JPH05141929A - 視覚装置 - Google Patents
視覚装置Info
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- JPH05141929A JPH05141929A JP3300920A JP30092091A JPH05141929A JP H05141929 A JPH05141929 A JP H05141929A JP 3300920 A JP3300920 A JP 3300920A JP 30092091 A JP30092091 A JP 30092091A JP H05141929 A JPH05141929 A JP H05141929A
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- Japan
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- reference plane
- line
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】作業面に載置された対象物の形状的特徴を端的
に表す平面である対象物特徴面の、基準平面との距離，
傾斜および形状，位置を求め、もって対象物の位置，姿
勢に係る検出を可能にする。 【構成】基準平面に対し、スリット光を出射する投光
部、およびその出射光の基準平面での反射光を光軸方向
から受け、エリアセンサを具備する受光部の組が一体的
に、出射光，反射光のいずれとも直角な平面内を基準平
面と平行に直進するとき、基準平面上での出射光による
照射ラインと平行な対象物特徴面での、反射光を受ける
受光部・エリアセンサの、各時点ごとの、対象物上平面
での反射光による受光ラインの基準線からの偏位量と、
受光ラインの長さ，位置とに係る各信号に基づき、対象
物上平面の、基準平面との距離，傾斜および形状，位置
を求める信号処理部を備える。
に表す平面である対象物特徴面の、基準平面との距離，
傾斜および形状，位置を求め、もって対象物の位置，姿
勢に係る検出を可能にする。 【構成】基準平面に対し、スリット光を出射する投光
部、およびその出射光の基準平面での反射光を光軸方向
から受け、エリアセンサを具備する受光部の組が一体的
に、出射光，反射光のいずれとも直角な平面内を基準平
面と平行に直進するとき、基準平面上での出射光による
照射ラインと平行な対象物特徴面での、反射光を受ける
受光部・エリアセンサの、各時点ごとの、対象物上平面
での反射光による受光ラインの基準線からの偏位量と、
受光ラインの長さ，位置とに係る各信号に基づき、対象
物上平面の、基準平面との距離，傾斜および形状，位置
を求める信号処理部を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スリット光を出射す
る投光部、および出射光の対象物上平面での反射光を受
ける受光部の組が一体的に、出射光，反射光のいずれと
も直角な平面内を基準平面と平行に直進するときの、各
位置に対応する受光部からの信号に基づき、三角測量の
原理によって、対象物の形状的特徴を端的に表す平面で
ある対象物特徴面の、基準平面との距離，傾斜および形
状，位置を求め、もって作業面上における対象物の位
置，姿勢の検出を可能にする、産業用ロボットに最適な
視覚装置に関する。
る投光部、および出射光の対象物上平面での反射光を受
ける受光部の組が一体的に、出射光，反射光のいずれと
も直角な平面内を基準平面と平行に直進するときの、各
位置に対応する受光部からの信号に基づき、三角測量の
原理によって、対象物の形状的特徴を端的に表す平面で
ある対象物特徴面の、基準平面との距離，傾斜および形
状，位置を求め、もって作業面上における対象物の位
置，姿勢の検出を可能にする、産業用ロボットに最適な
視覚装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】作業面上の第１の場所に載置されたワー
クを同一作業面上の第２の場所、または全く別の作業箇
所に移動させるために、とくに多種少量生産の場合には
ロボットが用いられることが多い。このロボットによる
ワーク把持には、それに先立ってワークの位置，姿勢
（向き）を知る必要がある。従来、このワークの位置，
姿勢を知ることの困難性のために、その位置，姿勢を一
定にするようにワークを予め整列させておく方式がとら
れた。また、ワークの真上からＴＶカメラで撮像して、
ワークの位置，姿勢を知る方式もとられた。
クを同一作業面上の第２の場所、または全く別の作業箇
所に移動させるために、とくに多種少量生産の場合には
ロボットが用いられることが多い。このロボットによる
ワーク把持には、それに先立ってワークの位置，姿勢
（向き）を知る必要がある。従来、このワークの位置，
姿勢を知ることの困難性のために、その位置，姿勢を一
定にするようにワークを予め整列させておく方式がとら
れた。また、ワークの真上からＴＶカメラで撮像して、
ワークの位置，姿勢を知る方式もとられた。
【０００３】以上説明したような整列方式では、たとえ
ばワークをガイドに沿ってフィードしながら整列させる
わけであるが、ワーク形状によっては、その位置，姿
勢が正規に決まらないことが起こり、その排除のために
円滑な流れ作業が阻害される、ワークが大形のときに
は、フィーダ自体も大形になるとともに、コスト増大を
まねく、ワークがある種類のプラスチック成形品のよ
うに軟らかい材料からなる場合には、損傷を受けやす
い、などの問題がある。また、ＴＶカメラによる撮像方
式では、撮像の便宜上、最外周の輪郭形状に着目する
ことが多いから、これに方向性がないときには、姿勢認
