JPS59210308A - 三次元座標測定装置 - Google Patents
三次元座標測定装置Info
- Publication number
- JPS59210308A JPS59210308A JP8410183A JP8410183A JPS59210308A JP S59210308 A JPS59210308 A JP S59210308A JP 8410183 A JP8410183 A JP 8410183A JP 8410183 A JP8410183 A JP 8410183A JP S59210308 A JPS59210308 A JP S59210308A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- manipulator
- mark
- camera
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は三次元座標測定装置に係る。
現在使用されている産業ロボットにハンドリング、組立
作業等を行なわせる場合、作業対象あるいは作業環境に
関する位置と距離情報がなければ、ロボットは適切な動
作を行なうことができない。視覚情報の中で明暗や色彩
情報−一テレビカメラ等で高速に入力できるが、位置・
距離情報に関する有効な装置は未だ簡便で精度のよいも
のが開発されていない。
作業等を行なわせる場合、作業対象あるいは作業環境に
関する位置と距離情報がなければ、ロボットは適切な動
作を行なうことができない。視覚情報の中で明暗や色彩
情報−一テレビカメラ等で高速に入力できるが、位置・
距離情報に関する有効な装置は未だ簡便で精度のよいも
のが開発されていない。
現在試みられている位置情報入力方法としては、
（１）両眼立体視法；異なる方向から見た二つの画像の
対応点を求め、三角測量の原理で対応点までの距離を計
算する方法が知られている。
対応点を求め、三角測量の原理で対応点までの距離を計
算する方法が知られている。
この方法において、対応点を求めるとき、画像の小領域
の類似度と相関係数、マツチドフィルタ、対応画素間の
差の絶対値の総和などを評価関数として捜す方法が採ら
れている。
の類似度と相関係数、マツチドフィルタ、対応画素間の
差の絶対値の総和などを評価関数として捜す方法が採ら
れている。
この場合対応点を正確に同定する方法に離点があった。
例えば、安井、白井：“物体認識のだめの両眼立体視”
、電子技術総合研究所粱報第３７巻、第１２号ＰＰ４９
−６７（１９７３）。
、電子技術総合研究所粱報第３７巻、第１２号ＰＰ４９
−６７（１９７３）。
（１１）両眼立体視法で一方の眼を光の投光器に置き換
える方法：この方法は上記の対応点決定問題を避けるた
めに開発されたもので、レーザトラッカシステムと呼ば
れており、レーザ光を任意の方向に投射し、物体表面の
レーザスポットの反射光を画面内の最明点としてイメー
ソダイセクタカメラで検出し三角測量の原理で距離測定
するものである。例えば石井。
える方法：この方法は上記の対応点決定問題を避けるた
めに開発されたもので、レーザトラッカシステムと呼ば
れており、レーザ光を任意の方向に投射し、物体表面の
レーザスポットの反射光を画面内の最明点としてイメー
ソダイセクタカメラで検出し三角測量の原理で距離測定
するものである。例えば石井。
長Ｅｒｌ ：″ル−ザトラッカーによる３次元物体の特
徴抽出”計測自動制御学会論文集第１０巻、８て５号、
ＰＰ ５９９−６０５ （１９７４）。
徴抽出”計測自動制御学会論文集第１０巻、８て５号、
ＰＰ ５９９−６０５ （１９７４）。
佃） レンジファインダ法；この装置では垂直のスリッ
トを通した光を投影し、物体上のスリット像をテレビカ
メラでｌａ測し、両眼立体視の原理によって物体表面ま
での距離を測定する。例えば、官本、北村、白井：゛レ
ンジファインダによる３次元物体の計測”電子技術総合
研究所粟？ｂ： ＋第３５巻、第３号、ＰＰ２９７−３
０７ （１９７１）。
トを通した光を投影し、物体上のスリット像をテレビカ
メラでｌａ測し、両眼立体視の原理によって物体表面ま
での距離を測定する。例えば、官本、北村、白井：゛レ
ンジファインダによる３次元物体の計測”電子技術総合
研究所粟？ｂ： ＋第３５巻、第３号、ＰＰ２９７−３
０７ （１９７１）。
しかしながら、これらの方法では投光器の投影方向の制
御が枦り（１；であるばかシでなく、装置も複靜、高価
になる欠点があった。
御が枦り（１；であるばかシでなく、装置も複靜、高価
になる欠点があった。
本発すＩ４は非接触で対象物の三次元座標を光学的映像
