JPH0228510A - 空間位置測定方法 - 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） 本発明は、測定点の空間位置を、短時間で自動的に、か
つ高い精度をもって測定することができる空間位置測定
方法に関する。

（従来の技術） −ＪＲ的な生産工場のうち、例えば製品自動組立ライン
において、組立中のワークは、正規の位置に保持された
状態の下で搬送され、このワークに対して種々の作業が
行なわれるようになっている。

この−例として、自動車工場における車体のボディ組立
ラインのうち、ボディサイドパネルをフロアメインに取
付ける工程を挙げれば、コンベアにより搬送されたボデ
ィサイドパネルは、コンベアより、複数の固定治具が配
設されたパネル保持部材へと持ち換えられ、このパネル
保持部材によって保持されてボディサイドパネルがフロ
アメインに対して正規の位置関係に保たれた状態の下で
取付けられることで、車体のボディが高い精度をもって
組立てられるようになっている。

したがって、・この車体ボディの組立精度の良否は、前
記パネル保持部材上の各部に配設された複数の固定治具
同士の空間的な位置関係が正規の状態に保たれているか
否かと密接に関連し、このことから、前記複数の固定治
具同士の位置関係を高い精度をもって管理することが必
要とされている。

このような必要性から、従来より、例えば測定点に測距
手段を接触させることで測定点の空間位置を測定する等
の種々の形態の空間位置測定装置が実用に供されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述した従来の空間位置測定装置にあっ
ては、測定点に測距手段を接触させる工程が必要である
ことから、計測に要する時間が長くかかるという問題が
あった。このため、上述したパネル保持部材に複数配設
された固定治具の空間位置を全て測定しようとすると、
かなりの長時間を要することになる。また、この技術に
よれば、測定精度を向上するには測定点に対して測距手
段を高精度をもって接触させなければな゛らないが、こ
の作業はかなり煩雑であり、これらのことから、従来の
空間位置測定装置では実用上満足できる結果は得られず
、上記問題点を解消した空間位置測定装置の出現が強く
要請されていた。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、
撮像手段の撮像範囲の広狭を切換えて測定点を撮像し、
この撮像情報等を参照して三角測量方式を適用すること
により、測定点の空間位置を、短時間で自動的に、かつ
高い精度をもって測定することができる空間位置測定方
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、基台に、測定点を
設定するとともに該測定点を撮像し得る位置に２つの撮
像手段を所定間隔離して２次元方向に移動可能に配設し
、前記両方の撮像手段の撮像範囲を広範囲に設定して前
記測定点を撮像し、該測定点を撮像範囲における中心で
捕えるように前記撮像手段を追従移動した後に、該撮像
手段の撮像範囲を狭範囲に切換えて前記測定点を撮像し
、該測定点を撮像範囲における中心で捕えるように前記
撮像手段を追従移動した後に、該撮像手段と前記測定点
との間の位置関係を検知し、当該検知された位置関係及
び前記所定間隔を参照して三角測量方式を適用すること
により、前記測定点の空間位置を測定することを特徴と
する空間位置測定方法である６ （作用） このように構成すると、２つの撮像手段によって、まず
、広範囲入力をもって測定点が撮像範囲の中心で捕えら
れた後に、撮像範囲が狭範囲入力に切換えられて測定点
が撮像範囲の中心で捕えられる。この時、撮像手段は、
測定点を狭範囲入力をもって撮像範囲の中心で捕捉して
いることから、撮像手段は、高い精度をもって測定点に
対向していると言える。したがって、この時の測定点と
撮像手段との位置関係を検知し、この検知した位置関係
等を参照して三角測量方式を適用し、これをもって測定
点の空間位置を測定すれば、測定点の空間位置を、短時
間で自動的に、かつ高い精度をもって測定することがで
きることになる。

（実施例） 以下に、本発明に係る空間位置測定方法の一実施例につ
いて、図面に基づいて詳細に説明する。

なお、本発明を、車体のボディ組立ラインにおいて使用
されるパネル保持部材に配設された車体固定治具の空間
位置測定に適用した実施例に基づいて説明する。

第１図は、前記空間位置測定装置周辺の概略構成図、第
２図は、前記装置間における信号の流れを表すブロック
図、第３図は、前記装置の動作を表す動作フローチャー
ト、第４図及び第５図は、前記装置の要部を表す本発明
の説明に供する図である。

第１図に示すように、ワークとしてのボディサイドパネ
ル１２を搬送するコンベア１３は、該コンベア１３に対
してボディサイドパネル１２を３次元方向に移動可能に
した位置決めロケータ１６を複数配設し、この位置決め
ロケータ１６のそれぞれに、ボディサイドパネル１２を
把持するためのグリップ１８がその先端に設けられたパ
ネル固定用アーム１４を載置固定してなるものである。

