JPH023806A - ロボット制御システム - 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】 本発明は一般的には作働端が経時的に辿るべき軌道を追
跡するためのロボット制御に、詳細には前方感知型光学
センサーを具える産業用ロボットの制御システムに係わ
る０本発明はシームまたはシミインドにおける溶接、切
断及びシーラント／接着剤塗布に応用できる。

説明の便宜上、ロボットによるアーク溶接シーム追跡シ
ステムに関して本発明を説明する０本発明の要点は次の
２つである：第１は工具よりも前方に感知されるシーム
経路を追跡するための、ロボットまたはその他の作働端
マニピュレーターの自動的誘導、第２はシーム経路を検
出し、産業用ロボットの制御に必要なパラメーター情報
を作成するための画像処理である。

下記の技術は１９８２年に開催されたロボットの視覚及
び感覚制御に関する第２回国際会議議事録の１８９−２
００ページに掲載されたＷ、Ｆ、ＣＬＯＣＫＳＩＮ％Ｐ
、Ｇ、Ｄａｖｅｙ、　Ｃ，Ｇ、Ｍｏｒｇａｎ及びＡ、Ｒ
，Ｖｉｄｌｅｒの論文“Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　Ｉｎ　Ｖｉ
ｓｕａｌ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　Ｆｏｒ　Ｒｏｂｏｔ＾ｒ
Ｃ−Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｏｆ　Ｔｈ１ｎ　５ｈｅｅｔ　５
ｔａｅｌ　”から公知である。

１）レーザー・ビームを利用して、追跡すべきシーム上
に光線条を形成し、カメラによって２軸座標子面内に光
線条画像を形成したのち、三角法を利用することによっ
て溶接すべきシームまたはジヨイントを３軸座標系で表
示する； ２）光線条によってシーム上に識別される各点に関する
情報をデジタル計算し、データベースに記憶させる； ３）光学的に得られたデータを利用してロボット位置を
表わすモデルを作成し、三角法で光学的かつデジタル的
に得られた情報とジヨイント・ギャップやシミインド・
コーナーの実際の位置との誤差、スタンドオフ及び横方
向誤差を求める；４）これらの誤差を利用して溶接トー
チ制御を修正する。

ただし、上記文献の場合、光学的画像形成とジヨイント
検出が２つの連続するシーム経路に沿って行われるトー
チ制御とは別に行われ、２つの連続するシーム経路のう
ち、第２のシーム経路だけが実際の溶接に利用される。

視覚的感知と溶接を同時に進めながら適応ロボット溶接
を行なう方法は１９８３年１１月６−１０日にマサチュ
ーセッツ州ケンブリッジで開催されたロボット視覚及び
感覚制御！３回会議議事録の６４１−６４８ページに掲
載されているＭ、Ｄｕｆｏｕｒ及びＧ、Ｂｅｇｌｆｌの
論文“＾ｄａｐｔｉｖｅ　Ｒｏｂｏｔｉｃ　ｍｏｌｄｉ
ｎｇ　Ｌｌｓｉｎｇ　Ａ　ＲａｐｉｄＰｒｅ−Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｏｒ″から公知である。ロボットのリアルタイム
制御が主題であることは本願と同じであるが、この論文
は光学的感知によって得られた情報に応答してロボット
をフィードバック制御する場合を考察している。

シーム光線条像を利用してシームを認識し、溝中心位置
を計算して溝パターンを認識し、トーチ位置ぎめを制御
することは１９８１年８月２４−２８に京都で開催され
た“Ｅｉｇｈｔｈ　Ｔｒｉｅｎｎｉａｌ　Ｗｏｒｌｄ　
Ｃｏｎｇｒａｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎ、　Ｆ
ｅｄ、　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏ１″
の議事録（Ｏｘｆｏｒｄ、Ｅｎｇｌａｎｄ；　Ｐｅｒｇ
ａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ１９８２年刊、ｖｏｌ、４．２，
１１７−２１１２ページ）に掲載された鯖、にａｗａｈ
ａｒａ及びＨ，Ｍａｔｓｕｉの論文”　Ｔｒａｃｋｉｎ
ｇＣｏｎｔｒｏｌ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｆｏｒ　　＾ｒ
ｃ　　Ｗｅｌｄｉｎｇ　　ｔｌｓｉｎｇ　　Ｉｍａｇｅ
Ｓｅｎｓｏｒ”から公知である。トーチよりも前方で光
学的検出が行われ、この光学的データから得られたター
ゲツト値はトーチが光学的に感知された点に達すると制
御のため入力するように遅延させられる。

しかし、この公知技術は感知場所と溶接場所という２つ
の互いにずれた場所の間に単純な相関関係が成立するこ
とを前提にしている。６つの自由度を含み、比較的複雑
なシームを加工しなければならない産業用ロボットの場
合、現実にこのような単純な相関関係は成立しない。

１９８１年東京で開催された産業用ロボットに関する第
１１回国際シンポジウムの議事録１５１−１５８ページ
に掲載されたＴａｋａｏ　Ｂａｍｂａ、　ＨｉｓａＬｃ
ｈｉ　Ｍａｒｕｙａｖｓａ、　Ｅｉｉｃｈｉ　０ｈｎｏ
及びＹａｓｕｎｏｒｉ　Ｓｈｌｇａの論文“ＡＶｉｓｕ
ａｌ　５ｅｎｓｏｒ　Ｆｏｒ＾ｒｃ−Ｗｅｌｄｉｎｇ　
Ｒｏｂｏｔｓ”から、下記の技術は既に公知である： １）追跡すべ鮒トラックにスリット光線を当てて一連の
光線条を形成する： ２）三角法により光線条から２−Ｄシーム像を得る； ３）感知平面内におけるロボット位置の中心からの水平
方向偏差を検出する； ４）ロボット制御システムに偏差信号を送ってトーチ経
路を修正する。

この公知技術ではロボットの制御が分析されず、従来の
フィードバック方式以外の解決策は全く提案されていな
い。

５つの自由度を有するアーク溶接ロボットの制御に視覚
的誘導を採用することは１９８４年１０月２−４日、ス
ウェーデン、ゴーテンプルクで開催された産業用ロボッ
トに関する第１４回国際シンポジウムで発表されたＴ、
　Ｂａｍｂａ、　Ｈ，Ｍａｒｕｙａｍａ、　Ｎ、にｏｄ
ａｉｒａ及びＥ、　Ｔｓｕｄａの論文”Ａ　Ｖｉｓｕａ
ｌ　Ｓｅａｍ　ＴｒａｃｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ
　Ａｒｃ−Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｒｏｂｏｔｏｓ　　　（３
６５−３７３ベージ）から公知である。しかし、ここで
は溶接トーチを中心に感知装置を回転させながらシーム
領域を周期的に走査することによフて感知が行われロボ
ットの制御はフィードフォワードを考慮せずに直接行わ
れる。

コンピューターによって処理、解読されるカメラ画像に
応答して６自由度でロボットを制御する技術は１９８３
年１１月６−１Ｏ日、マサチューセッツ、ケンブリッジ
で開催されたロボットの視覚及び感覚制御に関する′ｆ
Ｓ３回会議に発表されたり、　Ｇｒａｈａｍ、Ｓ、　Ａ
、　Ｊｅｎｋｉｎｓ及びＪ、　Ｒ，Ｗｏｏｄｗａｒｋの
論文（４３３−４３９ページ）　Ｍｏｄｅｌ　Ｄｒｉｖ
ｅｎ　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｔｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＡＳｕｒ
ｆａｃｅ　Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　Ｒｏｂｏｔ’″から公
知である。ただし、この公知技術では、予定経路及びコ
ンピューター・モデルのオフライン分析及び計測を利用
してロボット動作を計算することによってリアルタイム
制御の問題を解決している。

光学的センサーの座標に使用すべき溶接ジヨイントの５
つの特徴点を検出し、座標変換により前記特徴点からロ
ボットを制御するための情報を得ることは１９８３年１
１月６−１０日、マサチューセッツ州ケンブリッジで開
催されたロボットの視覚及び感覚制御第３回会議議事録
に掲載されているＧ、　Ｎａｃｈｅｖ、　Ｂ、　Ｐａｔ
ｋｏｖ及びり、　Ｂｌａｇｏｅｖの論文″Ｄａｔａ　Ｐ
ｒ。

ｃｅｓｓｉｎｇ　Ｐｒｏｂｌｅａ＋　Ｆｏｒ　Ｇａｓ　
Ｍｅｔａｌ　Ａｒｃ（ＧＭＡ）　　Ｗａｌｄｅｒ　　（
６７５−８８０ページ）から公知であるが、このアプロ
ーチはロボットの固有特性から外部的に制御指令を与え
るのではなく、ロボットをこのような作業に適応させる
ことを前提としている。

光学的感知システムからトーチが辿るべき経路の座標を
求め、カメラ座標から工作物座標への変換を利用するこ
とによりロボット・コントローラを介してトーチを正し
く位置ぎめすることは前記第３回会議議事録に掲載され
ているＧ、　Ｌ、　Ｏｏｍｅｎ及びＷ、　Ｐ、　Ａ、　
Ｖｅｒｂｅｅｋの論文”Ａ　Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ　０ｐ
ｔｉｃａｌ　　Ｐｒｏｆｉｌｅ　　５ｅｎｓｏｒ　　Ｆ
ｏｒ　　Ｒｏｂｏｔ　　Ａｒｃ　　’ｌｌｅｌｄｉｎｇ
　　　（６５９−６［１８ページ）から公知である。た
だし、その実施の態様は示されておらず、この課題に伴
なう問題点もその解決策も示されていない。

光線茶抽出による視覚処理を利用して指示経路を移動す
る溶接ロボットを視覚的に誘導するための溶接ジヨイン
トの特徴を認識し、補間法によってジヨイント・ルート
位置及びその指示経路からの距離を検出してロボットを
制御、修正することは１９８６年１１月刊Ｗｅｌｄｉｎ
ｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ、３３−４１ページに掲載されたＪ
、　Ｆ、　Ａｇａｐａｋｉｃ、　Ｊ、　Ｍ、にａｔｚ、
　Ｍ、　Ｋｏｉｆｍａｎ、　　Ｇ、Ｎ、Ｅｐｓｔｅｉｎ
％　Ｊ、Ｍ、Ｆｒｉｅｄｍａｎ、　　Ｄ、０．Ｅｙｒｉ
ｎｇ及びＨ，Ｊ、　Ｒｕｔｉｓｈａｕｓｅｒの論文“Ｊ
ｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ａｎｄ　　Ａｄａｐｔｉ
ｖｅ　　Ｒｏｂｏｔｉｃ　　Ｗｅｌｄｉｎｇ　　Ｕｓｉ
ｎｇ　　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｏｆ　Ｔｈｅ
　Ｗｅｌｄ　Ｊｏｉｎｔ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　”から公
知であるが、この公知技術はロボットの指示経路を利用
するものであり、フィードフォワード・アプローチはと
らない。

作働端の予想位置を計算、制御しながらその次の動作を
明らかにするため、種々の前方感知技術が既に採用され
ている。例えば、米国特許＄４，５０１．９５０号、４
，５４２，２７９号；４，５９０，３５６．４，６６３
，７２６号及び第４，６７５，５０２号を参照されたい
。しかし、これらはいずれも感知シームまたはジヨイン
トに沿った固有のロボット動作に必要な補正を求めるた
めリアルタイム・で、かつフィードフォワード制御下に
感知場所と外挿指示経路場所とを相関させる方法を開示
してはいない。例えば、米国特許第４゜５９０．３５１
ｉ号；４．５４２，２７９号：及び４，５０１．９５０
号は木質的にはターミナル・ホーミングに係わり、静的
な指示経路により制御が行なわれるのではない。

米国特許第４．６１！３，７２６号はロボット・システ
ムそのものに係わる。従って、ロボットは自動シーム追
跡システムにとってアプリオリではない。

米国特許第４，６７５，５０２号は前方感知型視覚シス
テムを具え、ロボット指示経路を利用するリアルタイム
・ロボット・コントローラーを開示している。変換され
た感知場所データを待ち行列に記憶させ、工具よりもや
や前方の場所をターゲットとして検索し、これを指示経
路と比較することによって現在位置からの工具移動を修
正し、制御する、指示経路の回復は行われず、フィード
フォワード制御下にロボットが目ざす予想工具位置を定
めるため、速度ではなく通過距離を考慮する。

以　　下　　余　　白 本発明はその特徴の１つとして、補間法を採用する。こ
の点については公知技術としての米国特許第４，８８３
．５４３号は時間に基づくロボットの補間制御を開示し
ているが、本発明とは異なり、通過距離に基づく補間は
行われない。同じく時間に基づく補間法が米国特許第４
，８８３，７２６号に開示されている。

本発明は画像プロセッサーと連携する光学的シーム追跡
装置の前方感知型センサーよりも後方に位置する作働端
をリアルタイムで制御するロボット制御システムと、作
働端の現在位置に応答して対応のシーム場所に関連して
フィードフォワード方式で作働端を予想位置にむかって
制御する制御プロセッサーと、シーム上の順次感知され
た場所を示す画像プロセッサーを含み、制御プロセッサ
ーが前記感知された場所をセンサーの起点からの通過距
離と相関させると共に、作働端位置をその起点からの通
過距離と相関させるように構成されており、前記対応シ
ーム場所が画像プロセッサーから得られる感知場所及び
予想位置に対応する通過距離に基づいて制御プロセッサ
ーによって検出され、予想位置が制御プロセッサーによ
り、ロボットの指示経路上において外挿で得られた通過
距離と相関させられ、対応シーム場所が画像プロセッサ
ーの感知場所のうちから、前記外挿距離の関数として得
られ、対応シーム場所が適用される外挿通過距離と境を
接する通過距離に対応する２つの連続する感知シーム場
所間を制御プロセッサーが補間することによって求めら
れることを特徴とする。

また、本発明では作働端をその現在位置から対応のシー
ム場所に基づく指示経路に関してフィードフォワード制
御し、その際、前記指示経路は前記作働端現在位置に基
づき制御プロセッサーによって回復され、同じく前記現
在位置から外挿作働端位置及び予想通過距離が得られる
。前記対応シーム場所と回復指示経路から誤差が得られ
、これがフィードフォワード制御に利用される。フィー
ドフォワード制御が周期的に行われ、新しい作働端位置
及び外挿位置ごとに制御プロセッサーによつて通過距離
が測定され、記憶される。前方感知型センサーは作働端
より一定距離だけ前方に設置され、作働端位置及び感知
シーム場所に対応する通過距離を求める際に前記一定距
離が考慮される（以　下　余　白） 添付図面に沿って本発明の実施例を以下に説明する。

好ましい実施例は互いに作用し合う３つのマイクロコン
ピュータ−１即ち、ロボット・プロセッサーＲＢ、制御
プロセッサーＣＰ及び画像プロセッサーＩＰを含む。ロ
ボット・プロセッサーは産業用ロボットの一部であり、
公知であるから説明を省く。指示経路に従フて動作し、
ロボット作働端の位置及び姿勢を制御する０本発明の好
ましい実施例を２つの部分、即ち、制御プロセッサーと
画像プロセッサーに分けて以下に説明する。制御プロセ
ッサーは画像プロセッサーから得たデータを利用し、ロ
ボット・プロセッサーに制御信号を＼ 送る。画像プロセッサーは作働端に先行してシーム経路
上の場所を感知する光学的シーム追跡システムの一部で
ある。追跡のための光学的感知及び産業用ロボットの制
御はロボット・システム内で指示経路を得られない状況
で行われる。制御プロセッサーはロボット・システムと
連携し、作働端の位置及び姿勢に関する情報を受信し、
これに基づいて指示経路を推定すると同時に、先行の制
御ステップに基づき、工具が経路をその起点から辿った
通過距離を絶えず計算する。他方、画像プロセッサーは
感知された場所から場所への通過距離及びそれぞれの通
過距離に対応するそれぞれの場所の空間座標を出力する
。こうして両プロセッサーから得たデータに基づき、制
御プロセッサーは少なくとも１制御ステツプ後に予想さ
れる作働端位置を繰り返し外挿する一方、補間により、
正確に対応するシーム経路上の感知場所を計算する。

この対応感知場所からこれに関する空間座標が明らかに
なるから、制御プロセッサーは同じ制御ステップにおい
て、感知された座標と、回復指示経路上の外挿または予
想作働端位置の座標とを比較して誤差を求めることがで
きる。ロボットの制御は作！！１ｔ４１１が現在位置か
ら移動する過程で予想位置に対してフィードフォワード
方式で行われる。

シーム及びその中心が鮮明に解読されるようにビデオ信
号のデジタル化に続いて２−Ｄカメラ画像からの画像処
理が行われ、これに基づいて、通過距離ごとに感知シー
ム経路場所の３−Ｄ座標及び３軸方向性を求め、制御プ
ロセッサーがこれらのデータをＩＡ理する。

画像プロセッサーと制御プロセッサーはシーム追跡及び
ロボット制御において一体として動作する。このためシ
ステムは３つのコンピューターを組み合わせる： （画像処理に関与する）第１コンピユーターは光学感知
システムと連携して、光学的に感知されたシームまたは
ジヨイント画像に基づいて位置ぎめされる工具に先行し
てシームまたはジヨイントを表出し、前記シームまたは
ジヨイントに沿った工具の移動を制御するための座標中
心に相当する中心点またはコーナー点を求める、 （ロボット・プロセッサーに対応する）第２コンビエー
タ−は産業用ロボットと一体化されていて、指示経路を
辿るのに必要な、かつロボットのサーボ・ループに入力
される指令を発すると共にシームまたはジヨイントに沿
った工具の位置を６つの自由度について計算する、 （制御処理に関与する）第３コンピユーターは第１コン
ピユーターに応答して、第２コンピユーターにデータを
提供し、光学的情報を実際の工具位置と相関させるため
の修正を行う。その場合、第３コンピユーターは工具が
光学センサーよりも後方を移動しつつあるという事実を
考慮する。工具の座標及び空間関係を計算する際に、工
具の現在位置から予測してリアルタイムで工具を制御す
る。

（以　　下　　余　　白） 第１図にはロボット・プロセッサーＲＰを含む公知のロ
ボット・システムを示した。ロボット・プロセッサーは
指示経路ＲＴＰからライン１を介して得られる指示経路
制御信号と、ロボットＲＢによって作動される工具の動
作及び位置ぎめに伴なうエラーを示すフィードバック信
号からライン２を介して得られる修正入力とを組み合わ
せる。

ライン１及び２の信号はロボット・ボロセッサーＲＰ内
の制御加算器インターブリーターによって組み合わせら
れ、前記インターブリーターはロボット制御に必要なパ
ラメーター、即ち、工具の３−り座標ｘ、ｙ、ｚ及び工
具軸線に関するリード／ラグ角（またはピッチ）、ロー
リング及びヨーイングをライン３を介して出力する。ラ
イン３のパラメーターを数学的に組み合わせることによ
り、そのワールド座標をライン４の工具座標に変換する
。従って、これらが移動のためのモータ及び位置ぎめの
ための各継手のアームを作動させるサーボを制御して、
シーム経路に沿ったロボットの瞬間的な位置に対して工
具が必要な空間位置及び姿勢を取るようにする。

