JPH058186A - 自動キヤリブレーシヨン方式 - Google Patents
自動キヤリブレーシヨン方式Info
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- JPH058186A JPH058186A JP3189525A JP18952591A JPH058186A JP H058186 A JPH058186 A JP H058186A JP 3189525 A JP3189525 A JP 3189525A JP 18952591 A JP18952591 A JP 18952591A JP H058186 A JPH058186 A JP H058186A
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- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1692—Calibration of manipulator
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
- G05B19/4015—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像処理装置と自動機械間のキャリブレーシ
ョンを自動的に行なう。 【構成】 キャリブレーション治具データ及びキャリブ
レーション時に治具をカメラで撮影させる治具を取り付
けたロボットの位置を設定教示しておく。キャリブレー
ション指令により、治具を取り付けたロボットは教示点
に移動し（Ｔ３）、移動後に画像処理装置は治具を撮影
し画像を取り込む（Ｔ４，Ｓ３，Ｓ４）。撮影した画像
データと、設定されている治具データ及び、ロボットの
位置により、キャリブレーション処理を行なう（Ｔ６，
Ｓ７〜ｓ９，Ｓ１０〜Ｓ１３）。一度、治具データ及び
教示点を設定教示しておくだけで、、以後のキャリブレ
ーションは、ロボットに治具を取り付けて、キャリブレ
ーション指令を入力するのみで自動的にキャリブレーシ
ョンが実行される。
ョンを自動的に行なう。 【構成】 キャリブレーション治具データ及びキャリブ
レーション時に治具をカメラで撮影させる治具を取り付
けたロボットの位置を設定教示しておく。キャリブレー
ション指令により、治具を取り付けたロボットは教示点
に移動し（Ｔ３）、移動後に画像処理装置は治具を撮影
し画像を取り込む（Ｔ４，Ｓ３，Ｓ４）。撮影した画像
データと、設定されている治具データ及び、ロボットの
位置により、キャリブレーション処理を行なう（Ｔ６，
Ｓ７〜ｓ９，Ｓ１０〜Ｓ１３）。一度、治具データ及び
教示点を設定教示しておくだけで、、以後のキャリブレ
ーションは、ロボットに治具を取り付けて、キャリブレ
ーション指令を入力するのみで自動的にキャリブレーシ
ョンが実行される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット等の自動機械
において、作業対象となる物体を画像処理装置等の外部
センサで検出し、ロボット等の動作位置補正を行なうシ
ステムにおけるキャリブレーション方式に関する。
において、作業対象となる物体を画像処理装置等の外部
センサで検出し、ロボット等の動作位置補正を行なうシ
ステムにおけるキャリブレーション方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像処理装置等をロボット等の自動機械
の視覚として利用し、画像処理装置で検出した作業対象
の位置や姿勢のずれを検出し、この位置や姿勢のずれを
補正データとしてロボット等の自動機械に送出し、自動
機械側では、この補正データに基づいて動作位置補正を
行ない教示された動作を行なうシステムはすでに公知で
ある。この場合、画像処理装置で検出する作業対象物の
画像の座標系とロボット等の自動機械が動作する座標系
を統合しなければ、上記位置補正動作は正常に作動しな
い。そのため、画像処理装置の座標系とロボット等の座
標系を結合させる処理として、通常キャリブレーション
といわれる処理を行なう必要がある。
の視覚として利用し、画像処理装置で検出した作業対象
の位置や姿勢のずれを検出し、この位置や姿勢のずれを
補正データとしてロボット等の自動機械に送出し、自動
機械側では、この補正データに基づいて動作位置補正を
行ない教示された動作を行なうシステムはすでに公知で
ある。この場合、画像処理装置で検出する作業対象物の
画像の座標系とロボット等の自動機械が動作する座標系
を統合しなければ、上記位置補正動作は正常に作動しな
い。そのため、画像処理装置の座標系とロボット等の座
標系を結合させる処理として、通常キャリブレーション
といわれる処理を行なう必要がある。
【０００３】画像処理装置が検出した作業対象物の位置
や姿勢のずれを示す補正データによってロボット等の動
作を補正するには、画像処理装置のカメラがとらえた画
像上の画素値データ（カメラ座標系データ）を画像処理
装置とロボット等の自動機械とが共有する空間上の座標
系（センサ座標系）の値にデータ変換する作業が必要に
なり、かつ、ロボット等が実際に認識駆動制御されてい
るワーク座標系へのデータ変換を必要とする。そのた
め、このようなデータの座標変換のために各座標を定義
