JPS60218003A - ロボツト用ビジヨンセンサ - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、ロボットハンドによる被把持物体の把持に
際し、当該被把持物体の位置姿勢を検出するロボット用
ビジョンセンサに関するものである。

［従来技術］ 従来、この種装置として、たとえば、第１図に示すもの
が知られている。この図において、（１）はロボットア
ーム、（２）はロボットハンド、、（３）はテレビカメ
ラ、（４）は対物レンズ、（５）は鏡筒、（６）は被把
持物体、（？）は透過体、（８）は照明装置、（８）は
透過光線、Ｌは透過体（７）と対物ビカメラ（３）の撮
像面との距離を示す゛、しかして、上記テレビカメラ（
３）、対物レンズ（４）、鏡筒（５）、照明装置（８）
によりビジョンセンサが構成されている。また、第２図
は第１図中のＢ方向からみた概略図である。

つぎに動作について説明する。透過体（？）　）：に置
かれた被把持物体（６）は照明装置（８）によって透過
照明され、対物レンズて４）、鏡筒（５）を介してテレ
ビカメラ（３）の撮像面一ヒには被把持物体（６）の画
像を得る。この画像の位置情報から、一般には、被把持
物体（６）がロボットハンド（２ａ）　。

（２ｂ）のほぼ中央に位置するように、ロボットアーム
（１）を位置決めし、さらにロボットアーム（１）を図
中へ方向に、すなわち被把持物体（８）側に移動し、そ
の後、ロボットハンド（２ａ’）　、　（２ｂ）により
。

被把持物体（８）を把持する。

従来のビジョンセンサは上記のように構成されているの
で、たとえば、第３図に示すように、被把持物体（８）
を高倍率で撮像する場合、図中Ｌ１で示すように、対物
レンズ（４ａ）が被把持物体（８）に近接し、またＭｌ
　で−示すように鏡筒（５−ａ）が長くなり、被把持物
体（８）を把持するためのロボットハンド（２ａ）　、
　（２ｂ）の形状、駆動方法などに関する設計の制約要
件が増え、またＭ寸法の増加に伴なう重量の増大、さら
には、高倍率下での撮像においては、焦点深度が浅くな
るため、自動焦点の機能すなわち光軸方向の微動機能を
ロボットアーム（１）に具備させねばならない欠点があ
った。

［発明の概要］ この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、被把持物体にたとえば、レーザ
光線のような空間的・時間的にコヒーレントな光を照射
し、その投影像をテレ、ビ、カメラなどの撮像素子によ
り検知することにより、対物レンズおよび自動焦点機能
が不要なロボット用ビジョンセンサを提供することを目
的としている。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を第４図〜第６図により説明
する。

第４図において、（１０）はレーザ光線、（１１）はコ
リメータ、（１２）は集光レンズ、　（１３）は集光レ
ンズ（１２）の焦点、（１４）は透過光線、（１５）は
投影像、θは光線の拡がり角である。また、第５図にお
いて、（１８）は投影像（１５）を撮像するための２次
元のたとえばテレビカメラなどの撮像素子であり、この
撮像素子（１Ｂ）は、ロボットハンド（２ａ）および（
２ｂ）が被把持物体（８）を基準位置に把持する位置と
同一の軸（１７）上に位置して、ロボットアーム（１）
に設けられている。さらに、第６図において、（１８）
は光学フ、イルタでレーザ光線（１０）のみを検出する
ための撮像素子（１Ｂ）の前面に！付けられている。

つぎに、動作を説明する。第４図、第５図において、空
間的・時間的にコヒーレントなレーザ光線（ｌＯ）はコ
リメータ（１１）によって、拡大された平行光線となり
、集光レンズ（１２）により焦点（１３）の位置で集光
し、拡がり角θで透過体（７）に支持された被把持物体
（８）を通過し、投影像（１５）を得る。この投影像（
１５）は、透過光線（１４）が空間的・時間的にコヒー
レントであるため、任意の位ｆｆｉでぼけのない鮮明な
像となる。投影像（１５）および透過光線（１４）はフ
ィルタ（１８）を介して撮像素子（ＩＢ）で撮像される
。被把持物体（８）と投影像（１５）との倍率について
は、第６図中の透過体（７）と撮像素子（１６）との距
離りを選定することにより、すなわち、ロボットアーム
（１）の位置を変えることによって自在に設定すること
ができる。

なお、上記実施例では、拡大投影像を得るための手段を
示したが、第７図に示すように、集光レンズ（１２）と
焦点（１３）との間に被把持物体（８）を配置し、さら
に図中の透過体（７）と焦点（１３）との距離Ｅおよび
焦点（１３）と撮像素子（１Ｂ）との距離Ｆの関係が、
ＥＬＦであれば、縮小投影像（１８）が得られ、Ｅ≦Ｆ
であれば１等倍もしくは拡大の投影像が得られることに
なる。また、集光レンズ（１２）を取り除けば、平行光
線で被把持物体（６）が照明されることから、常に倍率
が１の投影像を得ることもできる。また、上記実施例に
おいては、コリメータ（１１）と集光レンズ（１２）を
用いたが、特に拡大投影像を得たい場合は、第４図中の
ほぼ焦点（ＩＢ）の位置に、半導体レーザを配置して用
いてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、被把持物体に空間的
・時間的にコヒーレントな光を照射し、被把持物体の投
影像を撮像するようにしたことから、対物レンズおよび
自動焦点機能の不要なロボット用ビジョンセンサが得ら
れるとともに、それによってロボットアームの軽量化が
可能となり、また空間的な制約が排除されることにより
、ロボットハンドの設計が容易となる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の斜視図、第２図は第１図を矢印Ｂ方向
から見た図、第３図は作用説明図、ｗ４４図はこの発明
の概念を示す斜視図、第５図はこの発明の一実施例を示
す斜視図、第６図はＩｓ５図を矢印Ｃ方向から見た図、
第７図はこの発明の他の実施例を示す概略図である。 （１）ｒ・・・ロボットアーム、（２ａ）　、　（２ｂ
）・・・ロボットハンド、（Ｂ）・・・被把持物体、（
ｌＯ）・・・レーザ光線。 （１５）・・・投影像、（１Ｂ）・・・撮像素子、（１
Ｂ）・・・投影像。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を牙す。 代理人　大　岩　増　雄 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットハンドによる被把持物体の把持に際し、
   当該被把持物体の位置姿勢を検出するロボット用ビジョ
   ンセンサにおいて、上記被把持物体にコヒーレントな光
   を照射してその投影像を形成し、上記被把持物体の把持
   基準位置のほぼ中央の軸上に位置してロボットアームに
   設けられた撮像素子により、上記被把持物体の投影像を
   検出するようにしたことを特徴とするロボット用ビジョ
   ンセンサ。