JPS6254115A - 三次元物体の位置と姿勢を自動的に決定する方法及び装置 - Google Patents

三次元物体の位置と姿勢を自動的に決定する方法及び装置

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JPS6254115A JP61129992A JP12999286A JPS6254115A JP S6254115 A JPS6254115 A JP S6254115A JP 61129992 A JP61129992 A JP 61129992A JP 12999286 A JP12999286 A JP 12999286A JP S6254115 A JPS6254115 A JP S6254115A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に３次元機械視察方法および装置に関し、
より詳細には、物体の位置および姿勢を測定するための
３次元機械視察方法および装置に関する。
ｌ見及± ３次元機械視察装置は、３次元で見るために、範囲調整
、構造光および双眼鏡視察のような多くの異なる方式を
利用している。範囲調整方式および構造光方式は代表的
に最も実施容易である。これらの両技術は、距離の指示
については、物体の表面からの反射音波のような前進光
または他の照射に依存する。範囲調整装置は代表的に物
体に対するレーザビームの反射および戻りの時間を計っ
てその距離を測定する（レーダと同様）。
異なる範囲調整センサが背景分析に通用されてきた。こ
れらのセンサは２種類に分類し得る。一方は三角測量の
三角法に基づき、他方は飛行時間に基づいている。三角
測量範囲センサは更に２種類に分離され、その一方は一
対のステレオテレビカメラまたは２つの位置に代わる代
わる位置決めされる１つのカメラによる。他方の種類は
走査伝送器による光面の投射およびテレビカメラによる
反射光の像の記録に基づいている。実施例として、２番
目の種類は「揺動」受信器によって発光してもよい。１
番目の種類は、背景の２つの像で相応箇所を見出すこと
の問題がある。さらに、両種類とも、送信器によって見
られるが、受信器によっては見られない箇所についての
データが得られず、センサから遠い方の箇所についての
精度が乏しいという２つの欠点がある。
上記の欠点は、２番目の種類の範囲映像センサをレーザ
スキャナととも利用することによって除去される。この
種類の範囲調整センサもまた２つの方式に分類され、そ
の一方はレーザパルスの伝送および反射信号の到達時間
の測定に基づいている。他方の方式は振幅変調レーザビ
ームを伝送しかつ反射信号の移相を測定することに基づ
いている。
構造光装置は光を制御して物体に投射する。次いで、こ
の装置は三角測量法によって物体までの距離を測定し、
そして物体の表面と光ビームとの交差によって形成され
るパターンから物体の形状を推定する。例えば、凸面に
照射する光面が曲線集合体を形成し、この集合体は角物
体にシェブロンパターンを形成する。
双眼鏡視察装置は、２つのカメラを利用し、かつ人が見
る際に使用するものと同じ一般的な対策（すなわち、双
眼鏡の視差）を用いている。同じ背景の２つの視界間の
わずかな相違は距離の指示として使用され、すなわち、
視差が大きければ大きいほど、物体は近くにある。
双眼鏡の視差に基づく実際の機械視察装置の開発に関連
した１つの問題は「対応」の問題である。
すなわち、各視界の物体は、２つの視界間の相違を測定
することができる前に互いに整合しなければならない。
整合が問題であることがあり、何故なら、視差の結果、
物体が右側視界および左側視界ではわずかに異って見え
、かつ一方の視界で部分的または全体的に不明瞭になる
かも知れないためである。
また、範囲調整方式または構造光方式による３次元視察
装置は、観察されている物体との相互作用を必要とする
ため、固有的に制限される。これらの装置は多くの用途
に適しているかも知れない。
しかしながら、視察装置が被観察物体又はその周囲に拘
束部を置くことを回避するようになっている必要がある
。米国特許第４．３５７．１０８号（スターン）および
第４．３３５．９６２号（ジマティオ等）はともに、放
射エネルギパターンを物体に与え、その後、反射した放
射エネルギを記録することによって空間情報を測定する
方法および装置を開示している。
米国特許第４．１０５．９２５号（ローゼル等）は光学
物***置決め装置を開示しており、この位置決め装置は
コンベヤ上の物体の位置及び配向を定める。
２つの光面コンベヤの表面上の単一の横線で交差する。
この方法は定規距離および透視を採用している。
車両組立て中、特定の視察問題に遭遇する。例えば、組
立て工程中、しばしば、部分的に完成した車体が支持取
付具でゆるく保持されている間に組立てラインより下で
前進してしまう。この車体の正確な位置はいずれの作業
ステーションでもわからない。逆に、この車体は既知か
つ一定である不確実性の有限窓内に位置決めされる。こ
の窓は−ａに非常に大きいので、ステーションでの作業
の自動化は不可能であるかあるいは実施できないほど高
価である。機械拘束部が車体を位置決めしかつ保持する
ように設計されている場合でも、位置の不確実性により
、しばしば、自動化工具を使用することができない。
これに関連した問題として、車体が剛性でない。
実際、同−組立てラインで製造された同一車体はしばし
ば予想できない寸法不規則性があるということがわかっ
た。部分完成車体のこれらの不規則性および従順性は最
近のデ、ザインおよび製造実施の許容構造になってきた
。将来の製造装置がこれらの不規則性を美しく示すこと
ができなければならないことは明らかである。
これらの問題の１つの可能な解決法は空間における車体
の位置が一つの車体から次の車体まで不変であるように
全組立てラインを極めて高い公差に設計することである
。また、車体が事実上同一であるようにしなければなら
ない。このような対策が米国特許第４．４５８，６２８
号（フジイ等）によって示されている。この特許は接着
剤を自動車の風防ガラスパネルに塗布する装置を開示し
ており、この装置は、ガラスパネルの周部分を工業用ロ
ボットの接着剤塗布ノズルに絶えず露出させるようにガ
ラスパネルを支持したり移動させたりするためのターン
テーブルを有している。しかしながら、このような対策
は、異なる加工物を保持するためには、比較的高い初め
の投資および高価な再整備コストを必要とする。
米国特許第３．６１８，７４２号（ブランチヤード等）
、第３，８０４．２７０号（ミチャウド等）、第４，１
４６．９２４号（パーク等）、第４．３７３．８０４号
（プライヤ等）および第４，３８０，６９６号（マサキ
）には、他の可能な解決法が開示されている。これらの
特許の各々は機械視察装置を開示しており、この装置は
視覚データを供給し、引続き、このデータを処理し、ロ
ボットが物体について作業を行うことができるようにロ
ボットの予めプログラミングされた進路を変えるために
利用される形態にする。
しかしながら、このような先行機械視察方法および装置
は工場の環境における車体の従順性および不規則性の問
