JPS63254575A

JPS63254575A - 視覚センサのキヤリブレ−シヨン装置

Info

Publication number: JPS63254575A
Application number: JP62088700A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Toyoda; 豊田　賢一; Toru Mizuno; 徹水野; Atsushi Watanabe; 淳渡辺; Taro Arimatsu; 有松　太郎
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-10-21

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】〔産業上の利用分野〕本発明は視覚センサのキャリブレーション装置に関し、
特に、固定されたカメラで対象物を撮影して得られる画
像の座標系を前記対象物に対して所定の作業を行う作業
装置における座標系に対応させる視覚センサのキャリブ
レーション装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば、産業用ロボットを使用する工場において
は、対象物である加工部品や車体等の位置決めを正確に
しなければ、ロボットに所定の作業を行わせることがで
きなかった。しかし、工場における車体等の位置決めは
、その車体等を移動させる搬送手段の精度や車体等を移
動させる間に生じるずれ等により常に正確に保持するこ
とは困難である。

このような問題に対して、近年、１台または数台のカメ
ラを使用して車体等の対象物を撮影し、そのカメラで撮
影された画像により対象物の実際の位置や形状を認識し
てロボットに所定の作業を行わせる視覚センサシステム
が実用化されつつある。この視覚センサシステムは、カ
メラにより撮影された対象物を、例えば、２５６　Ｘ　
２５６個の画素で構成された素子に結像させ、この画像
データを分析して対象物の位置および形状を認識し、そ
して、その画像データに従って対象物に対する所定の作
業を産業用ロボット等に行わせるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、近年、視覚センサシステムが産業用ロ
ボット等を使用する工場において実用化されつつある。

しかし、このような視覚センサシステムのカメラは、そ
のカメラの取付は方向を厳密に調整して固定しなければ
産業用ロボット等の移動制御を正確に行うことができな
い。すなわち、カメラで撮影された画像における座標系
とその画像データに従って制御される産業用ロボット等
における座標系とが異なっていると、対象物に対して産
業用ロボット等に所定の作業を行わせることができない
。

ところで、このような固定カメラは、そのカメラのレン
ズ系の光軸を所定の方向に正確に向けることが困難であ
るだけでなく、カメラが取付けられる工場における振動
等によりカメラの取付は方向が変化する可能性もある。

そこで、このようなカメラで撮影して得られる画像の座
標系を産業用ロボット等の対象物に対して所定の作業を
行う作業装置の座標系に対応させる必要がある。

本発明は、上述した従来形の視覚センサシステムが有す
る問題点に鑑み、調整用物体を作業装置の座標系で所定
方向に所定距離だけ移動させ、この作業装置の座標系に
おいて調整用物体が移動した方向および距離と、カメラ
で撮影された画像の座標系において調整用物体が移動し
た方向および距離とを比較演算することにより、画像の
座標系を作業装置の座標系に対応させ、画像データに従
った対象物に対する作業装置の所定の作業を正確に行わ
せることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る視覚センサのキャリブレーション
装置の構成を示すブロック図である。

本発明によれば、固定されたカメラで対象物を撮影して
得られる画像の座標系を前記対象物に対して所定の作業
を行う作業装置における座標系に対応させる視覚センサ
のキャリブレーション装置であって、前記カメラで調整
用物体を撮影し、得られる画像を第１の画像として記憶
する第１の画像記憶手段１１と、前記調整用物体を前記
作業装置における座標系で所定方向に所定距離だけ移動
させる調整用物体移動手段１２と、前記カメラで前記移
動した調整用物体を撮影し、得られる画像を第２の画像
として記憶する第２の画像記憶手段１３と、前記第１の
画像および前記第２の画像から前記調整用物体が前記カ
メラで撮影して得られる画像において移動した方向およ
び距離を算出する移動算出手段１４と、前記作業装置に
おいて調整用物体を移動させた方向および距離と前記画
像において調整用物体が移動した方向および距離とから
所定の変換関数を算出する変換関数算出手段１５と、を
具備し、前記変換関数により前記画像の座標系を前記作
業装置の座標系に対応させることを特徴とする視覚セン
サのキャリブレーション装置が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明の視覚センサのキャリブレ
ーション装置によれば、第１の画像記憶手段１１により
カメラで移動前の調整用物体を撮影して得られた画像が
記憶される。この調整用物体は、調整用物体移動手段１
２により作業装置における座標系で所定方向に所定距離
だけ移動され、第２の画像記憶手段１３によりカメラで
移動後の調整用物体を撮影して得られた画像が記憶され
る。

