JPS59203906A - 平面の傾斜検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物体平面の２次元的な傾きを光学的に検出す
る平面の傾斜検出装置に関する。

物体平面の傾斜を検出する技術は、たとえば産業用ロボ
ットを用いる組立作業において重要である。すなわち、
舞声検出装置をロボットの手先に取シ付け、これを用い
て手先に対する対象物体平面の傾きを横細し、ロボット
の手先姿勢の位置決めをする。これまで各種方式の研究
が進められているが、光学的に物体平面の傾斜を検出す
る手段としては、第１図に示すような装置が知られてい
る。図において、（１）は光源、（２ａ）、（２ｂ）は
、光検出器、（３）は集光レンズ、（４）は光源（１）
から放射されるビームに対して垂直に位置する検出対象
物、（５）は光源（１）から放射されるビームに対して
一定の勾配を有する検出対象物である。（６）は検出対
象物（４）から反射されると光量分布で、（７）は検出
対象物体（５）から反射される光量分布である。ところ
で、光源（１）から放射される光ビームは、集光レンズ
（３）よシ、検出対象物（４）または（５）上に結像さ
れる。光源（１）からの投射軸が検出対象物（４）の平
面と直交している場合には、検出対象物（４）の平面か
らの反射強度分布は光量分布（６）で示されるようにな
る。このため、集光レンズ（３）付近に設置された光検
出器（２ａ）％（２ｂ）の出力が等しくなる。また、検
出対象物（５）の平面が光投射軸に対して勾配を有する
場合は、検出対象物（５）の平面からの反射強度分布が
光量分布（７）で示されるようになシ、このため光検出
器（２ｂ）の出力方が光検出器（２ａ）の出方よシも大
きな値となる。すなわち、反射強度分布に非対称性が生
ずるため、光検出器（２ａ　）（２ｂ）の出力の差を検
出することで検出対象物（５）の平面の傾斜を検出する
ことが可能となる。

上記のように構成した従来の傾斜検出装置によれば、検
出対象物の表面が均一な反射特性を持っている場合には
精度よく傾斜度を検出できる。しかしながら、検出対象
物の平面によごれ、しみ、あるいは錆びなどの外乱があ
る場合には、反射強度分布にひずみが生じ検出値に誤差
が生じたシ、定量的な傾斜角の測定がおこなえないなど
の欠点があった。

本発明は上記のような欠点を解決するためになされたも
ので、検出対象平面の傾斜角を精度よく検出する傾斜検
出装置を得ることを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、集光された光ビー
ムをスリット状の先後に変換して放射する第１の光源、
第１の光源の投光軸と交叉する受光軸を持つ２次元撮像
素子、前記交叉点において第１の光源によ多形成される
スリット状の光像と直交するスリット状の光源によ多形
成されるスリット状の光像と直交するスリット状の光像
を放射する第２の光源、２次元撮像素子の出力信号から
スリット状の光像対を抽出する手段及び２次元撮像素子
の検出スリット形状対の位置情報から検出対象物平面の
２方向の傾きを判断し処理する手段を備えた平面の傾針
検出装置を提供するものである。以下、図面をもちいて
本発明を説明する。

第２図は本発明の実施例を示す斜視図である。

図において、（９ａ）、（９ｂ）はスリット状の光像を
放射する光源、ＣＬＯは２次元撮像装置、（ロ）は基台
である。（１２ａ）、（１２ｂ）は、光源（９ａ）、（
９ｂ）から放射されるスリット状の結像された光像で、
（至）は検出対象物である、またα◆は２次元撮像装置
（至）からの画像信号を２値化する２値化回路であシ、
（至）は２値化回路α◆によって出力されたスリット状
光源（１２ａ）％（１２ｂ）の位置情報から検出対象物
（至）の平面の傾きを判断処理する判断処理部である。

なお、光源（９ａ）と光源（９ｂ）のスリットは２次元
撮像装置Ｏｏの受光面平面内において、互いに９０°の
角度をなすように設置されている。また、光源（９ａ）
及び光源（９ｂ）の投光軸は、２次元撮像装置（至）の
受光軸上の一点において又又するよう配置されている。