しておかねばならず、この作業をキャリブレーションと
いっている。
や姿勢のずれを示す補正データによってロボット等の動
作を補正するには、画像処理装置のカメラがとらえた画
像上の画素値データ（カメラ座標系データ）を画像処理
装置とロボット等の自動機械とが共有する空間上の座標
系（センサ座標系）の値にデータ変換する作業が必要に
なり、かつ、ロボット等が実際に認識駆動制御されてい
るワーク座標系へのデータ変換を必要とする。そのた
め、このようなデータの座標変換のために各座標を定義
しておかねばならず、この作業をキャリブレーションと
いっている。
【０００４】キャリブレーション作業には、
（１）センサ側の諸設定
座標定義に必要なデータの設定
（２）センサ側の座標定義
（３）ロボツト（機械）側の座標定義
（４）センサ側とロボット側の座標結合
の作業を必要とする。
【０００５】例えば、画像処理装置とロボットに関し２
次元のキャリブレーションを行なう場合、画像処理装置
では、カメラ座標軸に対するセンサ座標の位置関係，セ
ンサ座標の軸名称，画素のサイズ等を設定することによ
ってカメラ座標とセンサ座標を結合し（上記キャリブレ
ーション作業の（１），（２）の作業）、次に、上記
（３）のロボット側の座標定義として、ロボットが動作
するためのワーク座標の定義を行なう。
次元のキャリブレーションを行なう場合、画像処理装置
では、カメラ座標軸に対するセンサ座標の位置関係，セ
ンサ座標の軸名称，画素のサイズ等を設定することによ
ってカメラ座標とセンサ座標を結合し（上記キャリブレ
ーション作業の（１），（２）の作業）、次に、上記
（３）のロボット側の座標定義として、ロボットが動作
するためのワーク座標の定義を行なう。
【０００６】次に、上記（４）作業として、ロボットに
治具を取り付け、この治具には画像処理装置が認識でき
るような物体、例えば円形の対象物を配置しておく。ロ
ボットがもつこの治具を画像処理装置が認識しているセ
ンサ座標の原点に移動させ、その位置（ロボットのワー
ク座標からみた位置）をロボットに記憶させる。次に、
センサ座標のＸ軸及びＹ軸の決められた点にロボットを
移動させ、その位置をそれぞれ記憶させる。そして、こ
の記憶したデータをロボット側の表示装置に表示してそ
の値を画像処理装置に入力することによってロボットの
ワーク座標とセンサ座標の関係が求められ、ロボットが
認識しているセンサ座標と画像処理装置が認識している
センサ座標を一致させ、キャリブレーション作業が完了
する。
治具を取り付け、この治具には画像処理装置が認識でき
るような物体、例えば円形の対象物を配置しておく。ロ
ボットがもつこの治具を画像処理装置が認識しているセ
ンサ座標の原点に移動させ、その位置（ロボットのワー
ク座標からみた位置）をロボットに記憶させる。次に、
センサ座標のＸ軸及びＹ軸の決められた点にロボットを
移動させ、その位置をそれぞれ記憶させる。そして、こ
の記憶したデータをロボット側の表示装置に表示してそ
の値を画像処理装置に入力することによってロボットの
ワーク座標とセンサ座標の関係が求められ、ロボットが
認識しているセンサ座標と画像処理装置が認識している
センサ座標を一致させ、キャリブレーション作業が完了
する。
【０００７】このようなキャリブレーション作業は、非
常に精度を要求されるものであり、かつ繁雑な作業を必
要とするものであり、非常に専門色の強い作業である。
常に精度を要求されるものであり、かつ繁雑な作業を必
要とするものであり、非常に専門色の強い作業である。
【０００８】そして、キャリブレーション作業には、上
述した２次元のキャリブレーション以外に３つのカメラ
で作業対象物をとらえ３次元的位置を検出するための３
次元キャリブレーションが知られている。さらに、ドッ
トパターンを用いて、２次元，３次元のキャリブレーシ
ョンを行なうものもすでに公知である。
述した２次元のキャリブレーション以外に３つのカメラ
で作業対象物をとらえ３次元的位置を検出するための３
次元キャリブレーションが知られている。さらに、ドッ
トパターンを用いて、２次元，３次元のキャリブレーシ
ョンを行なうものもすでに公知である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなキャリ
ブレーション作業は、画像処理装置とロボット等の作業
システムを構築時に１度行なえば、通常再設定を行なう
必要がない。
ブレーション作業は、画像処理装置とロボット等の作業
システムを構築時に１度行なえば、通常再設定を行なう
必要がない。
【００１０】しかし、カメラのずれ、光学的環境の変化
等の何らかの理由で誤差が大きくなった場合には、再度
キャリブレーションを行なう必要が出てくる。この場
合、上述したように、（１）〜（４）のキャリブレーシ
ョン作業を再度行なわねばならず、時間と、労働と、ま
た専門家を必要とする。
等の何らかの理由で誤差が大きくなった場合には、再度
キャリブレーションを行なう必要が出てくる。この場
合、上述したように、（１）〜（４）のキャリブレーシ
ョン作業を再度行なわねばならず、時間と、労働と、ま
た専門家を必要とする。
【００１１】そこで本発明の目的は、キャリブレーショ
ンを自動的に行なうことができる自動キャリブレーショ
ン方式を提供することにある。
ンを自動的に行なうことができる自動キャリブレーショ
