JPS61209894A - ロボツト用視覚センサ - Google Patents
ロボツト用視覚センサInfo
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- JPS61209894A JPS61209894A JP4842985A JP4842985A JPS61209894A JP S61209894 A JPS61209894 A JP S61209894A JP 4842985 A JP4842985 A JP 4842985A JP 4842985 A JP4842985 A JP 4842985A JP S61209894 A JPS61209894 A JP S61209894A
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- light beam
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は変調された光ビームを用い、三角測量法の原理
にもとづいて、物体の表面形状を測定するロボット用視
覚センナに関するものである。特に７０ Ｋ）Ｉ、以上
の高速変ｌ１ｌｆ：うけ走光ビームの利用と、光ビーム
の方向変換および受光器の視線の方向変換に、平面また
は凹面の回転鏡を用いることによって、妨害雑音光を除
去し、速やかにかつ継続的く、物体の表面を測定できる
ロボット用視覚センナを経済的に実現できろようにした
ものである。したがって、本発明のロボット用視覚セン
サはアーク溶接ロボット、組立ロボット、知能ロボット
等のロボットの視覚セ／すとして用いることができる。
にもとづいて、物体の表面形状を測定するロボット用視
覚センナに関するものである。特に７０ Ｋ）Ｉ、以上
の高速変ｌ１ｌｆ：うけ走光ビームの利用と、光ビーム
の方向変換および受光器の視線の方向変換に、平面また
は凹面の回転鏡を用いることによって、妨害雑音光を除
去し、速やかにかつ継続的く、物体の表面を測定できる
ロボット用視覚センナを経済的に実現できろようにした
ものである。したがって、本発明のロボット用視覚セン
サはアーク溶接ロボット、組立ロボット、知能ロボット
等のロボットの視覚セ／すとして用いることができる。
（従来の技術）
従来のロボット用七ンサとしては、目的和名じて種々の
形のものが用いられている。例えばアーク溶接の場合は
磁気センサ、ＩＴＶカメ２とレーザ光を用いる光切断法
等が用いられてぃふ。
形のものが用いられている。例えばアーク溶接の場合は
磁気センサ、ＩＴＶカメ２とレーザ光を用いる光切断法
等が用いられてぃふ。
（発明が解決しようとする問題点）
前記の磁気センサ法は磁性体に差動結線されたλつの検
出コイルに誘起される電圧の差にもとづいて、物体表面
からの距離を求めるものであるが、測定対象は金属に限
られる欠点がある。また、 Ｉ’ｆｆカメラとレーザ光
を用いる方法は、板状のレーザ光を物体表面に投射し、
その時生ずる光の明るい線を斜め横からＩＴＶカメラで
撮像し、その偉の形から物体表面の形状を知る方法であ
る。これはアーク溶接のように強い妨害光がある時は、
雑音光妨害を除去するのが面倒であシ、アーク溶接点と
測定点との距離はｆ（２６以上が必要である。さらにま
た、物体表面をレーザビームで走査し、その時生ずる明
るい輝点の動きを受光器の細長い線形受光素子でとらえ
、線形受光素子の受光面における輝点像の位置から、輝
点の方向を決め、三角測量の原理により輝点の位置を求
める方法もあるが、雑音光の妨害除去が面倒で雑音光が
強い場合は誤差が大きくなる欠点があった。
出コイルに誘起される電圧の差にもとづいて、物体表面
からの距離を求めるものであるが、測定対象は金属に限
られる欠点がある。また、 Ｉ’ｆｆカメラとレーザ光
を用いる方法は、板状のレーザ光を物体表面に投射し、
