JPH05241626A - 検出位置補正方式 - Google Patents

検出位置補正方式

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JPH05241626A
JPH05241626A JP3067981A JP6798191A JPH05241626A JP H05241626 A JPH05241626 A JP H05241626A JP 3067981 A JP3067981 A JP 3067981A JP 6798191 A JP6798191 A JP 6798191A JP H05241626 A JPH05241626 A JP H05241626A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の位置でキャリブレーションを一度行う
だけで、あらゆる位置で対象物の位置検出を行い、広範
囲に対象物の位置検出を行う。 【構成】 カメラ３が移動する前のＡ位置でのキャリブ
レーションによって得られたキャリブレーションデータ
(ＣＤＡ) ３２と、カメラ３の位置及び姿勢の移動量デ
ータ (ＣＭ) １２から計算によってカメラ３の移動後の
Ｂ位置でのキャリブレーションデータ (ＣＤＢ) ３３を
求める。次に、このキャリブレーションデータ (ＣＤ
Ｂ) ３３とカメラ３のＢ位置での対象物３０の撮像デー
タ (ＣＭ) １２から対象物３０の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセンサによる対象物の位
置検出に使用される検出位置補正方式に関し、特にロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサによって対象物
の位置を検出する検出位置補正方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットシステムでは、ロボットに視覚
機能を持たせ、その視覚機能によって対象物の位置を認
識させて組立作業、パレタイジング作業等を行わせるこ
とが実用化されつつある。その視覚機能は、例えばロボ
ットハンドに取り付けられた視覚センサ (例えばカメ
ラ) が対象物を撮像するような機能である。このような
ロボットシステムにおいて、対象物の位置を検出するに
は、視覚センサが何処を何処から見ているかという情
報、すなわち、キャリブレーションデータを予め設定し
ておく必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このキャリブレーショ
ンデータは、そのキャリブレーションが行われたときの
視覚センサの位置及び姿勢でのみ有効である。したがっ
て、視覚センサはキャリブレーションが行われた位置に
完全に固定して使用する必要がある。また、ロボットハ
ンド等の可動部に取り付けた視覚センサを用いて対象物
の位置を検出しようとする場合も、キャリブレーション
を行ったときの視覚センサの位置及び姿勢をそのまま再
現して使用する必要がある。このため、視覚センサはそ
の位置が制約され、視覚センサによる対象物の検出を狭
い範囲でしか行うことができないという問題点があっ
た。例えば、対象物の位置が変化したときは、その対象
物が視覚センサの視野外となり、対象物を検出できなく
なるようなこともあった。さらに、ロボットハンドに取
り付けた１台の視覚センサによって、複数箇所の検出を
行いたい場合があるが、そのようなときもその複数箇所
の数だけキャリブレーションデータを準備する必要があ
った。このため、キャリブレーション作業に多くの工数
と時間を要するという問題点もあった。本発明はこのよ
うな点に鑑みてなされたものであり、広範囲に対象物の
位置検出を行うことができる検出位置補正方式を提供す
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、任意
の位置でキャリブレーションを一度行うだけで、あらゆ
る位置で対象物の位置検出を行うことができる検出位置
補正方式を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、センサが検出した対象物の検出データを
補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
において、前記可動部の座標系と前記可動部に設置され
たセンサの座標系との間でキャリブレーションを行って
第１のキャリブレーションデータを求め、前記キャリブ
レーションを行ったときの前記センサの移動前の位置及
び姿勢を認識し、前記可動部によって前記センサが移動
したときの前記センサの移動後の位置及び姿勢を認識
し、前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から