ン方式を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロボット等の
自動機械に取り付けた治具をカメラで撮影できる自動機
械の位置を教示点として予め自動機械に教示すると共に
上記治具のデータを設定しておき、自動機械に治具を取
り付け、キャリブレーション起動指令で、画像処理装置
及び自動機械を起動させ、画像処理装置及び自動機械は
所定プログラムにより互いに通信しながら自動機械を上
記教示点に移動させカメラで治具を撮影し、該撮影画像
データと上記設定されたデータと自動機械の位置によ
り、カメラ座標，センサ座標，自動機械のワーク座標の
結合を行ない自動的にキャリブレーションを行なうよう
にすることにより上記課題を解決した。
自動機械に取り付けた治具をカメラで撮影できる自動機
械の位置を教示点として予め自動機械に教示すると共に
上記治具のデータを設定しておき、自動機械に治具を取
り付け、キャリブレーション起動指令で、画像処理装置
及び自動機械を起動させ、画像処理装置及び自動機械は
所定プログラムにより互いに通信しながら自動機械を上
記教示点に移動させカメラで治具を撮影し、該撮影画像
データと上記設定されたデータと自動機械の位置によ
り、カメラ座標，センサ座標，自動機械のワーク座標の
結合を行ない自動的にキャリブレーションを行なうよう
にすることにより上記課題を解決した。
【００１３】
【作用】治具を撮影した画像データと治具のデータによ
りカメラ座標からセンサ座標への変換データを得る。さ
らに、治具を撮影した自動機械の位置より、センサ座標
から自動機械のワーク座標の位置への変換データを得
る。これにより、カメラ座標，センサ座標，ワーク座標
の結合ができキャリブレーションを自動的に行なうこと
ができる。
りカメラ座標からセンサ座標への変換データを得る。さ
らに、治具を撮影した自動機械の位置より、センサ座標
から自動機械のワーク座標の位置への変換データを得
る。これにより、カメラ座標，センサ座標，ワーク座標
の結合ができキャリブレーションを自動的に行なうこと
ができる。
【００１４】
【実施例】図２は、本発明の方式を実施する一実施例の
視覚センサシステムの要部ブロック図である。
視覚センサシステムの要部ブロック図である。
【００１５】図中、１０は画像中央処理装置で、該画像
中央処理装置１０は主中央処理装置（以下、メインＣＰ
Ｕという）１１を有し、該メインＣＰＵ１１には、カメ
ラインタフェイス１２，画像処理プロセッサ１３，コン
ソールインタフェイス１４，通信インタフェイス１５，
モニタインタフェイス１６，フレームメモリ１７，ＲＯ
Ｍで形成されたコントロールソフト用メモリ１８，ＲＡ
Ｍ等で構成されたプログラムメモリ１９，不揮発性ＲＡ
Ｍで構成されたデータメモリ２０がバス２１で接続され
ている。
中央処理装置１０は主中央処理装置（以下、メインＣＰ
Ｕという）１１を有し、該メインＣＰＵ１１には、カメ
ラインタフェイス１２，画像処理プロセッサ１３，コン
ソールインタフェイス１４，通信インタフェイス１５，
モニタインタフェイス１６，フレームメモリ１７，ＲＯ
Ｍで形成されたコントロールソフト用メモリ１８，ＲＡ
Ｍ等で構成されたプログラムメモリ１９，不揮発性ＲＡ
Ｍで構成されたデータメモリ２０がバス２１で接続され
ている。
【００１６】カメラインタフェイス１２には部品等の対
象物を撮影するカメラ２２（図にはカメラは１つのみ図
示しているが、合計８個のカメラが取り付けられるよう
になっていてる）が接続され、該カメラ２２の視野でと
らえた画像は、グレイスケールによる濃淡画像に変換さ
れてフレームメモリ１７に格納される。
象物を撮影するカメラ２２（図にはカメラは１つのみ図
示しているが、合計８個のカメラが取り付けられるよう
になっていてる）が接続され、該カメラ２２の視野でと
らえた画像は、グレイスケールによる濃淡画像に変換さ
れてフレームメモリ１７に格納される。
【００１７】画像処理プロセッサ１３はフレームメモリ
１７に格納された画像を処理し対象物の識別，位置，姿
勢を計測する。
１７に格納された画像を処理し対象物の識別，位置，姿
勢を計測する。
【００１８】コンソールインタフェイス１４にはコンソ
ール２３が接続され、該コンソール２３は、液晶表示部
の外、各種指令キー，アプリケーションプログラムの入
力，編集，登録，実行などの操作を行うための数字キー
等を有しており、上記液晶表示部には、各種データ設定
のためのメニューやプログラムのリストなどを表示でき
るようになっている。また、コントロールソフト用メモ
リ１８にはメインＣＰＵ１１が該視覚センサシステムを
制御するためのコントロールプログラムが格納されてお
り、また、プログラムメモリ１９にはユーザが作成する
プログラムが格納されている。
ール２３が接続され、該コンソール２３は、液晶表示部
の外、各種指令キー，アプリケーションプログラムの入
力，編集，登録，実行などの操作を行うための数字キー
等を有しており、上記液晶表示部には、各種データ設定
のためのメニューやプログラムのリストなどを表示でき
るようになっている。また、コントロールソフト用メモ
リ１８にはメインＣＰＵ１１が該視覚センサシステムを
制御するためのコントロールプログラムが格納されてお
り、また、プログラムメモリ１９にはユーザが作成する
