JPH02103689A - 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Ｈｌｆｆに係
り、とくに対象面までの距離と対象面の傾きおよび目標
線などの対象面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〕

対象面までの距離および傾きを検出するこの種の視覚セ
ンサ装置として、特願昭６２−２２７３４２号に本願出
願人が既に提案したものがある。

ここで提案している視覚センサ装置は、光源から対象面
に円筒状の光ビームを照射し、被測定対象面上での散乱
光を閑曲ＦＪ像としてテレビカメラにより撮像し、撮像
された開局ａ像の変形の度合によって被測定対象面まで
の距離と傾きを処理回路によって求めるものである。

一方、対象面に描かれたマークを検出する視覚センサ装
置として、特願昭６３−５６４００号に本願出願人が提
案した視覚センサ装置がある。

ここで提案している視覚センサ装置は、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光の波長スペクトルがはみ
出さないようにして、対采までの距離と、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
成したものである。

（発明が解決しようとする課題］ 上記のような視覚センサ装置において、対象面までの距
離と傾きを精度良く検出するためには、光ビームの光量
が大きく、しかも対象面上のマークによる影響が小さく
なることが望ましい。しかし、光ビーム光Φを大きくす
ると、マークを検出する際にその背景（地色）とのコン
トラストが低下し、マーク位置の検出精度が悪化する。

そこで、光ビームの光量としてはマークとその背景との
コントラストを勘案して検出精度が最も良くなる光量を
選択することが必要になる。しかし、この光量の選択は
試行錯誤的に行なわなければならないため、選択作業が
極めて面倒であるという問題がある。

一方、カラーテレビカメラの分解能は白黒テレビカメラ
の分解能に比べて悪く、約１／２程度である。このため
、光ビームの光量を適切に選択したとしても対象面まで
の距離や傾きの検出精度は白黒テレビカメラを用いた場
合より悪く、また画像信号の処理回路も複雑になり、視
覚センサ装置全体の小形化および低コスト化をはかる上
で支障がある。

本発明の目的は、対象面に描かれたマークの影響を気に
せずに対象面までの距離と傾きならびに前記マークを高
精度で検出することができ、しかも小形化と低コスト化
を図ることが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） 本発明は、テレビカメラを白黒テレビカメラで構成し、
かつ対象面までの距離と傾きを検出する時は光ビーム光
源から円筒状光ビームを発生させてマークを含む対象面
に照射させると共に、前記白黒テレビカメラのシャッタ
ースピードを前記円筒状光ビームの発生タイミングに同
期させて速い値に切替え、 マークを検出する時は必要に応じて補助照明装置によっ
て対象面に照明を与え、かつ前記白黒テレビカメラのシ
ャッタースピードを前記補助照明装置による照明光の発
生タイミングに同期させて遅い値に切替える照明とシャ
ッタースピードの同期制御手段と、前記シャッタースピ
ードが速い値に切替えられている時は前記白黒テレビカ
メラで得られた画像信号を対象面の距離と傾きを検出す
る手段に転送し、前記シャッタースピードが遅い値に切
替えられている時は前記白黒テレビカメラで得られた画
像信号を対象面のマークを検出する手段に転送する画＠
信丹転送先切替え手段とを設けることにより構成される
。

〔作用〕

対象面までの距離と傾きを検出する時は、マークの影響
を受けないように光ωの大きな光ビームを対象面に照射
する。同時に、露光過多とならないように白黒テレビカ
メラのシャッタスピードを速くする。これによって得ら
れた画像信号は距離と傾きを検出手段に転送する。

・一方、マークを検出する時は、マークと地色のコント
ラストを高めるべく必要に応じて補助照明装置による照
明を与え、この状態で白黒テレビカメラのシャッタスピ
ードを「クシでマークを撮像し、冑られた画像信号をマ
ークの検出手段に転送する。

すなわち、対象面までの距離および傾きとマークを検出
する際の光量とシャッタスピードが各検出対象別に自ｖ
Ｊ設定される。このため、距離と傾きを検出する際には
マークの存在を気にしなくても済む。逆にマークを検出
する際も地色とのコントラストの良否を気にしなくても
済む。

〔実施例〕

第１図は本発明による視覚センサ装置の一実施例を示す
概略構成図である。図において、１は円筒状の中色可視
光ビーム２を対象面３に照射する単色可視光源、４は対
象面の像を撮像する白黒テレビカメラ、５はこの白黒テ
レビカメラ４の視野照明用の補助光源、６は単色可視光
源１からの光ビーム２の発生と補助光源５からの照明光
９の発生を白黒テレビカメラ４の撮像周期に同期して制
御すると共に、白黒テレビカメラ４のシャッタスピード
を対象面３までの距離および傾きの検出時とマーク８の
検出時とで異ならせる同期制御回路である。

また、７Ａは距離および傾きの検出時に白黒テレビカメ
ラ４から得た画像信号を距離および傾きを検出する処理
回路（図示せず）に転送するスイッチ、７Ｂはマーク３
の検出時に白黒テレビカメラ４から得た画像信号をマー
ク３を検出する処理回路（図示せず）に転送するスイッ
チであり、これらスイッチ７Ａ、７Ｂはいずれも同期制
御回路６によってオンオフ制御される。

