JPH07248209A - 物体位置・姿勢計測装置及びこれを搭載した部品組立装置 - Google Patents
物体位置・姿勢計測装置及びこれを搭載した部品組立装置Info
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- JPH07248209A JPH07248209A JP6041277A JP4127794A JPH07248209A JP H07248209 A JPH07248209 A JP H07248209A JP 6041277 A JP6041277 A JP 6041277A JP 4127794 A JP4127794 A JP 4127794A JP H07248209 A JPH07248209 A JP H07248209A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】計算量が少なく、被計測物体の位置・姿勢を高
速に計測することが可能な物体位置・姿勢計測装置を提
供することにある。 【構成】遠近差を有する複数のマ−ク７、８が形成され
てワ−ク組付け対象４の位置・姿勢を表す標識２と、こ
の標識２を撮像する手先カメラ３と、この手先カメラ３
の撮像結果に基づいて標識２の画像上位置座標を抽出す
る画像処理部１２と、標識２が基準姿勢にあるときの画
像上位置座標を計算し、基準姿勢における画像上位置座
標及び抽出された画像上位置座標の違いを求め、この違
いに基づいて標識２の基準姿勢に対する空間内でのずれ
量を演算する演算部１３と、両画像上位置座標の違い及
び標識２の基準姿勢に対する空間内でのずれ量を対応さ
せる行列を、標識２と撮像部の距離に応じて複数記憶し
た記憶部１４とを具備した。
速に計測することが可能な物体位置・姿勢計測装置を提
供することにある。 【構成】遠近差を有する複数のマ−ク７、８が形成され
てワ−ク組付け対象４の位置・姿勢を表す標識２と、こ
の標識２を撮像する手先カメラ３と、この手先カメラ３
の撮像結果に基づいて標識２の画像上位置座標を抽出す
る画像処理部１２と、標識２が基準姿勢にあるときの画
像上位置座標を計算し、基準姿勢における画像上位置座
標及び抽出された画像上位置座標の違いを求め、この違
いに基づいて標識２の基準姿勢に対する空間内でのずれ
量を演算する演算部１３と、両画像上位置座標の違い及
び標識２の基準姿勢に対する空間内でのずれ量を対応さ
せる行列を、標識２と撮像部の距離に応じて複数記憶し
た記憶部１４とを具備した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、被計測物体に
取付けられた標識を撮像し、得られた撮像デ−タを基に
して被計測物体の位置・姿勢を求める物体位置・姿勢計
測装置に関する。
取付けられた標識を撮像し、得られた撮像デ−タを基に
して被計測物体の位置・姿勢を求める物体位置・姿勢計
測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、被計測物体の位置・姿勢を求め
るために、標識とカメラを利用し、標識画像からカメラ
と標識との相対的な位置・姿勢を算出する計測方法が知
られている。そして、この種の計測方法の例として、以
下の(I) 、(II)のような技術が在る。 (I) 解析的に求める方法 カメラと標識の相対位置・姿勢は、標識の各点の、画像
平面上での位置座標を用いて数式で表すことができる。
したがって、数式を実際に計算すれば、標識の位置・姿
勢を知ることができる。 (II)収束計算により求める方法（例えば、特開平２−３
８８０４号公報） カメラと標識の相対位置・姿勢の推定値が得られている
とすると、その推定値の状態にある標識の各点の、画像
平面上での位置座標が計算できる。これと実際の画像平
面上での位置座標を比較し、その誤差を小さくするよう
に推定値を修正する。適当な推定値から出発して修正を
繰り返してゆくと、誤差（以下では見え方誤差と称す
る）が十分小さくなる。そのときの推定値をもって、カ
メラと標識の相対位置・姿勢とする。
るために、標識とカメラを利用し、標識画像からカメラ
と標識との相対的な位置・姿勢を算出する計測方法が知
られている。そして、この種の計測方法の例として、以
下の(I) 、(II)のような技術が在る。 (I) 解析的に求める方法 カメラと標識の相対位置・姿勢は、標識の各点の、画像
平面上での位置座標を用いて数式で表すことができる。
したがって、数式を実際に計算すれば、標識の位置・姿
勢を知ることができる。 (II)収束計算により求める方法（例えば、特開平２−３
８８０４号公報） カメラと標識の相対位置・姿勢の推定値が得られている
とすると、その推定値の状態にある標識の各点の、画像
平面上での位置座標が計算できる。これと実際の画像平
面上での位置座標を比較し、その誤差を小さくするよう
に推定値を修正する。適当な推定値から出発して修正を
繰り返してゆくと、誤差（以下では見え方誤差と称す
る）が十分小さくなる。そのときの推定値をもって、カ
