JPH07243809A

JPH07243809A - 視覚センサ装置

Info

Publication number: JPH07243809A
Application number: JP6037042A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Yamada; 久也山田; Masatoshi Hiasa; 正俊日朝; Akira Takahashi; 高橋　　彰
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-19
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP3478413B2

Abstract

(57)【要約】【目的】検査視野の広い視覚センサ装置４０を廉価に
提供する。【構成】赤色レーザダイオード５７からの赤色光と赤
外線レーザダイオード５６からの赤外線とを３つのハー
フミラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃで分波した光ビーム
を、連動リンク６０にて連結し、且つＹ軸サーボモータ
６１にてＹ軸方向に往復揺動する投光用鏡５４ａと受光
用鏡５４ｂとにより、果菜類Ｋに対して照射走査し、反
射光を受光部５５にて検出する一方、Ｘ軸サーボモータ
６２にて視覚センサ装置４０全体を、Ｙ軸方向と直交す
るＸ軸方向に、Ｙ軸方向の照射走査動作に同期させて回
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投光部から光や赤外線
等の光ビームを空間的及び時系列的に偏向走査させて対
象物に照射し、その反射光を受光部で検出することによ
り、少なくとも対象物の位置を検出するようにした視覚
センサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】実在の像（対象物）を認識したり、その
位置を検出するための視覚センサ装置として、例えば、
バーコードリーダーや、光学的文字読み取り装置では、
投光部から光や赤外線等のレーザビームを空間的及び時
系列的に偏向走査させて対象物に照射し、その反射光を
受光部で検出するように構成されている。この種の対象
物を識別する視覚センサ装置において、最近では、前記
レーザビームの偏向器として回転多面鏡や、ガルバノメ
ータに反射鏡を装着して、該反射鏡を往復振動させる構
成の振動鏡を用いることが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記回
転多面鏡や振動鏡によるときには、対象物を二次元のも
として捉えるには、該対象物を移動させなければならな
いという問題があり、対象物が静止している場合には適
用でないものであった。これに対して前記と適用分野が
異なるが、特開平５−８５１２８号公報では、真空吸引
式の果菜類収穫用ハンド装置に、果菜類の存在を検出た
めに二次元固体撮像素子を有するカラービデオカメラを
備えることが開示されている。

【０００４】このようなカラービデオカメラでは、静止
または移動している対象物からの反射光を受光部として
の二次元固体撮像素子にて検出するから、投光部から光
や赤外線等の光ビームを機械的に空間的及び時系列的に
偏向走査させて対象物に照射する必要がない反面、広い
面で受光する必要があることから、固体撮像素子数を多
く必要とし、高価になるという問題があった。

【０００５】本発明は、これらの問題を解決し、受光素
子数を少なくしたものでありながら、対象物を２次元的
に捉えることができる視覚センサ装置を提供することを
第１の目的とする。本発明の第２の目的は、対象物を含
む広い二次元面を迅速に走査できる、いわゆる検査視野
の大きい、且つ検査速度を早くできる視覚センサ装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、投光部から光や赤外線等の
光ビームを対象物に照射し、その反射光を受光部で検出
することにより、少なくとも対象物の位置を検出するよ
うにした視覚センサ装置において、空間的及び時系列的
に偏向走査させて光ビームを対象物に対して照射するた
めの光学系を、光ビームがＹ軸方向に往復動するように
駆動させるＹ軸駆動手段と、前記投光部と光学系と受光
部とを一体的に、前記Ｙ軸方向と交叉するＸ軸方向に、
Ｙ軸方向の照射走査動作に同期させて移動させるための
Ｘ軸駆動手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の視覚センサ装置において、前記光学系には、前記対
象物に対する光ビームの照射方向をＸ軸方向に複数に適
宜間隔に隔てるためのハーフミラー等の分波器を設けた
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【実施例】次に、本発明をミニリンゴ、ミニトマト、さ
くらんぼ等の略球状の果菜類を収穫するための自走式収
穫用ロボット等に装着した視覚センサ装置に適用した実
施例について、以下に説明する。図１は本発明のマニピ
ュレータを備えた自走式の収穫用ロボットの正面図、図
２は側面図である。

