JPS6133880A - ロボツトのつかみ制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボットによりワークをつかむ際のロボッ
トのつかみ制御方法に関する。

〔従来技術〕

従来、ロボッ）Ｋより容器内に収納されたワークつかみ
、ワークをある場所から他の場所へ移し替える場合、工
業用テレビジョンカメラ（以下■ＴＶという）により容
器内を撮像してその画像を処理し、当該画像の各画素の
輝度の変化にもとづき、容器内のワークの立体像を得て
ワークの形状および容器への収納状態を認識し、ロボッ
トのつかむべきワークを選定して当、咳ワークまでのロ
ボットのアームの移動量を算出し、ロボットのアームを
算出した移動量だけ移動してアームの先端のハンドによ
り１選定したワークをつかみ、ワークの移し替えを行な
っている。

しかしこの場合、前記画像の各画素の輝度の変化を調べ
るためには、画像の走査線ことの輝度信号を取り出し、
取り出した信号をデジタル処理して各画素の輝度変化を
導出したのち、ワークの立体像を得てつかむべきワーク
の位置を算出しているため、ロボットによりつかむべき
ワークの選定に長時間を要し、実用性に欠けるという欠
点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
ロボットによりつかむべきワークを短時間で選定するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

この発明は、容器内に収納された複数個のワークを撮像
する１対の撮像手段と、前記面撮像手段の重複視野内の
前記各ワーク表面の複数個所に順次スリット光を照射す
る光源と、前記各スリット光ことのそれぞれの照射点の
前記面撮像手段により撮像された画像を処理し前記各照
射点の三次元位置を導出する画像処理手段とを備えた三
次元測定装置をロボットに並設し、前記測定装置による
測定データにもとづき、上部に位置し、かつ露出する部
分の最も多いワークを選別し、制御手段により、選別さ
れた前記ワークを前記ロボットのアームの先端のハンド
がつかむように制御することを特徴とするロボットのつ
かみ制御方法である。

〔発明の効果〕

したがって、この発明のロボットのつかみ制御方法によ
ると、三次元測定装置を設けたことにより、容器内の各
ワーク表面の各点の三次元位置を測定して各ワークの形
状と同時に位置を導出することができ、ロボットにより
つかむべきワークを短時間で選定することが可能となり
、ワークの移し替え作業の作業能率の向上を図ることが
でき、非常に実用的である。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。

ます、第１図において、（１）は載置台、（２１は載置
台（１）に隣接して設けられた補助台、（３）は両会（
１）。

（２）の近傍に設置され複数個の板状のワーク（４）８
収納した容器、（５）はベース（５ａ）、第１〜第３ア
ーム（５ｂ）〜（５ｄ）および第３アーム（５ｄ）の先
端に設けらね、たつかみ用ハンド（５ｅ）からなり制御
手段（図示せず）Ｋより制御されるロボット、（６）は
載置台（１）上に載置され２個の嵌挿溝（力にワーク（
４）が嵌挿される収納台、（８）は容器（３）の上方お
よび収納台（７）の上方に設けられた１対の三次元測定
装置である。

つぎに、三次元測定装置の賄賂を示す第２図において、
（９）は左右方向および前後方向である同図中のＸ軸、
Ｚ軸方向に移動自在に設けられた移動台車、００は台車
（９）内に設けられスリット光であるスポット光を照射
するレーザまたはキセノンランプからなる光源、（１１
）は台車（９）内に回転自在に設けられ光源０Ｑからの
スポット光の光路を変更する反射鏡、（１２ａ）、　（
１２ｂ）は台車（９）内に収納サレ反射鏡（１１）の回
転限界をそれぞれ検出する検出器、（１３ａ）。

（１３ｂ）は台車（９）内の反射鏡（１１１０両側にＸ
軸に平行に配設されたＣＣＤ型リニアイメージセンサ等
からなる第１．第２撮像手段であり、面撮像手段（１３
ａ）、　（１３ｂ）が異なる角度でワーク（４）をそれ
ぞれ撮像する。

