JPH05223535A - ロボット装置 - Google Patents
ロボット装置Info
- Publication number
- JPH05223535A JPH05223535A JP4030506A JP3050692A JPH05223535A JP H05223535 A JPH05223535 A JP H05223535A JP 4030506 A JP4030506 A JP 4030506A JP 3050692 A JP3050692 A JP 3050692A JP H05223535 A JPH05223535 A JP H05223535A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camera
- spot light
- projector
- robot
- axis
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 対象物が小さい形状のものであっても容易に
認識でき、かつ高精度に対象物の３次元位置を認識する
ロボット装置を提供する。 【構成】 対象ワ−ク１が作業領域に到着後、投光器４
のスポット光をＯＮし、カメラ３の回転角を光軸がｚ軸
と平行となる角度に設定する。その後、認識手段５はカ
メラ３から２次元画像を取り込み、対象物２とスポット
光の２次元位置を認識し、スポット光が対象物２上にあ
るか否かを判断して、対象物２上にない時はｘｙテ−ブ
ル７を動作させて一致させ、かつ画像の中心位置に一致
するように所定のサンプリングタイムで画像認識を繰り
返し、ｘｙテ−ブル７がカメラ３を回転させる。従っ
て、認識手段５はスポット光が画像の中心位置に来た時
のカメラ３の回転角θで、対象物２のｚ方向の位置を認
識し、かつ３次元位置を求めてロボットを動作させる。
認識でき、かつ高精度に対象物の３次元位置を認識する
ロボット装置を提供する。 【構成】 対象ワ−ク１が作業領域に到着後、投光器４
のスポット光をＯＮし、カメラ３の回転角を光軸がｚ軸
と平行となる角度に設定する。その後、認識手段５はカ
メラ３から２次元画像を取り込み、対象物２とスポット
光の２次元位置を認識し、スポット光が対象物２上にあ
るか否かを判断して、対象物２上にない時はｘｙテ−ブ
ル７を動作させて一致させ、かつ画像の中心位置に一致
するように所定のサンプリングタイムで画像認識を繰り
返し、ｘｙテ−ブル７がカメラ３を回転させる。従っ
て、認識手段５はスポット光が画像の中心位置に来た時
のカメラ３の回転角θで、対象物２のｚ方向の位置を認
識し、かつ３次元位置を求めてロボットを動作させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボット装置に関し、特
に作業対象物の３次元位置を１台のカメラで精度良く認
識できるロボット装置に関する。
に作業対象物の３次元位置を１台のカメラで精度良く認
識できるロボット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】対象物の３次元位置を認識してロボット
を制御するような従来技術としては、図３に示すような
ピッキング装置がある。
を制御するような従来技術としては、図３に示すような
ピッキング装置がある。
【０００３】この従来のピッキング装置は図３のよう
に、移動手段１０６により投光器４及びカメラ３を対象
ワーク１０１上へ移動し、投光器４で対象ワーク１０１
の対象物１０２の側面に照射させ、投光器４に対しｙ軸
方向に一定の基準長ｔ１を保って配置さたカメラ３でス
リット光の反射光を撮像することで、認識手段１０５が
対象物１０２の形状を認識する。
に、移動手段１０６により投光器４及びカメラ３を対象
ワーク１０１上へ移動し、投光器４で対象ワーク１０１
の対象物１０２の側面に照射させ、投光器４に対しｙ軸
方向に一定の基準長ｔ１を保って配置さたカメラ３でス
リット光の反射光を撮像することで、認識手段１０５が
対象物１０２の形状を認識する。
【０００４】図３のようなｘ，ｙ，ｚ座標において、ｙ
軸のＴ１点からＡ１点を射影した場合、０点からＴ１点
までが既知であれば、（０−Ａ１）間の距離ｈ１は ｈ１＝ｔ１・ｔａｎθ１ となる。
軸のＴ１点からＡ１点を射影した場合、０点からＴ１点
までが既知であれば、（０−Ａ１）間の距離ｈ１は ｈ１＝ｔ１・ｔａｎθ１ となる。
【０００５】また、Ｂ１点の（ｘ，ｚ）座標は角度θ２
のほかにｘｚ平面上の角度αを知ることによって
ｘ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｓｉｎα ｚ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｃｏｓα で求められる。
のほかにｘｚ平面上の角度αを知ることによって
ｘ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｓｉｎα ｚ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｃｏｓα で求められる。
【０００６】さらに、この角度θ２，αは、スリット光