プログラムが格納されている。
【００１９】通信インタフェイス１５にはロボット等の
該視覚センサシステムを利用する自動機械が接続されて
いる。また、ＴＶモニタインタフェイス１６にはカメラ
２２が撮影した映像を表示するモニタテレビ２４が接続
されている。
該視覚センサシステムを利用する自動機械が接続されて
いる。また、ＴＶモニタインタフェイス１６にはカメラ
２２が撮影した映像を表示するモニタテレビ２４が接続
されている。
【００２０】以上の構成は、従来の視覚センサシステム
の構成と同様であって、本発明においては、コントロー
ル用メモリ１８に後述する自動キャリブレーションのプ
ログラムが格納されている点において、従来の視覚セン
サシステムと相違している。図３は本実施例において使
用する２次元の通常のキャリブレーション及びドットパ
ターンのキャリブレーションを行なうための治具３０で
あり、該治具３０には大きな円３１と小さな円３２が配
設されており、大きな円３１の中心を原点とし、大きな
円３１の中心から小さな円３２の中心を結ぶ線をＸ軸で
その方向を＋方向とし、該Ｘ軸に対し反時計方向に９０
度の方向をＹ軸として教示するもので、さらに、２つの
円の中心間の距離L によって画素スケールデータを与え
るようになっている。
の構成と同様であって、本発明においては、コントロー
ル用メモリ１８に後述する自動キャリブレーションのプ
ログラムが格納されている点において、従来の視覚セン
サシステムと相違している。図３は本実施例において使
用する２次元の通常のキャリブレーション及びドットパ
ターンのキャリブレーションを行なうための治具３０で
あり、該治具３０には大きな円３１と小さな円３２が配
設されており、大きな円３１の中心を原点とし、大きな
円３１の中心から小さな円３２の中心を結ぶ線をＸ軸で
その方向を＋方向とし、該Ｘ軸に対し反時計方向に９０
度の方向をＹ軸として教示するもので、さらに、２つの
円の中心間の距離L によって画素スケールデータを与え
るようになっている。
【００２１】また、図４は３次元の通常のキャリブレー
ション及びドットパターンのキャリブレーション用の治
具４０の一例を示すもので、この治具には、センサ座標
の原点となる位置を中心に大きな円４１が配設され、Ｘ
軸方向にｎ個の小さな円４２，Ｙ軸方向に小さな円４２
がｍ個等間隔L で格子上に配設されている。また、３つ
の角には、ＸＹ平面に垂直にピン４３が配設されてい
る。
ション及びドットパターンのキャリブレーション用の治
具４０の一例を示すもので、この治具には、センサ座標
の原点となる位置を中心に大きな円４１が配設され、Ｘ
軸方向にｎ個の小さな円４２，Ｙ軸方向に小さな円４２
がｍ個等間隔L で格子上に配設されている。また、３つ
の角には、ＸＹ平面に垂直にピン４３が配設されてい
る。
【００２２】そこで、上記治具３０，４０を用いてキャ
リブレーションを行なう方法について述べる。先ず、画
像処理装置１０には、図１にフローチャートで示す処理
において、画像処理装置側の処理であるステップＳ１〜
１７の処理のプログラムがプログラムメモリ１９に予め
登録されており、また、ロボットの制御装置内のメモリ
にも、図１のロボット側の処理（ステップＴ１〜Ｔ１
０）のプログラムが予め登録しておく。そして、先ずシ
ステムを構築した時の最初のキャリブレーションを行な
うときのみ以下の設定を行なう。 （イ）使用するカメラを画像処理装置１０に設定する。
この設定は従来のキャリブレーションの時と同様で、使
用されるカメラが接続されているカメラインタフェイス
１２のコネクタ番号によって設定する。 （ロ）キヤリブレーション用治具のデータを画像処理装
置に設定する。２次元のキャリブレーションであれば、
治具３０の円３１と円３２の中心間の距離L を設定す
る。また、３次元のキャリブレーションであれば、３次
元用の治具４０のデータである、格子状に配列された円
４２間の距離L ，Ｘ軸方向の円の数ｎ，Ｙ軸方向の円の
数ｍを設定する。 （ハ）キヤリブレーション用治具をロボットに取り付
け、該治具全体が使用するカメラの視野内に入るような
位置（ロボットのワーク座標系における位置）をロボッ
トに教示する。３次元のキャリブレーションの場合には
使用する各カメラ（３つのカメラ）に対しそれぞれ上記
位置を教示する。さらに、３次元キヤリブレーション用
の治具４０の３つのピン４３の頂部を特定点に位置決め
することによって該治具４０がロボットに取り付けられ
ている位置姿勢をロボットに教示する。
リブレーションを行なう方法について述べる。先ず、画
像処理装置１０には、図１にフローチャートで示す処理
において、画像処理装置側の処理であるステップＳ１〜
１７の処理のプログラムがプログラムメモリ１９に予め
登録されており、また、ロボットの制御装置内のメモリ
にも、図１のロボット側の処理（ステップＴ１〜Ｔ１
０）のプログラムが予め登録しておく。そして、先ずシ
ステムを構築した時の最初のキャリブレーションを行な
うときのみ以下の設定を行なう。 （イ）使用するカメラを画像処理装置１０に設定する。
この設定は従来のキャリブレーションの時と同様で、使
用されるカメラが接続されているカメラインタフェイス
１２のコネクタ番号によって設定する。 （ロ）キヤリブレーション用治具のデータを画像処理装
置に設定する。２次元のキャリブレーションであれば、
