JPH0719813A - ３次元視覚認識装置 - Google Patents
３次元視覚認識装置Info
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- JPH0719813A JPH0719813A JP5148970A JP14897093A JPH0719813A JP H0719813 A JPH0719813 A JP H0719813A JP 5148970 A JP5148970 A JP 5148970A JP 14897093 A JP14897093 A JP 14897093A JP H0719813 A JPH0719813 A JP H0719813A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 形状が複雑なろう付けワークであっても、ま
たろう付け箇所が大幅に変更されても安定して高速にろ
う付け箇所の検出が可能な、３次元視覚認識装置を提供
する。 【構成】 位置検出部４はろう付け箇所の３次元位置を
検出するためのものであって、レンジファインダ２２
と、リング状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥ
Ｄ投光器１５と、ＣＣＤカメラ１７からの信号を受けて
ろう付け箇所の３次元位置を検出する３次元視覚認識部
２４とを有している。前記レンジファインダ２２はＣＣ
Ｄカメラ１７と、マルチスリットレーザ投光器８と、前
記マルチスリットレーザ投光器１８を駆動するレーザ駆
動装置２３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１５は、
ＣＣＤカメラ１７でろう付けワークの形状や表面状態に
よる特徴を強調して撮像されるように、ＣＣＤカメラ１
７の上方で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り付
けられている。
たろう付け箇所が大幅に変更されても安定して高速にろ
う付け箇所の検出が可能な、３次元視覚認識装置を提供
する。 【構成】 位置検出部４はろう付け箇所の３次元位置を
検出するためのものであって、レンジファインダ２２
と、リング状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥ
Ｄ投光器１５と、ＣＣＤカメラ１７からの信号を受けて
ろう付け箇所の３次元位置を検出する３次元視覚認識部
２４とを有している。前記レンジファインダ２２はＣＣ
Ｄカメラ１７と、マルチスリットレーザ投光器８と、前
記マルチスリットレーザ投光器１８を駆動するレーザ駆
動装置２３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１５は、
ＣＣＤカメラ１７でろう付けワークの形状や表面状態に
よる特徴を強調して撮像されるように、ＣＣＤカメラ１
７の上方で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り付
けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ろう付けロボットにお
いて、ろう付け箇所を３次元的に認識する３次元視覚認
識装置に関し、より詳細には、エアコンの室内機や室外
機等のろう付作業はろう付部位のバラツキが大きく、自
動化が困難なため、現状では人手で行なわれているの
で、その自動化に重要となる高精度な３次元視覚認識装
置に関する。
いて、ろう付け箇所を３次元的に認識する３次元視覚認
識装置に関し、より詳細には、エアコンの室内機や室外
機等のろう付作業はろう付部位のバラツキが大きく、自
動化が困難なため、現状では人手で行なわれているの
で、その自動化に重要となる高精度な３次元視覚認識装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、大量生産されるろう付けワーク
は、自動ガスろう付け機を用いて接合されている。しか
し、複雑な形状を有するろう付けワークや、取り付け位
置にバラツキがあるろう付けワークや、少ロット生産等
では、熟練作業者の手作業によるろう付けが行われてい
るのが現状である。このようなろう付けワークに対して
も自動的にろう付けを行うべく、各種装置が提案されて
いる。この種の装置において、最も重要なポイントは、
ろう付けワークとろう付けユニットとの相対的位置関係
の認識である。このため、従来のこの種のろう付け装置
では、視覚センサと触覚センサとを併用する方法、
マニュピレータとは別に固定した２台のカメラによるス
テレオ画像法を用いる方法、視覚センサでろう付けワ
ークの２次元位置を認識してマニピュレータの位置決め
を行った後、奥行きを検出してマニピュレータの最終位
置決めを行う方法、先に提案されている「ろう付けロ
ボット」において、１台のカメラと１つのマルチスリッ
トレーザ投光器と１つのＬＥＤ投光器からなるレンジフ
ァインダでろう付け箇所の３次元位置を認識し、マニピ
ュレータを位置決めする方法等が提案されている。
は、自動ガスろう付け機を用いて接合されている。しか
し、複雑な形状を有するろう付けワークや、取り付け位
置にバラツキがあるろう付けワークや、少ロット生産等
では、熟練作業者の手作業によるろう付けが行われてい
るのが現状である。このようなろう付けワークに対して
も自動的にろう付けを行うべく、各種装置が提案されて
いる。この種の装置において、最も重要なポイントは、
ろう付けワークとろう付けユニットとの相対的位置関係
の認識である。このため、従来のこの種のろう付け装置
では、視覚センサと触覚センサとを併用する方法、
マニュピレータとは別に固定した２台のカメラによるス
テレオ画像法を用いる方法、視覚センサでろう付けワ
ークの２次元位置を認識してマニピュレータの位置決め
を行った後、奥行きを検出してマニピュレータの最終位
置決めを行う方法、先に提案されている「ろう付けロ
ボット」において、１台のカメラと１つのマルチスリッ
トレーザ投光器と１つのＬＥＤ投光器からなるレンジフ
ァインダでろう付け箇所の３次元位置を認識し、マニピ
ュレータを位置決めする方法等が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たの方法によると、ろう付けワークに触覚センサが接
触して移動することがある。また、の方法によると、
ろう付け箇所が大幅に変更されると、カメラの位置を変
更して再調整する必要がある。それに加えて、背景など
の環境が複雑になった場合に、２台のカメラの対応点が