つぎに、面撮像手段（１３ａ）、　（１３ｂ）からの信
号を処理する処理回路を示す第３図において、（１４）
は複数個の受光素子が１次元的に配列され、集光レンズ
を介して前記スポット光の照射点を撮像して各受光素子
からの撮像信号を合成して合成撮像信号を出力する第１
撮像手段（１３ａ）の撮像ヘッド、（ｌＩ５１はヘッド
（１４１からのアナログ信号である合成撮像信号をスラ
イスしてデジタル信号に変換するスライサ、（１０はス
ライサ（＋５）のスライスレベル設定器、（１ηはヘッ
ド（１４）からの撮像信号のうち不要部分を消すマスキ
ング回路、（ｌ〜は前記撮像信号の不要部分を設定する
マスキング設定スイッチ、（＋９）はスライスされたヘ
ッド（１４）からの撮像信号においてハイレベルパルス
の存在する受光素子に対応するアドレスをカウントする
アドレスカウンタ、（イ）はカウンタ（１９）によりカ
ウントされたアドレスデータを表示するデータ表示部、
＠Ｉ）はカウンタ（１９１によりカウントされたアドレ
スデータを記憶する記憶部、１２２はインターフェイス
であり、出力端子（２３１より記憶部（２１）に記憶さ
れたデータを転送するようになっており、スライサ（国
、レベル設定器（１０，マスキング回路（１７１゜設定
スイッチ囮、カウンタ（＋９＋　、表示部間、記憶部（
２＋１およびインターフェイス□□□により第１撮像手
段（１３ａ）の処理回路（２４ａ）が構成されるととも
に、同様に第２撮像手段（１３ｂ）の処理回路（２４ｂ
）が構成されている。

さらに、演算回路を示す第４図において、（２）は面撮
像手段（１３ａ）、　（１３ｂ）からのデータにもとづ
き。

ワーク（４）上のスポット光の照射点の汗童のＸＹＺ座
標系における座標を導出する演算部、□□□は表示部で
あり、演算部（２６により導出された前記照射点の座標
を表示するようになっており、演算部伐均および表示部
（社）によりコンピュータ等からなる演算回路（２′７
）カ構成すレ、両処理回路（２４ａ）、　（２４ｂ）お
よび演算回路（２′７１により画像処理手段θ＆が構成
されている。

そして、容器（３）内の各ワーク＋４１′ｆｆ：複数個
の収納台（６）に移し替えて収納する場合、まず三次元
測定装置（８）により容器（３）内のワーク（４）の形
吠および収納状態を調べる。

いま、第２図に示すように、第１撮像手段（１３ａ）の
視野が点ＡとＢとを結ぶ線分を中心線としてＺ軸方向に
ある幅をもった範囲であり、第２撮像手段（１３ｂ）の
視野が点ＣとＤとを結ぶ線分を中心線としてＺ軸方向に
ある幅をもった範囲であるとすると、面撮像手段（１３
ａ）、　（１３ｂ）の重視する視野は点ＡとＤとを結ぶ
線分を中心線としてＺ軸方向にある幅をもった範囲（以
下範囲ＡＤという）となる。

そこで、反射鏡（１１）の角度θの回転によりスポット
光の光路を角度θ′の範囲内で振動させて光源００から
のスポット光を点ＥとＦとを結ぶ線分、とくに重複視野
である点ＡとＤとを結ぶ線分上の各点に順次照射し、た
とえばあるワーク（４）のある照射点が第２図に示すよ
うに点Ｐである場合、両、瞳像手段（１３ａ）、　（１
３ｂ）により、第５図（ａ）　Ｋ示すような２個のスタ
ートパルスＳの出力期間に照射点Ｐの近辺が撮像され、
たとえば一方のヘッド（１４）に配列された各受光素子
から順次に撮像信号が合成されて第５図（ｂ）に示すよ
うに照射点Ｐのみ輝度の非常に高い合成撮像信号が形成
され、面撮像手段（１３ａ）。

（１３ｂ）のヘッド（１４）から前記合成撮像信号が出
力されるとともに、一方の処理回路（２４ａ）において
、マスキング回路（１７）により前記合成撮像信号にマ
スキング領域Ｍが設定されると同時に、スライサ（圃そ
れぞれにより同図（ｂ）に示すようなスライスレベルノ
以下の前記合成撮像信号がそれぞれカットされてスライ
スされ、照射点Ｐに相当する前記レベルノよりも高いピ
ーク信号のみが取り出されて同図（ｃ）　Ｆ示すような
スライス信号が得られ、アドレスカウンタ（１９）によ
り、前記スライス信号のハイレベルパルスの存在するア
ドレス、すなわち取り出された信号の出力源である受光
素子に対応するアドレスＮがカウントされ、カウントさ
れたアドレスＮがカウントされ、カウントされたアドレ
スＮがアドレスデータとして記憶部伐ｌ）に記憶される
。