治具３０の円３１と円３２の中心間の距離L を設定す
る。また、３次元のキャリブレーションであれば、３次
元用の治具４０のデータである、格子状に配列された円
４２間の距離L ，Ｘ軸方向の円の数ｎ，Ｙ軸方向の円の
数ｍを設定する。 （ハ）キヤリブレーション用治具をロボットに取り付
け、該治具全体が使用するカメラの視野内に入るような
位置（ロボットのワーク座標系における位置）をロボッ
トに教示する。３次元のキャリブレーションの場合には
使用する各カメラ（３つのカメラ）に対しそれぞれ上記
位置を教示する。さらに、３次元キヤリブレーション用
の治具４０の３つのピン４３の頂部を特定点に位置決め
することによって該治具４０がロボットに取り付けられ
ている位置姿勢をロボットに教示する。
【００２３】以上の各データを設定し画像処理装置のデ
ータメモリ２０及びロボット制御装置のメモリ内に記憶
させる。そして、使用するキャリブレーションの治具を
ロボットに取り付け、画像処理装置もしくはロボットの
制御装置に対し、キョリブレーションの種別を入力する
と共にキャリブレーション指令を入力すると、画像処理
装置１０のＣＰＵ１１，及びロボットの制御装置のプロ
セッサは図１にフローチャートで示す処理を開始する。
本実施例では、キャリブレーションの種別として、通常
の２次元キャリブレーションを種別１、通常の３次元キ
ャリブレーションを種別２、ドットパターンによる２次
元のキャリブレーションを種別３、ドットパターンによ
る３次元のキャリブレーションを種別４として入る。そ
して、ロボットの制御装置からキャリブレーション起動
指令を入力する例を示している。
ータメモリ２０及びロボット制御装置のメモリ内に記憶
させる。そして、使用するキャリブレーションの治具を
ロボットに取り付け、画像処理装置もしくはロボットの
制御装置に対し、キョリブレーションの種別を入力する
と共にキャリブレーション指令を入力すると、画像処理
装置１０のＣＰＵ１１，及びロボットの制御装置のプロ
セッサは図１にフローチャートで示す処理を開始する。
本実施例では、キャリブレーションの種別として、通常
の２次元キャリブレーションを種別１、通常の３次元キ
ャリブレーションを種別２、ドットパターンによる２次
元のキャリブレーションを種別３、ドットパターンによ
る３次元のキャリブレーションを種別４として入る。そ
して、ロボットの制御装置からキャリブレーション起動
指令を入力する例を示している。
【００２４】ロボット制御装置のプロセッサは先ず、入
力されたキャリブレーション種別番号をレジスタに格納
すると共に、画像処理装置に対し、該キャリブレーショ
ン種別番号と共に、キャリブレーション起動信号を送信
する（ステップＴ１）。画像処理装置１０のＣＰＵ１１
はキャリブレーション起動信号を受信すると、キャリブ
レーション処理を開始し、受信したキャリブレーション
種別番号をレジスタＲに格納し（ステップＳ１）、指標
ｉに「０」を設定し（ステップＳ２）、ロボットの制御
装置から送られてくる移動完了信号を待つ（ステップＳ
３）。
力されたキャリブレーション種別番号をレジスタに格納
すると共に、画像処理装置に対し、該キャリブレーショ
ン種別番号と共に、キャリブレーション起動信号を送信
する（ステップＴ１）。画像処理装置１０のＣＰＵ１１
はキャリブレーション起動信号を受信すると、キャリブ
レーション処理を開始し、受信したキャリブレーション
種別番号をレジスタＲに格納し（ステップＳ１）、指標
ｉに「０」を設定し（ステップＳ２）、ロボットの制御
装置から送られてくる移動完了信号を待つ（ステップＳ
３）。
【００２５】一方ロボットの制御装置はキャリブレーシ
ョン起動信号を送信を送信した後、指標ｉを「０」に設
定し（ステップＴ２）、指標ｉに示されるｉ番目の教示
点（上述した（３）で教示し記憶している位置）にロボ
ットを移動させる（ステップＴ３）。なお、２次元のキ
ャリブレーションであれば、教示点は１点であり、この
点にロボットは移動する。移動が完了すると、ロボット
の制御装置は画像処理装置に対し移動完了信号を送信し
（ステップＴ４）、画像処理装置からの位置データ要求
信号を待つ（ステップＴ５）。
ョン起動信号を送信を送信した後、指標ｉを「０」に設
定し（ステップＴ２）、指標ｉに示されるｉ番目の教示
点（上述した（３）で教示し記憶している位置）にロボ
ットを移動させる（ステップＴ３）。なお、２次元のキ
ャリブレーションであれば、教示点は１点であり、この
点にロボットは移動する。移動が完了すると、ロボット
の制御装置は画像処理装置に対し移動完了信号を送信し
（ステップＴ４）、画像処理装置からの位置データ要求
信号を待つ（ステップＴ５）。
【００２６】画像処理装置１０のＣＰＵはロボット制御
装置から移動完了信号を受信すると、カメラ２２にスナ
ップ指令を出し、治具の画像をフレームメモリ１７に取
り込み、画像処理プロセッサ１３で治具の画像より治具
の位置，姿勢等を検出し、ロボット制御装置に対し位置
データ要求指令を送信し該データの受信を待つ（ステッ
プＳ４〜Ｓ６）。ロボット制御装置は位置データ要求信
号を受信すると（ステップＴ５）、現在のロボットの位
置（教示点の位置）を送信する。また、３次元キャリブ
レーションの場合には、治具４０のピン４３によって教