前記センサの位置及び姿勢の移動量を求め、前記センサ
の位置及び姿勢の移動量及び前記第１のキャリブレーシ
ョンデータに基づいて、前記センサの移動後の位置にお
ける第２のキャリブレーションデータを求め、前記第２
のキャリブレーションデータ及び前記センサが移動後の
位置において検出した対象物の検出データに基づいて、
前記対象物の正確な位置を求めることを特徴とする検出
位置補正方式が、提供される。
【０００５】
【作用】可動部の座標系とセンサの座標系との間でキャ
リブレーションを行って第１のキャリブレーションデー
タを求める。そのキャリブレーションを行ったときのセ
ンサの移動前の位置及び姿勢、及びセンサが移動したと
きの移動後の位置及び姿勢からセンサの位置及び姿勢の
移動量を求める。このセンサの位置及び姿勢の移動量及
び第１のキャリブレーションデータに基づいて、センサ
の移動後の位置における第２のキャリブレーションデー
タが求められる。この第２のキャリブレーションデータ
及びセンサが移動後の位置において検出した対象物の検
出データに基づいて、対象物の正確な位置が求められ
る。すなわち、キャリブレーションは第１のキャリブレ
ーションデータを求めるときにのみ行えばよく、第２の
キャリブレーションデータは、センサのあらゆる位置で
演算によって求められる。したがって、センサはその位
置が制約されず、センサによって広範囲に対象物の位置
検出を行うことができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の検出位置補正方式を実施するた
めのロボットシステムの全体構成を示す図である。ロボ
ット１はロボット制御装置１０からの指令によって制御
されている。ロボット１のアーム２には、カメラ３が取
り付けられる。カメラ３はロボット１によって、例えば
破線で示すＡ位置から実線で示すＢ位置に移動し、それ
ぞれの位置で対象物３０の特徴点３３を撮像し、その撮
像データを後述する視覚センサ制御装置２０に送る。こ
のＡ位置及びＢ位置は、ここでは図示しない作業用ロボ
ットが対象物３０の各段を上から順に取り除いて移動さ
せるパレタイジング作業を行ったときの状態に対応して
おり、カメラ３は対象物３０の各段の上面に設けられて
いる特徴点３３を撮像するためにＡ位置からＢ位置に移
動する。ロボット制御装置１０は、ロボット１のアーム
２先端の位置及び姿勢を認識可能であり、カメラ３のＡ
位置及びＢ位置における各々の位置及び姿勢のデータを
メモリ１１に格納する。ここで、Ａ位置におけるカメラ
３の位置及び姿勢のデータをＣＡ１１ａ、Ｂ位置におけ
るカメラ３の位置及び姿勢のデータをＣＢ１１ｂとす
る。
【０００７】一方、視覚センサ制御装置２０はプロセッ
サ (ＣＰＵ) ２１を中心に構成されている。ＲＯＭ２２
には本発明の検出位置補正方式やキャリブレーションを
行うためのコントロール・ソフトウェア２２ａが格納さ
れている。ＲＡＭ２３には、上述したロボット制御装置
１０内のカメラ３の位置及び姿勢データ (ＣＡ１１ａ、
ＣＢ１１ｂ) がインタフェース２７を経由して格納され
る。また、ＲＡＭ２４にはＢ位置にあるカメラ３が対象
物３０を撮像して得られた撮像データがカメラ・インタ
フェース２８を経由して格納される。この撮像データを
ＷＤＢ３１とする。さらに、ＲＡＭ２５には、カメラ３
がＡ位置にあるときのキャリブレーションによって得ら
れたキャリブレーションデータ (ＣＤＡ) ３２が予め格
納されている。キャリブレーションデータ (ＣＤＡ) ３
２は、カメラ座標系を共通座標系に変換するためのデー
タであり、Ａ位置にあるカメラ３がカメラ座標系におい
て撮像した対象物３０の撮像データは、このキャリブレ
ーションデータ (ＣＤＡ)３２によって補正され、その
結果対象物３０の位置が共通座標系によって認識され
る。プロセッサ２１はコントロール・ソフトウェア２２
ａに従って、ロボットシステム全体を制御して対象物３
０の移動後の現在位置を求める。ここで、その手順を説
明する。まず、画像処理プロセッサ２６が、カメラ３の
移動前 (Ａ位置) の位置及び姿勢データ (ＣＡ) １１ａ
及び移動後 (Ｂ位置) の位置及び姿勢データ(ＣＢ) １
１ｂからカメラ３の位置及び姿勢の移動量 (ＣＭ) １２
を求める。この移動量ＣＭ１２はＲＡＭ２３に格納され
る。次に、カメラ３の移動量 (ＣＭ)１２と、ＲＡＭ２
５に格納されているキャリブレーションデータ (ＣＤ
Ａ) ３２に基づいて、カメラ３の移動後の位置、すなわ
ち、Ｂ位置におけるキャリブレーションデータ (ＣＤ
Ｂ) ３３を求め、ＲＡＭ２５に格納する。このキャリブ
レーションデータ (ＣＤＢ) ３３及び上述した撮像デー
タ (ＷＤＢ) ３１に基づいて対象物３０の移動後の現在
位置が正確に求められる。すなわちカメラ３がＢ位置で