さらに、移動算出手段１４により第１の画像および第２
の画像から調整用物体がカメラで撮影して得られた画像
において移動した方向および距離が算出され、変換関数
算出手段１５により作業装置において調整用物体を移動
させた方向および距離と画像において調整用物体が移動
した方向および距離とから所定の変換関数が算出される
。そして、この変換関数により画像の座標系を作業装置
の座標系に対応させることができ、画像データに従った
対象物に対する作業装置の所定の作業を正確に行わせる
ことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る視覚センサのキャリ
ブレーション装置の一実施例を説明する。

第２図は本発明の視覚センサのキャリブレーション装置
の一実施例を概略的に示す図であり、産業用ロボットを
制御する様子を示すものである。

本実施例の視覚センサのキャリブレーション装置は、概
略、カメラ１および画像処理装置２を備えている。カメ
ラ１は作業テーブル６の上方に固定されていて、その作
業テーブル６上に載置されたワーク５を撮影するように
なされている。このワーク５は、ロボット制御装置３で
制御される産業用ロボット４によって所定の作業が行わ
れるものである。

カメラ１により撮影されたワーク５は、例えば、２５６
　Ｘ　２５６個の画素で構成された素子に結像され、各
々の画素における明暗が電気信号に変換されてカメラモ
ニターインターフェース２１を介してマイクロプロセッ
サ２２に供給される。マイクロプロセッサ２２では、カ
メラ１で撮影された画像の座標系におけるワーク５の位
置および形状が認識されることになるが、このカメラ１
で撮影された画像は画像フレームメモリ２３に記憶され
るようになされている。

マイクロプロセッサ２２で所定の処理が行われた画像情
報はセンサインターフェース２４を介してロボット制御
装置３に送出される。このロボット制御装置３は、画像
処理装置２から送出された画像情報によりワーク５に対
する所定の作業を産業用ロボット４に行わせるものであ
る。

第３図は本発明におけるキャリブレーションを説明する
ための図であり、７は作業テーブル６上に載置された調
整用物体、８は２５６　Ｘ　２５６個の画素で構成され
た素子に結像された画像を示すものである。また、第４
図は本発明に基づくキャリブレーション処理の一例を示
すフローチャートである。

まず、ステップ３１において、調整用物体７を作業テー
ブル６上に載置する。ここで、使用する調整用物体７は
、キャリブレーションに専用のものでなくてもよく、例
えば、作業対象に穿設された孔等のカメラ１により撮影
された画像８において確認できるものであればよい。次
に、ステップ３２に進んで、カメラ１により作業テーブ
ル６上に載置された調整用物体７を撮影し、その画像８
゜を画像処理装置２内に取込む。さらに、ステップ３３
に進んで、調整用物体７の移動前の画像８゜を画像処理
装置２内の画像フレームメモリ２３に記憶する。

そして、ステップ３４に進んで、ロボット処理装置３か
らの指令により、調整用物体７をロボット処理装置３の
座標系でＸ軸方向に１！、の距離だけ産業用ロボット４
に移動させて、ステップ３５に進む。ここで、調整用物
体７を移動させる位置および距離は、カメラ１の光学系
の特性（レンズ系の各収差および焦点深度）等を考慮す
る必要があるが、一般に、調整用物体７の位置はカメラ
ｌのレンズの光軸の近くの収差やぼけの影響の少ない個
所が好ましく、また、調整用物体を移動させる距離は長
い方が精度よくキャリブレーションを行うことができる
。

ステップ３５では、ステップ３２と同様に、カメラｌに
より産業用ロボット４でＸ軸方向にＩＸの距離だけ移動
させられた作業テーブル６上の調整用物体７を撮影し、
その画像８Ｘを画像処理装置２内に取込む。さらに、ス
テップ３６に進んで、調整用物体７の移動後の画像８Ｘ
を画像処理装置２内の画像フレームメモリ２３に記憶し
てステップ３７に進む。