メラと標識の相対位置・姿勢とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の二例
においては、ともに計算量が多く、実行に多くの時間を
要する。すなわち、 (I)の方法において、見え方から標
識の位置・姿勢を解析的に求めるための数式は、約 157
回の乗除算、約81回の加減算、約９回の超越関数（三角
関数、平方根）演算を含む。このため、数式の計算に多
大な時間を要する。
においては、ともに計算量が多く、実行に多くの時間を
要する。すなわち、 (I)の方法において、見え方から標
識の位置・姿勢を解析的に求めるための数式は、約 157
回の乗除算、約81回の加減算、約９回の超越関数（三角
関数、平方根）演算を含む。このため、数式の計算に多
大な時間を要する。
【０００４】一方、 (II) の方法においては、以下の手
順が繰り返される。 (i) 現在の推定位置・姿勢ベクトルをｘとする。 ｘにおけるＪを計算する。ただし、Ｊは、ｘを微小変化
させたとき、それに対応する標識各点の画像上の位置座
標の変化率を求める行列である。 (ii)Ｊの逆行列Ｊ-1を計算する。
順が繰り返される。 (i) 現在の推定位置・姿勢ベクトルをｘとする。 ｘにおけるＪを計算する。ただし、Ｊは、ｘを微小変化
させたとき、それに対応する標識各点の画像上の位置座
標の変化率を求める行列である。 (ii)Ｊの逆行列Ｊ-1を計算する。
【０００５】Ｊ-1は、見え方誤差ベクトルからｘの修正
方向を得る行列となる。 (iii) ｘにおける、標識の各点の、画像平面上での位置
座標ベクトルＰを計算する。 (iv)Ｄ＝Ｊ-1＊（Ｆ−Ｐ）を計算する。
方向を得る行列となる。 (iii) ｘにおける、標識の各点の、画像平面上での位置
座標ベクトルＰを計算する。 (iv)Ｄ＝Ｊ-1＊（Ｆ−Ｐ）を計算する。
【０００６】ただし、Ｄは位置・姿勢推定値の修正方向
ベクトル、Ｆは標識各点の実際の画像上位置座標から成
るベクトルである。 (v) ｘ＝ｘ＋Ｄ＊Ｋによって推定値を修正する。
ベクトル、Ｆは標識各点の実際の画像上位置座標から成
るベクトルである。 (v) ｘ＝ｘ＋Ｄ＊Ｋによって推定値を修正する。
【０００７】ただし、Ｋは修正ゲインである。このよう
に(II)の方法においては、行列を利用した演算が行われ
るため、 (I)の方法よりも更に計算量が多くなる。
に(II)の方法においては、行列を利用した演算が行われ
るため、 (I)の方法よりも更に計算量が多くなる。
【０００８】上述のような演算を行う計測装置はセンサ
として考えることができる。そして、必要な計算量はセ
ンサの動作速度に大きく影響する。特に、浮遊している
物体をロボットに捕捉させる場合などには、物体を見失
わないために、できる限り短時間で計算できることが望
ましい。本発明の目的とするところは、計算量が少な
く、被計測物体の位置・姿勢を高速に計測することが可
能な物体位置・姿勢計測装置を提供することにある。
として考えることができる。そして、必要な計算量はセ
ンサの動作速度に大きく影響する。特に、浮遊している
物体をロボットに捕捉させる場合などには、物体を見失
わないために、できる限り短時間で計算できることが望
ましい。本発明の目的とするところは、計算量が少な
く、被計測物体の位置・姿勢を高速に計測することが可
能な物体位置・姿勢計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、遠近差を有する複数のマ−クが
形成されて被計測物体の位置・姿勢を表す標識と、この
標識を撮像する撮像部と、この撮像部の撮像結果に基づ
いて標識の画像上位置座標を抽出する画像処理部と、標
識が基準姿勢にあるときの画像上位置座標を計算し、基
準姿勢における画像上位置座標及び抽出された画像上位
置座標の違いを求め、この違いに基づいて標識の基準姿
勢に対する空間内でのずれ量を演算する演算部と、両画
像上位置座標の違い及び標識の基準姿勢に対する空間内
でのずれ量を対応させる行列を、標識と撮像部の距離に
応じて複数記憶した記憶部とを具備したことにある。こ
うすることによって本発明は、計算量を低減し、被計測
物体の位置・姿勢を高速に計測できるようにしたことに
ある。
成するために本発明は、遠近差を有する複数のマ−クが
形成されて被計測物体の位置・姿勢を表す標識と、この
標識を撮像する撮像部と、この撮像部の撮像結果に基づ
いて標識の画像上位置座標を抽出する画像処理部と、標
識が基準姿勢にあるときの画像上位置座標を計算し、基
準姿勢における画像上位置座標及び抽出された画像上位
置座標の違いを求め、この違いに基づいて標識の基準姿
勢に対する空間内でのずれ量を演算する演算部と、両画
像上位置座標の違い及び標識の基準姿勢に対する空間内
でのずれ量を対応させる行列を、標識と撮像部の距離に
応じて複数記憶した記憶部とを具備したことにある。こ
うすることによって本発明は、計算量を低減し、被計測
物体の位置・姿勢を高速に計測できるようにしたことに
ある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。図１は本発明の一実施例を示しており、