次に動作について第２図のタイムチャートを参照して説
明する。

まず、第２図（ａ）に示すようにオフからオンに立上が
る測定指令信号が同期制御回路６に入力されると、該同
期制御回路６は第２図（ｂ）に示す白黒テレビカメラ４
の垂直同期信号に同期してその１周期毎に単色可視光源
１をオンし、円筒状の単一可視光ビーム２を対象面３に
向けて照射させる。また、この単一可視光ビーム２の照
射と同タイミングで白黒テレビカメラ４のシャッタスピ
ードを第２図（ｅ）に示すように速くする。これは、対
象面３から得る像が露光過多とならないようにするため
である。

また、同期制御回路６は単一可視光ビーム２を照射して
いない垂直同期信号の次の周期では、マーク８とその地
色とのコントラストを強調すべく第２図（ｄ）に示すよ
うに補助光源５をオンし、この補助光源５からの照明光
９を対象面３に向けて照射させる。同時に、白黒テレビ
カメラ４のシャッタスピードを遅くする。

これによって、測定指令信号が入力された後の垂直同期
信号の１周・期目では、円筒状の光ビーム２による対象
面３の閉曲線像が白黒テレビカメラ４で撮像され、その
画像信号は同周期でオン（第２図ｆ）となっているスイ
ッチ７Ａを介して対象面までの距離と傾きを検出する処
理回路に転送される。また、垂直同期信号の次の周期で
はマーク８の像が白黒テレビカメラ４で搬像され、その
画像信号は同周期でオン（第２図ｑ）となっているスイ
ッチ７Ｂを介してマーク７を検出する処理回路に転送さ
れる。

これによって、垂直同明信号の１周期おきに対象面３ま
での距離および傾きと、マーク８とが検出される。

このように本実施例においては、対象面３に対する光量
をを変えるのと同時に、白黒テレピノ」メラ４のシャッ
タスピードを変えているため、各検出対象を他方の検出
対象を気にせずに検出することができる。また、白黒テ
レビカメラ４を用いているため、各検出対象を高精度の
分解能で検出することができたうえ、画像信号を処理す
る回路を簡単にすることができ、その結果として視覚セ
ンサ装置自体の小形化と低コスト化を促進することがで
きる。また、垂直同期信号の１周期おきに高速で各検出
対象を検出しているため、ロボットなどの３次元動作Ｔ
作ぼ械における目標線やマークのティーチング用センサ
として利用することができる。

なお、検出対象は垂直同期信号の１周期おきに平等な頻
度で検出しているが、各検出対象毎に別々の検出周期を
設定してそれぞれ異なる頻度で検出するようにしてもよ
い。また、単色可視光ビーム２は、これと同等の光量を
有する可視光ビームであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、検出対象面に対す
る光量を検出対象に応じて変えると同時に、白黒テレビ
カメラのシャッタスピードを変えているため、対象面ま
での距離および傾きとマークとを検出する際に、他方の
検出対象を気にせずに検出することができる。また、白
黒テレビカメラを用いているため、各検出対象を高精度
の分解能で検出することができたうえ、画像信号処理回
路の構成が筒中になり、視覚センサ装置自体の小形化と
低コスト化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図（
ａ）〜（ａ）は実施例の動作を説明するだめのタイムチ
ャートである。 １・・・単一可視光源、２・・・単一可視光ビーム、３
・・・対象面、４・・・白黒テレビカメラ、５・・・補
助光源、６・・・同期制御回路、７Ａ、７Ｂ・・・スイ
ッチ、８・・・マーク。 第 図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビーム光源と、テレビカメラと、該テレビカメラの視
   野照明用の補助照明装置と、前記テレビカメラで撮像し
   た画像信号を処理し、対象面までの距離と傾きを算出し
   、かつ対象面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、 前記テレビカメラを白黒テレビカメラで構成し、かつ対
   象面までの距離と傾きを検出する時は前記光ビーム光源
   から円筒状光ビームを発生させてマークを含む対象面に
   照射させると共に、前記白黒テレビカメラのシャッター
   スピードを前記円筒状光ビームの発生タイミングに同期
   させて速い値に切替え、 マークを検出する時は必要に応じて前記補助照明装置に
   よって対象面に照明を与え、かつ前記白黒テレビカメラ
   のシャッタースピードを前記補助照明装置による照明光
   の発生タイミングに同期させて遅い値に切替える照明と
   シャッタースピードの同期制御手段と、 前記シャッタースピードが速い値に切替えられている時
   は前記白黒テレビカメラで得られた画像信号を対象面の
   距離と傾きを検出する手段に転送し、前記シャッタース
   ピードが遅い値に切替えられている時は前記白黒テレビ
   カメラで得られた画像信号を対象面のマークを検出する
   手段に転送する画像信号転送先切替え手段と、 を備えることを特徴とする視覚センサ装置。