JPH0435885A - 視覚センサのキャリブレーション方法 - Google Patents

視覚センサのキャリブレーション方法

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JPH0435885A JP2140487A JP14048790A JPH0435885A JP H0435885 A JPH0435885 A JP H0435885A JP 2140487 A JP2140487 A JP 2140487A JP 14048790 A JP14048790 A JP 14048790A JP H0435885 A JPH0435885 A JP H0435885A
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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〕 本発明はロボットシステムにおける視覚センサのキャリ
ブレーションを行う視覚センサのキャリブレーション方
式に関し、特に複数のカメラ等のキャリブレーションを
行う視覚センサのキャリブレーション方式に関する。
〔従来の技術〕
ロボットシステムでは視覚機能を持たせ、ワークをカメ
ラ等によって撮像し、ワークの位置を認識させて、組立
作業、パレタイジング作業等を実行させることが実用化
されつつある。また、正確にワークの位置を認λするた
め、あるいは複数のロボットに対応して複数のカメラが
使用される。
正確にワークの位置を認識するために、ロボット座標系
と、カメラ座標系との関係をキャリブレーションする必
要がある。複数のカメラを使用するときは、これに対応
した専用の治具を用意して行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、キャリブレーション治具が大きく、これをカメ
ラで撮像するために、治具をジョグ操作等で移動させる
必要があり、操作性が低い。
また、キャリブレーション治具は一般に大きく、製造費
用等も高く、特別のスペースが必要となる。
さらに、複数のカメラを使用するときは、個々のカメラ
ごとにキャリブレーションを行うことが困難であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、キ
ャリブレーションのための治具の移動操作の必要のない
視覚センサのキャリブレーション方式を提供することを
目的とする。
また、本発明の他の目的は簡単なキャリブレーション治
具で視覚センサのキャリブレーションを行うことのでき
る視覚センサのキャリブレーション方式を提供すること
である。
さらに、本発明の他の目的はカメラ毎に簡単にキャリブ
レーションできる視覚センサのキャリブレーション方式
を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、ロボットシステ
ムにおける視覚センサのキャリブレーションを行う視覚
センサのキャリブレーション方式において、ロボットの
アームにキャリブレーション用のパターン板を持たせ、
ロボット制御装置から、ロボットのベース座標上の前記
パターン板の第１のキャリブレーション・パターン・デ
ータを視覚センサ制御装置に送り、前記視覚センサ制御
装置は前記パターン板から第２のキャリブレーション・
パターン・データを求め、前記第１のキャリブレーショ
ン・パターン・データと前記第２のキャリブレーション
・パターン・データからキャリブレーション・データを
求め、視覚センサのキャリブレーションを行うことを特
徴とする視覚センサのキャリブレーション方式が、提供
される。
〔作用〕
ロボット制御装置は、パターン板のロボット座標系上の
位置データを正確に内皿に持っている。
すなわち、ロボットのアームの先端の座標位置と、パタ
ーン板の取り付は寸法からパターン板の第１のキャリブ
レーション・パターン・データを持っている。
視覚センサ制御装置はこの第１のキャリブレーション・
パターン・データを通信回線を経由して、ロボット制御
装置から読み取る。一方、視覚センサ制御装置は視覚セ
ンサからパターン板画像を取り込み、パターンの各ドツ
トを検出し、第２のキャリブレーション・バタ〜ン・デ
ータを求約る。
この第１のキャリブレーション・パターン・データと第
２のキャリブレーション・パターン・データを比較すれ
ば、キャリブレーション・データを得ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の視覚センサのキャリブレーション方式
を実施するためのロボットシステムの全体の構成図であ
る。第１図ではキャリブレーション・パターン・データ