題を解決するためには不適当である。
将来の自動化工場における現在の関心のある１つの分野
は接着剤をロボットによって分配することである。自動
車製造業者が耐腐食性の計画を精力的に追求するにつれ
て、接着剤およびシーラントの新規な塗布法が導入され
てきている。これらの物質はドア、デツキおよびフード
のような半フランジ付き部品の組立てに使用される。
成る場合には、シーリング材は多くの在来のスポット溶
接と併用される。まず、シーラントを塗り、次いで、こ
のシーラントを介して板状金属を溶接する。この組合せ
対策により、スポット溶接部間の距離を短かくするとと
もに、溶接部の数を少なくする。成る製造業者は構造用
接着剤を用いることによって成る半フランジ付き組立体
についての溶接を全くなくした。
多くの要因により、製造業者は接着剤で接合するように
なりつつある。例えば、燃料の節約の必要性から、自動
車製造業者は軽量ゲージ金属を使用することによって重
量を軽減するようになった。
しかしながら、機械溶接部および肉薄金属は構造上の十
分な強度をもたらさない。
しかしながら、かかる接着剤およびシーラントの手によ
る塗布は、必要とされる生産量および精度が高いため、
一般に非実用的である。また、自動車製造環境は、接着
剤およびシーラントを自動′的に塗布することができる
装置を強（要求している。かかる接着剤およびシーラン
トを不適確に塗布すると、不正確な接合または絞り出し
が起る。
かかる接着剤およびシーラントの塗布装置は材料取扱い
装置の現在の製造ラインに容易に適合しなければならな
い。ワークセルは最も大きい自動車構成要素さえも収容
するように寸法法めされていなければならない。また、
制御装置が工場の通信装置と適合できなければならない
。最後に、これらの装置は、工具およびダイの摩擦、製
品の再設計および製造上の改良によって生じる加工物の
幾何形状の変化のような事態を補償することができなけ
ればならない。
いずれの組立て操作においても、比較的不変であって、
あらゆる測定用の基線として使用されるゲージ孔と呼ば
れる車体の箇所がいくつが存在している。家の土台およ
び船のキールは他の種類の基線の例である。車両組立体
では、車体の全構造は注意深く位置決めされたゲージ孔
に対して組立てられる。全体としての車体はいくらが非
剛性であってもよいが、ゲージ孔は互いに対して定関係
を維持しなければならない。
光夙ｑ皿丞 本発明の目的は空間における３次元の車体の位置および
姿勢をすばやくかく正確に自動的に測定する方法および
装置を提供することである。
本発明の他の目的は、性能を実質的に悪くすることなし
に車体のわずかな変化および周囲の光の条件が許容され
る、３次元の車体の位置および姿勢を自動的に測定する
方法および装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、たった３ケに過ぎないカメラ
を利用しかつこれらのカメラを特別に構成する必要がな
い、３次元の車体の位置および姿勢を自動的に測定する
方法および装置を提供することである。
また、本発明の更に他の目的は、構造照明のような特別
の照明なしに、工場環境において３次元の車体の位置お
よび姿勢を自動的に測定するおよび装置を提供すること
である。
本発明の上記目的および他の目的を達成する際、定座標
系を有する視察ステーションで空間における３次元の車
体の位置および姿勢を自動的に測定する方法が提供され
る。車体は少なくとも３つの目標箇所を有する。この方
法は、視察ステーションでの車体の予期位置に関する校
正データを発生し、目標箇所釜々ごとの像データの単一
平面を発生する工程を有する。像データの各平面はその
目標箇所に関するデータを有している。また、この方法
は、夫々の像平面内の目標箇所の位置を測定して位置デ
ータを得、校正データおよび位置データをともに処理し
て定座標系に対する車体の位置および姿勢に関するデー
タを得る工程を有する。
好ましくは、この方法を利用して、進路補償データをプ
ログラムロボット制御装置に供給してこの制御装置によ
って制御されたロボットを、３次元の車体について作業
するように制御装置でもともとプログラミングされた進
路と異なる新しい進路に沿って移動させることができる
ようにする。
進路補償データは作業ステーションでの３次元の車体の
実際の位置と予期された位置との差に関する。このよう
に利用する場合、この方法は、更に、前に発生した合成
データを定座標系における車体の実際の位置と予期され
た位置との差に関する第１組の偏差データに変換し、更
にこの第１組の偏差データをロボットの座標系における
第２＆１１の偏差データに変換する工程を存する。最後
、この方法は第２ｍの偏差データを制御装置に移送する
工程を有する。
定座標系を有しかつ本発明により構成された視察ステー
ションでの少なくとも３つの目標箇所を有する空間にお
ける３次元の車体の位置および姿勢を自動的に測定する
装置は視察ステーションでの車体の予期位置に関する校
正データを記憶する装置を備えている。更に、この装置
は間隔をへだてた少なくとも３つのカメラを備えている
。これらのカメラの各々は単一の目標箇所に関する像デ
ータを有する像データ平面を発生する。また、この装置
は、夫々の像平面内の各目標箇所の位置に関する位置デ
ータを供する装置と、定座標系内の車体の位置および姿
勢に関するデータを供するために校正データおよび位置
データをともに処理する装置とを有する。
好ましくは、この装置は構造光を使用することなしに作
動する。
また、好ましくは、この装置を使用して、進路補正デー
タをプログラムロボット制御装置に自動的に供給して制
御装置によって制、御されたロボットを、３次元の車体
について作業するように制御装置でもともとプログラミ
ングされた進路と異なる新しい進路に沿って移動させる
ことができるようにする。進路補償データは作業ステー
ションで３次元の車体の実際の位置と予期位置との差に
関係している。更らに、この装置は、前に発生した合成
データを定座標系における車体の実際の位置と予期位置
との差に関する第１組の偏差データに変換する装置を備
えている。また、第１組の偏差データをロボットの座標
系における第２Ｍｉの偏差データに変換する装置と、第
２ｍの偏差データを制御装置に移送する装置とが設けら
れている。
上記の方法および装置は利点が多い。例えば、たった３
つの像平面を使用して３次元の車体の片寄りが発生され
る。詳細には、視察装置は車体のい（つかの既知の特徴
または目標を捜し出すことができ、これらの目標が位置
決めされているとき、これらの目標位置を使用して空間
における全車体の位置を分析して定めることができる。
引続き、この位置情報をロボット制御装置のような自動
化設備に伝送することができる。このため、作業ステー
ションでは車体を大まかに位置決めするだけでよく、か
くして生産速度を大きく増大しかつ固定コストを低減す
る。
この方法および装置は工場の環境における変化に比較的
影響されない。カメラの位置のわずかな変化、ゲージ孔
の配置のゆがみおよび周囲の照明条件の変化により全体
の精度に及ぼす作用は極くわずかである。