ボディサイドパネル１２は、前記グリップ１８により把
持された状態の下でコンベア１３により搬送されて所定
位置までくると、グリップ１８の把持から開放され、コ
ンベア１３より複数の固定治具９が配設された基台とし
てのパネル保持部材１５へと持ち換えられる。なお、こ
の固定治具９は、やはり前述した位置決めロケータ１６
上に載置固定されており、これにより、保持すべき車体
の種類に応じた所定位置に位置決めされるようになって
いる。そして、このボディサイドパネル１２は、前記複
数の固定治具９によって把持されることにより、図示し
ないフロアメインに正規の位置関係に保たれた状態の下
で取付けられる。

したがって、ボディ保持部材１５上に配設された固定治
具９同士の相対的な位置関係は、車体ボディの組立精度
と密接に関連することになる。しかし、前記位置関係は
、ワークの衝突等の予測し得ない理由によりずれる虞れ
がある。そこで、前記固定治具９同士の相対的な位置関
係を正規の状態に管理するために、前記ボディ保持部材
“１５に、固定治具９の空間位置を測定するための空間
位置測定装置を取付けている。

この空間位置測定装置は、第１図及び第２図に示し、か
つ、第４図にその妻部を示すように、２台の第１．第２
カメラ取付台２ａ、２ｂに垂直方向及び水平方向に移動
可能に取付けられ、撮像を行なう固体撮像素子（以下、
ＣＣＤ素子という。）を用いてなる２台の撮像手段とし
ての第１．第２ＣＯＤカメラＬａ、ｌｂよりの画像情報
を、ケーブル７及びインターフェース１９を介してパー
ソナルコンピュータ８に入力し、このパーソナルコンピ
ュータ８に、前述した第１．第２カメラ取付台２ａ、、
２ｂのそれぞれに設けられ、各々の取付台２における垂
直若しくは水平方向の首振り角度を調整する垂直又は水
平角度調整用モータ２０ａ。

２０ｂ又は２１ａ、２１ｂヘモ一タ駆動指令信号を転送
するサーボアンプ２４ａ、２４ｂをインターフェース１
９を介して接続するとともに、やはり前記カメラ取付台
２ａ、２ｂのそれぞれに設けられ、各々の取付台２にお
ける垂直若しくは水平方向の首振り角度を検出する垂直
又は水平角度検出器２２ａ、２２ｂ又は２３ａ、２３ｂ
をインターフェース１９を介して接続して構成されてい
る。

さらに、パーソナルコンピュータ８には、ここにおける
演算結果を表示するモニターテレビ２５と、複数の位置
決めロケータ１６全体を統括制御するロケータコントロ
ーラ２６が接続されている。

なお、第１．第２ＣＣＤカメラｌａ、ｌｂは、第２図に
示すように、前記ＣＣＤ素子３０ａ、３０ｂを内部に配
置し、この各々の前方に、ズーム駆動用モータ３１ａ、
３１ｂによって低倍率から高倍率間をズーム駆動するよ
うに構成されたズームレンズ３２ａ、３２ｂを配置し、
ＣＣＤ素子３０ａ、３０ｂとズーム駆動用モータ３１ａ
、３１ｂとのそれぞれに接続され、入力画像をマイクロ
コンピュータ８へ転送するととともにズーム駆動用モー
タ３１ａ、３１ｂの駆動制御を行なう制御装置３３ａ、
３３ｂを内部に設けてなるものである。

また、前記パーソナルコンピュータ８は、第１゜第２Ｃ
ＣＤカメラｌａ、ｌｂよりの画像情報を参照しつつ、後
述する測定点の画像をモニタ画面上の中央で捕えるよう
に、垂直及び水平方向における首振り角度を演算し、こ
の角度指令を垂直及び水平角度調整用モータに与えると
共に、前記測定点の画像をモニタ画面上の中央で捕えた
際における垂直及び水平角度検出器よりの検出値等に基
づいて、前記測定点の空間位置を演算する等の作業を行
なうものである。

このように構成された空間位置測定装置における前記固
定治具の空間位置測定前の準備として、−枚の図示しな
い板状部材に、２台の第１．第２ＣＣＤカメラｌａ、ｌ
ｂを、その間隔を高精度で管理した状態で設定したもの
を用意しておけば、前記板状部材を測定対象部材に確実
に固定することのみで測定準備が整うことから、準備の
手順を簡単化することができ、実用上好ましいものとな
る。