【０００９】収穫用ロボットは、その走行機体１の上面
に突出する回転可能な支柱２にマニピュレータ３を昇降
及び上下揺動可能に装着し、該マニピュレータ３の先端
部寄り部位に収穫ハンド体４を取付けしたものにて構成
され、後述する視覚センサ装置４０にて果菜類Ｋの存在
箇所を認識し、コンピュータ等の制御手段４１にてマニ
ピュレータ３及び収穫ハンド体４を作動させて果菜類Ｋ
を収穫ハンド体４に取り込むように制御される構成であ
る。

【００１０】走行機体１内に図示しないバッテリ及び電
動モータを備えて、これにより走行車輪５を駆動させ
る。また、左右旋回用電動モータ６からの動力をベルト
と遊星歯車等からなる減速機構７を介して、前記支柱２
をその軸線（縦軸線）回りに回転させるように伝達す
る。マニピュレータ３が取付く本体フレーム８は支柱２
におけるボールネジ部に螺合され、昇降可能に装着さ
れ、支柱２の上端に設けた昇降用電動モータ９により本
体フレーム８を昇降動させる。なお、昇降用電動モータ
９の電源ＯＦＦ時にマニピュレータ３が自重にて自然落
下することがあり得るので、支柱２には下限リミットス
イッチより下方にストッパーを設けることが好ましい。
また、本体フレーム８は水平な回動軸（図示せず）回り
に支柱２に対して上下回動するように構成されている。
そして、本体フレーム８と一体的なマニピュレータ３の
上下揺動は、上下揺動用電動モータ１０からの動力を遊
星歯車等からなる減速機構１１を介して実行される。左
右旋回用電動モータ６、昇降用電動モータ９及び上下揺
動用電動モータ１０は各々定格出力１００Ｗで定格回転
数３０００ｒｐｍの交流サーボモータであり、正逆回転
可能なものである。

【００１１】これらの構成により、マニピュレータ３に
おける進退フレーム１２の位置、ひいては収穫ハンド体
４の位置が上下し、また収穫ハンド体４の先端の向きを
左右及び上下に変更することができる。換言すると、走
行機体１が位置停止状態であっても、収穫ハンド体４を
３次元的に姿勢変更させることができるように構成され
ている。また、前記左右旋回用電動モータ６と減速機構
７とにより、前記支柱２をその軸線（縦軸線）回りに左
右往復回動させることにより、該支柱２に取付いたマニ
ピュレータ３ひいては収穫ハンド体４の先端吸引部３０
を大きい振幅にて左右に首振り揺動することができ、上
下揺動用電動モータ１０と減速機構１１とにより、マニ
ピュレータ３ひいては収穫ハンド体４の先端吸引部３０
を大きい振幅にて左右に首振り揺動することができる構
成である。

【００１２】マニピュレータ３は本体フレーム８に対し
て進退動し、且つこれに対して収穫ハンド体４を迅速に
進退動させるように構成されたものであり、進退フレー
ム１２の長手方向に沿って配置される左右一対のタイミ
ングベルト１３，１４を、進退フレーム１２の前後端部
の支軸にそれぞれ単独にて回転可能に支持されたプーリ
に巻掛けてあり、進退フレーム１２の長手方向中途部は
本体フレーム８から突出するブラケット部に摺動自在に
支持されている。

【００１３】そして、一方のタイミングベルト１３の下
辺側の一部を固定片を介して進退フレームの下面におけ
る前後中途部に固定し、このタイミングベルト１３の進
退フレーム１２より上側辺部において、本体フレーム８
に搭載した正逆回転可能な進退用駆動モータから減速機
構を介して回転する駆動プーリに巻掛けられている。他
方のタイミングベルト１４の上辺側の一部が固定片を介
して進退フレーム１２の上面側において固定されてお
り、このタイミングベルト１４の下辺側に連結片を介し
て前記収穫ハンド体４の取付けブラケットに連結する。
また、この取付けブラケットは前記進退フレーム１２の
下面のレール部に対して摺動自在に吊支されている。