決定できず、検出不可能な場合や処理が著しく複雑にな
り、検出時間が長くなる場合が生じた。また、の方法
によると、マニピュレータと制御部間の通信時間や、マ
ニピュレータの移動時間や、ろう付け箇所の検出に要す
る時間が長くなりがちである。上述した課題を解決する
ために、の方法を提案したが、スリットやパイプ接合
部を検出する際に周囲光や撮像範囲内の物体に影響され
ることがある。
たの方法によると、ろう付けワークに触覚センサが接
触して移動することがある。また、の方法によると、
ろう付け箇所が大幅に変更されると、カメラの位置を変
更して再調整する必要がある。それに加えて、背景など
の環境が複雑になった場合に、２台のカメラの対応点が
決定できず、検出不可能な場合や処理が著しく複雑にな
り、検出時間が長くなる場合が生じた。また、の方法
によると、マニピュレータと制御部間の通信時間や、マ
ニピュレータの移動時間や、ろう付け箇所の検出に要す
る時間が長くなりがちである。上述した課題を解決する
ために、の方法を提案したが、スリットやパイプ接合
部を検出する際に周囲光や撮像範囲内の物体に影響され
ることがある。
【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、形状が複雑なろう付けワークであっても、ま
たろう付け箇所が大幅に変更されても安定して高速にろ
う付け箇所の検出が可能なようにした３次元視覚認識装
置を提供することを目的としている。
たもので、形状が複雑なろう付けワークであっても、ま
たろう付け箇所が大幅に変更されても安定して高速にろ
う付け箇所の検出が可能なようにした３次元視覚認識装
置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）パイプの接合部をろう付けするろ
う付けロボットであって、マニピュレータに取り付けら
れて可動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴
を強調する照明装置と、２本以上の平行光線投光装置と
からなるレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置
において、スリットを照明した画像と、スリットを照明
しない画像を連続して取り込む取込手段と、該取込手段
による差画像を用いてスリットを検出する検出手段とを
有すること、或いは、（２）パイプの接合部をろう付け
するろう付けロボットであって、マニピュレータに取り
付けられて可動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形
状特徴を強調する照明装置と、２本以上の平行光線投光
装置とからなるレンジファインダを備えた３次元視覚認
識装置において、スリット画像より得られた画像内での
パイプ範囲の微分画像によりパイプ接合部を認識する認
識手段を有すること、或いは、（３）パイプの接合部を
ろう付けするろう付けロボットであって、画像入力装置
と、ろう付け箇所の形状特徴を強調する照明装置と、ス
リット光線投光装置とからなるレンジファインダを備え
た３次元視覚認識装置において、スリットを照射した画
像と、スリットを照射しない画像を連続して取り込む取
込手段と、該取込手段により差画像を用いてスリットを
検出する検出手段とを有すること、或いは、（４）パイ
プの接合部をろう付けするろう付けロボットであって、
画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴を強調する照
明装置と、スリット光線投光装置とからなるレンジファ
インダを備えた３次元視覚認識装置において、スリット
画像より得られた画像内でのパイプ範囲の微分画像によ
りパイプ接合部を認識する視覚認識手段を有すること、
更には、（５）前記（４）において、前記視覚認識手段
は、マニピュレータの手先部に取り付けられ、マニピュ
ーレータの動作にともない可動することを特徴としたも
のである。
成するために、（１）パイプの接合部をろう付けするろ
う付けロボットであって、マニピュレータに取り付けら
れて可動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴
を強調する照明装置と、２本以上の平行光線投光装置と
からなるレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置
において、スリットを照明した画像と、スリットを照明
しない画像を連続して取り込む取込手段と、該取込手段
による差画像を用いてスリットを検出する検出手段とを
有すること、或いは、（２）パイプの接合部をろう付け
するろう付けロボットであって、マニピュレータに取り
付けられて可動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形
状特徴を強調する照明装置と、２本以上の平行光線投光
装置とからなるレンジファインダを備えた３次元視覚認
識装置において、スリット画像より得られた画像内での
パイプ範囲の微分画像によりパイプ接合部を認識する認
識手段を有すること、或いは、（３）パイプの接合部を
ろう付けするろう付けロボットであって、画像入力装置
と、ろう付け箇所の形状特徴を強調する照明装置と、ス
リット光線投光装置とからなるレンジファインダを備え
た３次元視覚認識装置において、スリットを照射した画
像と、スリットを照射しない画像を連続して取り込む取
込手段と、該取込手段により差画像を用いてスリットを
検出する検出手段とを有すること、或いは、（４）パイ
プの接合部をろう付けするろう付けロボットであって、
画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴を強調する照
明装置と、スリット光線投光装置とからなるレンジファ
インダを備えた３次元視覚認識装置において、スリット
画像より得られた画像内でのパイプ範囲の微分画像によ
りパイプ接合部を認識する視覚認識手段を有すること、
更には、（５）前記（４）において、前記視覚認識手段
は、マニピュレータの手先部に取り付けられ、マニピュ
ーレータの動作にともない可動することを特徴としたも
のである。
【０００６】
【作用】位置検出部は、レンジファインダ２２と、リン
グ状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器
と、ＣＣＤカメラからの信号を受けてろう付け箇所の３
次元位置を検出する３次元視覚認識部とを有している。
前記レンジファインダは、ＣＣＤカメラと、マルチスリ
ットレーザ投光器と、前記マルチスリットレーザ投光器