図中の符号１は物体位置・姿勢計測装置（以下、計測装
置と称する）である。この計測装置１は部品組立装置２
１に搭載されており、標識２と、撮像部としての手先カ
メラ（以下、カメラと称する）３とを有している。これ
らのうち標識２は、被計測物体としてのワ−ク組付け対
象４に固定されている。さらに、標識２は図３中に示す
ように、長方形状の板体５と、この板体５の一方の板面
の中央に突設された直線状の丸棒６とにより構成されて
いる。
いて説明する。図１は本発明の一実施例を示しており、
図中の符号１は物体位置・姿勢計測装置（以下、計測装
置と称する）である。この計測装置１は部品組立装置２
１に搭載されており、標識２と、撮像部としての手先カ
メラ（以下、カメラと称する）３とを有している。これ
らのうち標識２は、被計測物体としてのワ−ク組付け対
象４に固定されている。さらに、標識２は図３中に示す
ように、長方形状の板体５と、この板体５の一方の板面
の中央に突設された直線状の丸棒６とにより構成されて
いる。
【００１１】板体５の長手方向の両端には真円状のマ−
ク７、７が形成されている。さらに、丸棒６の先端にも
マ−ク８が形成されている。丸棒６は、板体５の二つの
マ−ク７、７を結ぶ直線上に配置されており、丸棒６か
ら両マ−ク７、７までの距離は略等しい。さらに、丸棒
６の高さＸは、板体５のマ−ク７、７の距離Ｗを基準と
して、Ｗ／２に設定されている。つまり、両端のマ−ク
７、７と中央のマ−ク８とが高低差を有するとともに、
標識２を平面視した際には、三つのマ−ク７、８が同一
直線上に並ぶ。
ク７、７が形成されている。さらに、丸棒６の先端にも
マ−ク８が形成されている。丸棒６は、板体５の二つの
マ−ク７、７を結ぶ直線上に配置されており、丸棒６か
ら両マ−ク７、７までの距離は略等しい。さらに、丸棒
６の高さＸは、板体５のマ−ク７、７の距離Ｗを基準と
して、Ｗ／２に設定されている。つまり、両端のマ−ク
７、７と中央のマ−ク８とが高低差を有するとともに、
標識２を平面視した際には、三つのマ−ク７、８が同一
直線上に並ぶ。
【００１２】図１中に示すように、カメラ３は部品組立
装置２１のロボットハンド９に固定されており、ロボッ
トハンド９は多軸式のロボット１０の先端に装着されて
いる。ロボットハンド９には、ワ−ク組付け対象４に取
付けられるワ−ク１１が保持されている。また、カメラ
３は視野中に三つのマ−クを収めている。そして、ロボ
ットハンド９がワ−ク１１の取付けのために移動してい
るとき、カメラ３は標識２のマ−ク７、８を撮像し続け
ている。
装置２１のロボットハンド９に固定されており、ロボッ
トハンド９は多軸式のロボット１０の先端に装着されて
いる。ロボットハンド９には、ワ−ク組付け対象４に取
付けられるワ−ク１１が保持されている。また、カメラ
３は視野中に三つのマ−クを収めている。そして、ロボ
ットハンド９がワ−ク１１の取付けのために移動してい
るとき、カメラ３は標識２のマ−ク７、８を撮像し続け
ている。
【００１３】カメラ３は画像処理部１２に接続されてお
り、画像処理部１２には演算部１３が接続されている。
さらに、演算部１３には記憶部１４が接続されている。
演算部１３の演算結果はロボット制御部１５へ送られ、
ロボット１０は、カメラ３と標識２とが正対するよう制
御される。
り、画像処理部１２には演算部１３が接続されている。
さらに、演算部１３には記憶部１４が接続されている。
演算部１３の演算結果はロボット制御部１５へ送られ、
ロボット１０は、カメラ３と標識２とが正対するよう制
御される。
【００１４】画像処理部１２は、カメラ３から出力され
た二次元画像を処理し、各マ−ク７、８の画像上座標値
を抽出する。そして、抽出された画像上位置座標は演算
部１３に入力される。
た二次元画像を処理し、各マ−ク７、８の画像上座標値
を抽出する。そして、抽出された画像上位置座標は演算
部１３に入力される。
【００１５】記憶部１４は行列Ｊ-1を格納している。行
列Ｊ-1は、基準姿勢にある標識２の画像上位置座標が微
小変化したときに、その変化量と、標識の空間内におけ
る位置・姿勢の変化とを対応付ける。基準姿勢とは、標
識２とカメラ３とが正対している状態を意味している。
Ｊ-1は標識２とカメラ３との距離ｘに応じて異なる。そ
して、種々の値のｘについて、Ｊ-1が予め求められてい
る。
列Ｊ-1は、基準姿勢にある標識２の画像上位置座標が微
小変化したときに、その変化量と、標識の空間内におけ
る位置・姿勢の変化とを対応付ける。基準姿勢とは、標
識２とカメラ３とが正対している状態を意味している。
Ｊ-1は標識２とカメラ３との距離ｘに応じて異なる。そ
して、種々の値のｘについて、Ｊ-1が予め求められてい
る。
【００１６】演算部１３は、基準姿勢にある標識２の各
点の画像上位置座標を計算する。さらに、演算部１３
は、計算によって求められた画像上位置座標と、画像処
理部１２によって抽出された画像上位置座標との差異を
求める。さらに、演算部１３は、その時の距離ｘに対応
する行列Ｊ-1を記憶部１４から読み出し、空間内におけ
る基準姿勢と実際の姿勢とのずれ量を演算する。そし
て、この演算結果は、計測装置１の計測結果として、ロ