【００１４】この構成により、収穫ハンド体４は進退フ
レーム１２の移動距離の２倍の距離だけ移動するので、
マニピュレータ３を小型化した状態で、収穫ハンド体４
を長い距離を進退動させることができる。収穫ハンド体
４は、先端に後述する吸引部３０を備え、内部を果菜類
Ｋの搬送通路に形成した断面円筒状の筒体３１と、該筒
体３１に連設した果菜類Ｋの一時貯留部３２とにより構
成され、該一時貯留部３２には、前記筒体３１との連設
部に接近させて吸引用通気管３３を接続し、この吸引用
通気管３３の他端は走行機体１上の吸引ブロワー３４に
連結され、一時貯留部３２に負圧（真空）を発生させる
ように構成している。

【００１５】吸引部３０は、筒体３１の先端に蝶番を介
して拡狭開閉するようにした複数個分割型（実施例では
３分割）のくちばし片を先窄まり状に設け、図示しない
ばねにてくちばし片が閉じる方向に付勢されている一
方、電磁ソレノイド等のアクチュエータと、リンク機構
とによりこの３つのくちばし片を一斉に開閉するように
構成されている。

【００１６】符号４２は収穫ハンド体４におけるアクチ
ュエータやセンサ等に接続する信号線や電気動力線等の
ためのフラットケーブル等の屈曲自在なコードであり、
符号４３は後述する視覚センサ装置４０でのレーザ光線
発生回路及び走査制御のためのコントローラである。次
に、図３〜図９を参照しながら、視覚センサ装置４０に
ついて説明すると、視覚センサ装置４０は、ケース５０
内に配置した投光部５１とハーフミラー等の分波器５３
及び鏡５４等からなる光学系５２と受光部５５とからな
る。投光部５１は赤外線（波長８３０nm, 出力１２mW）
を出す１個のレーザダイオード５６と赤色（波長６８５
nm, 出力１２mW）を出す１個のレーザダイオード５７と
からなり、赤外駆動回路７１、赤色駆動回路７２により
（図９参照）、赤外線レーザビームは６KHz 、赤色レー
ザビームは３ KHzに各々変調して出力( 発射) する。

【００１７】なお、赤外線レーザビームは、視覚センサ
装置４０から対象物である果菜類Ｋまでの距離を検出す
るために用い、赤色レーザビームは、背景や枝葉等から
赤色のミニトマトである果菜類Ｋを認識する識別データ
の信号を得るために使用する。前記赤外線レーザビーム
及び赤色レーザビームを対象物である果菜類Ｋに対して
空間的及び時系列的に偏向走査させて照射し、果菜類Ｋ
からの反射光を受光部５５に入射するための光学系５２
は、３つのハーフミラーからなるコールドフィルタ５３
ａ，５３ｂ，５３ｃよりなる分波器５３と投光用鏡５４
ａ及び受光用鏡５４ｂ等からなり、前記第１のコールド
フィルタ５３ａにおいては、前記１個のレーザダイオー
ド５６から発射された赤外線レーザビームと、１個のレ
ーザダイオード５７から発射された赤色レーザビームと
を、投光用鏡５４ａ表面方向に導く経路Ｌ１と第２のコ
ールドフィルタ５３ｂ方向に導く経路とに分波する。第
２のコールドフィルタ５３ｂ部分では、さらに投光用鏡
５４ａ表面方向に反射させる経路Ｌ２と第３のコールド
フィルタ５３ｃ方向に導く（透過する）経路とに分波す
る。第３のコールドフィルタ５３ｃ部分では、入射した
全ての光ビームを投光用鏡５４ａ表面方向に反射させる
（図４及び図５参照）。なお、これらのコールドフィル
タでの光ビームの透過率（反射率）を適宜設定して、３
つのコールドフィルタ５３ａ，５３ｂ，５３ｃから投光
用鏡５４ａへ照射された（分波された）３つの経路Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３それぞれの赤色レーザビーム及び赤外線
レーザビームの単位時間当たり光量を略等しく略３等分
されるように設定することが好ましい。また、図３に示
す符号６３は、投光側から受光側に直接光ビームが入ら
ないように遮断するための光遮蔽板である。

