JPH01232205A - 視覚センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テレビカメラを用いた視覚センサ装置に係り
、特に対象までの距離と対象面の傾きと目標線等の対象
上に描かれたマークを検出する工業用の視覚センサ装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の視覚センサ装置として、すでに、距離、傾きを
精度良く計測するものが、特願昭６２−２２７３４２号
において提唱されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この視覚センサ装置は受光素子としてテレビカメラを用
いているため、同視覚センサ装置の機能を拡張して目標
線等の対象上に描かれたマークの検出を行いたいとの要
求がある。

しかし、従来の白黒テレビカメラを用いた視覚センサ装
置において、高いコントラストで目標線等のマークを検
出するには、白色地に黒色線等の地と光反射率が大きく
異なるマークを描く必要があるが、このときビーム光が
反射率の低い部分に当たるとビーム光の反射光像が欠け
て、像の重心位置がずれることによって距離誤差が、像
の形状が変形することによって傾き誤差が各々生ずると
いう問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであって、そ
の目的とするところは、ビーム光の受光像の欠けを生ず
ることなく精度良ぐ、距離、傾きを計測すると同時に、
目標線等のマークの像を高いコントラストで画像取得す
ることができる視覚センサ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、計７１Ｉ！１
対象物上に目標線等のマークが記入でき、しかも高い距
離、傾き精度が対象面上の全領域にわたって保持できる
視覚センサ装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕上記の１の目的
を達成するために本発明は、光ビーム光源とカラーテレ
ビカメラとカメラ視野照明装置とカラーテレビカメラで
撮像したカラー画像信号を処理して対象までの距離と対
象面の傾きを算出し、かつ対象上に描かれたマークを検
出する手段とを備えた視覚センサ装置において、前記ビ
ーム光の波長スペクトルがカラーテレビカメラのＲ（赤
）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの感度波長領域に含
まれ、かつ前記カメラ視野照明装置の光の波長スペクト
ルがビーム光の波長が含まれる領域以外のＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）のいずれかの感度波長領域に含まれか
つ互いに他方が属するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
いずれかの感度波長領域に光の波長スペクトルがしみ出
さないようにして、対象までの距離と、傾きと、対象上
に描かれた前記ビーム光の波長スペクトルを選択的に反
射し、かつ前記カメラ視野照明装置の光の波長スペクト
ルを少ししか反射しないマークとを検出するように構成
した。

また、上記した他の目的を達成するために本発明は、光
ビーム源とテレビカメラとテレビカメラで撮像した画像
信号を処理して対象までの距離と対象面の傾きを算出す
る手段とを備えた視覚センサ装置において、前記光ビー
ム源の波長スペクトル１２が、計測対象上のマークの分
光反射率とマーク以外の地の部分の分光反射率が同程度
の波長領域に含まれるようにした。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図に本発
明に係る視覚センサ装置の全体の構成を示し、同図中１
は赤色ビーム光源、２はカラーテレビカメラ、３は処理
装置、４は対象面、５はカメラ視野照明装置としての青
色照明装置である。

前記赤色ビーム光源１は、ＨｅＮｅレーザｌａ、ビーム
エクスパンダ１ｂ及び円形スリットＩＣから成り、円形
平行ビーム光６を対象面４に照射する。

カラーテレビカメラ２は、その中心軸が円形平行ビーム
光６のビーム光軸と角度φをなすように設置されている
。また前記青色照明装置５は白色光源５ａと、青色フィ
ルタ５ｂとから成り、カラーテレビカメラ２の視界内を
青く照らす。

前記処理装置３はカラーテレビカメラ２からの画像信号
を処理して対象面４までの距離と対象面４の傾きを算出
すると同時に目標線４ｂの検出を行う。

前記対象面４は白（灰）色乱反射面の地４ａと赤色乱反
射面の目標線４ｂとから成る。

ただし、地４　ａ　ｓ目標線４ｂの反射率Ｒ′は第２図
に示すようにビーム光の波長λ０でほぼ等しくなるよう
に白（灰）色を調整しておく。

次に動作について説明する。

カラーテレビカメラで撮像された画像は、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３つの色成分画像に分解できるが、
まず、Ｒ（赤）成分画像を考える。

赤色ビーム光の波長λ０に対しては、対象面４の白（灰
）色の地４ａの部分も赤色の目標線４ｂの部分も第２図
に示すように同程度の反射率Ｒ′をもつので、ビーム光
は対象面４のどの部分に当っても同じように良く反射さ
れ、Ｒ（赤）成分画像に明るい部分として現われる。

青色照明（中心波長λ１で代表する）の反射光は、第３
図、第４図に示すようにＲ（赤）画像の感度波長領域か
らはずれているので、Ｒ（赤）成分画像には現われ゛な
い。

したがって、Ｒ（赤）成分画像にはビーム光像画像のみ
が含まれる。（第５図（ｂ）参照）次にＢ（青）成分画
像を考える。

赤色ビーム（波長λ０）の反射光は、第３図、第４図に
示すようにＢ（青）画像の感度波長領域がはずれている
ので、Ｂ（青）成分画像には現われない。

青色照明（中心波長λ１）に対しては、第２図に示すよ
うに、対象面４の白（灰）色の地４ａの部分に比べて赤
色の目標線４ｂの部分の反射率Ｒ′が十分少さいので、
Ｂ（青）成分画像には目標線４ｂの部分が暗く、地４ａ
の部分が明るくコントラスト良く現われる。

