JPS5993293A - 視覚装置 - 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】 〔発明のオリ用分野〕 本発明はロボット視覚装置に関するものであり、更に詳
しくはロボットによる組立作業において作業対象物の位
置・姿勢を検出するロボ・ソト視党装置のうち、特にロ
ボットの手先に取シ付けるのに好適なロボット視覚装置
に関する。

〔従来技術〕

従来、物体の位置を検出する手段としては、物体全体全
一様に照明し、この光学像をＴＶ右カメラどの撮像装置
を用いて電気信号に変換し、この電気信号をある基準と
なる信号をもとに２１［化し、この２値化画像信号を処
理するものがある。しかし、この装置では対象物表面の
色又は明暗が背景と大きく異なり、２値化によって対象
物のみが画像上で分離抽出できる必要があった。また、
この装置では、奥行方向の位置が検出できないため、ロ
ボットＶＬよる組立作業のように対象物をつかんだシ、
対象物に部品を取付けなけ扛ばならない場合、この対象
物は検出器から氏知の距離になければならない。従って
、上記の２値画像を用いる装置では作業対象が制限され
てし１う欠点がある。

また、ロボットにょる目動溶接用として“Ａ　Ｖｉｓｕ
ａｌＳｅｎｓｏｒ　ｆｏｒ　Ａｒｃ−ＷｅｌｄｉｎｇＲ
ｏｂｏｔｓ″Ｂａｍｂａ＋Ｔ、、ｅｔａｌ、＋１１　ｔ
ｈ　Ｉｎｔ、　Ｓ７ｍｐ−Ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
　ＲＯｂＯｔＳ＋　ＰＰ１５１〜１５Ｂ　（１９８１）
に開示された、ロボットの手先に光切断検出ヘッドを取
付け、検出された元切断汎形を演算処理して溶接位置を
目動的に検出する装置がある。しかし、この装置は作業
対象全溝状のものに限定しているため、組立作業に使用
できない欠点がある。

さらに、上記の装置を組立作業に適用しようとした試み
にＮＢＳの装置（ＶａｎｄｅｒＢｒｕｇ　＋　Ｇ、　Ｊ
、　＋　ｅｔａＬ“八Ｖｉｓｉｏｎ　　Ｓｙｓｔｅｍ　
　ｆｏｒ　　Ｒｅａｌ　　Ｔｉｍｅ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ
ｏｆ　Ｒｏｂｏｔｓ”　９　ｔｈ　Ｉｎｔ、　Ｓｙｍｐ
、　ｏｎ　Ｉｎｄ−ｕｓｔｒｉａｌＲｏｂｏｔｓ、ｐｐ
２１３〜２３０．１９７９）がある。この装置で対象物
の位置、姿勢を３次元的に完全に検出するには、検出器
を乗せたロボットアームを移動させ、異なったいくつか
の角度から対象物を見る必要かあるため、検出に時間か
がかる欠点かあった。

また、物体の位置、姿勢をその色に影響されずに検出す
る装置として、光切断法全応用した装置がある。これは
第１図に示すように、スリット光源１と撮像装置２から
構成をれた検出器を用いる。

スリヴト光源１から投光された平板上の光線３（これ全
以後スリット九と呼ぶ〕と対象物表面との交線すなわち
光切断線４を、このスリ・１トＸ３の元軸とある角度を
なすななめの方向から撮像装置２によって撮像すると、
たとえば第２図に示すように対象物の断面形状が得らｎ
る。検出器よシ遠万にある点１１ど画像上では上方に位
置するので、この光切断波形を抽出し、第２図上の点ａ
　＋　ａ’の画像上の位置を検出・処理することによっ
て、対象物までの距離と左右方向の位置が検出できる。