その時生ずる光の明るい線を斜め横からＩＴＶカメラで
撮像し、その偉の形から物体表面の形状を知る方法であ
る。これはアーク溶接のように強い妨害光がある時は、
雑音光妨害を除去するのが面倒であシ、アーク溶接点と
測定点との距離はｆ（２６以上が必要である。さらにま
た、物体表面をレーザビームで走査し、その時生ずる明
るい輝点の動きを受光器の細長い線形受光素子でとらえ
、線形受光素子の受光面における輝点像の位置から、輝
点の方向を決め、三角測量の原理により輝点の位置を求
める方法もあるが、雑音光の妨害除去が面倒で雑音光が
強い場合は誤差が大きくなる欠点があった。
上記の他にもいろｈろの工夫がなされた方法が提案され
ているが、上記と類似の方法が多く雑音の除去を経済的
かつ効果的に行った方法は見出されていない。
ているが、上記と類似の方法が多く雑音の除去を経済的
かつ効果的に行った方法は見出されていない。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ロボット用視覚センサ本体上のλ点ＯＬＩ
ＯＨにそれぞれ投光器、受光器を設け、投光器からは変
調された光ビームを射出し、該光ビームは０１を中心と
して、その方向を時間をの関数θ、（ｔ）に“従って変
え、受光器は７本の視線を有し、該視線はＯＲを中心と
して、その方向を関数θＲ（ｔ）に従って変え、前記θ
Ｌ（ｔ）およびＯＲ（ｔ）の時間の周期を異ならしめ、
かつ、光ビームと視線とは常に同一平面内にあるように
し、光ビームが被測定物表面に生ずる輝点を受光器の視
線でとらえ、輝点位置をθＬ（ｔ） ＊ ＯＲ（ｔ）お
よび２点間の３より三角測量の原理により算出し、光ビ
ームの方向θＬ（ｔ） および視線の方向θ８（ｔ）
を平面あるいは凹面の回転 “鏡を変化せしめるよう構
成することにより、強い雑音光の存在下においても、そ
の妨害をうけることなく、物体表面の形を測定できるよ
うにしたものであ〕１例えばアーク溶接のアーク柱の至
近距離においても、測定できるので、溶接の自動化にも
有効に利用できるものである。
ＯＨにそれぞれ投光器、受光器を設け、投光器からは変
調された光ビームを射出し、該光ビームは０１を中心と
して、その方向を時間をの関数θ、（ｔ）に“従って変
え、受光器は７本の視線を有し、該視線はＯＲを中心と
して、その方向を関数θＲ（ｔ）に従って変え、前記θ
Ｌ（ｔ）およびＯＲ（ｔ）の時間の周期を異ならしめ、
かつ、光ビームと視線とは常に同一平面内にあるように
し、光ビームが被測定物表面に生ずる輝点を受光器の視
線でとらえ、輝点位置をθＬ（ｔ） ＊ ＯＲ（ｔ）お
よび２点間の３より三角測量の原理により算出し、光ビ
ームの方向θＬ（ｔ） および視線の方向θ８（ｔ）
を平面あるいは凹面の回転 “鏡を変化せしめるよう構
成することにより、強い雑音光の存在下においても、そ
の妨害をうけることなく、物体表面の形を測定できるよ
うにしたものであ〕１例えばアーク溶接のアーク柱の至
近距離においても、測定できるので、溶接の自動化にも
有効に利用できるものである。
以下、図面により本発明を説明する。
（測定原理）
第１図は本発明の測定原理を説明する九めの図であシ、
ロボット用視覚センナの本体上の点０１に投光器りを、
ま九点ＯＲに受光器Ｂをそれぞれ設け、この２点間α＝
ｄ を一定に保持しておく。０１を原点、０，０．をξ
軸とする直交座標系ξη６をとシ、さらに、０８ｆ：通
る軸η８および軸イ、をそれぞれ軸ダ、軸４に平行にと
る。投光器りは８４面内において、０１を通る鋭い光ビ
ームＬ。
ロボット用視覚センナの本体上の点０１に投光器りを、
ま九点ＯＲに受光器Ｂをそれぞれ設け、この２点間α＝
ｄ を一定に保持しておく。０１を原点、０，０．をξ
軸とする直交座標系ξη６をとシ、さらに、０８ｆ：通
る軸η８および軸イ、をそれぞれ軸ダ、軸４に平行にと