現在入手できる３次元視察装置は一般に６つ以上のカメ
ラまたは構造照明を必要とする。本方法および装置はた
った３つのカメラを必要とするだけであって、特別の照
明はいらない。さらに、利用されるハードウェアは非常
に特殊化する必要がない。
本発明を実施するための最良の方法 以下に本発明に係る方法及びシステムの実施例を図面に
基づいて説明する。第１図と第２図は頑丈な（つまり、
照明条件、車体の位置及び照明された車体の反射率の変
化によって影客を比較的受けにくい）ばかりでなく、又
融通性もある自動車ビジョンシステムの動作を説明する
図面である。
融通性があるので、このシステムはその各種構成部品の
変更に直ちに適応でき、また車体の種々の変形デザイン
にも適応できる。本発明の方法及びシステムの使用によ
ってより高い生産性が獲得されるばかりでなく、改善さ
れた品質が確保される。
本、発明の自動車ビジョンシステムを全体として参照符
号１０で示す。このシステム１０は一般に１２として示
す、ワークステーション、つまりワークセルにおいて使
用されるものとするが、これに限定されることはない。
ワークステーション１２において、システムＩＯは周辺
装置とやりとり（コミュニケーション）を行なうことが
できて、周辺装置としてはロボッ）１４などの周辺装置
、プログラマブルコントローラ、数値制御工作機械、別
のビジョンシステム、プラントデータ管理システムなど
が包含される。
第１図に示すシステム１０の応用に当たって、ロボット
１４はζ好ましくは、自動車の車体１６に自動車用シー
ラントを塗布するのに使用される。
しかしながら、システム１０は数個のワークセルがこの
システム１０によって時分割制御されるような応用を含
む他の応用にも適用可能であるものと解すべきである。
第１図と第２図に示すように、自動車の車体１６は一般
に１８として表示されたコンベヤーラインにそって移動
する。自動車の車体１６はキャリジ２０の上に載置され
、今度は、このキャリジ２０が周知の方法で移動できる
ようにトラック２２の上にＨ６ｆｔされている。一般に
、完成途上の自動車の車体１６はキャリジ２０によって
緩く保持されているため、車体１６の正確な位置を知る
ことはできない。しかしながら、システムｌＯは位置不
確定性をもつ車体の全体を見せる窓を見ることができる
のである。この窓は中断されているので、ビジョンシス
テム１０の助けを借りてはじめてワークステーション１
２における作業の自動化が可能になるわけである。
自動車の車体１６の底面には、数個のゲージホール２４
が細心に位置決めの上穿設されている。
自動車製造業者はすべて、自動車の車体を構成する全構
造物を組立てるに当たって、かかる個々のゲージホール
２４を基準として利用する。ゲージホール２４の相互間
隔は比較的不変であるため、かかるゲージホールがあら
ゆる測定の基準線として使用される。車体１６は、全体
として、幾分かの非剛性を有しているかも知れないが、
これに反してゲージホール２４は相互に一定関係を維持
している。
一般に、システム１０はゲージホール２４を目視できる
標的、つまり標点として利用し、それによって自動車の
車体１６に不規則性が生じて基準に追従しなくなるとい
う問題を可能な限り少なくする。しかしながら、そうす
る代わりに、目視できる標的の１個以上がビジョンシス
テムＩＯの視野内にある車体１６の所定の縁や隅である
ようにしてちよいということは理解できよう。
システムのハードウェア システム１０は複数個の隔設されたカメラ２６を包含す
る。かかるカメラは、好ましくは、標準のテレビジョン
信号を出力する通常のＣＣＤを使用したものとする。カ
メラ２６はワークステーション１２内に配設したコンベ
ヤーライン１８の対向する両側に位置するハウジング２
８の内部に配置されている。３０として図示の、各カメ
ラの視線が各ハウジング２８の上面に穿設されたスロッ
ト３２を貫通して延びている。第１図と第２図に示すよ
うに、ゲージホール２４が各カメラ２６の視野内に配設
されているので、各カメラはそれぞれのゲージホール２
４に関する情報を含むデータから成る画像平面を生成す
る。これついては、後に詳述する。
一般に、カメラ２６は、各ゲージホール２４が各自のカ
メラの視野内にある限り、ワークセル１２内の任意の場
所に置いてもよい。カメラ２６を車体の上、又は下、或
はこの車体にそって置くことができる。しかしながら、
１つの制約はどの２つのカメラの画像平面も互に平行に
なるようにしてはならないということである。どの画像
平面に対する法線ベクトルも互にかなりの角度をなすよ
うにしたとき最適性能が得られる。
好ましくは、４個のカメラが各ワークステーション１２
において使用される。しかしながら、車体１６の位置と
姿勢とを見つけるとき、カメラ２６は１群が３個のカメ
ラから成る数群の形で使用される。従って、たとえ３個
のカメラ２６のうちの１個が不具合になっても、システ
ム１０は依然として作動し車体１６の位置と姿勢とを見
つけることができる。
システムｌＯは立体照明などのような特別な照明を何も
必要としない。周囲の照明条件に比較的大きな変動があ
ったとしても、システム１０の精度は最少比の影響を受
けるにすぎない、しかしながら、カメラ２６が貧弱な照
明の行なわれている組立区域内にある自動車の底面で経
験するような極端な暗闇の中にあれば、人工照明の方が
好ましい。人工照明は又、ワークステーション１２が、
太陽光の直射光の射しているときに見られるような、周
囲光の大きな強度変化を規則的に受けるときには望まし
いものである。しかしながら、上記の２つの場合のどち
らでも、はんのわずか少数の、比較的廉価な照明工具で
適切な照明環境をつくることができる。
第３図に示すように、乗り物の車体１６は各標点をカメ
ラ２６の１つだけが見ることのできるようにした３個の
既知標点（つまり、ゲージホール２４）を具えた剛体と
考えることができる。車体１６が零個差位置、つまり理
想的公称位置にあるとき、車体１６上、もしくはその近
傍に原点を置いた局所座標系、つまりビジョン座標系（
Ｖ　ＣＳ）にかかる車体１６を結びつけて考えることに
する。
零個差を与える位置にある各標点にそれぞれ対応する点
において、かかる点を始点として３本の互に直交するベ
クトルを立て、かかるベクトルの大きさを単位長に、又
その方向を■Ｃ８の３個の単位ベクトルの方向に平行に
する。３木の単位ベクトルが各標点においてつくる小座
標系をセンサー座標系１２及び３　（すなわち、それぞ
れにＳＣ３Ｉ、５Ｃ５２、及び５Ｃ３３）と名づけるこ
とにする。かかる３つの座標系間の変換は周知のように
不変である。
■Ｃ８はカメラ２６に対して固定されているものと仮定
する。車体１６はそれ゛自体の座標系をもち、この座標
系は車体それ自体に対し固定されていて、車体座標系（
ＢＯ２）と呼ばれる。車体１６がその零個差位置にある
とき、ＢＯ２とνｃＳとは一致する。また、車体１６が
その零個差位置にあるとき、各標点（つまり、各ゲージ
ホール２４）は３つのセンサー座標系の各原点にそれぞ
れ正確に対応している。
車体１６がその零個差位置から移動するとき、かかる車
体の受ける剛体の運動は■Ｃ８をＢＯ２に関係づける変