また、角度θを検出することによって、スリットブｅ３
のなす平面と垂直な＠まわシの対象物５の表面の回転角
が検出できる。

第５図に示す様に、スリット光源１ａ、Ｉｂを２個組合
せて、互いに交わる十字状のスリット九３ａ。

３ｂを作シ、それぞれのスリット九３　ａ　＋　３　ｂ
に対して、２台の撮像装置２ａ＋２ｂ全配置し、２組の
光切断線を撮像する。この様な構成によす、２つの平行
でない平面のそれぞ扛に垂直な２本の軸まわシの対象物
表面の回転角が検出できるので、検出器を移動させるこ
となく、対象物の姿勢が３次元的に検出できる。また、
対象物１での距離に加えて、２方向の対象物の大ささ・
位置も検出できる。

しかし、このような構成では、２個のスリット光源と２
個の撮像装置が必要となるため、検出器が大型になる欠
点がある。このため、作業対象物とロボット手先との相
対的な位置関係を手先に取付けた検出器を用いて′ｎｔ
度良く求めるような場合、上記した構成の検出器では適
用が困難であるという欠点がある。

〔発明の目的Ｊ 本発明は上記した従来技術の欠点ＫＮみなされたもので
、対象物の色や明＠に影響されずに対象物の３次元的な
位置および姿勢を高速に検出する小型・軽量なロボ・Ｖ
）視覚装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明のロボット視覚装置は、第４図に示す様に、１′
個の撮像装置を設け、２つのス１７　、、　）元源１ａ
、１ｂｉそれらのスリット光５ａ、５ｂの交線のまわシ
に同方向に回転させ、回転するスリ・ブト光３ａ、３ｂ
の光切断線を１台の撮像装置で検出するものである。検
出の際には、２組の光切断線全独立に抽出するため、２
個のスリット光源１ａ、１ｂを父互に切替えて１つずつ
発光させる。また、本発明においては、第４図に示す十
字状のスリット光３ａ、３ｂを、第５図に示す様に逆へ
の字状に配置したスリット光源１ａ、１ｂで得ても良い
。すなわち、第４図において、ス！７　＋７　ト元３　
ａ　＋　５　ｂを形成するスリット光源１ａ、１ｂは、
スリット光３ａ。

６ｂの平面上にあシ、かつスリット光源１８ｉｂと撮像
装置の元軸８のなす角が９０’よりも小さけｎば、どこ
に移動させて配置することも可能である。

〔発明の実施例」 以下に、本発明のロボット視覚装置を用いた物体の位置
検出および姿勢検出の一実施例について説明する。

ここでは、説明をわかシやすくするために、第４図に示
した装置構成を例にして説明する。尚、以下の説明は、
第５図に示す装置構成におい１も全く同様に適用できる
ものである。

第４図において、２個のスリット光源１ａ、１ｂをそれ
ぞれ１つずつ発光させた場合、撮像装置２によって検出
さｎる光切断線と物体の実際の位置との対応関係は、第
６図（ａｌ（ｂｌに示すように、ななめ格子状になる。

この対応関係をあらかじめ寸法がａ知の物体を用いて検
出器からの位置を変えながら求め、記憶装置に記憶し１
おく。そして、物体の位置・姿勢の検出の際には、この
あらかじめ記憶さｎている対応関係と撮像装Ｒ２から検
出さたｔ″Ｌ元切断切断線像上の位置を照合することに
よって、物体の実際の位置と傾きを求めることかできる
。本発明では、２つのスリット光３ａ＋３ｂを切替えて
投元し、２つの互いに平行でない平面における物体まで
の距離・位置および傾きが求められるから、これらにＪ
ニジ物体の３次元的な位置と姿勢を一意的に求めること
ができる。

なお、本発明では２つのスリット光３ａ、３ｂの交線６
が対象物表面と交わるように検出器または対象物があら
かじめ大まかに位置合せされているものとし、本発明の
ロボ・ソト視覚装置金用いて、検出器と対象物の相対的
な位置と姿勢を精密に検出するものとする。