る。投光器りは８４面内において、０１を通る鋭い光ビ
ームＬ。
を発射し、光ビームＬ、の方向と軸ξとのなす角θＬは
時間の周期関数θ、（ｔ）にし念がって変化する。光ビ
ームの方向の振巾を９１とする。この光ビームは被測定
物の表面Ｊに入射して明るい点を生ずる。これを輝点と
称しＡ・Ａｉ（ｔ＝八コ、・・・）であられす。輝点人
は光ビームＬ、の方向ａＴ、（ｔ）の変化にともなって
、表面Ｊ上を走査する。物体の表面は一般に粗いので、
輝点Ａに入射した光ビームは乱反射に近い形で反射され
る。
時間の周期関数θ、（ｔ）にし念がって変化する。光ビ
ームの方向の振巾を９１とする。この光ビームは被測定
物の表面Ｊに入射して明るい点を生ずる。これを輝点と
称しＡ・Ａｉ（ｔ＝八コ、・・・）であられす。輝点人
は光ビームＬ、の方向ａＴ、（ｔ）の変化にともなって
、表面Ｊ上を走査する。物体の表面は一般に粗いので、
輝点Ａに入射した光ビームは乱反射に近い形で反射され
る。
輝点Ａからの乱反射光の一部はロボット用視覚センサ本
体上の点ＯＲに設けた受光器几に入る。
体上の点ＯＲに設けた受光器几に入る。
この受光器は後に説明するように、ＯＲを通シ、軸ξと
のなす角がθ、の方向に対してのみ受光する能力を備え
、受光すれば受光器の電気端子に電気出力を生ずる。こ
の受光器の受光方向θＲ（第１図のようにとる）の大き
さは、ξぢ面内において時間の周期関数θＲ（ｔ）にし
たがって変化する。ＯＲ（ｔ）の角振巾をψ、とする。
のなす角がθ、の方向に対してのみ受光する能力を備え
、受光すれば受光器の電気端子に電気出力を生ずる。こ
の受光器の受光方向θＲ（第１図のようにとる）の大き
さは、ξぢ面内において時間の周期関数θＲ（ｔ）にし
たがって変化する。ＯＲ（ｔ）の角振巾をψ、とする。
受光器の受光方向の直線を視線と称し、ＬＲで表わし、
視線ＬＲと表面Ｊとの交点を視点と称しＢ、Ｂｉ （ｉ
＝／１．２．・・・）であられす。
視線ＬＲと表面Ｊとの交点を視点と称しＢ、Ｂｉ （ｉ
＝／１．２．・・・）であられす。
上述のθＬ（ｔ）およびＯＲ（ｔ）が時間の周期関数で
変化し、その周期が異っておれば、輝点人と視点Ｂとは
、ξぢ面と表面Ｊとの交線上を走って１重なる時があ９
１重なり走時、受光器電気端子から、光ビームの成分を
含む出力が得られる。この電気出力はパルス状の電気信
号であるので、これをりイミング信号として用いて、θ
ｂ（ｔ） ＋θＲ（ｔ） １に求めることができる。こ
のようにすればその時の輝点λの位置はξη〈座標系に
つき、次式のように求められる。
変化し、その周期が異っておれば、輝点人と視点Ｂとは
、ξぢ面と表面Ｊとの交線上を走って１重なる時があ９
１重なり走時、受光器電気端子から、光ビームの成分を
含む出力が得られる。この電気出力はパルス状の電気信
号であるので、これをりイミング信号として用いて、θ
ｂ（ｔ） ＋θＲ（ｔ） １に求めることができる。こ
のようにすればその時の輝点λの位置はξη〈座標系に
つき、次式のように求められる。
（実施例：投光器および受光器）
第２図は投光器りの一実施例の構成を示す。図において
、Ｄｌは発光素子（発光ダイオードまたはレーザダイオ
ード）Ｊζは集光レンズ％ Ｌ、は光ビームである。Ｍ
Ｔ、は平面回転鏡で、ｆ１ｇ簡ＯＭＬ内に設けられた軸
のまわシに回転振動することができる。この回転軸は軸
ηと一致するように設けられておシ、Ｍｌの回転振動に
よりθＬ（ｔ）が得られる。随に回転を与える丸めの駆
動器は鏡筒内に収められ外部から電流を供給することに
よ）回転駆動力を生ずる。発光素子りい集光レンズＡ１
、平面回転鏡ＭＬの位置関係は、光ビームが表面Ｊ（上
で最も細く絞られるように設計され、これが本発明のロ
ボット用視覚センナの測定距離をきめることになる。さ
らにまた、ＤＬ−＋；ｔ！ｒ、→ＯＸ、→ 表面Ｊの長
さは表面Ｊの形によ）多少変化、シ、輝点が多少ぼける