後述するように、本発明では１）ライン５（第１３Ａ図
ライン１３７）を介してロボット・プロセッサーから繰
り返し得られる工具の実際の位置及び姿勢に関する情報
、及び２）工具前方に配置されて工具が加工すべきシー
ムまたはジ日インドを光学的に追跡する光学センサーか
ら画像プロセッサーを介して繰り返し得られる情報に基
づきフィードフォワードで求められる制御信号がライン
１（第１３Ａ図ライン１３６）を介して供給される。

第２Ａ、２Ｂ及び２０図には３つのタイプのシームまた
はジヨイント、即ち、（ａ）には２つの工作片またはプ
レートＰ１、Ｐ２を接合するため、工具、例えば溶接ト
ーチによって加工できるようなシームまたはジヨイント
を、（ｂ）には典型的には階段状、Ｖ字状及び０字状を
それぞれ呈するシームまたはジヨイントの断面形状を略
伝した次に、溝に溶接材を充填すべきジヨイントまたは
シームに沿ってトーチを位置ぎめし、移動させて行われ
る溶接操作との関連で本発明を説明する。第３図から明
らかなように、辿るべき“指示経路“をロボットに与え
て工具またはトーチをこれに沿って位置ぎめできるよう
にし、同時に、基準信号に従って動作するように工具を
制御する。従って、指示経路とシーム経路との間に基本
的な対応関係が成立する。しかし、シーム経路は工具の
動作、即ち、溶接操作を決定する正確な移動経路である
から、シームに対する加工位置への工具制御と、指示経
路に沿づたキャリッジ移動制御は空間的時間的に相関関
係にある。第１図に示すライン１及び２の信号の機能は
ライン３によって工具の移動及び位置ぎめを制御する際
にこのような空間的時間的相関関係を決定することにあ
る。

指示経路を略伝する第３図から明らかなように、指示経
路は初期場所Ｌ＃１から直線に沿って第２場所Ｌ＃２に
達し、場所Ｌ＃２において９０＠回転したのち、場所Ｌ
＃２から、同じく直線に沿フて、ただし、直線Ｌ＃１−
Ｌ＃２に対し、テ直角の直線に沿って場所Ｌ＃３へ移動
する。場所Ｌ＃３において指令信号の制御下にロボット
のキャリッジによって回転が行われ、直線に沿って、た
だし、直線Ｌ＃１−Ｌ＃２と平行な直線に沿りて場所Ｌ
＃３から場所Ｌ＃４への移動が行われる。指示経路とシ
ームそのものとの関係は第３図における指示経路、例え
ばＬＳＩ−Ｌ＃２、またはＬ＃２−Ｌ＃３、またはＬ＃
３−Ｌ＃４について直線経路を考察するだけで説明でき
る。そこで、第４図ではロボットが先ず指示経路上の初
期場所ＩＬＴＰから動作し、トーチまたは工具がシーム
経路上の場所ＩＬＳＰからスタートすると想定する。

さらにまた、ロボット・システムにおいて通常想定する
ように、制御は経路に沿って、サイズは必ずしも等しく
はないがその継続時間がｔである基本ステップまたは直
線もしくは線分ずつ行われるものとする。即ち、個々の
制御は一連の基本制御動作の一部として制御サイクル下
で行われる。その結果、ロボットは場所ＩＬＴＰから線
分ａｂ。

ｂＣ％ｃｄを画定する場所ａ、ｂ、ｃ％ｄを順次通過し
て指示経路を辿り、これと同時に工具は同じく線分ＡＢ
％ＢＣ，ＣＤを画定するシーム経路沿いの場所Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄを順次通過する。移動経路において、指示経路の
場所ｍにつき起点からの通過距離がａｄ、シーム経路の
場所Ｍにつき通過距離がＥＤとなる。サイクリング処理
において、経過時間の代りにこの通過距離が考察される
。

即ち、ロボット・システムは各サイクルごとに、ロボッ
トが指示経路上のどこに位置するかを知ると共に、工具
制御からの逆プロセスによって工具がシーム経路上のど
こに位置すべきかをも知ることになる。

ただし、以上は簡略化し過ぎた考察であり、動作が完全
に同期し、経路が真に平行であるとの仮定に基づいた考
察である。実際にはこの仮定は成り立たない。即ち、第
４図に示すように、シーム経路は理想の経路からややず
れている。しかも、指示経路は実際のシーム、ジヨイン
トまたは経路を極端に簡略化した形となっている。ロボ
ットを制御するには、工具またはトーチと、点から点へ
または連続的に加工を施されるシームとを高精度で相関
させねばならない。換言すれば、工具はシームを追跡し
なければならない。即ち、ロボットは工具と共にシーム
を追跡しなければならない。

この場合、シーム追跡装置がシームまたはジヨイントを
正確に追跡し、工具に対して、追跡装置が読み取ったシ
ームを辿るように指令するものと仮定する。これが、フ
ィードバック・システム、即ち、場所ごとに検出され、
フィードバックされるエラーを即刻オフセットできるシ
ステムに期待されている。第４図に示す例では、同図の
ＡからＭまでに感知される値ｅａ、ｅｂ％ｅｃ、ｅｄ、
ｅｍに従って、フィードバック・システムがシームのあ
る経路と指示経路との間の偏差を即時的に補正する。

実際には、ロボット・システムにおいて指示経路に基づ
く工具制御とシーム経路を追跡させる工具制御との関係
は極めて複雑である。

先づ、溶接継ぎ目の性質、工具またはトーチの性質、及
び工具で行われる作業の性質が工具をどのように移動さ
せ、位置ぎめすべきかに影響を与える。例えば継ぎ目溶
接の場合、工具先端と溶接材を充填すべき溝の底との間
に維持すべきアークまたはギャップを考慮して工具基準
を設定しなければならない。また、アークに供給すべき
必要な電圧及び電流や、溶接ワイヤーを進めたりアーク
にトーチを近づける際に維持する必要のある工具または
トーチのピッチがある。このような条件を示す第５図で
は、工具先端から溝縁までの横方向またはバイアス・オ
フセットがｄ、溝底までの垂直オフセットまたはギャッ
プがｈというのがジヨイント溝に対する工具の姿勢であ
る。　工具を、６つの軸線、即ち、工具の３−Ｄ座標、
ピッチ・ローリング及びヨーイング軸線を中心に制御す
る能力も複雑さを増す要因である。第６図が工具がヨー
イング軸線見、ローリング軸線旦及びピッチ軸線旦を中
心に姿勢制御されると同時に、位置ぎめされている状態
を示す。

さらにまた、６つの軸線、即ち、工具の３−Ｄ座標、ピ
ッチ軸線、ローリング軸線及びヨーイング軸線に沿って
工具をロボットと共に制御するという複雑な課題がある
。第６図ではベクトルＬの先端を３−Ｄワールド座標系
の座標Ｘ％ｙ、Ｚ内で姿勢制御しながら、ヨーイング軸
線ａ、ロージング軸線！及びピッチ軸線ユに沿って工具
を姿勢制御している。制御はベクトル／マトリックス代
数学、均一！標変換理論、及び不連続時間線形カ学系理
論をそのプロセスに含む゛。　　　。

工具の位置及び姿勢の変換はワールド座標において、７
ｔで与えられ、これに伴なうマトリックスベクトルＬは
３−Ｄロボット・ベースまたはワールド座標におけるｗ
Ｔｔとして表わされる工具先端の座標を示す位置ベクト
ルである。豆は（工具アプリケータ方向の）“アプロー
チ”ベクトル、ｎは“ノーマル”ベクトル、旦は“姿勢
”ベクトルである。

ｗＴｔ変換から、下記式で与えられる逆変換［ｔびド１
が得られる： ロボット・システムによる制御の演算には微分変換も伴
なう、即ち、位置及び姿勢の増分ベクトルは下記式で与
えられる６元ベクトルである：ただし、χ軸については
Δ８がχ方向の位置増分、δ８がχ軸を中心とする回転
増分を表わし、同様に、ｙＭ及びχ軸については、１つ
の座標系における微分ベクトルを下記式により他の座標
系における微分ベクトルに変換することができる：（以
　下　余　白） この場合旦、旦、ユ及びヱベクトルは［，７ｔ］−’を
起点とする。

ロボット移動及びシーム経路に関しロボット・キャリッ
ジ及び工具の自由度数が少なければこのような複雑さの
要因も少なくなる。

本発明の場合、工具位置ぎめ及び姿勢制御には６つの自
由度があり、第３図では考慮しなかつたことであるが、
シームの位置を感知し、確認すると同時に、工具を位置
ぎめしなければならず、このシーム追跡と工具作動を共
にリアル・タイムで行わねばならないから、この点で複
雑さが増大する。

この問題に対する正攻法が負フィードバックというアプ
ローチであり、このアプローチを第７図に示した。

一般的なフィードバック法によれば、工具の位置をライ
ン１３によって、シームをライン１１によってそれぞれ
感知する。ライン１１の検出信号を実シーム経路感知ユ
ニットＳＰＳによって増幅し、スケーリングすることに
より、ライン１２を介して信号を出力し、この信号がラ
イン１３の工具位置と比較されるようにする。

アナログ加算器Ｓ１がライン１４を介してエラー信号を
出力し、ロボット制御装置がこのエラー信号を利用して
エラーな０にしようとする。

ライン１０を介して工具基準信号がアナログ加算器Ｓ１
に供給され、エラーが存在しない場合には、ロボットＲ
Ｂが工具を、第５図の場合のように、溝加工に備えて位
置ぎめし、姿勢制御できるようにする。制御はコントロ
ーラＣＮＴ、一般的には第１図に略伝したアームＡＲＭ
を介してロボットによって行われる。ライン１５からの
指示経路とライン１４からの制御信号がアナログ加算器
Ｓ２を介して制御信号となり、これがライン１６を介し
てコントローラに供給される。

第８図にはコントローラ動作のこの部分を詳細に図示し
た。

指示経路はこれを画定するロケーション・リストから得
られる。リストからのデータは経路プランナーＰＰによ
って動的に制御信号に翻訳される。コントローラを典型
的には２８ミリ秒の周期で周期的に動作させることによ
り次のサイクルに対する準備段階を完了し、確立する。

工具位置ぎめ及びシーム位置検出も３つの連続的な位置
に基づき、これを平均することによって行うのが普通で
ある。即ち、現在位置及び先行する２つの位置について
それぞれの値を記憶する。新しい位置に関するデータを
加えたら、前記先行位置に関するデータを記憶手段から
消去する。この操作をそれぞれの新しい工具位置に関す
る制御作業ごとに行う。この操作を以下に３チック遅１
（３ＴＤ）と呼称する。従って、ライン１４のエラー信
号はライン１４′の平均エラー信号に翻訳され、この平
均エラー信号はスイッチＳＷの位置に応じて累積的にま
たは非累積的に利用される。累積モードの場合、加算器
が３チック情報を受信し、アナログ加算器Ｓ２に至るラ
イン１８の出力からのフィードバック値を前記３チック
情報に加算する。非累積モードの場合にはライン１４゛
のエラー信号がスイッチＳＷを介してそのままアナログ
加算器Ｓ２に伝送される。

ライン１６の信号はコントローラＣＮＴ内で特定軸に関
する変数、または全部で６つの継手に関する座標に変換
される。第８図はＩＫＳにおける逆変換に利用される１
つの継手に関する個別エラー信号と、３つのフィードバ
ック・ループ、即ち、トルク・フィードバック・ループ
（ＴＴＢ）、速度フィードバック・ループ（■ＦＢ）及
び位置フィードバック・ループ（ＰＦＢ）を介して継手
角度に作用するライン１７の後続制御信号を図解する。

なお、前記後続制御信号は時変化継手動的制御ループＪ
ＤＬを介し、継手モータへの出力ライン１９の制御信号
で継手を制御することにより制御ライン１６のエラーを
同時に０にする。

特定ロボットの動作は継手動作の力学的作用が２８ミリ
秒以内に消えるように制御されるから、制御のためにロ
ボットをモデリングする際には設定点と遅延効果だけを
考慮すればよい。

非累積モードの場合の運動は ｗｐ’（に）−ｗＰ’ｔ−ｔｈｔ（Ｋ）”Ｐｓｈ＋ｒｔ
（Ｋ−３）及び ｗｏｔ（に）＝（Ｋ）　：Ｒｏｔ［ｘ、δ、　（Ｋ−３
）］：Ｒｏｔ［ｙ、δｙ　（Ｋ−３）］：Ｒｏｔ［ｚ、
δ言に−”）］　：ＷＯｔｔａｕｇｈｔで表わすことが
できる。ただし、ｗｏｔ（Ｋ）は工具ｗＰｔ（Ｋ）−ｗ
Ｐｔｔ−ｕｔｈｔ（Ｋ）＋　ΣＰｇｈＩｒｔ（ｍ）及び ｗｏｔ（Ｋ）　−（に）：Ｒｏｔ［ｘ、Ｔ：、δＸ　（
０１）　］　：Ｒｏｔ　［ｙ、　’Ｘδ、　（＋ｎ）　
］　：Ｒｏｔ［ｘ、２６ｍ（ＩＩり］：ｗｏｔｔａｕｒ
ｈｔフィードバック制御には感知が必要であり、追跡す
べきシームに関する情報システムを提供すると共に最新
のコンピューター制御ロボット・システムの演算素子に
対する適切なデータを作成するセンサーの開発が必要で
あった。この目的を達成するため、多くの場合電子光学
的な方法が採用されている。電子光学システムの場合、
シームを自動的に追跡するためシームまたはジヨイント
の位置及び寸法を測定できる視認システムを使用する。

好ましい実施態様としては、第９図に示すように、ジヨ
イントから反射されたレーザー光線条画像で位置、寸法
の測定が行われている。投光器ＰＲＪからの光線が横断
方向にジヨイントＪＮＴを走査し、走査光線の平面に対
して角度φで、カメラＣ，ＡＭが溝及び境界平面または
境界板Ｐ１、Ｐ２の表面に形成される光線条の像を捕捉
する。典型的な像は第２Ａ、２Ｂ、２Ｃ図の（ｂ）に示
したような形状を呈する。このプロセスは周期的に行わ
れ、駒ごとにカメラ画像が読み取られるから、シーム沿
いのストローブ・シーケンスの個々の場所において不連
続の形で光線条が検出される。

この方法で、シームに沿って１つの場所から次の場所へ
追跡すべき光線条の中心Ｃを検出する。

第１０図は経路に沿ってシームを感知し、移動経路を１
つの場所から次の場所へ追跡するのに利用される光学系
を示す。投光器ＰＲＪは接合すべきプレートを光線ＬＢ
で走査し、所与の瞬間にプレート上の点Ｍに入射する。

光線は光学系の軸２、即ち、中心０、及び縦属ｍｙに沿
フて軸２と直交する平面を有するレンズＬＮＳで表わさ
れるレンズ系の軸に対する角度位置φによって与えられ
る。レンズの後方、中心０から距１１１ｆの位置に像ア
レイＩＡを結像する焦点面があり、投光器の光線が点Ｍ
に入射するごとに前記焦点面上で像点ｍが点Ｍに対応す
る。点Ｍは縦属ＰＡｙ及び横座１ｊＪｚを有し、像点ｍ
は縦属ｍｊ及び横座標ｉを有し、横座標ｉは第１０図の
平面に垂直であり、かつ像アレイＩＡの平面内に含まれ
る。光学系は３−Ｄ座標χ、ｙ、ｚを有し、χは中心０
において第１０図の平面に垂直である０点ｍを含む光線
条の像は像アレイＩＡの平面内にあって座標（ｔ、ｊ）
で与えられる２−Ｄ像である。もし第１０図の平面内で
軸ｙが距離すの位置で光線と交差し、光学系の軸２が中
心０を通る線ｍＭに対して角度φを形成するなら、光線
条の基本的な三角測量分析から下記式が得られる： 同様の三角形を利用してｔａｎφを像座標と関連させる
ことができる。Ｊｍがセンサーの垂直方向最大解像度、
Ｋｉが像アレイＩＡ上の垂直方向画素間隔、ｊがアレイ
上のｍの縦座標を表わすとすれば、像（ｔ、ｊ）の中心
点Ｃからセンサー上の光線条像までの距離は で与えられる。ただし、Ｋｊは垂直方向画素間隔Ｊｍは
センサーの垂直方向最大解像度である。

この場合、　ｔａｎφの値は で与えられる。ただし、ｆはレンズ中心０から焦点面ま
での距離である。（この距離はレンズを無限大に焦点合
わせしない限り、レンズの焦点距離ではない、）これを
式（２）代入すると、上記のｙ式を同時に解けば、 （以　下　余　白） とができる。

ただし、Ｋｊは垂直方向画素間隔、Ｊｍはセンサーの垂
直方向最大解像度である。

χ方向に関する同様の分析から によって与えられる表面勾配成分ｍｚｘは、扁平面がレ
ンズ主軸に対して直角である場合ｉ軸に平行な線を形成
するように投光器を整列させれば、像勾配Δｊ／Δｉと
相関関係となる。例えばｄｚについては、 ただし、Ｋｉは水平方向画素間隔、Ｉｍはセンサーの水
平方向最大解像度である。

式（３）及び（４）は既知または校正ずみ定数と単一の
変数ｊの関数である。ｊの変動範囲は（１乃至５１２）
の程度に過ぎないから、これらの式を探索表の形で実現
することができる０式（５）は２定数及び像度数ｌの関
数であり、この式もまた探索表と１回の乗算を利用して
実現できる。

像の勾配分析により回転自由度の１つを得るこ第１１図
に図解したように、光学系は第２Ａ、２Ｂ、２Ｃ図の（
ｂ）に示すような２次元（ｉ。

ｊ、）像をカメラに供給し、ビデオカメラ信号としてデ
ジタル化情報がライン８０を介して画像プロセッサーＩ
Ｐに入力される。画像プロセッサーＩＰ内のＣＤにおい
て、シーム・プロフィルの中心Ｃがその座標ｉ、ｊによ
って検出される。この情報がライン８１を解してプロセ
ッサー・サブユニットＳＬＣに伝送され−前記サブユニ
ットＳＬＣはχ軸沿いに連続する画像を収集し、３−Ｄ
座標の形でシーム経路を出力する。従って、中心Ｃの連
続する個々の場所の軌跡として、光学的に感知されたシ
ーム経路の３−Ｄ座標がライン８２を介して得られる。