の画像処理で迅速に計測する改良された三次元座標測定
装置を提供することを目的とする。
の画像処理で迅速に計測する改良された三次元座標測定
装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成した本発明による三次元座標測定装置
の構成は、位置測定される対象物の／Ｉ’？定位置に取
付けた大きさと形状が既知のマークと１．核マークの画
像をとらえるＴＶ左カメラ、ｎ Ｔ Ｖカメラの画像信
号を％変換してデジタル画像信号に変換する画像処理装
置と、上記デジタル画像信号、演算に必要な基本データ
、演算手順等を記憶するデータ記憶装置と、該データ記
憶装置のデータに基づいて対象物の三次元座標を演算す
る演算処理装置とからなることを特徴とするものである
。
の構成は、位置測定される対象物の／Ｉ’？定位置に取
付けた大きさと形状が既知のマークと１．核マークの画
像をとらえるＴＶ左カメラ、ｎ Ｔ Ｖカメラの画像信
号を％変換してデジタル画像信号に変換する画像処理装
置と、上記デジタル画像信号、演算に必要な基本データ
、演算手順等を記憶するデータ記憶装置と、該データ記
憶装置のデータに基づいて対象物の三次元座標を演算す
る演算処理装置とからなることを特徴とするものである
。
本発明による三次元座標測定装置を用いたロボット装置
の一つの実施例について図面を参照して説明する。第１
図は本発明による三次元座標測定装置を用いたロボット
装置の構成図である。第１図に示す本発明の三次元座標
測定装置ヲ利用したロボットは、マンホール中のマニピ
ュレータにロボットが接近して工具を引き渡したシマニ
ピュレータから工具を引き受けたりするものである。本
発明による三次元座標測定装置を用いたロボットはマニ
ピュレータの三次元的位置を決定して操作されるもので
ある。
の一つの実施例について図面を参照して説明する。第１
図は本発明による三次元座標測定装置を用いたロボット
装置の構成図である。第１図に示す本発明の三次元座標
測定装置ヲ利用したロボットは、マンホール中のマニピ
ュレータにロボットが接近して工具を引き渡したシマニ
ピュレータから工具を引き受けたりするものである。本
発明による三次元座標測定装置を用いたロボットはマニ
ピュレータの三次元的位置を決定して操作されるもので
ある。
第１図において、１はマンホール、２はマニピュレータ
、３は工具、４はロボット、５はロボット４の腕先端部
に取付けられた光ファイバ、５ａは光ファイバ５の開口
端、６はロボット駆動装置、７は測定対象であるマニピ
ュレータの特定部分に取付けた大きさ及び形状が既知の
マーク、８は光ファイバの観測対象の充分な明るさを得
るだめの照明ランプ、９は光ファイバの開口端で捉えた
映像を映す二次元配列の画素の大きさが既知のＣＣＤＴ
Ｖカメラ、１０はＴＶカメラ９の画像を監視するモニタ
、１１はＴＶ左カメラアナログ画像信号を画像演算処理
装置１２へ伝送する中継台、１２は画像演算処理装置、
１３はロボット４及びマニピュレータ２の動作を指令す
るティーチングボックス、１４はティーチングボックス
１３からの指令借上でロボット４及びマニピュレータ２
を駆動するとともに本発明による三次元座標測定装置の
指令信号に応じてロボット４を駆動する制御装置である
。
、３は工具、４はロボット、５はロボット４の腕先端部
に取付けられた光ファイバ、５ａは光ファイバ５の開口
端、６はロボット駆動装置、７は測定対象であるマニピ
ュレータの特定部分に取付けた大きさ及び形状が既知の
マーク、８は光ファイバの観測対象の充分な明るさを得
るだめの照明ランプ、９は光ファイバの開口端で捉えた
映像を映す二次元配列の画素の大きさが既知のＣＣＤＴ
Ｖカメラ、１０はＴＶカメラ９の画像を監視するモニタ
、１１はＴＶ左カメラアナログ画像信号を画像演算処理
装置１２へ伝送する中継台、１２は画像演算処理装置、
１３はロボット４及びマニピュレータ２の動作を指令す
るティーチングボックス、１４はティーチングボックス
１３からの指令借上でロボット４及びマニピュレータ２
を駆動するとともに本発明による三次元座標測定装置の
指令信号に応じてロボット４を駆動する制御装置である
。
ｇ ２図はマニピュレータ２とロボット４間での工具３
の授受の詳細な機構を説明する説明図を示す。第２図に
おいて、２はマニピュレータ、３は工具、５４はロボッ
ト、５は光ファイバ、５ａは光ファイバ５の開口端、７
はマニピュレータ２の特定位置に取付けられた大きさ、
形状とも既知のマーク、８（りしロボット作業対象の十
分な明るさを得るだめの照明ランプ、１６はロボット４