ことがあるが、実際の測定上は支障ない程度である。さ
らにまた、結像レンズｂ、と平面鏡の代シに、１個の回
転凹面鏡を平面鏡の位置に設けても同じ作用をさせるこ
とが可能で、構成が簡単化され経済的となる。
、Ｄｌは発光素子（発光ダイオードまたはレーザダイオ
ード）Ｊζは集光レンズ％ Ｌ、は光ビームである。Ｍ
Ｔ、は平面回転鏡で、ｆ１ｇ簡ＯＭＬ内に設けられた軸
のまわシに回転振動することができる。この回転軸は軸
ηと一致するように設けられておシ、Ｍｌの回転振動に
よりθＬ（ｔ）が得られる。随に回転を与える丸めの駆
動器は鏡筒内に収められ外部から電流を供給することに
よ）回転駆動力を生ずる。発光素子りい集光レンズＡ１
、平面回転鏡ＭＬの位置関係は、光ビームが表面Ｊ（上
で最も細く絞られるように設計され、これが本発明のロ
ボット用視覚センナの測定距離をきめることになる。さ
らにまた、ＤＬ−＋；ｔ！ｒ、→ＯＸ、→ 表面Ｊの長
さは表面Ｊの形によ）多少変化、シ、輝点が多少ぼける
ことがあるが、実際の測定上は支障ない程度である。さ
らにまた、結像レンズｂ、と平面鏡の代シに、１個の回
転凹面鏡を平面鏡の位置に設けても同じ作用をさせるこ
とが可能で、構成が簡単化され経済的となる。
次に、第３図は受光６几の一実施例の構成を示す。図に
おいてＤＲは小さい点状受光面をもつ受光素子、鴇は回
転凹面鏡で、鏡筒ＯＭ！内に、η８軸と一徹するように
設けられた軸のまわりに回転撮動してＯＲ（ｔ）を変え
ることができる。鳩の回転撮動の駆動は鏡筒Ｃ１内に設
けた駆動器に外から ４電流を供給して行なわれる。
おいてＤＲは小さい点状受光面をもつ受光素子、鴇は回
転凹面鏡で、鏡筒ＯＭ！内に、η８軸と一徹するように
設けられた軸のまわりに回転撮動してＯＲ（ｔ）を変え
ることができる。鳩の回転撮動の駆動は鏡筒Ｃ１内に設
けた駆動器に外から ４電流を供給して行なわれる。
受光素子へはξ４゜面内で受光方向がＯＲ方向になるよ
う固定され、かつ、物体表面Ｊ上の像が受光素子馬の受
光面に結ばれるように調整されている。したがって。
う固定され、かつ、物体表面Ｊ上の像が受光素子馬の受
光面に結ばれるように調整されている。したがって。
回転凹面鏡島が回転振動すれば受光器の視点は表面Ｊ上
を走査することになる。表面Ｊ上の視点→ＯＲ−＋ＤＲ
の距離は、表面Ｊの形により変るので。
を走査することになる。表面Ｊ上の視点→ＯＲ−＋ＤＲ
の距離は、表面Ｊの形により変るので。
Ｊ上の点の受光素子へ上における像は多少ぼけることは
あるが、受光方向θＲ（ｔ）の値に対する影響は比較的
小さく、測定精度はさほど低下しない。
あるが、受光方向θＲ（ｔ）の値に対する影響は比較的
小さく、測定精度はさほど低下しない。
また、回転凹面鏡の代りに、回転平面鏡と集光レンズを
用いても同じ機能を果すようにできるが、この場合は構
造が複雑になシ、大きくなるので不利である。
用いても同じ機能を果すようにできるが、この場合は構
造が複雑になシ、大きくなるので不利である。
（測定に用いる光ビーム）
外界には種々の雑音光があシ、これが受光６几に入って
くるので好ましくない。この雑音光と信号光、すなわち
光ビームとは同時に受光器に入〕。
くるので好ましくない。この雑音光と信号光、すなわち
光ビームとは同時に受光器に入〕。
受光器の電気出力にはそれらの合成にもとづくものが得
られる。この受光器の電気出力の雑音成分と信号成分と
を分離するために、本発明においては、使用する光ビー
ムとして雑音光に含まれていない性質の変調を加えられ
た光ビームを用いることで高性度１コ物体表面を測定す
るものである。
られる。この受光器の電気出力の雑音成分と信号成分と
を分離するために、本発明においては、使用する光ビー
ムとして雑音光に含まれていない性質の変調を加えられ
た光ビームを用いることで高性度１コ物体表面を測定す
るものである。
つぎに実在の雑音光で最も強力なものとして溶接アーク