を駆動するレーザ駆動装置とを有している。前記ＬＥＤ
投光器は、ＣＣＤカメラでろう付けワークの形状や表面
状態による特徴を強調して撮像されるように、ＣＣＤカ
メラの上方で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り
付けられている。このような構成により、スリットを照
明した画像と、スリットを照明しない画像を連続して取
り込み、差画像を用いてスリットを検出する。
グ状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器
と、ＣＣＤカメラからの信号を受けてろう付け箇所の３
次元位置を検出する３次元視覚認識部とを有している。
前記レンジファインダは、ＣＣＤカメラと、マルチスリ
ットレーザ投光器と、前記マルチスリットレーザ投光器
を駆動するレーザ駆動装置とを有している。前記ＬＥＤ
投光器は、ＣＣＤカメラでろう付けワークの形状や表面
状態による特徴を強調して撮像されるように、ＣＣＤカ
メラの上方で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り
付けられている。このような構成により、スリットを照
明した画像と、スリットを照明しない画像を連続して取
り込み、差画像を用いてスリットを検出する。
【０００７】
【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１〜図２は、本発明によるろう付けロボットに
おける次元視覚認識装置の一実施例を説明するための構
成図で、図２は、ろう付けロボットのろう付けユニット
と位置検出器の構成図である。図中、１は制御部、２は
ロボット制御盤、３はろう付けユニット、４は位置検出
部、５はマニピュレータ、６は架台、７は基台、８は電
気制御盤、９はガス制御盤、１１はろう材供給部、１２
はショックセンサ、１３はろう材、１４はろう付けユニ
ット、１５はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイ
オード）投光器、１６はトーチ、１７はＣＣＤ（Charge
CoupledDevice：電荷結合素子）カメラである。
する。図１〜図２は、本発明によるろう付けロボットに
おける次元視覚認識装置の一実施例を説明するための構
成図で、図２は、ろう付けロボットのろう付けユニット
と位置検出器の構成図である。図中、１は制御部、２は
ロボット制御盤、３はろう付けユニット、４は位置検出
部、５はマニピュレータ、６は架台、７は基台、８は電
気制御盤、９はガス制御盤、１１はろう材供給部、１２
はショックセンサ、１３はろう材、１４はろう付けユニ
ット、１５はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイ
オード）投光器、１６はトーチ、１７はＣＣＤ（Charge
CoupledDevice：電荷結合素子）カメラである。
【０００８】図１において、本発明の実施例によるろう
付けロボットは、ろう付けワークＷのろう付け箇所に対
して、ろう付け作業を行うろう付けユニット１４が設け
られたマニピュレータ５と、前記ろう付け箇所の３次元
位置を検出する位置検出部４と、この位置検出部４の出
力信号を受けてろう付けユニット３とろう付けワークＷ
との間の相対位置関係が予め設定された位置関係になる
ようにマニピュレータ５を制御する制御部１とを有して
いる。マニピュレータ５は６自由度垂直多関節型ロボッ
トであり、そのエンドエフェクタにろう付けユニット３
の位置検出部４が設けられている。
付けロボットは、ろう付けワークＷのろう付け箇所に対
して、ろう付け作業を行うろう付けユニット１４が設け
られたマニピュレータ５と、前記ろう付け箇所の３次元
位置を検出する位置検出部４と、この位置検出部４の出
力信号を受けてろう付けユニット３とろう付けワークＷ
との間の相対位置関係が予め設定された位置関係になる
ようにマニピュレータ５を制御する制御部１とを有して
いる。マニピュレータ５は６自由度垂直多関節型ロボッ
トであり、そのエンドエフェクタにろう付けユニット３
の位置検出部４が設けられている。
【０００９】図２において、マニピュレータ５のエンド
エフェクタに構成されているろう付けユニット３と位置
検出部４の構成を示している。マニピュレータ５は６自
由度垂直多関節型であり、その先端の旋回軸にはろう付
け部位と前記ユニット類が万が一接触した場合、損傷を
最低限にするためのショックセンサ１２があり、それを
介して取り付け部材により次の部品を配置している。ま
ず、ろう付け部位を効率良く加熱するデュアルトーチ１
６と、ろう部材リールからろう材１３を供給するノズル
などから成るろう材供給部１１と、ＬＥＤ投光器１５と
が所定の位置関係を保持してろう付部位に対向してい
る。そして、その側面にはＣＣＤカメラ１７とマルチス
リットレーザ投光器１８とが設けられている。
エフェクタに構成されているろう付けユニット３と位置
検出部４の構成を示している。マニピュレータ５は６自
由度垂直多関節型であり、その先端の旋回軸にはろう付
け部位と前記ユニット類が万が一接触した場合、損傷を
最低限にするためのショックセンサ１２があり、それを
介して取り付け部材により次の部品を配置している。ま
ず、ろう付け部位を効率良く加熱するデュアルトーチ１
６と、ろう部材リールからろう材１３を供給するノズル
などから成るろう材供給部１１と、ＬＥＤ投光器１５と
が所定の位置関係を保持してろう付部位に対向してい
る。そして、その側面にはＣＣＤカメラ１７とマルチス
リットレーザ投光器１８とが設けられている。
【００１０】図３は、ろう付けロボットのシステム構成
図で、図中、２１はろう付け制御盤、２２はレンジファ
インダ、２３はレーザ駆動装置、２４は３次元視覚認識
部、２５はマニピュレータ制御盤で、その他、図１及び
図２と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。
位置検出部４は、ろう付け箇所の３次元位置を検出する
ためのものであって、レンジファインダ２２と、リング
状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器１
５と、ＣＣＤカメラ１７からの信号を受けてろう付け箇
所の３次元位置を検出する３次元視覚認識部２４とを有
している。前記レンジファインダ２２は、ＣＣＤカメラ
１７と、マルチスリットレーザ投光器１８と、該マルチ
スリットレーザ投光器１８を駆動するレーザ駆動装置２
３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１５は、ＣＣＤカ