【００１８】そして、図４に示すように、対象物である
果菜類Ｋにて反射された光ビームは受光用鏡５４ｂ（図
４で示す受光用鏡５４ｂが３か所に分離して図示してい
るのは図解を容易にするためであり、実施例では１枚の
鏡である）にて反射された後、Ｘ軸に沿って並べて配置
した３つの受光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃからなる受
光部５５に対物レンズ６４を介して入射される。

【００１９】即ち、図４及び図５を参照して理解できる
ように、第１のコールドフィルタ５３ａを透過した赤色
レーザビームと該フィルタ５３ａ箇所で反射した赤外線
レーザビームは、投光用鏡５４ａで反射され果菜類Ｋに
照射して受光用鏡５４ｂを介して導かれる経路Ｌ１を経
て、この光ビームは受光素子５５ａに入射される。同様
にして第２のコールドフィルタ５３ｂで反射した光ビー
ム（赤色レーザビームと赤外線レーザビーム）は、投光
用鏡５４ａ→果菜類Ｋ→受光用鏡５４ｂ→受光素子５５
ｂの経路Ｌ２をたどる。同様に、第３のコールドフィル
タ５３ｃ部で反射された光ビーム（赤色レーザビームと
赤外線レーザビーム）は、投光用鏡５４ａ→果菜類Ｋ→
受光用鏡５４ｂ→受光素子５５ｃの経路Ｌ３をたどる。

【００２０】前記光ビーム（赤色レーザビームと赤外線
レーザビーム）を対象物である果菜類Ｋに向かって照射
走査する手段は、次のような構成である。即ち、前記投
光用鏡５４ａ及び受光用鏡５４ｂは各々回転支軸５８，
５９に回転自在に支持されており、両鏡５４ａ，５４ｂ
を連動リンク６０にて連結し、一方の回転支軸５９（実
施例では受光用鏡５４ｂ側）に取付くＹ軸駆動手段とし
ての正逆回転可能なＹ軸サーボモータ６１を一定回動角
度にて正逆回転の往復作動をさせることにより、両鏡５
４ａ，５４ｂを回転支軸５８，５９回りに往復回動さ
せ、これによって果菜類Ｋ（対象物）に対して図３及び
図８に示すＹ軸方向に光ビームを適宜振幅Ｈ１にて照射
走査させる。また、ケース５０ごと、つまり投光部５１
と光学系５２と受光部５５とを一体的に、Ｙ軸線回りに
適宜ピッチで回動させて、前記Ｙ軸と直交するＸ軸方向
に光ビームの照射方向を適宜ピッチＰ１で偏位するため
のＸ軸駆動手段としての正逆回転可能なＸ軸サーボモー
タ６２を設けてあり、前記Ｙ軸サーボモータ６１による
Ｙ軸方向の照射走査動作に同期させてその照射走査の振
幅終端でのＸ軸サーボモータ６２の間欠回動により、走
査線をＸ軸方向に適宜ピッチＰ１で移動させる（図８参
照）。

【００２１】他方、図４、図５及び図８から理解できる
ように、前記３つの経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を経て果菜類
Ｋの表面に照射される光ビームはピッチＰ２の間隔でＸ
軸方向に隔てられていることになる。従って、前記Ｙ軸
サーボモータ６１の往作動（正回転）により、前記３つ
の経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の３本の光ビームは同時に図８
のＹ軸方向に振幅Ｈ１で果菜類Ｋを含む範囲を照射走査
し、この照射走査の振幅終端位置で、Ｘ軸サーボモータ
６２を間欠回動させることによりケース５０をＸ軸方向
にピッチＰ１だけ振って後、再度Ｙ軸サーボモータ６１
の及び復作動（逆回転）を繰り返すことにより、経路Ｌ
１の光ビームは図８の左端のＨ１×Ｐ２の領域Ｚ１を走
査することになり、同様に、経路Ｌ２の光ビームは図８
の中央のＨ１×Ｐ２の領域Ｚ２を走査することになり、
経路Ｌ３の光ビームは図８の右端のＨ１×Ｐ２の領域Ｚ
３を走査することになる。