換〔′ｒ〕によって完全に決定される。この変換は■Ｃ
８に関して定義された変換であって、かかる変換によっ
てＢＯ２の位置と方位、従って車体１６の位置が完全に
決定されるのである。
ｖＣ８における標点の新しい位置を古い位置から定める
ためにも、この同じ変換を使用することができる。■Ｃ
８における標点の零偏差位置座標及びこの標点が変位し
た時に占める位置座標が与えられれば、零偏差位置座標
と変位した位置座標とはこの変換によって直接に関係づ
けられるのである。各カメラの視野内で標点を凝視する
ことによって変換（Ｔ）を決定できるようにすることが
本発明の目的である。
第４図を参照して説明するに、同図には３４として較正
設備の全体が示されていて、かかる較正設備は各ＳＣＳ
の大きさ及び形状に適合した特徴を表面上に具えた目盛
キューブ３６を包含する。
上記較正設備３４は上記目盛キューブ３６を支持するス
タンド３８を又包含する。この較正設備を使用してその
キューブ３６の位置を定めるには、そのスタンド３８を
キューブ３６の３本の稜線が３個のＳＯ８のうちの１つ
のＳＯ８の、互に直交する軸に、それぞれ平行になるよ
うに、ワークステーション１２内で所定位置に置（こと
にすればよい。この位置決めは手動によっても、あるい
はロボット１４の１つによっても行なうことが可能であ
る。較正設備３４は、カメラ２６の各カメラがキューブ
３６０３本の稜線の特定の交点を凝視することができる
ように、しかもキューブ３６のデカルト座標系の各座標
軸が上記カメラに対応する特定のＳＯ８の各座標軸にそ
れぞれ平行になるように、その座標位置が遂次法められ
る。後に詳述するように、ビジョンシステム１０の周辺
機器インタフェースつきコンピュータの諸口路４０がカ
メラ２６から映像信号を受け、この信号を較正に必要な
情報に翻訳する。較正設備３４を該設備がワークステー
ション１２内で多重移動を行なわなければならないよう
に構成したキューブ３６などの単一のキューブを包含す
るようにしてもよいし、又はいくつかのカメラ２６によ
って同時に凝視されるように構成した多重個のキューブ
を包含するようにしてもよい。
キューブ３６によってその表面から投射されたベクトル
の位置座標を含む較正情報は、上記投射後ビジョンシス
テムｌＯの大容量記憶装置４２の中に書き込まれる。又
この記憶装置４２の中にはＳＯ３におけるゲージホール
２４の位置座標が、較正プロセスの途中に、書き込まれ
る。
こうする代わりに、ビジョンシステム１０の入出力端末
装置４４の入力装置を介して、較正情報を手動でこのシ
ステム１０に入力することもできる。この入出力端末装
置４４がカメラ情報などの情報を監視し表示する映像モ
ニタやデータモニタを包含するよう構成してもよい。
周辺機器インタフェースつきコンピュータの諸口路４０
は３個のカメラ２６とかかるカメラからの情報を処理す
るコンピュータとの間のインタフェースとしての役割を
果たす。一般に上記回路４０は、そのプロセンサイ立置
において、コンボル−ジョン積分を求めたり、ビデオ記
録装置に書き込まれているデータを移したりするなどの
オペレーションを行なう能力を有する。周辺機器インタ
フェースつきコンピュータの諸口路４０はビジョンシス
テム１０のソフトウェアとビデオ画像の数フレームを収
容するに足る記憶装置を包含すると共に、コンピュータ
を種々の周辺装置に結合する周辺機器インタフェース制
御用各種データ送受信口を包含する。
システムのソフトウェア システムのソフトウェアを第５図に示す。このシステム
のソフトウェアは、好ましくは、３つの同時に進行する
プロセス、つまり、ブロック４６．４８及び５０によっ
てそれぞれに図示されているビジョン、コミニュケーシ
ョン及びスーパバイザの各個別機能を実行するための、
３つのタスクから成るように構成される。これらの３つ
のタスクのうちで最大であり、しかも最も複雑なものは
システムスーパバイザ、つまりスーパバイザタスク５０
である。このスーパバイザタスクは初期化モージュール
５４、較正モジュール５６及びラン・タイムモジュール
５８の各モジュールから成る。
５４．５６及び５８の各モジュールはそれ自身のユーザ
・インタフェースを包含する。
ビジョンタスク４６はスーパバイザ５０からの要求に応
じてカメラ２６の発生する二次元の、目に見える情報を
処理することに主として係わる。
コミニュケーションタスク４８は、スーパバイザタスク
５０からの要求に従って、システムのソフトウェアに、
ロボット、プログラマブルコントローラなどの外部装置
にアクセスする能力を賦与する、インタフェースとして
の、入出カプロセスを包含する。ライン５２は種々のタ
スク、モジュール及び外部装置間でやりとりされるデー
タの流れを示す。
ビジョンタスク ビジョンタスク４６はスーパバイザタスク５０からの要
求に応じて、カメラ２６によって発生されたビジョン情
報をセット・アップし、見つけ出して表示する。このタ
スク４６は画像のグレイスケール処理を行なうものであ
って、カメラ２６によって形成された二次元画像平面内
の（たとえば、ゲージホール２４などの）所定の幾何学
的形状を見つけ出すことに係わる。スーパバイザタスク
５０から代表的な呼出し命令をビジョンタスク４６が受
けている間、ビジョンタスク４６は画像平面の諸座標位
置にもどり、そこに格納されている命令を見出してこれ
を実行する。このタスクを実行するには、通常のビジョ
ンタスクが使用される。ビジョンタスク４６はライブな
カメラ画像を入出力端末装置に表示させると共に、かか
るビジョンデータを元の値に戻して大容量記憶装置４２
上の定められた場所に保存する。
コミニュケーションタスク コミニュケーションタスク４８の機能は、任意タイプ及
び任意個数の、ロボットやプログラマブルコントローラ
などの周辺装置を相手にして行なわれる外的なコミニュ
ケーションを処理することである。かかる周辺装置とし
ては、数値制御工作機械、別のビジョ゛ンシステム、デ
ータ管理システムなどを含めてもよい。このタスクを実
行するには、通常のコミニュケーションタスクが使用さ
れる。
初期化モジュールを含むスーパバイザタスクスーパバイ
ザタスク５０はフローチャートの形で第７図に示されて
いる。一般に、スーパバイザタスク５０はシステム１０
の全構成部品のオペレーションを制御する。スーパバイ
ザタスク５０が始動すると、コミニュケーションタスク
４８とビジョンタスク４６とが開始させられる。スーパ
バイザタスク５０は較正データ構造と呼ばれるモジュー
ルを含み、このモジュールの中には較正、射影、スケー
リング及び変換に関する全必要情報が入っている。これ
らの情報については後に詳述する。スーパバイザタスク
５０がタスクを開始して後、初期化モジュール５４がこ
のスーパバイザタスク５０によって呼び出されると、こ
のモジュール５４は較正データ構造にデータを入れるた
め記憶装置を確保し、かかる記憶装置の番地に格納され
ている内容を最初に定めた値に指定する。初期化モジュ
ール５４が入出力端末装置４４を介してユーザーに質問
を発して、ユーザーがシステムの大容量記憶装置４２か
らデータファイルを選定するのを望んでいるのか、それ
