JPH04332804A - 自動化のための位置検出方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温・粉塵などの環境
下において、自動的に位置検出対象物である作業対象物
の位置を検出する位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ロボットにより、特定の
作業を行わせる場合、その作業の対象となる作業対象物
の位置を、カメラ装置を使用して検出している。従来、
このような作業対象物の位置を検出する方法としては、
固体撮像素子（ＣＣＤ）を使用したカメラ装置により、
作業対象物を撮影するとともに、その画像を画像処理し
、例えば２値化処理を行い、作業対象物の位置を検出し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、製鉄所内な
どの高温・粉塵などの環境下で自動化または無人化する
場合には、上述したような、カメラ装置および画像処理
装置を使用して、作業対象物の位置を検出する場合には
、下記のような問題がある。

【０００４】■製鉄所内の環境が全体に薄暗く、炎によ
る煤の付着、粉塵の堆積、錆の発生などにより、作業対
象物とその周辺が同じような色となり、このため、カメ
ラ装置により撮影された作業対象物とその周辺の映像と
の明暗のコントラストが少なく、画像処理しても作業対
象物の明確な形状が得られない場合があり、したがって
作業対象物の位置を正確に検出することができないとい
う問題があった。

【０００５】■製鉄所の作業では、１つの作業が３０分
間〜１時間間隔であり、繰り返し頻度が少なく、１台の
ロボットが数種類の作業を受け持つことが多い。したが
って、作業対象物の形状・色および照明状態が各作業毎
に異なるため、作業対象物毎に位置検出が可能となるよ
うな画像処理方法を見いだす必要が生じ、多大な時間と
労力を要するという問題があった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題を解消し得る自
動化のための位置決検出方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明の第１の手段は、位置検出対象物から所定距離
離れた位置に設けられた複数の検出部材をカメラ装置に
より撮影するとともに、このカメラ装置により得られた
画像を画像処理装置により画像処理を行い、この画像処
理により得られた検出部材位置に基づいて位置検出対象
物の位置を検出する際に、上記検出部材の色彩をその周
囲色彩に対してコントラストを持たせた自動化のための
位置検出方法である。

【０００８】また、上記課題を解決するため、本発明の
第２の手段は、上記第１の手段において、検出部材の表
面に清浄用空気を噴射させるようにした自動化のための
位置検出方法である。

【０００９】さらに、上記課題を解決するため、本発明
の第３の手段は、位置検出対象物の周囲に、その色彩に
対してコントラストを有する色彩が施された検出部材を
、かつその中心位置に位置検出対象物がくるように配置
し、この検出部材をカメラ装置により撮影するとともに
、このカメラ装置により得られた画像を画像処理装置に
より画像処理を行い検出部材の中心位置を求めることに
より、上記位置検出対象物の位置を検出する自動化のた
めの位置検出方法である。

【００１０】

【作用】上記の位置検出方法によると、位置検出対象物
とは異なる位置に、周囲に対してコントラストを有する
検出部材を配置するとともに、この検出部材を撮影して
その画像を処理することにより、位置検出対象物の中心
位置を求めるようにしたものであり、したがって、悪環
境下であっても、非常に正確に位置検出対象物の位置を
検出することができる。

【００１１】また、検出部材の表面を空気により清掃す
ることにより、煤・粉塵などが発生する劣悪な環境下に
おいても、正確な位置の検出を行うことができる。さら
に、位置検出対象物の周囲にコントラストを有する検出
部材を配置して、上述したと同様の画像処理により検出
部材を検出する方法であり、この場合も正確な位置検出
対象物の位置検出を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図３に
基づき説明する。図１において、１は例えば製鉄所内で
各種作業、例えばレードルに取り付けられるロングノズ
ルまたはエアー、油圧などの供給ホースの取付作業など
を自動的に行うための産業用ロボット（以下、単にロボ
ットという）であり、このような作業を自動的に行うた
めには、ロングノズルの先端部、供給ホースの先端部に
取り付けられたカップリングなどを、ロボットの把持部
でつかむ際に、それぞれの先端部の位置を検出する必要
がある。

【００１３】本実施例においては、ロングノズルの酸素
洗浄作業をロボットにより、自動的に行う際に、その先
端開口部の位置を検出する方法について説明する。上記
ロボット１は、支持部２と、この支持部２に支持された
アーム部３と、このアーム部３の先端部に取り付けられ
た把持部４と、これらアーム部３、把持部４などを制御
する制御装置５とから構成されている。

【００１４】また、上記ロボット１のアーム部３の先端
部には、固体撮像素子（ＣＣＤ）を使用したカメラ装置
６が取り付けられるとともに、このカメラ装置６で撮影
された画像を入力するとともに所定の画像処理を行う画
像処理装置７が具備されている。

【００１５】１１はロングノズル１２の支持部材で、そ
の水平支持部（例えば、先端部が二股にされている）１
１ａには、ロングノズル１２の先端部に取り付けられた
板状の受け具１３を介してロングノズル１２が支持され
ている。