他方、ロボット・プロセッサーＲＰはワールド座標で表
わされる工具先端が所与の瞬間においていかなる位置を
占めたかを知っている。これはｗＴｔで表わされ、ロボ
ットからライン１３７を介して得られ、制御プロセッサ
ーＣＰに入力される。制御プロセッサーＣＰはこの情報
を、ライン１３７°を介して画像プロセッサーＩＰに転
送する。他方、制御プロセッサーはシーム経路追跡のエ
ラーを補正するため、ライン１３５を介してロボット・
プロセッサーに修正信号を送る。この時点では、工具よ
りも前方に設けた光学的センサーによりライン８２を介
して感知されたシーム経路の場所は工具が位置する場所
と一致しない。即ち、処理サイクルにおける一定の遅延
、典型的には１００チック後に初めて工具が感知場所に
到達し、前記遅延は２８ミリ秒／チックの場合なら２．
８秒である。

後述するように、本発明では感知場所が個々の場所ごと
に画像プロセッサーによって順次識別され、これと同時
に画像プロセッサーは起点からの距離、即ち、シーム上
の通過距離を指示すると共に、必要に応じて工具の３−
Ｄ座標及び３軸姿勢をも指示する。これらの値はライン
１０３を介して制御プロセッサーに伝達されて記憶され
る。制御プロセッサーＣＰはライン１６９を介して画像
プロセッサーＩＰに前記通過距離データを送ることによ
り、このデータを、現時制御サイクルにおける工具先端
の位置及び姿勢を表わす座標であるライン１３７を介し
てロボット・プロセッサーＲＰから得られる情報に基づ
く工具の通過距離と相関させる。この時点において、制
御プロセッサーは工具がこの経路に沿フて直進するとし
て、直前の２つの場所から外挿する。同時に、制御プロ
セッサーは産業ロボットから直接得られない指示パスを
回復し、この回復された指示経路についても直前に制御
が行われた２つの場所から外挿する。工具の通過距離、
この通過距離及び感知された個々の場所での空間位置及
び姿勢に関して画像プロセッサーＩＰからライン１０３
を介して受信された情報を利用して、外挿工具位置に対
応する実通過距離を、２つの連続して感知された場所を
補間することによって求め、これに対応する工具の予想
される位置及び姿勢を識別する。

前記補間処理の結果及その前に行われた外挿位置及び姿
勢から、ライン１３６を介してロボットを指示経路に対
して制御する制御プロセッサーによって、従って、ロボ
ット・プロセッサーＲＢにおいてエラーが算出される。

既に述べたように、制御プロセスには３チックの遅延が
行われる。このことはＫが現時点の制御及び計算を表わ
すとして工具の外挿位置が求められるのは時点に＋３で
あることを意味する。同時に、指示経路の回復は時点に
−３におけるロボットの制御に伴なう制御エラーに基づ
ぎ、時点Ｋにおいて行われる。

第１２図には、本発明のフィードフォワード制御をブロ
ックダイヤグラムで示した。光学センサーはカメラ’Ｃ
Ａ　Ｍが捕捉する画像シーケンス中のそれぞれの場所ご
とに光線条の中心Ｃがどこに位置するかを検出するのに
必要なすべての情報をリアル・タイムで画像プロセッサ
ーＩＰに供給する、従って、画像プロセッサーＩＰの出
力において、即ち、ライン１０３または１２１にシーム
の実位置データが現われる。また、ライン１３７を介し
てロボットＲＢは工具先端の位置をワールド座標で知る
。センサーによって検出される一連のシーム位置よりも
後方の工具位置に基づいてブロックＢＬＫが工具位置の
外挿処理を行う。以下の説明において、時間差が３−チ
ックであると仮定する。即ち＼もし時点Ｋ（現時点）に
おける工具がライン１３７によって示される通りなら、
必要な場合に外挿位置で完全修正を行うのに３サイクル
を要することになる。従って、工具先端位置ｗＴｔは時
点（Ｋ＋３）まで外挿される。ブロックＢＬＫ内で、ア
ナログ加算器Ｓ１はライン１０３．１２１を介して示さ
れた対応のシーム場所を比較し、工具基準の出′カライ
ン１２６に応答して法線制御を調整するのに必要なエラ
ーを算出し、ライン１３６を介してロボットＲＢに修正
入力を供給する。その他の点では、ロボットの機能は第
７及び８図のフィードバック・アプローチと同様であり
、光学センサーが感知するシームに対して工具先端が正
しく位置ぎめされるように工具を位置ぎめし、姿勢制御
する。

先ず制御プロセッサーＣＰの内部構造を第１３Ａ−１３
Ｄ、１４Ａ、１４Ｂ及び１５図を参照しながら考察し、
次いで画像プロセッサーＩＰの構造及び作用を考察する
。

第１３Ａ図から明らかなように、制御プロセッサーはロ
ボットＡＬＴＥＲポート１０２を介して前記制御プロセ
ッサーが連携するロボット・プロセッサーＲＢと、ＩＰ
ポート１０１を介して連携する画像プロセッサーとの間
に介在する。産業ロボットは公知のように指示経路に対
して作働端の位置及び姿勢を制御する。ただし、指示経
路をロボットが知ることはできず、本発明ではロボット
に組込まれた制御プロセッサーが指示経路を“回復”す
る、このため、現時点における工具先端の実位置に関す
る情報をロボットＡＬＴＥＲボート１０２からライン１
３７を介して求める。この情報はワールド座標に変形さ
れたｗ７ｔ　（Ｋ）で表わされる。既に述べたように、
関連のマトリックスは下記の通りである： ベクトルｐは工具先端の座標を示す位置ベクトルであり
、上記のようにａ（アプローチ）、ｎ（法線）及び０（
姿勢）ベクトルが与えられる。これはＮ１４Ａ図に示す
時点Ｋにおけるシーム経路上の工具位置りである０時点
（ｋ−１）における位置はＣであった。（図示の実施例
では）制御が３チック・ステップで行われるから、時点
Ｋにおけるシーム経路上の工具位置りは３サイクルΔを
前にロボットによって検出及び指令された指示経路位置
ｄｄとの偏差Ｄ　（Ｋ−３）を修正することによって得
られる。指示経路は産業ロボットから知ることができな
いから、ライン１３７を介して得られる情報を利用する
ことによって下記のように指示経路を“回復”する。

再び第１３図に戻って、ライン１４０を介して位置ベク
トルヱが得られ、ライン！５２を介して待ち行列１５１
から偏差Ｄ　（Ｋ−３）が検索される。ライン１４０及
び１５２がブロック１４３へ情報を供給し、ブロック１
４３は ｗＰｔ（Ｋ　）−Δｐ（Ｋ−３） を計算して空間位置の形で第１４Ａ図の点旦を提示する
。同様に、ライン１４０及び１５２からの入力に基づい
てブロック１４４は、Ｔ’：Ｒｏｔ−”を利用すること
により推定される指示経路庄に対応する姿勢（δχ、δ
ｙ、δ２）を提示する。この作業が過去のすべての時点
（Ｋ−１）、（Ｋ−２）（−３）、・・・に関連して行
われ、指示経路は位置！、互、旦、旦に関して図示した
ように線分として回復される。具体的には、“回復され
た”経路はジヨイントの起点からスタートしている。ラ
イン１５３を介して時点Ｋに対応する変換ｗＴ”ｔａｕ
ｇｈｔ　（Ｋ）が得られ、ブロック１５４での遅延によ
り、回復された指示経路上の先行位置ＷＴｔｔａｕｇｈ
ｔ（に−１）が得られる。

同時に（第１３Ｂ図）にライン１３７からライン１３８
を介して時点Ｋにおけるベクトル位置ｗＰｔ（に）が得
られ、ライン１３９を介して１サイクルの遅延を伴ない
、ブロック１４２に記憶されていたベクトル位置ｗＣ（
に−１）が得られる。ブロック１４１はライン１３８及
びブロック１４２に応答してライン１６１を介して下記
式で表わされるΔＳｔ　（Ｋ）を出力する： １１ヱ（Ｋ）　　−、，１（に−１）　　、＋　　１　
＝ΔＳ　ｔ　（Ｋ）これは第１４Ａ図のシーム経路グラ
フにおける点Ｃ，Ｄの間隔である。この計算は起点から
順次行われ、（第１３Ｂ図に示すように）個々の線分を
ブロック１６３及び１６５が合計することによリ（ブロ
ック１６３は最後の線分をライン１６８のそれまでの合
計に加算する）、シーム経路上における工具の起点、即
ち５ｔ（Ｋ）からの“通過距離”をライン１７０に出力
する。最終サイクルにおいてライン１７０の合計結果が
遅延して与えられたから、時点Ｋにおいて得られる最新
の通過距離は時点（Ｋ−１）に対応する点Ｃまでの合計
である。従って、それぞれのライン１７６及び１７７に
２通りの通過距離が現われ、後述のようにブロック１７
３及び１７５にそれぞれ入力される。同様に、ライン１
６１から、かつブロック１６２及び１６４によって、シ
ーム経路に沿ったセンサーの通過距離５Ｓ（Ｘ）が起点
０からのカウントとして求められる。ただし、工具の事
実上の起点０゛はセンサー起点０よりも後方にあり、工
具に対して距離−５ｔに相当する位相差で通過距離が求
められる。センサーの現時点通過路１１３ｓ（Ｋ）はラ
イン１６９及び画像プロセッサー・ボート１０１を介し
て画像プロセッサーに伝送される。既に述べたように、
センサーは工具よりも進んで移相されており、この位相
差は典型的には１００ミリ秒である。なお、典型的な制
御サイクルは２８ミリ秒である。後述するように、画像
プロセッサーＩＰは感知されたそれぞれの位置を、算出
された工具空間位置及び姿勢と連携させる。即ち、それ
ぞれの感知された位置において得られた通過路１！（Ｓ
ｓ（に））ごとに対応のワールド座標変換ｗ丁″（に）
が得られる。このような１対ずつのデータがＩＰポート
１０１を介して受信され、起点から順次待ち行列１０４
に記憶され、（ＲＡＭのアドレスとして利用される）連
続する通過距離ごとに分類される０時点Ｋにおいて制御
プロセッサーによって予測される特定工具位置とこれに
対応するＩＰからの通過距離データ（またはＲＡＭ１０
４のアドレス）に基づき、前記工具（ライン１２５）に
おける工具の座標及び姿勢を確認する。回復された指示
経路上の対応位置（ライン１２８）を求めることにより
時点Ｋにおける偏差Ｄ　（Ｋ）を求め、これを利用して
ライン１２６によりロボットを制御して工具を感知位置
へ戻すことができる。

第１４Ａ図に示すように、予想工具位置は線分ＣＤから
線形に外挿することによって得られ、その結果、通過距
離という形でブロック１７１及び１６５により外挿位置
Ｅｘ、Ｃ及びＤが得られる。工具通過距離を３チックで
外挿するため、下記式によって与えられる予想距離を時
点（Ｋ＋３）における外挿工具位置にする： ただし、ｔ　（Ｋ）　−ｔ　（Ｋ−１）は△ｔに、即ち
、２８ミリ秒に等しい。従って、上記の式は次のように
簡略化される； ｓ　ｔ（Ｋ”３）−ｓ　ｔ（Ｋ）÷３［Ｓｔ（に）−ｓ
ｔ（に−１）］この式は簡単な速度依存未来位置予測式
であり、第１３Ｂ図のブロック１７３がライン１７２及
びブロック１７１に応答してこの機能を行う。その結果
、ライン１７４を介して５ｔ（Ｋ＋３）が出力される。

しかし、こうしてシーム沿いの通過距離が予測されても
実際の空間位置は判明しない。そこで、回復指示経路に
沿って外挿処理することによって先ず外挿された対応の
位置ｅ（第１４Ａ図）を検出する。この検出は回復指示
経路上の点Ｃ１旦及び旦の変換をシーム経路上のＣ，Ｄ
及びＥＸ（第１４Ａ図）に対応する通過距離と相関させ
ることによって達成される。回復指示経路のサンプルか
ら得られた指示経路上の外挿は下記式によって与えられ
る： ｗＴｔｔａｕｔｈｔ：（ｆｅ　ｗＴｔｔａｕｇｈｔ：［
ｗＴｔ（Ｋ−１）−’）ただし、ｆｅは式 で与えられる外挿係数である。

ライン１７６及び１７７に応答してブロック１７５（第
１３Ｂ図）からライン１７８を介して外挿係数を出力す
る。ブロック１５７は上記式に従って、ライン１５５．
１５６及び１７８を伴なう演算に基づき、（ライン１２
８を介して）外挿位置を出力する０回復指示経路上のｅ
Ｘ位置（第１４Ａ図）は既知であるから、Ｅｘ　　（第
１４Ａ図）における外挿工具位置と同じ通過位置のサン
プルを画像プロセッサが感知したサンプルから探し出す
だけでよい。該当のサンプルが見つかれば、待ち行列１
０４から、この特定場所に対応する位置及び姿勢の座標
が、従って、工具Ｅの真の外挿位置がＥＸ　　（第１４
Ａ図）でなくどこであるかが判明する。この知見により
、制御プロセッサがロボットを制御することで工具をシ
ーム経路上に正しく位置ぎめし、かつ姿勢制御するのに
必要な偏差Ｄ　（Ｋ）をも求めることができる。

第１４Ａ図の点ＥＸに関してライン１７４を介して求め
られた経過距離５ｔ（Ｋ◆３）と一致するサンプルを発
見するため、第１４Ｂ図に示すようにこの値Ｓｔ（に＋
３）を利用して待ち行列１０４内の記憶値のうちの２つ
の連続サンプルを補間する。検索されたこの２つの連続
値を３４１３Ｃ図のブロック１８０にＳ　（１）及びＳ
　　（ｊｌ−１）とし、て示した。

この２つの値を検索する態様を第１５図のブロックダイ
ヤグラムで示したが、検索はソフトウェアで行われる。

スキャナーＳＣＮがブロック１０４内のＲＡＭのアドレ
スをデータリストの順に走査する。走査の過程でライン
２５から得られるそれぞれのサンプルはライン２６．２
７を介してコンパレーターＣＭＰＩへ、ライン２６．２
８を介してコンパレーターＣＭＰ２へそれぞれ伝送され
るコンパレーターＣＭＰＩは閾値としてライン１２３の
値Ｓ　ｔ（Ｋ＋３）を表わす基準信号を受信する。

走査され、ライン２７に送られる値がライン１２３の値
よりも小さくなると、コンパレータＣＭＰ１はライン２
９を介してラッチＬＴＣＩに対する制御信号を出力し、
ラッチＬＴＣＩはこの時点でサンプル及びその変換、即
ち、ｓｍｕｔ＞及び、７ｇ　（Ａ）をラッチする。同様
に、コンパレーターＣＭＰ２はライン１２３の信号がス
キャナーＳＣＨによって走査されるサンプルよりも大き
くなるとこれに応答して、ライン３１を介して他のラッ
チＬＴＣ２を制御し、この時点におけるライン２５及び
３２からの値をラッチさせる。従って、ラッチＬＴＣＩ
及びＬＴＣ２はライン１２３の値で補間された２つのサ
ンプルをライン１２１を介して第１３Ｃ図のブロック１
２２に入力する。ブロック１２２はライン１２１及び１
２３の信号に従ってブロック１８０が決定する補間係数
ｆｌに応答する補間回路である。第１５図のブロックダ
イヤグラムは第１３Ｃ図の制御プロセッサーに組込まれ
るブロックＢＬＫ２の一部であると考えることができる
。（第１４Ａ図のＥＸにおける、ライン１２３によって
与えられる）工具の通過距離を、ライン１２１から得ら
れる５（１）とＳ　　（Ｊ！−１）の間で利用すること
によりブロック１８０において補間係数ｆｌを決定し、
ライン１２４を介してブロック１２２にむかって出力す
る。補間係数ｆｌは下記式によって与えられる： この補間係数に基づき、サンプル５（ｉ）及びｓ　　（
ｉ−ｔ）の変換を下記式によって補間する：ｗＴ”（Ｋ
＋３）−ｗＴ”　（ｆＬ）：　（ｆｌ、Ｔ”（ＪＮ：［
ｗＴ”　（４１−１）ド１経験に照らして、旦、！、見
、Ｌベクトルの各要素を変換から線形補間する方が能率
的であることが判明した。従って、例えばｎベクトル及
びｐベクトルに関して、式は次のようになる：ｗｐ”（
に＋３）　−ｗＰ、３（ｊｌ　−１）◆ｆ　ｔ　［ｗｆ
ｌｘ　（ｆｔ　−１）　−ｗａｘ　（’　）　］　−’
これと同じ形式の式が合計１２通り成立する。

これらの式に従ってブロック１２２が演算し、その結果
、外挿処理された、即ち、予測されるシーム上における
工具の真の空間位置及び姿勢（第１４Ａ図のＥ）を表わ
すｗ７１　（ト３）がライン１２５を介して出力される
。ブロック１２７は回復指示経路上の座標（ライン１２
８）を、時点（Ｋ◆３）に予測される通過距離５ｔ（Ｋ
＋３）における工具の感知経路上の位置及び姿勢として
得られたばかりの座標と比較する。ブロック１２７はま
た、シームに対する工具の動作条件（溶接におけるオフ
セット、ギャップ、電圧、電流など）を決定するブロッ
ク１２６からの基準信号をも考慮する。ブロック１２７
によって利用される一般式は次のように表わされる： ξｆｆ ｖｌＴｗ（Ｋ＋３）−ｗＴ”（に＋３）：　［ｗＴｔ（
Ｋ＋３）”　’　：　ｔＴ”ド１この機能は蔦１２図の
フィードフォワード制御ダイヤグラムに示すアナログ加
算器Ｓ１によって行われる。式 ％式％］ からの抽出によって経路修正に必要な差分ベクトルが得
られる。即ち： Ｄ　（Ｋ　）　−［’ｗ　Ｐ　乳”：Ｐ　艶”は”　δ
””、６ｙ、ｙ−δｊ　ａｆδ２１　？上記式から明ら
かなように、基本的なフィードフォワード・エラー式は
次のような５つの非ゼロ要素を含んでいる。即ち、３つ
の位置エラーと、ｙ軸を中心とするローリング・エラー
と、χ軸を中心とするピッチング・エラーであり、最後
の２ｏｎｔｒｉｖｉｎｇ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　ｆｏｒ　
　ａｎ　　０ｐｔｉｃａｌ　　Ｓｅａｍ　　Ｔｒａｃｋ
ｅｒ（光学的シーム追跡装置のための経路制御システム
）”にも説明されており、本明細書でも後述するように
、第３の工具座標、即ち、ヨーイング角度は別の判断基
準及び制御法則に従って制御される。

ロボットのワールド座標に対する工具のシーム上におけ
る“好ましい”位置は下記式によって与えられる： ｐｒｅｆｗＴ”　（に＋３）−ＷＴｔ（Ｋ＊３）：Ｒｅ
ｆｔＴ’第１２図に示すライン１２６の基準信号Ｒｅｆ
ｔＴ’が要求するオフセットで工具を維持するためには
シームは上記式によって与えられる位置になければなら
ない。