とも望んでいないのかを決定する。さもなければ、デフ
ォルト値を使用する。このようにして、モジュール５４
はシステムの較正データ構造の初期化を行なう。
ついで、スーパバイザタスク５０が、入出力端末装置４
４を介して、ユーザーに、較正モードやシステム運転モ
ードなどの、システムの種々のオペレーションモードの
中からどのモードを選定するかを尋ねる。スーパバイザ
タスク５０は又、システム１０の運転を中止して運転停
止を行なわせるオプションも具備している。ユーザーが
所望のオペレーションモードを指定すると、スーパバイ
ザータスク５０が適当なモジュールを呼び出し、今度は
、この呼び出されたモジュールが指定モード内のオペレ
ーションを全て処理する。いずれにしても、較正データ
構造は選定モジュールに移され、このモジュールに移さ
れたデータ構造はスーパバイザータスクに戻される。コ
ミニュケーションタスク４８の場合と同様に、ビジョン
タスク４６はラン・タイムモジュール５８と較正モジュ
−ル５６のどちらからも呼び出すことが可能である。
較正ブタ−構造は以下に列挙する諸内容物を包含する。
すなわち、システムの使用することのできるカメラの数
、各カメラに付された論理的名称、各カメラに組み合さ
れた、カメラの見る標的（つまり、ゲージホール）、標
的とカメラの各対に組み合わされた自動車の組み立てに
関する情報。キューブ３６などの較正用目標の実寸法に
関する情報。実像空間とカメラ空間を結びつける変換、
およびカメラ像のパースペクティブ歪曲に関する情報。
ビジョンシステムの局所的基準座標系と、ロボットと相
対性理論でいう時空世界（四次元空間）における座標系
とを結びつける変換。車体１２の公称位置（つまり、ロ
ボット１４が数え込まれて辿る、車体上の作業経路）。
較正モジュール 第８図を参照して説明するに、同図にはスーパバイザタ
スク５０から呼び出された較正モジュール５６がフロー
チャートの形で示されている。較正モジュール５６を使
用すれば、ユーザーは入出力端末装置４４を介して較正
変数を手動で入力及び／又は変更することができる。較
正モジュール５６は以下に記載する諸機能を果たす。
ａ、　ユーザーはシステム１０が位置決めしようとして
いる剛体１６上の標的のデカルト座標を指定する。かか
るデカルト座標は時空世界における基準座標系に関して
指定される。
ｂ、　較正モジュール５６は、個々のカメラの画像平面
上への較正設備３４の射影に関する情報を得、ることを
可能にする。これは手動によっても、あるいはロボット
に較正目標をシステムのカメラ２６の視野内に持ち来た
らせて、かかる較正目標の表面がもつ特徴から射影情報
を自動的に生成させることによっても達成される。こう
するには、ビジョンタスク４６の呼び出しを必要とし、
ロボット１４の１つが使用されていれば、コミニュケー
ションタスク４８の呼び出しが必要になる。
Ｃ０較正モジュール５６は較正情報を入出力端末装置に
表示することができる。
ｄ、較正モジュール５６を使用して、ユーザーは他の較
正データや諸定数を、相互作用の結果として、印字した
り編集したりすることができる。
ｅ、較正モジュール５６はカメラの視野内の、車体１Ｇ
の公称位置を自動的に定める。
ｆ、較正モジュール５６は、大容量記憶装置４２から、
もしくはホストコンピュータ（図示せず）とのコミニュ
ケーションにより、較正データを受取って記憶する。
ラン・タイムモジュール 第９図を参照して説明するに、同図にはソフトウェアの
フローチャートの形でラン・タイムモジュールが示され
ている。一般に、ラン・タイムモジュール５８はカメラ
２６の視野内にある目標の三次元位置偏差を生成する。
まずはじめに、ラン・タイムモジュール５８はビジョン
タスク４６を呼び出し、車体１６をカメラ２６の視野内
で凝視して車体１６上の標点（つまり、ゲージホール２
４）の座標をカメラの画像平面上で見つけ出す。ついで
、ラン・タイムモジュール５８はこうして見つけ出した
特徴を入出力端末装置４４の映像モニタに表示する。こ
うして求めた画像平面上の座標と前に生成しておいた較
正データとを使用して、車体１６の位置を二次の摂動項
までとる公式によって求める。この公式によって得られ
る二次の斉次方程式の組を、たとえばニュトンの二次近
似法のような標準的な繰り返し計算法によって解く。こ
うして、６個の自由度を指定すれば空間中の車体の位置
が決まるように、上記方程式を解くことができる。かか
る手順の基礎になっている数学については、第１０Ａ図
乃至第１０に図を参照して後に詳述する。
ついで、ラン・タイムモジュール５８は、６個の運動の
自由度に関する情報を入出力端末装置４４のモニタに表
示する。この時点で、モジュール５８はかかる情報を車
体１６の前に測定しておいた公称位置からの、６つの白
変の偏差に変換するための別のアルゴリズムを呼び出す
。ついで、モジュール５８はビジョン座標系における偏
差を１個以上のロボットなどの周辺装置の結びつけられ
ている基準座標系における偏差に変換する。最後に、モ
ジュール５８はコミニュケーションタスク４８を呼出し
て、こうして求めた偏差をロボット１４へ伝達し、ロボ
ット１４は現在加工中の剛体に関して数え込まれている
経路を補償するためにこうして受は取った偏差を使用す
ることができる。
システムの数学的背景 車体１６が若干の偏差をもつ位置にあるときは、前に指
摘しておいたように、画像平面上の標点（つまり、ゲー
ジホール２４）は一般に種々のＳＣＳ座標系の原点から
離れた位置へ移動してしまっている。第１０Ａ図のグラ
フは１枚の画像平面とこの平面に結びつけられた幾つか
の射影、及び若干の偏差をもつ位置にある車体１６から
投射された１つの標点の画像平面上への射影Ｐ１を示し
ている。第１０Ａ乃至第１０に図を参照して後に詳述す
るように、一般に、画像平面上への３個の射影を較正デ
ータと組み合わせることによって、車体１６のその公称
位置からの偏差の６個の自由度を決定することが可能で
ある。
第１０Ａ図と第１０Ｂ図を参照して説明するに、点Ｐ１
がＳ　ＣＳ　Ｉ座標系のＸ−Ｙ平面上にあるものと仮定
すれば、各カメラ２６は互に独立してかかる点Ｐ１の位
置を解くことができるはずである。
ベクトルＡ、Ｂ及びＰを第１０Ｂ図に示すように定義す
る。ベクトルＡとベクトルＢは、５Ｃ３Ｉ座標系におけ
るＸ方向の単位ベクトルとＹ方向の単位ベクトルの画像
平面上への射影である。点Ｐ。
のＸ座標とＹ座標（つまり、ｘｌとｙＩ）は第１０Ｃ図
に示す方程式（１）乃至（４）から得られる。方程式（
４）の解はこの限定された場合の単純群を与える。
第１０Ｄ図を参照して説明するに、これはより一般化し
た場合であって、この場合２は任意の値をとりうるちと
仮定している。ｘ、とｙＩを解きＺｌで表わすことが可
能である。３つの画像平面の全てについてそのようにし
、かつ成る種の拘束条件を課することによって、解の値
を求めようとする全システムに対して、２１　ｓ　ｚｚ
及びｚ３で表わされた１つの表弐を得ることができる。
方程式（５）乃至（９）で与えられるベクトルはカメラ
の結びつけられている座標系１について定義されたもの
であり、ｘｌとｙｌは第１０Ｄ図及び第１ＯＥ図に示さ
