JPH05241626A - 検出位置補正方式 - Google Patents
検出位置補正方式Info
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- JPH05241626A JPH05241626A JP3067981A JP6798191A JPH05241626A JP H05241626 A JPH05241626 A JP H05241626A JP 3067981 A JP3067981 A JP 3067981A JP 6798191 A JP6798191 A JP 6798191A JP H05241626 A JPH05241626 A JP H05241626A
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- G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
- G05B19/4015—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration
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Abstract
だけで、あらゆる位置で対象物の位置検出を行い、広範
囲に対象物の位置検出を行う。 【構成】 カメラ3が移動する前のA位置でのキャリブ
レーションによって得られたキャリブレーションデータ
(CDA) 32と、カメラ3の位置及び姿勢の移動量デ
ータ (CM) 12から計算によってカメラ3の移動後の
B位置でのキャリブレーションデータ (CDB) 33を
求める。次に、このキャリブレーションデータ (CD
B) 33とカメラ3のB位置での対象物30の撮像デー
タ (CM) 12から対象物30の位置を検出する。
Description
置検出に使用される検出位置補正方式に関し、特にロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサによって対象物
の位置を検出する検出位置補正方式に関する。
機能を持たせ、その視覚機能によって対象物の位置を認
識させて組立作業、パレタイジング作業等を行わせるこ
とが実用化されつつある。その視覚機能は、例えばロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサ (例えばカメ
ラ) が対象物を撮像するような機能である。このような
ロボットシステムにおいて、対象物の位置を検出するに
は、視覚センサが何処を何処から見ているかという情
報、すなわち、キャリブレーションデータを予め設定し
ておく必要がある。
ンデータは、そのキャリブレーションが行われたときの
視覚センサの位置及び姿勢でのみ有効である。したがっ
て、視覚センサはキャリブレーションが行われた位置に
完全に固定して使用する必要がある。また、ロボットハ
ンド等の可動部に取り付けた視覚センサを用いて対象物
の位置を検出しようとする場合も、キャリブレーション
を行ったときの視覚センサの位置及び姿勢をそのまま再
現して使用する必要がある。このため、視覚センサはそ
の位置が制約され、視覚センサによる対象物の検出を狭
い範囲でしか行うことができないという問題点があっ
た。例えば、対象物の位置が変化したときは、その対象
物が視覚センサの視野外となり、対象物を検出できなく
なるようなこともあった。さらに、ロボットハンドに取
り付けた1台の視覚センサによって、複数箇所の検出を
行いたい場合があるが、そのようなときもその複数箇所
の数だけキャリブレーションデータを準備する必要があ
った。このため、キャリブレーション作業に多くの工数
と時間を要するという問題点もあった。本発明はこのよ
うな点に鑑みてなされたものであり、広範囲に対象物の
位置検出を行うことができる検出位置補正方式を提供す
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、任意
の位置でキャリブレーションを一度行うだけで、あらゆ
る位置で対象物の位置検出を行うことができる検出位置
補正方式を提供することである。
決するために、センサが検出した対象物の検出データを
補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
において、前記可動部の座標系と前記可動部に設置され
たセンサの座標系との間でキャリブレーションを行って
第1のキャリブレーションデータを求め、前記キャリブ
レーションを行ったときの前記センサの移動前の位置及
び姿勢を認識し、前記可動部によって前記センサが移動
したときの前記センサの移動後の位置及び姿勢を認識
し、前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から
前記センサの位置及び姿勢の移動量を求め、前記センサ
の位置及び姿勢の移動量及び前記第1のキャリブレーシ
ョンデータに基づいて、前記センサの移動後の位置にお
ける第2のキャリブレーションデータを求め、前記第2
のキャリブレーションデータ及び前記センサが移動後の
位置において検出した対象物の検出データに基づいて、
前記対象物の正確な位置を求めることを特徴とする検出
位置補正方式が、提供される。
リブレーションを行って第1のキャリブレーションデー
タを求める。そのキャリブレーションを行ったときのセ
ンサの移動前の位置及び姿勢、及びセンサが移動したと
きの移動後の位置及び姿勢からセンサの位置及び姿勢の
移動量を求める。このセンサの位置及び姿勢の移動量及
び第1のキャリブレーションデータに基づいて、センサ
の移動後の位置における第2のキャリブレーションデー
