JPH063583U - 遠隔操作用立体監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ２台のＴＶカメラ２ａ，２ｂの撮影方向線に
平行で、２台のＴＶカメラの中間点を通る軸の回りに立
体カメラ２を回転し得る雲台３と、立体カメラ２からの
映像信号を立体ＴＶモニタ４の入力用に変換する倍速コ
ンバータ８と、立体カメラ２からの映像信号より距離情
報を算出する画像処理装置９と、立体カメラ２の回転量
から、立体ＴＶモニタ４上での垂直・水平方向とジョイ
スティック５における垂直・水平方向指令によるスレー
ブマニプレータ１の移動方向が常に一致するように座標
変換を行う制御装置を設けたものである。 【効果】 電線などの水平または垂直方向に特徴のない
対象物でも、スレーブマニプレータからの距離を得て、
安全で確実な操作でマスタ・スレーブ装置による作業を
迅速に行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、遠隔操作を行うマスタ・スレーブ装置の立体監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、図５に示すように、スレーブマニプレータ１をマスタ装置によって遠隔 操作を行うマスタ・スレーブ装置により作業を行う場合、その作業を監視するた め、およびオペレータが遠近感を得易くするため２台のＴＶカメラ２ａ，２ｂを 水平に並べられた立体カメラ２が用いられている（例えば、特開昭６３−２８５ ４１０号、特開平２−２１６４１３号公報）。 この立体カメラ２から得られるステレオ画像は、オペレータの操作用だけでな く、画像処理により対象物までの距離の算出にも用いられる。ステレオ画像から 立体感が得られる原理は、両方の画像上で同じ物体が異なる位置にある、いわゆ る視差が生じているためで、画像処理による距離の算出も同じ視差の原理を使っ ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記立体カメラ２の構成では、２台のカメラＴＶ２ａ，２ｂを人間 の目に合わせて水平に並べている。電線Ｗの立体カメラ２からの距離Ｌは、ＴＶ カメラ２ａと２ｂとの間の距離を２ｄ、ＴＶカメラのレンズから画像面までの距 離をｆ、レンズの中心から電線Ｗの画像の中心までの距離をそれぞれＸ_a ，Ｘ_b とすると、次の式で与えられる。 Ｌ＝ｄ・ｆ／（Ｘ_a −Ｘ_b ） そのため、水平方向に視差が生じるものは立体画像情報が得易いが、水平方向 に長く伸びた特徴の無い物体、例えば、横方向に張られた電線Ｗ等については、 図６に示すように、２台のカメラＴＶ２ａ，２ｂのそれぞれのステレオ画像Ａ、 Ｂでの電線Ｗの特徴がなく、二つの画像がほぼ同じ画像となって視差の検出が難 しく、立体画像情報を得るのが難しいという欠点があった。 本考案は、水平方向に長く伸びた特徴の無い物体でも立体画像情報が得られる 立体監視装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、スレーブマニプレータと２台のＴＶカメラからなる立体カメラと前 記立体カメラの姿勢を変更し得る雲台とを設けたスレーブ部と、前記スレーブ部 を操作する操作部と前記スレーブ部を監視する立体ＴＶモニタとを設けたマスタ 部と、前記スレーブ部および前記マスタ部とを制御する制御部とを有する遠隔操 作用立体監視装置において、前記２台のＴＶカメラの撮影方向線に平行で、２台 のＴＶカメラの中間点を通る軸の回りに立体カメラを回転し得る前記雲台と、前 記立体カメラからの映像信号を前記立体ＴＶモニタの入力用に変換する倍速コン バータと、前記立体カメラからの映像信号より距離情報を算出する画像処理装置 とを備えたものである。 また、前記立体カメラの回転量から、前記立体ＴＶモニタ上での垂直・水平方 向と前記マスタ部の操作部における垂直・水平方向指令によるスレーブマニプレ ータの移動方向が常に一致するように座標変換を行う前記制御装置を備えたもの である。

