JPH01103292A - Camera fitting system to robot - Google Patents
Camera fitting system to robotInfo
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- JPH01103292A JPH01103292A JP62257153A JP25715387A JPH01103292A JP H01103292 A JPH01103292 A JP H01103292A JP 62257153 A JP62257153 A JP 62257153A JP 25715387 A JP25715387 A JP 25715387A JP H01103292 A JPH01103292 A JP H01103292A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はロボット手先カメラの取り付け後の調整に係り
、そのカメラの取り付け位置・姿勢を求めることにより
、カメラをロボット軸と平行な位置・姿勢で取り付ける
方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to the adjustment of a robot hand camera after it is attached, and by determining the attachment position and attitude of the camera, the camera is placed in a position and attitude parallel to the robot axis. This is about how to install it.
ロボットのある軸にカメラをつけた場合、その軸とカメ
ラとの取り付け誤差が問題となる。従来はカメラ座標系
とロボット座標系との較正方式が論じられているが、カ
メラを任意の角度で取り付ける方法については論じられ
ていない。When a camera is attached to a certain axis of a robot, the installation error between that axis and the camera becomes a problem. Conventionally, a method for calibrating the camera coordinate system and the robot coordinate system has been discussed, but a method for mounting the camera at an arbitrary angle has not been discussed.
−〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の技術は、何らかの方式でカメラを取り付けた後の
較正法につき論じたものであり、取り付けたカメラの位
置・姿勢の求め方や調整法については触れられていない
。- [Problem to be solved by the invention] The conventional technology discusses the calibration method after the camera is attached by some method, but does not mention how to determine the position and orientation of the attached camera or how to adjust it. It has not been done.
本発明は、簡便にその取り付け後の位置・姿勢を求め、
軸と平行の位置・姿勢に取り付ける方式を提供すること
にある。The present invention easily determines the position and orientation after installation,
The purpose is to provide a method for attaching the device in a position and attitude parallel to the axis.
上記目的は、
（１） カメラに規準マークを見せ、その軸に沿って移
動（マークを移動するかロボットを移動するかどちらで
もよい）し、軸とカメラの光軸を合わせる。The above objectives are as follows: (1) Show the reference mark to the camera, move along the axis (either move the mark or move the robot), and align the axis with the optical axis of the camera.
（２）次いで、カメラの取り付け位置のみを、規準マー
クをみせながら調整する。(2) Next, adjust only the mounting position of the camera while showing the reference mark.
ことにより達成させる。achieve this by doing so.
カメラを取り付ける際、その取り付け位置と姿勢を同時
に決定しようとすると面倒である。そこでそれらを別々
に行なうことにより簡便で正確な取り付けが可能となる
。When attaching a camera, it is troublesome to try to determine its attachment position and orientation at the same time. Therefore, by performing these steps separately, simple and accurate installation becomes possible.
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
カメラとロボットの軸との関係は第１図に示すようにＱ
、ｄ、θ、α、β、γと６つある。これは空間の１点の
自由度が６であることを示す。しかし、カメラ１の光軸
２回りの回転γは発生しても特に効果を及ぼすものでな
いためここでは問題としない、これは写真を撮るとき、
カメラのみを焦点軸まわりに回転しても被写体の位置に
関係しないことを考えれば明らかである。これにくらべ
。The relationship between the camera and the axis of the robot is shown in Figure 1.
, d, θ, α, β, and γ. This indicates that the degrees of freedom of one point in space are six. However, even if the rotation γ of the camera 1 around the optical axis 2 occurs, it does not have any particular effect, so it is not considered a problem here.
This is obvious if you consider that rotating only the camera around the focal axis has no relation to the position of the subject. Compare this.
他の５つのパラメータはすべて被写体の大きさや位置な
どを変えてしまう原因となる。The other five parameters all cause changes in the size and position of the subject.
取り付け調整は次の３ステツプで行なう。Installation adjustment is performed in the following three steps.
（１） カメラ１の焦点軸２とロボットの軸３と合わす
。(1) Align focal axis 2 of camera 1 with axis 3 of the robot.
（２） ロボットの軸３と取り付け点４の位置（Ｒ。(2) Position of robot axis 3 and attachment point 4 (R.
ｄ、０で示される）を調整する。d, denoted by 0).