ボット制御部１５へ送られる。
点の画像上位置座標を計算する。さらに、演算部１３
は、計算によって求められた画像上位置座標と、画像処
理部１２によって抽出された画像上位置座標との差異を
求める。さらに、演算部１３は、その時の距離ｘに対応
する行列Ｊ-1を記憶部１４から読み出し、空間内におけ
る基準姿勢と実際の姿勢とのずれ量を演算する。そし
て、この演算結果は、計測装置１の計測結果として、ロ
ボット制御部１５へ送られる。
【００１７】つぎに、演算部１３によって行われる演算
を説明する。標識２とカメラ３の相対位置・姿勢は、図
４に示すカメラ座標系を基準とし、以下の式(1) の形で
表現する。
を説明する。標識２とカメラ３の相対位置・姿勢は、図
４に示すカメラ座標系を基準とし、以下の式(1) の形で
表現する。
【００１８】
【数１】
【００１９】ただし、α、β、γはヨ−、ピッチ、ロ−
ル表現による姿勢表現とする。また、標識各点の画像上
位置は、図４に示す画像座標系を基準とし、以下の式
(2) の形で表現する。
ル表現による姿勢表現とする。また、標識各点の画像上
位置は、図４に示す画像座標系を基準とし、以下の式
(2) の形で表現する。
【００２０】
【数２】
【００２１】いま、距離ｘにおける基準姿勢のときの、
標識各点の画像上位置をａ（ベクトル）とする。次に、
この状態から標識位置・姿勢のｘ成分をｄｘ増加させた
時の標識各点の画像上位置をａ（ｄｘ）とする。さら
に、以下の式 (3)の関係を設定する。
標識各点の画像上位置をａ（ベクトル）とする。次に、
この状態から標識位置・姿勢のｘ成分をｄｘ増加させた
時の標識各点の画像上位置をａ（ｄｘ）とする。さら
に、以下の式 (3)の関係を設定する。
【００２２】
【数３】
【００２３】ここで、ｂ1 は、標識位置・姿勢のｘ成分
を基準姿勢から変化させたときの、標識各点の画像上位
置の変化率を示すベクトルである。同様に、その他の成
分について各々ｂ2 、ｂ3 、…、ｂ6 を求める。これら
を以下の式 (4)のように並べて行列Ｊ（ｘ）を得る。
を基準姿勢から変化させたときの、標識各点の画像上位
置の変化率を示すベクトルである。同様に、その他の成
分について各々ｂ2 、ｂ3 、…、ｂ6 を求める。これら
を以下の式 (4)のように並べて行列Ｊ（ｘ）を得る。
【００２４】
【数４】 標識位置・姿勢を基準姿勢からｄｘだけ変化させたとき
の、標識各点の画像上位置の変化量をｄＸとすると、両
者の関係は以下の式 (5)で与えられる。
の、標識各点の画像上位置の変化量をｄＸとすると、両
者の関係は以下の式 (5)で与えられる。
【００２５】
【数５】 これより、標識各点の画像上位置の基準姿勢からの変化
量が与えられたとき、標識位置・姿勢の空間内における
変化量は、以下の式 (6)で与えられる。
量が与えられたとき、標識位置・姿勢の空間内における
変化量は、以下の式 (6)で与えられる。
【００２６】
【数６】
【００２７】いま、標識までの距離ｘがなんらかの手段
で得られていると仮定すると、その距離における基準姿
勢をとる標識２の各点の画像上位置座標は簡単に求めら
れる。
で得られていると仮定すると、その距離における基準姿
勢をとる標識２の各点の画像上位置座標は簡単に求めら
れる。
【００２８】次に、実際の標識各点の画像上位置座標
の、前者との差異を求めて式 (6)を適用すれば、現在の
標識の位置・姿勢が、基準姿勢からどれだけ異なるかが
得られるので、結局、標識の位置・姿勢が計測できたこ
とになる。
の、前者との差異を求めて式 (6)を適用すれば、現在の
標識の位置・姿勢が、基準姿勢からどれだけ異なるかが
得られるので、結局、標識の位置・姿勢が計測できたこ
とになる。
【００２９】ところで、先に“標識までの距離ｘがなん
らかの手段で得られていると仮定”したが、ｘも計測の
対象となる未知数、すなわち、計測の結果として得られ
る数値であるので、矛盾が生じているように考えられ
る。しかし、初回は適当な値のｘから出発して上述の計
測を繰り返し、その都度ｘの値を修正して行くことによ
り、ｘは正しい値、即ち実際の標識までの距離に収束す
ることが実験的に確認されている。適当な値のｘとし
て、前回の計測値を利用したり、任意の値を初期値とし
て設定したりすることが可能である。
らかの手段で得られていると仮定”したが、ｘも計測の
対象となる未知数、すなわち、計測の結果として得られ
る数値であるので、矛盾が生じているように考えられ
る。しかし、初回は適当な値のｘから出発して上述の計
測を繰り返し、その都度ｘの値を修正して行くことによ
り、ｘは正しい値、即ち実際の標識までの距離に収束す
ることが実験的に確認されている。適当な値のｘとし
て、前回の計測値を利用したり、任意の値を初期値とし
て設定したりすることが可能である。
【００３０】上の計算手順のうち最も計算量の多いの
は、Ｊ（ｘ）と、その逆行列のＪ-1（ｘ）を求める手順
である。本実施例においては、これらの計算時間を短縮
するために、様々なｘについて、Ｊ-1（ｘ）が予め計算
されて記憶部１４に格納され、必要に応じてＪ-1（ｘ）