メラ１７でろう付けワークの形状や表面状態による特徴
を強調して撮像されるように、ＣＣＤカメラ１７の上方
で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り付けられて
いる。
図で、図中、２１はろう付け制御盤、２２はレンジファ
インダ、２３はレーザ駆動装置、２４は３次元視覚認識
部、２５はマニピュレータ制御盤で、その他、図１及び
図２と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。
位置検出部４は、ろう付け箇所の３次元位置を検出する
ためのものであって、レンジファインダ２２と、リング
状に配置された複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器１
５と、ＣＣＤカメラ１７からの信号を受けてろう付け箇
所の３次元位置を検出する３次元視覚認識部２４とを有
している。前記レンジファインダ２２は、ＣＣＤカメラ
１７と、マルチスリットレーザ投光器１８と、該マルチ
スリットレーザ投光器１８を駆動するレーザ駆動装置２
３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１５は、ＣＣＤカ
メラ１７でろう付けワークの形状や表面状態による特徴
を強調して撮像されるように、ＣＣＤカメラ１７の上方
で、ろう付け箇所近辺で集光するように取り付けられて
いる。
【００１１】図４は、本発明によるろう付けロボットの
３次元視覚認識処理部のフローチャートである。以下、
各ステップに従って順に説明する。まず、撮像位置に位
置検出部を移動し（step１）、マルチスリットレーザ投
光器をオンにし、ＬＥＤ発光器をオフにして（step
２）、撮像を行う（step３）。次に、マルチスリットレ
ーザ投光器をオフにするとともに、ＬＥＤ発光器をオフ
にし（step４）、撮像を行う（step５）。次に、スリッ
ト位置（Ｘ0，Ｙ0）を検出する（step６）。次に、マル
チスリットレーザ投光器をオフにし、ＬＥＤ発光器をオ
ンにし（step７）、撮像を行う（step８）。次に、パイ
プ接合部Ｚ0を検出し（step９）、３次元パイプ位置
（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を算出し（step１０）、ろう付け位
置へ移動する（step１１）。
３次元視覚認識処理部のフローチャートである。以下、
各ステップに従って順に説明する。まず、撮像位置に位
置検出部を移動し（step１）、マルチスリットレーザ投
光器をオンにし、ＬＥＤ発光器をオフにして（step
２）、撮像を行う（step３）。次に、マルチスリットレ
ーザ投光器をオフにするとともに、ＬＥＤ発光器をオフ
にし（step４）、撮像を行う（step５）。次に、スリッ
ト位置（Ｘ0，Ｙ0）を検出する（step６）。次に、マル
チスリットレーザ投光器をオフにし、ＬＥＤ発光器をオ
ンにし（step７）、撮像を行う（step８）。次に、パイ
プ接合部Ｚ0を検出し（step９）、３次元パイプ位置
（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を算出し（step１０）、ろう付け位
置へ移動する（step１１）。
【００１２】図５は、ろう付けワークのろう付け箇所と
位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関係の
説明図である。ＣＣＤカメラ１７は水平から上方に角度
αで、マルチスリットレーザ投光器１８は下方に角度β
で、さらにＣＣＤカメラ１７とＬＥＤ投光器１５とは角
度γで取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ１７に
は、マルチスリットレーザ投光器１８の発信波長、ＬＥ
Ｄ投光器１５のＬＥＤ発光波長しか透過しない光学バン
ドパスフィルタが取り付けられている。
位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関係の
説明図である。ＣＣＤカメラ１７は水平から上方に角度
αで、マルチスリットレーザ投光器１８は下方に角度β
で、さらにＣＣＤカメラ１７とＬＥＤ投光器１５とは角
度γで取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ１７に
は、マルチスリットレーザ投光器１８の発信波長、ＬＥ
Ｄ投光器１５のＬＥＤ発光波長しか透過しない光学バン
ドパスフィルタが取り付けられている。
【００１３】以下に、前述した構成のろう付けロボット
によるろう付け作業について説明する。パレットに積載
されたろう付けワークＷがろう付けロボットの作業位置
に搬入、位置決めされると、制御部１は予め設定された
データに基づいてマニピュレータ５を撮像位置に移動
し、３次元位置検出を行う。検出した結果よりマニピュ
レータ５をろう付け位置に移動し、ろう付けを行う。全
てのろう付け箇所をろう付けした後、ろう付けワークＷ
を排出する。
によるろう付け作業について説明する。パレットに積載
されたろう付けワークＷがろう付けロボットの作業位置
に搬入、位置決めされると、制御部１は予め設定された
データに基づいてマニピュレータ５を撮像位置に移動
し、３次元位置検出を行う。検出した結果よりマニピュ
レータ５をろう付け位置に移動し、ろう付けを行う。全
てのろう付け箇所をろう付けした後、ろう付けワークＷ
を排出する。
【００１４】次に、３次元位置の検出方法について説明
する。ろう付けワークＷが作業位置に位置決めされたと
き、ろう付け箇所があるべき位置の座標を（Ｘ1，Ｙ1，
Ｚ1）とし、実際のろう付け箇所の位置を（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）とする。なお、ろう付け箇所のあるべき位置と
は、予めティーチングによって設定された位置である。
まず、撮像位置においてマルチスリットレーザ投光器１
８をオンにして水平スリットをパイプに照射し、図６の
ような画像を撮像する。次に、マルチスリットレーザ投
光器１８をオフにして画像を撮像し、先の水平スリット
のある画像との差画像を求める。得られた差画像で輝度
の高い領域が投影されたスリットの領域で、その画像上
での座標（ｘa，ｙa）,（ｘb，ｙb），…が得られる。
する。ろう付けワークＷが作業位置に位置決めされたと
き、ろう付け箇所があるべき位置の座標を（Ｘ1，Ｙ1，