の反射光をカメラで撮像した時、画像上での投影線の位
置偏差より求める。
の反射光をカメラで撮像した時、画像上での投影線の位
置偏差より求める。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、対象物が比較的大きい直方体の物品で
あり、たとえば電気製品のボリュームのような小さい形
状の対象物を認識する場合、スリット光の照射という方
法は非現実的である。
た従来技術では、対象物が比較的大きい直方体の物品で
あり、たとえば電気製品のボリュームのような小さい形
状の対象物を認識する場合、スリット光の照射という方
法は非現実的である。
【０００８】また、従来技術では、図３の角度θ，αを
カメラの撮像素子上での投影線の位置偏差より求めてお
り、投影線の画像上での位置認識精度の少々の狂いが、
角度の認識精度に大きく影響するという問題があった。
カメラの撮像素子上での投影線の位置偏差より求めてお
り、投影線の画像上での位置認識精度の少々の狂いが、
角度の認識精度に大きく影響するという問題があった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、対象物が小さい
形状のもであっても容易に認識し、かつ高精度に対象物
の３次元位置を認識するロボット装置を提供することに
ある。
形状のもであっても容易に認識し、かつ高精度に対象物
の３次元位置を認識するロボット装置を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、本発明のロボッ
ト装置は、上述の目的を達成するために、ｘ，ｙ，ｚ座
標で表される３次元の対象物にスポット光を照射する投
光器と、この投光器に対してｙ軸方向に所定の基準長を
保って設けられ、上記対象物からの画像データを取り込
むカメラと、上記投光器の光軸がｚ軸と一致するように
設定し、かつ上記カメラをｘ軸方向に回動可能に設定す
るロボットと、このロボットにより上記対象物の中心位
置に投光器が設定され、かつ上記カメラをスポット光が
上記対象物の中心位置に撮像されるように回転した時、
このカメラの回転角から上記対象物のｚ軸方向の位置を
求めて、上記画像デ−タに基づき３次元位置を認識する
認識手段とを具備したことを特徴とする。
ト装置は、上述の目的を達成するために、ｘ，ｙ，ｚ座
標で表される３次元の対象物にスポット光を照射する投
光器と、この投光器に対してｙ軸方向に所定の基準長を
保って設けられ、上記対象物からの画像データを取り込
むカメラと、上記投光器の光軸がｚ軸と一致するように
設定し、かつ上記カメラをｘ軸方向に回動可能に設定す
るロボットと、このロボットにより上記対象物の中心位
置に投光器が設定され、かつ上記カメラをスポット光が
上記対象物の中心位置に撮像されるように回転した時、
このカメラの回転角から上記対象物のｚ軸方向の位置を
求めて、上記画像デ−タに基づき３次元位置を認識する
認識手段とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１２】図１は、本発明のロボット装置の一実施例
を示すブロック構成図である。
を示すブロック構成図である。
【００１３】図２は、本発明のロボット装置の一実施例
を示すフロ−チャ−トである。
を示すフロ−チャ−トである。
【００１４】本発明のロボット装置は、図１に示すよう
に、ｘ，ｙ，ｚ座標で表される３次元の対象物２にスポ
ット光を照射する投光器４と、この投光器４に対してｙ
軸方向に所定の基準長を保って設けられた、対象物２の
画像データを取り込むカメラ３と、投光器４の光軸がｚ
軸と一致するように設定するロボット６と、このロボッ
ト６に制御されてカメラ３をｘ軸方向に回動可能に設定
し、かつ所定の基準長を保って投光器４を設けるととも
に、対象ワ−ク１と平行な平面内を移動する対象ワ−ク
１上方に設置されたｘｙテ−ブル７と、カメラ３をスポ
ット光が対象物２の中心位置に撮像されるように回転し
た時、カメラ３の回転角から対象物２のｚ軸方向の位置
を求めて、画像デ−タに基づき３次元位置を認識する認
識手段５とで構成されている。
に、ｘ，ｙ，ｚ座標で表される３次元の対象物２にスポ
ット光を照射する投光器４と、この投光器４に対してｙ
軸方向に所定の基準長を保って設けられた、対象物２の
画像データを取り込むカメラ３と、投光器４の光軸がｚ
軸と一致するように設定するロボット６と、このロボッ
ト６に制御されてカメラ３をｘ軸方向に回動可能に設定
し、かつ所定の基準長を保って投光器４を設けるととも
に、対象ワ−ク１と平行な平面内を移動する対象ワ−ク
１上方に設置されたｘｙテ−ブル７と、カメラ３をスポ
ット光が対象物２の中心位置に撮像されるように回転し
た時、カメラ３の回転角から対象物２のｚ軸方向の位置
を求めて、画像デ−タに基づき３次元位置を認識する認
識手段５とで構成されている。
【００１５】上述のカメラ３により撮像された画像デ−
タは、認識手段５によって規定の手順に基づき演算処理
され、この演算結果に基づいてロボット６、ｘｙテ−ブ
ル７及び投光器４の動作を制御する。
タは、認識手段５によって規定の手順に基づき演算処理
