JPH04178506A - ワークの３次元位置計測方法 - Google Patents
ワークの３次元位置計測方法Info
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- JPH04178506A JPH04178506A JP2307522A JP30752290A JPH04178506A JP H04178506 A JPH04178506 A JP H04178506A JP 2307522 A JP2307522 A JP 2307522A JP 30752290 A JP30752290 A JP 30752290A JP H04178506 A JPH04178506 A JP H04178506A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
-
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
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- B25J9/1694—Program controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
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- G—PHYSICS
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—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 program data in numerical form
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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。
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、主として産業用デイスプレィ装置（以降デイ
スプレィ装置と呼ぶ）のホワイトバランス調整及びカッ
トオフ調整をロボットにより自動調整する際などに好適
に利用できるワークの３次元位置計測方法に関するもの
である。
スプレィ装置と呼ぶ）のホワイトバランス調整及びカッ
トオフ調整をロボットにより自動調整する際などに好適
に利用できるワークの３次元位置計測方法に関するもの
である。
従来の技術
デイスプレィ装置の生産工程においてその位置決めを高
精度に行うことは、デイスプレィ装置の回転構造やブラ
ウン管の独特の形状等のために困難であり、従ってブラ
ウン管の後に取付けられているプリント基板の位置決め
も難しく、多くは人手により実施されている。
精度に行うことは、デイスプレィ装置の回転構造やブラ
ウン管の独特の形状等のために困難であり、従ってブラ
ウン管の後に取付けられているプリント基板の位置決め
も難しく、多くは人手により実施されている。
デイスプレィ装置のホワイトバランス調整、及びカット
オフ調整を自動調整するためには、治具にてブラウン管
の後に取付けられているプリント基板を固定し、自動機
にて電気調整を行う方法、或いは力制御の可能なロボッ
トでプローブをプリント基板に接触させてその時の現在
位置を読み取る動作を都合６点に対して繰り返すことに
よってプリント基板の３次元位置を求め、電気調整を行
うことも試みられている。
オフ調整を自動調整するためには、治具にてブラウン管
の後に取付けられているプリント基板を固定し、自動機
にて電気調整を行う方法、或いは力制御の可能なロボッ
トでプローブをプリント基板に接触させてその時の現在
位置を読み取る動作を都合６点に対して繰り返すことに
よってプリント基板の３次元位置を求め、電気調整を行
うことも試みられている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、近年、デイスプレィ装置の種類も多く、
治具にてブラウン管の後に固定されているプリント基板
を固定し、自動機にて電気調整する方法では、治具の位
置を機種によって変えねばならず、また回転構造を有す
るデイスプレィ装置においては治具の位置を固定するこ
とは殆ど不可能であるという問題がある。
治具にてブラウン管の後に固定されているプリント基板
を固定し、自動機にて電気調整する方法では、治具の位
置を機種によって変えねばならず、また回転構造を有す
るデイスプレィ装置においては治具の位置を固定するこ
とは殆ど不可能であるという問題がある。
又、力制御の可能なロボットによる方法においては、ロ
ボットの力制御精度が悪く、プリント基板にプローブが
接触することによりプリント基板が撓み、真価を得難く
、また６点計測であるため、計測時間の増大を招くとい
う問題があった。
ボットの力制御精度が悪く、プリント基板にプローブが
接触することによりプリント基板が撓み、真価を得難く
、また６点計測であるため、計測時間の増大を招くとい
う問題があった。
そこで、本発明は視覚認識を用い、非接触によりプリン
ト基板などのワークの３次元位置を計測する方法を提供
することを目的とする。
ト基板などのワークの３次元位置を計測する方法を提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明の第１発明は、ワ