タが求められる。この第2のキャリブレーションデータ
及びセンサが移動後の位置において検出した対象物の検
出データに基づいて、対象物の正確な位置が求められ
る。すなわち、キャリブレーションは第1のキャリブレ
ーションデータを求めるときにのみ行えばよく、第2の
キャリブレーションデータは、センサのあらゆる位置で
演算によって求められる。したがって、センサはその位
置が制約されず、センサによって広範囲に対象物の位置
検出を行うことができる。
明する。図1は本発明の検出位置補正方式を実施するた
めのロボットシステムの全体構成を示す図である。ロボ
ット1はロボット制御装置10からの指令によって制御
されている。ロボット1のアーム2には、カメラ3が取
り付けられる。カメラ3はロボット1によって、例えば
破線で示すA位置から実線で示すB位置に移動し、それ
ぞれの位置で対象物30の特徴点33を撮像し、その撮
像データを後述する視覚センサ制御装置20に送る。こ
のA位置及びB位置は、ここでは図示しない作業用ロボ
ットが対象物30の各段を上から順に取り除いて移動さ
せるパレタイジング作業を行ったときの状態に対応して
おり、カメラ3は対象物30の各段の上面に設けられて
いる特徴点33を撮像するためにA位置からB位置に移
動する。ロボット制御装置10は、ロボット1のアーム
2先端の位置及び姿勢を認識可能であり、カメラ3のA
位置及びB位置における各々の位置及び姿勢のデータを
メモリ11に格納する。ここで、A位置におけるカメラ
3の位置及び姿勢のデータをCA11a、B位置におけ
るカメラ3の位置及び姿勢のデータをCB11bとす
る。
サ (CPU) 21を中心に構成されている。ROM22
には本発明の検出位置補正方式やキャリブレーションを
行うためのコントロール・ソフトウェア22aが格納さ
れている。RAM23には、上述したロボット制御装置
10内のカメラ3の位置及び姿勢データ (CA11a、
CB11b) がインタフェース27を経由して格納され
る。また、RAM24にはB位置にあるカメラ3が対象
物30を撮像して得られた撮像データがカメラ・インタ
フェース28を経由して格納される。この撮像データを
WDB31とする。さらに、RAM25には、カメラ3
がA位置にあるときのキャリブレーションによって得ら
れたキャリブレーションデータ (CDA) 32が予め格
納されている。キャリブレーションデータ (CDA) 3
2は、カメラ座標系を共通座標系に変換するためのデー
タであり、A位置にあるカメラ3がカメラ座標系におい
て撮像した対象物30の撮像データは、このキャリブレ
ーションデータ (CDA)32によって補正され、その
結果対象物30の位置が共通座標系によって認識され
る。プロセッサ21はコントロール・ソフトウェア22
aに従って、ロボットシステム全体を制御して対象物3
0の移動後の現在位置を求める。ここで、その手順を説
明する。まず、画像処理プロセッサ26が、カメラ3の
移動前 (A位置) の位置及び姿勢データ (CA) 11a
及び移動後 (B位置) の位置及び姿勢データ(CB) 1
1bからカメラ3の位置及び姿勢の移動量 (CM) 12
を求める。この移動量CM12はRAM23に格納され
る。次に、カメラ3の移動量 (CM)12と、RAM2
5に格納されているキャリブレーションデータ (CD
A) 32に基づいて、カメラ3の移動後の位置、すなわ
ち、B位置におけるキャリブレーションデータ (CD
B) 33を求め、RAM25に格納する。このキャリブ
レーションデータ (CDB) 33及び上述した撮像デー
タ (WDB) 31に基づいて対象物30の移動後の現在
位置が正確に求められる。すなわちカメラ3がB位置で
撮像した対象物30の撮像データ (WDB) 31が、カ
メラ3がB位置にあるときのキャリブレーションデータ
(CDB) 33によって補正され、共通座標系において
対象物30の位置が認識される。
置でのキャリブレーションによって得られたキャリブレ
ーションデータ (CDA) 32と、カメラ3の位置及び
姿勢の移動量データ (CM) 12から計算によってカメ
ラ3の移動後のB位置でのキャリブレーションデータ
(CDB) 33を求め、このキャリブレーションデータ
(CDB) 33とそのB位置での対象物30の撮像デー
タから対象物30の位置を検出するようにした。このた
め、最初にキャリブレーションを1回だけ行ってキャリ
ブレーションデータを求めればよく、その後はカメラ3
の位置及び姿勢が変化しても、その変化に応じて、計算
によってキャリブレーションデータを求めることができ
る。すなわち、あらゆる位置でキャリブレーションデー
タを求めることができる。したがって、カメラ3の位置
は制約されず、カメラ3によって広範囲に対象物の位置
検出を行うことができる。また、キャリブレーション時
に生じる誤差も殆ど含まないため、位置検出を正確に行
うことができる。上記の説明では、移動前のキャリブレ
ーションデータと移動量から移動後のキャリブレーショ
ンデータを求め、その移動後のキャリブレーションデー
タと移動後の位置でカメラの撮像データとから、対象物
の位置を求めるように構成したが、これを次のように構
成することもできる。すなわち、まず、移動後の位置で
のカメラの撮像データと移動前のキャリブレーションデ
ータから、対象物の仮の位置を求め、次にその対象物の
仮の位置と移動量とから対象物の位置を求めるように構
成することもできる。この場合、対象物の仮の位置と
は、移動後の位置でのカメラの撮像データをあたかも移
動前の位置での撮像データであるとみなして、移動前の
キャリブレーションデータで補正して得られたものであ
り、対象物の真の位置は、この仮の位置にカメラの移動
量を反映させて得られる。このような構成にすると、対