識が不可能である、ワークの表面状態や照明条件によ
っては、局所的なハレーションのために適正なワーク画
像が得られないことが多く、そのため正しい姿勢認識が
できないおそれがある、言いかえれば、適正なワーク
画像を得るために、ワークの表面状態や照明条件の設定
が非常に難しい、多数個のワークが部分的に密接して
混在しているときには、個々のワークの形状を誤るおそ
れがある、などの問題がある。
ばワークをガイドに沿ってフィードしながら整列させる
わけであるが、ワーク形状によっては、その位置，姿
勢が正規に決まらないことが起こり、その排除のために
円滑な流れ作業が阻害される、ワークが大形のときに
は、フィーダ自体も大形になるとともに、コスト増大を
まねく、ワークがある種類のプラスチック成形品のよ
うに軟らかい材料からなる場合には、損傷を受けやす
い、などの問題がある。また、ＴＶカメラによる撮像方
式では、撮像の便宜上、最外周の輪郭形状に着目する
ことが多いから、これに方向性がないときには、姿勢認
識が不可能である、ワークの表面状態や照明条件によ
っては、局所的なハレーションのために適正なワーク画
像が得られないことが多く、そのため正しい姿勢認識が
できないおそれがある、言いかえれば、適正なワーク
画像を得るために、ワークの表面状態や照明条件の設定
が非常に難しい、多数個のワークが部分的に密接して
混在しているときには、個々のワークの形状を誤るおそ
れがある、などの問題がある。
【０００４】以上のような問題に対する対策として、三
角測量の原理に基づく方法がある。この方法は、スリッ
ト光を出射する投光器と、ワークの上平面での反射光を
受ける受光器とからなる組を、一体的にワーク上平面と
平行に直進させると、出射光がワーク上平面に当たると
きの照射ラインが、投光器，受光器の組の直進とともに
平行移動するから、その各位置でのラインを画像的に総
合処理してワーク上平面の形状，位置を求める、という
ものである。この方法には、ワーク外周輪郭に方向性
がないときや、ワーク同士が部分的に密接して載置され
るとき等にも、ワーク上平面の形状，位置が求まる、
入射光，反射光の各方向が、ワーク上平面でハレーショ
ンを起こし難いように選択できるから、画像認識の確度
が向上して、より正確にワーク上平面の形状，位置が求
められる、非接触方式であるから、ワーク損傷のおそ
れが全くない──などの特長がある。
角測量の原理に基づく方法がある。この方法は、スリッ
ト光を出射する投光器と、ワークの上平面での反射光を
受ける受光器とからなる組を、一体的にワーク上平面と
平行に直進させると、出射光がワーク上平面に当たると
きの照射ラインが、投光器，受光器の組の直進とともに
平行移動するから、その各位置でのラインを画像的に総
合処理してワーク上平面の形状，位置を求める、という
ものである。この方法には、ワーク外周輪郭に方向性
がないときや、ワーク同士が部分的に密接して載置され
るとき等にも、ワーク上平面の形状，位置が求まる、
入射光，反射光の各方向が、ワーク上平面でハレーショ
ンを起こし難いように選択できるから、画像認識の確度
が向上して、より正確にワーク上平面の形状，位置が求
められる、非接触方式であるから、ワーク損傷のおそ
れが全くない──などの特長がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最後に述べた従来例に
は次のような問題がある。すなわち、投光器の光軸と、
ワーク上平面の反射箇所と、受光器の光軸とによって規
定される三角形による、いわゆる三角測量の原理に基づ
く方法であるから、ワーク上平面の位置は既知であるこ
とを要する。これが正規位置から、ある限度を超えてず
れると、測定不能になる。たとえば、ワークが方形体の
場合、とくに前工程で姿勢を整えることをしない限り、
どの面が視覚装置の方に面するか、一般には不確定であ
るから、場合によっては測定ができなくなる。
は次のような問題がある。すなわち、投光器の光軸と、
ワーク上平面の反射箇所と、受光器の光軸とによって規
定される三角形による、いわゆる三角測量の原理に基づ
く方法であるから、ワーク上平面の位置は既知であるこ
とを要する。これが正規位置から、ある限度を超えてず
れると、測定不能になる。たとえば、ワークが方形体の
場合、とくに前工程で姿勢を整えることをしない限り、
どの面が視覚装置の方に面するか、一般には不確定であ
るから、場合によっては測定ができなくなる。
【０００６】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、作業面に載置された対象物の形状的
特徴を端的に表す平面である対象物の特徴面の、基準平
面との距離，傾斜および形状，位置を求め、もって対象
物の位置，姿勢に係る検出を可能にする視覚装置を提供
することにある。
の問題点を解消し、作業面に載置された対象物の形状的
特徴を端的に表す平面である対象物の特徴面の、基準平
面との距離，傾斜および形状，位置を求め、もって対象
物の位置，姿勢に係る検出を可能にする視覚装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る視覚装置
は、基準平面に対しスリット光を出射し、この出射光に
よる前記基準平面での照射ラインと直角な光軸の投光
部、およびその出射光の前記基準平面でのスリット光と
しての反射光を光軸方向から受けて、撮像素子としての
エリアセンサを具備する受光部の組が一体的に、前記出
射光，反射光の各光軸を含む平面内を前記基準平面と平
行に直進するとき、前記基準平面上での前記出射光によ
る照射ラインと平行な平面を形状に係る特徴面とする対
象物を認識する装置であって、前記投光部，受光部の組