ークに正対する画像認識カメラと、その視座座標の縦軸
方向の斜め方向から前方に横スリット光を照射するレー
ザ光源と、視座座標の横軸方向の斜め方向から前方に縦
スリット光を照射するレーザ光源とを備えたレーザ計測
部を産業用ロボットのハンド部に配し、このレーザ計測
部をワークに正対させて各レーザ光源からワークに向け
てスリット光を照射するとともにワーク上のスリット光
を画像認識カメラに画像入力し、入力画像のワーク端辺
におけるスリット光の最高出力点を検出し、事前に３次
元位置教示した基準点とのずれ量よりワークの３次元位
置を算出することを特徴とする。
ークに正対する画像認識カメラと、その視座座標の縦軸
方向の斜め方向から前方に横スリット光を照射するレー
ザ光源と、視座座標の横軸方向の斜め方向から前方に縦
スリット光を照射するレーザ光源とを備えたレーザ計測
部を産業用ロボットのハンド部に配し、このレーザ計測
部をワークに正対させて各レーザ光源からワークに向け
てスリット光を照射するとともにワーク上のスリット光
を画像認識カメラに画像入力し、入力画像のワーク端辺
におけるスリット光の最高出力点を検出し、事前に３次
元位置教示した基準点とのずれ量よりワークの３次元位
置を算出することを特徴とする。
又、本発明の第２発明はレーザ計測部を移動させて複数
位置でスリット光を照射して画像入力し、複数枚の入力
画像においてワーク端辺での各スリット光の最高出力点
を検出し、事前に教示した各点に対する基準点とのずれ
量より３点以上の３次元位置座標を算出し、これにより
ワークの３次元位置を算出することを特徴とする。
位置でスリット光を照射して画像入力し、複数枚の入力
画像においてワーク端辺での各スリット光の最高出力点
を検出し、事前に教示した各点に対する基準点とのずれ
量より３点以上の３次元位置座標を算出し、これにより
ワークの３次元位置を算出することを特徴とする。
さらに、本発明の第３発明はスリット画像を取り込み３
次元位置を算出するに際し、基準位置に固定した基準ワ
ークに対してレーザ計測部を一定量づつ複数回移動させ
、その時のスリット画像の移動量を検出し、ハンド移動
量とスリット画像の移動量の連続関数関係を事前教示す
ることを特徴とする。
次元位置を算出するに際し、基準位置に固定した基準ワ
ークに対してレーザ計測部を一定量づつ複数回移動させ
、その時のスリット画像の移動量を検出し、ハンド移動
量とスリット画像の移動量の連続関数関係を事前教示す
ることを特徴とする。
作用
本発明によれば、横スリット光及び縦スリット光をワー
クの縦横の端辺に照射し、その画像を画像認識カメラに
取り込むことにより、事前に教示した基準点とのずれ量
からワークの３次元位置を計測することができる。
クの縦横の端辺に照射し、その画像を画像認識カメラに
取り込むことにより、事前に教示した基準点とのずれ量
からワークの３次元位置を計測することができる。
又、レーザ計測部をカメラの光軸方向に移動さて上記計
測を繰り返すことによりワークの３点以上の３次元位置
を計測でき、ワークの全体の３次元位置を計測できる。
測を繰り返すことによりワークの３点以上の３次元位置
を計測でき、ワークの全体の３次元位置を計測できる。
さらに、レーザ計測部を基準ワークに対してカメラの光
軸方向に移動させ、このレーザ計測部の移動に対するス
リット光位置の移動の関係を対比することにより基準点
の教示を含めて自動的にワークの３次元位置を計測する
ことができる。
軸方向に移動させ、このレーザ計測部の移動に対するス
リット光位置の移動の関係を対比することにより基準点
の教示を含めて自動的にワークの３次元位置を計測する
ことができる。
実施例
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
る。
（実施例１）
まず、スリット光を用いて３次元位置を計測する３次元
位置計測システムの構成を第１図により説明する。第１
図において、１はロボット、２はレーザ計測部、３はレ
ーザ光が照射されるワークとしてのプリント基板であり
、デイスプレィ装置のブラウン管４の後部に装着されて
いる。５はパレット、６はコンベアである。ロボット１
は、第３図に示すように、合計６軸の動作軸Ｊ１〜Ｊ６
を備え、動作軸Ｊ６の先端に任意の位置、姿勢を取らせ
得るように構成されている。
位置計測システムの構成を第１図により説明する。第１
図において、１はロボット、２はレーザ計測部、３はレ
ーザ光が照射されるワークとしてのプリント基板であり
、デイスプレィ装置のブラウン管４の後部に装着されて
いる。５はパレット、６はコンベアである。ロボット１
は、第３図に示すように、合計６軸の動作軸Ｊ１〜Ｊ６
を備え、動作軸Ｊ６の先端に任意の位置、姿勢を取らせ
得るように構成されている。
レーザ計測部２は、第２図に示すように、ロボット１の
動作軸Ｊｂの先端フランジ１１に固定されたブラケット
１２に装着されている。１３はブラケット１２に取付け
られたレーザ計測部２の支持ブラケットであり、横スリ
ット光のレーザ光源１４、縦スリット光のレーザ光源１
５及びカメラ１６が取付けられている。横スリット光の
レーザ光源１４と縦スリット光のレーザ光源１５は、カ
メラ１６の光軸回りに９０°に配置され、横スリット画
像及び縦スリット画像がカメラ１６の視覚座標系のＸ軸
及びＹ軸に並行になるように配置されている。１７はブ