れている方程式（９）乃至（１２）を解いてｚｌで表わ
すことができる。方程式（１２）はＸ、とｙ、が共にｚ
、の線形関数であることを示す。同様の方程式を他の２
個の画像平面についても導出することができて、かかる
方程式の完全な組は第ＬＯＦ図に示す方程式（１３）乃
至（１５）によって与えられる。
方程式（１２）乃至（１５）に現われる諸定数はカメラ
２６の各カメラに対する較正モジュールによって計算さ
れる。
方程式（１３）乃至（１５）は９個の未知数をもった６
個の一次方程式である。これらの方程式が解けるために
必要な追加の拘束条件は、車体が剛体であることを考慮
することによって得られる。３個の標点間の距離は一定
であるから、これらの距離は第１０Ｇ図に示すように、
ｖＣ８座標系において測った３つのＳＣＳ座標系の各原
点間の距離に等しい。これらの３つの一定距離は第１０
Ｈ図に示す方程式によって与えられ、また、変位後にか
かる距離は方程式（１０）で与えられる。
第１０１図を参照して説明するに、方程式（１３）、（
１４）及び（１５）を（１６）に代入することによって
、第１０１図に示す方程式の第１の組が得られるが、こ
れらの方程式を書き換えると第１ＯＩ図の方程式の第２
の組が得られる。これらの方程式中のｋ、ｌ及びｍ項は
容易に計算することのできる定数である。
第１０１図に示す方程式の第２の組を解くための種々の
数値計算法が従来技術によって開示されている。しかし
ながら、２１　、ｚｚ及び２．の値を求めるのに最も好
ましい方法はニュートン（Ｎｅｗ　ｔｏｎ　）の相互作
用を用いるものである。これらの値が求まったら、かか
る値を方程式（１３）、（１４）、（１５）の中に代入
し、そうすることによって第１ＯＪ図に示すようなｘｌ
、ｘ２、ｘ３、ｙｌ、ｙ２及びｙ３の値が得られる。前
に述べたように、これらの値はビジョン標的、つまりゲ
ージホール２４のかかる値のそれぞれが結びつけられて
いる各ＳＯ８座標系における位置の座標をめいめいに表
わしている。
標点２４の、ＳＣＳ座標系における座標値はついでｖＣ
８座標系における座標値に変換される。
しかる後、偏差値をユーザーの望むようにロボットが作
業経路を移動するような形に変換することが可能である
。
繰す返しパースペクティブ補償 四角形法は３点の位置偏差を計算する際に、かかる点が
画像平面上へ正射影として投影されるということを仮定
している。しかしながら、実射影は真のパースペクティ
ブ射影に近いものである。
実際のパースペクティブ射影において、Ｘ軸、ｙ軸及び
ｚ軸の各射影は画像平面上で見て直線目盛りと見做すこ
とができないが、その理由は各座標軸の終点がカメラか
らそれぞれに異なる距離にあることによる。
かかる誤差を補償するには、第１０に図に示す方程式の
第２の組によって与えられるような写像関係を実座標軸
とその各射影軸との間に確立する必要がある。各軸に対
する、この写像関係は較正時に各座標軸上で３点以上の
測定を行ない、ついで必要な関係を得るため補間法を使
用することによって獲得することが可能である。新しい
スケールファクターの計算結果が第１０に図に方程式の
組により与えられている。
この補償法は３点の位置偏差を公称の四角形法を用いて
計算するというものである。四角形性計算の、最後に、
座標軸の射影に新しいスケールファクターを乗じて非直
線性を補償する。第１０に図の第３組の方程式によって
与えられている新しいスケールファクターを使用して、
第１０Ｅ図に示す各定数を各画像平面について計算し直
す。その後、四角性計算をまた続ける。
上述のシステム及び方法は、立体照明を使用することな
く３台のカメラ２６の各カメラから得られる特徴的な単
一点照明を利用することによって、空間中の剛体の位置
と姿勢を定めることを可能にする。３台のカメラ２６と
車体上の３つの標点とを使用することによって、システ
ム１０は車体の位置を正確、かつ迅速に決定することが
できる。
その後、こうして得られた情報をロボットなどの任意タ
イプの周辺装置との間でやりとりすることが可能である
。
本発明の自動車ビジョンシステムは高度に特殊であった
り複雑であったりするハードウェアを必要とせず、しか
も頑丈である（つまり、システムの性能を著しく劣化さ
せることなく工作物、カメラの調節及び周囲光の小さな
変動に耐えることができる）。システム１０の較正は迅
速、かつ容易に実施され、しかもカメラやレンズの交換
を必要とするような場合にはその特定のカメラやレンズ
だけを再較正すればよい。
以上、本発明を例示する形で説明してきたけれども、こ
れまで使用してきた術語は限定するという意味よりはむ
しろ記述する言葉がもつ本来の性質の意味でかかる術語
を使用したものであると解すべきである。
以上教示したところに照らして、本発明に対して種々の
修正や変形を施しうろことは明白である。
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲から逸れるこ
となく、本明細書に記載したものとは別に実施できるも
のと解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、組立てるべき自動車の両側にロボットが配置
されているワークステーション、つまりワークセルにお
いて組立中の自動車について、本発明の方法及びシステ
ムの動作を示す斜視図である。 第２図は第１図に示した本発明のシステムの端面図であ
る。 第３図はビジョン座標系（ＶＣ３）における、ビジョン
システムの３個のカメラと剛体との間の相対位置を示す
略図であって、この剛体は３個の標点を有し、かかる標
点がそれぞれに３つのセンサー座標系（ＳＯ３）の座標
原点を形成している。 第４図は本発明の方法及びシステムにおいて使用される
較正設備を示す斜視図である。 第５図は本発明のソフトウェアの諸モジュールと諸タス
ク、及びかかるモジュールとかかるタスクとの間でやり
とりされるデータの流れを示す略図である。 第６図は初期化モジュールのフローチャートである。 第７図はスーパバイザタスクのフローチャートである。 第８図は較正モジュールのフローチャートである。 第９図はラン・タイムモジュールのフローチャートであ
る。 第１０Ａ図乃至第１０に図は本発明の方法及びシステム
の数学的基礎を説明する図形と数式とを示したものであ
る。 図面の灯心Ｃ内室に１更なし） ／″７ｇ、５ Ｐ　＃　Ｐ、　−０，＃　ｌＵＰ、−ｕ、ｌυ＊（ｖｐ
、−Ｖ；、ＩＶＡ　ｍ　Ａ、　−０，ａ　（ｕＡ−ＩＪ
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（ｕ＠　−ｕ６．）ＬＩ＊（Ｖ、、−％、　）ＹＰＩＩ
（ｕｐ、ｏ、）ｕ”　”＋’＋”’ｐ−ｘ、ａ　φ〜−
θ　　　　　　　　　　　　　　　（１）Ｐａ　ｊＵＰ
、。／ｕ　＊　（還、）ｆ　　　　（２）Ｐ　ａ　Ｘ、
（（ｕＡ、。、）ＣＪ　＊　（’４．−ＹＪ　＃　９＋
Ｂ翫ｏ＋”　４　（Ｙ、１゜、）幻　　　ｃ３１０１’
−ＯＨ’　）＋（Ｃ＋　−０＋３　”　（’Ｊｏ、’２
＋ｕｃ６）　Ｌｌ　＋　（Ｖ６　”）ｌＶｃｏＪ　Ｖ”
　　　（５）Ｐ、”ａＰ、−０：’（ｔｌ、−ｕ６−’
）、ｕ、、）ｕｐ（Ｙｐ−Ｖｏ−＞＋Ｖｃｏ）ｉ　　（