が参照される。ここで、本実施例のように、前述の形状
の標識２を使用した場合、Ｊ-1（ｘ）は以下の式 (7)の
形となる。
は、Ｊ（ｘ）と、その逆行列のＪ-1（ｘ）を求める手順
である。本実施例においては、これらの計算時間を短縮
するために、様々なｘについて、Ｊ-1（ｘ）が予め計算
されて記憶部１４に格納され、必要に応じてＪ-1（ｘ）
が参照される。ここで、本実施例のように、前述の形状
の標識２を使用した場合、Ｊ-1（ｘ）は以下の式 (7)の
形となる。
【００３１】
【数７】
【００３２】Ｊ-1（ｘ）は３６個の要素からなるが、多
くの要素は零である。さらに、Ｊ-1（ｘ）の零以外の要
素には、重複する要素（正負が逆の要素も含む）が存在
する。よって、ａ〜ｈの８個の数値を記憶しておくだけ
で、Ｊ-1（ｘ）を容易に再現できる。
くの要素は零である。さらに、Ｊ-1（ｘ）の零以外の要
素には、重複する要素（正負が逆の要素も含む）が存在
する。よって、ａ〜ｈの８個の数値を記憶しておくだけ
で、Ｊ-1（ｘ）を容易に再現できる。
【００３３】本実施例では、計測が、各距離ｘにおける
基準姿勢を基準として行われている。すなわち、式 (6)
は距離ｘにおける基準姿勢の近傍でのみ精度よく成り立
つものである。標識２の位置・姿勢が基準位置から外れ
るほど、式 (6)で得られる結果は大きな誤差を含む。こ
れは、本来、標識の位置・姿勢の変化率と標識各点の画
像上位置座標の変化率の関係は、ｘのみならず、標識の
位置・姿勢全ての成分に依存しているにもかかわらず、
そのうちの、基準姿勢における関係のみを常に使用する
ことによる。
基準姿勢を基準として行われている。すなわち、式 (6)
は距離ｘにおける基準姿勢の近傍でのみ精度よく成り立
つものである。標識２の位置・姿勢が基準位置から外れ
るほど、式 (6)で得られる結果は大きな誤差を含む。こ
れは、本来、標識の位置・姿勢の変化率と標識各点の画
像上位置座標の変化率の関係は、ｘのみならず、標識の
位置・姿勢全ての成分に依存しているにもかかわらず、
そのうちの、基準姿勢における関係のみを常に使用する
ことによる。
【００３４】しかし、本実施例においては、最終的に標
識２が基準姿勢に誘導されるよう、ロボット１０が制御
される。このため、標識２が基準姿勢に近付く程精度が
良くなり、基準姿勢近傍では理論的限界値の精度が得ら
れる。即ち、基準姿勢近傍では、カメラの分解能（計算
方法によらずに決定される）に起因する理論的な精度が
得られる。このため、与えられたハ−ドウエア資源が近
似的手法によって無駄にされることがない。そして、各
距離ｘでの基準姿勢におけるＪ-1（ｘ）のみを採用して
も、計測装置１のセンサとしての性能は損なわれない。
識２が基準姿勢に誘導されるよう、ロボット１０が制御
される。このため、標識２が基準姿勢に近付く程精度が
良くなり、基準姿勢近傍では理論的限界値の精度が得ら
れる。即ち、基準姿勢近傍では、カメラの分解能（計算
方法によらずに決定される）に起因する理論的な精度が
得られる。このため、与えられたハ−ドウエア資源が近
似的手法によって無駄にされることがない。そして、各
距離ｘでの基準姿勢におけるＪ-1（ｘ）のみを採用して
も、計測装置１のセンサとしての性能は損なわれない。
【００３５】上述のような計測装置１及び計測方法によ
れば、以下に示すような効果が得られる。行列Ｊ
-1（ｘ）が多くの零要素を含み、且つ、零要素以外の要
素が重複しているので、式 (6)の計算が容易であり、計
算を高速に行うことができる。さらに、１回の計測で行
われる計算回数は減少（図６に示すように、約１３回の
乗除算と約１２回の加減算だけ）するので、従来技術に
比べて計算時間を大幅に短縮できる。この結果、高速で
移動する被計測物体にワ−ク１１を位置合せできる。
れば、以下に示すような効果が得られる。行列Ｊ
-1（ｘ）が多くの零要素を含み、且つ、零要素以外の要
素が重複しているので、式 (6)の計算が容易であり、計
算を高速に行うことができる。さらに、１回の計測で行
われる計算回数は減少（図６に示すように、約１３回の
乗除算と約１２回の加減算だけ）するので、従来技術に
比べて計算時間を大幅に短縮できる。この結果、高速で
移動する被計測物体にワ−ク１１を位置合せできる。
【００３６】なお、図６中のシ−トに表示された式のin
vJ(x)[i][j] はＪ-1（ｘ）のｉ行ｊ列要素を意味してい
る。また、ｘ**2 はｘの２乗を意味している。Ｋｃはカ
メラ系によって決まる定数である。
vJ(x)[i][j] はＪ-1（ｘ）のｉ行ｊ列要素を意味してい
る。また、ｘ**2 はｘの２乗を意味している。Ｋｃはカ
メラ系によって決まる定数である。
【００３７】また、行列Ｊ-1（ｘ）の数値が８個のみで
あるので、メモリの使用量が少なく、記憶部１４のメモ
リを節約できる。なお、本発明は上述の実施例に限定さ
れず、種々に変更することが可能である。
あるので、メモリの使用量が少なく、記憶部１４のメモ
リを節約できる。なお、本発明は上述の実施例に限定さ
れず、種々に変更することが可能である。
【００３８】本実施例の標識２においては、両端のマ−
ク７、７の間隔Ｗに対して、中央のマ−ク８の高さがＷ