光がある。この溶接アークよシ発する光エネルギはアー
ク放電の全エネルギのせいぜいＢ−程度であシ、この光
は広く空間に放射されるので、被測定物体表面における
アーク光のエネルギ密度を概算すると、信号光として用
いる光ビームの輝点における信号光エネルギ密度に比し
て、はぼ同じオーダになる。本発明はこのような点に着
目して光ビームに適当な変調を加えておけば、受光器の
電気出力の復調によって信号と雑音の分離が可能になる
ものと考えた。
光がある。この溶接アークよシ発する光エネルギはアー
ク放電の全エネルギのせいぜいＢ−程度であシ、この光
は広く空間に放射されるので、被測定物体表面における
アーク光のエネルギ密度を概算すると、信号光として用
いる光ビームの輝点における信号光エネルギ密度に比し
て、はぼ同じオーダになる。本発明はこのような点に着
目して光ビームに適当な変調を加えておけば、受光器の
電気出力の復調によって信号と雑音の分離が可能になる
ものと考えた。
いま、溶接アーク光の時間的変動の周波数スペクトラム
を測定すると第弘図に示す如くである。
を測定すると第弘図に示す如くである。
図において霜は雑音成分、ｖ３は／ ０００ ＫＥｚ
で変調した信号出力（光ビーム）の成分である。図から
れかるように、溶接アーク光の雑音成分は１０Ｉａ（２
以上で周波数の増加にともなって減少し、７０１Ｇ（、
でかなシ小さくなシ、７００ ＩＧ（、では信号成分Ｖ
、 Ｉｃ対して充分小さい値となっている。以上の測定
結果から、アーク溶接用のロボットの視覚センサの場合
には、信号光を７０に１１．以上、望ましくは１００Ｋ
Ｈ２以上の高周波で光ビームを変調しておけば、雑音光
の妨害を受けることなく、物体表面の形が測定できるこ
とがわかる。
で変調した信号出力（光ビーム）の成分である。図から
れかるように、溶接アーク光の雑音成分は１０Ｉａ（２
以上で周波数の増加にともなって減少し、７０１Ｇ（、
でかなシ小さくなシ、７００ ＩＧ（、では信号成分Ｖ
、 Ｉｃ対して充分小さい値となっている。以上の測定
結果から、アーク溶接用のロボットの視覚センサの場合
には、信号光を７０に１１．以上、望ましくは１００Ｋ
Ｈ２以上の高周波で光ビームを変調しておけば、雑音光
の妨害を受けることなく、物体表面の形が測定できるこ
とがわかる。
信号光の変調はロボット用視覚センサの使用環境で入っ
てくる雑音光の性質を考慮して、受光器の電気出力にお
ける信号と雑音の分離が容易になるように変調形式を選
ぶことが大切である。
てくる雑音光の性質を考慮して、受光器の電気出力にお
ける信号と雑音の分離が容易になるように変調形式を選
ぶことが大切である。
（測定系）
第５図は測定系のブロック図を示し１発振器ＯＳａは／
００ ＫＨｚ以上の繰し周波数のパルス列を発振して
、その出力によって、投光器りの発光素子を駆動する。
００ ＫＨｚ以上の繰し周波数のパルス列を発振して
、その出力によって、投光器りの発光素子を駆動する。
投光器りよシ発射される変調された光ビームＬ、は被測
定物表面Ｊに投射し、輝点ムを生ずる。投光６乙の光ビ
ームの方向は、駆動器り九により鏡の反射方向の回転振
動により変見られ、それにともなって輝点人が表面Ｊ上
を往復振動する。
定物表面Ｊに投射し、輝点ムを生ずる。投光６乙の光ビ
ームの方向は、駆動器り九により鏡の反射方向の回転振
動により変見られ、それにともなって輝点人が表面Ｊ上
を往復振動する。
受光６几の視線方向θ８は、受光器の反射鏡（凹面）を
回転振動させることによって変えられ、それにともなり
て、表面Ｊ上の視点が往復振動する、この場合回転凹面
鏡ＭＲ（第３図）の回転振動の駆動は駆動器ＤθＲＶｃ
よって行なわれる。光ビームＬ、および視線ＬＲは同じ
平面内にあるので。
回転振動させることによって変えられ、それにともなり
て、表面Ｊ上の視点が往復振動する、この場合回転凹面