の工具把持装置、１７はピン、１８ａ、１８ｂは工具３
の把持腕、１９は工具支持台２０に突出したノブ、２０
は工具３を取り付ける工具支持台、２１ ａ 、 ２１
ｂ Ｉｄ、’マニピュレータ２に工具支持台２０を係
着させる取付腕、２２ａ、２２ｂは懸架腕、２３は工具
支持台２０に取付けられた取付腕２１ａ、２１ｂをマニ
ピュレータニビンを挿入して係着する受台、２４は工具
支持台２０の懸架腕２２ａ、２２ｂが懸架される支持Ｊ
２５はマニピュレータ２のアーム、２６はマユ２ユレー
タのアーム２５に固定されたマーク支持棒である。
の授受の詳細な機構を説明する説明図を示す。第２図に
おいて、２はマニピュレータ、３は工具、５４はロボッ
ト、５は光ファイバ、５ａは光ファイバ５の開口端、７
はマニピュレータ２の特定位置に取付けられた大きさ、
形状とも既知のマーク、８（りしロボット作業対象の十
分な明るさを得るだめの照明ランプ、１６はロボット４
の工具把持装置、１７はピン、１８ａ、１８ｂは工具３
の把持腕、１９は工具支持台２０に突出したノブ、２０
は工具３を取り付ける工具支持台、２１ ａ 、 ２１
ｂ Ｉｄ、’マニピュレータ２に工具支持台２０を係
着させる取付腕、２２ａ、２２ｂは懸架腕、２３は工具
支持台２０に取付けられた取付腕２１ａ、２１ｂをマニ
ピュレータニビンを挿入して係着する受台、２４は工具
支持台２０の懸架腕２２ａ、２２ｂが懸架される支持Ｊ
２５はマニピュレータ２のアーム、２６はマユ２ユレー
タのアーム２５に固定されたマーク支持棒である。
第１図及び第２図に示すマニピュレータ・ロボット間工
具授受における本発明の三次元座標測定装置の作用につ
いて説明する。ロボット４の工具把持装置１６に取付け
られた光ファイバ５の先端開口部５ａは、マニピュレー
タ２のマーク支持棒２６に固定されたマーク７をのぞみ
、マーク７の像をとらえ、光フアイバ基部に結合された
ＴＶカメラ９に伝える。ＴＶカメラ９は撮像した画像の
アナログ画像信号をモニタ１０へ伝送しＴＶカメラ９に
よる映像の監視をするとともに、中継台１１を分出して
、画像演算処理装置１２に伝送する。
具授受における本発明の三次元座標測定装置の作用につ
いて説明する。ロボット４の工具把持装置１６に取付け
られた光ファイバ５の先端開口部５ａは、マニピュレー
タ２のマーク支持棒２６に固定されたマーク７をのぞみ
、マーク７の像をとらえ、光フアイバ基部に結合された
ＴＶカメラ９に伝える。ＴＶカメラ９は撮像した画像の
アナログ画像信号をモニタ１０へ伝送しＴＶカメラ９に
よる映像の監視をするとともに、中継台１１を分出して
、画像演算処理装置１２に伝送する。
画像演算処理装置１２は、ＴＶカメラからのアナログ画
像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号に変換する画
像処理装置と、上記デジタル画像信号、演算に必要な基
本データ例えばマーク７０寸法、形状、マーク７とマニ
ピュレータとの位置データ、光フアイバ開口端のロボッ
ト上の位置データ、工具支持台２０の寸法データ、ＴＶ
カメラのレンズ焦点距離ｆ、ＴＶカメラの２次元配列Ｃ
ＯＤ画素の寸法Δｕ１正方形のマーク７０１辺の長さｔ
ｌ等あらゆる演算処理に必要な基本データ及び演算手順
プログラム灼を記憶する記憶装置、及びこれらのデータ
に基づいて対象物の三次元座標を演算する演算処理装置
からなる。
像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号に変換する画
像処理装置と、上記デジタル画像信号、演算に必要な基
本データ例えばマーク７０寸法、形状、マーク７とマニ
ピュレータとの位置データ、光フアイバ開口端のロボッ
ト上の位置データ、工具支持台２０の寸法データ、ＴＶ
カメラのレンズ焦点距離ｆ、ＴＶカメラの２次元配列Ｃ
ＯＤ画素の寸法Δｕ１正方形のマーク７０１辺の長さｔ
ｌ等あらゆる演算処理に必要な基本データ及び演算手順
プログラム灼を記憶する記憶装置、及びこれらのデータ
に基づいて対象物の三次元座標を演算する演算処理装置
からなる。
ロボット４はその先端部にとシ付けた光フアイバ開口部
５ａで、測定対象物でちるマニピュレータ２のマーク７
の像を捉え、ＴＶカメラに光ファイバ５で伝送し、ＴＶ
カメラ９によるアナログ画像信号を上記画像演算処理装
置で処理演算することによって、マーク７と光フアイバ
開口部間の距離２及びＸ、Ｙ方向のずれ量を光学的に決
定し、さらに基本データからロボット４とマニピュレー
タとの三次元的関係位置を計算シ、この値に基づいてロ
ボット及びマニピュレータの指令信号を制御装置１４へ
入力する。