の直進過程の各位置に対応する、前記受光部のエリアセ
ンサにおける、前記対象物特徴面での反射光に係る受光
ラインの基準線からの偏位量と、前記受光ラインの長
さ，位置とに係る各信号に基づき、前記対象物特徴面
の、前記基準平面との距離，傾斜および形状，位置を求
める信号処理部を備える。
は、基準平面に対しスリット光を出射し、この出射光に
よる前記基準平面での照射ラインと直角な光軸の投光
部、およびその出射光の前記基準平面でのスリット光と
しての反射光を光軸方向から受けて、撮像素子としての
エリアセンサを具備する受光部の組が一体的に、前記出
射光，反射光の各光軸を含む平面内を前記基準平面と平
行に直進するとき、前記基準平面上での前記出射光によ
る照射ラインと平行な平面を形状に係る特徴面とする対
象物を認識する装置であって、前記投光部，受光部の組
の直進過程の各位置に対応する、前記受光部のエリアセ
ンサにおける、前記対象物特徴面での反射光に係る受光
ラインの基準線からの偏位量と、前記受光ラインの長
さ，位置とに係る各信号に基づき、前記対象物特徴面
の、前記基準平面との距離，傾斜および形状，位置を求
める信号処理部を備える。
【０００８】請求項２に係る視覚装置は、請求項１に記
載の装置において、対象物特徴面が、基準平面と平行
で、これとの距離が既知である。
載の装置において、対象物特徴面が、基準平面と平行
で、これとの距離が既知である。
【０００９】請求項３に係る視覚装置は、請求項１また
は２に記載の装置において、対象物が、方形体状であ
る。
は２に記載の装置において、対象物が、方形体状であ
る。
【００１０】請求項４に係る視覚装置は、請求項１ない
し３のいずれかの項に記載の装置において、投光部およ
び受光部の組が、等速直進し、その直進過程の各位置が
一定時間間隔の各時点に対応する。
し３のいずれかの項に記載の装置において、投光部およ
び受光部の組が、等速直進し、その直進過程の各位置が
一定時間間隔の各時点に対応する。
【００１１】
【作用】請求項１ないし４のいずれかに係る視覚装置で
は、信号処理部によって、対象物上特徴の、基準平面と
の距離，傾斜および形状，位置が、投光部，受光部の組
の直進過程の各位置に対応する、受光部のエリアセンサ
における、対象物特徴面での反射光に係る受光ラインの
基準線からの偏位量と、受光ラインの長さ，位置とに係
る各信号に基づいて求められる。
は、信号処理部によって、対象物上特徴の、基準平面と
の距離，傾斜および形状，位置が、投光部，受光部の組
の直進過程の各位置に対応する、受光部のエリアセンサ
における、対象物特徴面での反射光に係る受光ラインの
基準線からの偏位量と、受光ラインの長さ，位置とに係
る各信号に基づいて求められる。
【００１２】とくに請求項２に係る視覚装置では、対象
物特徴面が基準平面と平行で、かつ距離が既知であるか
ら、投光部，受光部の組の直進過程の各位置に対応す
る、受光部のエリアセンサにおける、対象物特徴面での
反射光に係る受光ラインの、基準線からの偏位量が既知
の一定値をとる。
物特徴面が基準平面と平行で、かつ距離が既知であるか
ら、投光部，受光部の組の直進過程の各位置に対応す
る、受光部のエリアセンサにおける、対象物特徴面での
反射光に係る受光ラインの、基準線からの偏位量が既知
の一定値をとる。
【００１３】とくに請求項３に係る視覚装置では、対象
物が方形体状であるから、特徴面としての各面が基準平
面と平行で、かつその距離が既知であるから、請求項２
によって、エリアセンサにおける受光ラインの、基準線
からの偏位量が各面ごとに既知の一定値をとる。
物が方形体状であるから、特徴面としての各面が基準平
面と平行で、かつその距離が既知であるから、請求項２
によって、エリアセンサにおける受光ラインの、基準線
からの偏位量が各面ごとに既知の一定値をとる。
【００１４】とくに請求項４に係る視覚装置では、投光
部，受光部の組の直進過程の各位置が、直進速度と一定
時間間隔との積に相当する距離間隔で並ぶ。
部，受光部の組の直進過程の各位置が、直進速度と一定
時間間隔との積に相当する距離間隔で並ぶ。
【００１５】
【実施例】本発明に係る視覚装置の実施例について、以
下に図を参照しながら説明する。図１は第１の実施例の
動作を模式的に示す側面図である。図１において、投光
器１から出射されたスリット光が、水平な基準平面Ｋに
入射角θで入射し、その一反射光が垂直上方に進んで、
その垂直線を光軸とする、受光レンズ３およびエリアセ
ンサ２で代表される受光器で受光される。そのエリアセ
ンサ２での受光位置は位置Ｏである。なお、受光器の光
軸を基準平面Ｋと垂直にとったが、これは説明上の便宜
のためで、垂直に限定されることはない。また、スリッ
ト光に係るスリットの長手方向は、紙面と直角な方向で
ある。投光器１と受光器との組が、一体的に右方向に等
速に水平直進するものとする。この組の位置を、受光器
の光軸位置で表すことにし、右方向に等速に水平直進す
る過程で、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3をとるものとする。しか
も、隣合う各位置間の距離は共通なＤである。図１に
は、各位置での投光器１と受光器（受光レンズ３および
エリアセンサ２）との組が、重ね合わされた形で示され
る。ところで、投光器１と受光器との組の位置を、時点
で規定することもでき、実際上はその方が便利であるこ
とが多い。すなわち、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 を対応する時
点Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3 で表す。しかも、各位置間の距離Ｄは、