（３） ロボットの軸３と焦点軸２の角度（α、β）を
調整する。(3) Adjust the angle (α, β) between robot axis 3 and focal axis 2.
第１ステツプでは以下のようにしてロボット軸と焦点軸
を合わす。In the first step, the robot axis and focal axis are aligned as follows.
（ａ）第２図で示す規準マーク５を用意管る。この正方
形の辺ａの長さは既知とする。(a) Prepare the reference mark 5 shown in FIG. It is assumed that the length of side a of this square is known.
（ｂ）規準マーク５を見せ焦点を合わす。そして規準マ
ーク５とカメラ１との相対距離をｈだけ短かくする。こ
れには、規準マーク５をロボットの軸２に沿って動かし
てもよいし、ロボットを軸２に沿って下げてもよい。(b) Show reference mark 5 and focus. Then, the relative distance between the reference mark 5 and the camera 1 is shortened by h. This can be done by moving the reference mark 5 along the axis 2 of the robot or by lowering the robot along the axis 2.
この移動の前後の規準マークの点６は第３図に示すよう
に一般に７から８に移動する。The reference mark point 6 before and after this movement generally moves from 7 to 8 as shown in FIG.
この移動量をカメラ座標系９の成分Δχ、Δｙとして求
める。この求め方は以下の通りである。This amount of movement is determined as components Δχ and Δy of the camera coordinate system 9. The method for finding this is as follows.
カメラで取り込んだ画像は、通常カメラ座標系９の原点
１０の位置を（０，０）とじた２５６Ｘ２５６のような
ピクセルの位置として与えられる。従って１点７，８の
中心もピクセルの位置として求められる。（例えば岩披
講座情籟科学２１「パターン認識と図形処理」のＰ、１
６８等参照）この点７を（ｘ４゜ｙ、）２点８を（！ａ
＊ｙｉ）とする。An image captured by a camera is usually given as a pixel position such as 256×256 where the position of the origin 10 of the camera coordinate system 9 is subtracted from (0,0). Therefore, the center of each point 7, 8 can also be determined as a pixel position. (For example, P. 1 of Iwahiro Course Information Science 21 “Pattern Recognition and Shape Processing”)
68 etc.) This point 7 is (x4゜y,)2 point 8 is (!a
*yi).
また、点８を含む規準マーク１１の１辺の長さが九ピク
セルであるとすると、第３図の画面ではηピクセルが既
知の長さａに対応するから、中心の差のＸ成分１３とν
成分１４は次のように求められる。Furthermore, if the length of one side of the reference mark 11 including point 8 is 9 pixels, then in the screen of FIG. 3, η pixels correspond to the known length a, so the X component 13 of the center difference ν
Component 14 is determined as follows.
Δｘ＝（ｘｌ−χ、）ａ／７１
Δｙ＝（ｙニーｙ＊）ａ／７１
このΔＸ、Δｙは、カメラの焦点軸２とロボットの軸３
とが平行でないと発生する。その両軸のなす角は第４図
を参照すると
δ＝ｔａ７１−１（Δ／ｈ）
であるから、第１図のα、βは次のように求められる。Δx=(xl-χ,)a/71 Δy=(y knee y*)a/71 These ΔX and Δy are the focal axis 2 of the camera and the axis 3 of the robot.
This occurs when the and are not parallel. Referring to FIG. 4, the angle formed by both axes is δ=ta71-1(Δ/h), so α and β in FIG. 1 can be determined as follows.
α＝ ｔ （１７１−” （Δｙ／ｈ）β＝ ｔ （１
７１−” （Δｘ ／ ｈ ）従って、このα、βを
用いてカメラ１の取りつけ角を調整すると、カメラの焦
点軸２とロボットの軸３とを合わすことができる。α= t (171-” (Δy/h) β= t (1
71-'' (Δx/h) Therefore, by adjusting the mounting angle of the camera 1 using these α and β, the focal axis 2 of the camera and the axis 3 of the robot can be aligned.
実用上は、さらにこれを繰り返すことにより、さらに精
度よく合わすことができるようになる。In practice, by repeating this process, it becomes possible to achieve even more precise alignment.
第２ステツプでは、取り付け点の位置（Ｑ。In the second step, the location of the attachment point (Q).
ｄ、θ）を測定し、それを調整する。d, θ) and adjust it.