ラケット１２に固定された空圧により開閉する把持手段
であり、第１図に示す電気調整具７を把持する。
動作軸Ｊｂの先端フランジ１１に固定されたブラケット
１２に装着されている。１３はブラケット１２に取付け
られたレーザ計測部２の支持ブラケットであり、横スリ
ット光のレーザ光源１４、縦スリット光のレーザ光源１
５及びカメラ１６が取付けられている。横スリット光の
レーザ光源１４と縦スリット光のレーザ光源１５は、カ
メラ１６の光軸回りに９０°に配置され、横スリット画
像及び縦スリット画像がカメラ１６の視覚座標系のＸ軸
及びＹ軸に並行になるように配置されている。１７はブ
ラケット１２に固定された空圧により開閉する把持手段
であり、第１図に示す電気調整具７を把持する。
次に、スリット光を用いて３次元位置を計測する原理を
第４図、第５図を用いて説明する。第４図は横スリット
光を用いて３次元位置を計測する方法、第５図は縦スリ
ット光を用いて３次元位置を計測する方法を示している
。
第４図、第５図を用いて説明する。第４図は横スリット
光を用いて３次元位置を計測する方法、第５図は縦スリ
ット光を用いて３次元位置を計測する方法を示している
。
第４図において、１４は横スリット光のレーザ光源、２
１はワークの照射面（Ａ）、２２は横スリット光の奥行
き方向にΔＺだけ移動したワークの照射面（Ｂ）である
。ＰＡはワークの照射面（Ａ）２１に関しての横スリッ
ト像２３の端点、Ｐ８はワークの照射面（Ｂ）２２に関
しての横スリット像２４の端点の座標とする。
１はワークの照射面（Ａ）、２２は横スリット光の奥行
き方向にΔＺだけ移動したワークの照射面（Ｂ）である
。ＰＡはワークの照射面（Ａ）２１に関しての横スリッ
ト像２３の端点、Ｐ８はワークの照射面（Ｂ）２２に関
しての横スリット像２４の端点の座標とする。
ＰＡ ＝ （Ｘ、Ｙ、Ｚ） 、Ｐａ ”” （Ｘ、ｙ、
Ｚ）とすると、 Ｚ−ｚ＋に、（Ｙ ３’） 、Ｋｖは定数−・−（１
）となる。
Ｚ）とすると、 Ｚ−ｚ＋に、（Ｙ ３’） 、Ｋｖは定数−・−（１
）となる。
第５図において、１５は縦スリット光のレーザ光源、２
６はワークの照射面（Ａ）、２７は縦スリット光の奥行
き方向にΔＺだけ移動したワークの照射面（Ｂ）である
。ＰＡはワークの照射面（Ａ）２６に関しての縮スリッ
ト像２８の端点、Ｐ８はワークの照射面（Ｂ）２７に間
しての縦スリット像２９の端点の座標とする。
６はワークの照射面（Ａ）、２７は縦スリット光の奥行
き方向にΔＺだけ移動したワークの照射面（Ｂ）である
。ＰＡはワークの照射面（Ａ）２６に関しての縮スリッ
ト像２８の端点、Ｐ８はワークの照射面（Ｂ）２７に間
しての縦スリット像２９の端点の座標とする。
ＦＡ ＝ （Ｘ、Ｙ、Ｚ）、ＰＩ ＝ （Ｘ％ ｙ、Ｚ
）とすると、 Ｚ＝ｚ＋に、（Ｘ−χ）、ＫＸは定数−・−（２）とな
る。
）とすると、 Ｚ＝ｚ＋に、（Ｘ−χ）、ＫＸは定数−・−（２）とな
る。
次に、上記原理を応用して第１図の３次元位置計測シス
テムを利用して横スリット光及び縦スリット光を用いて
３次元位置を算出する方法を説明する。
テムを利用して横スリット光及び縦スリット光を用いて
３次元位置を算出する方法を説明する。
まず横スリットを用いた認識方法を説明する。
横スリット画像を２値化すると、２値画像は第６図のよ
うになる。視覚座標系のＸ軸、Ｙ軸に写像をとり、Ｘ軸
上のプラス方向（矢印方向）より最初の写像値合格点を
サーチすると、ＰＸになる。
うになる。視覚座標系のＸ軸、Ｙ軸に写像をとり、Ｘ軸
上のプラス方向（矢印方向）より最初の写像値合格点を
サーチすると、ＰＸになる。
次に、直線Ｘ＝Ｐ、上で、二値化以前のスリット画像（
濃淡画像）の一番濃淡値のおおきい点をサーチするとＰ
Ｖとなる。Ｙ ＝ Ｐ ｖとし、式〔１）に代入すると
、Ｐ２を得る。これにより、基準点が与えられていると
、ワーク３の縦端辺３ａ上の一点の３次元位置を計測す
ることができる。
濃淡画像）の一番濃淡値のおおきい点をサーチするとＰ
Ｖとなる。Ｙ ＝ Ｐ ｖとし、式〔１）に代入すると
、Ｐ２を得る。これにより、基準点が与えられていると
、ワーク３の縦端辺３ａ上の一点の３次元位置を計測す
ることができる。
次に縦スリットを用いた認識方法を説明する。
縦スリット画像を２値化すると、２値画像は第７図のよ
うになる。視覚座標系のＸ軸、Ｙ軸に写像をとり、Ｙ軸
上のプラス方向（矢印方向）より最初の写像値合格点を
サーチすると、Ｑ７になる。
うになる。視覚座標系のＸ軸、Ｙ軸に写像をとり、Ｙ軸
上のプラス方向（矢印方向）より最初の写像値合格点を
サーチすると、Ｑ７になる。
次に、直線Ｙ””Ｑｙ上で、二値化以前のスリット画像
（濃淡画像）の一番濃淡値の大きい点をサーチするとＱ
、となる。Ｘ ” Ｑ ｘとし、式（２）に代入すると
、Ｑ２を得る。これにより、基準点が与えられていると
、ワーク３の横端辺３ｂ上の一点の３次元位置を計測す
ることができる。がくして、ワーク３の２点の３次元位
置を計測することができる。
（濃淡画像）の一番濃淡値の大きい点をサーチするとＱ
、となる。Ｘ ” Ｑ ｘとし、式（２）に代入すると
、Ｑ２を得る。これにより、基準点が与えられていると
、ワーク３の横端辺３ｂ上の一点の３次元位置を計測す
ることができる。がくして、ワーク３の２点の３次元位
置を計測することができる。
次に、視覚座標系の位置をＣＧＳ単位系に変換方法を説
明する。視覚座標系での画素のＣＣＳ単位系へのスケー