そして、面撮像手段（１３ａ）、　（１３ｂ）からの合
成撮像信号がそれぞれたとえば第６図（ａ）　、　（ｂ
）に示すような信号である場合、両処理回路（２４ａ）
、　（２４ｂ）により、前記した動作と同様にしてそれ
ぞれスライス信号が得られ、照射点ＰＶｃそれぞれ対応
するハイレベルパルスＱ、Ｑ’のアドレスＮ、、Ｎ２が
それぞれ９カウンタ（１９）によりカウントされ、表示
部（２Ｉ］）によりそれぞれのアドレスＮ、、Ｎ２がデ
ータ表示されると同時に、記憶部（２１）に記憶され、
演算部（２丘により前記両アドレスＮ、、Ｎ２ｖｃもと
づき照射点Ｐの座標が演算導出される。

すなわち、第２図に示したｘ、　ｙ、　ｚの各軸を座標
軸とする任意のＸ　Ｙ’　Ｚ座標系のＸＹ平面のみを考
え、たとえば第７図に示すようにＸＹ座標系を想定し、
第７図に示すように面撮像手段（１３ａ）　。

（１３ｂ　）の両レンズの倍率ヲに１．に２とし、面撮
像手段（１３ａ）、　（１３ｂ）の視野のＹ軸に近い方
の限界線用。

Ｒ２とＹ軸とのそれぞれの交点Ｖ、、Ｖ、の座標をそれ
ぞれ（ａ、　ｏ）、　（ｂ、　ｏ）とすると、面撮像手
段（１３ａ）。

（１３ｂ）と実際のワーク（４）上の照射点Ｐとをそれ
ぞれ結ぶ線とＹ軸とのそれぞれの交点ｖ、’、ｖ、’の
座標のＸ軸成分α、βはそれぞれ、 α−ａ＋に、・Ｎ１　　　　　　　　　・・・■β＝　
ｂ　＋　Ｎ２・Ｎ２　　　　　　　　　・・・■と表わ
され、さらに面撮像手段（１３ａ）・（１３ｂ）の設置
点であるレンズの前面の中心点り、　ｌ　ＴＪ２の座φ
咬軸成分をそれぞれα。、β。、Ｙ軸成分をともにＫと
し、面撮像手段（１３ａ）、　（１３ｂ）間のＸＹ平面
における距離をＬとすると、ワーク（４）上の照射点Ｐ
の座標（ｘｐ、ｙｐ）のＹ軸、Ｙ軸成分はそれぞれ、と
表わされ、点■１′・Ｌｌを通る直線とＶ２’　、　Ｔ
、２を通る直線の交点として与えられることになり、演
算条件トシテ前記ｔ、＊各点Ｖ、　Ｖ２．　Ｌｌ、　Ｌ
２ｏ座標（ａ、　Ｏ）。

（ｂ、　Ｏ）、　（α。、Ｋ）、（β。、Ｋ）１両レン
ズの１音率に、　、　Ｋ。

および面撮像手段（１３２）、　（１３ｂ）間の距離り
を予め演算部（個に入力しておくことにより、画像処理
により得られたアドレスデータＮ、、Ｎ２にもとづき、
前記■、■式に従って点ｖ、’　、　ｖ、’の座標が演
算され、演算された点ｖ、’　、　ｖ２’の座標のＸ軸
成分α、βにもとづき、前記■、■式に従って照射点Ｐ
の座標（ｘｐ、ｙｐ）が導出され、移動台（９）のＺ軸
方向の位置で定まるＺ軸成分とにより、照射点ｐの座標
が導出される。