具体的には、第１５図の補間回路からライン１２５を介
して得られるシーム位置は ｗ’ｒ’（に−１＋３）　−ｗＴ”　（Ｋ−１−１）　
：　（ｆｌ、Ｔ”　（Ｋ−ｊ２−１）　：［ＷＴｔ（Ｋ
ｌ）ド１） であり、この式はエラー ｗＴｗ（に）−ＷＴｔ（に）：［ｗ７＊］−１を伴なう
から、次のようなエラー変換となる：ｗＴ１′（に＋３
）−ｗＴ責に＋３）　：　［ｗＴｌ　（に＋３）　：Ｒ
ｅｆｔＴ’］りこの式から位置エラー・ベクトル＠ｒｒ
ｐｗ（Ｋ＋３）が＠ｒｒ７Ｗ（に＋３）からの旦ベクト
ルとして直接抽出される。回転エラー・ベクトルは小さ
い角度偏差に対応する姿勢サブマトリックスの形態 を認識することによフて抽出される。

従って、（ヨーイング姿勢を含まない）差分運動ベクト
ルは下記の通り： 既に述べたように、また、あらためて後述するように、
これがヨーイング・エラーに関係なく回復経路位置ｅと
予想工具位置Ｅとの間の時点Ｋにおける偏差Ｄ（Ｋ）　
となる。これがライン１３６（第１３Ａ図）及びロボッ
トのＡＬＴＥＲポート１０２を介して行われる制御によ
って補正されるエラーである。偏差Ｄ　（Ｋ）は作働端
の３−Ｄ座標△ＰＸ、ΔＰ、、ΔＰ工及び３つの方向（
姿勢）δｅ１、δφ１、δψ１を表わし、ブロック１２
７（第１３Ｃ図）の出力ライン１２９に現われる。これ
らのエラーに対して（これも後述するが）ブロックＢＬ
ＫＩ　（第１３Ｄ図）のヨーイング弦演算回路からライ
ン１３１を介して送られる修正量を表わす座標値δｘ−
ａ、ｌ△ψ、δ、・ａ、Δψ、及びδ２−ａ２△ψが加
算される。ブロック１３０においてライン１２９及び１
３１の値が合成され、ライン１３２を介して値△χ、△
ｙ、△２、△ｅ、△φ、△ψが出力され、ライン１３３
によってブロックＢＬＫ３内に示すフィルターに送られ
、前記フィルターはライン１３６の制御信号を出力し、
この制御信号がライン１５０及びへＬＴＥＲボート１０
２を通って、最後の３つの修正値を記憶する待ち行列１
５１に人力される。

第１４Ａ図に示すように、ロボットは線分ＡＢＢＣ，Ｃ
Ｄのような各制御ステップごとに直線に沿って工具を移
動させる。第１４Ａ図では、線分ごとに時点Ｋにおける
作働端の位置及び姿勢を先行の運動から判断し、次の運
動を判断するのに利用される（例えば第１３Ｆ図の制御
プロセッサーＣＰ内のブロックＢＬに２を参照されたい
）。

１ステツプずつ繰り返される工具のこのような移動は感
知されるシーム経路に沿って得られた複数の通過距離及
び位置／姿勢変換に基づいて行われるから（例えば第１
３Ｃ図のブロック１０４を参照されたい）、図示例では
１００チックだけ工具の手前に位置するセンサーを常時
シームの上方に位置ぎめしなければならない、センサー
は工具と同一平面内を移動するから、シームが厳密に直
線的であれば問題は起こらない、しかし、もしシームが
カーブを辿ると、もはや整列関係は成立せず、第１６図
に示すように、光学的感知のためにはシームの上方位置
ＰＳ２を占めねばならないのにセンサーはシームに対す
る接線上の位置ＰＳ１に残る。第１７図に示すように、
センサーが位置ＰＳ２を占める場合、シームの平面内に
おいて、工具先端とカメラ中心を結ぶベクトルの射影Ｍ
Ｃは時点Ｋにおけるシームに対する作用点Ｍとシームが
光学的にサンプリングされる場所Ｃとを結ぶ弦に相当す
る。従って、センサーを位置ＰＳ１から所要の位置ＰＳ
２　（第１６図）へ移動させるためにはΔψだけの回転
が必要である。

第１８図には工具が点Ｍに位置ぎめされ、第１３Ｃ図の
ブロック１２７及びライン１２９からのデータに従って
姿勢制御された時点における光学系とシーム平面との関
係を示した。換言すると、工具ＴＬはΔＰｘ、ΔＰｙ１
ΔＰ、、Δθ１、Δφ１、Δψ１に従って位置ぎめされ
、姿勢制御されている。この時点で、工具先端に対して
固定されているセンサーＳＮＳ　（ただし場合によって
は固定しなくてもよい）はシーム経路平面の位置Ｒ１に
射影するが、所要の位置は弦ＭＲ２の端部に相当するシ
ーム経路上の位置Ｒ２である。位置ＭＲＩを位置ＭＲ２
まで回転させるための角度はΔψである。第１３Ｄ図の
ブロックＢＬＤＩは角度△ψを求める方法、及びこのよ
うにして得られた角度をライン１１９、ブロック１２０
及びライン１３１を介してブロック１３０内でライン１
２９のデータと合成することにより工具を回転させ、セ
ンサーをＲ１からＲ２（第１８図）まで移動させる態様
を示す。

ベクトル／マトリックス代数及び均質座標変換理論を利
用しなければならない、下線を施した小文字、例えば（
旦）でベクトルを表わし、右下に軸の名称を付した小文
字、例えばχ軸なら（ｎｘ）でベクトル成分を表わす。

均質座標変換マトリックスは右下及び右肩に文字を付し
た大文字、例えば（ｗｔ”）で表わす、従りて、ＭＦＬ
ｌに沿った点Ｍにおける工具先端は下記マトリックスに
よって与えられる： （以　下　余　白） ベクトルヱはワールド座標によるｗＴｔで表わされる位
置ベクトルである。他に点Ｍにおいて互いに直交する３
つのベクトルがある。即ち、既に述べたように旦（法線
）、旦（姿勢）及び見（アプローチ）である、これらは
ベクトル相互績によって互いに相関する。例えば、ｎ＝
ｏｘａ。、再び第１８図において、ＭＲＩ及びＭＲ２を
知ることによってこの両者間の角度を求めることができ
る、ＭＲＩは工具に先行するセンサーで得られた最新サ
ンプルから検出される弦である。センサーから工具まで
のチック数をｎとすれば（既に述べたように典型的なチ
ック数は１００）、（工具が位置Ｍに来る）時点Ｋにお
いて、センサーは位置（Ｋ−ｎ）に来る。ブロック１０
４内の待ち行列の最下段にはシーム上の点Ｒ２の変換が
、最上段には点Ｍの変換がそれぞれ記憶されている。従
って、ライン１０５を介してブロック１０６が下記のよ
うにベクトル弦ＭＲ２を求める： ｔＰｃｈａｒｄ　−ｗＰ”（に）−ｗｐ’（に−ｎ）（
Ｄで表わされる）ベクトルＭＲＩはシーム経路平面にお
けるベクトルＭＯの射影であると考えることができる０
ＭＯ及びＲＩＯが既知なら、ＭＲｌまたはＤを求めるこ
とができる。ＭＯは光学センサー系から与えられる。中
心０は第１３図の１０９にＨＰｃａｓとして示すように
既知である。工具とセンサーとの関係はｐｅａｌａとし
て与えられる。工具先端位置も既知であり、ｗＴｔとし
て与えられる。従って、ブロック１１０は計算式［ｗＴ
ｔド１モｐｃｉｎによってＭＯを求める。

垂直ベクトルＲＩＯを求めるため、先ず両ベクトルＭＲ
２及び０（Ｋ）に垂直なユニタリー・ベクトルＵ（即ち
、ライン１０５を介して待ち行列１０４から得られる点
Ｍにおける姿勢のユニタリー・ベクトル）を求める。こ
れはブロック１０６から得られる結果と、０ベクトルに
関してライン１０５を介し、待ち行列１０４から検索さ
れる情報に基づき、ブロック１０７において行われる。

この直交ベクトルは相互績 Ｐ　ｃｈｏｒｄ　Ｘ　Ｏ（Ｋ） によって得られる。

これを単位（Ｕｎ）に換算するため、スカラー値Ｐ　ｃ
ｈｏｒｄ　Ｘ　Ｏ（に）で割算する。その結果はブロッ
ク１０７から出力される。Ｒ１０はブロック１０８から
得られるＭＯを演算［、Ｐ””−ＩＪｎ］Ｏｎによって
Ｕに射影することで計算される。

ＭＯはＭＲｌ及びＲＩＯのベクトル和であるから、ＭＲ
Ｉに相当するＤはブロック１０８において計算されるベ
クトル差ｐｃｉＩ１１−［、ｐｃａｍ、Ｕｎ］１ｎから
得られる。

（ライン１１３を介してブロック１０６から得られる）
ベクトル弦ＭＲ２及び（ライン１１２を介してブロック
１０８から得られる）ベクトルＭＲ１を利用して、ブロ
ック１１４及びライン１１５は式 ％式％ に従って前記ベクトル弦ＭＲ２及びベクトルＭＲ１間の
角度ｃｏｓ△ψを求める。

角度Δψはｓｉｎ△ψに極めて近似であるからライン１
１５の値がブロック１８１内で△ψ＝ｓｉｎ△ψ−系；
ト変換され、その結果はライン１１８を介して求められ
る。ただし、ベクトル旦に関する曲率は左右いずれかに
寄る可能性があるから、正負いずれの符号を付するかの
問題が残る。

この符号決定はブロック１１６内でベクトル且の方向を
ベクトル旦の方向と相関させることによつて、即ち、ｓ
　ｇｎ　［Ｄ・０（に）１によって行われる。具体的に
はアナログ加算器Ｓ１がライン１１８の角度Δψを符号
中または−と相関させる。

既に第１３Ｂ図に関連して述べたように、ライン１３１
を介して得られるΔψの値がブロック１３０においてラ
イン１２９の値に加算される。ヨーイングは座標エラー
ΔＰｘ１ΔＰ、またはΔＰ２に影響していない、ただし
、ライン１２９の姿勢パラメータ、即ち、△θ８、△φ
１、△ψ１に対してはピッチ、ローリング及びヨーイン
グに関して、ブロック１２０及び１３０に示すように、
それぞれａχ１△ψ、ａｙ＋Δψ及びａＺｌ△ψだけ影
響を及ぼす。その結果、対応の制御信号によって補正さ
れるべきものとしてライン１３３にエラー△χ　、△ｙ
　、△２、△θ　、△φ及び△ψが現われ、第１３Ｃ図
のブロックＢＬＫ３によってフィルタされたのち、ライ
ン１３６を介してロボット・コントローラＲＢの＾ＬＴ
ＥＲボート１０１に送られるか、または直前の３チック
だけについてライン１５０を介して待ち行列１５１に記
憶される有効制御信号となる。

ここで第１９乃至３４図を参照して本発明の画像プロセ
ッサーを説明する。第１０図に関連して既に述べたよう
に、光学系はアレイＩＡの平面内に座標がｔｉびｊの点
ｍを含む２−Ｄ光線条像を形成する。ｋｊが垂直方向画
素間隔、Ｊｍがセンサーの垂直方向最大解像度、ｋｉが
水平方向画素間隔、Ｉｎがセンサーの水平方向の最大解
像度を表わすとすれば、センサー上の光線条像は像（ｉ
ｊ）の中心点Ｃから２つの直交方向にそれぞれｋｊ（ｊ
−Ｊｍ／２）及びｋｉ（ｉ−Ｉｎ／２）だけ離れている
。この像がＴＶカメラで形成されＴＶカメラは標準的Ｒ
３−１７０閉回路画像信号を出力する。

低レベル画像処理によって光線条の一方のエツジを表わ
す１画素幅線に簡略化された光線条画像を得るためのデ
ジタル・パイプラインを設ける。

画像処理のためのデジタル・パイプラインは公知であり
、例えばＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｔｒａ
ｎｓ、　Ｃｏｍｐｕｔ、　ｖｏｌ　Ｇ−１９，１１Ｇ１
．１０１５−１０１９　（１９７０年１１月刊）　に掲
載されたＨｅｒｂｅｒｔ　Ｌ、Ｇｒｏｇｉｎｓｋｙ及び
Ｇｅｏｒｇｅ　Ａ、Ｗｏｒｋｓの論文“Ａ　Ｐｉｐｅｌ
ｉｎｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒ
ｍ“を参照されたい。

後述するように、本発明の画像プロセッサーは２通りの
レベルで処理を行う。先ず、バイブラインによってカメ
ラからの画像信号をデジタル処理する低レベル画像処理
では、光線条画像をその一方のエツジを表わす１画素幅
の線に簡略化し、次いで処理済みパイプライン出力によ
る高レベルの光線条を表示し、シーム・センサーの光線
条に包含されるシーム経路の座標を求める。

パイプライン処理について考察すると、カメラはフリー
・ラン・モードで動作し、その同期信号が画像処理パイ
プラインの残り部分のタイミングを駆動する。第１９図
に示すように、ボードＤＧＶＦ％ＦＳ％ＳＰ、５ＮＡＰ
及びＦＭに配設されている一連のソリッドステート回路
から成るパイプラインによってデジタル画像信号を処理
する。画像信号がカメラＣＡＭからライン２０１を介し
て受信される一方、アナログ再変換信号がライン２０２
を介してＴＶモニターに送られる。画像プロセッサーＩ
Ｐはその主要部分としてマイクロコンビエータ−Ｍ６８
０１０３ＢＣを含み、このマイクロコンピュータ−はラ
イン２２０及びデータ・バス（ＶＭＥ）を介して、さら
に２方向性ライン即ち、ボードＤＧについてはライン２
１３、ボードＶＦについてはライン２１４、ボードＦＳ
についてはライン２１５、ボードＳＰについてはライン
２１６、ボード５ＮＡＰについてはライン２１７、ボー
ドＦＭについてはライン２１８をそれぞれ介してパイプ
ライン各段のすべての動作をモニターし、制御する。す
べてのボードはタイミング及び同期化に関してライン２
１２を介して互いに連携する。さらにまた、画像プロセ
ッサーはライン２２０、データ・バスＶＭＥ及びライン
２２１を介して第１１及び１２図の制御プロセッサーＣ
Ｐと連携する。この制御プロセッサーはその主要部分と
して、Ｒ５−２３２ボート（第１３Ａ図のボー）−１０
２）を介してロボット・プロセッサーと接続する別のマ
イクロコンピュータ−ｍ６８０１０を含むのが典型的で
ある。

ボードＤＧはライン２０１を介してカメラ信号に位相ロ
ックし、バイブラインを構成する他のボードに必要なす
べてのタイミング信号を出力する。３０駒／秒で信号は
５１２ｘ５１２ｘ１３の解像度でデジタル化されるのが
普通であり、それぞれの画素は１バイト量として表わさ
れる。データ流れを１６組の選択可能かつプログラム可
能な探索表の１つに送り、使用する探索表をユニット・
ランプ手段によって初期設定することで透過モードにす
る。その目的はバックグラウンドを抑制し、画像の画素
を行及び列から順次ビット列に翻訳することにあり、こ
のビット列は後述のようにパイプラインのいくつかの段
に沿ってグループ分け、分析、変形またはデジタル変換
される。次段との接続はリボン・ケーブル２０３によっ
てなされ、ライン２０４を介してボードＤＧのデジタル
入力に至るフィツトバック・ループが形成される。

次が２−Ｄ線形フィルター係数である。フィルターＶＦ
はＴＶ駒速度で有限インパルス応答（ＴＩＲ）フィルタ
ー作用を行い、支持部材の３×３領域は１画素に対応す
るマスクまたは隣接領域のサイズを画定する。複数のＶ
Ｆフィルター・ボードを縦続したり、もっと支持部材領
域の広いフィルターを使用することもできるが、図面で
はあえてフィルター・ボードＶＦを１つだけ示しである
。線形フィルターは２つの機能を果たす：即ち、カメラ
のノイズ分散を軽減すると共に光線条発生装置に組込ま
れるレーザー・ダイオードに起因するスベクル（ｓｐｅ
ｃｋｌｅ）を平滑化する。低域フィルターとなるように
フィルター係数を選択し、オンボード・バレル・シフタ
ーを利用することによってフィルターに直流で１のゲイ
ンを与える。平均分離を低下させることなく、ノイズ分
散及び光線条ノイズの分散を軽減することによって光線
束に対する検出能力を高めることになる。

ライン２０５を介してボードＶＦはボードＦＳと、ライ
ン２０９を介してボードＳＰとそれぞれ接続する。ここ
ではスパッター及びスパークに起因する縞を消すことに
ある。狭帯域光学フィルタリングではスパークによる縞
を消すことができない。スパーク縞が１つのＴＶ駒だけ
に現われる場合、ＣＣＤカメラのようなラグのないカメ
ラを使用しない限り、カメラ・ラグのため複数の駒に縞
信号が持ち越される。光線束には有効な自己相関ラグ値
があるのに対して、スパーク縞にはない。

そこで、ボードＦＳ及びＳＰは空間的ではなく時間的な
自己相関に基づくフィルター作用を行う。

このため、第２０図に示すように、ボードＦＳは画素プ
ロセッサーＳＰと連携する駒記憶ボードとして作用する
。ＴＶ駒速度（３０駒／秒）で自己相関ラグを発生させ
るため、米国特許第４，６８３，４９３号に開示されて
いるような２つの全フレーム・バッファーＦＢＩ及びＢ
Ｆ２を駒記憶ボードに設ける。第１バツフアーは先行駒
からのデータを保持してこれをＳＰボードへ読み出し、
第２のバッファーはライン２０５から現時人ビデオ駒を
得る。第１バツフアーの出力には限時点の駒が乗算され
、第２フレームバツフアーは現時点の駒を記憶するのに
利用される。駒の端部においてスイッチＳＷが両バッフ
ァーの役割を切り換える。従ってＦＳボードはＳＰボー
ドに対して常に１駒だけ遅延した画像駒を出力する。Ｉ
Ｐマイクロプロセッサがライン２１５を介してバッファ
ーの切り換えをモニターすると共に、マルチプレクサの
設定をもモニターしてパイプライン遅延を補正する。

画像流れは８ビット／画素の形式を取る。ＶＦボードか
らの一方の出力はライン２０８を介してＳＰボードに伝
送され、他方の出力はライン２０５２０５”を介してＦ
Ｓボードに入力する。１フレーム遅延に加えてライン２
０５を通るデータ・バスに１０画素線遅延が現われ、こ
のような遅延はライン２０８には存在しない。有効な自
己相関が成立するには２つの画像が正しく整合しなけれ
ばならない。従って、ＳＰボードに対して読み出される
バッファーに関して１０画素だけ進めることによって前
記１０画素ラグを補正する。この時点で他方のバッファ
ーはそのパン・レジスターが０にセットされており、そ
の結果、バッファー切り換えごとにモニターＩＰからの
割り込みタスクで２つのパン・レジスターが組み込まれ
る。従って、ＶＦボードからの画像流れとＦＳボードか
らの画像流れが同時にＳＰボードに入力する。現時点画
像に先行画像を画素ごとに乗算することにより１駒の時
間的自己相関ラグが確立される。ＳＰボードは２つの８
ビツト形式画像データ流れからの１対ずつの画素に作用
する乗算回路である。