【０００５】

【作用】

立体カメラの二つのＴＶカメラを回転して水平または垂直にできるようにして あるので、常に垂直または水平のいずれかの視差を生じるようにして画像処理に より対象物までの距離を求めることができる。 また、画像変換により立体ＴＶモニタでは常に通常と同じ画面を出すようにし てあるので、電線などの水平または垂直方向に特徴のない対象物でも、スレーブ マニプレータからの距離を得て、立体ＴＶモニタを見ながらスレーブマニプレー タを安全で確実に操作することができる。

【０００６】

【実施例】

本考案を図に示す実施例について説明する。 図１は本考案の実施例のスレーブ部Ｓを示す斜視図、図２はマスタ部Ｍを示す 斜視図で、作業対象である電線Ｗをスレーブ部Ｓの前に水平に張った状態で活線 作業を行うためのマスタ・スレーブ装置を示してある。スレーブ部Ｓは双腕のス レーブマニプレータ１と、その作業を監視する２台のＴＶカメラ２ａ，２ｂを備 えた立体カメラ２と、立体カメラ２の位置や姿勢を変更するための駆動装置であ る雲台３とから構成されている。雲台３は２台のＴＶカメラの撮影方向線に平行 で、２台のＴＶカメラの中間点を通る軸の回りに立体カメラ２を回転できるよう にしてある。 マスタ部Ｍは立体カメラ２の映像信号を出力する立体ＴＶモニタ４と、マスタ 装置としてスレーブマニプレータ１の操作を行う左右のジョイスティック５と、 立体カメラ２の切り替えや雲台３の操作を行うフットスイッチ６と、その他の種 々の操作を行うための操作卓７などの操作部とから構成されている。 図４は本考案の制御ブロック図を示し、スレーブ部Ｓ、マスタ部Ｍ、制御部Ｃ から構成されている。制御部Ｃは立体カメラ２からの映像信号を立体ＴＶモニタ ４の入力用に変換する倍速コンバータ８と、映像信号より距離情報を算出する画 像処理装置９と、雲台３を制御する雲台制御装置１０とスレーブマニプレータ１ を制御するマニプレータ制御装置１１と、ジョイスティック５、フットスイッチ ６および操作卓７からの入力信号を取り込む入力装置１２と、全体の制御を司る 中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１３とから構成されている。

【０００７】 次に本装置の動作を説明すると、まず、オペレータが立体ＴＶモニタ４の画面 より立体情報が得られるかどうかを判断し、得られない場合に立体カメラ２の撮 影する方向を変更する。具体的には、フットスイッチ６または操作卓７上のスイ ッチにより入力装置１２を通してＣＰＵ１３が雲台制御装置１０に指令を出し、 図５に示した状態から図１に示すように、立体カメラ２のカメラ軸を中心軸とし て雲台３を使って２台のＴＶカメラ２ａ，２ｂが垂直になるように回転させる。 この時の画像は、図３に示すように、電線Ｗの位置がステレオ画像ＡとＢで異 なり、いわゆる視差を生じて画像処理において電線までの距離の検出が可能とな る。 また、図３に示した画像を見ながらオペレータがスレーブマニプレータ１を操 作する場合、通常の画面の水平方向が垂直方向に変わっているので、実態との違 和感が生じ、操作しにくい。それを解決するため、ＣＰＵ１３において、雲台３ の回転角度を基に、立体ＴＶモニタ４での垂直・水平方向と、ジョイスティック ５における垂直・水平方向指令によるスレーブマニプレータ１の移動方向が常に 一致するように座標変換を行っている。 ここで、ジョイスティック５からの垂直方向指令をＶ_J 、水平方向指令をＨ_J 、雲台３の回転角をθ、マニプレータ制御装置１１への垂直方向指令をＶ_M 、水 平方向指令をＨ_M 、垂直方向の変換定数をｋ_V 、水平方向の変換定数をｋ_H とす ると、下記に示す数式１により表される関係が得られ、立体ＴＶモニタ４の通常 と同じ画面を見ながらジョイスティック５により操作できる。