リングファクターを、視覚座標系のＸ軸方向でＧ、、Ｙ
軸方向でＧｖ、Ｚ軸方向で０２とする。横スリット画像
の端点をＰ、画素、ＰＹ画素、ＣＣＳ単位系での横スリ
ット像の端点をＸ、Ｙとすると、 ｘ＝ｃｘ ＊ｐＸ ｙ＝ｃｙ ＊ｐ。
明する。視覚座標系での画素のＣＣＳ単位系へのスケー
リングファクターを、視覚座標系のＸ軸方向でＧ、、Ｙ
軸方向でＧｖ、Ｚ軸方向で０２とする。横スリット画像
の端点をＰ、画素、ＰＹ画素、ＣＣＳ単位系での横スリ
ット像の端点をＸ、Ｙとすると、 ｘ＝ｃｘ ＊ｐＸ ｙ＝ｃｙ ＊ｐ。
Ｚ＝Ｇ２＊Ｐ２
となる。
同様に、縦スリット画像の端点をＱＸ画素、Ｑ７画素、
ＣＣＳ単位系での縦スリット像の端点をＸ、Ｙとすると
、 Ｘ ＝ Ｇｖ ＊ Ｑｘ Ｙ ＝Ｇｖ ＊ Ｑｖ Ｚ ＝ Ｇｚ ＊ Ｑｚ となる。
ＣＣＳ単位系での縦スリット像の端点をＸ、Ｙとすると
、 Ｘ ＝ Ｇｖ ＊ Ｑｘ Ｙ ＝Ｇｖ ＊ Ｑｖ Ｚ ＝ Ｇｚ ＊ Ｑｚ となる。
以上で、横スリット画像の端点、縦スリット画像の端点
より、視覚座標系での値をＣＣＳ単位系で求めることが
できる。
より、視覚座標系での値をＣＣＳ単位系で求めることが
できる。
次に、視覚座標系での値を、絶対座標系に変換する方法
について説明する。ロボットｌの現在位置をＰ、□、カ
メラ１６のロボ・ントフランジ面に対するオフセットを
Ｐ ＣＡＭＥＲＡとすると、視覚座標系の原点の座標は
、 Ｐ ｙｙｒ＊ｔ ： Ｐ ＣＡＭＥＲＡである。ここで
、：は４＊４の行列の掛は算を意味するものとする。
について説明する。ロボットｌの現在位置をＰ、□、カ
メラ１６のロボ・ントフランジ面に対するオフセットを
Ｐ ＣＡＭＥＲＡとすると、視覚座標系の原点の座標は
、 Ｐ ｙｙｒ＊ｔ ： Ｐ ＣＡＭＥＲＡである。ここで
、：は４＊４の行列の掛は算を意味するものとする。
横スリット画像の端点の視覚座標系の値をＶ＝（Ｖｘ
、Ｖｖ 、Ｖｚ ）とし、横スリット画像の端点の絶対
座標系の値はＰ＝（ＰＸ 、Ｐｖ 、ｐｚ ）とすると
、 Ｐ Ｍｗ＊ｔ ： Ｐ ＣＡＭＥＲＡ ： Ｖである。
、Ｖｖ 、Ｖｚ ）とし、横スリット画像の端点の絶対
座標系の値はＰ＝（ＰＸ 、Ｐｖ 、ｐｚ ）とすると
、 Ｐ Ｍｗ＊ｔ ： Ｐ ＣＡＭＥＲＡ ： Ｖである。
同様に縦スリット画像の端点の視覚座標系の値をＷ＝（
ＷＸ、ＷＶ、Ｗ２）とし、縦スリット画像の端点の絶対
座標系の値はＰ＝（Ｐｘ、Ｐｖ、Ｐ２ ）とすると、 Ｐ ＨｔＩ： Ｐ ｌ：ＡにＥｌｌ＾：Ｗである。
ＷＸ、ＷＶ、Ｗ２）とし、縦スリット画像の端点の絶対
座標系の値はＰ＝（Ｐｘ、Ｐｖ、Ｐ２ ）とすると、 Ｐ ＨｔＩ： Ｐ ｌ：ＡにＥｌｌ＾：Ｗである。
（実施例２）
次に、上記３次元計測システムにより求まる３次元位置
の算出方法を使ってワーク（プリント基板）３の全体の
３次元位置を求める方法を説明する。プリント基板の３
次元位置を求めるには３点以上の３次元位置を求める必
要があるが、そのためにレーザ計測部２の位置を適当な
位置に変えながら上記実施例１の方法を繰り返す。
の算出方法を使ってワーク（プリント基板）３の全体の
３次元位置を求める方法を説明する。プリント基板の３
次元位置を求めるには３点以上の３次元位置を求める必
要があるが、そのためにレーザ計測部２の位置を適当な
位置に変えながら上記実施例１の方法を繰り返す。
以下、具体的にその方法を説明すると、ワーク３に対す
る計測位置を適切に設定すると、第８図に示すように、
横スリット画像ＩＡ、ＩＩ、縦スリット画像ＩＣが得ら
れる。上記した方法により、横スリット画像の端点は各
ＰＡ％Ｐｌ、縦スリット画像の端点はＰ、となる。第９
図を用いてプリント基板３の３次元位置を求める。３０
はＰＡ、Ｐ１％ＰＣにより作られる座標系であり、０、
ＸＹＩ Ｚ＝ＦＲＡＭＥ （ＰＡ、ＰＩ 、Ｐｃ
）で求める。ＦＲＡＭＥは座標系の関数で、ＰＡを原点
、Ｐ８をＸ軸の点、Ｐ、をＸＹ千面の正方向の点とする
座標系を返却する。
る計測位置を適切に設定すると、第８図に示すように、
横スリット画像ＩＡ、ＩＩ、縦スリット画像ＩＣが得ら
れる。上記した方法により、横スリット画像の端点は各
ＰＡ％Ｐｌ、縦スリット画像の端点はＰ、となる。第９
図を用いてプリント基板３の３次元位置を求める。３０
はＰＡ、Ｐ１％ＰＣにより作られる座標系であり、０、
ＸＹＩ Ｚ＝ＦＲＡＭＥ （ＰＡ、ＰＩ 、Ｐｃ
）で求める。ＦＲＡＭＥは座標系の関数で、ＰＡを原点
、Ｐ８をＸ軸の点、Ｐ、をＸＹ千面の正方向の点とする
座標系を返却する。
０ＦＦＳＥＴ ＩＮＶ （０，ＸＹ、Ｚ） ：
ＰＣＩＮＶは逆行列、０ＦＦＳＥＴはｏ、ｘｙ、ｚか
ら見たＰ、を示す。
ＰＣＩＮＶは逆行列、０ＦＦＳＥＴはｏ、ｘｙ、ｚか
ら見たＰ、を示す。
ｏ ｘｙｚ＝
０、 ＸＹ、Ｚ十Ｘ （ＯＦＦＳＥＴ Ｘ）ＸはＸ
成分の抽出の演算子であり、＋Ｘ（）はＸ軸の平行移動
の演算を示す。よって、プリント基板３の３次元位置ｏ
ｘｙｚは、座標系０１ＸＹ、Ｚを、Ｘ軸方向に０Ｆ
ＦＳＥＴのＸ成分平行移動させた座標系になる。
成分の抽出の演算子であり、＋Ｘ（）はＸ軸の平行移動
の演算を示す。よって、プリント基板３の３次元位置ｏ
ｘｙｚは、座標系０１ＸＹ、Ｚを、Ｘ軸方向に０Ｆ
ＦＳＥＴのＸ成分平行移動させた座標系になる。
（実施例３）
上記実施例１．２では、３次元位置算出のため式（１）
、（２）を用いた。これらの式において、初期値Ｚ（定
数）及び定数Ｋｘ、Ｋｖを事前に算出する必要がある。