５ａで、測定対象物でちるマニピュレータ２のマーク７
の像を捉え、ＴＶカメラに光ファイバ５で伝送し、ＴＶ
カメラ９によるアナログ画像信号を上記画像演算処理装
置で処理演算することによって、マーク７と光フアイバ
開口部間の距離２及びＸ、Ｙ方向のずれ量を光学的に決
定し、さらに基本データからロボット４とマニピュレー
タとの三次元的関係位置を計算シ、この値に基づいてロ
ボット及びマニピュレータの指令信号を制御装置１４へ
入力する。
制御装置１４は指令信号によってロボット４及びマニぎ
ユレータ２を操作する。
ユレータ２を操作する。
ロポツ＋−４が工具３をマニピュレータ２へ引き渡す場
合は、ロボツｌ−４はそれの把持腕１８ａ。
合は、ロボツｌ−４はそれの把持腕１８ａ。
１８ｂに工具支持台２０の突出したノブ１９ａ。
１９ｂ′ｆ：係止し工具３を把持した状態で、マニピュ
レータ２のマーク７を観測しながらマニピュレータ２と
ロボット４との間の三次元的距離を測定しながら近接し
、ロボット４は、工具３の支持台２０の取付腕２１ａ
、２１ｂがマニピュレータの受台２３に合致され、人あ
るいは他のロボットが取付腕２１ａ；２１ｂと受台２３
にピンを挿入固定し、また、工具３の支持台２０の懸架
腕２２ａ、２２ｂがマニピュレータの支持棒２４に係着
するよう、本発明による三次元座標測定装置で求められ
たマニビュＶ−夕２とロボット４の位置的データに基づ
いた制御装置１４の指令信号によって操作される。工具
３がマニピュレータ２へ係着されると口ｙｌ？ｌドツト
工具把持腕１８ ａ 、 ］、 ８ ｂは工具３から離
脱されロボット４はマニピュレータ２への工具３の引き
餞しを完了する。
レータ２のマーク７を観測しながらマニピュレータ２と
ロボット４との間の三次元的距離を測定しながら近接し
、ロボット４は、工具３の支持台２０の取付腕２１ａ
、２１ｂがマニピュレータの受台２３に合致され、人あ
るいは他のロボットが取付腕２１ａ；２１ｂと受台２３
にピンを挿入固定し、また、工具３の支持台２０の懸架
腕２２ａ、２２ｂがマニピュレータの支持棒２４に係着
するよう、本発明による三次元座標測定装置で求められ
たマニビュＶ−夕２とロボット４の位置的データに基づ
いた制御装置１４の指令信号によって操作される。工具
３がマニピュレータ２へ係着されると口ｙｌ？ｌドツト
工具把持腕１８ ａ 、 ］、 ８ ｂは工具３から離
脱されロボット４はマニピュレータ２への工具３の引き
餞しを完了する。
次にロボット４がマニピュレータ２から工具３を受は取
る場合は、マニピュレータ２は工具３を保持し、所定の
位置に来るようティーチングボックス１３によって操作
される。次いでロボット４のＴ’ Ｖカメラ９は光ファ
イノぐ５を介してマニピュレータ上のマーク７を捉えそ
の画像ｆ２号を処理して本発明による三次元座標位置測
定装置ニよってマニピュレータ上のマーク７の位置を決
定し、これから更に各部の位置が計算され、とれらの値
に基づいて制御装置１４はロボット４を操作し、マニぎ
ユレータ２に接近し工具支持台２０のノブ１９，１９に
ロボット４の把持腕をひっかけるように操作される。ロ
ボット４の把持腕１８ａ 、１８ｂがノブ１９．１９に
係着されると、マニピュレータ２は工具３から遠ざかる
。かくしてマニピュレータ２からロボット４への工具３
の引渡しが完了する。
る場合は、マニピュレータ２は工具３を保持し、所定の
位置に来るようティーチングボックス１３によって操作
される。次いでロボット４のＴ’ Ｖカメラ９は光ファ
イノぐ５を介してマニピュレータ上のマーク７を捉えそ
の画像ｆ２号を処理して本発明による三次元座標位置測
定装置ニよってマニピュレータ上のマーク７の位置を決
定し、これから更に各部の位置が計算され、とれらの値
に基づいて制御装置１４はロボット４を操作し、マニぎ
ユレータ２に接近し工具支持台２０のノブ１９，１９に
ロボット４の把持腕をひっかけるように操作される。ロ
ボット４の把持腕１８ａ 、１８ｂがノブ１９．１９に
係着されると、マニピュレータ２は工具３から遠ざかる
。かくしてマニピュレータ２からロボット４への工具３
の引渡しが完了する。
以」二説Ｆ！ｊＪ Ｌだ本発明による三次元座標測定装
置の座標測定の原理について説明する。
置の座標測定の原理について説明する。
光ファイバ５を介しＣＣＤＴＶカメラに捉えられたマー
ク７のアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換して適当な閾値で
２値化し、２値化画像がモニタ１０に表示される。その
１例を第３図に示す。