投光器１と受光器との組が等速で直進するから、共通な
時間間隔ΔＴで対応させることができ、ここで、投光器
１と受光器との組の直進速度をＶとすると、ΔＴ＝Ｄ／
Ｖ である。
下に図を参照しながら説明する。図１は第１の実施例の
動作を模式的に示す側面図である。図１において、投光
器１から出射されたスリット光が、水平な基準平面Ｋに
入射角θで入射し、その一反射光が垂直上方に進んで、
その垂直線を光軸とする、受光レンズ３およびエリアセ
ンサ２で代表される受光器で受光される。そのエリアセ
ンサ２での受光位置は位置Ｏである。なお、受光器の光
軸を基準平面Ｋと垂直にとったが、これは説明上の便宜
のためで、垂直に限定されることはない。また、スリッ
ト光に係るスリットの長手方向は、紙面と直角な方向で
ある。投光器１と受光器との組が、一体的に右方向に等
速に水平直進するものとする。この組の位置を、受光器
の光軸位置で表すことにし、右方向に等速に水平直進す
る過程で、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3をとるものとする。しか
も、隣合う各位置間の距離は共通なＤである。図１に
は、各位置での投光器１と受光器（受光レンズ３および
エリアセンサ２）との組が、重ね合わされた形で示され
る。ところで、投光器１と受光器との組の位置を、時点
で規定することもでき、実際上はその方が便利であるこ
とが多い。すなわち、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 を対応する時
点Ｔ1,Ｔ2,Ｔ3 で表す。しかも、各位置間の距離Ｄは、
投光器１と受光器との組が等速で直進するから、共通な
時間間隔ΔＴで対応させることができ、ここで、投光器
１と受光器との組の直進速度をＶとすると、ΔＴ＝Ｄ／
Ｖ である。
【００１６】図１において、対象物の形状的特徴を端的
に表す平面である対象物特徴面としての対象物上平面Ｓ
が、基準平面Ｋと平行に距離Ｚだけ下方に位置している
とする。なお、対象物特徴面は、上平面Ｓの外に、肩部
のような中間位の平面や上部凹面の平らな底面などでも
よく、要するに対象物の形状的特徴を端的に表す平面
で、これに基づいて対象物の位置，姿勢が検出可能な平
面が選ばれる。投光器１の出射光は、対象物上平面Ｓで
反射し、受光器に対し斜め方向に入射する。対象物上平
面Ｓでの反射位置Ｍ1 は、受光器の光軸位置から右にＺ
sin θだけ偏っている。エリアセンサ２での受光位置Ｊ
は、位置Ｏより左側にＹだけ偏る。また、破線表示のよ
うに対象物上平面が、基準平面Ｋと平行にその上方に位
置するときは、エリアセンサ２での受光位置Ｈは、位置
Ｏより右側に偏る。ところで、投光器１および受光器の
組が、水平直進する過程で各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 をとる
と、投光器１からの出射光が対象物上平面Ｓに入射する
各位置（各反射位置）は、Ｍ1,Ｍ2,Ｍ3 であり、いずれ
も各位置での受光器の光軸位置から右にＺsin θだけ偏
り、隣合う各位置間の距離は共通なＤである。また、対
象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの距離Ｚは、次のように
して求めることができる。図１において、受光レンズ３
と、基準平面Ｋ，エリアセンサ２の受光面との各距離を
Ａ，Ｂとすると、Ｙ／Ｂ＝Ｚsin θ／（Ａ＋Ｚ）である
から、 Ｚ＝ＡＹ／（Ｂsin θ−Ｙ） …(1)
に表す平面である対象物特徴面としての対象物上平面Ｓ
が、基準平面Ｋと平行に距離Ｚだけ下方に位置している
とする。なお、対象物特徴面は、上平面Ｓの外に、肩部
のような中間位の平面や上部凹面の平らな底面などでも
よく、要するに対象物の形状的特徴を端的に表す平面
で、これに基づいて対象物の位置，姿勢が検出可能な平
面が選ばれる。投光器１の出射光は、対象物上平面Ｓで
反射し、受光器に対し斜め方向に入射する。対象物上平
面Ｓでの反射位置Ｍ1 は、受光器の光軸位置から右にＺ
sin θだけ偏っている。エリアセンサ２での受光位置Ｊ
は、位置Ｏより左側にＹだけ偏る。また、破線表示のよ
うに対象物上平面が、基準平面Ｋと平行にその上方に位
置するときは、エリアセンサ２での受光位置Ｈは、位置
Ｏより右側に偏る。ところで、投光器１および受光器の
組が、水平直進する過程で各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 をとる
と、投光器１からの出射光が対象物上平面Ｓに入射する
各位置（各反射位置）は、Ｍ1,Ｍ2,Ｍ3 であり、いずれ
も各位置での受光器の光軸位置から右にＺsin θだけ偏
り、隣合う各位置間の距離は共通なＤである。また、対
象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの距離Ｚは、次のように
して求めることができる。図１において、受光レンズ３
と、基準平面Ｋ，エリアセンサ２の受光面との各距離を
Ａ，Ｂとすると、Ｙ／Ｂ＝Ｚsin θ／（Ａ＋Ｚ）である
から、 Ｚ＝ＡＹ／（Ｂsin θ−Ｙ） …(1)
【００１７】図３は第１実施例におけるエリアセンサの
受像に関し、(a) ，(b) ，(c) は各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3
（図１参照）での受像の模式図である。位置Ｏより左向
きにＹ軸をとると、図３(a) に示すように、投光器１お
よび受光器の組が位置Ｐ1 をとるときの、対象物上平面
での反射光に基づくエリアセンサ２での受像ｕ1 の位置
は、位置Ｏより左側にＹだけ偏っている。図３(b) ，