【００２２】しかして、前記の構成によれば、３つの領
域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を連設した領域が、ビデオカメラ等
における二次元の１画面Ｇに対応することになる。そし
て、投光部５１、光学系５２及び受光部５５が一組のも
ので、広い範囲にわたって迅速に照射走査できるという
効果を奏する。なお、図７に示す別実施例のように、投
光部では、赤外線レーザビームを発射するための３つの
レーザダイオード５６ａ，５６ｂ，５６ｃ及び赤色レー
ザビームを発射するための３つのレーザダイオード５７
ａ，５７ｂ，５７ｃをＸ軸線方向に一定間隔に並べ、コ
ールドフィルタ５３を１枚にすることにより、前記実施
例における３つの領域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３の各々への光ビ
ームの経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を構成するようにしても良
いのである。この図７で示す実施例での他の部品関係は
図３に示す実施例と略同じであるので詳細な説明は省略
する。

【００２３】また、前記図７の実施例において、投光部
における赤外線レーザビーム用のレーザダイオード及び
赤色レーザビーム用のレーザダイオードを１組だけ備え
たものにて構成し、前記３つの領域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を
カバーできるようにＸ軸方向の走査範囲を大きくしても
良い。図６（ａ）は各受光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ
の１つについての模式図であって、平板状のシリコン基
板上に設けられ、下層はＮ層６５、中間層はＩ層６６、
表面層はＰ層６７の３層からなり、長手のＰ層６７の両
端に寸法Ｌｏ隔てて出力端子Ａ，Ｂを接続する一方、Ｎ
層６５の左右中心に電源端子６８を接続してなる非分割
位置検出素子（Position Sensitive Device,ＰＳＤ素
子）である。このＰＳＤ素子におけるＰ層６７の表面に
光ビームが入射されると、その光入射位置６９には光エ
ネルギーに比例した電荷が発生する。発生した電荷は光
電流として一様抵抗値を持つ抵抗層であるＰ層６７を通
って出力端子Ａ及びＢに出力される。この場合、光電流
は光入射位置６９から各出力端子Ａ、出力端子Ｂまでの
距離（抵抗値）に逆比例して分割されて取り出される。

【００２４】また、出力端子Ａから出力端子Ｂ迄の寸法
Ｌｏは、前記各領域Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３におけるＸ軸に沿
った走査方向の距離（寸法）Ｐ２に対応するように前記
各受光素子を配置するものである。そして、光入射位置
６９には、前述のように周波数３ｋＨＺの赤色レーザビ
ームと周波数６ｋＨＺの赤外線レーザビームとが同時に
入力されることになる。

【００２５】なお、詳述しないが、投光部５１と受光部
５５とを寸法Ｓだけ隔てて配置し、且つ投光部５１の光
軸と受光部５５の光軸との挟角をθｏとするように設定
しておき、投光部５１から距離Ｄだけ離れた位置の対象
物である果菜類Ｋにて反射されて受光部５５に挟角θで
入射するとすれば、図６（ａ），（ｂ）の位置関係及び
符号を参照して、Ｄ＝Ｓ／tan 〔θｏ＋tan ^-1｛ｘｂ−
（Ｌｏ／２）｝／ｂ〕にて視覚センサ装置４０から果菜
類Ｋまでの距離を演算することができる。

【００２６】従って、図９の機能ブロック図に示す２波
長センサコントローラ７０（ここでは、受光素子である
ＰＳＤ素子が１個の部分について図示しており、実施例
のように３つの受光素子の場合では、増幅器７３ａ，７
３ｂ、ロックインアンプ７４ａ，７４ｂ、７５ａ，７５
ｂ、平滑回路７６ａ，７６ｂ，７６ｃは対応するセット
数だけ増設すれば良い）を用いて各々の光ビームの信号
を分離して出力し、視覚センサ装置４０から対象物であ
る果菜類Ｋまでの距離としての信号と、背景等から峻別
して果菜類Ｋの位置を認識するための識別データの信号
とを取り出すのである。