ク７のアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換して適当な閾値で
２値化し、２値化画像がモニタ１０に表示される。その
１例を第３図に示す。
２値化画像の鹿・ｌＮＡ系ｘ、ｙを第３図に示すように
設定したとき、マーク７の２値化画像の境界線追跡アル
ゴリズムは例えばＡ、Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ″Ｃｏｎｎｅ
ｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｉｃｔｕｒ
ｅｓ”Ｊ、Ａｓ５ｏｃ。
設定したとき、マーク７の２値化画像の境界線追跡アル
ゴリズムは例えばＡ、Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ″Ｃｏｎｎｅ
ｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｉｃｔｕｒ
ｅｓ”Ｊ、Ａｓ５ｏｃ。
Ｃｏｍｐｕｔ、１１１１ａｃ１１． 、ＶＯＬ、１７．
Ｎ［ＬＩ ＰＰ １４６〜１６０（１９７０）により
抽出される。このとき抽出された境界線のｘ ｒ ’Ｉ
座標列を境界座標リス）ＢＬと呼び、 ＢＬ ＝ （ｘ（ｉ） 、 ｙ（ｉ） ） ４凶、（Ｎ
は全境界画素数）で表わす。ま／ハ泥３図の２値化画像
から抽出された境界座標リストの例を第１表に示す。
Ｎ［ＬＩ ＰＰ １４６〜１６０（１９７０）により
抽出される。このとき抽出された境界線のｘ ｒ ’Ｉ
座標列を境界座標リス）ＢＬと呼び、 ＢＬ ＝ （ｘ（ｉ） 、 ｙ（ｉ） ） ４凶、（Ｎ
は全境界画素数）で表わす。ま／ハ泥３図の２値化画像
から抽出された境界座標リストの例を第１表に示す。
第１表
このように生成した境界座標リス）（ｘ（ｉ）、ｙ（ｉ
））、Ｎ から境界線の頂点を次のように計算すｌ＝
す る。第４図に示すマークの二値化表示において、境界点
ｘ （ｉ） ＋ ｙ （ｉ）を中心とし±に単位離れた
境界点に向け、局所ベクトルｔｉｋ ｔ ｓｉｋτ考え
る。
））、Ｎ から境界線の頂点を次のように計算すｌ＝
す る。第４図に示すマークの二値化表示において、境界点
ｘ （ｉ） ＋ ｙ （ｉ）を中心とし±に単位離れた
境界点に向け、局所ベクトルｔｉｋ ｔ ｓｉｋτ考え
る。
ｔＨ，−（ｘ（ｉ−ｋ）−ｘ（ｉ） 、ｙ（ｉ−ｋ）
７（ｉ））６「呈、＝（ｘ（ｉ十ｋ）−ｘ（ｉ）
、ｙ（ｉ＋ｋ）−７（ｉ））このときベクトルｔｉｌ
（とｓｉｋのなす角θ（ｉ）の半値角β（ｉ）を考える
と、 β１＝０（ｉ）／２＝ｔａｎ （ｓｔｎθ（ｉ）／１＋
。。８θ（１））となる。
７（ｉ））６「呈、＝（ｘ（ｉ十ｋ）−ｘ（ｉ）
、ｙ（ｉ＋ｋ）−７（ｉ））このときベクトルｔｉｌ
（とｓｉｋのなす角θ（ｉ）の半値角β（ｉ）を考える
と、 β１＝０（ｉ）／２＝ｔａｎ （ｓｔｎθ（ｉ）／１＋
。。８θ（１））となる。
ここで、
（七荏×ｓ品）はベクトルｔｖｋとｓｔの外債。
（ｔ″・ｓＴ″）はベクトルｔｉとｓｔの内ａｉｋ
ｌｋ を表わす。第４図に示すような境界線から計算した半値
角関数β（ｉ）の例を第５図に示す。第５図から明らか
なように頂点のまわりでは、そこで計算した局所ベクト
ルｊｉｋ ＋ ８ｉｋの成す角β（ｉ）が急激に変化し
ているので、β（ｉ）の極値（第５図中矢印の位置）を
求めることにより、原画像の頂点を自動的に抽出する。
ｌｋ を表わす。第４図に示すような境界線から計算した半値
角関数β（ｉ）の例を第５図に示す。第５図から明らか
なように頂点のまわりでは、そこで計算した局所ベクト
ルｊｉｋ ＋ ８ｉｋの成す角β（ｉ）が急激に変化し
ているので、β（ｉ）の極値（第５図中矢印の位置）を
求めることにより、原画像の頂点を自動的に抽出する。
ここで自動抽出された頂点ｘ ｒ ３’の座標を（ｘ（
ｖｉ）、ｙ（ｖｉ） ）、ｎ（ただしＶＨは頂点の総数
）ｌ＝１ と表わす。
ｖｉ）、ｙ（ｖｉ） ）、ｎ（ただしＶＨは頂点の総数
）ｌ＝１ と表わす。
かくして作業対象物に取付けたマーク７の大きさ、形状
を例えば正方形に選択すると、次式により容易にマーク
像の一辺の長さｕｖｉ ｒ Ｖｉ”が計算できる。
を例えば正方形に選択すると、次式により容易にマーク
像の一辺の長さｕｖｉ ｒ Ｖｉ”が計算できる。
ｕｙｉ ＩＶｉ＋１ ”Δｕ （ｘ（ｖ４＋ｔ）−ｘ
（ｖｉ））＋０’（ｖｉ＋１）−ｙ（ｖｌ））まただし
ΔＵ はデジタル画像の１画素当りの大きさである。と
ころでＴＶカメラ光学系の焦点距離をｆ％観測マークの
実際の１辺の大きさをｔ１光ファイバ開口部と観測マー
ク間の距離をｚルンズとＣＣＤＴＶカメラのＣＣＤ画素