示した治具４０の取り付け位置姿勢のデータをも送信す
る（ステップＴ６）。
装置から移動完了信号を受信すると、カメラ２２にスナ
ップ指令を出し、治具の画像をフレームメモリ１７に取
り込み、画像処理プロセッサ１３で治具の画像より治具
の位置，姿勢等を検出し、ロボット制御装置に対し位置
データ要求指令を送信し該データの受信を待つ（ステッ
プＳ４〜Ｓ６）。ロボット制御装置は位置データ要求信
号を受信すると（ステップＴ５）、現在のロボットの位
置（教示点の位置）を送信する。また、３次元キャリブ
レーションの場合には、治具４０のピン４３によって教
示した治具４０の取り付け位置姿勢のデータをも送信す
る（ステップＴ６）。
【００２７】位置データを受信した画像処理装置ではレ
ジスタＲに記憶するキャリブレーション種別を判断し
（ステップＳ７〜Ｓ９）、対応したキャリブレーション
処理を実行する（ステップＳ１０〜１４）。すなわち、
ステップＳ４でとらえた治具の画像とすでに設定されて
いる治具データにより、カメラ座標とセンサ座標の結合
を行ない、さらに、ステップＳ６で受信した位置データ
により、センサ座標とロボットのワーク座標の結合を行
なう処理であるキャリブレーションを行なう。例えば、
通常の２次元キャリブレーションであれば、レジスタＲ
の値は「１」であり、ステップＳ７からステップＳ１０
に移行し、治具３０の大きな円３１の中心位置をセンサ
座標の原点とし、該大きな円３１の中心から小さな円３
２の中心への方向をセンサ座標のＸ軸、該Ｘ軸から反時
計方向に９０度回転した方向をＹ軸とし、円３１と３２
の中心間の画素数と設定された該中心間の距離L によ
り、画素スケールを求めカメラ座標からセンサ座標への
変換データを求め２つの座標系を結合する。さらに、ス
テップＳ５で受信した位置データによってセンサ座標か
らロボットのワーク座標への変換データを求め、２つの
座標の結合を行なう通常の２次元キャリブレーション処
理を実行する。同様にレジスタＲの値が「２」であれ
ば、（ステップＳ４で求めた治具４０の画像と設定され
た治具データ（L ，ｍ，ｎ）、及びステップＳ６で受信
した位置，治具取り付け位置姿勢データよりカメラ座
標，センサ座標，ロボットワーク座標を結合する３次元
キャリブレーションを実行する（ステップＳ８，Ｓ１
１）。
ジスタＲに記憶するキャリブレーション種別を判断し
（ステップＳ７〜Ｓ９）、対応したキャリブレーション
処理を実行する（ステップＳ１０〜１４）。すなわち、
ステップＳ４でとらえた治具の画像とすでに設定されて
いる治具データにより、カメラ座標とセンサ座標の結合
を行ない、さらに、ステップＳ６で受信した位置データ
により、センサ座標とロボットのワーク座標の結合を行
なう処理であるキャリブレーションを行なう。例えば、
通常の２次元キャリブレーションであれば、レジスタＲ
の値は「１」であり、ステップＳ７からステップＳ１０
に移行し、治具３０の大きな円３１の中心位置をセンサ
座標の原点とし、該大きな円３１の中心から小さな円３
２の中心への方向をセンサ座標のＸ軸、該Ｘ軸から反時
計方向に９０度回転した方向をＹ軸とし、円３１と３２
の中心間の画素数と設定された該中心間の距離L によ
り、画素スケールを求めカメラ座標からセンサ座標への
変換データを求め２つの座標系を結合する。さらに、ス
テップＳ５で受信した位置データによってセンサ座標か
らロボットのワーク座標への変換データを求め、２つの
座標の結合を行なう通常の２次元キャリブレーション処
理を実行する。同様にレジスタＲの値が「２」であれ
ば、（ステップＳ４で求めた治具４０の画像と設定され
た治具データ（L ，ｍ，ｎ）、及びステップＳ６で受信
した位置，治具取り付け位置姿勢データよりカメラ座
標，センサ座標，ロボットワーク座標を結合する３次元
キャリブレーションを実行する（ステップＳ８，Ｓ１
１）。
【００２８】同様に、レジスタＲの値が「３」であれば
２次元ドットパターンキャリブレーショを行ない（ステ
ップＳ９，Ｓ１２）、レジスタＲの値が「４」であれば
３次元ドットパターンキャリブレーショを行なう（ステ
ップＳ１３）。そして、キャリブレーションを終了する
と、キャリブレーション完了信号をロボット制御装置に
送信し（ステップＳ１４，Ｓ１５）、２次元のキャリブ
レーションであれば、該キャリブレーション処理を終了
する。また、３次元キャリブレーションであれば、指標
ｉに「１」加算し該指標ｉが「３」に達したか否か判断
し（ステップＳ１６，Ｓ１７）、「３」に達してなけれ
ばステップＳ３に戻る。
２次元ドットパターンキャリブレーショを行ない（ステ
ップＳ９，Ｓ１２）、レジスタＲの値が「４」であれば
３次元ドットパターンキャリブレーショを行なう（ステ
ップＳ１３）。そして、キャリブレーションを終了する
と、キャリブレーション完了信号をロボット制御装置に
送信し（ステップＳ１４，Ｓ１５）、２次元のキャリブ
レーションであれば、該キャリブレーション処理を終了
する。また、３次元キャリブレーションであれば、指標
ｉに「１」加算し該指標ｉが「３」に達したか否か判断
し（ステップＳ１６，Ｓ１７）、「３」に達してなけれ
ばステップＳ３に戻る。
【００２９】一方ロボット制御装置は画像処理装置１０
からキャリブレーション完了信号を受信すると（ステッ
プＴ７）、記憶しているキャリブレーション種別が