撮像した対象物３０の撮像データ (ＷＤＢ) ３１が、カ
メラ３がＢ位置にあるときのキャリブレーションデータ
(ＣＤＢ) ３３によって補正され、共通座標系において
対象物３０の位置が認識される。
【０００８】このように、カメラ３が移動する前のＡ位
置でのキャリブレーションによって得られたキャリブレ
ーションデータ (ＣＤＡ) ３２と、カメラ３の位置及び
姿勢の移動量データ (ＣＭ) １２から計算によってカメ
ラ３の移動後のＢ位置でのキャリブレーションデータ
(ＣＤＢ) ３３を求め、このキャリブレーションデータ
(ＣＤＢ) ３３とそのＢ位置での対象物３０の撮像デー
タから対象物３０の位置を検出するようにした。このた
め、最初にキャリブレーションを１回だけ行ってキャリ
ブレーションデータを求めればよく、その後はカメラ３
の位置及び姿勢が変化しても、その変化に応じて、計算
によってキャリブレーションデータを求めることができ
る。すなわち、あらゆる位置でキャリブレーションデー
タを求めることができる。したがって、カメラ３の位置
は制約されず、カメラ３によって広範囲に対象物の位置
検出を行うことができる。また、キャリブレーション時
に生じる誤差も殆ど含まないため、位置検出を正確に行
うことができる。上記の説明では、移動前のキャリブレ
ーションデータと移動量から移動後のキャリブレーショ
ンデータを求め、その移動後のキャリブレーションデー
タと移動後の位置でカメラの撮像データとから、対象物
の位置を求めるように構成したが、これを次のように構
成することもできる。すなわち、まず、移動後の位置で
のカメラの撮像データと移動前のキャリブレーションデ
ータから、対象物の仮の位置を求め、次にその対象物の
仮の位置と移動量とから対象物の位置を求めるように構
成することもできる。この場合、対象物の仮の位置と
は、移動後の位置でのカメラの撮像データをあたかも移
動前の位置での撮像データであるとみなして、移動前の
キャリブレーションデータで補正して得られたものであ
り、対象物の真の位置は、この仮の位置にカメラの移動
量を反映させて得られる。このような構成にすると、対
象物の位置が求まるまでの計算上の処理が簡単になると
いう利点がある。
【０００９】図２は本発明の検出位置補正方式の第２の
実施例を示す図である。この第２の実施例でのロボット
システムは、自動車の生産ラインにおいて、車体 (対象
物)７０のドア７１にボルト締め等の作業をロボットに
正確に行わせるためのものである。車体７０は、３台の
カメラ４１、４２、４３によってその３点が撮像され、
視覚センサ制御装置４０はその３点の撮像データから車
体７０の位置のズレを検出する。この位置のズレに関す
る情報は、ロボット制御装置８０に送られる。ロボット
９０はその情報に応じてアーム９１に取り付けられてい
るカメラ４４の位置及び姿勢を制御する。一方、ロボッ
ト６０はロボット制御装置５０からの指令によって、そ
のロボットハンド６２を用いてドア７１が所定位置に来
るようにドア７１を開く。このとき、ロボット９０は、
カメラ４４がドア７１の所定箇所をその視野にとらえる
ことができるように、上記の車体７０の位置のズレに関
する情報に基づいてカメラ４４の位置を移動させる。視
覚センサ制御装置４０は、カメラ４４の移動前のキャリ
ブレーションデータを予め持っており、ドア７１の位置
検出を上述した本発明の検出位置補正方式によって求め
る。すなわち、カメラ４４の移動前のキャリブレーショ
ンデータとカメラ４４の移動量から移動後のキャリブレ
ーションデータを求め、その移動後のキャリブレーショ
ンデータと移動後の位置でのカメラ４４の撮像データと
から、ドア７１の正確な位置を求める。この位置データ
に基づいて、ここでは図示しない作業用ロボットがドア
７１にボルト締め等の作業を行う。このように、対象物
(車体のドア) の位置がずれるような場合でも、そのズ
レ量を検出し、そのズレ量に応じてカメラの位置及び姿
勢を補正し、常時カメラの視野内に対象物の特徴点が入
るようにした。このため、対象物の位置がずれたとして
も、その対象物を常に検出することができ、対象物の位
置検出を正確に行うことができる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、センサ
の移動前のキャリブレーションデータとセンサの移動量
から移動後のキャリブレーションデータを求め、その移
動後のキャリブレーションデータと移動後の位置でセン
サの検出データとから、対象物の位置を求めるように構
成した。このため、最初にキャリブレーションを１回だ
け行ってキャリブレーションデータを求めればよく、そ
の後はセンサの位置及び姿勢が変化しても、その変化に
応じて、計算によってキャリブレーションデータを求め
ることができる。すなわち、あらゆる位置でキャリブレ
ーションデータを求めることができる。したがって、セ