したがって、Ｂ（青）成分画像には、目標画像のみがコ
ントラスト良く含まれる。（第５図（ｃ）参照）。

すなわち、Ｒ（赤）画像のビーム像から距離と傾きが算
出でき、Ｂ（青）成分の画像から目標線４ｂが各々分離
して精度良く検出できる。

なお、ビーム光源１の波長（λ０）と照明光の波長（λ
１）はカラーテレビカメラ２のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の各画面の感度領域に振り分けられていれば他の
波長でも良い。

また、ビーム光源１の単色性は、目標線検出画像の感度
波長領域にスペクトルが侵入しなければ良いという程度
であり、レーザ光である必要はない。

次に、特許請求範囲第２の視覚センサ装置を第６図に示
す。

第６図中の赤色ビーム光源１はＨｅＮｅレーザｌａ、ビ
ームエクスパンダ１ｂ及び円形スリットｌｃから成り、
円形平行スポット光を対象面４に照射する。

テレビカメラ（白黒用）２′は、その中心軸がビーム光
軸と角度φをなすように設置されている。

処理装置３は、テレビカメラ２′からの画像信号を処理
して対象面４までの距離と対象面４の傾きを算出する。

このとき、対象面４の白（灰）色乱反射面の地４ａの部
分に赤色で目標線４ｂ等のマークを描いておく。ただし
地４ａ、目標線４ｂの反射率Ｒ′は第２図に示すように
ビーム光の波長λ。でほぼ等しくなるように白（灰）色
を調整しておく。

そうすれば、前記スポット光像は、スポット光が目標線
４ｂにかかっても欠けることなく、距離、傾き測定精度
を保持できる。

このことは既に述べたＲ画面の場合と同様である。

白（灰）色の地４ａの上の赤色の目標線４ｂは、目視な
いし他の視覚センサによって検出できる。

なお、赤色以外のマーク（例えば緑、青等）に対しても
、光源１の波長をマークの分光反射率と地の反射率が同
程度の波長領域に含まれるようにすれば、同様の効果を
得る。

また、光源１は、レーザ光である必要はなく、ある程度
の波長領域にわたってエネルギーが分布していても良い
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る視覚センサ装置は、
光ビーム光源とカラーテレビカメラとカメラ視野照明装
置とカラーテレビカメラで撮像したカラー画像信号を処
理して対象までの距離と対象面の傾きを算出しかつ対象
上に描かれたマークを検出する手段とを備えた視覚セン
サ装置において、前記ビーム光の波長スペクトルがカラ
ーテレビカメラのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいず
れかの感度波長領域に含まれ、かつ前記カメラ視野照明
装置の光の波長スペクトルがビーム光の波長が含まれる
領域以外のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの
感度波長領域に含まれ、かつ互いに他方が属するＲ（赤
）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの感度波長領域に光
の波長スペクトルがしみ出さないようにして、対象まで
の距離と、傾きと、対象上に描かれた前記ビーム光の波
長スペクトルを選択的に反射し、かつ前記カメラ視野照
明装置の光の波長スペクトルを少ししか反射しないマ一
りとを検出するように構成したので、ビーム光の受光像
の欠けを生ずることなく精度良く、距離に傾きを計測す
ると同時に、マークの像を高いコントラストで画像取得
することができる。

また、本発明に係る第２の視覚センサ装置は、光ビーム
源とテレビカメラとテレビカメラで撮像した画像信号を
処理して対象までの距離と対象面の傾きを算出する手段
とを備えた視覚センサ装置において、前記光ビーム源の
波長スペクトル１２が、計測対象上のマークの分光反射
率とマーク以外の地の部分の分光反射率が同程度の波長
領域に含まれるようにしたので、計測対象物上に目標線
等のマークが記入でき、しかも高い距離、傾き精度が対
象全領域にわたって保持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第６図は本発明の一実施例の構成説明図、第２
図は対象面における地の部分と目標線等のマークの部分
の分光反射率を示すグラフ、第３図はビーム光源と照明
装置の発光スペクトル分布の概略を示すグラフ、第４図
はカラーテレビカメラのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の各成分画面の分光感度特性の概略を示すグラフ、第５
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は取得画像の説明図である。 。 １は赤色ビーム光源、２はカラーテレビカメラ、２′は
テレビカメラ、３は処理装置、４は対象面、５は青色照
明装置。 出願人　　株式会社　小　松　製　作　所代理人　　弁
理士　　米　原　正　章

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビーム光源と、カラーテレビカメラと、カメラ
   視野照明装置と、カラーテレビカメラで撮像したカラー
   画像信号を処理して対象までの距離と対象面の傾きを算
   出し、かつ対象上に描かれたマークを検出する手段とを
   備えた視覚センサ装置において、前記ビーム光の波長ス
   ペクトルがカラーテレビカメラのＲ（赤）、Ｇ（緑）、
   Ｂ（青）のいずれかの感度波長領域に含まれ、かつ前記
   カメラ視野照明装置の光の波長スペクトルがビーム光の
   波長が含まれる領域以外のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青
   ）のいずれかの感度波長領域に含まれかつ互いに他方が
   属するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの感度
   波長領域に光の波長スペクトルがしみ出さないようにし
   て、対象までの距離と、傾きと、対象上に描かれた前記
   ビーム光の波長スペクトルを選択的に反射し、かつ前記
   カメラ視野照明装置の光の波長スペクトルを少ししか反
   射しないマークとを検出するように構成したことを特徴
   とする視覚センサ装置。
2. （２）光ビーム源とテレビカメラとテレビカメラで撮像
   した画像信号を処理して対象までの距離と対象面の傾き
   を算出する手段とを備えた視覚センサ装置において、 前記光ビーム源の波長スペクトル１２が、計測対象上の
   マークの分光反射率とマーク以外の地の部分の分光反射
   率が同程度の波長領域に含まれることを特徴とする視覚
   センサ装置。