前記準備の終了後、実際に測定点の空間位置を測定する
には４、第４図に示すように、まず、被測建物としての
固定治具９に、測定点としての目標光源１０が配設され
た目標光源支持部材１１を設定しておき、この目標光源
１０よりの光を第１゜第２ＣＣＤカメラｌａ、ｌｂを介
してパーソナルコンピュータ８に入力する。これを受け
てパーソナルコンピュータ８は、目標光源１０よりの光
をモニター画面上の中央で捕えた際における垂直及び水
平角度検出器２２．２３よりの検出値等に基づいて、あ
らかじめ決定された測定座標系における測定点の空間位
置を演算決定することになる。

なお、ここで、前記目標光源１０について詳しく述べれ
ば、第２図及び第５図に示すように、被測定物としての
固定治具９には、バッテリ２７が接続されたハロゲンラ
ンプ等よりなる面光源２８における中心部表面に、該面
光源２８より前方へ向けて照射される光を遮る黒点２９
を配置してなる目標光源１０が設定されており、前記面
光源２８及び黒点２９の画像を第１．第２ＣＯＤカメラ
ｌａ、ｌｂを介してパーソナルコンピュータ８に入力す
ることにより、測定点の空間位置が演算されるようにな
っている。なお、前記黒点２つの面積は、面光源２８の
面積と比較して充分に小さいものとする。

ここで、測定点として目標光源を例示したが、測定点は
上記形態のものに限るものではなく、例えば、面光源の
中央にＬＥＤを配置したものを用意し、広範囲入力時に
は面光源のみを点灯させる一方、狭範囲入力時には面光
源を消灯してＬＥＤのみを点灯させるようにしても同様
の効果が得られる。この場合、面光源若しくはＬＥＤの
点滅は、パーソナルコンピュータよりの指令に応じて切
換えるようにすれば良い。

また、別の態様として、測定点に、反射体の中央に非反
射部を設けたものを用意し、この反射体を照明により照
射するように構成しても同様の効果が得られる。

さらに、別の態様として、測定点に、前記反射体の代わ
りに例えば緑等の色彩を施し、その中央の非反射部の代
わりに例えば赤等の異なる色彩を施したものを用意し、
このものを照明により照射し、前記色差を画像処理によ
り判別するように構成してもやはり同様の効果が得られ
る。

このように構成された空間位置測定装置の動作を、第３
図に示す動作フローチャートに基づいて説明する。なお
、フローチャ゛−トの途中まで第１゜第２ＣＣＤカメラ
ｌａ、、１ｂは両者共通の動作を行なうことから、共通
部分に関しては第１ＣＣＤカメラ１ａについてのみ説明
することとする。

まず、パーソナルコンピュータ８は、ズーム駆動用モー
タ３１ａに駆動指令を行ない、ズームレンズ３２ａのズ
ーム倍率を低倍率に設定する処理を実行する。第１ＣＣ
Ｄカメラ１ａは、低倍率をもって面光源２８を撮像する
処理を行ない、この画像情報をインターフェース１９等
を介してパーソナルコンピュータ８へ転送する（ステッ
プ１）。

なお、第１．第２ＣＣＤカメラｌａ、ｌｂは、あらかじ
め面光源２８を撮像するようにラフな位置教示がなされ
ており、これにより、即座に面光源２８を見つけ出すこ
とができる。

ステップ１の面光源サーチの結果、パーソナルコンピュ
ータ８が面光源２８の存在を検出しない場合にはステッ
プ１へ戻る一方、面光源２８の存在を検出した場合には
、次にパーソナルコンピュータ８は、面光源２８が、低
倍率ズーム時における撮像範囲内のどこに位置している
かに関する情報に基づいて、この面光源を前記撮像範囲
の中央で捕え得る第１カメラ取付台２ａにおける垂直及
び水平角度調整用モータ２０ａ、２１ａの移動量を演算
し、この演算結果をサーボアンプ２４ａへ転送し、前記
垂直及び水平角度調整用モータ２０ａ、２１ａの移動量
を、垂直及び水平角度検出器２２ａ、２３ａよりの角度
情報をフィードバックしつつ面光源２８が前記撮像範囲
の中央にくるように追従制御する処理を実行する（ステ
ップ３〉。

パーソナルコンピュータ８は、面光源２８が前記撮像範
囲の中央にきたか否かの判断を行ない（ステップ４）、
ステップ４の判断の結果、中央にこない場合にはステッ
プ３へ戻る一方、中央にきた場合には、パーソナルコン
６ピユータ８は、インターフェース１９等を介してズー
ム駆動用モー夕３１ａへ駆動指令を出力し、ズームレン
ズ３２ａのズーム倍率を高倍率に切換え設定する処理を
実行する。すると、第１ＣＣＤカメラ１ａは、高倍率を
もって面光源２８を撮像する処理を行ない、この画像情
報をインターフェース１９等を介してパーソナルコンピ
ュータ８へ転送する（ステップ５〉。この時、ステップ
３において既に第１カメラ取付台２ａのラフな位置決め
がなされていることから、高倍率ズームとして撮像範囲
を狭くしたにも拘らず、面光源２８は前記撮像可能範囲
内の略中央に存在している。