(c) に示すように、投光器１および受光器の組が各位置
Ｐ2,Ｐ3 をとるときには、エリアセンサ２での各受像ｕ
2,ｕ3 の位置は、いずれも位置Ｏより左側に共通なＹだ
け偏る。ここで、各受像ｕ1,ｕ2,ｕ3 は、次に述べるよ
うに、対象物上平面での出射光による照射線に対応す
る。ここで、対象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの距離Ｚ
が既知ならば、図３における各受像ｕ1,ｕ2,ｕ3 の求め
方が簡素化される。つまり、エリアセンサ２の走査にお
いて、予め知られている、位置Ｏより左側にＹだけ偏っ
た位置だけを走査すればよいからである。このことは、
処理の迅速化につながる。
受像に関し、(a) ，(b) ，(c) は各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3
（図１参照）での受像の模式図である。位置Ｏより左向
きにＹ軸をとると、図３(a) に示すように、投光器１お
よび受光器の組が位置Ｐ1 をとるときの、対象物上平面
での反射光に基づくエリアセンサ２での受像ｕ1 の位置
は、位置Ｏより左側にＹだけ偏っている。図３(b) ，
(c) に示すように、投光器１および受光器の組が各位置
Ｐ2,Ｐ3 をとるときには、エリアセンサ２での各受像ｕ
2,ｕ3 の位置は、いずれも位置Ｏより左側に共通なＹだ
け偏る。ここで、各受像ｕ1,ｕ2,ｕ3 は、次に述べるよ
うに、対象物上平面での出射光による照射線に対応す
る。ここで、対象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの距離Ｚ
が既知ならば、図３における各受像ｕ1,ｕ2,ｕ3 の求め
方が簡素化される。つまり、エリアセンサ２の走査にお
いて、予め知られている、位置Ｏより左側にＹだけ偏っ
た位置だけを走査すればよいからである。このことは、
処理の迅速化につながる。
【００１８】図７は第１，第２の各実施例における共通
な対象物上平面の平面図である。図７において、対象物
上平面の形状は、細長い台形をなす。投光器１および受
光器の組が、水平直進する過程で各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 を
とるとき、対象物上平面での出射光による照射線は、そ
れぞれＵ1,Ｕ2,Ｕ3 となり、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 より共
通なＹだけ右側に偏る。さて、図１には図示してない
が、エリアセンサの出力は、信号処理部によって処理さ
れ、対象物上平面の形状，位置や基準平面Ｋとの距離が
求められる。図４は第１実施例の信号処理部によって得
られた対象物上平面の形状図である。図４における各位
置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 より共通に右側にＺsin θだけ偏った位
置に、図７の各照射線Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 を配置すると、これ
らによって対象物上平面の形状（これには、姿勢ないし
向きも含まれる）と、位置とが求められる。もちろん、
実際には各位置Ｐi の間隔Ｄを細かくし、多数の照射線
Ｕiを取り込むことになる。また、対象物上平面の基準
平面Ｋとの距離Ｚは、式(1)によって求められる。
な対象物上平面の平面図である。図７において、対象物
上平面の形状は、細長い台形をなす。投光器１および受
光器の組が、水平直進する過程で各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 を
とるとき、対象物上平面での出射光による照射線は、そ
れぞれＵ1,Ｕ2,Ｕ3 となり、各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 より共
通なＹだけ右側に偏る。さて、図１には図示してない
が、エリアセンサの出力は、信号処理部によって処理さ
れ、対象物上平面の形状，位置や基準平面Ｋとの距離が
求められる。図４は第１実施例の信号処理部によって得
られた対象物上平面の形状図である。図４における各位
置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 より共通に右側にＺsin θだけ偏った位
置に、図７の各照射線Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 を配置すると、これ
らによって対象物上平面の形状（これには、姿勢ないし
向きも含まれる）と、位置とが求められる。もちろん、
実際には各位置Ｐi の間隔Ｄを細かくし、多数の照射線
Ｕiを取り込むことになる。また、対象物上平面の基準
平面Ｋとの距離Ｚは、式(1)によって求められる。
【００１９】次に、第２実施例について説明する。図２
は第２の実施例の動作を模式的に示す側面図である。図
２において、投光器１から出射されたスリット光が、水
平な基準平面Ｋに入射角θで入射し、その一反射光が垂
直上方に進んで、その垂直線を光軸とする受光器で受光
される。そのエリアセンサ２での受光位置は位置Ｏであ
る。その他についても第１実施例におけるのと同様であ
るから、詳しい説明は省略する。
は第２の実施例の動作を模式的に示す側面図である。図
２において、投光器１から出射されたスリット光が、水
平な基準平面Ｋに入射角θで入射し、その一反射光が垂
直上方に進んで、その垂直線を光軸とする受光器で受光
される。そのエリアセンサ２での受光位置は位置Ｏであ
る。その他についても第１実施例におけるのと同様であ