／２に設定されているが、この関係を変更した場合で
も、位置・姿勢計測を行うことは可能である。例えば、
丸棒６の高さがＷ／２と異なる場合や、丸棒の６の位置
がいずれか一方のマ−ク７に偏っている場合等が考えら
れる。
ク７、７の間隔Ｗに対して、中央のマ−ク８の高さがＷ
／２に設定されているが、この関係を変更した場合で
も、位置・姿勢計測を行うことは可能である。例えば、
丸棒６の高さがＷ／２と異なる場合や、丸棒の６の位置
がいずれか一方のマ−ク７に偏っている場合等が考えら
れる。
【００３９】これらの場合、Ｊ-1（ｘ）の非零要素の数
は変わらないが、重複する要素の数は少なくなる。この
ため、(i) Ｊ-1（ｘ）を格納するのに要するメモリが若
干増加する。さらに、(ii)Ｊ-1（ｘ）の重複要素が減る
ので、計算量が若干増加する。しかし、従来技術と比較
すれば、計測の高速化が可能である。
は変わらないが、重複する要素の数は少なくなる。この
ため、(i) Ｊ-1（ｘ）を格納するのに要するメモリが若
干増加する。さらに、(ii)Ｊ-1（ｘ）の重複要素が減る
ので、計算量が若干増加する。しかし、従来技術と比較
すれば、計測の高速化が可能である。
【００４０】また、本実施例では、ワ−ク１１がワ−ク
組付け対象４に組付けられるが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、一般的な種々の作業に適用可能であ
る。例えば、ロボットハンド９が対象物を掴む場合など
が考えられる。この場合、カメラ３をロボットハンド９
に取り付け、標識２をロボットハンド９によって掴まれ
る対象物に取り付ける。この際、カメラ３に対して標識
２がある距離で基準姿勢となるとき、ロボットハンド９
が対象物を掴めるようにカメラ３や標識２を配置してお
く。運用時には、計測を繰り返しながらロボットを誘導
し、最終的に標識２がカメラ３に対して基準姿勢となる
ようにする。
組付け対象４に組付けられるが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、一般的な種々の作業に適用可能であ
る。例えば、ロボットハンド９が対象物を掴む場合など
が考えられる。この場合、カメラ３をロボットハンド９
に取り付け、標識２をロボットハンド９によって掴まれ
る対象物に取り付ける。この際、カメラ３に対して標識
２がある距離で基準姿勢となるとき、ロボットハンド９
が対象物を掴めるようにカメラ３や標識２を配置してお
く。運用時には、計測を繰り返しながらロボットを誘導
し、最終的に標識２がカメラ３に対して基準姿勢となる
ようにする。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、遠近差を
有する複数のマ−クが形成されて被計測物体の位置・姿
勢を表す標識と、この標識を撮像する撮像部と、この撮
像部の撮像結果に基づいて標識の画像上位置座標を抽出
する画像処理部と、標識が基準姿勢にあるときの画像上
位置座標を計算し、基準姿勢における画像上位置座標及
び抽出された画像上位置座標の違いを求め、この違いに
基づいて標識の基準姿勢に対する空間内でのずれ量を演
算する演算部と、両画像上位置座標の違い及び標識の基
準姿勢に対する空間内でのずれ量を対応させる行列を、
標識と撮像部の距離に応じて複数記憶した記憶部とを具
備したものである。したがって本発明は、計算量を低減
し、被計測物体の位置・姿勢を高速に計測できるという
効果がある。
有する複数のマ−クが形成されて被計測物体の位置・姿
勢を表す標識と、この標識を撮像する撮像部と、この撮
像部の撮像結果に基づいて標識の画像上位置座標を抽出
する画像処理部と、標識が基準姿勢にあるときの画像上
位置座標を計算し、基準姿勢における画像上位置座標及
び抽出された画像上位置座標の違いを求め、この違いに
基づいて標識の基準姿勢に対する空間内でのずれ量を演
算する演算部と、両画像上位置座標の違い及び標識の基
準姿勢に対する空間内でのずれ量を対応させる行列を、
標識と撮像部の距離に応じて複数記憶した記憶部とを具
備したものである。したがって本発明は、計算量を低減
し、被計測物体の位置・姿勢を高速に計測できるという
効果がある。
【図１】本発明の一実施例の物体位置・姿勢計測装置及
びその使用例を示す構成図。
びその使用例を示す構成図。
【図２】本発明の一実施例の物体位置・姿勢計測装置を
示す構成図。
示す構成図。
【図３】標識を示す説明図。
【図４】座標系の定義を示す説明図。
【図５】本発明の一実施例の物体位置・姿勢計測方法を
示すフロ−チャ−ト。
示すフロ−チャ−ト。
【図６】Ｊ-1（ｘ）の各要素についての計算式が表示さ
れたシ−トを示す図。
れたシ−トを示す図。
１…物体位置・姿勢計測装置、２…標識、３…手先カメ
ラ（撮像部）、４…ワ−ク組付け対象（被計測物体）、
７、８…マ−ク、１２…画像処理部、１３…演算部、１
４…記憶部、２１…部品組立装置。
ラ（撮像部）、４…ワ−ク組付け対象（被計測物体）、
７、８…マ−ク、１２…画像処理部、１３…演算部、１
４…記憶部、２１…部品組立装置。