１６ビツト積の最上位バイトがライン２１０を介して出
力される。このバイトは画像の瞬間ごとの時間的自己相
関ラグを表わす。スパーク縞をなくするだけでなく、こ
の方法は画像のコントラストを高めるという１点でも有
利である。これは信号の平均値がバックグラウンド・ノ
イズの平均値よりも低いことによる。この場合、平均値
の２乗の比は平均値の比よりも常に大きい。従って、ノ
イズ平均値が低ければ、乗算後置上位バイトだけを維持
することでバックグラウンド・ノイズの大部分を消すこ
とができる。

はとんどスパーク縞効果を伴なわない平滑な低ノイズ画
像がライン２１０を介して出力される。

後述するように、まフ黒のバックグラウンドとフル・ス
ケール白色光線条から成る２元画像とするため、振幅を
閾値と比較する（即ち、画素強度値２５５以上をすべて
“白”、以下をすべて“黒”として保持することによっ
て）画像を分ける。しかし、元の光線条像の太さ及びパ
イプライン遅延段における２−Ｄ低帯域フィルターの空
間的ぼかし効果のため、光線束が不都合に太い。

特にシーム追跡及びロボット制御のための座標抽出に関
連する以後の処理を行うには幅が狭く、かつ正確な光線
束でなければならない。そこで、本発明の画像処理では
、ライン２１０から得られる光線束画像を正確に、かつ
−様に、即ち、光線束のすべての位置で１画素幅となる
ように細くする、この方法を第１９及び２０図のデジタ
ル・パイプラインとの関連で説明する。第１９図はパイ
プラインを形成するプリント回路として形成された一連
のソリッドステート回路を示す、第２０図は第１９図の
ＦＳ、ＳＰ及び５ＮＡＰボードを略伝するブロックダイ
ヤグラムである。

５ＮＡＰボードについて考察すると、ライン２１０の人
デジタル画像データは先ず入力探索表回路ｌＲＡＭを通
過したのち、ライン２２０を介して、画素近傍発生器と
して作用する入力シーケンス論理回路ＰＮＧに入力し、
このように得られたカーネル（図示例では３×３近傍）
がマルチプレックスで、１０本の並列ライン２２５を介
して、個々の画素に対し上記の閾値と比較され、その結
果得られた画素を並列ライン２２６を介して出力するコ
ンパレータ・バンクＣＭＰＢに伝送される（入力におい
て２５５以上はすべて白色、２５５以下はすべて黒）。

ライン２２６は探索表回路ＣＲＡＭに達し、このＣＲＡ
Ｍは本発明の画像処理方式に従い光線条の下縁が明暗２
つのゾーンと境を接する第２２Ａ図に示す１０通りの状
況の１つがそうであるようにライン２２５に現われる画
素だけを白色画素として保持する。（光線条の上縁に対
応するものを含む）その他のすべての近傍組み合わせが
バックグラウンド、即ち、黒色画素として翻訳される。

このような状況の典型例は第２２Ｂ図のマスク１１．１
２及び１３の近傍である。結果がライン２２７に現われ
、ライン２２７は本発明の画像処理において高レベル処
理に使用されるカメラの光線条画像下縁を特徴づける“
画素線”を多重化する。

シストリック近傍領域プロセッサー用５ＮＡＰとして知
られるハードウェア回路についてはＰｅａｂｏｄｙ、　
ＭＡ、０１９８ＧのＤａｔａｃｕｂｅから出版されてい
る（１９８６年５月）。この回路はＣＭＰＢ回路による
閾値比較後にＣＲＡＭ回路が１０本のライン２２６の画
素を処理することにより、ライン２１０の画像信号に基
づいて光線条を検出し、かつ光線条画像下縁を表わす１
画素幅線まで細めるようにＩＰマイクロプロセッサ−に
よって管理され、制御される。５ＮＡＰに組み込まれる
Ｉ　ＲＡＭ回路はソフトウェアで選択できる８組の２５
６に一バイト×８ビット探索表から成る。この８組のバ
ンクは典型的には初期設定の際にロードされ、動作の過
程でブランキング・インターバル中に画像を乱すことな
く作用バンクが１つのバンクから他のバンクへと変わる
。入力シーケンス論理回路ＰＮＧはライン２１０によっ
て送られ、かつパイプライン入力ライン２０１から走査
されるカメラ画像の１行及び１列に対応する現時点画素
である中心画素の周りに３×３近傍画素、即ち、８つの
周囲画素を形成する。中心画素をＣとすれば、８つの近
傍画素はコンパス・カージナル及び２次点に従って第１
５及び１６図のように、上列の画素はＮＷ。

Ｎ％ＮＥとして、下列の画素はＳＷ、Ｓ、ＳＥとして、
同一列の近接画素はＷ％Ｅとして示されるこれらの画素
はライン２２１により左から右へ１列に、かつ１つの列
から次の列へ接続される。

コンパレーター・バンクＣＭＰＢは１群の画素と同じ参
照記号で示す１０個のコンパレーター・ユニットを含み
、中央部は共に中心画素Ｃから入力される２つのユニッ
トＣＰ　（Ｃｅｎｔｅｒ　Ｐｉｍａｒｙ）及びＣＳ　（
Ｃｅｎｔｅｒ　５ｅｃｏｎｄａｒｙ）に分割されている
。その他のコンパレーター・ユニットはいずれも８つの
近傍画素のうちの対応画素から入力される。ライン２２
５は［回路ＣＭＰＨの１０個のコンパレーター・ユニッ
トへの入力ラインである。閾値以下の画素はすべて黒と
して出力され、閾値以上の画素はすべて白として出力さ
れるように各コンパレーター・ユニットごとに基準閾値
が設定されている。出力ライン２２６は１０個のコンパ
レーター・ユニットのそれぞれから単一ビット出力を受
信するＣＲＡＭ回路への１０本のアドレス・ラインとし
て多重化される。ＣＲＡＭは典型的には２組の１０２４
Ｘ　８ビツト探索表から成ってコンパレーター出力デー
タを８ビツトの結果に翻訳し、１０２４通りの入力コー
ド・アドレスが２５６個の出力コードを形成できるよう
にする。２つのバンクは初期設定時にロードされ、動作
中、適当な時点に、即ち、垂直ブランキング・インター
バルに交換自在に利用される。５ＮＡＰの動作は７．１
５ＭＨｚプロセスとして行われる。

次にＰＧＮブロック内の３×３カーネルについて考察す
る。ライン２２１沿いのすべての点は同一線上にある。

中心点（Ｐｒｉｍａｒｙ　Ｃｅｎｔｅｒ、　５ｅｃｏｎ
ｄａｒｙ　Ｃｅｎｔｅｒ）の処理結果は中心点が人力さ
れてから９画素後に出力される。中心点にむかって、ま
たは中心点からカウントした適当な画素数を加算または
減算することによってカーネル中の他のすべての点から
の遅延を設定する。即ち、５ＮＡＰ回路はカーネル中心
点に対してＶ＋６画素に相当するプロセス遅延を導入す
る。ただし、■は画像上の線の長さである。処理結果は
中心点（Ｐｒｉｍａｒｙ　Ｃｅｎｔｅｒ及び５ｅｃｏｎ
ｄａｒｙ　Ｃｅｎｔｅｒ）が入力されてからＶ＋６画素
後に５ＮＡＰ回路から出力される。カーネル中の他の点
に関連の遅延は前記遅延Ｖ＋６に対して対応の画素数を
加算または減算することによって得られる。

スライディング・ウィンドー内に画定した形でカーネル
を考察すると、中心Ｃが同一線上の１つの画素から次の
画素へ左方向に移動するのに伴ない、点Ｅが新しい中心
Ｃとなり、Ｎ、Ｃ，ＳがそれぞれＮＷ、Ｗ、ＳＷとなり
、ＮＥ、Ｅ及びＳＥの左方に続く画素が新しいＮＥ、Ｅ
、ＳＥとなる１つの列からその下方の列へ９個の画素コ
ンビネーションが同様にシフトすると新しい近傍画素が
形成され、ＮＷ、Ｎ％ＮＥが画像から消え、ＳＷ、Ｓ、
ＳＥの代りにその真下にあった３個の近傍画素が現われ
る。５ＮＡＰは中心画素の８勤を追いながら、カーネル
画像全体の、バイブラインによってデジタル化された明
るさと考慮する。なお、ウィンドーのサイズは任意であ
り、図示例では３×３カーネルとした。

閾値に基づく白黒分類はコンパレータ・バンクＣＭＰＢ
の１０個のコンパレータ・ユニット（ＮＥ−３Ｗ）のそ
れぞれにおいて行われ、基準人力はいずれも強さレベル
２５５である。強さが２２５以上の画素値はすべて対応
のライン２２６に白色として出力され、２２５以下の値
はすべて黒色としてライン２２６に出力される。１０本
のライン２２６がＣＲＡＭ回路をアドレスする。

第２２Ａ図には、ウィンドーが光線条画像の一方のエツ
ジ、ここでは下縁にオーバラップした時の白黒画素の組
み合わせをマスク１〜１０として示し、第２２Ｂ図には
その他の組み合わせのうちの３列をマスク１１〜１３と
して示した。本発明では、第２２Ａ図の組み合わせの場
合、中心画素５ＮＡＰ出力信号は１（白色）となるが、
マスク１１〜１３のような他の組み合わせの場合にはＯ
（黒色）となる。第２３図は第２２Ａ図に示すマスク１
〜１０及び第２２Ｂ図に示すマスク１１〜１３に関して
探索テーブルＣＲＡＭをアドレスする１０本のライン２
２６のエンコーディングを示す表である。このようなＣ
ＲＡＭ回路動作原理により、ウィンドーを通して見える
光線条のエツジに存在しないバックグラウンドが黒色と
なるだけでなく、エインドーに現われる画素がすべて白
色画素であるような光線条画像自体または（図示例に見
られるような）上縁については、画素組み合わせが第１
６Ａ図に示した組み合わせとは補完関係になる。この場
合、５ＮＡＰがデジタル出力される光線条は１画素幅線
の形態を取る。探索表に関して公知のように、光線条下
縁に関する１０通りの状況に対応する基準値が記憶され
ており、ライン２２６からの入力コードがアドレスとし
て該当のマスク状況の記憶場所を検出する。５１２×５
１２Ｘ８駒／秒のカメラが使用される場合、探索表には
１０進同値５１２Ｘ５１２の記憶場所がある。第２０図
に示す１０本の入力ライン２２６は既に述べた１３通り
の組み合わせに対して第２３図に示すようなアドレスを
形成する。例えばマスク＃１に対する１０本の入力ライ
ンの２進コードは１０進同値１２７であり、探索表中の
この記憶場所が選択されると、白色として規定され、出
力コードは２２５となるが、マスク＃１１．１２．１３
の場合、いずれも出力コードはＯとなる。

総合的な結果として、（第２２Ａ図のマスク１〜１０で
は）下縁と特徴づける画素線がライン２１１に出力され
る。この段階でバイブラインは画像の低レベル処理を完
了したことになる。第１３Ｃ図に示す制御プロセッサＣ
Ｐの待ち行列１０４に必要な座標を得るための高レベル
画像処理を考察する前に、カメラ画像がインターレース
されているため、バイブラインの５ＮＡＰによる光線条
を細める処理にもかかわらず、単一の行列組み合わせに
必要な１画素幅は得られず、２画素幅にとどまる。従っ
て画像エツジを所期の１画素幅線として表現するために
はさらにもう１つの処理段階が必要である。

第２１図に示す画像プロセッサーの全体的なブロックダ
イヤグラムには（バイブラインＰＰＩ及び２−１画素幅
縮小オペレータから成る）低レベル処理部ＬＬＴと（補
足段を含む）高レベル処理部ＨＬＴを含む、高レベル処
理は点分類、抽象表現による光線条モデリング、形状マ
ツチング、ターゲット限定、及び３−Ｄ座標変換から成
る。これらの段階はすでに公知であるが、光線条を１画
素幅の線にすれば２−Ｄカメラ画像として受像される画
素線上の点の座標（ｔ、ｊ）を迅速かつ直接的に処理で
きるという知見に基づき、本発明では前記高レベル画像
処理のため新しいアプローチを試みる。

本発明の好ましい実施例では２−１画素幅縮小回路ＰＲ
Ｄの機能に含まれるためあえて第２１図には示さなかっ
た重要な機能として、バイブラインＰＰＬから得られる
画素線の２−Ｄ表現を１−り表現に変える機能がある。

即ち、（第２４Ｂ図に示すように）画像の画素が配分さ
れている（第２４Ａ図に示すような）２−Ｄ行列格子を
画素ごとに列ｉ及び行ｊによって求め、（第２４Ｃ図に
示すように）それぞれ点について、横座標ｉの関数ｊ＝
ｆ　Ｎ）である値ｊの不連続縦座標によって１−Ｄ表現
を求める。これはそれぞれのアドレスｉに対応するｊ値
すストを表（第２４Ｄ図のＲＡＭ）中に配列することに
よって簡単に達成される。その結果が上記ｌの不連続関
数であり、後述するように公知の数値及び代数計算方法
によって迅速かつ正確に処理することができる。この計
算は第２１図の高レベル処理部）ＩＬＴのすべてのブロ
ックの動作をモニター及び制御するマイクロプロセッサ
−によって行われる。

次に２→１画素幅縮小について考察する。これは２−Ｄ
→１−Ｄ信号変形と同時的にブロックＰＲＤ内で行われ
る。インターレースのため、第２４Ｃ図に図解したよう
に、第２０図のＣＲＡＭ回路出力ライン２１１で得られ
る信号は多くの場合、二重の白色画素を表わす、第２４
Ｂ図のＲＡＭでは第１の駒でアドレスｉの各画素が記憶
され、第２の駒で再び記憶される。ただし、２回目の記
憶で同じアドレスについて白色画素が現われると先行画
素が消去される。即ち、２回目の記憶が最初の記憶に取
りて代わる。その他の画素を第２４Ｃ図には陰影域とし
て示しである。従って、“画素線”が２画素幅から１画
素幅に縮小されるだけでなく、第２４Ｂ図のＲＡＭにお
いて、第２４Ｄ図に示す１−Ｄ不連続関数ｊ＝ｆ　（ｉ
）が得られる。マイクロコンピュータ−ＣＭＰＴは列ご
とに、かつ行ごとに列ｉの白色画素のｊ値、即ち、横座
標ｉの特定白色画素の縦座標位置を記憶し、第２４Ｂ図
のＲＡＭのｌ記憶場所にこのｊ値を書き込む、これと同
時に、同じｌ記憶場所に別のｊ値が既に記憶されている
場合、先行のｊ値を取り消す、その結果、所与の線上位
置に白色画素が記録されている場合、１回だけ記憶され
たか、２度目に記憶されたかに関係なく、記録される画
素縦座標は１つだけとなる。ブロックＰＲＤにおけるこ
のプロセスの結果として、１画素幅線への縮小が達成さ
れ、２−Ｄ表現が不連続関数ｊ−ｆ（ｉ）に置き換えら
れ、これが低レベル処理部ＬＬＴの出力ライン２５０で
出力される。

制御プロセッサーＣＰのうち、待ち行列１０４がライン
１０３を介して感知シーム経路を示すサンプルを受信す
る部分を除く第２１図部分はマイクロプロセッサ−ＣＭ
ＰＴの制御下に動作する画像プロセッサーに係わる。待
ち行列１０４は制御プロセッサーＣＰ及び画像プロセッ
サーＩＰによって共用されるＲＡＭであるが、説明の便
宜上、第１３Ｃ図では制御プロセッサーに属するものと
して待ち行列１０４を図示した。

シーム追跡システムがシーム経路に沿ってレーザー・ビ
ームでシームを走査しながら少しずつ進むものと想定す
る。従って、一画素幅線に縮小された一連の光線条がデ
ジタル・パイプラインの出力ライン２５０からブロック
ＧＲＦへ順次伝送される。こうして得られるそれぞれの
光線条表現は不連続関数ｊ＝ｆ　（ｉ）の形と取る。ブ
ロックＧＲＦはマイクロコンピュータ−〇ＭＰＴの制御
下にライン２５０からのデータに基づいてストライブ・
グラフ、即ち、本発明の画像プロセッサーの場合には後
述のように光線条の記号表現である１−Ｄグラフを作成
する関数発生器である。

次に、感知されるシーム経路に沿った個々の光線条部分
に対し、ライン２５０の不連続関数データに基づいて検
知器ＥＤ、ＣＲＤ、ＣＲＬ及びＬＡＤが順次行う検出段
階に関連してブロックＧＲＦの動作を説明する。その目
的はブロックＧＲＦの出力をコンパレーターＣＭＰ３で
の比較に先立って得られる標準図形からライン３０２を
介して出力される信号とマツチングさせることにある。

第２５図は想定される６通りの光線条画像を示す。典型
的には光線条画像（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の特徴は直
線から成ることにある。光線条画像（ａ）に対応するシ
ームは上方ノード及び下方ノードが同一の垂直線上に、
即ち、パイプラインのライン２１１から得られる画素線
で表わされる画像の同一列上に位置する。本発明の画像
プロセッサーでは、同一列上に２つの連続する画素が存
在することをマイクロコンピュータ−が検出すると第２
ノードが自動的に１列だけ前へ移動するように画像信号
の処理が行われる。従って、１−Ｄレベルでの処理及び
解読はライン１５０を越えると連続的に、かつ明瞭にな
る。第２５図の画像（ｂ）に対応するシームは■字形シ
ームであり、画像（ｄ）に対応するシームはＵ字形であ
る。画像（Ｃ）及び（ｆ）はノード間に直線ではなく円
弧が存在することを特徴とするが、画像（ｆ）は直線と
円弧の双方を含む。画像（ｅ）は直線だけで構成されて
いるが、それぞれタイプの異なる２つのシームを複合し
ている。ブロックＧＲＦの動作原理は第２５図に示した
ような光線条像を特徴づける第２６図の図形から明らか
になるのであろう。

コーナーまたはノード小円で表わし、想定される状況を
８通り示しである。先ず、ＥＮＤにＬＩＮＥが続く（図
形（ａ））またはＡＲＣが続く（図示（ｇ））場合が考
えられる。ＬＩＮＥまたはＡＲＣが続く場合、この状況
は図形の開始と同時に自動的に検出され、状況を表わす
記号はＥＮＤ／ＬＩＮＥまたはＥＮＤ／ＡＲＣである。