「２」か「３」か、すなわち３次元キャリブレーション
か否か判断し（ステップＴ８）、レジスタに記憶する値
が「１」または「３」で２次元キャリブレーションであ
れば、この自動キャリブレーションの処理を終了する。
しかし、３次元キャリブレーションの場合には、指標ｉ
に「１」加算し（ステップＴ９）該指標ｉが「３」に達
してなければ（ステップＴ１０）、ステップＴ３に戻
る。そして、指標ｉで示される次の教示点にロボットを
移動させ、ロボット制御装置は上述したステップＳ３〜
Ｔ１０の処理をまた画像処理装置１０はステップＳ３〜
Ｓ１７の処理を各教示点（各カメラ）について実行する
ことになる。そして、３つのカメラに対しキャリブレー
ション処理を実行し指標ｉが「３」になるとこの３次元
キャリブレーションの処理も終了する。
からキャリブレーション完了信号を受信すると（ステッ
プＴ７）、記憶しているキャリブレーション種別が
「２」か「３」か、すなわち３次元キャリブレーション
か否か判断し（ステップＴ８）、レジスタに記憶する値
が「１」または「３」で２次元キャリブレーションであ
れば、この自動キャリブレーションの処理を終了する。
しかし、３次元キャリブレーションの場合には、指標ｉ
に「１」加算し（ステップＴ９）該指標ｉが「３」に達
してなければ（ステップＴ１０）、ステップＴ３に戻
る。そして、指標ｉで示される次の教示点にロボットを
移動させ、ロボット制御装置は上述したステップＳ３〜
Ｔ１０の処理をまた画像処理装置１０はステップＳ３〜
Ｓ１７の処理を各教示点（各カメラ）について実行する
ことになる。そして、３つのカメラに対しキャリブレー
ション処理を実行し指標ｉが「３」になるとこの３次元
キャリブレーションの処理も終了する。
【００３０】こうしてキャリブレーションを終了し、以
後、画像処理装置で作業対象の位置や姿勢のずれを検出
し、この位置や姿勢のずれを補正データとしてロボット
に送出し、ロボット側では、この補正データに基づいて
動作位置補正を行ないシステムを稼働することになる。
後、画像処理装置で作業対象の位置や姿勢のずれを検出
し、この位置や姿勢のずれを補正データとしてロボット
に送出し、ロボット側では、この補正データに基づいて
動作位置補正を行ないシステムを稼働することになる。
【００３１】しかし、稼働中カメラの位置がずれたり、
光学的環境が変化し、誤差が増大し再度キャリブレーシ
ョンを行なう必要が生じた場合には、ロボットにキャリ
ブレーション治具を取り付け、キャリブレーション種別
をロボットの制御装置もしくは画像処理装置１０に設定
し、キャリブレーション起動指令を入力すれば、ロボッ
トの制御装置及び画像処理装置１０は、図１に示す処理
を開始し、自動的にキャリブレーションを行なうことに
なる。
光学的環境が変化し、誤差が増大し再度キャリブレーシ
ョンを行なう必要が生じた場合には、ロボットにキャリ
ブレーション治具を取り付け、キャリブレーション種別
をロボットの制御装置もしくは画像処理装置１０に設定
し、キャリブレーション起動指令を入力すれば、ロボッ
トの制御装置及び画像処理装置１０は、図１に示す処理
を開始し、自動的にキャリブレーションを行なうことに
なる。
【００３２】以上のように、本発明は、キャリブレーシ
ョン操作をにおける個々の操作をユニット化し、かつ個
々のユニットを画像処理装置のプログラムで呼び出せる
構成とし、かつ外部のロボット制御装置からも起動でき
るようにすると共に、画像処理装置とロボット等の画像
処理装置を利用する自動機械とを通信によってキャリブ
レーションに関係するデータの送受信及び動作を行なう
ことができるようにしたので、どのようなキャリブレー
ションの種別でも、システム自体によってキャリブレー
ションを自動的に行なうことができる。
ョン操作をにおける個々の操作をユニット化し、かつ個
々のユニットを画像処理装置のプログラムで呼び出せる
構成とし、かつ外部のロボット制御装置からも起動でき
るようにすると共に、画像処理装置とロボット等の画像
処理装置を利用する自動機械とを通信によってキャリブ
レーションに関係するデータの送受信及び動作を行なう
ことができるようにしたので、どのようなキャリブレー
ションの種別でも、システム自体によってキャリブレー
ションを自動的に行なうことができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、１度、治具のデータと該治具
を画像処理装置のカメラで撮影させる治具を取り付けた
自動機械の位置を教示記憶させておけば、以後はキャリ
ブレーション指令で、自動機械及び画像処理装置が所定
プログラムにより自動的に動作して、キャリブレーショ
ンを実行するので、キャリブレーション作業を簡単に実
行することができる。
を画像処理装置のカメラで撮影させる治具を取り付けた
自動機械の位置を教示記憶させておけば、以後はキャリ
ブレーション指令で、自動機械及び画像処理装置が所定
プログラムにより自動的に動作して、キャリブレーショ
ンを実行するので、キャリブレーション作業を簡単に実
行することができる。
【図１】本発明の一実施例の画像処理装置及びロボツト
の制御装置が実施する自動キャリブレーションの処理フ
ローチャートである。
の制御装置が実施する自動キャリブレーションの処理フ
ローチャートである。
【図２】同実施例における画像処理装置の要部ブロック