Ｚ1）とし、実際のろう付け箇所の位置を（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）とする。なお、ろう付け箇所のあるべき位置と
は、予めティーチングによって設定された位置である。
まず、撮像位置においてマルチスリットレーザ投光器１
８をオンにして水平スリットをパイプに照射し、図６の
ような画像を撮像する。次に、マルチスリットレーザ投
光器１８をオフにして画像を撮像し、先の水平スリット
のある画像との差画像を求める。得られた差画像で輝度
の高い領域が投影されたスリットの領域で、その画像上
での座標（ｘa，ｙa）,（ｘb，ｙb），…が得られる。
【００１５】次に、ＬＥＤ投光器１５をオンにしてパイ
プの画像を撮像し、先のスリットの幅から図７のような
検索範囲Ｓを設定する。この検索範囲内をパイプ長手方
向に微分し、微分画像を水平方向に投影する。パイプ接
合部は乱反射面で明るく撮像されるため、微分画像では
高い微分値となり、水平方向に投影された微分値はパイ
プ接合でピークを示す。ピークの画像上座標をパイプ接
合部の座標ｚ0として検出する。先に検出したスリット
の座標のうちパイプ接合部に最も近いものを（ｘ0，
ｙ0）とする。ティーチング時にティーチング位置から
一定量マニピュレータを移動させたときのスリットおよ
びパイプ接合部の位置の変化を記録しておくことによ
り、ろう付け箇所の位置（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）は、ティー
チング時の画像座標とのズレ（ｘ0−ｘ1，ｙ0−ｙ1，ｚ
0−ｚ1）とティーチング位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）より求
めることができる。ただし、ティーチング時のスリット
およびパイプ接合部の座標を（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とす
る。
プの画像を撮像し、先のスリットの幅から図７のような
検索範囲Ｓを設定する。この検索範囲内をパイプ長手方
向に微分し、微分画像を水平方向に投影する。パイプ接
合部は乱反射面で明るく撮像されるため、微分画像では
高い微分値となり、水平方向に投影された微分値はパイ
プ接合でピークを示す。ピークの画像上座標をパイプ接
合部の座標ｚ0として検出する。先に検出したスリット
の座標のうちパイプ接合部に最も近いものを（ｘ0，
ｙ0）とする。ティーチング時にティーチング位置から
一定量マニピュレータを移動させたときのスリットおよ
びパイプ接合部の位置の変化を記録しておくことによ
り、ろう付け箇所の位置（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）は、ティー
チング時の画像座標とのズレ（ｘ0−ｘ1，ｙ0−ｙ1，ｚ
0−ｚ1）とティーチング位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）より求
めることができる。ただし、ティーチング時のスリット
およびパイプ接合部の座標を（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とす
る。
【００１６】図８は、本発明によるろう付けロボットの
ろう付けユニットと位置検出部の他の構成図で、図中、
３１はＣＣＤカメラで、その他、図２と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。図２との相違点は、図
２におけるＣＣＤ１７の他にＣＣＤ１８を設けている点
と、ＬＥＤ投光器１５の中心部にスリットレーザ投光器
１８を設けている点である。
ろう付けユニットと位置検出部の他の構成図で、図中、
３１はＣＣＤカメラで、その他、図２と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。図２との相違点は、図
２におけるＣＣＤ１７の他にＣＣＤ１８を設けている点
と、ＬＥＤ投光器１５の中心部にスリットレーザ投光器
１８を設けている点である。
【００１７】図９は、ろう付けロボットの他のシステム
構成図で、図中、３１はＣＣＤで、その他、図３と同じ
作用をする部分は同一の符号を付してある。位置検出部
４は、ろう付け箇所の３次元位置を検出するためのもの
であって、レンジファインダ２２と、リング状に配置さ
れた複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器１５と、ＣＣ
Ｄカメラ１７，３１とからの信号を受けてろう付け箇所
の３次元位置を検出する３次元視覚認識部２４を有して
いる。前記レンジファインダ２２は、左ＣＣＤカメラ１
７及び右ＣＣＤカメラ３１と、（水平）スリットレーザ
投光器１８と、スリットレーザ投光器１８を駆動するレ
ーザ駆動装置２３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１
５は、左ＣＣＤカメラ１７及び右ＣＣＤカメラ３１でろ
う付けワークの形状や表面状態による特徴を強調して撮
像されるように、左ＣＣＤカメラ１７の上方で、ろう付
け箇所近辺で集光するように取り付けられている。
構成図で、図中、３１はＣＣＤで、その他、図３と同じ
作用をする部分は同一の符号を付してある。位置検出部
４は、ろう付け箇所の３次元位置を検出するためのもの
であって、レンジファインダ２２と、リング状に配置さ
れた複数個のＬＥＤからなるＬＥＤ投光器１５と、ＣＣ
Ｄカメラ１７，３１とからの信号を受けてろう付け箇所
の３次元位置を検出する３次元視覚認識部２４を有して
いる。前記レンジファインダ２２は、左ＣＣＤカメラ１
７及び右ＣＣＤカメラ３１と、（水平）スリットレーザ
投光器１８と、スリットレーザ投光器１８を駆動するレ
ーザ駆動装置２３とを有している。前記ＬＥＤ投光器１
５は、左ＣＣＤカメラ１７及び右ＣＣＤカメラ３１でろ
う付けワークの形状や表面状態による特徴を強調して撮
像されるように、左ＣＣＤカメラ１７の上方で、ろう付
け箇所近辺で集光するように取り付けられている。
【００１８】図１０は、本発明によるろう付けロボット
の他の３次元視覚認識処理のフローチャートである。以
下、各ステップに従って順に説明する。まず、撮像位置
に位置検出部を移動し（step１）、スリットレーザ投光
器をオンにし、ＬＥＤ発光器をオフにして（step２）、
撮像を行う（step３）。次に、スリットレーザ投光器を
オフにするとともに、ＬＥＤ発光器をオフにし（step
４）、撮像を行う（step５）。次に、スリット位置
（Ｘ，Ｙ）を検出する（step６）。次に、スリットレー