【０００８】

【数１】

【０００９】 なお、マスタ部Ｍにはスレーブマニプレータ１を操作するジョイスティック５ のほかに、フットスイッチを設けて立体カメラ２を操作するようにしてあるので 、スレーブマニプレータ１の操作と同時にフットスイッチにより距離測定のため の立体カメラの回転などを行うことができ、作業時間が短縮される。

【００１０】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、立体カメラの二つのＴＶカメラを回転し て水平または垂直にできるようにして、常に視差を生じるようにして画像処理に より対象物までの距離を求め、かつ、画像変換により立体ＴＶモニタでは常に通 常と同じ画面を出すようにしてあるので、電線などの水平または垂直方向に特徴 のない対象物でも、スレーブマニプレータからの距離を得て、安全で確実な操作 でマスタ・スレーブ装置による作業を迅速に行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のスレーブ部を示す斜視図であ
る。

【図２】本考案の実施例のマスタ部を示す斜視図であ
る。

【図３】本考案の実施例のステレオ画像を示す説明図で
ある。

【図４】本考案の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】従来例のスレーブ部を示す斜視図である。

【図２】従来例のステレオ画像を示す説明図である。

【符号の説明】

１ スレーブマニプレータ ２ 立体カメラ ２ａ，２ｂ ＴＶカメラ ３ 雲台 ４ 立体ＴＶモニタ ５ ジョイスティック ６ フットスイッチ ７ 操作卓 ８ 倍速コンバータ ９ 画像処理装置 １０ 雲台制御装置 １１ マニプレータ制御装置 １２ 入力装置 １３ ＣＰＵ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のスレーブ部を示す斜視図であ
る。

【図２】本考案の実施例のマスタ部を示す斜視図であ
る。

【図３】本考案の実施例のステレオ画像を示す説明図で
ある。

【図４】本考案の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】従来例のスレーブ部を示す斜視図である。

【図６】従来例のステレオ画像を示す説明図である。

【符号の説明】 １ スレーブマニプレータ、２ 立体カメラ、２ａ，２
ｂ ＴＶカメラ、３ 雲台、４ 立体ＴＶモニタ、５
ジョイスティック、６ フットスイッチ、７ 操作卓、
８ 倍速コンバータ、９ 画像処理装置、１０ 雲台制
御装置、１１ マニプレータ制御装置、１２ 入力装
置、１３ ＣＰＵ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スレーブマニプレータと２台のＴＶカメ
   ラからなる立体カメラと前記立体カメラの姿勢を変更し
   得る雲台とを設けたスレーブ部と、前記スレーブ部を操
   作する操作部と前記スレーブ部を監視する立体ＴＶモニ
   タとを設けたマスタ部と、前記スレーブ部および前記マ
   スタ部とを制御する制御部とを有する遠隔操作用立体監
   視装置において、前記２台のＴＶカメラの撮影方向線に
   平行で、２台のＴＶカメラの中間点を通る軸の回りに立
   体カメラを回転し得る前記雲台と、前記立体カメラから
   の映像信号を前記立体ＴＶモニタの入力用に変換する倍
   速コンバータと、前記立体カメラからの映像信号より距
   離情報を算出する画像処理装置とを備えたことを特徴と
   する遠隔操作用立体監視装置。
2. 【請求項２】 前記立体カメラの回転量から、前記立体
   ＴＶモニタ上での垂直・水平方向と前記マスタ部の操作
   部における垂直・水平方向指令によるスレーブマニプレ
   ータの移動方向が常に一致するように座標変換を行う前
   記制御装置を備えた請求項１記載の遠隔操作用立体監視
   装置。
3. 【請求項３】 前記マスタ部に前記スレーブマニプレー
   タを操作するジョイスティックと、前記雲台を操作する
   フットスイッチとを設けた請求項１または２記載の遠隔
   操作用立体監視装置。