【００１６】そして、上記ロングノズル１２の先端に取
り付けられた受け具１３には、ロングノズル自身の先端
開口部１２ａから所定距離（機械加工により精度が維持
されている）だけ離れた位置に左右一対のピン（検出部
材）１４Ａ，１４Ｂが、その表面が露出するようにかつ
埋め込むようにして配設されている（なお、図１におい
ては、明確化のために表面を突出させて図示している）
。勿論、受け具１３表面から突出するように配設しても
よい。

【００１７】また、上記ピン１４Ａ，１４Ｂ自体は、白
色の耐熱性セラミックにより構成されるとともに、その
周囲の受け具１３は黒色にされており、周囲に対するピ
ン１４Ａ，１４Ｂ自体のコントラストが顕著となるよう
に考慮されている。

【００１８】また、上記各ピン１４Ａ，１４Ｂの中心位
置とロングノズル１２の先端開口部１２ａ中心位置とは
、予め正確に決められている。すなわち、両方のピン１
４Ａ，１４Ｂの中心同士を結ぶ直線Ａの垂直二等分線Ｂ
上に、かつこの直線Ａから所定距離Ｃだけ離れた位置に
、ロングノズル１２の先端開口部１２ａの中心がくるよ
うに設定される。

【００１９】さらに、上記受け具１３上の各ピン１４Ａ
，１４Ｂに対応する位置には、ピン１４Ａ，１４Ｂに付
着した煤・粉塵などを清浄用空気により吹き飛ばすため
の空気噴射装置（ノズル部１６と、圧縮空気源（図示せ
ず）などからなる）１５が支持架台（図示せず）を介し
て設けられている。

【００２０】なお、この空気噴射装置１５は、受け具１
３側に取り付けてもよく、あるいはロボット１のアーム
部３に取り付けてもよい。次に、位置検出手順について
説明する。

【００２１】まず、受け具１３が取り付けられたロング
ノズル１２をその支持部材１１の水平支持部１２ａに支
持させた後、空気噴射装置１５により各ピン１４Ａ，１
４Ｂの表面に清浄用空気を噴射させて、煤・粉塵などを
除去する。

【００２２】次に、カメラ装置６により、２個のピン１
４Ａ，１４Ｂを撮影し、その画像を画像処理装置７に入
力して２値化処理などの画像処理により、ピン１４Ａ，
１４Ｂだけの画像を抽出する。

【００２３】次に、抽出されたピン１４Ａ，１４Ｂ画像
の中心座標を画像処理により求め、そして両方のピン１
４Ａ，１４Ｂの座標に基づき、ロングノズル１２の先端
開口部１２ａの中心位置を求める。

【００２４】すなわち、２個のピン１４Ａ，１４Ｂの中
心を結ぶ線分Ａの垂直二等分線Ｂを求めた後、この垂直
二等分線Ｂ上でかつ線分Ａから所定距離Ｃ離れた点Ｄが
、求めるロングノズル１２の先端開口部１２ａの位置で
ある。

【００２５】このように、作業対象物の位置を直接検出
するのではなく、位置検出用に設けられた２個のピンの
位置を検出して、作業対象物の位置を検出するようにし
たので、下記のような効果を有する。

【００２６】■作業環境下における照度、作業対象物の
形状・色彩が異なる場合、それらに合わせて、画像処理
ソフトを作る必要がなく、位置検出用ピンの画像処理ソ
フトを作るだけでよい。

【００２７】■誤検出が生じた場合でも、位置検出用ピ
ンの大きさ・色彩などを変更するだけで対処することが
できる。また、位置検出用ピンを白色のセラミックによ
り構成するとともに、その表面を空気により清掃するよ
うにしたので、作業対象物とその周囲とにおける明暗の
コントラストが少ない場合、また煤・粉塵などが多い環
境下にある場合、さらに高温の環境下にある場合には、
コントラストが明瞭な画像が得られ、したがって作業対
象物の位置の誤検出率を少なくすることができた。

【００２８】なお、上述したように、ロングノズル１２
の先端開口部１２ａの位置が検出されると、その位置デ
ータがロボット１の制御装置５に出力され、そしてロボ
ット１により酸素洗浄用ノズル（図示せず）が把持され
、ロングノズル１２の酸素洗浄作業が行われる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例を図面に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、ロングノズ
ルの先端開口部の位置を検出するようにしたが、この第
２の実施例においては、例えばレードルの底部に設けら
れるスライディングノズルへの油圧（または空気圧）の
供給ホースの着脱を自動的に行うために、その先端に取
り付けられたクイックカップリングの位置を検出する方
法について説明する。

【００３０】すなわち、図４および図５に示すように、
油圧供給ホース２１の先端部にはクイックカップリング
（この場合はオス形であるが、勿論メス形でもよい）２
２が取り付けられるとともに、その根元部には白色の耐
熱性セラミックで構成された円形の位置決め用検出板（
検出部材）２３が取り付けられている。