ンサの位置は制約されず、センサによって広範囲に対象
物の位置検出を行うことができる。また、キャリブレー
ション時に生じる誤差も殆ど含まないため、位置検出を
正確に行うことができる。また、移動後の位置でのセン
サの検出データと移動前のキャリブレーションデータか
ら、対象物の仮の位置を求め、その対象物の仮の位置と
センサの移動量とから対象物の位置を求めるように構成
した。このため、対象物の位置を求めるまでの計算上の
処理をより簡単にすることができる。さらに、対象物の
位置がずれるようなときでもそのズレ量を検出し、その
ズレ量に応じてカメラの位置及び姿勢を補正し、常時セ
ンサの視野内に対象物の特徴点が入るようにした。この
ため、対象物の位置がずれたとしても、その対象物を常
に検出することができる。したがって、対象物の位置検
出を常時正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出位置補正方式を実施するためのロ
ボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の検出位置補正方式の第２の実施例を示
す図である。
【符号の説明】
１，６０，９０ ロボット ２ アーム ３，４１，４２，４３，４４ カメラ １０，５０，８０ ロボット制御装置 １１ａ 移動前のカメラの位置及び姿勢データ １１ｂ 移動後のカメラの位置及び姿勢データ １２ カメラの移動量 ２０，４０ 視覚センサ制御装置 ２１ プロセッサ ２２ ＲＯＭ ２３，２４，２５ ＲＡＭ ３０，７０ 対象物 ３１ 対象物の撮像データ ３２ 移動前のキャリブレーションデータ ３３ 移動後のキャリブレーションデータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサが検出した対象物の検出データを
    補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
    において、 可動部の座標系と前記可動部に取り付けられたセンサの
    座標系との間でキャリブレーションを行って第１のキャ
    リブレーションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
    動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
    ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
    センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサの位置及び姿勢の移動量及び前記第１のキャ
    リブレーションデータに基づいて、前記センサの移動後
    の位置における第２のキャリブレーションデータを求
    め、 前記第２のキャリブレーションデータ及び前記センサが
    移動後の位置において検出した対象物の検出データに基
    づいて、前記対象物の正確な位置を求めることを特徴と
    する検出位置補正方式。
  2. 【請求項２】 前記センサ以外の他のセンサによって検
    出された前記対象物の位置に応じて、前記可動部の撮像
    位置を補正し、前記可動部に取り付けられたセンサによ
    り前記対象物の特徴点を検出することを特徴とする請求
    項１記載の検出位置補正方式。
  3. 【請求項３】 前記可動部はロボットであることを特徴
    とする請求項１記載の検出位置補正方式。
  4. 【請求項４】 前記センサは視覚センサであることを特
    徴とする請求項１記載の検出位置補正方式。
  5. 【請求項５】 センサが検出した対象物の検出データを
    補正して対象物の正確な位置を求める検出位置補正方式
    において、 前記可動部の座標系と前記可動部に設置されたセンサの
    座標系との間でキャリブレーションを行って第１のキャ
    リブレーションデータを求め、 前記キャリブレーションを行ったときの前記センサの移
    動前の位置及び姿勢を認識し、 前記可動部によって前記センサが移動したときの前記セ
    ンサの移動後の位置及び姿勢を認識し、 前記センサの移動前及び移動後の位置及び姿勢から前記
    センサの位置及び姿勢の移動量を求め、 前記センサが移動後の位置において検出した対象物の検
    出データ及び前記第１のキャリブレーションデータに基
    づいて前記対象物の仮の位置を求め、 前記対象物の仮の位置及び前記センサの位置及び姿勢の
    移動量に基づいて、前記対象物の正確な位置を求めるこ
    とを特徴とする検出位置補正方式。
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