ザ投光器をオフにし、ＬＥＤ発光器をオンにし（step
７）、撮像を行う（step８）。次に、パイプ接合部Ｚを
検出し（step９）、３次元パイプ位置（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）を算出し（step１０）、ろう付け位置へ移動する
（step１１）。
の他の３次元視覚認識処理のフローチャートである。以
下、各ステップに従って順に説明する。まず、撮像位置
に位置検出部を移動し（step１）、スリットレーザ投光
器をオンにし、ＬＥＤ発光器をオフにして（step２）、
撮像を行う（step３）。次に、スリットレーザ投光器を
オフにするとともに、ＬＥＤ発光器をオフにし（step
４）、撮像を行う（step５）。次に、スリット位置
（Ｘ，Ｙ）を検出する（step６）。次に、スリットレー
ザ投光器をオフにし、ＬＥＤ発光器をオンにし（step
７）、撮像を行う（step８）。次に、パイプ接合部Ｚを
検出し（step９）、３次元パイプ位置（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）を算出し（step１０）、ろう付け位置へ移動する
（step１１）。
【００１９】図１１（ａ）〜（ｃ）は、ろう付けワーク
のろう付け箇所に位置検出部を構成するレンジファイン
ダとの位置関係の説明図である。図（ａ）は斜視図、図
（ｂ）は上面図、図（ｃ）は側面図である。ＣＣＤカメ
ラ１７は水平から上方に角度αで、スリットレーザ投光
器１８とＬＥＤ投光器１５とは上方に角度βで、さらに
左ＣＣＤカメラ１７と右ＣＣＤカメラ３１とは角度γで
取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ１７には、ス
リットレーザ投光器１８の発信波長、ＬＥＤ投光器１５
のＬＥＤ発光波長しか透過しない光学バンドパスフィル
タが取り付けられている。
のろう付け箇所に位置検出部を構成するレンジファイン
ダとの位置関係の説明図である。図（ａ）は斜視図、図
（ｂ）は上面図、図（ｃ）は側面図である。ＣＣＤカメ
ラ１７は水平から上方に角度αで、スリットレーザ投光
器１８とＬＥＤ投光器１５とは上方に角度βで、さらに
左ＣＣＤカメラ１７と右ＣＣＤカメラ３１とは角度γで
取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ１７には、ス
リットレーザ投光器１８の発信波長、ＬＥＤ投光器１５
のＬＥＤ発光波長しか透過しない光学バンドパスフィル
タが取り付けられている。
【００２０】以下に、前述した構成のろう付けロボット
によるろう付け作業について説明する。パレットに積載
されたろう付けワークＷがろう付けロボットの作業位置
に搬入、位置決めされると、制御部は予め設定されたデ
ータに基づいてマニピュレータ５を撮像位置に移動し、
３次元位置検出を行う。検出した結果によりマニピュレ
ータ５をろうけ付位置に移動し、ろう付けを行う。全て
のろう付け箇所をろう付けした後、ろう付けワークＷを
排出する。
によるろう付け作業について説明する。パレットに積載
されたろう付けワークＷがろう付けロボットの作業位置
に搬入、位置決めされると、制御部は予め設定されたデ
ータに基づいてマニピュレータ５を撮像位置に移動し、
３次元位置検出を行う。検出した結果によりマニピュレ
ータ５をろうけ付位置に移動し、ろう付けを行う。全て
のろう付け箇所をろう付けした後、ろう付けワークＷを
排出する。
【００２１】次に、３次元位置の検出方法について説明
する。ろう付けワークＷが作業位置に位置決めされたと
き、ろう付け箇所があるべき位置の座標を（Ｘ1，Ｙ1，
Ｚ1）とし、実際のろう付け箇所の位置を（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）とする。なお、ろう付け箇所のあるべき位置と
は、予めティーチングによって設定された位置である。
まず、撮像位置において（マルチ）スリットレーザ投光
器１８をオンにして水平スリット光をパイプに照射し、
図１２（ａ）,（ｂ）に示すような画像を撮像する。こ
こで、図１２（ａ）は左ＣＣＤカメラ１７、図１２
（ｂ）は右ＣＣＤカメラ３１により撮像した画像であ
る。次に、スリットレーザ投光器１８をオフにして画像
を撮像し、先のスリットのある画像との差画像を求め
る。得られた差画像で輝度の高い領域が投影されたスリ
ットの領域で、その画像上での座標（ｘL，ｙL）,
（ｘR，ｙR）が得られる。次に、ＬＥＤ投光器１５をオ
ンにしてパイプの画像を撮像し、先のスリットの幅か
ら、図１３（ａ）,（ｂ）のような検索範囲ＡL，ＡRを
設定する。ここで、図１３（ａ）は左ＣＣＤカメラ１
７、図１３（ｂ）は右ＣＣＤカメラ３１により撮像され
た画像である。
する。ろう付けワークＷが作業位置に位置決めされたと
き、ろう付け箇所があるべき位置の座標を（Ｘ1，Ｙ1，
Ｚ1）とし、実際のろう付け箇所の位置を（Ｘ0，Ｙ0，
Ｚ0）とする。なお、ろう付け箇所のあるべき位置と
は、予めティーチングによって設定された位置である。
まず、撮像位置において（マルチ）スリットレーザ投光
器１８をオンにして水平スリット光をパイプに照射し、
図１２（ａ）,（ｂ）に示すような画像を撮像する。こ
こで、図１２（ａ）は左ＣＣＤカメラ１７、図１２
（ｂ）は右ＣＣＤカメラ３１により撮像した画像であ
る。次に、スリットレーザ投光器１８をオフにして画像
を撮像し、先のスリットのある画像との差画像を求め
る。得られた差画像で輝度の高い領域が投影されたスリ
ットの領域で、その画像上での座標（ｘL，ｙL）,
（ｘR，ｙR）が得られる。次に、ＬＥＤ投光器１５をオ
ンにしてパイプの画像を撮像し、先のスリットの幅か
ら、図１３（ａ）,（ｂ）のような検索範囲ＡL，ＡRを
設定する。ここで、図１３（ａ）は左ＣＣＤカメラ１
７、図１３（ｂ）は右ＣＣＤカメラ３１により撮像され
た画像である。
【００２２】この検出範囲内をＺ軸方向に微分し、微分
画像を水平方向に投影する。パイプ接合部は乱反射面で
明るく撮像されるため、微分画像では高い微分値とな
り、水平方向に投影された微分値はパイプ接合部でピー
クを示す。ピークの画像上の座標をパイプ接合部の座標
ｚyL，ｚyRとして検出する。次に、この検出範囲内をノ
イズ除去した後、Ｘ軸方向に投影する。ＬＥＤ照明によ
り投影されたビーム光ＡL，ＡRの中心部分の輝度が明る
く撮像されるため、ビームの中心部分がピークを示す。
ピークの画像上の座標をパイプ接合部の座標ｚxL，ｚxR
として検出する。これにより、左ＣＣＤカメラ１７及び