象物の位置が求まるまでの計算上の処理が簡単になると
いう利点がある。
実施例を示す図である。この第2の実施例でのロボット
システムは、自動車の生産ラインにおいて、車体 (対象
物)70のドア71にボルト締め等の作業をロボットに
正確に行わせるためのものである。車体70は、3台の
カメラ41、42、43によってその3点が撮像され、
視覚センサ制御装置40はその3点の撮像データから車
体70の位置のズレを検出する。この位置のズレに関す
る情報は、ロボット制御装置80に送られる。ロボット
90はその情報に応じてアーム91に取り付けられてい
るカメラ44の位置及び姿勢を制御する。一方、ロボッ
ト60はロボット制御装置50からの指令によって、そ
のロボットハンド62を用いてドア71が所定位置に来
るようにドア71を開く。このとき、ロボット90は、
カメラ44がドア71の所定箇所をその視野にとらえる
ことができるように、上記の車体70の位置のズレに関
する情報に基づいてカメラ44の位置を移動させる。視
覚センサ制御装置40は、カメラ44の移動前のキャリ
ブレーションデータを予め持っており、ドア71の位置
検出を上述した本発明の検出位置補正方式によって求め
る。すなわち、カメラ44の移動前のキャリブレーショ
ンデータとカメラ44の移動量から移動後のキャリブレ
ーションデータを求め、その移動後のキャリブレーショ
ンデータと移動後の位置でのカメラ44の撮像データと
から、ドア71の正確な位置を求める。この位置データ
に基づいて、ここでは図示しない作業用ロボットがドア
71にボルト締め等の作業を行う。このように、対象物
(車体のドア) の位置がずれるような場合でも、そのズ
レ量を検出し、そのズレ量に応じてカメラの位置及び姿
勢を補正し、常時カメラの視野内に対象物の特徴点が入
るようにした。このため、対象物の位置がずれたとして
も、その対象物を常に検出することができ、対象物の位
置検出を正確に行うことができる。
の移動前のキャリブレーションデータとセンサの移動量
から移動後のキャリブレーションデータを求め、その移
動後のキャリブレーションデータと移動後の位置でセン
サの検出データとから、対象物の位置を求めるように構
成した。このため、最初にキャリブレーションを1回だ
け行ってキャリブレーションデータを求めればよく、そ
の後はセンサの位置及び姿勢が変化しても、その変化に
応じて、計算によってキャリブレーションデータを求め
ることができる。すなわち、あらゆる位置でキャリブレ
ーションデータを求めることができる。したがって、セ
ンサの位置は制約されず、センサによって広範囲に対象
物の位置検出を行うことができる。また、キャリブレー
ション時に生じる誤差も殆ど含まないため、位置検出を
正確に行うことができる。また、移動後の位置でのセン
サの検出データと移動前のキャリブレーションデータか
ら、対象物の仮の位置を求め、その対象物の仮の位置と
センサの移動量とから対象物の位置を求めるように構成
した。このため、対象物の位置を求めるまでの計算上の
処理をより簡単にすることができる。さらに、対象物の
位置がずれるようなときでもそのズレ量を検出し、その
ズレ量に応じてカメラの位置及び姿勢を補正し、常時セ
ンサの視野内に対象物の特徴点が入るようにした。この
ため、対象物の位置がずれたとしても、その対象物を常
に検出することができる。したがって、対象物の位置検
出を常時正確に行うことができる。
ボットシステムの全体構成を示す図である。
す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 センサが検出した対象物の検出データを
補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
において、 可動部の座標系と前記可動部に取り付けられたセンサの
座標系との間でキャリブレーションを行って第1のキャ
リブレーションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサの位置及び姿勢の移動量及び前記第1のキャ
リブレーションデータに基づいて、前記センサの移動後
の位置における第2のキャリブレーションデータを求
め、 前記第2のキャリブレーションデータ及び前記センサが
移動後の位置において検出した対象物の検出データに基
づいて、前記対象物の正確な位置を求めることを特徴と
する検出位置補正方式。 - 【請求項2】 前記センサ以外の他のセンサによって検
出された前記対象物の位置に応じて、前記可動部の撮像
位置を補正し、前記可動部に取り付けられたセンサによ
り前記対象物の特徴点を検出することを特徴とする請求
項1記載の検出位置補正方式。 - 【請求項3】 前記可動部はロボットであることを特徴
とする請求項1記載の検出位置補正方式。 - 【請求項4】 前記センサは視覚センサであることを特
徴とする請求項1記載の検出位置補正方式。 - 【請求項5】 センサが検出した対象物の検出データを
補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
において、 前記可動部の座標系と前記可動部に設置されたセンサの
座標系との間でキャリブレーションを行って第1のキャ
リブレーションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサが移動後の位置において検出した対象物の検
出データ及び前記第1のキャリブレーションデータに基
づいて前記対象物の仮の位置を求め、 前記対象物の仮の位置及び前記センサの位置及び姿勢の
移動量に基づいて、前記対象物の正確な位置を求めるこ
とを特徴とする検出位置補正方式。
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