、（２）を用いた。これらの式において、初期値Ｚ（定
数）及び定数Ｋｘ、Ｋｖを事前に算出する必要がある。
この実施例ではこれら３つの定数を第１０図に示す計測
システム構成にて自動算出する方法を示す。
システム構成にて自動算出する方法を示す。
レーザ光を照射される基準試料８は正方形をしており、
ロボット１の座標系と平行になるようにロボット本体の
側面に貼付されている。
ロボット１の座標系と平行になるようにロボット本体の
側面に貼付されている。
第１１図の動作フロー図に従って横スリット光を用いた
３次元位置の算出方法を説明する。
３次元位置の算出方法を説明する。
ステップｌにおいて、各種データエリアの初期化を行う
。ＤＩＳＴｖは、レーザ計測部２のカメラ１６から基準
試料８までの距離であり、初期値は試料８に対し、焦点
距離より１０１１ＩＩ＋＋近い距離に設定している。Ｓ
Ｙは、横スリット画像端点のＹ成分（実際には、視覚座
標系のＹ画素値）の合計値を格納する領域で初期値はＯ
である。ＳＹＹは、横スリット画像端点のＹ成分の２乗
値（実際には、視覚座標系のＹ画素値の２乗値）の合計
値を格納する領域で初期値は０である。ＳＤＹは、レー
ザ計測部２のカメラ１６から試料８までの距離と横スリ
ット画像端点のＹ成分を掛けた値であり、初期値は０で
ある。ＳＤはレーザ計測部２のカメラ１６から試料８ま
での距離の合計値であり、初期値は０である。ＫＡＩＳ
Ｕは計測回数を示し、初期値は２０である。ＫＥＫＫＡ
Ｙは横スリット光を用いて認識した時の視覚座標系にお
ける横スリット画像端点のＹ画素値である。
。ＤＩＳＴｖは、レーザ計測部２のカメラ１６から基準
試料８までの距離であり、初期値は試料８に対し、焦点
距離より１０１１ＩＩ＋＋近い距離に設定している。Ｓ
Ｙは、横スリット画像端点のＹ成分（実際には、視覚座
標系のＹ画素値）の合計値を格納する領域で初期値はＯ
である。ＳＹＹは、横スリット画像端点のＹ成分の２乗
値（実際には、視覚座標系のＹ画素値の２乗値）の合計
値を格納する領域で初期値は０である。ＳＤＹは、レー
ザ計測部２のカメラ１６から試料８までの距離と横スリ
ット画像端点のＹ成分を掛けた値であり、初期値は０で
ある。ＳＤはレーザ計測部２のカメラ１６から試料８ま
での距離の合計値であり、初期値は０である。ＫＡＩＳ
Ｕは計測回数を示し、初期値は２０である。ＫＥＫＫＡ
Ｙは横スリット光を用いて認識した時の視覚座標系にお
ける横スリット画像端点のＹ画素値である。
ステップ２は、ロボット１の動作設定であり、第１０図
に示すように、レーザ計測部２が試料８に対し、垂直に
かつレーザ計測部２のカメラ１６の位置が試料８に対し
焦点より１０１１ＩＩｌ近い位置にロボット１を移動す
る（初期動作）。
に示すように、レーザ計測部２が試料８に対し、垂直に
かつレーザ計測部２のカメラ１６の位置が試料８に対し
焦点より１０１１ＩＩｌ近い位置にロボット１を移動す
る（初期動作）。
ステップ３は、横スリット光を用いた認識であり、結果
は変数ＫＥＫＫＡＶに返却される。ここで、ＫＥＫＫＡ
、はＰ７である。
は変数ＫＥＫＫＡＶに返却される。ここで、ＫＥＫＫＡ
、はＰ７である。
ステップ４は、ＳＹ、ＳＹＹ、ＳＤＹ、ＳＤの計算で、
それぞれの和が計算される。
それぞれの和が計算される。
ステップ５は、計測回数をカウントし、ＤＩＳＴ７を更
新する。
新する。
ステップ６は、終了判定であり、２０回計測すると終了
し、２０回未満の場合はループにより戻り、ロボット１
にてレーザ計測部２のカメラ１６から試料８までの距離
をＩＩＩＩＩｌ遠ざけ、上記認識および計算が実施され
る。即ち、２０回の計測により、最終的にはレーザ計測
部２のカメラ位置が試料１８に対し焦点距離より１０ｍ
ｍ遠い位置にロボットを移動することになる。
し、２０回未満の場合はループにより戻り、ロボット１
にてレーザ計測部２のカメラ１６から試料８までの距離
をＩＩＩＩＩｌ遠ざけ、上記認識および計算が実施され
る。即ち、２０回の計測により、最終的にはレーザ計測
部２のカメラ位置が試料１８に対し焦点距離より１０ｍ
ｍ遠い位置にロボットを移動することになる。
ステップ７は、計測が終了した場合であり、上記で求め
たＳＹ、ＳＹＹ、ＳＤＹ、ＳＤを用いて最小２乗法によ
り、Ａ、、Ｂ、を求める。かくして、レーザ計測部２の
カメラエ６までの距離（ＤＩＳＴｙ）と横スリット画像
のＹ成分（ＫＥＫＫＡＭ）の関係は、 Ｄ Ｉ Ｓ Ｔｙ ＝ Ａｖ ・ＫＥＫＫＡｖ ＋Ｂ
Ｙにて求めることができる。
たＳＹ、ＳＹＹ、ＳＤＹ、ＳＤを用いて最小２乗法によ
り、Ａ、、Ｂ、を求める。かくして、レーザ計測部２の
カメラエ６までの距離（ＤＩＳＴｙ）と横スリット画像
のＹ成分（ＫＥＫＫＡＭ）の関係は、 Ｄ Ｉ Ｓ Ｔｙ ＝ Ａｖ ・ＫＥＫＫＡｖ ＋Ｂ
Ｙにて求めることができる。
次に、第１２図の動作フロー図を参照して縦スリット光
を用いた３次元位置の算出方法を説明する。ＤＩＳＴ、
は、レーザ計測部２のカメラ１６から基準試料８までの
距離であり、ＳＸは、縦スリット画像端点のＸ成分（実
際には、視覚座標系のＸ画素値）の合計値を格納する領
域、ＳＸＸは、縦スリット画像端点のＸ成分の２乗値（
実際には、視覚座標系のＸ画素値の２乗値）の合計値を
格納する領域、ＳＤＸは、レーザ計測部２のカメラ１６
から試料８までの距離と縦スリット画像端点のＸ成分を
掛けた値、ＳＤはレーザ計測部２のカメラ１６から試料
８までの距離の合計値である。ＫＥＫＫＡ、は縦スリッ