右ＣＣＤカメラ３１によるろう付け箇所の２次元座標
（ｚxL，ｚyL）,（ｚxR，ｚyR）を得る。そして、この
座標から既知の三角測量の原理に基づき、ろう付け箇所
の３次元座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を求め、ティーチング
位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）とのズレ（Ｘ0−Ｘ1，Ｙ0−
Ｙ1，Ｚ0−Ｚ1）より先補正移動を行う。これにより、
ワークＷの位置が変化しても、常にティーチングを行っ
たろう付け部位へろう付け作業を行うことができる。
画像を水平方向に投影する。パイプ接合部は乱反射面で
明るく撮像されるため、微分画像では高い微分値とな
り、水平方向に投影された微分値はパイプ接合部でピー
クを示す。ピークの画像上の座標をパイプ接合部の座標
ｚyL，ｚyRとして検出する。次に、この検出範囲内をノ
イズ除去した後、Ｘ軸方向に投影する。ＬＥＤ照明によ
り投影されたビーム光ＡL，ＡRの中心部分の輝度が明る
く撮像されるため、ビームの中心部分がピークを示す。
ピークの画像上の座標をパイプ接合部の座標ｚxL，ｚxR
として検出する。これにより、左ＣＣＤカメラ１７及び
右ＣＣＤカメラ３１によるろう付け箇所の２次元座標
（ｚxL，ｚyL）,（ｚxR，ｚyR）を得る。そして、この
座標から既知の三角測量の原理に基づき、ろう付け箇所
の３次元座標（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を求め、ティーチング
位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1）とのズレ（Ｘ0−Ｘ1，Ｙ0−
Ｙ1，Ｚ0−Ｚ1）より先補正移動を行う。これにより、
ワークＷの位置が変化しても、常にティーチングを行っ
たろう付け部位へろう付け作業を行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）本発明に係る３次元視覚認識装置は、マルチスリ
ットレーザ投光器とＬＥＤ投光器を備え、スリットを差
画像を用いて検出することと、パイプ接合部を微分画像
を用いて検出することにより、周囲環境に影響されずに
安定してろう付け箇所の３次元位置を検出することが可
能である。 （２）本発明に係る３次元視覚認識装置は、スリットレ
ーザ投光器とＬＥＤ投光器を備え、スリットを差画像を
用いて検出することと、パイプ接合部をノイズ除去した
後に微分画像を用いて検出することにより、周囲環境に
影響されずに安定してろう付け箇所の３次元位置を検出
することが可能である。
によると、以下のような効果がある。 （１）本発明に係る３次元視覚認識装置は、マルチスリ
ットレーザ投光器とＬＥＤ投光器を備え、スリットを差
画像を用いて検出することと、パイプ接合部を微分画像
を用いて検出することにより、周囲環境に影響されずに
安定してろう付け箇所の３次元位置を検出することが可
能である。 （２）本発明に係る３次元視覚認識装置は、スリットレ
ーザ投光器とＬＥＤ投光器を備え、スリットを差画像を
用いて検出することと、パイプ接合部をノイズ除去した
後に微分画像を用いて検出することにより、周囲環境に
影響されずに安定してろう付け箇所の３次元位置を検出
することが可能である。
【図１】本発明による３次元視覚認識装置の一実施例を
説明するための構成図である。
説明するための構成図である。
【図２】本発明におけるろう付けロボットのろう付けユ
ニットと位置検出部の構成図である。
ニットと位置検出部の構成図である。
【図３】本発明におけるろう付けロボットのシステム構
成図である。
成図である。
【図４】本発明によるろう付けロボットの３次元視覚認
識装置の動作を説明するためのフローチャートである。
識装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明におけるろう付けワークのろう付け箇所
と位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関係
の説明図である。
と位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関係
の説明図である。
【図６】本発明によるスリットレーザ投光器とレーザ光
が投光されたろう付け箇所の画像の説明図である。
が投光されたろう付け箇所の画像の説明図である。
【図７】本発明によるＬＥＤ投光器により照射されたパ
イプ接合部の検出範囲の説明図である。
イプ接合部の検出範囲の説明図である。
【図８】本発明におけるろう付けロボットのろう付けユ
ニットと位置検出部の他の構成図である。
ニットと位置検出部の他の構成図である。
【図９】本発明におけるろう付けロボットの他のシステ
ム構成図である。
ム構成図である。
【図１０】本発明によるろう付けロボットの３次元視覚
認識装置の動作を説明するための他のフローチャートで
ある。
認識装置の動作を説明するための他のフローチャートで
ある。
【図１１】本発明におけるろう付けワークのろう付け箇
所と位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関
係の他の説明図である。
所と位置検出部を構成するレンジファインダとの位置関
係の他の説明図である。
【図１２】本発明によるスリットレーザ投光器とレーザ
光が投光されたろう付け箇所の画像の他の説明図であ
る。
光が投光されたろう付け箇所の画像の他の説明図であ
る。
【図１３】本発明によるＬＥＤ投光器により照射された
パイプ接合部の検出範囲の他の説明図である。
パイプ接合部の検出範囲の他の説明図である。
１…制御部、２…ロボット制御盤、３…ろう付けユニッ
ト、４…位置検出部、５…マニピュレータ、６…架台、
７…基台、８…電気制御盤、９…ガス制御盤、１１…ろ
う材供給部、１２…ショックセンサ、１３…ろう材、１
４…ろう付けユニット、１５…ＬＥＤ投光器、１６…ト
ーチ、１７…ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結
合素子）カメラ。
ト、４…位置検出部、５…マニピュレータ、６…架台、
７…基台、８…電気制御盤、９…ガス制御盤、１１…ろ
う材供給部、１２…ショックセンサ、１３…ろう材、１
４…ろう付けユニット、１５…ＬＥＤ投光器、１６…ト
ーチ、１７…ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結