るから、詳しい説明は省略する。
【００２０】図２において、対象物上平面Ｓが、基準平
面Ｋと角度αだけ傾斜するとする。投光器１の出射光
が、対象物上平面Ｓで反射するとき、対象物上平面Ｓで
の反射位置Ｎ1 は、受光器の光軸位置から右にＺ1sinθ
だけ偏っている。エリアセンサ２での受光位置Ｊ1 は、
位置Ｏより左側にＹ１だけ偏っている。ところで、投光
器１および受光器の組が、水平直進する過程で各位置Ｐ
1,Ｐ2,Ｐ3 をとると、投光器１からの出射光が対象物上
平面Ｓに入射する各位置はＮ1,Ｎ2,Ｎ3 であり、それぞ
れ各位置での受光器の光軸位置から右にＺ1sinθ, Ｚ2s
inθ, Ｚ3sinθだけ偏ることになる。ここで、Ｚ1,Ｚ2,
Ｚ3 は、各位置Ｎ1,Ｎ2,Ｎ3 の基準平面Ｋからの距離で
ある。また、対象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの傾斜角
αは、次のようにして求めることができる。図２におい
て、 tan α＝（Ｚ2 −Ｚ1 ）／Ｄ＝（Ｚ3 −Ｚ2 ）／Ｄ …(2) ここで、Ｚ1,Ｚ2,Ｚ3 は、第１実施例におけるＺに準
じ、式(1) を用いることによって求めることができる。
面Ｋと角度αだけ傾斜するとする。投光器１の出射光
が、対象物上平面Ｓで反射するとき、対象物上平面Ｓで
の反射位置Ｎ1 は、受光器の光軸位置から右にＺ1sinθ
だけ偏っている。エリアセンサ２での受光位置Ｊ1 は、
位置Ｏより左側にＹ１だけ偏っている。ところで、投光
器１および受光器の組が、水平直進する過程で各位置Ｐ
1,Ｐ2,Ｐ3 をとると、投光器１からの出射光が対象物上
平面Ｓに入射する各位置はＮ1,Ｎ2,Ｎ3 であり、それぞ
れ各位置での受光器の光軸位置から右にＺ1sinθ, Ｚ2s
inθ, Ｚ3sinθだけ偏ることになる。ここで、Ｚ1,Ｚ2,
Ｚ3 は、各位置Ｎ1,Ｎ2,Ｎ3 の基準平面Ｋからの距離で
ある。また、対象物上平面Ｓと、基準平面Ｋとの傾斜角
αは、次のようにして求めることができる。図２におい
て、 tan α＝（Ｚ2 −Ｚ1 ）／Ｄ＝（Ｚ3 −Ｚ2 ）／Ｄ …(2) ここで、Ｚ1,Ｚ2,Ｚ3 は、第１実施例におけるＺに準
じ、式(1) を用いることによって求めることができる。
【００２１】図５は第２実施例におけるエリアセンサの
受像に関し、(a) ，(b) ，(c) は各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3
（図１参照）での受像の模式図である。位置Ｏより左向
きにＹ軸をとると、図３(a) に示すように、投光器１お
よび受光器の組が位置Ｐ1 をとるときの、対象物上平面
での反射光に基づくエリアセンサ２での受像ｗ1 の位置
は、位置Ｏより左側にＹ1 だけ偏っている。投光器１お
よび受光器の組が各位置Ｐ2,Ｐ3 をとるときには、図５
(b) ，(c) に示すように、エリアセンサ２での各受像ｗ
2,ｗ3 の位置は、それぞれ位置Ｏより左側にＹ2,Ｙ3 だ
け偏る。ここで、各受像ｗ1,ｗ2,ｗ3 は、第１実施例に
おけるように、対象物上平面での出射光による照射線に
対応する。図７において、投光器１および受光器の組が
各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 をとるとき、対象物上平面での出射
光による照射線は、Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3 となり、各位置Ｐ1,Ｐ
2,Ｐ3 より、それぞれＹ1,Ｙ2,Ｙ3 だけ右側に偏る。
受像に関し、(a) ，(b) ，(c) は各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3
（図１参照）での受像の模式図である。位置Ｏより左向
きにＹ軸をとると、図３(a) に示すように、投光器１お
よび受光器の組が位置Ｐ1 をとるときの、対象物上平面
での反射光に基づくエリアセンサ２での受像ｗ1 の位置
は、位置Ｏより左側にＹ1 だけ偏っている。投光器１お
よび受光器の組が各位置Ｐ2,Ｐ3 をとるときには、図５
(b) ，(c) に示すように、エリアセンサ２での各受像ｗ
2,ｗ3 の位置は、それぞれ位置Ｏより左側にＹ2,Ｙ3 だ
け偏る。ここで、各受像ｗ1,ｗ2,ｗ3 は、第１実施例に
おけるように、対象物上平面での出射光による照射線に
対応する。図７において、投光器１および受光器の組が
各位置Ｐ1,Ｐ2,Ｐ3 をとるとき、対象物上平面での出射
光による照射線は、Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3 となり、各位置Ｐ1,Ｐ
2,Ｐ3 より、それぞれＹ1,Ｙ2,Ｙ3 だけ右側に偏る。
【００２２】第２実施例において、エリアセンサの出力
が、信号処理部によって処理されることによって、対象
物上平面の形状，位置や基準平面Ｋとの距離が求められ
る。図６は第２実施例の信号処理部によって得られた対
象物上平面の形状図である。図６において、各位置Ｐ1,
Ｐ2,Ｐ3 より右側にＺ1sinθ, Ｚ2sinθ, Ｚ3sinθだけ
偏った位置に、図７の各照射線Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3 を配置する
と、これらによって対象物上平面の形状と位置とが求め
られる。実際には当然、各位置Ｐi の間隔Ｄを細かく
し、多数の照射線Ｗi を取り込むことになる。また、対
象物上平面の基準平面Ｋとの傾斜角と、距離とは、既に
述べたように、式(2) と、式(1) とによって求められ
る。
が、信号処理部によって処理されることによって、対象