Claims (4)
- 【請求項１】 遠近差を有する複数のマ−クが形成され
て被計測物体の位置・姿勢を表す標識と、この標識を撮
像する撮像部と、この撮像部の撮像結果に基づいて上記
標識の画像上位置座標を抽出する画像処理部と、上記標
識が基準姿勢にあるときの画像上位置座標を計算し、基
準姿勢における画像上位置座標及び抽出された画像上位
置座標の違いを求め、この違いに基づいて上記標識の基
準姿勢に対する空間内でのずれ量を演算する演算部と、
上記両画像上位置座標の違い及び上記標識の基準姿勢に
対する空間内でのずれ量を対応させる行列を、上記標識
と上記撮像部の距離に応じて複数記憶した記憶部とを具
備した物体位置・姿勢計測装置。 - 【請求項２】 上記撮像部は、多軸式のロボットに設け
られたロボットハンドの先端位置近傍に固定されている
ことを特徴とする請求項１記載の物体位置・姿勢計測装
置。 - 【請求項３】 上記演算部により演算された基準姿勢に
対する上記標識の画像上位置座標のずれ量を基に、前記
多軸式のロボットを制御してずれ量を補正するロボット
制御部を有することを特徴とする請求項１記載の物体位
置・姿勢計測装置。 - 【請求項４】 請求項１或いは請求項２或いは請求項３
記載の物体位置・姿勢計測装置を有することを特徴とす
る部品組立装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041277A JP2791275B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 物体位置・姿勢計測装置及びこれを搭載した部品組立装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041277A JP2791275B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 物体位置・姿勢計測装置及びこれを搭載した部品組立装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248209A true JPH07248209A (ja) | 1995-09-26 |
| JP2791275B2 JP2791275B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=12603956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6041277A Expired - Fee Related JP2791275B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 物体位置・姿勢計測装置及びこれを搭載した部品組立装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791275B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07286820A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Fanuc Ltd | ３次元視覚センサを用いた位置計測方法及び位置ずれ補正方法 |
| CN102501252A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 三一重工股份有限公司 | 一种控制执行臂末端运动的方法及控制系统 |
| JP2015131367A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、制御装置、ロボットシステム及び制御方法 |
| CN110834322A (zh) * | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 株式会社三丰 | 具有辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| CN110834320A (zh) * | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 株式会社三丰 | 与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统 |
| CN110936373A (zh) * | 2018-09-24 | 2020-03-31 | 株式会社三丰 | 具有端部工具计量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| CN116494254A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-07-28 | 佛山隆深机器人有限公司 | 工业机器人位置校正方法和工业机器人 |