ステップ５終了後、パーソナルコンピュータ８は、面光
源２８の中央に設定された黒点２９が、高倍率ズーム時
における撮像範囲内のどこに位置しているかに関する情
報に基づいて、この黒点２９を前記撮像範囲の中央で捕
え得る第１カメラ取付台２ａにおける垂直及び水平角度
調整用モータ２０ａ、２１ａの移動１を演算し、この演
算結果をサーボアンプ２４ａへ転送し、前記垂直及び水
平角度調整用モータ２０ａ、２１ａの移動１を、垂直及
び水平角度検出器２２ａ、２３ａよりの角度情報をフィ
ードバックしつつ黒点２９が前記撮像範囲の中央にくる
ように追従制御する処理を実行する（ステップ６）。

パーソナルコンピュータ８は、黒点２９が前記撮像範囲
の中央にきたか否かの判断を行ないくステップ７〉、ス
テップ７の判断の結果、中央にこない場合にはステップ
６へ戻る一方、中央にきたと判断された場合にはステッ
プ１５へ進む。以上のステップ１〜７までが第１．第２
ＣＣＤカメラＬａ、ｌｂ間に共通するステップであり、
ステップ１〜７と同様の動作が第２ＣＣＤカメラ１ｂの
ステップ８〜１４においても実行されている。

ステップ７及びステップ１４における判断の結果、黒点
２９が前記撮像範囲の中央にきたと判断された場合には
、この時、第１．第２ＣＣＤカメラｌａ、ｌｂの両方は
、黒点２９を狭範囲入力をもって撮像範囲の中心で捕捉
しており、したがって、前記両方は高い精度をもって黒
点２９に対向していることから、パーソナルコンピュー
タ８は、この時の第１．第２カメラ取付台２ａ、２ｂの
両者における垂直角度検出器２２ａ、２２ｂよりの角度
検出値、及び水平角度検出器２３ａ、２３ｂよりの角度
検出値、第１．第２ＣＣＤカメラｌａ。

１ｂ間の距離を参照して周知の三角測量方式を適用する
ことにより、測定点としての黒点２９の空間位置を高い
精度をもって演算することができる（ステップ１５）。

さらに、パーソナルコンピュータ８は、この演算結果を
モニターテレビ２５の画面上に表示する処理を実行する
（ステップ１６）とともにこれをロケータコントローラ
２６に出力し、ステップ１〜１６までの一連のステップ
が終了すると、あらかじめ教示されている順序通りに別
の固定治具９についても順次同様の処理を実行し、全て
の固定治具９に対する空間位置の測定処理が終了すると
プログラムを終了させる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、２つの撮
像手段によって、まず、広屍囲入力をもって測定点が撮
像範囲の中心で捕えられた後に、撮像範囲が狭範囲入力
に切換えられて測定点が撮像範囲の中心で捕えられる。

この時、撮像手段は、測定点を狭範囲入力をもって撮像
範囲の中心で捕捉していることから、撮像手段は、高い
精度をもって測定点に対向していると言える。したがっ
て、この時の測定点と撮像手段との位置関係を検知し、
この検知した位置関係等を参照して三角測量方式を適用
し、これをもって測定点の空間位置を測定すれば、測定
点の空間位置を、短時間で自動的に、かつ高い精度をも
って測定することができるという実用上極めて優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る空間位置測定方法を車体のボデ
ィ組立てラインに適用した際の概略構成図、 第２図は、前記方法を使用した空間位置測定装置のブロ
ック図、 第３図は、前記装置の動作を表す動作フローチャート、 第４図及び第５図は、前記装置の要部を表す本発明の説
明に供する図である。 ｌａ。 １ｂ・・・第１゜ 第２ＣＯＤカメラ （撮像手段） ８・・・パーソナルコンピュータ、 １０・・・目標光源（測定点）、 １５・・・パネル保持部材（基台）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台に、測定点を設定するとともに該測定点を撮像し得
   る位置に２つの撮像手段を所定間隔離して２次元方向に
   移動可能に配設し、前記両方の撮像手段の撮像範囲を広
   範囲に設定して前記測定点を撮像し、該測定点を撮像範
   囲における中心で捕えるように前記撮像手段を追従移動
   した後に、該撮像手段の撮像範囲を狭範囲に切換えて前
   記測定点を撮像し、該測定点を撮像範囲における中心で
   捕えるように前記撮像手段を追従移動した後に、該撮像
   手段と前記測定点との間の位置関係を検知し、当該検知
   された位置関係及び前記所定間隔を参照して三角測量方
   式を適用することにより、前記測定点の空間位置を測定
   することを特徴とする空間位置測定方法。