物上平面の形状，位置や基準平面Ｋとの距離が求められ
る。図６は第２実施例の信号処理部によって得られた対
象物上平面の形状図である。図６において、各位置Ｐ1,
Ｐ2,Ｐ3 より右側にＺ1sinθ, Ｚ2sinθ, Ｚ3sinθだけ
偏った位置に、図７の各照射線Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3 を配置する
と、これらによって対象物上平面の形状と位置とが求め
られる。実際には当然、各位置Ｐi の間隔Ｄを細かく
し、多数の照射線Ｗi を取り込むことになる。また、対
象物上平面の基準平面Ｋとの傾斜角と、距離とは、既に
述べたように、式(2) と、式(1) とによって求められ
る。
【００２３】ところで、対象物が方形体である場合につ
いて述べる。この対象物は、図８の斜視図に示されるよ
うに、各面に凹部や切り込みがあるものの、その外形が
各辺長ａ，ｂ，ｃの方形体状である。対象物が作業面に
無作為に載置されるとき、どの面が上面になるかが不確
定であるから、ロボットによって的確に把持するには、
事前に視覚装置によって形状，位置を検出する必要があ
る。この検出には、第１実施例が適用できる。すなわ
ち、予め作業面に平行な基準平面を設定しておくと、こ
の基準平面に対して、対象物の形状的特徴を端的に表す
平面である対象物上面は、それが方形体のどの面であっ
ても、常に平行であるから、信号処理によって形状，位
置はもちろん、式(1) に基づいて基準平面からの距離を
求めることができる。この場合に、各辺長が既知であれ
ば、さらに信号処理が簡素化され、それだけ結果が迅速
に求められ、円滑なロボット作業が支援されることにな
る。
いて述べる。この対象物は、図８の斜視図に示されるよ
うに、各面に凹部や切り込みがあるものの、その外形が
各辺長ａ，ｂ，ｃの方形体状である。対象物が作業面に
無作為に載置されるとき、どの面が上面になるかが不確
定であるから、ロボットによって的確に把持するには、
事前に視覚装置によって形状，位置を検出する必要があ
る。この検出には、第１実施例が適用できる。すなわ
ち、予め作業面に平行な基準平面を設定しておくと、こ
の基準平面に対して、対象物の形状的特徴を端的に表す
平面である対象物上面は、それが方形体のどの面であっ
ても、常に平行であるから、信号処理によって形状，位
置はもちろん、式(1) に基づいて基準平面からの距離を
求めることができる。この場合に、各辺長が既知であれ
ば、さらに信号処理が簡素化され、それだけ結果が迅速
に求められ、円滑なロボット作業が支援されることにな
る。
【００２４】
【発明の効果】請求項１ないし４のいずれかに係る視覚
装置では、信号処理部によって、対象物上特徴の、基準
平面との距離，傾斜および形状，位置が、投光部，受光
部の組の直進過程の各位置に対応する、受光部のエリア
センサにおける、対象物特徴面での反射光に係る受光ラ
インの基準線からの偏位量と、受光ラインの長さ，位置
とに係る各信号に基づいて求められる。したがって、作
業面上における対象物の位置，姿勢の検出が可能とな
り、対象物に対するロボットの動作が的確におこなわれ
る。
装置では、信号処理部によって、対象物上特徴の、基準
平面との距離，傾斜および形状，位置が、投光部，受光
部の組の直進過程の各位置に対応する、受光部のエリア
センサにおける、対象物特徴面での反射光に係る受光ラ
インの基準線からの偏位量と、受光ラインの長さ，位置
とに係る各信号に基づいて求められる。したがって、作
業面上における対象物の位置，姿勢の検出が可能とな
り、対象物に対するロボットの動作が的確におこなわれ
る。
【００２５】とくに請求項２に係る視覚装置では、対象
物特徴面が基準平面と平行で、かつ距離が既知であるか
ら、投光部，受光部の組の直進過程の各位置に対応す
る、受光部のエリアセンサにおける、対象物特徴面での
反射光に係る受光ラインの、基準線からの偏位量が既知
の一定値をとる。したがって、対象物特徴面の形状，位
置の測定が簡単、かつ迅速になり、ひいては対象物に対
するロボットによる作業の能率向上が図れる。
物特徴面が基準平面と平行で、かつ距離が既知であるか
ら、投光部，受光部の組の直進過程の各位置に対応す
る、受光部のエリアセンサにおける、対象物特徴面での
反射光に係る受光ラインの、基準線からの偏位量が既知
の一定値をとる。したがって、対象物特徴面の形状，位
置の測定が簡単、かつ迅速になり、ひいては対象物に対
するロボットによる作業の能率向上が図れる。
【００２６】とくに請求項３に係る視覚装置では、対象
物が方形体状であるから、特徴面としての各面が基準平
面と平行で、かつその距離が既知であるから、請求項２
によって、エリアセンサにおける受光ラインの、基準線
からの偏位量が各面ごとに既知の一定値をとる。したが
って、作業面上に無作為に置かれた方形体状対象物の特
徴面である上平面、ひいては対象物の位置，載置姿勢が
容易に検出できる。
物が方形体状であるから、特徴面としての各面が基準平
面と平行で、かつその距離が既知であるから、請求項２
によって、エリアセンサにおける受光ラインの、基準線
からの偏位量が各面ごとに既知の一定値をとる。したが
って、作業面上に無作為に置かれた方形体状対象物の特
徴面である上平面、ひいては対象物の位置，載置姿勢が
容易に検出できる。
【００２７】とくに請求項４に係る視覚装置では、投光
部，受光部の組の直進過程の各位置が、直進速度と一定
時間間隔との積に相当する距離間隔で並ぶ。したがっ
て、信号処理部の動作が時系列的に制御されて便利であ
る。
部，受光部の組の直進過程の各位置が、直進速度と一定
時間間隔との積に相当する距離間隔で並ぶ。したがっ
て、信号処理部の動作が時系列的に制御されて便利であ