つぎに、検出される光切断線の画像上での位置と物体の
実際の位置の対応関係を求める方法について、第７図を
用いて説明する。ここでは、第４図に示すスリット光源
１ａの場合についてのみ説明するか、第４図に示すスリ
ット光源１ｂおよび駆５図に示すスリット光源１ａ、　
１１）の場合も同様である。第７図に示すように、２つ
のスリット光の交線５がｂ軸に一致し、スリット光源１
ａｌＣよるスリッド”ｊＱ　５　Ａがｘｚ”Ｆ面に一致
するような座標糸ｘｙｚを仮定する。才ず、第７図に示
すように示すように２軸に垂直で撮像装置２の視野より
広い平面６全、ｚ軸方向に平行移動でさるように、目盛
付のレール７上に立てる。平面６をたとえば１σきさみ
で検出器から遠さけながら検出画像上での光切断線の位
置′ｆｃ求めて行くと、第８図に示す様な等距離線図が
得らｊる。つぎに、平面６を幅一定の長方形とし、この
ようなものをいくつかの幅について用意し、やはシレー
ルア上をｚ軸に垂直になるように立てて２軸方向に移動
させる。

平面６のＸ軸方向に側った幅分たとえば２０１＠ざみと
し、それぞれの平面６を２軸方向に移動させたとき検出
される光切断線の端点の軌跡を求めると、第９図に示す
ような等幅線図（Ｘ座標に四する）か得られる。第８図
に示した等距離線図と第９図に示した等幅線図におい１
、線図上のある水平の線ｈｈ’に沿った距離およびＸ方
向の位置の変化を見ると、それぞれ第１０図、纂１１図
のようになる。これらを線図上の縦方向の座標ｊにおけ
る距離の関数２およびＸ方向の位置の関数Ｘとして、線
図上の横方向の座標ｉを変数として表わすと、 Ｚｒ（’（ｉｌ＝ａｊ’ｇ＋ａｊ＋ｉ＋ａｊ２１２＋ａ
ｊ５１５＋−（１ンｘ」＝ｇ（１）＝ｂｊｏ＋ｂｊ１ｉ
＋ｂｊ　２１２＋ｂｊｓｉ５＋−（２）と近似すること
ができる。何次まで近似するかは必要とされる検出精度
によシ決定する。線図上のすべてのｊ（たとえばｊ−１
〜２５６）について、ａ　ｊ　ｎ　＋　ｂ　３　、、（
ｎ　＝Ｑ　＋　Ｉ　＋　２＋　・・・、）を以上の方法
であらかじめ求めておけば、検出された光切断線から式
（１）（２Ｌａ−用いて、逆にその２方向およびＸ方向
の位置を求めることができる。また、検出対象物を構成
する一平面の傾きを求める場合には、以上の様にして求
めた光切断線の端点の実際の座標（ｘ、ｚ）（Ｘ’＋Ｚ
’）よシ、 ｚ’　−ｚ θ、！ｔａｎ−”　Ｘｔ　−ｘ　　　・・・・・・・・
・・（３）音用いて、その平面とＸ軸のなす角を求める
ことかできる。

次に検出画像よシ元切断線全抽出する手段について具体
的に説明する。この場合もやはシ第４図に示した片側の
スリット光３ａの場合について説明する。撮像装置２に
よって撮像した光切断線は、スリット光の幅や九学糸の
ボケなどによシ、一般的にはある幅を持っている。そこ
で、撮像装置２の水平走査方向を第８図と第９図に示し
た。＠　ｈｈ’の方向（横方向）に一致させて配置し、
各水平定食信号のピーク位置（すなわち最明点）の座標
ｉ全容ｊにおける光切断線の位置１とする（第１２図参
照）。このようにして、式（１）（２）を引算するため
の光切断線の位置の座標を抽出する。

次に、本発明のロボット視覚装置による対象物の３次元
的な位置・姿勢の検出過程？：第１６図に示す円柱状の
物体９および第１４図に示す平面上にあいた円形の穴１
０の検出を例にして説明する。