同様に、図形（ｂ）に示す記号ＬＩＮＥ／ＬＩＮＥは２
木の直線の間にＥＮＤがあることを意味し、図形（ｅ）
の記号ＡＲＣ／ＡＲＣは２つの円弧の間にＥＮＤがある
ことを意味する。第２６図は８通りの状況：ＥＮＤ／Ｌ
ＩＮＥ：ＬＩＮＥ／ＬＩＮＥ；ＬＩＮＥ／ＡＲＣ；ＡＲ
Ｃ／ＬＩＮＥ；ＡＲＣ／ＡＲＣ，ＬＩＮＥ／ＥＮＤ、Ｅ
ＮＤ／ＡＲＣ，及びＡ　ＲＣ／Ｅ　Ｎ　Ｄを示すことに
よって一般法則を図解している。ＬＩＮＥまたはＡＲＣ
の終り、新しいＬＩＮＥまたはＡＲＣに対する別の検出
が続く場合、またはＬＩＮＥまたはＡＲＣ検出の前後に
全く画像がない場合にＥＮＤが検出される。これらの記
号は“コーナー“の形状を特徴づけ、コーナー”自体は
作働端によたて加工すべきシームの形状を特徴づける。

パイプラインからライン２１１を介して得られる出力画
像は２画素幅に細められた光線条画像を表わす多数の黒
色画素及び４００〜６００白色画素から成る。これらの
白色画素の位置が表面再構成情報のすべてを含んでいる
。高レベル処理（第２１図のＨＬＴ部）の目的は画像か
ら白色画素の座標を抽出することにある。

従来のシステムでは、画像中のすべての画素を走査し、
白黒をチエツクし、白色画素の座標を抽出するのに汎用
プロセッサーが使用された。その場合には必然的な結果
として、細められた線画像を記憶する駒バッファが必要
となり、７００万乃至１０００万バイト／秒という極め
てゆっくりしたプロセスでデータを走査し、座標を抽出
することになる。これに対して、ＦＭボード（第２０図
）は５ＮＡＰボードからの画像データ流れを走査し、１
駒ずつ白色画素座標を抽出する。抽出されたデータは一
連のｉ及びｊ座標の形を取り、画像データのインテリジ
ェント分析を行うＭＣＰＴ（Ｍ６８０１０汎用プロセッ
サー）にアクセス可能な大型の表（ＲＡＭ）に記憶され
る。パイプラインの各ボードはＶＭＥバスのＰ１コネク
ターに差し込まれる１０Ｍ）ｉｚクロック（１２，５Ｍ
Ｈｚ）で動作する単一ボード・コンピューター（ＣＭＰ
Ｔ）、５１２バイトＲＡＭ、　リアルタイム・クロック
及び２つの直列ボートを含むＭｉｘａｒ７１００ボード
を使用する。このＭｉｚａｒ７１００ボードは画像のイ
ンテリジェント分析のためにパイプラインが行う低レベ
ル処理（ＬＬＴ）及び高レベル処理（ＨＬＴ）をモニタ
ーする。　Ｍ７１０Ｇプロセッサーは制御プロセッサー
ＣＰとインターフェース関係にあり、これをラム１０４
と共用する。ＤＧボードはビデオ・バス・マスターとし
て作用し、画像処理ボードの残りの部分に対して５ＹＮ
Ｃ及びタイミング信号と供給する。ＦＭボードはビデオ
・バスを成端し、ビデオ・バスのスレーブとして作用す
る。その他の画像処理ボードはすべてビデオ・バスの非
成端スレーブとして構成されている。

次に第２１図の高レベル処理部（ＨＬＴ）について考察
する。ロボット・シーム追跡システムが追跡すべき表面
は多様である。公知のシーム追跡システムの多くは明確
に、または少なくとも暗示的に、いくつかのジヨイント
形状だけが重要であるとの仮定の下に設計されている。

しかし、これは現実的ではない、考慮しなければならな
い形状が余りに多く、所与の形状についても、その長さ
、角度及び半径は決して一定ではない、従って、正確な
形状認識には上記の特定属性以外のアプローチが必要で
ある。

そこで、光線条画像の特徴記述に基づいて光線条認識を
行う。このため、光線条画像の不変要素を捕捉し、これ
に基づいて記述を得る。既に述べたように、長さ、角度
及び半径は光線条画像を記述するための不変要素ではな
く、最終分析に利用される数値属性ではあっても形状認
識に利用できるものではない、光線条センサーには幾何
的制約があるから、１画素幅線に細めたのち、所与の画
像列から光線条サンプルを２つ以上検出することは不可
能であり、これを達成するのが第２１図に示すＰＲＤ回
路の目的である。これにより、カメラにより２−Ｄ画像
に変換された３−Ｄ画像が元の３−Ｄ面形状を再構成す
るのに利用されるライン２５０１−Ｄ信号に変換される
。

線条信号は（１）線分（ＬＩＮＥ）；　（２）円弧（Ａ
ＲＣ）、及び（３）隅部、即ち、線分及び／または円弧
の交差点の３つの特徴に関してモデリングされる。円弧
は抽出し難いから、単純化のため、円弧を線分になぞら
えてもよい。

コーナーは光線条から抽出すべき重要な特徴であり、左
から右へ走査しながら、いくつかのタイプに分類されて
識別される。即ち、（１）左ＥＮＤ／ＬＩＮＥ；　（２
）ＬＩＮＥ／ＬＩＮＥ；　（３）ＬＩＮＥ／ＡＲＣ；　
（４）ＡＲＣ／ＬＩＮＥ；（５）ＡＲＣ／ＡＲＣ：　（
６）ＬＩ　ＮＥ／右ＥＮＤ　；　（７）ＥＮＤ／／１Ｉ
ｔｃ　：及び（８）ＡＲＣ／ＥＮＤ、２本の線分が交差
してコーナーを形成する場合、追跡中の表面には自然な
変化があるから交差角度は不変ではない。コーナーは“
ターン”と考えることができる。しかし、“ターンアッ
プ”または“ラーンダウン”だけでは事態の正確な記述
とはならない０本発明では、コーナーにおいて光線条が
湾曲する場合、コーナーにおける方向性に関係なく“左
ターン”または“右ターン”として記述される。従って
、それぞれのコーナーはこの第２属性で分類される。

以上は記号属性である。記号属性のほかに、ライン２５
０の光線条から数値属性も抽出される。

この数値属性は２つの目的に利用される。その１つは表
面の位置及び向きとギャップ・サイズのサンプルを作成
するための正確な測定値の抽出を容易にすることにある
。第２の目的は第２１図の分析オペレータＰＯＰに関連
して後述するように、いくつかのコーナーを省いてジヨ
イント認識プロセスを容易にすることにある。これらの
数値属性は（１）コーナーの水平座標；　（２）コーナ
ーの垂直座標；及び（３）コーナーの法線距離である後
述するように本発明の画像プロセッサーの究極的な目標
はＬＩＮＥ％ＡＲＣ％ＥＮＤ、またはその他の幾何的特
徴及これらの組み合わせを検出することによって、いか
なるコーナーがいくつ存在するか、例えばＬＩＮＥまた
はＡＲＣ間にいくつのコーナーが存在するかを明らかに
することである。このようなデータから形状を識別する
ことができる。ジヨイントまたはシーム経路上の基準点
検出を目的とする場合、重要な要素となるのがコーナー
である。識別された形状から優先される０コーナー“、
即ち、作働端が加工すべき“ターゲット”がどこにある
か、従って、特定の光線条画像に対応するシーム位置が
実際にはどこにあるかを知ることができる。換言すると
、最終分析において、ターゲットの座標が求められ、こ
れが本発明の制御プロセッサーとの関連で利用されるこ
とになる。

再び第２１図において、ライン２５１を介してライン２
５０の信号（第２４Ｄ図参照）が受信されると、先ずブ
ロックＥＤがＥＮＤを検出し、これがライン２５１′を
介してブロックＧＲＦに伝送される。次いでコーナー検
出ブロックＣＲＤがライン２５２から、ライン２５０の
信号中に存在するコーナーを検出する。このために、不
連続信号差オペレータによってブロックＣＲＤの機能が
行われる。第２４Ｅ図に示すように、数値計算であるこ
の動作は不連続間数ｊ＝ｆ　（ｉ）の連続値間の差を求
め、２つの連続する差値の間で所定の最小量Ｃだけ値が
跳ぶのを検出するというものである。不規則な分布のた
めに生ずるノイズを解消するため、最大値（図示例では
最大値であるが、最小値でもよい）の直前、直後の値、
即ち、勾配変化に基づいて演算するのではなく、両側に
位置するランクＳの値を利用するのが普通である。

従って、検出される差は次のような計算から得られる： ｃ−ｆ　（ｉ）　−ｆ　（ｉ−ｓ）　−［ｆ　（ｉｔｓ
）　−ｆ　（ｉ）］−２ｆ　（ｉ）−ｆ　（ｉ−ｓ）−
ｆ　（ｉｔｓ） 関数ｆ（ｉ）の最大値または最小値を順次検出すること
によって逐次現われるコーナーの数が明らかになったら
、次の段階として例えば第２１図に示すＣＲＬのような
オペレーター（ライン２５４．２５４°及び２５６．２
５６’）それぞれのコーナーとこれに接続している先行
または後続線分の勾配との関係を検出する。これは同じ
関数ｊ＝ｆ　（ｉ）に基づいて行われる。このため、（
第１導関数により）前記コーナーから画素線が右ターン
するか（負勾配）、左ターンするか（正勾配）を検出す
る。されにまた、２つの連続するコーナーに基づいて、
これらのコーナーがＬＩＮＥによつて接続されているか
ＡＲＣによって接続しているかを検出する。これはオペ
レーターＬＡＤ（ライン２５３．２５３°及び２５５．
２５５’）において行われる。再び、曲線ｊ＝ｆ　（ｉ
）の不連続点を処理する簡単な代数演算によって直線上
に配列されてＬＩＮＥを形成しているのか、曲線上に配
列されてＡＲＣを形成しているのかを明らかにする。最
終段階として、画素線の末尾においてＥＮＤを検出する
（ライン２５７及び２５７゜）。

点行列を線分、円弧、・・・などに区切る作業は多大の
時間を要し、例えばＨｏｕｇｈ変換アプローチの場合、
線形方程式または円形方程式に従って点行列のエツジ点
から多数の点を発生させねばらならい。再帰釣線分割と
いうアプローチもあるがこの場合、典型的な形状及び線
分だけについても・約１００ミリ秒を必要とする。これ
らに対して本発明のアプローチでは僅か８ミリ秒である
。

第２７Ａ及び２７Ｂ図に示すように、それぞれの“コー
ナー　（第２７Ａ図の場合には左右両端とＥ、Ｆ及びＧ
）と連携する５個のＲＡＭ　（第２８Ａ図の場合は４個
）によって構成される記号図形をモニターするための図
形ヘッダーＧＲＨを設ける。ＲＡＭはテール・エンド接
続されており、それぞれが隣接する光線条部分に対して
コーナー識別を行なう、即ち、ＲＡＭＩは記号（第２６
図（ａ）のようなＥＮＤ／ＬＩＮＥを表わすＬ−ＥＮ　
Ｄ　）　、タイプＥ−Ｌ（第２７Ａ図点Ｅまでの線分の
タイプを表わすＥＮＤ／ＬＩＮＥ）、（勾配変化の大き
さを表わす）値Ｃ１コーナーの座標、及びこのコーナー
におけるターンを含んでいる。

（以　下　余　白） ブロックＧＲＦが多数のコーナーを含む画素線を識別し
、コーナーの接続態様をも検出すると、残された作業と
して、第３０図に示すように二重コーナーである可能性
もあるこれらのコーナーから真のコーナーを選別しなけ
ればならない、第３０図の（ａ）では画素線が上方の線
ＥＦと下方の線ＧＫとを結ぶ同一垂直線に２つのコーナ
ーＦ及びＧを含む（後述するように、実際には画素線を
求めるプロセスにおいてＧはＦとは別の列に位置する）
、第３０図（ｂ）の場合は二重コーナー（Ｆ、Ｆ’及び
Ｇ％Ｇ’　）であるから、多対のうちの一方のコーナー
を無視して他の一方だけ、即ち、第３０図（ａ）の真の
シームにおけるコーナーと同じ状況のコーナーだけを使
用しなければならない。これが第２１図に示した分析オ
ペレーターＰＯＰの機能である。第２７Ａまたは２８Ａ
図から明らかなように、３つのコーナーＥ、Ｆ、Ｇのう
ち、２つのコーナーは例えばＥとＧなら一線ＥＧ上に整
列し、第３のコーナーＦはこれと対向する三角形の１辺
に対する垂線ＦＨ上に位置する。

Ｅ及びＧを求めたら線分ＥＧを計算し、線分ＥＧまでの
距離ＦＨも計算する。第３０図（ｂ）においてＦＦ’　
またはＧＧ’を比較すれば、上記三角形に基づくアプロ
ーチによって二重コーナーが判明する。従フて、分析オ
ペレーターＰＯＰは２つの隣接コーナーのうち、一方の
指示を取り消すことにより第３０図（ａ）に示すような
概略的な線形状を回復する。

第２７Ａ、２７Ｂ図及び第２８Ａ、２８Ｂ図を参照して
第２１図に示した図形ブロックＧＲＦ及び分析オペレー
ターＰＯＰの作用を考察する。関数ｊ＝ｆ　（ｉ）の形
でライン２５０を介して受信された画素線は第２７Ａま
たは２８Ａ図の図形で見て左から右にむかってマイクロ
コンピュータ−によって読み取られる。例えば第２７Ａ
及び２７Ｂ図の場合、センサーがシームを追跡する（第
１１図、ブロックＳ　ＬＣ）のと並行して発生するそれ
ぞれの光線条を順次チエツクする図形ヘッダー〇ＲＨは
チエツクする特定画素（第２７Ａ図）に対してファイル
を開く。即ち、（第２７Ａ図に示す）重要な特徴を認識
し、これに関連する情報をファイル中に記憶するためで
ある。第１の動作はコーナー検出（第２１図のブロック
ＣＲＤ）であり、これは旦、即ち、既に第２４Ｅ図に関
連して考察した第２差オペレーターによって検出される
勾配変化率を検出することによって達成される。

これによりコーナーの数が判明する。従って、各コーナ
ーごとに１つずつファイルＲＡＭＩ、ＲＡＭ２、ＲＡＭ
３、ＲＡＭ４及びＲＡＭ５が開かれる０次にこれらのフ
ァイルの特徴を各ファイルごとに詳しく説明する。

先ず、左手に第１のＥＮＤが存在する。ファイルＦｔＡ
Ｍ　１には旦嵩０と共にこのＥＮＤの座標、即ち、１ｗ
１ｏ、ｊｘ２５Ｇが記憶され、さらに第２７Ｂ図のＲＡ
ＭＩに示すように、記号“ＬＥＦＴ　　ＥＮＤ″　（Ｌ
−ＥＮＤ）及びタイプ（第２６図（Ａ）に示すようなＥ
−Ｌ）が記憶される。

動作は起点から右にむかって進行し、逆向きのリンクは
存在しないから、システムは次のコーナーを求めて右へ
進む、従って、この第１フアイルから、次のコーナーと
対応する次のファイルの先頭に至る“順方向リンク”が
存在することになる。

ファイルＲＡＭ２はコーナーＥを特徴づける勾配変化に
基づくコーナー検出動作中（第２１図のＣＲＤ）開いて
いる。同時にこのファイルにコーナーＥの１＝５０及び
ｊ＝２５０が記憶される。

ここでブロックＣＲＬ　（第２１図）はコーナーＥにつ
いて右ターンがあるか左ターンがあるかを判定する。勾
配検出の結果に照らしてターンは右向きである。ファイ
アルにはこの情報が与えられるコーナーＦ　（ＲＡＭ３
）についてもコーナーＧ（ＲＡＭ４）についても同様の
動作が行われる。

コーナーＥ、ＥからＦ、ＦからＧ、Ｇから右端（ＲＡＭ
５）まで、これらのコーナーが線分で結ばれているか（
第２７Ａ図）、円弧で結ばれているか（第２７Ｂ図）を
判定することができ、これは第２１図のブロックＬＡＤ
によって達成される。

簡単なアプローチとして、線分で結ばれている場合を想
定すると、記号（第２７Ｂ図）はＲＡＭＩがＬ−ＥＮＤ
　（左端）、ＦＬＡＭ２がＲＴ−ＴＵＲＮ　（ｒｉｇｈ
ｔ　ｔｕｒｎ）　；　ＲＡ　Ｍ　３がＬ　Ｔ　−Ｔ　Ｕ
　ＲＮ　（ｉｅｆｔ　ｔｕｒｎ）　　；　ＲＡＭ４がＲ
Ｔ　−Ｔ　Ｕ　ＲＮ　（ｒｉｇｈｔ、　ｔｕｒｎ）；Ｒ
ＡＭ５がＲ−ＥＮＤ　（右端）である。順方向リンク（
ｆ　１ｉｎｋ）及び逆方向リンク（ｒ　１ｉｎｋ）もフ
ァイルに記憶され、第２７Ａ図の図形において連続する
ファイルを左から右へ読むのか、右から左へ読むべきか
を示唆する。図形ヘッダーＧＲＨに組み込まれている図
形ポインター（ｇｒａｐｈ　ｐｔｒ）はセンサーがとの
ファイルに進むべきかを指示する、同じく図形ヘッダー
に含まれているトラック・ポインタ（ｔｒａｃｋ　ｐｔ
ｒ）は作働端にとって重要なコーナー、即ち、ターゲッ
トの位置を指示する。

このように識別された図形を標準図形（第２１図のコン
パレーターＣＭＰ３によるマツチングのためブロックＳ
ＧＦに送られるブロックＳＭＤのシーム・モデル）とマ
ツチングさせる前に、第２１図に示すブロックＰＯＰの
分析オペレーターによる分析プロセスが必要である。即
ち、コーナー検出プロセスの結果として、必要以上のコ
ーナ・−が提示されるからである。典型的には、プロセ
スの進行に従って第１コーナー検出器によって（第３０
図（ｂ）のＦｏ及びＧ′のような）二重コーナーが形成
され、これが光線条画像中に現われるコーナー分析プロ
セスではコーナー構造アレイが走査され、無関係なコー
ナーが削除される。削除プロセス、即ち、最初のコーナ
ー群を整理してマツチング用の唯一のコーナーを求める
分析は種々の分析法則に従って行うことができるが、好
ましい実施態様としては、分析プロセスにおいて２つの
隣接コーナー間の直線に対するコーナーからの垂直距離
という新しいコーナー属性を計算するコーナー（第２７
Ａ図のＦ）から隣接コーナーを結ぶ線分く第２７Ａ図の
ＥＧ）までの距１ｌｌ（第２７Ａ図のＦＨ）を求めるの
である。第２コーナーＦ’が第１コーナーＦに極めて近
接している第３０図のような二重コーナーが存在する場
合には（２つの隣接コーナーがＥ％ＧではなくＥ、Ｆ’
として）線分ＥＦ’　までの距離ＦＨ’を求める。