（ｃ）第５図に示すように、ロボット座標系 １５の
ｘｙ平面上（ロボット軸３と垂直な面）にカメラ取り付
け位置１６におけるカメラ座標系の射影座標１７を示す
規準座標図１８を設置する。尚、規準座標図１８には長
さしの既知の直線が描いであるものとする。もしカメラ
１の取付け点がズしていると第６図に示すように見える
。(c) As shown in FIG. 5, a standard coordinate map 18 showing the projected coordinates 17 of the camera coordinate system at the camera mounting position 16 is installed on the xy plane of the robot coordinate system 15 (a plane perpendicular to the robot axis 3). . It is assumed that the standard coordinate diagram 18 depicts a straight line with a known length. If the mounting point of camera 1 is misaligned, it will appear as shown in FIG.
第６図の点２０と１０の間の距離の成分Δｘ２．Δｙ２
は、長さ既知の直４１１１９を用いて、（ｂ）と同様に
求めることができる。これが求・ まると第７図を参
照して、本来の位置とのズレΔＱ、Δθは例えば次のよ
うに求められる。Component Δx2 of the distance between points 20 and 10 in FIG. Δy2
can be obtained in the same manner as in (b) using a straight line 41119 whose length is known. Once this is determined, referring to FIG. 7, the deviations ΔQ and Δθ from the original position can be determined, for example, as follows.
まず点２０を示す位置ベクトルをＰ２゜とする。次いで
Ｐ２゜のχ成分、ｙ成分よりΔｘ２゜Δｙ２を引いた位
置ベクトルをｐＨｌとする。First, the position vector indicating point 20 is assumed to be P2°. Next, the position vector obtained by subtracting Δx2°Δy2 from the χ and y components of P2° is defined as pHl.
ΔＲ＝ｌＰ、。１ｌｐｔ。１ 但し＋ｘ＋はベクトルＸの絶対値（長さ）とする。ΔR=lP,. 1lpt. 1 However, +x+ is the absolute value (length) of vector X.
また
Ｐｏ。・Ｐ２゜＝ＩＰ□。１・ｌｐｚ。１（３）Δθで
あるから
Δθ＝（５）−’（ＩＰよ。・Ｐ２゜／ＩＰ、。１・Ｉ
ＩＰ２．１）である。Po again.・P2゜=IP□. 1.lpz. 1(3)Δθ, so Δθ=(5)-'(IP.・P2°/IP, .1・I
IP2.1).
但しｘ−譬はベクトル）ｌｅ’ｌの内積とする。However, the x-parable is the inner product of the vector )le'l.
（ｄ）また、ｄに関する誤差Δｄは次のように求められ
る。(d) Also, the error Δd regarding d is obtained as follows.
第８図に示すようにレンズ２１と結像面２２との距離（
これは既知である）をＳとするとき、レンズ２１の倍率
はｓ ／ ｄで与えられる。As shown in FIG. 8, the distance between the lens 21 and the imaging plane 22 (
(this is known) is S, the magnification of the lens 21 is given by s/d.
ここで、規準座標図１８とカメラ１との相対距離を（ｂ
）と同様にｈだけ短かくするとする。この移動の前後に
おける直４９１１９の長さを求めずピクセル数をｍｔ、
ｍ、とする。この差は倍率により発生しているから
が成り立つ、これより
Δｄ ＝（ｄ−ｍ、−（ｄ −ｈ） ・ｍａ）／ （ｍ
ｉ ｍｉ）となる。Here, the relative distance between the reference coordinate diagram 18 and the camera 1 is (b
), we also shorten h by h. Without finding the length of the straight line 49119 before and after this movement, the number of pixels is mt,
Let m be. This difference is caused by the magnification, so Δd = (d-m, -(d-h) ・ma)/(m
i mi).
（８）このΔＱ、Δθ、Δｄを用いて、取り付け位置を
ズラしてやると正しくカメラ１を取り付けられることに
なる。(8) By using these ΔQ, Δθ, and Δd to shift the mounting position, the camera 1 can be mounted correctly.
実用的には、この作業（ｃ）（ｄ）（ｓ）をくりかえす
ことにより精度をあげることができる。Practically speaking, accuracy can be improved by repeating operations (c), (d), and (s).
本方式を用いると、カメラ１とロボット軸２とのオフセ
ット量誤差Δ悲、Δｄ、ΔＯ９α、βが求められ、正確
なオフセット量を求めることにも用いることができる。By using this method, the offset amount errors Δ, Δd, ΔO9α, and β between the camera 1 and the robot axis 2 can be determined, and can also be used to determine the accurate offset amount.