ト光を用いて認識した時の視覚座標系における縦スリッ
ト画像端点のＸ画素値である。
を用いた３次元位置の算出方法を説明する。ＤＩＳＴ、
は、レーザ計測部２のカメラ１６から基準試料８までの
距離であり、ＳＸは、縦スリット画像端点のＸ成分（実
際には、視覚座標系のＸ画素値）の合計値を格納する領
域、ＳＸＸは、縦スリット画像端点のＸ成分の２乗値（
実際には、視覚座標系のＸ画素値の２乗値）の合計値を
格納する領域、ＳＤＸは、レーザ計測部２のカメラ１６
から試料８までの距離と縦スリット画像端点のＸ成分を
掛けた値、ＳＤはレーザ計測部２のカメラ１６から試料
８までの距離の合計値である。ＫＥＫＫＡ、は縦スリッ
ト光を用いて認識した時の視覚座標系における縦スリッ
ト画像端点のＸ画素値である。
ここで、ＫＥＫＫＡＸはＱｘであり、ＡＸ、Ｂ８が求め
られる。
られる。
かくして、レーザ計測部２のカメラ１６までの距離（Ｄ
ＩＳＴＸ）と縦スリット画像のＸ成分（ＫＥＫＫＡＸ
）の関係は、 Ｄ Ｉ ＳＴＸ ＝ＡＸ ’ ＫＥＫＫＡＸ ＋ＢＸ
にて求めることができる。
ＩＳＴＸ）と縦スリット画像のＸ成分（ＫＥＫＫＡＸ
）の関係は、 Ｄ Ｉ ＳＴＸ ＝ＡＸ ’ ＫＥＫＫＡＸ ＋ＢＸ
にて求めることができる。
上記手続きにより横スリット画像の端点のＰ７値、縦ス
リット画像の端点のＱ、値より視覚座標系での奥行き（
Ｚ値）を求めることができる。
リット画像の端点のＱ、値より視覚座標系での奥行き（
Ｚ値）を求めることができる。
発明の効果
以上のように本発明のワークの３次元位置計測方法によ
れば、横スリット光及び縦スリット光をワークの縦横の
端辺に照射し、その画像を画像認識カメラに取り込み、
これらスリット光の端点の位置を認識することによって
、事前に教示した基準点とのずれ量からワークの３次元
位置を非接触で計測することができる。
れば、横スリット光及び縦スリット光をワークの縦横の
端辺に照射し、その画像を画像認識カメラに取り込み、
これらスリット光の端点の位置を認識することによって
、事前に教示した基準点とのずれ量からワークの３次元
位置を非接触で計測することができる。
又、レーザ計測部をカメラの光軸方向に移動さて上記計
測を繰り返すことによりワークの３点以上の３次元位置
を計測でき、ワークの全体の３次元位置を計測できる。
測を繰り返すことによりワークの３点以上の３次元位置
を計測でき、ワークの全体の３次元位置を計測できる。
さらに、レーザ計測部をカメラの光軸方向に移動させ、
このレーザ計測部の移動に対するスリット光位置の移動
の関係を対比することにより基準点の教示を含めて自動
的にワークの３次元位置を計測することができ、従来多
くの人手にたよっていたデイスプレィ装置のプリント基
板の調整作業等の自動化を実現することができる。
このレーザ計測部の移動に対するスリット光位置の移動
の関係を対比することにより基準点の教示を含めて自動
的にワークの３次元位置を計測することができ、従来多
くの人手にたよっていたデイスプレィ装置のプリント基
板の調整作業等の自動化を実現することができる。
第１図〜第７図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
ワーク位置計測ロボットシステムの構成図、第２図はロ
ボットの動作軸構成図、第３図はレーザ計測部の斜視図
、第４図は横スリット光による奥行き算出原理を示す模
式図、第５図は縦スリット光による奥行き算出原理を示
す模式図、第６図は横スリットの２値画像図、第７図は
縦スリットの２値画像図、第８図、第９図は本発明の第
２実施例を示し、第８図はプリント基板へのスリット光
照射を示す斜視図、第９図はプリント基板の３次元位置
計算方法の模式図、第１０図〜第１２図は本発明の第３
実施例を示し、第１０図は３次元位置計測ロボットシス
テムの構成図、第１１図は横スリットによる計測動作フ
ロー図、第１２図は縦スリットによる計測動作フロー図
である。 １−−−−−−−・−・−−−一−−−ロボット２−−
−−−−−・・−・−・−・レーザ計測部３−・−−−
−−一−・−・−プリント基板（ワーク）３ａ−・−・
−〜−−−・−縦端辺 ３ｂ−・−・・・−・−横端辺 ８・−・・−−−−一−−−・−・−基準試料１４−−
−−−−−−−−−−−−−−−一横スリット光のレー
ザ光源１５−・−・−−ｍ＝−−−−・−−−一−・縦
スリット光のレーザ光源１６−−−−−−−−−・−・
−・−カメラ。
ワーク位置計測ロボットシステムの構成図、第２図はロ
ボットの動作軸構成図、第３図はレーザ計測部の斜視図
、第４図は横スリット光による奥行き算出原理を示す模
式図、第５図は縦スリット光による奥行き算出原理を示
す模式図、第６図は横スリットの２値画像図、第７図は
縦スリットの２値画像図、第８図、第９図は本発明の第
２実施例を示し、第８図はプリント基板へのスリット光
照射を示す斜視図、第９図はプリント基板の３次元位置
計算方法の模式図、第１０図〜第１２図は本発明の第３
実施例を示し、第１０図は３次元位置計測ロボットシス
テムの構成図、第１１図は横スリットによる計測動作フ
ロー図、第１２図は縦スリットによる計測動作フロー図
である。 １−−−−−−−・−・−−−一−−−ロボット２−−
−−−−−・・−・−・−・レーザ計測部３−・−−−
−−一−・−・−プリント基板（ワーク）３ａ−・−・
−〜−−−・−縦端辺 ３ｂ−・−・・・−・−横端辺 ８・−・・−−−−一−−−・−・−基準試料１４−−