の流れを簡単に説明するために、ロボットとカメラは１
台としているが、実際には複数のロボットあるいは複数
のカメラが使用される。
ロボット１のアーム２には、パターン板３が結合されて
いる。パターン板３には複数のドツトパターンが設けら
れている。パターン板３の詳細については後述する。ロ
ボット１はロボット制御装置１０によって制御される。
ロボット制御装置１０はロボットのベース座標のアーム
２の先端の座標位置、すなわちＴＣＰ　（ツール・セン
タ・ポイント）の座標位置は現在位置として認識してい
る。
従って、アーム２のＴＣＰとパターン板３の取り付は寸
法から、パターン板３の各ドツトパターンの位置である
ロボット座標上でのキャリブレーション・パターン・デ
ータをメモリ１１に持っている。このキャリブレーショ
ン・パターン・データをＣＰＤｒ　１１　ａとする。な
お、ロボット制御装置１０はパターン板３がカメラ４の
光軸に対して垂直でなく、一定の角度を有するように制
御する。
一方、視覚センサ制御装置２０にはカメラ４が結合され
ており、カメラ４によってパターン板３を撮像し、カメ
ラ４のキャリブレーションを行う。
視覚センサ制御装置２０はプロセッサ（ＣＰＵ）２１を
中心に構成されている。ＲＯＭ２２にはキャリブレーシ
ョンを行うためのコントロール・ソフトウェア２２ａが
格納されており、キャリブレーション動作を制御する。
ＲＡＭ２３は後述のキャリブレーション・データ（ＣＤ
）２３ａと、ロボット制御装置ＩＯからキャリブレーシ
ョン・パターン・データ（ＣＰＤｒ）１１ａが格納され
ている。ＲＡＭ２４には、パターン板の各ドツトの座標
位置データ、ドツトパターン・データ（ＤＰＤ）２４ａ
が格納される。
プロセッサ２１はコントロール・ソフトウェア２２ａに
従って、カメラ４からパターン板３のドツトパターンを
撮像する。この撮像データはカメラ・インタフェース２
８を経由して、ＲＡＭ２５に一旦格納される。この撮像
データはカメラ４の撮像面上での各ドツトパターンの映
像データである。
画像処理プロセッサ２６は、この位置データと予め格納
されたドツトパターン・データ（ＤＰＤ）２４ａから、
カメラ４のキャリブレーション・パターン・データ（Ｃ
ＰＤｃ）２５ａを求め、ＲＡＭ２５に格納する。
方、ロボット制御装置１０内のキャリブレーション・パ
ターン・データ（ＣＰＤｒ）１１　ａを通信回線１３を
経由して、インタフェース２７から読み取り、ＲＡＭ２
３に格納する。
続いて、ロボット座標上でのキャリブレーション・パタ
ーン・データ（ＣＰＤｒ）ｌｌａとカメラ座標上でのキ
ャリブレーション・パターン・データ（ＣＰＤｃ）２５
ａとを比較して、カメラ座標系のロボット座標系におけ
る位置、姿勢の関係を計算、すなわちキャリブレーショ
ンを行う。この結果をキャリブレーション・データ（Ｃ
Ｄ）２３ａとして、ＲＡＭ２３に格納する。
このキャリブレーション・データ　（ＣＤ）２３ａは組
立、パレタイジング作業等に使用され、これによって、
ロボット座標系におけるワークの位置、姿勢を正確にカ
メラ４と視覚センサ制御装置で認識することができる。
第２図はパターン板のドツトパターンの詳細図である。
パターン板３には矩形状にドツトパターン３ａ、３ｂ、
３０等が配列されている。これらのドツトパターンは理
論的に６個あれば足りるが、キャリブレーション・パタ
ーン・データを正確に求めるために、２５のドツトパタ
ーンが設けられている。特に、ドツトパターン３ａは原
点用として他のドツトパターンより大きくなっている。
第３図は２台のカメラで１個のパターン板を撮像する場
合の例を示す図である。すなわち、２台のカメラ５．６
によってパターン板３のドツトパターンを撮像すること
により、それぞれのカメラ座標系のキャリブレーション
を、独立に行うことができる。
第４図は４台のロボットと４台のカメラからなるロボッ
トシステムにおいて、４台のカメラを全ロボット共通の
ロボット座標系に対してキャリブレーションする例を示
す図である。ロボット３１のパターン板３ａをカメラ４
１で撮像し、ロボット３２のパターン板３ｂをカメラ４
２で撮像し、ロボット３３のパターン板３ｃをカメラ４
３で撮像し、ロボット３４のパターン板３ｄをカメラ４
４で撮像している。ここでは、図示されていない視覚セ
ンサ制御装置によって、各カメラの撮像データが取り込
まれ、それぞれのカメラのキャリブレーション・データ
が計算される。その詳細は第１図の場合と同じである。
この例の場合でも分かるように、キャリブレーション・
テ′−夕はカメラ毎に求めることができ、カメラの位置
等を変更したときも変更したカメラのみキャリブレーシ
ョン・データを取り直せばよい。
上記の説明では１台のロボットと２台のカメラの例、４