二次元配列面までの距離をｂ１マーク像の大きさをＵと
すると、レンズの公式よシ次式が成立する。
（ｖｉ））＋０’（ｖｉ＋１）−ｙ（ｖｌ））まただし
ΔＵ はデジタル画像の１画素当りの大きさである。と
ころでＴＶカメラ光学系の焦点距離をｆ％観測マークの
実際の１辺の大きさをｔ１光ファイバ開口部と観測マー
ク間の距離をｚルンズとＣＣＤＴＶカメラのＣＣＤ画素
二次元配列面までの距離をｂ１マーク像の大きさをＵと
すると、レンズの公式よシ次式が成立する。
↓＋１−１
ｂｆ
またレンズの倍率Ｍは次式で定義される。
観測マークの大きさｔが一定の場合、マーク像の大きさ
と観測距’ｆ４ｔｎＺとの間には次の式が成立する。
と観測距’ｆ４ｔｎＺとの間には次の式が成立する。
Ｚ ＝ ｔｂ／
したがって、マーク像の大きさ１１から作業対象物迄の
距離２を自動的に計算することができる。
距離２を自動的に計算することができる。
距離Ｚと１″夕の大きさＵとの関係を第６図に示す。
丑た、目標地点と現在位置との左右方向Ｘ及び上下方向
ＹのずれＪｉマΔＸ及びΔＹは次式により計算できる。
ＹのずれＪｉマΔＸ及びΔＹは次式により計算できる。
ΔＸ＝ＭΔＸ
ΔＹ＝ＭΔｙ
ただし、ΔＸ、Δｙは目標地点と現在位置とのデソタル
画像面内でのずれ量である。
画像面内でのずれ量である。
以上の演算は、第１図に示す画像演算処理装置１２の演
算処理装置部で行なわれ、作業対象物であるマニピュレ
ータの特定点に設けられたマーク７に対する四ボット４
の光フアイバ開口端部の三次元的相対位置が求まるので
画像演算処理装置１２はマニぎユレータ２の工Ａ懸架装
置であるピン２３や支持棒２４とロボット４に保持され
た工具３の懸架部である取付腕２１ａ。
算処理装置部で行なわれ、作業対象物であるマニピュレ
ータの特定点に設けられたマーク７に対する四ボット４
の光フアイバ開口端部の三次元的相対位置が求まるので
画像演算処理装置１２はマニぎユレータ２の工Ａ懸架装
置であるピン２３や支持棒２４とロボット４に保持され
た工具３の懸架部である取付腕２１ａ。
２１ｂや懸果腕２２ａ 、２２ｂとの詳細なオ目対的三
次元位置が計算されこれによってロボット４はマニピュ
レータ２へ接近するよう制御装置１４によって［１動さ
れ、新しい移動に応じて上記の演算が迅速に繰返されて
行なわれ、ロボットｕ：画像処理データに基づいて所望
の行動をとるよう操作される。また画像演算処理装置の
演３今結果等で記録に必要々データは処理データ出力装
置から必要に応じて出力される。
次元位置が計算されこれによってロボット４はマニピュ
レータ２へ接近するよう制御装置１４によって［１動さ
れ、新しい移動に応じて上記の演算が迅速に繰返されて
行なわれ、ロボットｕ：画像処理データに基づいて所望
の行動をとるよう操作される。また画像演算処理装置の
演３今結果等で記録に必要々データは処理データ出力装
置から必要に応じて出力される。
本発明による三次元座標測定装置における演算処理のフ
ローチャートを第７図に示す。
ローチャートを第７図に示す。
本発明による三次元座標測定装置によれば、従来の両眼
立体視法によるものに比較すれば、単一のＴＶカメラで
大きさ、形状の特定されたマークを観測することによっ
て三次元座標を精度よく迅速な演算処理で求めることが
でき、従来法の如く対応点の同定の複雑な問題もない。
立体視法によるものに比較すれば、単一のＴＶカメラで
大きさ、形状の特定されたマークを観測することによっ
て三次元座標を精度よく迅速な演算処理で求めることが
でき、従来法の如く対応点の同定の複雑な問題もない。
また従来の接斂子を移動させる方法と比較しても、島速
に対象物の三次元座朽を計測できる。
に対象物の三次元座朽を計測できる。
本３＋、；明によるものは光学的三次元座標測定装置で
あるので機械部分がなくデータ処理装置による高い信頼
性を保１ｉｉＥするものである。また本発明によるもの
は光学的に測定するものであるため対象物に接触子等を
あてこれによって対象物を傷けるというようなこともな
く、対象物を移動させたりすることもなくかかる点にお
いても勝れている。
あるので機械部分がなくデータ処理装置による高い信頼
性を保１ｉｉＥするものである。また本発明によるもの
は光学的に測定するものであるため対象物に接触子等を
あてこれによって対象物を傷けるというようなこともな
く、対象物を移動させたりすることもなくかかる点にお
いても勝れている。
９’，ｒ ｉ図は本発明による三次元座標測定装置を装
備した本発明の一つの実施例のロボット装置の構成図、
第２図は２１５１図に示すもののロボット・マニピュレ
ータ凹の工具引渡しの機構説明図ｓ （’．ｒｖ ３図