本発明によれば、ロボットの軸と平行に手先カメラを設
定し、軸とカメラとのオフセットが正確になるため、カ
メラ座標系とロボット座標系との座標系合わせ（較正）
が楽にできるようになる。According to the present invention, the hand camera is set parallel to the axis of the robot, and the offset between the axis and the camera is accurate, so coordinate system alignment (calibration) between the camera coordinate system and the robot coordinate system is performed.
becomes easier.
第１図は、カメラとロボット軸との誤差の種類の説明図
、第２図は傾き調整用マークの表示図、第３図は傾き量
測定のためのカメラ画像の説明図。
第４図は傾きを求めるための説明図、第５図は取り付け
位置測定用の座標系と座標系図、第６図はそのカメラ画
像説明図、第７図は誤差計算用の説明図、ａ４＆
第８図は結像状態説明図である。
１・・・カメラ、２・・・カメラ焦点軸、３・・・ロボ
ット軸、４・・・カメラ取付け位置、９・・・カメラ座
標系。
１５・・・ロボット座標系、１６・・・カメラ取り付け
点。
１７・・・カメラ座標系の射影図、１８・・・基準座標
図。
２０・・・基準座標原点の画像、２１・・・レンズ、２
２−）、
〕 ′
葛 １ 図
１ カメラ
２７７メラの声、頁軸
３ ０ボ゛ツト車由
＋ ηメラ取イ？ｒｌｊ萎
第 ３ 図
／２
第４図
第 ５ 固
（久）
：ＶＪ 乙 図
１θ
第７図FIG. 1 is an explanatory diagram of the types of errors between the camera and the robot axis, FIG. 2 is an illustration of a mark for tilt adjustment, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a camera image for measuring the amount of tilt. Figure 4 is an explanatory diagram for determining the inclination, Figure 5 is a coordinate system and coordinate system diagram for measuring the mounting position, Figure 6 is an explanatory diagram of the camera image, and Figure 7 is an explanatory diagram for error calculation.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the imaging state. 1...Camera, 2...Camera focal axis, 3...Robot axis, 4...Camera mounting position, 9...Camera coordinate system. 15...Robot coordinate system, 16...Camera attachment point. 17... Projection diagram of camera coordinate system, 18... Reference coordinate diagram. 20... Image of reference coordinate origin, 21... Lens, 2
2-), ] ′ Kuzu 1 Figure 1 Camera 277 Mera's voice, page axis 3 0 Bots car reason + η Mera capture? rlj wilting Fig. 3/2 Fig. 4 Fig. 5 Hard: VJ Otsu Fig. 1θ Fig. 7
Claims (1)
成る装置において、そのＴＶカメラに規準マークを見せ
、ロボットの軸に沿って動かし再度マークを見ることを
繰り返すことにより、カメラをその軸に対して平行取り
つけを可能とすることを特徴とするロボットへのカメラ
取り付け方式。1. In a device consisting of a robot and a TV camera attached to its axis, by showing the reference mark to the TV camera, moving it along the axis of the robot and looking at the mark again, you can move the camera to that axis. A method for attaching cameras to robots, which is characterized by enabling parallel attachment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257153A JPH01103292A (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Camera fitting system to robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62257153A JPH01103292A (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Camera fitting system to robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103292A true JPH01103292A (en) | 1989-04-20 |
Family
ID=17302449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62257153A Pending JPH01103292A (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Camera fitting system to robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01103292A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992000167A1 (en) * | 1990-06-29 | 1992-01-09 | Fanuc Ltd | Method of detecting shift in camera position |
| JPH04365586A (en) * | 1991-06-14 | 1992-12-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Optical axis aligning method and orthogonal axis aligning method for hand eye |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP62257153A patent/JPH01103292A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992000167A1 (en) * | 1990-06-29 | 1992-01-09 | Fanuc Ltd | Method of detecting shift in camera position |
| US5274360A (en) * | 1990-06-29 | 1993-12-28 | Fanuc Ltd. | Method of detecting positional dislocation of camera |
| JPH04365586A (en) * | 1991-06-14 | 1992-12-17 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Optical axis aligning method and orthogonal axis aligning method for hand eye |
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