６）ＡＨＡ、−０，・（ＩＪａ６）篩心。）ｆ　　　　
（ｒ）８”ａ、　−０，’　（ｕ、−ａ（Ｙ、。＞ｉ　
　　　（Ｂ）Ｐ”　ｘＩＡ＊　Ｖ＋　８　　　　　　　
　　　　　　（９）Ｆｉｇ、　１０　Ｄ ｖ−′ど１フｌ＋ＪＩ Ｆｉｇ、　ｌ０Ｅ Ｘ、ＩＴへり一β。 ｔ７ｒ”　ｒ＋　’）＋９Ｊ＋ ν２す２；）２争ｊ２ すＲ’８４Ｍ’ＪＲ Ｆｉｇ、　ＩＯＦ Ｆｉｇ、　ＩＯＧ ４ｇ・１１１・１Ｋ）１ ４３’　１Ｏ７０ｓｌ　ｍ　Ｉ召１ ’ｉ＋啼ｑ１．１・１呵フ、１ ｄｔ２”「（”ＯＨ−×ｏＨ”壷（Ｙｏ、　−Ｙ、、　
）”◆（２０，−３’ｏ、）”］　’ｄ＠　’　［Ｘｏ
、％Ｙｏ、”＋７４．：Ｊ　１７゜ｄ、ｓ’ＥＸｏ、’
；Ｙ６：＋ｊ”６．、ａ　’／＠ｄ３＋・トｌ−ちｓ＋
　’　”３１″Ｊシ・Ｆｊｇ、１０Ｈ Ｃｘｏ、”’＋２’ρ’−”２ｍ−／３ｘ”’（％、１
）７．り−ｊ＋−ａｔ’）ａ−’Ｑ”　（２゜ｊ　２＋
−２ｘ）’　ｄ＊（ｘｏ、、　リｔ’ｆｉ”Ａ　ｚ−Ｃ
８ｓｌｓ−／）ｓ）”　”（’ｏ、、　”；１ａｖａ”
　Ｊｌ−Ｊ　５３ｓ−１）”　”　（り’ｈｉり「りｌ
）”’１８（Ｘｏ、　＋メｓ３ｓ’Ａｓ−’＋３＋−／
３Ｉ）２’（Ｙｏ、、・ｌ、２．す、−ざ乃ｒ−Ｊ＋３
”φ’　２　％ｌす、−プ＋３”’、τ”Ｉ＋’；１１
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１２ｔ”　”ｙ３Ｓ’　”ｏｏ　　”　’ｌｚｒ′）ジ
ノ２０’ＪＲ”１ＭＯ’２Ｂ’ノｆｌ、％プＣノ３３外
ノＯＯ’０ｆｆ１３１２ｓ’ｍ５ｏ）’−１０’）ｐ＋
””５ｒ）ｓり１”？？”ｒ＋２？””００”０Ｆｊｇ
、１０Ｊ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）固定の座標系を有する観察ステーションに置かれ
    た少なくとも３つの目標点を有する三次元物体の空間位
    置と姿勢を自動的に決定する方法において、 上記観察ステーションにおける上記物体の予想位置に関
    する校正データを形成し、 上記目標点の３つに対し単一平面の像データを形成し、
    各像データ平面は各々の目標点に関するデータを含むも
    のであり、 各々の像平面内の目標点の位置を決定して、位置データ
    を得、そして 上記校正データ及び位置データを一緒に処理して、上記
    固定の座標系に対する上記物体の位置及び姿勢に関する
    データを形成することを特徴とする方法。
  2. （２）校正データを形成する上記段階は、上記観察ステ
    ーションに目盛の付いた校正器具を配置する段階を含み
    、そして 上記器具に光を当てて、三次元空間に少なくとも３つの
    像を形成する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. （３）校正データを形成する上記段階は、上記三次元空
    間における像を３つの像データ平面に変換する段階を含
    み、上記像データ平面の各々は、上記校正器具における
    少なくとも４つの目標点に関するデータを含んでいる特
    許請求の範囲第２項に記載の方法。
  4. （４）３つの像データ平面を形成する上記段階は、上記
    目標点の各々のリニアな投影に関する中間データセット
    を得る段階を含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  5. （５）３つの像データ平面を形成する上記段階は、上記
    像データの遠近を補償するように上記中間データセット
    を変更する段階を含む特許請求の範囲第４項に記載の方
    法。
  6. （６）組織化照明を使用せずに固定の座標系を有する観
    察ステーションに配置された少なくとも３つの目標点を
    有する三次元物体の位置及び姿勢を自動的に決定する方
    法において、 上記観察ステーションにおける上記物体の予想位置に関
    する校正データを形成し、 上記物体に非組織化光を当てて、三次元空間に少なくと
    も３つの像を形成し、 上記三次元空間の像を３つの像データ平面に変換し、各
    像データ平面は、各々の目標点に関するデータを含むも
    のであり、 各々の像平面内の目標点の位置を決定して、位置データ
    を得、そして 上記校正データ及び位置データを一緒に処理して、上記
    固定の座標系に対する上記物体の位置及び姿勢に関する
    データを形成することを特徴とする方法。
  7. （７）プログラム式のロボット制御器によって制御され
    るロボットが該制御器に最初にプログラムされた経路と
    は別の新たな経路に沿って移動して、固定の座標系を有
    するワークステーションで三次元物体を処理することが
    できるように、上記プログラム式ロボット制御器に経路
    補償データを自動的に供給する方法であって、この補償
    データがワークステーションにある三次元物体の実際の
    位置と予想位置との差に関連したものであるような方法
    において、 ワークステーションにある三次元物体の予想位置に関す
    る校正データを形成し、 上記物体上の単一の目標点に関する像データを各々含む
    ３つの像データ平面を形成し、 各々の像平面内の各目標点の位置を決定して、位置デー
    タを得、 上記校正データ及び目標位置の位置データを一緒に処理
    して、上記固定の座標系に対する上記物体の位置及び姿
    勢に関する合成データを得、上記合成データを、上記固
    定の座標系における上記物体の実際の位置と予想位置と
    の差に関連した第１のオフセットデータセットに変換し
    、上記第１のオフセットデータセットをロボットの座標
    系における第２のオフセットデータセットに変換し、そ
    して 上記第２のオフセットデータセットを上記制御器へ転換
    することを特徴とする方法。
  8. （８）プログラム式のロボット制御器によって制御され
    るロボットが該制御器に最初にプログラムされた経路と
    は別の新たな経路に沿って移動して、固定の座標系を有
    するワークステーションで三次元物体を処理することが
    できるように、上記プログラム式ロボット制御器に経路
    補償データを自動的に供給する方法であって、この補償
    データがワークステーションにある三次元物体の実際の
    位置と予想位置との差に関連したものであるような方法
    において、 ワークステーションにある三次元物体の予想位置に関す
    る校正データを形成し、 上記物体に非組織化光を当てて、三次元空間に少なくと
    も３つの像を形成し、 上記三次元空間の像を３つの像データ平面に変換し、各
    像データ平面は、上記物体上の単一の目標点に関する像
    データを含むものであり、各々の像平面内の各目標点の
    位置を決定して、位置データを得、 上記校正データ及び上記目標点の位置データを一緒に処
    理して、上記固定の座標系に対する上記物体の位置及び
    姿勢に関する合成データを得、 上記合成データを、上記固定の座標系における上記物体