まず、円柱状の対象物９の位置・姿勢の検出法について
説明する。第５図に示すスリブト光３ａ全投元した場合
、たとえは第１５図に実線へに示すような光切断像が撮
像装置２によシ検出されたとする。同図において、先に
説明した様に横方向の最明点の位置を検出し、光切断線
の形を抽出すると第１６図に示す様になる。第１６図に
示す波形を折線近似し、各線分の端点の座標（ｉ、ｊ）
をあらかじめ求めておいた式（１）（２）　’！ｉｒ用
いて実際の座標（ｘ＋ｚ）［変換すると、第１７図に示
す仔になる。この図において、最も２座標の小さい線分
Ａ。

すなわち最も検出器に近い線分の中点から、円柱状の物
体９の上面のＸ方向の近似的な中ＩＬ？位置が求められ
る。また、式（３）金用いてｘｚ平面における物体９の
傾きが求められる。つぎにスリツト）を源を切替え第５
図に示すもう一万のスリづト光３ｂについて得られる光
切断像（第１５図中に破線Ｂで示す）についても、全く
同様の検出を行うことにより、円柱状の物体９の上面の
ｙ方向近イ以中心位置と、ｙｚ平面における物体９の傾
’ｌ求める。更に、以上の検出結果をもとに、検出器力
１ら物体９の上面の中心位置までの距離２は、円柱状の
物体９の上面がｚｌ！ｆｆＩにほぼ垂直である場合、ｚ
１＋ｚ２　　　ｚＡＺ５　　、　’／＋＋１２　　　　
、、、（４）ｚ＝　−＋ ２　　　　　ｙ２−ｙｌ　　　　　２ または、 Ｚ３＋ｚＡ　　Ｚ２−Ｚｌ　、　Ｘ１＋Ｘ２　　　　、
＋　　（５）””　　　２　　　　Ｘ２−ｘ、２ として求められる。ここで、Ｘｊ＋Ｘ２は円柱状の物体
９の上面におけるｘｚ平面の光切断像（第１５図に示す
Ａ）の端点のＸ座標であシ、ｙ１１３’２はｙｚ”Ｆ面
の光切断像（第１５図に示すＢ）の端点のｙ座標であり
、Ｚｊ　１Ｚ２１Ｚ５！Ｚ４はそれぞれ４つの端点の２
座標を表わす。以上の検出結果よシもし円柱状物体９の
上面のｘｚ平面およびｙｚ平面における傾きが９０°と
著しく異なり、光切断線の中点から中心位置を求める方
法および式（４）または（５）による距離の計算の誤差
が無視できないと判断される場合には、傾きの検出結果
に従ってロボットアームを移動させ、２軸すなわちスリ
ット光５ａ、５ｂの交線が面にほぼ垂＠になるようにし
、再度中心位置および距離の検出を行う。

つぎに、第１４図に示す平面上に垂直にあいた円形状の
穴１０の中心位置およびへのおいている方向の検出法に
ついて説明する。第１８図は第１４図に示す穴１０を撮
像装置で撮像したとき得られる光切断線の一例を示す図
である。この場合も、前例と同様にＸ（平面およびｙｚ
平面における２組の元切断像全スリブト光源を切替える
ことによって、独立に検出する。第１８図における実線
と破線は、このようにして得られる２組の光切断像を示
している。同図において、点ａ１＋８２　ｋ結ぶ線分と
点ｂ＋＋ｂ２を結ぶ線分をそれぞれ前例の第１５図にお
ける線分Ａ、Ｂに対応させた処理を行うことによって、
全く同様に穴１０の位置および穴のおいている方向の検
出を行なうことができる。

以下に、本発明のロボ・ット視党装置の具体的実施例に
ついて説明する。まず、装置全体の構成およびその動作
について説明し、しかる後検出器各部の具体的構成につ
いて述べる。