−−−−−−−−−−−−−−−一横スリット光のレー
ザ光源１５−・−・−−ｍ＝−−−−・−−−一−・縦
スリット光のレーザ光源１６−−−−−−−−−・−・
−・−カメラ。
Claims (2)
- （１）画像認識カメラと、その視座座標の縦軸方向の斜
め方向から前方に横スリット光を照射するレーザ光源と
、視座座標の横軸方向の斜め方向から前方に縦スリット
光を照射するレーザ光源とを備えたレーザ計測部を産業
用ロボットのハンド部に配し、このレーザ計測部をワー
クに正対させて各レーザ光源からワークに向けてスリッ
ト光を照射するとともにワーク上のスリット光を画像認
識カメラに画像入力し、入力画像のワーク端辺における
スリット光の最高出力点を検出し、事前に３次元位置教
示した基準点とのずれ量よりワークの３次元位置を算出
することを特徴とするワークの三次元位置計測方法。 - （２）レーザ計測部を移動させて複数位置でスリット光
を照射して画像入力し、複数枚の入力画像においてワー
ク端辺での各スリット光の最高出力点を検出し、事前に
教示した各点に対する基準点とのずれ量より３点以上の
３次元位置座標を算出し、これによりワークの３次元位
置を算出することを特徴とする請求項１記載のワークの
３次元位置計測方法。（３）スリット画像を取り込み３
次元位置を算出するに際し、基準位置に固定した基準ワ
ークに対してレーザ計測部を一定量づつ複数回移動させ
、その時のスリット画像の移動量を検出し、レーザ計測
部移動量とスリット画像の移動量の連続関数関係を事前
教示することを特徴とする請求項１又は２記載のワーク
の３次元位置計測方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307522A JPH04178506A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ワークの３次元位置計測方法 |
| KR1019910020015A KR960001641B1 (ko) | 1990-11-13 | 1991-11-12 | 제품의 3차원 위치계측방법 |
| US07/791,223 US5198876A (en) | 1990-11-13 | 1991-11-13 | Method of measuring three-dimensional postion of workpiece |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307522A JPH04178506A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ワークの３次元位置計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178506A true JPH04178506A (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=17970101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307522A Pending JPH04178506A (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | ワークの３次元位置計測方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5198876A (ja) |
| JP (1) | JPH04178506A (ja) |
| KR (1) | KR960001641B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010120747A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Ihi Corp | 薄板の浮上搬送状態検出方法及びその装置 |
| CN102022976A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-04-20 | 东莞市嘉腾仪器仪表有限公司 | 卧式影像在线仪 |
| CN113701626A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-26 | 哈尔滨岛田大鹏工业股份有限公司 | 汽车纵梁3d机器视觉检测方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5317388A (en) * | 1992-06-29 | 1994-05-31 | United Parcel Service Of America, Inc. | Method and apparatus for determining the displacement of a rectangular object with respect to a reference position |
| JP2961145B2 (ja) * | 1994-03-14 | 1999-10-12 | 工業技術院長 | 三次元変位測定方法及び三次元変位測定装置 |
| US6226395B1 (en) * | 1996-04-22 | 2001-05-01 | Malcolm T. Gilliland | Method and apparatus for determining the configuration of a workpiece |