当然の結果として距ＩＩＦＨ’　は極めて短くなる。

法則として、最短距離以下ならば中間コーナーを無視し
て以後これを使用しない。従って、この場合はコーナー
Ｆを削除する。残るのはＦに極めて近い次のコーナーＦ
′である。Ｆは削除されたから、ＦｏからＥ及びＧまで
の距離を計算する。二重コーナーＦ、Ｆ’　がこのよう
に削除されたのちも、説明のための想定に従ってプロセ
スが進められる。一般的な法則として、コーナーごとに
距離が極めて短いかどうか（第３０図のＦＦ’　または
ＧＧ’のような場合にはこれらのコーナ一対のそれぞれ
最初のコーラに現われる）を検討し、このようなコーナ
ーを即刻削除し、次のコーナ一対の一方だけを取り出し
てこれを計算する。第２９図は５つのコーナー１乃至５
（第２７Ｂ図のＲＡＭ１乃至ＲＡＭ５に対応）について
、図形全体の左から右へそれぞれのコーナーに基づいて
順次記号が作成されて行く態様を示す。垂直距離は下記
式に従って計算される： ただし、ａ＝　（ｙ２−ｙｌ）、ｂ＝　（ｚ２−χ１）
、（χ１、ｙｌ）及び（χ２、ｙ２）は中央コーナー（
χ、ｙ）と隣接するコーナーの座標である。それぞれの
ＲＡＭにｈ値０．２３．２００．１８及びＯが記憶され
る。

ｈ値を計算し、結論が得られ、単純化がなされたら、コ
ーナー記号を割り当てればよい（第２７Ｂ図のＲＡＭＩ
、ＲＡＭ２、ＲＡＭ３、ＲＡＭ４及びＲＡＭ５）。なお
、方向（図形作成プロセスにおいて左から右へ）を決定
するため、勾配の代りに距離りの符号を利用することが
できる。従って、このような場合にはターン方向（ＲＴ
−ＴＵＡＲＮまたはＬＴ−ＴＵＲＮ）はｈの符号で決定
される。

特定の光線条について得られたデータを記憶させたら、
ＲＡＭ　（第２７Ｂまたは２８Ｂ図）はｉｊ及びｈのよ
うな数値属性と、Ｌ−ＥＮＤ、Ｅ−Ｌ、ＬＦ−ＴＵＲＮ
、ＲＴ−ＴＵＲＮ、ｆ　１ｉｎｋ、　ｒ　１ｉｎｋのよ
うな記号属性を含むことになる。分析ルーチン完了と同
時にライン２６０（第２１図）を介して出力される結果
はすべての数値属性及び記号属性で画かれた光線条画像
の単純化された図形である。第２１図のコンパレーター
ＣＭＰ３は記号属性をテスト過程でライン３０２を介し
て基準として出力される標準図形の記号属性とマツチン
グさせる。

図形マツチングプロセスにおいて、標準図形（第２１図
のＳＭＤ）を各画像（第１１図の５ＬＣ）から（ライン
２６０を介して）リアル・タイムで抽出される図形とマ
ツチングさせることによつてジヨイントの幾何的特徴が
認識される。このプロセスは（金属板に共通の現象であ
るが）経路沿いの形態変化と、起点、停止点、分岐点が
著しく異なる形態を有するため、１つのジヨイントにい
くつかの異なる表現が与えられる可能性があることから
複雑になる。この問題に対する解決策はそれぞれのシミ
インドを任意の数のコーナー図形で記述できるようにす
ることである。各コーナー図形は二重リンク・リストの
形で一連のコーナー構造を含んでおり、所与のジヨイン
トに対応するすべてのコーナー図形群を１つにリンクさ
せることで木構造としてまとめたものを、マツチングが
検出されるまで、あるいはすべての基準を使い果たすま
でサンプルと比較する。

単一図形マツチングは標準図形（ライン３０２）及びサ
ンプル図形（ライン２６０）に含まれるコーナーを一緒
に走査することによって行われ、図形が標準図形とマツ
チングするには次の条件が満たされねばならない：　（
１）双方の図形中に含まれるコーナーの数が同じ；　（
２）サンプル中の各コーナーが標準図形中の対応コーナ
ーと同じ記号（ターン方向）を有する；　（３）各コー
ナーが同じタイプ（ｌ　ｉ　ｎｅ／ｌ　ｉ　ｎｅ、ａｒ
ｃ／ｌ　ｉｎｅ、・・・）である。マツチングテストが
逐次行われている間、標準図形中の追跡特徴コーナー（
ターゲット）に出会うと図形ヘッダー（第２７Ｂ図のＧ
ＲＨ）に含まれるサンプル追跡特徴ポインターがセット
される。

木構造マツチングは木構造に含まれる個々のコーナー図
形についてマツチングが見つかるまで、あるいはすべて
の選択を使い果たすまでマツチングを試みることによっ
て行われる。

マツチングが成立すると、コンパレーターＣＭＰ３はゲ
ー）ＧＴＥを介してライン２６１からライン２６２に図
形を送り、図形の数値属性が利用される。どのタイプの
図形が感知下のシームと対応するかをライン２６７を介
して標準図形に従って判定したら、ＴＲ３に進んでター
ゲットの検出、即ち、工具によるジヨイント加工とシー
ム経路位置の検出に関連して重要なコーナーの選択を行
う（ＲＡＭに記憶されている（ｉ、ｊ＞値のうちターゲ
ット座標となるもの、即ち、第２７Ａ図のコーナーＦを
選択する）。

第２６図にはＲＡＭ　（第２７Ｂまたは２８Ｂ図）に記
憶させることのできる８つの記号属性を示した。これ“
左ターン”または“右ターン”属性が追加される。数値
属性はコーナーの水平及び垂直圧ｉ（ｉ、ｊ）及びコー
ナーの垂直距離りである。

このプロセスではＲＡＭだけでなく、ヘッダーＧＲＨ（
第２７Ｂ図）にも情報が記憶される。記憶される情報は
図形全体に亘る、コーナー以外の３つの属性である。こ
れらはマツチングプロセスのあとに求められる。

その１つは図形中のコーナーの１つを、ターゲットを表
わすコーナーとして規定する追跡特徴であり、このター
ゲットの座標を利用することにより、シーム経路を３−
Ｄ空間座標を表わす一連の均質変形座標を作成し、これ
らの変形座標を利用することによりロボット制御関数を
作成する。既に述べたように、コーナー図形ヘッダー（
第２７Ｂ図のＲＡＭＩ乃至ＲＡＭ５）はどのコーナーが
追跡特徴であるかを指示するポインターを含む。

標準図形ではこのポインターがトレーニング（ｔｒａｉ
ｎｉｎｇ）によって初期設定され、サンプル図形ではマ
ツチングが成立するまでゼロである。

図形全体に関する第２の属性はターゲットのコーナー座
標を正確に求めるためラスター・データを使用する場合
、いくつかの発見的方法のうちどの方法を適用すべきか
を規定するターゲット画定コードである。このコードは
個々の標準図形に対するトレーニング（ｔｒａｉｎｉｎ
ｇ）によって初期設定される。

第３の属性はライン２６０の特定図形にマツチングが成
立した時、制御プロセッサーＣＰが何をなすべきかを規
定する作用コードである。これらの作用の典型例として
はＭＯＭＡＴＣ）ｌ　（エラー状態。

現時点のサンプルから制御ベクトルを発生させない）　
、　　ＭＡＴＣＨ（待ち行列１０４のために追跡制御サ
ンプルを発生させる）　　、　　５ＴＡＲＴ（ジヨイン
ト開始シーケンスを実行する）　　；　　５ＴＯＰ　　
（ジヨイント終結シーケンスを実行する）　；　ＢＲＡ
ＮＣＨ（新経路への分岐シーケンスを実行する）。それ
ぞれのジヨイントごとに異なる制御作用が行われる可能
性がある。それぞれの値はトレーニング（ｔｒａｉｎｉ
ｎｇ）によって初期設定される。

以上３つの属性が図形ヘッダー〇ＲＨ（第２７Ｂ図）に
追加される。

図形マツチングによってターゲット・コーナーが選択さ
れたら、元のラスター・データを再分析してターゲット
の正確な座標を求める。第２１図のブロックＣＲＦがラ
イン２６３に応答してこの機能を行う。具体的にはライ
ン２６８を介して標準図形から得られるデータに基づい
て行われる。

基本的な方法としては、線形回帰を利用して方程式をラ
スター・データにフィツトさせる。これによって最小平
均２乗誤差が得られる。公知の線形方程式を利用し、次
に挙げるいくつかの法則の１つに従って正確なターゲッ
ト座標を得る：　（１）２木の隣接線分の交差点；（２
）左手または右手“差し金解”　（ｃａｒｐｅｎｔｅｒ
’ｓ　５ｑｕａｒｅ　５ｏｌｕｔｉｏｎ）　　（３）最
良の左手フィツトまたは最良の右手フィツト；及び（４
）元のコーナー。第３１図は線分Ｌ１またはＬ２、法線
Ｎ１垂直線Ｈがターゲット・ポイントＣにおいて交差す
る上記法則に対応する４通りの状況を示す。差し金解は
第３１図に例示するようなビーム・エツジの丸く摩耗ま
たは剥落したコーナーを対象とするのが普通である。

この段階で第２１図のライン２４６．２４６゜を介して
得られた情報がブロックＧＤＭに送られこのブロックに
おいて、サンプル図形からライン２６９を介して受信さ
れる情報に基づいてギャップが測定される。これは（ラ
イン２６５及び制御プロセッサーＣＰを介して）ロボッ
トに供給され、ギャップに金属を充填するように溶接プ
ロセスを自動的に調節する距離である。これは“適応充
填”の名称で知られているが、本発明におけるロボット
制御はフィードフォワード制御であフて、理論的には適
応制御ではない。

ターゲット・ポイントの正確な座標が得られたら、本発
明の画像プロセッサーの作用で前記座標が（待ち行列１
０４を含む制御プロセッサーＣＰによってあとで利用さ
れる）カメラ、座標系の３−り座標に直接交換される。

関連の方程式は第１０図に関連して既に述べた。データ
・ポイントを迅速に変換するためには、水平及び垂直座
標、及び画像座標の限られた変動範囲を分解することに
よって関数探索表を作成する。標準的方法として、下記
の座標変換を行う： （以　下　余　白） この場合、マトリックス乗算を行うには１２回の乗算と
８回の加算が必要である。この新しい方法では画像縦座
標Ｊｍの２及びｙ（第１０図）関数と、２及び画像横座
標Ｉｎのχ関数を作成する、第１０図に関連して既に述
べたように、関数は次のように表わされる： χは第１０図に示すようにχ方向のユニット・ベクトル
、ｎは光線条平面に垂直なユニット・ベクトルである。

従って、制約は（χ・ｎ）　−〇、ただし符号（・）は
ベクトル・ドツト積を表わすｙ及びＺは定数を含む画像
縦座標Ｊｍの関数であり、χは同じく定数を含む、画像
横座標の２倍で与えられる。

この方法は専用ハードウェア、埋め込みファームウェア
または汎用ソフトウェアで行うことができる。この方法
には３つの探索表χＬＵＴ、　ｙｌ。

ＵＴ及びｚＬＵＴ　（第３２図）と、第３２図の５１に
おける１回の乗算が利用される。ライン４００を介して
ｙＬＵＴ探索表へ、ライン４０１を介してｚＬＵＴ探索
表ヘアドレスｊが送られ、ライン４０２．４０３を介し
て座標ｙ及び２がそれぞれ出力される。アドレスｉχＬ
ＵＴ探索表へ送られ、ライン４０５の出力に、ライン４
０３．４０６から得られる２が乗算される。ライン４０
７に座標χが現われる。演算のスピードアップのため整
数演算が利用されるから、χの計算はやや複雑になる。

従って、χＬＵＴ探索表は正規化（ｚ＝１）χ関数の変
動範囲を広げるために位取り因数を必要とする。この位
取り因数は変換時に除算しなければならないが、能率的
であるという点では２の累乗でもよい０表面オリエンテ
ーシミンのｍ■酸成分関しては、もう少し複雑になる。

第３３図に示すように、３つの探索表ｇＬ　Ｕ　Ｔ、　
’ｇ２　ＬＵＴ及びｈＬＵＴが使用され、Ｓ６及びＳ８
において２つの加算、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７において
４つの乗算、４３０において１つの除算がそれぞれ行わ
れる。Ｓ８ではライン４１０から得られるｉにライン４
１１から得られるＩ　ｍ　／　２が乗算される。出力は
ライン４１２を介して乗算器Ｓ３に送られる。３つの探
索表はライン４１３及びそれぞれに連携のライン４１４
．４１５．４１６からアドレスｊを受信し、ライン４２
０．４２６及び４２３をそれぞれ介して連携の乗算器Ｓ
３、Ｓ５、Ｓ７に出力する。ライン４２０もライン４１
２と同様に乗算器Ｓ３を接続し、その出力はライン４２
１に現われる。乗算器Ｓ４はライン４２１に応答し、Ｓ
５はライン４２６に、Ｓ７はライン４２３にそれぞれ応
答する。さらに、ライン４１７．４１８からのΔｊがＳ
４への第２の入力となり、ライン４１７．４１９を介し
てＳ５へも第２の入力として供給される。同様に、ライ
ン４２４からの△ｉがＳフへの第２の入力となる。アナ
ログ加算器Ｓ６が８４からのライン４２２とＳ７からの
ライン４２５を組み合わせて除数Ｂを形成しライン４２
７がＳ７から除算器４２０に被除数を入力する。このア
プローチにより、方程式の冗長度を考慮したあとのスル
ーブツトを４６％改善することができる。平凡な計算な
ら２８．５相当の加算を必要とするのに対して、探索表
方式では１９．５相当の加算で済む。

この結果、ライン２６６を介してシーム上の点の位置及
び姿勢：χ、ｙ％２、θ、φ、ψが得られる。次にブロ
ックＳＣＣを考察すると、均質座標変換は４つのベクト
ルから成るマトリックスであり、１つは位置を示すベク
トル、残り３つは姿勢を示す直交ユニット・ベクトルで
ある。既に述べたように、ｈｃｔｍは相対座標フレーム
を左下及び右上に付記した記号Ｔで表わされる。従って
ロボットのワールド座標からシーム・サンプルへの変換
はｗＴ’で表わされる。なお、ここに使用する変分はシ
ームが王、ワールドがヱ、工具が１カメラがＣである。

画像プロセッサーはシーム位置の位置オフセット成分を
カメラ座標で直接測定する。これらの値はそのままカメ
ラ−シーム変換値となる。画像プロセッサーは阜−フレ
ームから直接ｍ２８を測定する（扁平面が第９及び１０
図に示すようにレンズ主軸に垂直な状態でｉ軸と並行な
線を投光するように投光器を整列された場合、第３４図
、ライン５２３の画像勾配△ｊ／Δｉと相関する記のよ
うに計算する： で表わされる面勾配成分がｍ！Ｘであり、第３４図のラ
イン５２８を介して得られる）。移動しながらいくつか
のシーム・サンプル位置のサンプルを採収したのち、ｍ
　ｘｙ及びｍｔ、をも直接計算する。

これらの値を利用してｈｃｔｍの姿勢サブマトリックス
の法線（旦）及び姿勢（旦）ベクトルを下接近ベクトル
（りは旦及び旦のベクトル積として計算される。

参考のため、光線条の幾何的分析に関する光線条デザイ
ンのためのフォートラン・プログラムを付録に示した。

第３４図のフォローチャートは第２１図に示した画像プ
ロセッサーの動作全体を図解したものである。ブロック
５００はバイブラインから出力される画素線のデータ・
ラスターにおける各列ｉに対応するｊ値をリストアツブ
する第２４Ｂ図図示ＲＡＭの典型例であり、インターレ
ーシングの場合、ブロック５０２はライン５０１に応答
してライン２５０の１画素幅線を出力する。次いで、ラ
イン５０３を介してシステムは５０４に進み、ここで第
２１図のＣＲＤにおいてなされたように、コーナー検出
が行われる。ブロックＧＲＦに含まれるＲＡＭ情報につ
ながる第２１図のブロックＥＤ、ＬＡＤ及びＣＲＬによ
る予備的図形作成が５０６において行われる。ライン２
５８を介して出力され、第２１図に示す分析オペレータ
ーに送される粗図形が図形分析器５０８において簡略化
され、この簡略化された図形は分析器５０８からライン
５０９を通って最終属性計算器５１０へ送られ、最終的
に属性を決定された図形は計算器５１０からライン５１
１を通りてマツチング段階５１３へ送られる（ライン５
１２から得られる標準図形の木構造に応答してマツチン
グテストが行われる）。なお、感知される光線集画像の
実図形とのマツチングテストに供せられる標準図形は実
図形として得られるマツチング図形と共通の総合的属性
を具えている。これらの属性は標準として選択されたシ
ーム・モデルに基づいてあらかじめ設定される。マツチ
ング５１３に続き、ライン５１４を通ってギャップ抽出
５１５に進み、５１７においてギャップ・コードがスケ
ールされ、ライン２６５を介して制御プロセッサーＣＰ
へギャップ・コードが出力される。他方、図形マツチン
グ５１３に続いて（第２１図のＣＲＦにおいて行われる
ように）ターゲット画定５２０が行われ、ライン５２１
にターゲット座ｍｉが、ライン５２２にターゲット座標
ｊがそれぞれ出力される。画像勾配もライン５２３を介
して得られる。

次いで、（第２１図のＣＲＶで行われるように）５２４
において１−Ｄから３−Ｄへの変換が行われ、ライン５
２５．５２６．５２７を介して３つの座標χ、ｙ、ｚが
それぞれ出力される。画像勾配はｙ軸に対する傾斜とし
ての面勾配ｍ、ｙ・に変換される。３つの座標は既に述
べたように式：から得られ、これと同時に、全微分ｄｚ
及びｄχで表面勾配ｍ２８が計算され、ライン５２８を
介して出力される。

こうして得られた情報を組み立ててｈｃｔ’ｍとし、シ
ニム・サンプルを形成するシーム変換の基本マトリック
スは： （以　下　余　白） ただし、第１８図に関連して既に述べたように、旦はカ
メラとシームの間における姿勢ベクトル、見は接近ベク
トル、旦は法線ベクトル、Ｌは位置ベクトルである。ラ
イン５２５乃至５２８のデータを利用すれば、マトリッ
クスは下記のようになる： これはブロック５２９からライン５３０に現われる出力
である。ここで、制御プロセッサーに対してロボット・
プロセッサーを制御するように指令する前に、シーム座
標をワールド座標に変換しなければならない。その間係
式は： ｗ７ｆ、−７ｔ、ｔ７ｅ畠論：Ｃａ１ｌｒ’ただし、変
換ｗＴｔ、即ち、工具座標は制御プロセッサーを介して
ロボット・プロセッサーからライン１３７に出力される
。変換Ｃａ＠Ｔ’はライン５３０によってブロック５３
２へ人力され、ｔ７ｅａ−はセンサーから工具固定関数
に与えられる。その結果がライン５３３に現われるｗＴ
ｌである。