され、この演算結果に基づいてロボット６、ｘｙテ−ブ
ル７及び投光器４の動作を制御する。
【００１６】また、図１のように、ｘ，ｙ，ｚ座標系で
投光器４は光軸がｚ軸と一致するように設置され、かつ
カメラ３は投光器４からｙ方向に一定距離ｔだけ離れ、
ｘ軸に平行な軸を中心に回動可能に設置してある。
投光器４は光軸がｚ軸と一致するように設置され、かつ
カメラ３は投光器４からｙ方向に一定距離ｔだけ離れ、
ｘ軸に平行な軸を中心に回動可能に設置してある。
【００１７】この時、スポット光が対象物２の丁度真上
に照射されたとすると、投光器４から対象物２までの
（０−Ａ）間のｚ方向距離ｈは次式で表される。
に照射されたとすると、投光器４から対象物２までの
（０−Ａ）間のｚ方向距離ｈは次式で表される。
【００１８】ｈ＝ｔ・ｔａｎθ ここで、カメラ３と対象物２を結ぶ線とｙ軸とのなす角
度θは、カメラ３で取り込んだ画像内のスポット光の位
置が画像の中心位置に来るようにカメラ３を回転させた
場合の回転角より求める。
度θは、カメラ３で取り込んだ画像内のスポット光の位
置が画像の中心位置に来るようにカメラ３を回転させた
場合の回転角より求める。
【００１９】次に、本発明のロボット装置の動作を図２
を用い説明する。
を用い説明する。
【００２０】まず、第１に、対象ワ−ク１が作業領域に
到着後、投光器４のスポット光をＯＮし、カメラ３の回
転角を９０度（カメラ３の光軸がｚ軸と平行となる角
度）に設定する。
到着後、投光器４のスポット光をＯＮし、カメラ３の回
転角を９０度（カメラ３の光軸がｚ軸と平行となる角
度）に設定する。
【００２１】第２に、認識手段５は、カメラ３から２次
元画像を取り込み、画像処理を行って対象物２とスポッ
ト光の２次元位置を認識し記憶する。
元画像を取り込み、画像処理を行って対象物２とスポッ
ト光の２次元位置を認識し記憶する。
【００２２】第３に、認識手段５は、スポット光が対象
物２上にあるか否かを判断し、対象物２上にない時はｘ
ｙテ−ブル７を動作させて、スポット光を対象物２上に
移動する。
物２上にあるか否かを判断し、対象物２上にない時はｘ
ｙテ−ブル７を動作させて、スポット光を対象物２上に
移動する。
【００２３】第４に、スポット光が対象物２上に一致し
たら、スポット光が画像の中心位置に一致するように、
所定のサンプリングタイムで画像認識を繰り返しながら
ｘｙテ−ブル７がカメラ３を回転させる。
たら、スポット光が画像の中心位置に一致するように、
所定のサンプリングタイムで画像認識を繰り返しながら
ｘｙテ−ブル７がカメラ３を回転させる。
【００２４】最後に、認識手段５は、スポット光が画像
の中心位置に来た時のカメラ３の回転角θから、上述の
式により対象物２のｚ方向の位置を認識し、最終的に３
次元位置を求めてロボットを動作させる。
の中心位置に来た時のカメラ３の回転角θから、上述の
式により対象物２のｚ方向の位置を認識し、最終的に３
次元位置を求めてロボットを動作させる。
【００２５】次に、従来のピッキング装置について、図
３を参照して説明する。
３を参照して説明する。
【００２６】図３は、従来のピッキング装置を示すブロ
ック構成図である。
ック構成図である。
【００２７】従来のピッキング装置は図３のように、移
動手段１０６により投光器４及びカメラ３を対象ワーク
１０１上へ移動し、投光器４で対象ワーク１０１の対象
物１０２の側面に照射させ、投光器４に対しｙ軸方向に
一定の基準長ｔ１を保って配置さたカメラ３でスリット
光の反射光を撮像することで、認識手段１０５が対象物
１０２の形状を認識する。
動手段１０６により投光器４及びカメラ３を対象ワーク
１０１上へ移動し、投光器４で対象ワーク１０１の対象
物１０２の側面に照射させ、投光器４に対しｙ軸方向に
一定の基準長ｔ１を保って配置さたカメラ３でスリット
光の反射光を撮像することで、認識手段１０５が対象物
１０２の形状を認識する。
【００２８】図３のようなｘ，ｙ，ｚ座標において、ｙ
軸のＴ１点からＡ１点を射影した場合、０点からＴ１点
までが既知であれば、（０−Ａ１）間の距離ｈ１は ｈ１＝ｔ１・ｔａｎθ１ となる。
軸のＴ１点からＡ１点を射影した場合、０点からＴ１点
までが既知であれば、（０−Ａ１）間の距離ｈ１は ｈ１＝ｔ１・ｔａｎθ１ となる。
【００２９】また、Ｂ１点の（ｘ，ｚ）座標は角度θ２
のほかにｘｚ平面上の角度αを知ることによって
ｘ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｓｉｎα ｚ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｃｏｓα で求められる。
のほかにｘｚ平面上の角度αを知ることによって
ｘ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｓｉｎα ｚ＝ｔ１・ｔａｎθ２・ｃｏｓα で求められる。
【００３０】さらに、この角度θ２，αは、スリット光
の反射光をカメラで撮像した時、画像上での投影線の位
置偏差より求める。
の反射光をカメラで撮像した時、画像上での投影線の位
置偏差より求める。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のロボット