図である。
図である。
【図３】同実施例において使用する２次元キャリブレー
ション用の治具の説明図である。
ション用の治具の説明図である。
【図４】同実施例において使用する３次元キャリブレー
ション用の治具の説明図である。
ション用の治具の説明図である。
１０ 画像処理装置
１１ プロセッサ
２２ カメラ
２３ コンソール
２４ ＴＶモニタ
３０ ２次元キャリブレーション用治具
４０ ３次元キャリブレーション用治具
Claims (3)
- 【請求項１】 自動機械に取り付けた治具をカメラで撮
影できる自動機械の位置を教示点として予め自動機械に
教示すると共に上記治具のデータを設定しておき、自動
機械に治具を取り付け、キャリブレーション起動指令
で、画像処理装置及び自動機械を起動させ、画像処理装
置及び自動機械は所定プログラムにより互いに通信しな
がら自動機械を上記教示点に移動させカメラで治具を撮
影し、該撮影画像データと上記設定されたデータと自動
機械の位置により、カメラ座標，センサ座標，自動機械
のワーク座標の結合を行ない自動的にキャリブレーショ
ンを行なう自動キャリブレーション方式。 - 【請求項２】 自動機械に取り付けた治具をカメラで撮
影できる自動機械の位置を教示点として予め自動機械に
教示すると共にキャリブレーション種別ごとの治具デー
タを設定しておき、自動機械に使用するキャリブレーシ
ョン種別の治具を取り付け、キャリブレーション種別を
入力すると共にキャリブレーション起動指令で、画像処
理装置及び自動機械を起動させ、画像処理装置及び自動
機械は所定プログラムにより互いに通信しながら自動機
械を上記教示点に移動させカメラで治具を撮影し、該撮
影画像データと上記設定されたデータと自動機械の位置
により、カメラ座標，センサ座標，自動機械のワーク座
標の結合を行ない自動的にキャリブレーションを行なう
自動キャリブレーション方式。 - 【請求項３】 ３次元キャリブレーションの場合には、
治具のデータと共に、該治具の自動機械への取り付け位
置，姿勢データをも予め設定記憶させておく請求項１ま
たは請求項２記載の自動キャリブレーション方式。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189525A JP2700965B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 自動キャリブレーション方式 |
| KR1019930700119A KR970005616B1 (ko) | 1991-07-04 | 1992-07-06 | 자동 캘리브레이션(calibration) 방법 |
| DE69223127T DE69223127T2 (de) | 1991-07-04 | 1992-07-06 | Automatische kalibriereinrichtung |
| EP92914379A EP0549805B1 (en) | 1991-07-04 | 1992-07-06 | Automatic calibration method |
| PCT/JP1992/000851 WO1993001029A1 (en) | 1991-07-04 | 1992-07-06 | Automatic calibration method |
| US07/975,557 US5471312A (en) | 1991-07-04 | 1992-07-06 | Automatic calibration method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189525A JP2700965B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 自動キャリブレーション方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058186A true JPH058186A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2700965B2 JP2700965B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=16242751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189525A Expired - Fee Related JP2700965B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 自動キャリブレーション方式 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5471312A (ja) |
| EP (1) | EP0549805B1 (ja) |
| JP (1) | JP2700965B2 (ja) |
| KR (1) | KR970005616B1 (ja) |
| DE (1) | DE69223127T2 (ja) |
| WO (1) | WO1993001029A1 (ja) |
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