台のロボットと４台のカメラの例で説明したが、これら
の台数は必要に応じて、選択することができることはい
うまでもない。
また、パターン板は１種類のみ用意すればよく、それほ
ど大きなものは必要なく、簡単に製造できる。さらに、
キャリブレーション・データを求めるために、特別にジ
ョグ操作等を行う必要もない。
なお、上記の説明では視覚センサとしてカメラを使用し
たが、これ以外にもレーザ測長器等を使用して、パター
ン板のドツトパターンを読み取り、キャリブレーション
・パターン・データを求めるようにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、ロボット装置内のキャ
リブレーション・パターン・データを視覚センサ制御装
置に送り、視覚センサがカメラの撮像データから求めた
視覚センサ座標でのキャリブレーション・パターン・デ
ータと比較して、キャリブレーション・データを求める
ようにしたので、簡単にキャリブレーション・データを
求約ることができる。
また、視覚センサがパターン板を撮像すれば足り、特別
の操作を必要としない。さらに、複数の視覚センサに対
しても個別にキャリブレーションを行うことができる。
また、特別な治具を必要とせず、治具のためのスペース
を設ける必要もない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の視覚センサのキャリブレーション方式
を実施するだめのロボットシステムの全体の構成図、 第２図はパターン板のドツトパターンの詳細図、第３図
は２台のカメラで１個のパターン板を撮像する場合の例
を示す図、 第４図は４台のロボットと４台のカメラからなるロボッ
トシステムにおいて、４台のカメラを全ロボット共通の
ロボット座標系に対してキャリブレーションする例を示
す図である。 ０ボツト アーム パターン板 カメラ ロボット制御装置 メモリ 視覚センサ制御装置 プロセッサ ＯＭ ＡＭ ＡＭ ＡＭ ＣＤ ＰＤｒ ＰＤｃ 画像処理プロセッサ キャリブレーション・データ ・−ロボット座標上のキャリブレー ション・パターン・データ カメラ座標上のキャリブレーシ ョン・パターン・データ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ロボットシステムにおける視覚センサのキャリブ
    レーションを行う視覚センサのキャリブレーション方式
    において、 ロボットのアームにキャリブレーション用のパターン板
    を持たせ、 ロボット制御装置から、ロボットのベース座標上の前記
    パターン板の第１のキャリブレーション・パターン・デ
    ータを視覚センサ制御装置に送り、前記視覚センサ制御
    装置は前記パターン板から第２のキャリブレーション・
    パターン・データを求め、 前記第１のキャリブレーション・パターン・データと前
    記第２のキャリブレーション・パターン・データからキ
    ャリブレーション・データを求め、視覚センサのキャリ
    ブレーションを行うことを特徴とする視覚センサのキャ
    リブレーション方式。
  2. （２）前記第２のキャリブレーション・パターン・デー
    タはカメラによる撮像画面から得ることを特徴とする請
    求項１記載の視覚センサのキャリブレーション方式。
  3. （３）前記第２のキャリブレーション・パターン・デー
    タはレーザ測長器を使用して得ることを特徴とする請求
    項１記載の視覚センサのキャリブレーション方式。
  4. （４）１台のロボットのパターン板から、複数のカメラ
    で、前記カメラごとに第２のキャリブレーション・パタ
    ーン・データを取り込み、各カメラのキャリブレーショ
    ンを行うことを特徴とする請求項１記載の視覚センサの
    キャリブレーション方式。
  5. （５）複数のロボットのパターン板から複数のカメラの
    前記第２のキャリブレーション・パターン・データを取
    り込み、キャリブレーションを行うことを特徴とする請
    求項１記載の視覚センサのキャリブレーション方式。
  6. （６）１個の原点用のドット・パターンと、複数の矩形
    上に配列されたドット・パターンからなるパターン板を
    使用することを特徴とする請求項１記載の視覚センサの
    キャリブレーション方式。
  7. （７）前記キャリブレーションデータはマトリクスデー
    タとして得ることを特徴とする請求項１記載の視覚セン
    サのキャリブレーション方式。
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