【００２７】即ち、１つの受光素子であるＰＳＤ素子表
面の適宜位置に光ビームが入射されると、前記２つの波
長の混合された状態の信号が出力端子Ａ及び出力端子Ｂ
に出力されるので、その各々の信号を増幅器７３ａ，７
３ｂにて増幅する。次いで、赤外線レーザビームに対応
する端子Ａと端子Ｂとの出力信号は、赤外線用ロックイ
ンアンプ７４ａ，７４ｂにて復調され、赤色レーザビー
ムに対応する端子Ａと端子Ｂとの出力信号は、赤色用ロ
ックインアンプ７５ａ，７５ｂにて復調される。各ロッ
クインアンプ（ロックイン検出器）は、局部発振制御信
号の周波数に同期した周波数を持った信号のみに応答す
る検出器であるので、図９に示すように、対応する同期
信号を各ロックアンプに入力する。

【００２８】赤外線用ロックインアンプ７４ａの出力は
出力端子Ａからの赤外線レーザビームに対応する受光電
圧信号ＡＩＲであり、赤外線用ロックインアンプ７４ｂ
の出力は出力端子Ｂからの赤外線レーザビームに対応す
る受光電圧信号ＢＩＲである。これらの信号ＡＩＲ，Ｂ
ＩＲは各々平滑回路７６ａ，７６ｂに入力され、その各
信号中の急激な変動ある部分をカットし、または減少さ
せて、いわゆる外乱信号等のノイズとしての信号を除去
した後（これにより、後の信号処理時において誤信号を
処理することがなく、正確な検出値を得ることができ
る）、Ａ／Ｄ変換器７８にてアナログ信号をデジタル信
号に変換して、視覚センサ装置４０から果菜類Ｋ迄の距
離を演算するコンピュータとしての処理装置７９に入力
するものである。

【００２９】また、赤色用ロックインアンプ７５ａ，７
５ｂの出力は、出力端子Ａからの赤色レーザビームに対
応する受光電圧信号ＡＲであり、赤色用ロックインアン
プ７４ｂの出力は出力端子Ｂからの赤色レーザビームに
対応する受光電圧信号ＢＲである。これらの信号ＡＲ，
ＢＲは１つの平滑回路７６ｃに加算されて入力される。

【００３０】平滑回路７６ｃでは前記加算された信号中
の急激な変動ある部分をカットしまたは減少させて、い
わゆる外乱（ノイズ）としての信号を除去した後、Ａ／
Ｄ変換器７８にてアナログ信号をデジタル信号に変換し
て、視覚センサ装置４０による視野（図８の領域３つを
合わせた画面Ｇ）中のどの位置に菜類Ｋが存在するかを
演算処理する画像処理装置８０としてのコンピュータに
入力するものである。

【００３１】なお、これらの処理装置７９及び画像処理
装置８０は、前記距離検出及び果菜類Ｋの位置認識作業
を実行するプログラム等を記憶した読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）と各種データを記憶随時読み書き可能メモリ
（ＲＡＭ）とを備えていることは勿論であり、処理装置
７９及び画像処理装置８０を１つのハードとして構成し
ても良い。

【００３２】実施例では、視覚センサ装置４０により房
状のなったミニトマトである果菜類Ｋを撮像するに際し
て、マニピュレータ３や収穫ハンド体４が撮像範囲内に
入らないようにこれらを後退させた状態にしておく。ま
た、マニピュレータ３ひいては収穫ハンド体４は前述し
たように、高さ位置、上下回動角度及び左右回動角度等
の姿勢が可変であるので、視覚センサ装置４０を本体フ
レーム８に装着しておくことで、収穫ハンド体４と視覚
センサ装置４０とが同一の向き（姿勢９を採ることがで
き、視覚センサ装置４０による果菜類Ｋ迄の距離・方向
の検出値から収穫ハンド体４を果菜類Ｋに向かって接近
させる動作のための座標演算が容易になる。