さらに、これらの動作が繰り返されて点ＡとＤとを結ぶ
線分上の複数個のスポット光の照射点の座標が導出され
るとともに、移動台（９）のＸ軸、Ｚ軸方向への所定量
ずつの移動ごとに前記の動作が痺り返され、あるワーク
（４）の露出している表面の各点の座標すなわち三次元
位置が導出、測定され、当該ワーク（４）の形状と同時
に位置が導出され、前記と同様の動作により、容器（３
）内の各ワーク（４１の露出している表面の各点の座標
が導出、測定され、各ワーク（４）の形状と同時に位置
が導出される。

そして、測定装置（８）により導出、測定された容器（
３）内の各ワーク（４）の露出表面の各点の座標、各ワ
ーク（４）の形状２位置等にもとづき、ロボット（５）
の制御手段により、どのワーク（４）が最も上部にある
か、すなわちどのワーク（４）が最も飛ひ出た状態にあ
り、しかもどのワーク（４）の露出面積が最も太きいか
が判別され、最も上部に位置し、かつ露出する部分の最
も多いワーク（４）が選別されて制御手段により当該選
別されたワークまでの各アーム（５ｂ）〜（５ｄ）ＪＯ
よびハンド（５ｅ）の移動量が算出され、制御手段によ
り、算出された各移動量だけ各アーム（５ｂ）〜（５ｄ
）およびハンド（５ｅ）が移動され、前記選別されたワ
ーク（４１がロボット（５）のハンド（５ｅ）によりつ
かまれて補助台（２）に一旦装置され、再びハンド（５
ｅ）により前記ワーク（４）が所定の向きに強固につか
み直されて収納台（６）まで運ばれ、嵌挿溝（７）　Ｋ
ワーク（４）が嵌挿されてワーク（４）の移し替えが行
なわれるとともに、同様にして他のワーク（４）がロボ
ット５）番により他の収納台（６）に移し替えられる。

なお、収納台（６）から容器（３）へのワーク（４）の
移し替えも前記と同様に行なわれる。

したがって、前記実施例によると、三次元測定装置（８
）を設けたことにより、容器（３）内の各ワーク（４）
表面の各点の三次元位置を測定して各ワーク（４）の形
状と同時に位置を導出することができ、ロボット（５）
によりつかむべきワーク（４）を短時間で選定すること
が可能となり、ワーク（４）の移し替え作業の作業能率
の向」二を図ることができ、非常に実用ワーク（４）が
ゴム等の柔軟で変形し易いものであっても、形状を容易
にｌｔｊ　’！することができる。

サラに、スポット光を使用しているため、エネルギ密度
が低く１弱い光でよく、照明を使用したときの照明熱に
より、ワーク（４）に歪が生じたりすることもない。

なお、面撮像手段としてＣＣＤ５イメージセンサを使用
したが、ＭＯ８型イメージセンサや撮像管等により構成
してもよいことは勿論である。

また、反射憐（ｎ）によりスポット光の光路を回転させ
るだけでなく、電子ビーム等により磁気的（（スポット
光の光路を回転させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明のロボットのつかみ制御方法の１実施
例を示し、第１図は斜視図、第２図は三次元測定装置の
斜視図、第３図は処理回路のブロック図、第４図は演算
回路のブロック図、第５図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ動
作説明用の各信号波形図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は
それぞれ面撮像手段からの合成撮像信号の波形図、第７
図は動作説明図である。 （３）・・・容器、（４）・・・ワーク、（５）・・・
ロボット、（８）・・・三次元測定装置、０１・・・光
源、（１３ａ）、　（１３ｂ）・・・撮像手段、弊・・
・画像処理手段、Ｐ・・・照射点。 代理人　弁理士　藤　１）龍太部 第１図 第２図 畦Ｌｎ　　区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に収納された複数個のワークを撮像する１
   対の撮像手段と、前記両撮像手段の重複視野内の前記各
   ワーク表面の複数個所に順次スリット光を照射する光源
   と、前記各スリット光ごとのそれぞれの照射点の前記両
   撮像手段により撮像された画像を処理し前記各照射点の
   三次元位置を導出する画像処理手段とを備えた三次元測
   定装置をロボットに並設し、前記測定装置による測定デ
   ータにもとづき、上部に位置し、かつ露出する部分の最
   も多いワークを選別し、制御手段により、選別された前
   記ワークを前記ロボットのアームの先端のハンドがつか
   むように制御することを特徴とするロボットのつかみ制
   御方法。