る。
【図１】本発明に係る第１実施例の動作を模式的に示す
側面図
側面図
【図２】同じくその第２実施例の動作を模式的に示す側
面図
面図
【図３】第１実施例におけるエリアセンサの受像に関
し、(a) ，(b) ，(c) は各位置での受像の模式図
し、(a) ，(b) ，(c) は各位置での受像の模式図
【図４】第１実施例の信号処理部によって得られる対象
物上平面の形状図
物上平面の形状図
【図５】第２実施例におけるエリアセンサの受像に関
し、(a) ，(b) ，(c) は各位置での受像の模式図
し、(a) ，(b) ，(c) は各位置での受像の模式図
【図６】第２実施例の信号処理部によって得られる対象
物上平面の形状図
物上平面の形状図
【図７】第１，第２の各実施例における共通な対象物上
平面の平面図
平面の平面図
【図８】別の対象物である方形体の斜視図
１ 投光器 ２ エリアセンサ ３ 受光レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】基準平面に対しスリット光を出射し、この
出射光による前記基準平面での照射ラインと直角な光軸
の投光部、およびその出射光の前記基準平面でのスリッ
ト光としての反射光を光軸方向から受け、撮像素子とし
てのエリアセンサを具備する受光部の組が一体的に、前
記出射光，反射光の各光軸を含む平面内を前記基準平面
と平行に直進するとき、前記基準平面上での前記出射光
による照射ラインと平行な平面を形状に係る特徴面とす
る対象物を認識する装置であって、前記投光部，受光部
の組の直進過程の各位置に対応する、前記受光部のエリ
アセンサにおける、前記対象物特徴面での反射光に係る
受光ラインの基準線からの偏位量と、前記受光ラインの
長さ，位置とに係る各信号に基づき、前記対象物特徴面
の、前記基準平面との距離，傾斜および形状，位置を求
める信号処理部を備えることを特徴とする視覚装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の装置において、対象物特
徴面は、基準平面と平行で、これとの距離が既知である
ことを特徴とする視覚装置。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の装置において、
対象物は、方形体状であることを特徴とする視覚装置。 - 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの項に記載の
装置において、投光部，受光部の組は、等速直進し、そ
の直進過程の各位置が一定時間間隔の各時点に対応する
ことを特徴とする視覚装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300920A JPH05141929A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 視覚装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300920A JPH05141929A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 視覚装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141929A true JPH05141929A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17890723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300920A Pending JPH05141929A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | 視覚装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05141929A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606338A (en) * | 1983-12-26 | 1997-02-25 | Hitachi, Ltd. | Display control device |
| WO2009057434A1 (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 取り付け角度測定装置および取り付け角度測定方法 |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP3300920A patent/JPH05141929A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5606338A (en) * | 1983-12-26 | 1997-02-25 | Hitachi, Ltd. | Display control device |
| WO2009057434A1 (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 取り付け角度測定装置および取り付け角度測定方法 |
| US8009282B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Attachment angle measuring device and attachment angle measuring method |
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