合素子）カメラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/00 (72)発明者 リー ファン テク 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 パイプの接合部をろう付けするろう付け
ロボットであって、マニピュレータに取り付けられて可
動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴を強調
する照明装置と、２本以上の平行光線投光装置とからな
るレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置におい
て、スリットを照明した画像と、スリットを照明しない
画像を連続して取り込む取込手段と、該取込手段による
差画像を用いてスリットを検出する検出手段とを有する
ことを特徴とする３次元視覚認識装置。 - 【請求項２】 パイプの接合部をろう付けするろう付け
ロボットであって、マニピュレータに取り付けられて可
動し、画像入力装置と、ろう付け箇所の形状特徴を強調
する照明装置と、２本以上の平行光線投光装置とからな
るレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置におい
て、スリット画像より得られた画像内でのパイプ範囲の
微分画像によりパイプ接合部を認識する認識手段を有す
ることを特徴とする３次元視覚認識装置。 - 【請求項３】 パイプの接合部をろう付けするろう付け
ロボットであって、画像入力装置と、ろう付け箇所の形
状特徴を強調する照明装置と、スリット光線投光装置と
からなるレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置
において、スリットを照射した画像と、スリットを照射
しない画像を連続して取り込む取込手段と、該取込手段
により差画像を用いてスリットを検出する検出手段とを
有することを特徴とする３次元視覚認識装置。 - 【請求項４】 パイプの接合部をろう付けするろう付け
ロボットであって、画像入力装置と、ろう付け箇所の形
状特徴を強調する照明装置と、スリット光線投光装置と
からなるレンジファインダを備えた３次元視覚認識装置
において、スリット画像より得られた画像内でのパイプ
範囲の微分画像によりパイプ接合部を認識する視覚認識
手段を有することを特徴とする３次元視覚認識装置。 - 【請求項５】 前記視覚認識手段は、マニピュレータの
手先部に取り付けられ、マニピューレータの動作にとも
ない可動することを特徴とする請求項４記載の３次元視
覚認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5148970A JPH0719813A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ３次元視覚認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5148970A JPH0719813A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ３次元視覚認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719813A true JPH0719813A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15464749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5148970A Pending JPH0719813A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ３次元視覚認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719813A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504217A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ヘンツェ，ヨアヒム | ロボット用位置決め補助のための光線の生成 |
| US8098928B2 (en) | 2007-03-30 | 2012-01-17 | Fanuc Ltd | Apparatus for picking up objects |
| WO2015028909A3 (en) * | 2013-08-27 | 2015-05-14 | Tyco Electronics Corporation | Program-controlled automatic soldering system and method using a vision system |
| CN109470704A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-03-15 | 武汉深海弈智科技有限公司 | 一种汽车制动支架视觉缺陷检测系统及其检测方法 |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP5148970A patent/JPH0719813A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504217A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ヘンツェ，ヨアヒム | ロボット用位置決め補助のための光線の生成 |
| US8098928B2 (en) | 2007-03-30 | 2012-01-17 | Fanuc Ltd | Apparatus for picking up objects |
| WO2015028909A3 (en) * | 2013-08-27 | 2015-05-14 | Tyco Electronics Corporation | Program-controlled automatic soldering system and method using a vision system |
| CN109470704A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-03-15 | 武汉深海弈智科技有限公司 | 一种汽车制动支架视觉缺陷检测系统及其检测方法 |
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