【００３３】さらに、前記視覚センサ装置４０における
投光用鏡５４ａや受光用鏡５４ｂの表面を清浄にするた
め、洗浄液及びワイパーによる清掃や前記吸引ブロワー
３４からの吐出空気による清掃を実行すことが好まし
い。このようにして、支柱２等に設けた視覚センサ装置
４０にて収穫すべき果菜類Ｋを撮像し、その画像データ
を画像処理装置にて処理して果菜類Ｋを識別し、座標演
算回路にて走行機体１上の予め設定された原点から果菜
類Ｋ迄の距離データ（座標データ）を得て、果菜類Ｋ有
無判別データと共に制御手段４１に入力し、これらのデ
ータに基づいて、収穫ハンド体４における吸引部３０を
果菜類Ｋに接近させる制御を実行すれば良い。

【００３４】

【発明の作用・効果】以上に詳述したように、請求項１
記載発明の視覚センサ装置は、投光部から光や赤外線等
の光ビームを対象物に照射し、その反射光を受光部で検
出することにより、少なくとも対象物の位置を検出する
ようにした視覚センサ装置において、空間的及び時系列
的に偏向走査させて光ビームを対象物に対して照射する
ための光学系を、光ビームがＹ軸方向に往復動するよう
に駆動させるＹ軸駆動手段と、前記投光部と光学系と受
光部とを一体的に、前記Ｙ軸方向と交叉するＸ軸方向
に、Ｙ軸方向の照射走査動作に同期させて移動させるた
めのＸ軸駆動手段とを備えたものであるから、受光部に
おける受光素子数を少なくしたものでありながら、対象
物を２次元的に捉えることができる。従って、視覚セン
サ装置の製造コストを低減できるという効果を奏する。

【００３５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の視
覚センサ装置において、前記光学系には、前記対象物に
対する光ビームの照射方向をＸ軸方向に複数に適宜間隔
に隔てるためのハーフミラー等の分波器を設けたもので
あるから、一つ（一組）投光部から発射される１本の光
ビームをＸ軸方向と交叉するＹ軸方向と平行状に複数の
光ビームに分波した状態で、一斉にＹ軸方向に照射走査
することができる。従って投光部の数を少なくして製造
コストを低減できると同時に、対象物を含む広い二次元
面を迅速に走査できる、いわゆる検査視野の大きい、且
つ検査速度を早くできる視覚センサ装置を提供すること
ができるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】収穫用ロボットの正面図である。

【図２】収穫用ロボットの側面図である。

【図３】視覚センサ装置の概略側断面図である。

【図４】視覚センサ装置における光ビームの経路を示す
説明図である。

【図５】投光部の分波経路を示す説明図である。

【図６】（ａ）は受光素子の断面図、（ｂ）は投光部か
ら果菜類Ｋまでの距離演算のための模式図である。

【図７】視覚センサ装置の別実施例を示す斜視図であ
る。

【図８】照射走査の説明図である。

【図９】視覚センサ装置の制御部の機能ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１走行機体２支柱３マニピュレータ４収穫ハンド体１０上下揺動用電動モータ１２進退フレーム１３，１４タイミングベルト２２進退用駆動モータ３０吸引部３１筒体３３吸引用通気管３４吸引ブロワー４０視覚センサ装置４１制御手段５０ケース５１投光部５２光学系５３分波器５４ａ投光用鏡５４ｂ受光用鏡５５受光部５６赤外線レーザダイオード５７赤色レーザダイオード６１Ｙ軸サーボモータ６２Ｘ軸サーボモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光部から光や赤外線等の光ビームを対
象物に照射し、その反射光を受光部で検出することによ
り、少なくとも対象物の位置を検出するようにした視覚
センサ装置において、空間的及び時系列的に偏向走査さ
せて光ビームを対象物に対して照射するための光学系
を、光ビームがＹ軸方向に往復動するように駆動させる
Ｙ軸駆動手段と、前記投光部と光学系と受光部とを一体
的に、前記Ｙ軸方向と交叉するＸ軸方向に、Ｙ軸方向の
照射走査動作に同期させて移動させるためのＸ軸駆動手
段とを備えたことを特徴とする視覚センサ装置。
【請求項２】前記光学系には、前記対象物に対する光
ビームの照射方向をＸ軸方向に複数に適宜間隔に隔てる
ためのハーフミラー等の分波器を設けたことを特徴とす
る請求項１記載の視覚センサ装置。