ステップ３７において、移動前の調整用物体７を撮影し
た画像８゜と、移動後の調整用物体７を撮影した画像８
Ｍとを比較してカメラ１で撮影して得られる画像８にお
いて調整用物体７が移動した方向および距離を算出する
。さらに、ステップ３８に進んで、ロボット処理装置３
からの指令により調整用物体７を移動させた方向および
距離と、カメラ１で撮影して得られる画像８において調
整用物体７が移動した方向および距離とから所定の変換
関数を算出する。そして、ステップ３８で得られた変換
関数により画像の座標系を作業装置の座標系に対応させ
る。

以上、説明した゛キャリブレーション処理は、Ｘ軸方向
についてのものであるが、二次元平面座標系におけるｙ
軸方向についても同様にして行うことができ、また、三
次元空間座標系におけるｚ軸方向についても同様にして
行うことができる。さらに、本発明の視覚センサのキャ
リブレーション装置は、産業用ロボット以外にも様々な
装置に適用することができる。また、キャリブレーショ
ンを行うカメラの数は１台に限定されるものではなく、
特に、本発明は複数台のカメラを使用した三次元の視覚
センサシステムに好適なものである。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係る視覚センサのキャ
リブレーション装置は、調整用物体を作業装置の座標系
で所定方向に所定距離だけ移動させ、この作業装置の座
標系において調整用物体が移動した方向および距離と、
カメラで撮影された画像の座標系において調整用物体が
移動した方向および距離とを比較演算することにより、
画像の座標系を作業装置の座標系に対応させ、画像デー
タに従った対象物に対する作業装置の所定の作業を正確
に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る視覚センサのキャリブレーション
装置の構成を示すブロック図、第２図は本発明の視覚セ
ンサのキャリブレーション装置の一実施例を概略的に示
す図、第３図は本発明におけるキャリブレーションを説
明するための図、第４図は本発明に基づくキャリブレーション処理の一例
を示すフローチャートである。（符号の説明）１・・・カメラ、　　　　　　２・・・画像処理装置、
３・・・ロボット制御装置、４・・・産業用ロボット、
５・・・ワーク、　　　　　６・・・作業テーブル、７
・・・調整用物体、　　　８・・・画像、１１・・・第
１の画像記憶手段、１２・・・調整用物体移動手段、１３・・・第２の画像記憶手段、１４・・・移動算出手段、１５・・・変換関数算出手段、２１・・・カメラモニタインターフェース、２２・・・
マイクロプロセッサ、２３・・・画像フレームメモリ、２４・・・センサインターフェース。

Claims

【特許請求の範囲】１、固定されたカメラで対象物を撮影して得られる画像
の座標系を前記対象物に対して所定の作業を行う作業装
置における座標系に対応させる視覚センサのキャリブレ
ーション装置であって、前記カメラで調整用物体を撮影
し、得られる画像を第１の画像として記憶する第１の画
像記憶手段（１１）と、前記調整用物体を前記作業装置における座標系で所定方
向に所定距離だけ移動させる調整用物体移動手段（１２
）と、前記カメラで前記移動した調整用物体を撮影し、得られ
る画像を第２の画像として記憶する第２の画像記憶手段
（１３）と、前記第１の画像および前記第２の画像から前記調整用物
体が前記カメラで撮影して得られる画像において移動し
た方向および距離を算出する移動算出手段（１４）と、前記作業装置において調整用物体を移動させた方向およ
び距離と前記画像において調整用物体が移動した方向お
よび距離とから所定の変換関数を算出する変換関数算出
手段（１５）と、を具備し、前記変換関数により前記画像の座標系を前記
作業装置の座標系に対応させることを特徴とする視覚セ
ンサのキャリブレーション装置。２、前記作業装置は、産業用ロボットである特許請求の
範囲第１項に記載の装置。３、前記作業装置により前記調整用物体を移動させる方
向は、該作業装置の座標軸方向である特許請求の範囲第
１項に記載の装置。