第１９図は本発明のロポブト視覚装置の全体構成の一実
施例を示す図である。検出器は撮像装置２とスリット光
源１ａ、１ｉ）から構成されており、次の様な配置構成
法によっている。すなわち、（１）２つのスリットｆＱ
　３　ａ　、　３　ｂのなす平面の交線５を、ロボット
のグリッパ１日の回転軸に一致させる。

（２）スリット光源１ａ、１ｂの光＠　８　ａ　、　８
　ｂおよび撮１家装＋ｆｉ１２の元軸８ｃはスリット元
３ａ、３１）のＸ線５上のほぼ一点で又わる。

（３）スリット光源１ａ、１１）の元＠　８　ａ　＋　
８　ｂおよび撮１″４！装置２の元軸８Ｃは同一平面上
にある。

（４）　　スリット光源１ａの元軸８ａとスリット元の
交線５のなす角と、スリブト元源１ｂの元軸８ｂとスリ
ット元の交＃Ｊ５のなす角とは等しい。

（５）スリブト元源１ａの元軸８ａと撮像装置２の元＠
８ｃのなす角と、スリヴト光源１ｂの元軸８ｂと撮像装
置１２の元雌８ｃのなす角とは等しい。

以上の様な配置でロボットアーム１１上に検出器を構成
する。検出器の構成法の他の変形例としては、上記の（
１）〜（５）のうち論理的に可能な１〜４個の組合せが
ある。また、第１９図では検出器がロボットのグリッパ
１８を回転駆動する部分に固定でれているが、グリッパ
１８上に固定し、グリッパ１８と一体に回転させる様に
構成しても良い。

このロボ・ソト視覚装置の全体は第１９図中のマイクロ
コンピュータ（又はミニコンピユータ）１５によって制
御される。すなわち、スリット元切替装置１３を制御し
、スリウド元源１　ａ　＋　１　ｂか１つずつ４ｔ３元
するようにし、それぞれの光切断像を撮像＠置２ｖｃよ
って検出する。検出された画像信号は光切断線抽出回路
１４に入力され、−Ｍ、９Ｊ断波形がマイクロコンピュ
ータ１５に入力される。ｙｃ切断線抽出回路１４は、先
に説明した方法に従って２次元画像データを１次元波形
データに圧縮するものであｐ、特願昭５７−１４７５４
２７号に開示されている装置を用いても良い。このよう
にして得らｎた２組の光切断線波形データは、マイクロ
コンピュータ１５内に先に説明した手順で処理される。

すなわち、波形データの折線近似の後、式（１）〜（５
ンの計算を行なって対象物の３次元的位置及び姿勢全検
出し、そのデータ１フ全ロボヴト腕機構の制御装置に出
力する。式（１）（２）を計算するのに必要な係数ｃｌ
ｊｎ＋ｂｊｎ（ｊ＝０＋１＋２１３・・・＋　ｎ＝０．
１．２．３−・−）は、先に説明した方法であらかじめ
求められ、記憶装置ｔ１６内に格納されておシ、必要な
時適宜読み出されて使用される。

次に本実施例のロボット視覚装置の動作について詳細に
説明する。

対象物の検出全行９前に、すでに説明した様に、式（υ
（２）に示した係数ａｊｎ＋ｂｊｎ　（および同様にし
て得らｎるｙｊ　の係数）を記憶装置１１ＨＣ格納する
作業が必要である。第７図に示した装置を用いてスリッ
ト元の交線５がレール７と平行になる様にロボットを動
作・固定し、すでに説明した方法で第８図に示す等距離
線図と第９図に示す製幅線図を求める。この作業はスリ
ット切替装置１３で切替え、２つのスリブ）ｆｔ、３ａ
、３ｂについてそれぞれ行なう。つぎに、これらのデー
タをもとに、マイクロコンピュータ１５によって多項式
近似を行ない、各ｊＶｃおける式（１）　（２ンの係数
ａｊｎ＋ｂｊｎ’ｊ：求め、記憶装置１６に格納する。