、Ｔ’−、Ｔｔ：ｄ″ であるから、この変換はブロック５３４において（制御
プロセッサーのライン１３７からの）ライン５３３及び
ライン５３４で行われ、ライン５３５で時点ｋに対応す
る。Ｔ”　（Ｋ）が出力される。

シーム経路座標はライン１０３°を介して待ち行列１０
４に対して出力される。これに対する通過距離が５３６
においてすべてのサンプルについて求められ、サンプリ
ングされた場所がライン１０３を介して待ち行列１０４
に記憶される。

本発明の好ましい実施例を構成する画像プロセッサーと
の関連でいくつかの特徴を述べたが、同じ目的を達成し
、すぐれた成果をもたらすなら、その他の解決手段もま
た本発明から除外されるものではない。

要約すれば、本発明の画像プロセッサーの特徴を次のよ
うに列記することができる： シーム・サンプル確認の際に考慮される幾何的形状を感
知するセンサー： 光線束画像を処理し、画像信号を１画素幅画像に変換す
るため相互に接続する電子ボードの集合体； 光線束画像を抽象データ構造として表現する方法； 長さ、角度などの数値属性に歪みがあってもマツチング
が得られるようにデータ構造を標準構造とマツチングさ
せる方法； 本質的形態変化を動的かつ非同期的に処理できるように
いくつかの標準モデルのうちのいずれかにマツチングさ
せることができること；ターゲット位置、ギャップ・サ
イズなどのような正確な数値属性を抽出するため、マツ
チングに関連してデータを正確に解読できること；本発
明の制御プロセッサーの特徴を要約すると次の通りであ
る： ロボットがその作業範囲内の任意の場所へセンサーを移
動させ、シーム起点を検出し、起点が検出されたらロボ
ットを停止させることができること： 追跡を開始し、所要の作働端基準オフセットを考慮する
前に、６つの自由度すべてに関して作働端をシーム起点
に“センター・アップ”するようロボットに指令できる
こと； ロボット経路を更新しながらリアルタイムで行われるフ
ィードフォワード方式にょる６自由度追跡、動的回復、
及び視覚システムによるロボット経路の外挿処理：及び 本発明のロボット・システムの重要な特徴として制御プ
ロセッサー及び画像プロセッサーを単一のロボット・シ
ステムに組み込んだこと。

以上、好ましい実施例に関して本発明を説明したが、本
発明の重要な構成要件を採用するその他の実施例も本発
明の範囲に含まれる。例えば、産業用ロボットからの指
示経路回復を重要な構成要件として上述したが、本発明
の制御プロセッサーによるフィードフォワード制御は指
示経路が得られる限り、ロボットで行うこともできる。

また、光学センサーを利用するシーム追跡システムにつ
いて述べたが、本発明の制御プロセッサーによって使用
される、工具に先行して感知されるシーム上の不連続な
一連の場所に関するデータを得るため、他の方式の感知
システムを採用することも可能である。工具から一定距
離に位置するようにセンサーを取り付けることも必須条
件ではない。通過距離ごとの感知場所と工具の位置及び
姿勢との相関関係を両者間の特定の関係を考慮して求め
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知ロボット・システムを示すブロックダイヤ
グラムである。 第２Ａ、２Ｂ及び２０図は典型的なジヨイントまたはシ
ームをそれぞれの特徴的断面形状と共に示す斜視図であ
る。 第３図はロボット・システムに対する指示経路の概略図
である。 第４図は指示経路とロボット工具が作業に際して追跡す
べきシームとの間の関係を略伝する説明図である。 第５図は加工すべきジヨイント溝に対する工具の位置及
び姿勢を決定するパラメーターを示す斜視図である。 第６図は工具姿勢のワールド座標系における座標軸を示
す斜視図である。 第７図はフィードバック・アプローチを利用するシーム
追跡系と共にロボットの制御系を示すブロックダイヤグ
ラムである。 第８図は記憶されている指示経路に基づくロボット・シ
ステムの動作を示すブロックダイヤグラムである。 第９図は投光してジヨイントに光線条を形成しこれをカ
メラが捕捉し、自動追跡システムによるシーム経路検出
の際に前記光線条がさらに処理されるように構成された
光学センサーの斜視図である。 第１０図は光学系及び光線条の三角測量分析用幾何パラ
メーターを示す説明図である。 第１１図は光学系とロボット・システムとの接続関係を
本発明の画像プロセッサー及び制御プロセッサーと共に
示すブロックダイヤグラムである第１２図は第１１図の
制御プロセッサーによるロボット・システムフィードフ
ォワード制御の態様を示すブロックダイヤグラムである
。 第１３Ａ−１３Ｄ図は３４１１及び１２図の制御プロセ
ッサーの動作を説明するためのブロックダイヤグラムで
ある。 第１４Ａ図は本発明の制御プロセッサーの作用下に行わ
れる産業用ロボットの制御シーケンスの各サイクルにお
ける、３チック移動する工具のシーム上における外挿位
置と共に、シーム経路及び回復された指示経路を略伝す
る説明図である。 第１４Ｂ図はシームまたはジヨイントに沿って光学セン
サーが通過距離との関連で位置感知し、第１４Ａ図の外
挿位置における通過距離を夾叉する通過距離サンプルを
識別する態様を示す説明図である。 第１５図は工具の外挿位置に対応する通過距離に応答す
る夾叉通過距離サンプルの選択と、第１３Ｃ図において
誤差計算と産業用ロボットに対する制御指令の作成に利
用される前記位置に対応の工具座標を求めるための連続
的補間をアナログ形式で示すブロックダイヤグラムであ
る。 第１６図は工具よりも前方に位置するようにセンサーを
工具に取り付けた場合、現在位置における工具の姿勢が
センサーをシーム上に位置させるような姿勢でなければ
ならないことを示す説明図である。 第１７図はセンサーが有効に感知するためにはシーム経
路平面における工具からセンサーまでの距離がシーム経
路に対する弦に相当しなければならないことを示す説明
図である。 第１８図は補正すべきヨーイング角度を第１７図の弦で
画定するシーム平面に射影されたセンサーから工具まで
の光学的距離を示すベクトル図である。 第１９図はシーム追跡システムとして使用される画像プ
ロセッサー全体を、本発明の画像プロセッサーにおいて
使用されるマイクロコンビエータ−によってモニターさ
れ、かつ制御されて感知シームの光線条画像の一方のエ
ツジを表わす画素線を形成すると共にロボット制御のた
めの制御プロセッサー（ＣＰ）が必要とするシーム経路
座標を出力するデジタル・バイブライン及びそのソリッ
ドステート・デバイスと共に示すブロックダイヤグラム
である。 第２０図は第１９図のブロックダイヤグラムの詳細図で
ある。 第２１図は第１３Ａ乃至１３Ｄ図の制御プロセッサー（
ＣＰ）と接続した状態で示す画像プロセッサー（Ｉ　Ｐ
）全体のブロックダイヤグラムである。 第２２Ａ図は光線条の下方エツジに位置するマスクまた
はカーネルを特徴づける１０通りの状況を示す説明図で
ある。 第２２Ｂ図は第２２Ａ図の１０通りの状況とは具なる３
つの状況を示す説明図である。 第２３図は第２２Ａ及び２２Ｂ図の１３通りの状況のそ
れぞれに対応する画素マスクのコード化を示す表である
。 第２４Ａ乃至２４Ｄ図は本発明の画像プロセッサーによ
り画素線を２画素幅から１画素幅に細めながら、パイプ
ライン画像を２−Ｄから１−Ｄに変換する段階を示すグ
ラフである。 第２４Ｅ図は第２１図に示すコーナー検出用不連続第２
微分オペレーターの動作を示すグラフである。 第２５図は本発明の画像プロセッサーによる画素線によ
って特徴づけられる６通りのシーム形状を示す簡略図で
ある。 第２６図は本発明の画像プロセッサーによる画素線の形
状を特徴づけるコーナーと隣接のリンクとの間に考えら
れ・る８通りの幾何的関係を示す簡略図である。 第２７Ａ図は典型的な画素線プロフィル、第２７Ｂ図は
これに対応する光線条画像コーディングである。 第２８Ａ図は他の典型的な画素線プロフィルである。 第２８Ｂ図はこれに対応する光線条画像のコーディング
である。 第２９図は第２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ図との関
連において、特定の場合における画素線形状を翻訳する
コーナー図形の展開である。 第３０図は画素線上に識別される擬似コーナーを例示す
る説明図である。 第３１図は本発明の画像プロセッサーによって可能とな
るターゲット画定の５例を示す説明図である。 第３２図は画像の１−Ｄ→３−Ｄ変換を示すブロックダ
イヤグラムである。 第３３図は画像−勾配変換を示すブロックダイヤグラム
である。 第３４図は第１１．１２及び１３Ａ乃至１３Ｄ図の制御
プロセッサーにシーム経路位置サンプル・データを供給
するための画像プロセッサーによるパターン認識、中心
点抽出及び座標検出動作を示すフローチャートである。 出願人：　　ウエスチンクへウス・エレクトリック・コ
ーポレーシ３ン代　理　人：加　藤　紘　一部（ばか１
名）ニ ＦＩＧ、２６

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）作働端（ＴＬ）の現在位置に応答して対応のシー
   ム場所に基づきフィードフオワードで作働端を予想位置
   にむかって制御する制御プロセッサー（ＣＰ）を含み、
   画像プロセッサーを連携する光学的シーム追跡装置の前
   方感知型センサー（ＳＮＳ）の後方に位置する前記作働
   端（ＴＬ）をリアルタイムで制御するロボット制御シス
   テムであって、画像プロセッサーがシーム上の順次感知
   される場所を提示し（１０４）、制御プロセッサー（Ｃ
   Ｐ）がこの感知場所をセンサーの起点からの通過距離と
   相関させる（１３７、１６９）と共に作働端の位置を作
   働端の起点からの通過距離（１２３）と相関させ、前記
   対応のシーム場所が制御プロセッサー（１２２）により
   、画像プロセッサー（１０３）から得られた感知場所（
   １０４）及び前記予想位置に対応する通過距離（１２８
   ）に基づいて求められることを特徴とするロボット制御
   システム。
2. （２）制御プロセッサーが前記予想位置をロボット指示
   経路上の外挿通過距離（第１４Ａ図、ｅ（Ｋ＋３）と相
   関させ、前記対応のシーム場所が前記外挿通過距離の関
   数（１８０）として前記感知場所から求められることを
   特徴とする請求項第（１）項に記載のシステム。
3. （３）前記対応のシーム場所が前記外挿通過距離と境を
   接する通過距離と対応する２つの連続する前記感知シー
   ム場所間を補間（１２１）することにより制御プロセッ
   サーによって得られることを特徴とする請求項第（２）
   項に記載のシステム。
4. （４）作働端のフィードフォワード制御が現在位置から
   これと連携する対応のシーム場所に基づく指示経路に関
   して行われ、前記指示経路が制御プロセッサーにより前
   記作働端現在位置に基づいて回復され、前記外挿作働端
   位置が前記現在位置から求められて前記予想通過距離を
   明らかにし、前記対応のシーム場所が前記回復指示経路
   との間にフィードフォワード制御に必要な誤差を提示す
   ることを特徴とする請求項第（２）項に記載のシステム
   。
5. （５）前記フィードフォワード制御が周期的に行われ、
   新しい作働端位置及び外挿位置ごとに制御プロセッサー
   により通過距離及び対応感知場所が求められることを特
   徴とする請求項第（４）項に記載のシステム。
6. （６）前方感知型センサーが作働端から所定距離に位置
   し、作働端位置及び感知シーム場所に対応する通過距離
   が前記所定距離を考慮して求められることを特徴とする
   請求項第（５）項に記載のシステム。
7. （７）指示経路に基づく誤差補正信号で作働端を繰り返
   し制御し、作働端現在位置を表わす第１信号を繰り返し
   出力するロボット・コントローラー（ＲＢ）と、作働端
   より前方のシーム上に逐次感知される不連続場所を表わ
   すデータを繰り返し求めるため作働端より前方に設置さ
   れたセンサー（ＳＮＳ）を有するシーム・センサー・シ
   ステムと、前記第１信号及び前記感知場所を表わすデー
   タに応答して、作働端位置と感知シーム場所との間の誤
   差として前記制御信号を出力する制御プロセッサーを含
   むロボット・システムの操作方法であって、前記制御プ
   ロセッサーが： 前記制御信号及び前記第１信号に応答して起点位置から
   現在位置に至る作働端の通過距離を繰り返し計算し、か
   つ記憶し（ＢＬＫ４）； 前記制御信号（１３６）及び前記第１信号（１３７）に
   応答して作働端とセンサーとの間隔を考慮しつつ最初に
   感知されたシーム場所から現在の感知シーム場所に至る
   通過距離（１２３）を繰り返し計算し、かつ記憶し（Ｂ
   ＬＫ２）； 前記感知場所をその通過距離（１２８）と相関させなが
   ら前記データを順序づけ、かつ記憶することによって検
   索表（１０４）を作成し； 作働端現在位置に関する前記第１信号及び作働端の現在
   時点位置ぎめに関する前記制御信号を利用して指示経路
   を回復された形で表わす連続的な位置を繰り返し求め（
   １５４）； 前記回復指示経路上の通過し終った位置から予想位置ま
   で一定量だけ外挿し（１５７）； 前記作働端が既に通過した通過距離から予想通過距離ま
   で一定量だけ外挿し（１７８）； 前記検索表中の前記記憶感知場所通過距離と関連させな
   がら前記予想通過距離から対応の予想感知場所を求め（
   １８０、１２２）； 前記予想感知場所を前記指示経路上予想位置と比較する
   ことによって（１２７）、前記予想作働端位置に関する
   現時点制御信号を求め； 前記現時点制御信号に応答してロボット・コントローラ
   をフィードフォワード制御し（１３６）作働端の各先行
   位置及び先行制御信号に従って作働端を前記予想位置へ
   移動させることを特徴とするロボット・システム作動方
   法。
8. （８）前記シーム・センサー・システムが前記作働端よ
   りも一定距離だけ前方の場所の位置及び方向座標を提示
   し； 前記感知場所データのそれぞれがシーム場所をワールド
   座標で表わし； 前記第１信号が現時点作働端制御のため作働端現在位置
   をワールド座標で提示し； 制御プロセッサーがさらに； 作働端現在位置を感知シーム現在場所を結ぶ前記一定距
   離の弦をワールド座標で求め（１０６）前記作働端現在
   位置ワールド座標から経路に沿った作働端の移動方向を
   求め（１０８）； 前記弦及び移動方向から両者間の角度を求め；前記作働
   端を前記角度だけ自転させることによってセンサーを移
   動させ（１１９）； 別のシーム場所を感知する前にセンサーをシーム上に位
   置ぎめすることを特徴とする請求項第（７）項に記載の
   方法。
9. （９）前記制御信号が作働端位置ワールド座標及び姿勢
   角度ワールド座標を含み； 前記センサーの移動に伴ない、前記制御信号に別の姿勢
   角度が加わることを特徴とする請求項第（８）項に記載
   の方法。
10. （１０）前記第１及び制御信号が一連のチック・サイク
    ルのそれぞれに対応して周期的に与えられ、作働端がチ
    ックごとに現時点制御位信号の制御下にシームの逐次感
    知される場所に沿って現在位置から次の位置へ移動する
    ことを特徴とする請求項第（７）項に記載の方法。
11. （１１）前記制御プロセッサーが作働端現在位置の３チ
    ック先に予想される作働端位置との関連で現時点制御信
    号を決定することを特徴とする請求項第（１０）項に記
    載の方法。
12. （１２）指示経路に基づいて作働端をシーム沿いに制御
    するロボット・コントローラと、作働端よりも前方のシ
    ームを感知し、逐次感知されたシーム上の不連続な場所
    を表わすデータを得るセンサーを含むシーム追跡制御シ
    ステムと、前記シーム追跡制御システム及び前記ロボッ
    ト・コントローラーに応答して作働端位置及びこれに対
    応する感知場所との間の誤差を表わす制御信号を得る制
    御プロセッサーを含み、前記ロボット・コントローラー
    が前記制御信号に応答して作働端を制御することにより
    、作働端がシームを追跡できるようにするロボット・シ
    ステムであって、 前記ロボット・コントローラーに応答してかつ前記制御
    プロセッサーと連携して２つの連続する感知場所間の距
    離を順次計算し、前記距離を累算して最終感知場所まで
    の通過距離を繰り返し求め・ると共にそれぞれが通過距
    離によって分類されたサンプルを順序づけてシーム上の
    それぞれの感知場所を識別する手段と； 前記順序づけられたサンプルとの関連においてかつその
    順序に従って前記感知場所のそれぞれについてセンサー
    ・システムにより得られた座標を表わすデータを記憶す
    る検索表手段と； 制御プロセッサーが前記作働端の現在位置及び直前位置
    に応答してこれを外装処理して予想位置を求め、予想位
    置までの予想通過距離を求めることと； 制御プロセッサーが前記検索表と協働して作働端の前記
    予想通過距離をこれと密接に関連する前記検索表のサン
    プルと相関させることにより前記予想通過距離に対応す
    るシーム上の予想位置の座標を求めることと； 制御プロセッサーが前記座標に基づいて現時点制御信号
    を形成することと； 制御プロセッサーが前記制御信号でロボット・コントロ
    ーラーを制御することにより、前記予想位置によって与
    えられる新しい位置にむかって作働端をフィードフォワ
    ード制御することを特徴とするロボット・システム。
13. （１３）作働端位置と対応シーム場所との間の誤差を第
    １信号として制御プロセッサーがロボット・コントロー
    ラーへ周期的に伝送し、これに応答してロボット・コン
    トローラーが作働端を指示経路に基づいて同時制御する
    ことにより前記誤差を補正することと； ロボット・コントローラーが周期的にかつ前記作働端周
    期制御に続いて制御プロセッサーに前記現在位置を表わ
    す第１信号を供給することと；制御プロセッサーが前記
    第１及び制御信号と共に、回復指示経路を特徴づける対
    応の連続する現在位置を表わす連続する補足信号を周期
    的に出力することと； 前記外挿処理の段階において、前記回復指示経路上の現
    在及び直前位置を表わす連続する前記補足信号と共に、
    前記回復指示経路上の外挿位置を表わす別の信号が発生
    することと； 前記検索表から得られた２つの連続感知場所の間に前記
    別の信号を補間して対応シーム場所を表わす最終信号を
    求める手段を設けたことと；制御プロセッサーが前記別
    の信号及び最終信号に応答して前記現時点制御信号を形
    成することを特徴とする請求項第（７）項に記載のロボ
    ット・システム。