さらに二次元撮像装置（転）、光源（９ａ）、（９ｂ）
は基台（ロ）内に固定されている。

上記のように構成した本発明の詳細な説明すれば次の通
シである。光源（９ａ）、　（９ｂ）から放射される光
ビームは、検出対象物（至）の平面上にスリット状の光
像（１２ａ、）、（１２ｂ）を形成する。これらの光像
は、２次元撮像装置（至）によシミ気信号に変換され、
２値化回路α４において適当なしきい値と比較され、ス
リット状光源のみが抽出される。

ところで、光源（９ａ）、（９ｂ）は、２次元撮像装置
α０の受光面座標系のＸ軸及びＹ軸上忙配置されておシ
、かつそれぞれの光源（９ａ）、（９ｂ）は受光軸上の
あらかじめ定められた距離に投射軸が交叉するように構
成されているので、上記の設定距離上に検出対象物（至
）がアシ、かつ検出対象物（至）の平面の法線方向と、
２次元撮像装置αＯの受光軸とが一致している場合には
、撮像装置（至）の出力として、第６図に示す形状が検
出される。図において、１６ａ、　１６ｂは、スリット
像でアシ、受光面座標系のＸ軸、Ｙ軸上にあって直交し
ている。

次に第４図に示すように検出対象物（至）の平面が、撮
像装置■の受光軸に対してＹｏ軸まわシの回転を生じた
ときは、撮像装置αＯの検出する画像は第５図に示すよ
う忙なる。従って、検出対象物（至）の平面の傾きαは
、第５図におけるスリット像（１６ａ）のＸ−Ｙ座標系
での回転角ｒに反映される。

また、第６図に示すように、検出対象物的の平面のん軸
まわシの傾きが生じた場合には、第７図に示す形状が撮
像装置Ｑ０によシ検出される。このとき、検出対象平面
の傾斜角は検出されたスリット像（１６ｂ）の回転δに
反映される。

以上にのべた平面の傾斜検出装置によれば、判断処理部
（ト）はマイクロコンピュータなどからなるプログラム
可能な装置でメ夛、２値化回路α尋によシ２値化された
画像情報をメモリに貯えこれを解析する。すなわち、検
出した画像データから各スリット形状の端点位置　Ａ　
（Ｘａ、Ｙａ　）、Ｂ　（Ｘｂ、Ｙｂ　）＋Ｃ（ＸＣ，
ＹＣ）、　　Ｄ（Ｘｄ、　Ｙｄ）を求め、以下に示す式
によシ検出対象物（至）の平面の撮像装置（１０Ｋ対す
る２方向の傾きを求めることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば対象平
面の表面反射特性による影響を受けずに対象平面の傾き
を精度よく確実に検出できる等の顕著な効果をあげるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の傾斜検出装置の一例を示す平面図、第２
図５、第４図、第６図はそれぞれ本発明の一実施例を示
す斜視図、正面図及び正面図、第６図、第５図及び第７
図は検出対象物がそれぞれ第２図、第４図及び第６図で
示した位置にある場合に本発明装置が検出した画像図で
ある。 ９ａ、９ｂ・・・光源、　　１０・・・２次元撮像装置
１３・・・検出対象物　１４・・・２値化回路　１５・
・・判断処理部 代理人大岩増雄 第６図 ９０ 第７図 手続補正書（０発） 特許庁長官殿 １・事件の表示　　　特願昭５８−７８５０２号２、発
明の名称 平面の傾斜検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八部 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 （１）明細書第６頁第６行の「出力方が」を「出力の方
が」と補正する。 （２）明細書第６頁第２０行の「先後に」を１元像に」
と補正する。 （３）明細書第４頁第４行の「光源によシ形成されるス
リット状の光像と直交するスリット状の」を削除する。 （４）明細書第４頁第１０行の１傾針検出装置」を「傾
斜検出装置」と補正する。 （５）明細書第５頁第１５行の「スリット状光源」全ス
リット状元像」と補正する、 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 集光された光ビームをスリット状の光像に変換して放射
   する第１の光源、第１の光源の投光軸と交叉する受光軸
   を持つ２次元撮像素子、前記交叉点において前記第１の
   光源にょシ形成されるスリット状の光像と直交するスリ
   ット状の光像を放射する第２の光源、前記２次元撮像素
   子の出方信号から前記スリット状の光像対を抽出する手
   段及び前記２次元撮像素子の検出スリット形状対の位置
   情報から検出対象物平面の２方向の傾きを判断し処理す
   る手段を備えた平面の傾斜検出装置。