対象物体の検出過程では、すでに第１６図及び第１４図
を例にして説明した様に、マイクロコンピュータ１５が
スリット元切替装置１３を制御し、２組のスリット光源
１ａ、１ｂをそれぞれ詑ブＣ窟せた場合の光切断像に基
づく光切断波形を元切断抽出回路１４によって得て、こ
れ全マイクロコンピュータ１５によって折線近似した後
、それぞｎの線分の実際の位置座標が記憶装置１６に格
納された係数ａｊｎ・Ｊｎをもとにして式（１）（２）
　（および向様なｙｊを求める式）を用いて求められる
。マイクロコンピュータ１５は、２組のスリ、ブト光源
１ａ。

１ｂをそれぞれ発光させた場合の線分のうち、対象物体
上の線分を、距離２を判定基単にそれぞれ１本ずつ選び
出しく通常、最も検出器に近く、視野の中央近くにある
線分）、それぞれの４つの端点から、式（３）〜（５）
および線分の中点の計算を行なって、対象物体の位置お
よび姿勢を検出し、ロボット腕機構の制御装置に出力す
る。

次に検出器各部の具体的構成について説明する。

抛像装置２ｔＣはＴＶカメラを用い、第１２図に示した
１の方向と水平走査方向全一致芒せることによシ、高速
で光切断線を検出することができる。

もちろん、ＴＶ左カメラ外の２次元画像検出器、例えば
１次元７オトダイオードアレーとガルバノミラ−との組
合せでも良い。ＴＶカメラのうち、特に２次元固体イメ
ージセンサを用いたものは、（イ）耐震・耐衝撃性、（
ロ）寿命、０１画像ひずみ、に）小型・軽、喰、（山雀
軍刀、の５つの点で、電子１ｋを用いたものよシも優ｎ
ている。第２０図は２次元固体イメージセンサ１９全用
いた撮ｉ＆！装置の一具体ｐｕｔ示す図である。本具体
例では、ロボ・ソトアームに搭載される部分は、第２１
図に示す様に、ＴＶカメラ制御ユニヴト２２を除いた２
次元固体イメージセンサ１９と前置画像信号増幅器２０
と同期駆動信号波形整形回路２１のみでｈ’）、さらに
小型・軽量化が図られている。第２０図において、前Ｒ
画像信号増幅器２０は基板２３ａ上に搭載され、２次元
固体イメージセンサ１９と同期駆動信号波形整形回路２
１は基板２５ｂ上に搭載され、支柱２４で裏ぶた２５上
に固定されている。裏ぶた２５にはコネクタ２６が取付
けられ、−切の信号・電源の供給はこのコネクタ２６を
介しで行なわれる。また、裏ぶた２５および外枠２７は
内面に静電シールド用の銅箔全期った（または金属メッ
キ全施した）プラスチ・プク等の非金属で構成されてい
る。さらに、結像レンズ２８をプラスチック化すること
も司能である。以上の様に、本実施例による撮像装置を
用いれは、耐震・耐衝撃性、長寿命、低画像ひずみ、省
電力という特徴に力ａえ、検出器を著しく小型、＠量化
できる効果がある。

次に、スリット光源１　ａ　＋　１　ｂの具体的構成に
ついて説明する。光源としては、７１０ゲンランプや放
這管や軸元ダイオード等を使用することができるが、（
イ１耐震・ｌ１ｉｉ衝撃性、（ロ）寿命、←１小型・軽
量性の６点で発光ダイオードが最も優れている。第２２
図は軸元ダイオードを用いたスリット光源の一具体例を
示す図である。発光ダイオード２９には、赤外発光の高
出刃タイプか用いられる。通常２次元固体イメージセン
サの最大感度波長は、８００ｎｍ句近であるので、この
波長の軸元ダイオードを用いれば検出感度を最大にでき
る。第２２図に示す様に、発光ダイオード２９は、複数
個をシリンドリカルレンズ３０の長手方向に一致させて
一例に並べて配置する。第２２　［２（ａｌに示す平面
図において、軸元ダイオード２９とスリット６１はシリ
ンドリカルレンズ３０に関して結像関係にある。

