラー４４４の揺動角が０度となるまでの間に駆動信号Ｖｄの電圧を変更する。これにより、駆動信号Ｖｄの電圧を変更してから次のパターン光ＰＬの描画を開始するまでの間に十分な時間を確保することができ、次のパターン光ＰＬの描画を開始するまでに、ミラー４４４の挙動をより確実に安定させることができる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、駆動信号Ｖｄの電圧の変更を複数の非描画区間Ｎに分けて行う。これにより、駆動信号Ｖｄの電圧の急峻な変化が抑制されるため、電圧を変更した際に生じる高周波ノイズを低減することができる。

また、前述したように、ミラー４４４の揺動角制御方法は、揺動角検出部４６により検出されたミラー４４４の揺動角に基づいて光走査部４４の異常を検出した際、光走査部４４およびレーザー光Ｌを出射する光出射部４２の少なくとも一方を制御する。これにより、より安全な制御方法となる。

以上、本発明の揺動角制御方法、三次元計測装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１…第１アーム、２２２…第２アーム、２２３…第３アーム、２２４…第４アーム、２２５…第５アーム、２２６…第６アーム、２４…エンドエフェクター、２５１…第１駆動装置、２５２…第２駆動装置、２５３…第３駆動装置、２５４…第４駆動装置、２５５…第５駆動装置、２５６…第６駆動装置、４…三次元計測装置、４１…投影部、４２…光出射部、４３…光学系、４３１…集光レンズ、４３２…ロッドレンズ、４４…光走査部、４４１…可動部、４４２…支持部、４４３…梁部、４４４…ミラー、４４５…永久磁石、４４６…コイル、４５…温度センサー、４６…揺動角検出部、４６１…ピエゾ抵抗部、４７…撮像部、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４８…制御部、４８１…情報受付部、４８３…駆動制御部、４８４…ミラー駆動部、４９…計測部、５…ロボット制御装置、６…ホストコンピューター、Ａ…往路、Ｂ…復路、Ｈ…目標範囲、Ｉｐ…光強度情報、Ｉｔ…温度情報、Ｉθ…角度情報、Ｊ…揺動軸、Ｌ…レーザー光、Ｎ…非描画区間、Ｎ１…区間、Ｏ１…第１軸、Ｏ２…第２軸、Ｏ３…第３軸、Ｏ４…第４軸、Ｏ５…第５軸、Ｏ６…第６軸、Ｐ…描画区間、ＰＣ１、ＰＣ２…画像、ＰＬ…パターン光、ＰＬ１…第１パターン光、ＰＬ２…第２パターン光、ＰＬ３…第３パターン光、ＰＬ４…第４パターン光、Ｑ…レーザー光非出射エリア、Ｑ１…画像撮像区間、Ｑ２…撮像準備区間、Ｑ３…非計測区間、Ｓ１…第１撮像ステップ、Ｓ２…第２撮像ステップ、Ｓ３…第３撮像ステップ、Ｓ４…第４撮像ステップ、Ｓ１１～Ｓ１５…ステップ、Ｔ１…描画開始時刻、Ｔ２…描画終了時刻、Ｖ…電圧、Ｖｄ…駆動信号、Ｗ…振幅、Ｘ…対象物、ｆ…周期、ｆ１…第１周期、ｆ２…第２周期、ｆ３…第３周期、ｆ４…第４周期

Claims (10)

1. 駆動信号を印加することにより揺動軸まわりに揺動するミラーを備え、前記ミラーによって光を反射して走査する光走査部を有し、前記光走査部で走査された前記光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測装置における前記ミラーの揺動角制御方法であって、
   前記ミラーの前記揺動軸まわりの第１回転方向への揺動を往路とし、前記第１回転方向とは逆方向の第２回転方向への揺動を復路としたとき、前記往路のときにだけ前記光を出射して前記パターン光を前記対象物に投影し、
   ｎ回目の前記往路での前記パターン光の描画が終了してからｎ＋１回目の前記往路での前記パターン光の描画が開始されるまでの非描画区間において前記駆動信号の電圧を変更することを特徴とする揺動角制御方法（ただし、ｎは、１以上の整数）。
2. 前記ミラーの揺動角が所定範囲内に収まるように前記駆動信号の電圧を変更する請求項１に記載の揺動角制御方法。
3. 温度センサーにより検知された前記光走査部の温度に基づいて前記駆動信号の電圧を変更する請求項１または２に記載の揺動角制御方法。
4. 前記温度は、前記温度センサーにより複数回検知された前記光走査部の温度の平均値である請求項３に記載の揺動角制御方法。
5. 前記温度センサーで検知された前記光走査部の温度と、前記光走査部の温度と前記駆動信号との関係を示すデータとに基づいて、前記駆動信号の電圧を変更する請求項３に記載の揺動角制御方法。
6. 前記ｎ回目の前記往路での前記パターン光の描画が終了してから、前記ミラーの揺動角が０度となるまでの間に前記駆動信号の電圧を変更する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の揺動角制御方法。
7. 前記駆動信号の電圧の変更を複数の前記非描画区間に分けて行う請求項１ないし６のいずれか１項に記載の揺動角制御方法。
8. 揺動角検出部により検出された前記ミラーの揺動角に基づいて前記光走査部の異常を検出した際、前記光走査部および前記光を出射する光出射部の少なくとも一方を制御する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の揺動角制御方法。
9. 駆動信号を印加することにより揺動軸まわりに揺動するミラーを備え、前記ミラーによって光を反射して走査する光走査部と、
   撮像部と、
   制御部と、を備え、
   前記光走査部で走査された前記光により形成されるパターン光を対象物に投影し、前記パターン光が投影されている前記対象物を前記撮像部により撮像することにより、前記対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
   前記ミラーの前記揺動軸まわりの第１回転方向への揺動を往路とし、前記第１回転方向とは逆方向の第２回転方向への揺動を復路としたとき、
   前記制御部は、前記往路のときにだけ前記光を出射して前記パターン光を前記対象物に投影し、ｎ回目の前記往路での前記パターン光の描画が終了してからｎ＋１回目の前記往路での前記パターン光の描画が開始されるまでの非描画区間において前記駆動信号の電圧を変更することを特徴とする三次元計測装置（ただし、ｎは、１以上の整数）。
10. ロボットアームを備えるロボットと、
    前記ロボットアームに配置されている請求項９に記載の三次元計測装置と、を有することを特徴とするロボットシステム。

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