鏡ＭＲ（第３図）の回転振動の駆動は駆動器ＤθＲＶｃ
よって行なわれる。光ビームＬ、および視線ＬＲは同じ
平面内にあるので。
θＲ（ｔ）とθＬ（ｔ）の変化周期を適当に異る値とし
ておけば、輝点Ａと視点Ｂとは必ず重々る時がある。
ておけば、輝点Ａと視点Ｂとは必ず重々る時がある。
受光器Ｒの電気出力は、輝点Ａと視点Ｂとが重なった時
は、信号（光ビームの成分）と雑音（溶接アーク光成分
等）とが重ね合さった出力となシ、輝点Ａと視点Ｂとが
重ならない時は雑音成分のみとなる。したがって、受光
器の電気出力を増巾器暦、バンドパスフィルタＢＰＦを
通じて復調すれば、雑音成分が除去される。このＢＰＦ
の出力を検出器ＤＦｉＴに入力し信号の有無を検出し、
信号のある時は、それぞれサンプリングパルスをサンプ
リング回路８ＡＭＰθ、、８ＡＭＰθＬへ送シ出す。
は、信号（光ビームの成分）と雑音（溶接アーク光成分
等）とが重ね合さった出力となシ、輝点Ａと視点Ｂとが
重ならない時は雑音成分のみとなる。したがって、受光
器の電気出力を増巾器暦、バンドパスフィルタＢＰＦを
通じて復調すれば、雑音成分が除去される。このＢＰＦ
の出力を検出器ＤＦｉＴに入力し信号の有無を検出し、
信号のある時は、それぞれサンプリングパルスをサンプ
リング回路８ＡＭＰθ、、８ＡＭＰθＬへ送シ出す。
上記においてθ！、（ｔ）およびｆｆ、（ｔｌの変ｍＲ
期Ｉｌｌ、、 Ｔｄ、を大巾に異った値にしておく方が
測定点数が多くなシ、例えば、Ｔ５Ｔ、／’ｒ、、 ＝
／ ００ に選べば、θ、が半周期の変化をする間
に７００点の測定値が得られる。また、逆にＴＯＢ／Ｔ
ＯＸ、＝ ／ ００ としても同様である。
期Ｉｌｌ、、 Ｔｄ、を大巾に異った値にしておく方が
測定点数が多くなシ、例えば、Ｔ５Ｔ、／’ｒ、、 ＝
／ ００ に選べば、θ、が半周期の変化をする間
に７００点の測定値が得られる。また、逆にＴＯＢ／Ｔ
ＯＸ、＝ ／ ００ としても同様である。
また、駆動器Ｄθ、およびＤＩ！１＆はそれぞれ受光器
の反射鏡の回転駆動を行なうものであり、駆動の九めの
電気出力と、回転鏡の回転角とは一定関係にあるので、
ＤθＬ．珈、からθＬ．θＬの値を求めて、出力させる
ことができる。この値をサンプリング回路ＳＡＭＰｔＩ
ｌ、ＳＡＭＰａ１に入れ、検出器ＤＦｆＴのサンプリン
グパルスによりθＬ．θＬをサンプリングしてマイクロ
プロセッサμ−Ｅ’ｒｏｃへ入力し、とのθ８．θ、お
よびＯＲＯＸ、 ＝ ｄ の値を用いて、表面Ｊ上の輝
点人の位置座標を弐〇）によ）計算する。物体の表面の
形はこのような測定点の連続として求めることができる
。
の反射鏡の回転駆動を行なうものであり、駆動の九めの
電気出力と、回転鏡の回転角とは一定関係にあるので、
ＤθＬ．珈、からθＬ．θＬの値を求めて、出力させる
ことができる。この値をサンプリング回路ＳＡＭＰｔＩ
ｌ、ＳＡＭＰａ１に入れ、検出器ＤＦｆＴのサンプリン
グパルスによりθＬ．θＬをサンプリングしてマイクロ
プロセッサμ−Ｅ’ｒｏｃへ入力し、とのθ８．θ、お
よびＯＲＯＸ、 ＝ ｄ の値を用いて、表面Ｊ上の輝
点人の位置座標を弐〇）によ）計算する。物体の表面の
形はこのような測定点の連続として求めることができる
。
（発明の効果）
本発明のロボット用視覚センナは以上のような構成及び
作用によるから、りぎのような効果がある。
作用によるから、りぎのような効果がある。
（ｔ）投光器の光ビーム訃よび受光器の視線を同じ平面
内において、それらの方向を周期的に変化させ、輝点と
視点とが必ず重なる構造とし、輝点と視点とが重なった
時の受光器出力の信号成分をタイミング信号として光ビ
ーム及び視線の方向を読み、高精度の三角測量を行なう
ようにしたものである。
内において、それらの方向を周期的に変化させ、輝点と
視点とが必ず重なる構造とし、輝点と視点とが重なった
時の受光器出力の信号成分をタイミング信号として光ビ