は２値化画像の図、第４図はマークの頂点を求める計算
法の説明図、第５図は半値角門敷の図％ Ｌ ６図は観
測点と対象物間圧Ｍと画素上の対象物像の大きさの関係
を示した図、ｍｓ ７図はフローチャートである。 図面中、 １はマンポール、 ２はマニピュレータ、 ３は工具、 ４はロボット、 ５は光ファイバ、 ６はロボット装置態動装置、 ７はマーク、 ８は照明ランプ、 ９はＴＶカメラ、 １０はモニタ、 １１は中細：台、 １２は画像演算処理装置、 １３はティーチングボックス、 １４は制御装置である。
備した本発明の一つの実施例のロボット装置の構成図、
第２図は２１５１図に示すもののロボット・マニピュレ
ータ凹の工具引渡しの機構説明図ｓ （’．ｒｖ ３図
は２値化画像の図、第４図はマークの頂点を求める計算
法の説明図、第５図は半値角門敷の図％ Ｌ ６図は観
測点と対象物間圧Ｍと画素上の対象物像の大きさの関係
を示した図、ｍｓ ７図はフローチャートである。 図面中、 １はマンポール、 ２はマニピュレータ、 ３は工具、 ４はロボット、 ５は光ファイバ、 ６はロボット装置態動装置、 ７はマーク、 ８は照明ランプ、 ９はＴＶカメラ、 １０はモニタ、 １１は中細：台、 １２は画像演算処理装置、 １３はティーチングボックス、 １４は制御装置である。
Claims (1)
- 位置測定される対象物の特定位置に取付けた大きさと形
状が既知のマークと、該マークの画像をとらえるＴＶカ
メラと、該ＴＶカメラの画像信号を％変換してデジタル
画像信号に変換する画像処理装置と、上記デジタル画像
信号、演算に必要な基本データ、演算手順等を記憶する
データ記憶装置と、該データ記憶装ｆｉ、４４のデータ
に基づいて対象物の三次元座標を演算する演算処理装置
とからなることを特徴とする三次元座標測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8410183A JPS59210308A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 三次元座標測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8410183A JPS59210308A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 三次元座標測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59210308A true JPS59210308A (ja) | 1984-11-29 |
Family
ID=13821122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8410183A Pending JPS59210308A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | 三次元座標測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59210308A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0390804A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ３次元位置計測方法 |
| EP0473010A2 (de) * | 1990-08-25 | 1992-03-04 | Firma Carl Zeiss | Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Objektoberflächen |
| CN112781521A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-11 | 北京信息科技大学 | 一种基于视觉标记的软体操作器形状识别方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624503A (en) * | 1979-08-04 | 1981-03-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Position detecting device |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP8410183A patent/JPS59210308A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624503A (en) * | 1979-08-04 | 1981-03-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Position detecting device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0390804A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ３次元位置計測方法 |