装置によれば、１台のカメラで対象物の位置を認識する
ことにより３次元位置を認識することができ、かつ対象
物は従来のような比較的形状の大きい直方体に限らず、
ディスプレイ上のボリュームのような小さい形状の対象
物にも適用できる効果がある。
装置によれば、１台のカメラで対象物の位置を認識する
ことにより３次元位置を認識することができ、かつ対象
物は従来のような比較的形状の大きい直方体に限らず、
ディスプレイ上のボリュームのような小さい形状の対象
物にも適用できる効果がある。
【００３２】また、奥行方向の位置を認識する際の三角
形の角度の検出をカメラの回転角から検出することで、
奥行方向の位置を高精度に検出できるという効果があ
る。
形の角度の検出をカメラの回転角から検出することで、
奥行方向の位置を高精度に検出できるという効果があ
る。
【図１】本発明のロボット装置の一実施例を示すブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図２】本発明のロボット装置の一実施例を示すフロ−
チャ−トである。
チャ−トである。
【図３】従来のピッキング装置を示すブロック構成図で
ある。
ある。
１，１０１ 対象物（対象ワ−ク） ２，１０２ 対象物 ３ カメラ ４ 投光器 ５，１０５ 認識手段 ６ ロボット ７ ロボット（ｘｙテ−ブル） １０６ ロボット（移動手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 ｘ，ｙ，ｚ座標で表される３次元の対象
物にスポット光を照射する投光器と、この投光器に対し
てｙ軸方向に所定の基準長を保って設けられ、上記対象
物からの画像データを取り込むカメラと、上記投光器の
光軸がｚ軸と一致するように設定し、かつ上記カメラを
ｘ軸方向に回動可能に設定するロボットと、このロボッ
トにより上記対象物の中心位置に投光器が設定され、か
つ上記カメラをスポット光が上記対象物の中心位置に撮
像されるように回転した時、このカメラの回転角から上
記対象物のｚ軸方向の位置を求めて、上記画像デ−タに
基づき３次元位置を認識する認識手段とを具備したこと
を特徴とするロボット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4030506A JPH05223535A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ロボット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4030506A JPH05223535A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ロボット装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223535A true JPH05223535A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12305707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4030506A Pending JPH05223535A (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ロボット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008276102A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Ohira Giken:Kk | 映像投影システム |
| CN113379850A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-10 | 深圳市银星智能科技股份有限公司 | 移动机器人控制方法、装置、移动机器人及存储介质 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP4030506A patent/JPH05223535A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008276102A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Ohira Giken:Kk | 映像投影システム |
| CN113379850A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-10 | 深圳市银星智能科技股份有限公司 | 移动机器人控制方法、装置、移动机器人及存储介质 |
| CN113379850B (zh) * | 2021-06-30 | 2024-01-30 | 深圳银星智能集团股份有限公司 | 移动机器人控制方法、装置、移动机器人及存储介质 |
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