| US11745354B2 (en) | 2018-08-16 | 2023-09-05 | Mitutoyo Corporation | Supplementary metrology position coordinates determination system including an alignment sensor for use with a robot |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113167652B (zh) * | 2018-11-21 | 2024-09-06 | 赛默飞世尔科技公司 | 用于快速且准确的痕量气体测量的系统和方法 |
| JP7226775B2 (ja) * | 2019-01-18 | 2023-02-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 誘導結合プラズマ分析システム及び誘導結合プラズマ分析方法 |
| US12117343B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-10-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Sample analysis system, learned model generation method, and sample analysis method |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP6041277A patent/JP2791275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07286820A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Fanuc Ltd | ３次元視覚センサを用いた位置計測方法及び位置ずれ補正方法 |
| CN102501252A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 三一重工股份有限公司 | 一种控制执行臂末端运动的方法及控制系统 |
| JP2015131367A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、制御装置、ロボットシステム及び制御方法 |
| CN110834322A (zh) * | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 株式会社三丰 | 具有辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| CN110834320A (zh) * | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 株式会社三丰 | 与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统 |
| CN110834320B (zh) * | 2018-08-16 | 2023-02-24 | 株式会社三丰 | 与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统 |
| CN110834322B (zh) * | 2018-08-16 | 2023-02-28 | 株式会社三丰 | 具有辅助测量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| US11745354B2 (en) | 2018-08-16 | 2023-09-05 | Mitutoyo Corporation | Supplementary metrology position coordinates determination system including an alignment sensor for use with a robot |
| CN110936373A (zh) * | 2018-09-24 | 2020-03-31 | 株式会社三丰 | 具有端部工具计量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| CN110936373B (zh) * | 2018-09-24 | 2023-02-28 | 株式会社三丰 | 具有端部工具计量位置坐标确定系统的机器人系统 |
| CN116494254A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-07-28 | 佛山隆深机器人有限公司 | 工业机器人位置校正方法和工业机器人 |
| CN116494254B (zh) * | 2023-06-28 | 2023-08-25 | 佛山隆深机器人有限公司 | 工业机器人位置校正方法和工业机器人 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2791275B2 (ja) | 1998-08-27 |
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