ーム及び視線の方向を読み、高精度の三角測量を行なう
ようにしたものである。
（２） 光ビームの方向、及び視線方向を周期的に変
化させるなめに、回転鏡（平面鏡または凹面鏡）を用い
て、測定の簡単化をはかることができる。
化させるなめに、回転鏡（平面鏡または凹面鏡）を用い
て、測定の簡単化をはかることができる。
（３）光ビームに雑音光に含まれない成分の変調を加え
て、受光器電気出力における信号と雑音の分離を容易に
行うことができる。
て、受光器電気出力における信号と雑音の分離を容易に
行うことができる。
したがって、これにより、強力な雑音光のある場合にも
物体の形状を容易、正確に測定できるロボット用視覚セ
ンサを経済的に実現することができる。
物体の形状を容易、正確に測定できるロボット用視覚セ
ンサを経済的に実現することができる。
第１図は本発明のロボット用視覚センナの測定原理を示
す図、第２図および第３図は本発明の一実施例にかかる
投光器および受光器の各構成を示す図、第≠図は溶接ア
ーク光の時間変動の周波数スペクトラムを示す図、第３
図は測定系のブロック図である。 Ｌは投光器、几は受光器、ξη４はロボット用視覚セン
サに固定した座標系、ＯＸ、はその原点で。 かつ光ビームの回転中心、ＯＲは受光器の視線の回転中
心、θＬ．θ、はそれぞれ光ビームおよび視線の方向、
Ｌ、は光ビーム、ＬＲは視線、Ｊは被溶接物の表面、Ａ
、 Ａｉ （ｔ＝７．２．・・・）は輝点、ｔは時間、
ＤＸ、は発光素子、石、は集光レンズ。 鳩は平面回転鏡、ＯＭｒ、は鏡筒、へは受光素子、ＭＲ
は回転凹面鏡、ＯＭＲは鏡筒、■、は信号出力、ｖｎは
雑音出力、ＯＳＯは発振器、ＡＭＰは増巾器、ＢＰＦ’
はバンドパスフィルタ、ＤＢＴは検出器、Ｄ５＋’！、
は投光器の回転鏡の駆動器、ＤθＬは受光器の回転鏡の
駆動器、ＳＡＭＰｌ！ｌＲはθ、の値をサンプリングす
る回路、話府θ、はθＬの値をサンプリングする回路、
μ−Ｐｒｏｃはマイクロプロセッサ。 Ｓ Ｍ２図 回郵１面鐘 冨３図 ＰＩ Ａ ｒｔオ
す図、第２図および第３図は本発明の一実施例にかかる
投光器および受光器の各構成を示す図、第≠図は溶接ア
ーク光の時間変動の周波数スペクトラムを示す図、第３
図は測定系のブロック図である。 Ｌは投光器、几は受光器、ξη４はロボット用視覚セン
サに固定した座標系、ＯＸ、はその原点で。 かつ光ビームの回転中心、ＯＲは受光器の視線の回転中
心、θＬ．θ、はそれぞれ光ビームおよび視線の方向、
Ｌ、は光ビーム、ＬＲは視線、Ｊは被溶接物の表面、Ａ
、 Ａｉ （ｔ＝７．２．・・・）は輝点、ｔは時間、
ＤＸ、は発光素子、石、は集光レンズ。 鳩は平面回転鏡、ＯＭｒ、は鏡筒、へは受光素子、ＭＲ
は回転凹面鏡、ＯＭＲは鏡筒、■、は信号出力、ｖｎは
雑音出力、ＯＳＯは発振器、ＡＭＰは増巾器、ＢＰＦ’
はバンドパスフィルタ、ＤＢＴは検出器、Ｄ５＋’！、
は投光器の回転鏡の駆動器、ＤθＬは受光器の回転鏡の
駆動器、ＳＡＭＰｌ！ｌＲはθ、の値をサンプリングす
る回路、話府θ、はθＬの値をサンプリングする回路、
μ−Ｐｒｏｃはマイクロプロセッサ。 Ｓ Ｍ２図 回郵１面鐘 冨３図 ＰＩ Ａ ｒｔオ
Claims (1)
- ロボット用視覚センサ本体上の２点Ｏ＿Ｌ、Ｏ＿Ｒにそ
れぞれ投光器、受光器を設け、投光器は変調された光ビ
ームを射出し、この光ビームはＯ＿Ｌを中心としてその
方向を時間をの関数θ＿Ｌ（ｔ）に従って変え、受光器
は１本の視線を有し、この視線は、Ｏ＿Ｒを中心として
その方向を関数θ＿Ｒ（ｔ）に従って変え、前記θ＿Ｌ
（ｔ）およびθ＿Ｒ（ｔ）の時間の周期を異ならしめか
つ、光ビームと視線とは常に同一平面内にあるように構
成し、光ビームが被測定物表面に生ずる輝点を受光器の
視線でとらえて、輝点位置を、θ＿Ｌ（ｔ）、θ＿Ｒ（
ｔ）および前記２点間＠Ｏ＿ＬＯ＿Ｒ＠より三角測量の
原理により算出するようにし、光ビームの方向θ＿Ｌ（
ｔ）および視線の方向θ＿Ｒ（ｔ）を、平面あるいは凹
面の回転鏡を用いて変化せしめるようにしたことを特徴
とするロボット用視覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4842985A JPS61209894A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | ロボツト用視覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4842985A JPS61209894A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | ロボツト用視覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61209894A true JPS61209894A (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=12803099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4842985A Pending JPS61209894A (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | ロボツト用視覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61209894A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214996A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | トキコ株式会社 | 工業用ロボット装置 |
| JP2011136374A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Fujitsu Ltd | 機構体、外力検出方法及び機構体の制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5844973A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-16 | エス・ア−ル・アイ・インタ−ナシヨナル | 映像を取得する方法および装置 |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP4842985A patent/JPS61209894A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5844973A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-16 | エス・ア−ル・アイ・インタ−ナシヨナル | 映像を取得する方法および装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214996A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | トキコ株式会社 | 工業用ロボット装置 |
| JPH0411353B2 (ja) * | 1985-03-20 | 1992-02-28 | ||
| JP2011136374A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Fujitsu Ltd | 機構体、外力検出方法及び機構体の制御方法 |
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