    の実際の位置と予想位置との差に関連した第１のオフセ
    ットデータセットに変換し、上記第１のオフセットデー
    タセットをロボットの座標系における第２のオフセット
    データセットに変換し、そして 上記第２のオフセットデータセットを上記制御器へ転送
    することを特徴とする方法。
  9. （９）固定の座標系を有する観察ステーションに置かれ
    た少なくとも３つの目標点を有する三次元物体の空間位
    置と姿勢を自動的に決定する装置において、 上記観察ステーションにおける上記物体の各位置に関連
    した校正データを記憶する手段と、単一の目標点に関連
    した像データを含む像データ平面を各々形成する少なく
    とも３つの離間されたカメラと、 各々の像平面内の目標点の位置に関する位置データを形
    成する手段と、 上記校正データ及び位置データを一緒に処理して、上記
    固定の座標系に対する上記物体の位置及び姿勢に関する
    データを形成する手段とを具備したことを特徴とする装
    置。
  10. （１０）組織化光を使用せずに固定の座標系を有する観
    察ステーションに配置された少なくとも３つの目標点を
    有する三次元物体の空間位置及び姿勢を自動的に決定す
    る装置において、 上記観察ステーションにおける上記物体の予想位置に関
    する校正データを記憶する手段と、上記観察ステーショ
    ンにおいて所定の位置に取り付けられ、各々視野を有し
    ているような少なくとも３つの離間されたカメラと、 上記物体に非組織化光を当てて、三次元空間に少なくと
    も３つの像を形成する手段と、 各々の目標点が各々のカメラの視野に入るように上記観
    察ステーションで上記カメラに対して上記物体を移動す
    る手段とを具備し、各カメラは、三次元空間の像を、各
    々の目標点に関連した像データを各々含む３つの像デー
    タ平面に変換し、 更に、各像平面内の目標点の位置に関連した位置データ
    を形成する手段と、 上記校正データ及び位置データを一緒に処理して、上記
    固定の座標系に対する上記物体の位置及び姿勢に関する
    データを形成する手段とを具備したことを特徴とする装
    置。
  11. （１１）校正データを形成する手段を具備した特許請求
    の範囲第９項又は第１０項に記載の装置。
  12. （１２）校正データを形成する上記手段は、各々の上記
    カメラの視野内で上記観察ステーションに配置される目
    盛付きの校正器具を備えている特許請求の範囲第１１項
    に記載の装置。
  13. （１３）上記の器具は、キュービックソリッドを含む特
    許請求の範囲第１２項に記載の装置。
  14. （１４）プログラム式のロボット制御器によって制御さ
    れるロボットが該制御器に最初にプログラムされた経路
    とは別の新たな経路に沿って移動して、固定の座標系を
    有するワークステーションで三次元物体を処理すること
    ができるように、上記プログラム式ロボット制御器に経
    路補償データを自動的に供給する装置であって、この補
    償データがワークステーションにある三次元物体の実際
    の位置と予想位置との差に関連したものであるような装
    置において、 上記ワークステーションにおける上記物体の予想位置に
    関する校正データを記憶する手段と、上記ワークステー
    ションにおいて所定の位置に取り付けられ、各々視野を
    有しているような少なくとも３つの離間されたカメラと
    、 各々の目標点が各々のカメラの視野に入るように上記ワ
    ークステーションで上記物体を移動する手段とを具備し
    、各カメラは、各々の目標点に関連した像データを含む
    像データ平面に形成し、 更に、各像平面内の目標点の位置に関連した位置データ
    を形成する手段と、 上記校正データ及び上記目標点の位置データを一緒に処
    理して、上記固定の座標系に対する上記物体の位置及び
    姿勢に関する合成データを得る手段と、 上記合成データを、上記固定の座標系における上記物体
    の実際の位置と予想位置との差に関連した第１のオフセ
    ットデータセットに変換する手段と、 上記第１のオフセットデータセットをロボットの座標系
    における第２のオフセットデータセットに変換する手段
    と、 上記第２のオフセットデータセットを上記制御器へ転送
    する手段とを具備することを特徴とする装置。
  15. （１５）プログラム式のロボット制御器によって制御さ
    れるロボットが該制御器に最初にプログラムされた経路
    とは別の新たな経路に沿って移動して、固定の座標系を
    有するワークステーションで三次元物体を処理すること
    ができるように、上記プログラム式ロボット制御器に経
    路補償データを自動的に供給する装置であって、この補
    償データがワークステーションにある三次元物体の実際
    の位置と予想位置との差に関連したものであるような装
    置において、 上記ワークステーションにおける上記三次元物体の予想
    位置に関する校正データを記憶する手段と、 上記ワークステーションにおいて所定の位置に取り付け
    られ、各々視野を有しているような少なくとも３つの離
    間されたカメラと、 上記物体に非組織化光を当てて、三次元空間に少なくと
    も３つの像を形成する手段と、 各々の目標点が各々のカメラの視野に入るように上記観
    察ステーションで上記物体を移動する手段とを具備し、
    各カメラは、三次元空間の像を、各々の目標点に関連し
    た像データを各々含む３つの像データ平面に変換し、 更に、各像平面内の目標点の位置に関連した位置データ
    を形成する手段と、 上記校正データ及び上記目標点の位置データを一緒に処
    理して、上記固定の座標系に対する上記物体の位置及び
    姿勢に関する合成データを得る手段と、 上記合成データを、上記固定の座標系における上記物体
    の実際の位置と予想位置との差に関連した第１のオフセ
    ットデータセットに変換する手段と、 上記第１のオフセットデータセットをロボットの座標系
    における第２のオフセットデータセットに変換する手段
    と、 上記第２のオフセットデータセットを上記制御器へ転送
    する手段とを具備することを特徴とする装置。
  16. （１６）校正データを形成する手段を具備した特許請求
    の範囲第１４項又は第１５項に記載の装置。
  17. （１７）校正データを形成する上記手段は、各々の上記
    カメラの視野内で上記観察ステーションに配置される目
    盛付きの校正器具を備えている特許請求の範囲第１６項
    に記載の装置。
  18. （１８）上記の器具は、キュービックソリッドを含む特
    許請求の範囲第１７項に記載の装置。
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