才だ、結像面３２の位置は概略の対象物位置に設定し、
結像面６２とスリット３１とは結像レンズ３３に関し１
結像関係にある。以上の様な構成をとることに、よｐ、
光元ダイオード２９から発光される九を効出良く集元し
、スＩＪ　＋７　ト光を形成できるので、上記した３つ
の特徴に加え明るいスリ１ト光源を実現できる。ざらに
、発光ダイオード２９にレンズを用いた指向性の強いも
のを用いることによシ、更に強力なスリット光源も実現
可能である。

第２３図は発光ダイオードを用いたスリット光源の他の
具体例を示す図である。第２３図に示す様に、発光ダイ
オード２９を複数個スリット３１に沿って配置し、スリ
ット′５１と結像面６２は結像レンズ３３に関して結像
関係にある。また、シリンドリカルレンズ３０ｉｄ、ス
リット元に結像面３２上でむらが出なＩＡ様に、結像レ
ンズ３３とスリット３１の間に挿入される。本具体例で
は、結像面３２の結像間係が狂うと、スリット元にむら
が生じる欠点があるが、光切断線の位置検出を行なう本
発明では無視できる。本具体例によれば、第２２図と比
較して明らかな様に、元軸方向の長さを短かくすること
ができ、発光ダイオード２９の持つ特徴に加え、スリッ
ト光源を著しく小型にできる特徴がある。

また、撮像装置と同様に、外枠をブラスチヴク等の非金
属で構成すれば、検出器を著しく小型・軽量にできる効
果がある。

なお、第２２図と第２３図に示すスリット光源の具体例
では、スリット元が完全な平板状にならない。この問題
は結像レンズ３３の　径を必要以上に大きくしないこと
で回避でさる。

〔発明の効果〕

本発明によりは、２つのスリット元が互いに又わる様に
スリット光源を配置し、それぞｉｔの光切断線を解析す
ることによシ、２つの平行でない平面内における対象物
体の位置・姿勢を検出器又は対象物体を移動させること
なく検出できるので、物体の３次元的位置・姿勢を高速
に検出できる効果がある。

また、十字状のスリット元を逆への字状に配置した２組
のスリット光源から得ているので、撮像装置とスリット
光源を一体化でき、小型°＠量化が図れるとともに、ロ
ボットのグリツパないしグリツパにつかまれた物体に影
響を受けない検出が可能になる効果がある。また、２つ
の平行でない平面内の元切断線全１台の撮像装置で検出
しているので、検出器全小型・軽量にできる効果がある
。