| US6175413B1 (en) | 1997-08-28 | 2001-01-16 | Proteus Corporation | Laser calibration of robotics systems |
| GB9923795D0 (en) | 1999-10-09 | 1999-12-08 | British Aerospace | Micropositioning system |
| US6730926B2 (en) | 2001-09-05 | 2004-05-04 | Servo-Robot Inc. | Sensing head and apparatus for determining the position and orientation of a target object |
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| US7196719B2 (en) * | 2004-07-16 | 2007-03-27 | Vision Robotics Corporation | Angled axis machine vision system and method |
| US7930323B2 (en) * | 2004-12-30 | 2011-04-19 | Sap Ag | Method for reallocating table formats in real-time |
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| FR2925376B1 (fr) * | 2007-12-19 | 2010-04-30 | Ct Tech Des Ind Mecaniques | Appareil pour positionner un outil par rapport a une piece a traiter |
| JP2016221645A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム |
| CN114734480A (zh) * | 2021-01-07 | 2022-07-12 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种工业机器人空间位姿精度测试系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965203A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Hitachi Ltd | 物体の位置および姿勢検出方法および装置 |
| US4961155A (en) * | 1987-09-19 | 1990-10-02 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | XYZ coordinates measuring system |
| JP2610295B2 (ja) * | 1988-04-07 | 1997-05-14 | 株式会社東芝 | 位置認識装置 |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP2307522A patent/JPH04178506A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-12 KR KR1019910020015A patent/KR960001641B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-13 US US07/791,223 patent/US5198876A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010120747A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Ihi Corp | 薄板の浮上搬送状態検出方法及びその装置 |
| CN102022976A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-04-20 | 东莞市嘉腾仪器仪表有限公司 | 卧式影像在线仪 |
| CN113701626A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-26 | 哈尔滨岛田大鹏工业股份有限公司 | 汽车纵梁3d机器视觉检测方法 |
| CN113701626B (zh) * | 2021-08-10 | 2023-08-04 | 哈尔滨岛田大鹏工业股份有限公司 | 汽车纵梁3d机器视觉检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960001641B1 (ko) | 1996-02-03 |
| KR920010312A (ko) | 1992-06-26 |
| US5198876A (en) | 1993-03-30 |
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