| EP0473010A2 (de) * | 1990-08-25 | 1992-03-04 | Firma Carl Zeiss | Verfahren zur berührungslosen Vermessung von Objektoberflächen |
| CN112781521A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-05-11 | 北京信息科技大学 | 一种基于视觉标记的软体操作器形状识别方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI496108B (zh) | AR image processing apparatus and method | |
| JP6594129B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、プログラム | |
| JP6324025B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法 | |
| WO2011105522A1 (en) | Three-dimensional measurement apparatus, processing method, and non-transitory computer-readable storage medium | |
| CN108177143A (zh) | 一种基于激光视觉引导的机器人定位抓取方法及系统 | |
| CN105043246A (zh) | 探测设备、探测方法和操纵器 | |
| JPH1163927A (ja) | 頭部位置・姿勢の計測装置および作業監視装置 | |
| US10766145B2 (en) | Eye in-hand robot | |
| WO2018043524A1 (ja) | ロボットシステム、ロボットシステム制御装置、およびロボットシステム制御方法 | |
| KR101972432B1 (ko) | 레이저비전 센서 및 그 보정방법 | |
| JP2002008012A (ja) | 対象物体の位置・姿勢算出方法及び観測カメラの位置・姿勢算出方法 | |
| JP7448633B2 (ja) | 複数のカメラにて撮像された画像に基づいて物体の表面の位置情報を生成する三次元測定装置 | |
| JPH05318361A (ja) | 物体操作方式 | |
| Borrmann et al. | Spatial projection of thermal data for visual inspection | |
| JPS59210308A (ja) | 三次元座標測定装置 | |
| JP2778376B2 (ja) | カメラ視点変更方式 | |
| RU139478U1 (ru) | Система управления роботизированным объектом | |
| JP3516668B2 (ja) | ３次元形状認識方法、装置およびプログラム | |
| WO2019093299A1 (ja) | 位置情報取得装置およびそれを備えたロボット制御装置 | |
| Maddalena et al. | Innovations on underwater stereoscopy: the new developments of the TV-Trackmeter | |
| JPH0371043B2 (ja) | ||
| WO2022172471A1 (ja) | 支援システム、画像処理装置、支援方法およびプログラム | |
| CN113297952B (zh) | 一种复杂环境下绳驱柔性机器人的测量方法和系统 | |
| KR102498028B1 (ko) | 감시 카메라 시스템 및 그 시스템 사용 방법 | |
| JPH0973543A (ja) | 画像処理装置 |