さらに、本発明の基礎となっている光切断法の効果によ
って、対象物の色や表面の状態に影響されなめ位置・姿
勢の検出が可能になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は光切断法によるロボ・ソト視覚装置の検出器を
示す斜視図、第２図は第１図に示す検出器の検出画像の
一例１を示す図、第３図は光切断法による検出器を２組
組脅せた検出器金示す斜視図、第４図は本発明の原理と
なる検出器の斜視図、第５図は本発明による検出器の基
本措成全示す斜視図、第６図は第４図に示す検出器によ
る等距離線と笛幅線を表わした図、第７図は等距離線と
等幅線を得る検出器の斜視図、第８図１１−ｊ等距離線
の一例を示す図、第９図は等ｆ＠線の一例金示す図、第
１０図は第８図に示す等距離線の変化を表わした図、第
１１図は第９図に示す等幅線の変化を表わした図、第１
２図は光切断線の抽出方法全表わす図、第１３図と第１
４図は検出対象物体の一例を示す図、第１５図と第１６
図と第１７図は単１３図に示す検出対象物体の検出処理
過程を示す図、第１８図は第１４図に示す検出対象物体
の検出画像を示す図、第１９図は本発明のロボット視覚
装置の全体構成の一実施例を示す図、第２０図は本発明
のロボット視覚装置で用いる撮像装置の一具体例を示す
図、第２１図は第２０図に示す撮像装＠全示すプロ・ツ
ク図、第２２図１ａ）と第２３図（ａｌは本発明のロボ
ット視覚装置の検出器に用いるスリット光源の具体例を
示す平面図、第２２図（ｂｌと第２３図（ｂｌは本発明
のロボット視覚装置の検出器に用いるスＩ）　ｑ　ト光
源の具体例金示す正面図でおる。 １・・・スリット光源、２・・・撮像装置、５ａ、３ｂ
・・・スリット元、４・・・光切断線、５・・・スリづ
ト元の交線、６・・・ついたて、７・・・目盛付レール
、８ａ＋８ｂ＋８０・・・元軸、９．１０・・・対象物
体、１１・・・ロボットアーム、１２・・・グリ−／で
（の回転軸、１３°°°スリウド元切替装置、１４・・
・切線断線抽出回路、１５・・・マイクロコンピュータ
、１６・・・記憶装置、１７・・・検出データ、１訃・
・グリツパ、１９・・・２次元固体イメージセンサ、２
０・・・前置ＩＴＩＩ像信号増幅器、２１・・・同期信
号波形整形回路、２２・・・ＴＶ右カメラ御ユニ、ット
、２！＋ａ　、２！＋ｔ）・・・基板、２４・・・支柱
、２５・・・裏ぶた、２６・・・コネクタ、２７・・・
外枠、２８．３５・・・結像レンズ、２９・・・発光ダ
イオード、３０・・・シリンドリカルレンズ、３１・・
・スリブト、３２・・・結像面。 ；４′ｌ　図 ５ 第２図 第３図 ｂ 牙４０ 第５図 オ　６　図 （久）χに平面　　　　　＜ｂ＞寥２手面オフ図 ；１″８図 オ９　回 第１０図　　　　　　才１１図 牙１２図 第１３図　　　　　　　第１４図 才１５図 ５７７− 第１６図 第１７図 才ノ８図 才ｔｑ図 牙２０図 −＋２１図 手続補正書（方式） 事件の表示 昭和　５７　　年特許願第　２０１９３１、発明の名称
　　ロボット視覚装置 補正をする者 名　　１！、、　　　　４５１０）株式会１１．　　　
日　　立　製　作　所代　表　名　　三　　　ＩＩＩ　
　　勝　　筏状　　　理　　　人 補正の内容　　別紙の通り 茅６園

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）対象物体の光学像を検但し、それを解析処理する
   ことによって対象物体の位置および姿勢全検出し、その
   検出結果によってロボットの腕機構全制御するようにし
   たロボット視覚装置において、平行でない２つの平板状
   のスリット光を発生１−るスリット光源と、２つの該ス
   リット光のなす平面上に存在しない様に配置され、２つ
   の該スリット光と対象物体表面との交線の光学像を電気
   信号に変換する撮像装置と、−２つのスリット光源を１
   つずつ切管えて発光させるスリット元切替装置と、撮像
   装置から得られた画像上の明るい線を分離拍子する光切
   断線抽出装置と、分離抽出される線の画像上の位置と実
   際の位置との対応関係を格納する記憶装置と、分離抽出
   された線と格納された対応関係から対象物体の位置・姿
   勢を解析する計算手段とを備えていることを特徴とする
   ロボット視覚装置。 （２）上記スリット光源が複数の発光ダイオードを用い
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載のロボット視覚装置。 （４）上記撮像装置は、２次元固体イメージ七ンサと前
   置画像信号増幅器からなる検出部と、制御部とに分けら
   れ、該検出部がロボットの腕に設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第（３）項記載のロポ・ット視
   覚装置。 （５）上記撮像装置の外枠が非金属で形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のロボッ
   ト視覚装置。 （６）上記スリット光源の外枠が非金属で形成されてい
   るこさを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のロ
   ボット視覚装置。