【００３１】勿論、この検出板２３の中心位置とクイッ
クカップリング２２の中心位置とが一致するように配置
されている。次に、クイックカップリングの位置検出方
法について説明する。

【００３２】周囲が暗い環境の場合で光が一方向から照
射されている場合、図６に示すように、クイックカップ
リング２２自体は、その半分が暗く見えてしまう。なお
、図６においては、暗い部分を斜線で示す。

【００３３】この状態を、第１の実施例で説明したよう
に、カメラ装置により撮影すると、その画像は、図６に
示すように、クイックカップリング２２の形状は完全に
は認識できない（半分は白く映り、残りの半分は斜線部
で示すように黒く映る）が、検出板２３の周縁部は白く
明瞭に認識される。

【００３４】したがって、画像処理装置により画像処理
を行い、図７に示すように、白色に囲まれた黒色の部分
を白で塗り潰し、例えば面心計算などの画像処理により
、白色の円形の中心座標を求める。

【００３５】なお、従来のように、単に、クイックカッ
プリングだけを撮影して、２値化すると、図８に示すよ
うに、クイックカップリング２２の形状の内、黒く映っ
た部分が欠けた状態となり、クイックカップリングの正
確な位置を検出することができない。

【００３６】このように、周囲に対して顕著なコントラ
ストを有する検出部材の中央部に作業対象物を配置する
とともに、検出が容易な検出板を検出することにより、
作業対象物の位置を正確に検出することができる。

【００３７】ところで、上記各実施例においては、ピン
、検出板などの検出部材を、白色として説明したが、白
色に限定されるものではなく、例えば検出部材をカメラ
装置で撮影した場合に、その画像が明瞭となるような色
、すなわち周囲に対して最もコントラストが得られる色
であればよい。

【００３８】また、ピンまたは検出板の形状は丸形に限
定されるものではなく、例えば矩形でもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明の位置検出方法によ
ると、位置検出対象物とは異なる位置に、周囲に対して
コントラストを有する検出部材を配置するとともに、こ
の検出部材を撮影してその画像を処理することにより、
位置検出対象物の中心位置を求めるため、悪環境下であ
っても、非常に正確に位置検出対象物の位置を検出する
ことができ、また画像処理用のソフトも位置検出対象物
に対応させればよく、位置検出対象物毎に変える必要が
ない。

【００４０】また、検出部材の表面を空気により清掃す
ることにより、煤・粉塵などが発生する劣悪な環境下に
おいても、正確な位置の検出を行うことができる。さら
に、位置検出対象物の周囲に、コントラストを有する検
出部材を配置した場合でも、上述したように、正確な位
置検出対象物の位置検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出方法における第１の実施例を
示す全体概略側面図である。

【図２】同第１の実施例における位置検出方法を説明す
る要部平面図である。

【図３】同第１の実施例における位置検出方法を説明す
る要部断面図である。

【図４】本発明の位置検出方法における第２の実施例を
示す要部側面図である。

【図５】同第２の実施例を示す要部平面図である。

【図６】同第２の実施例における位置検出方法を説明す
る平面図である。

【図７】同第２の実施例における位置検出方法を説明す
る要部平面図である。

【図８】従来の位置検出方法を説明する要部平面図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　産業用ロボット３　　
　　　　　　　　　　　　アーム部４　　　　　　　　
　　　　　　把持部５　　　　　　　　　　　　　　制
御装置６　　　　　　　　　　　　　　カメラ装置７　
　　　　　　　　　　　　　画像処理装置１１　　　　
　　　　　　　　支持部材１２　　　　　　　　　　　
　ロングノズル１３　　　　　　　　　　　　受け具 １４Ａ，１４Ｂ　　ピン ２１　　　　　　　　　　　　油圧供給ホース２２　　
　　　　　　　　　　クイックカップリング２３　　　
　　　　　　　　　検出板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置検出対象物から所定距離離れた位置に
   設けられた複数の検出部材をカメラ装置により撮影する
   とともに、このカメラ装置により得られた画像を画像処
   理装置により画像処理を行い、この画像処理により得ら
   れた検出部材位置に基づいて位置検出対象物の位置を検
   出する際に、上記検出部材の色彩をその周囲色彩に対し
   てコントラストを持たせたことを特徴とする自動化のた
   めの位置検出方法。
2. 【請求項２】検出部材の表面に清浄用空気を噴射させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動化のための位置
   検出方法。
3. 【請求項３】位置検出対象物の周囲に、その色彩に対し
   てコントラストを有する色彩が施された検出部材を、か
   つその中心位置に位置検出対象物がくるように配置し、
   この検出部材をカメラ装置により撮影するとともに、こ
   のカメラ装置により得られた画像を画像処理装置により
   画像処理を行い検出部材の中心位置を求めることにより
   、上記位置検出対象物の位置を検出することを特徴とす
   る自動化のための位置検出方法。