ロボットシステム及び撮像方法
【課題】高精度な撮像を行うロボットシステムを提供する。
【解決手段】本発明によるロボットシステム（１０）は、撮像装置（２２）および距離測定部（２４）を有する撮像ユニット（２０）と、撮像ユニット（２０）の取り付けられたロボット（３０）とを備える。撮像装置（２２）がワーク（Ｗ）を仮撮像し、仮撮像の結果に基づいてロボット（３０）が撮像ユニット（２０）を仮移動させた後、距離測定部（２４）がワーク（Ｗ）までの距離を測定し、測定の結果に基づいてロボット（３０）が撮像ユニット（２０）を移動させ、撮像装置（２２）がワークを撮像する。
【解決手段】本発明によるロボットシステム（１０）は、撮像装置（２２）および距離測定部（２４）を有する撮像ユニット（２０）と、撮像ユニット（２０）の取り付けられたロボット（３０）とを備える。撮像装置（２２）がワーク（Ｗ）を仮撮像し、仮撮像の結果に基づいてロボット（３０）が撮像ユニット（２０）を仮移動させた後、距離測定部（２４）がワーク（Ｗ）までの距離を測定し、測定の結果に基づいてロボット（３０）が撮像ユニット（２０）を移動させ、撮像装置（２２）がワークを撮像する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットシステム及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの制御技術はコンピュータ技術とともに進歩しており、近年、産業用ロボットによる高精度な作業が要求されている。例えば、ロボットアームは、自動車等の生産ラインに配設されており、自動車の部品等のワークに対して作業を行うために用いられる。ロボットアームをワークまで移動させる制御として、予め設定された目標位置までの予め定められた経路に沿ってロボットアームを移動させるティーチングプレイバック制御が広く用いられている。ティーチングプレイバック制御では、予め定められた経路に沿ってロボットアームを移動させる動作を事前に教示しておき、この動作を再現させる。
【０００３】
しかしながら、実際の作業においては、ワーク自体の個体差や、生産ライン上でのワーク搬送精度等に起因して、ワークの位置にズレが生じることがあり、このズレのために、適切な作業が行われないことがある。このため、このようなズレを解消するためのロボットの制御手法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたロボットの制御手法では、ロボットアームに取り付けられた視覚センサにより、ワークに対する位置のズレ量を求め、ロボットアームの位置補正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、事前の教示にしたがって視覚センサ（撮像装置）の取り付けられたロボットを移動させて撮像を行う場合、視覚センサ（撮像装置）による撮像が誤差のある状態で行われることがある。この場合、撮像結果に基づいて補正を行っても、適切な作業を行うことができない。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な撮像を行うロボットシステムおよび撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるロボットシステムは、撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムであって、前記撮像装置がワークを仮撮像し、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させた後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定し、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させ、前記撮像装置が前記ワークを撮像する。
【０００８】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記ロボットの動作態様を規定した教示データに基づいて前記ロボットを制御するロボットコントローラをさらに備え、前記ロボットコントローラは、前記教示データにおいて指定された前記ロボットの位置を、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更するように前記ロボットを制御する。
【０００９】
ある実施形態において、前記仮移動の方向および移動量の少なくとも一方は、前記仮撮像の結果および予め記憶された基準像に基づいて決定される。
【００１０】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記ワークに対して作業を行うエンドエフェクタであって、前記ロボットに取り付けられたエンドエフェクタをさらに備え、前記エンドエフェクタによって前記作業の行われる位置は、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更される。
【００１１】
ある実施形態において、前記エンドエフェクタは、シーリング材を吐出するシーリングガンである。
【００１２】
本発明による撮像方法は、撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムを用意する工程と、前記撮像装置を用いてワークを仮撮像する工程と、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させる工程と、前記仮移動の後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定する工程と、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させた後で、前記撮像装置が前記ワークを撮像する工程とを包含する。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、高精度な撮像を行うことができる。また、本実施形態によれば、高精度に撮像された撮像結果を利用して高精度な作業または測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のロボットシステムを示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の撮像方法を示す模式図である。
【図３】本実施形態のロボットシステムにおける撮像ユニットの一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態のロボットシステムにおける撮像ユニットの一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図６】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図７】本実施形態のロボットシステムの部分的な模式図である。
【図８】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図９】本実施形態のロボットシステムにおける撮像を示す模式図である。
【図１０】本実施形態のロボットシステムにおける距離測定を示す模式図である。
【図１１】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明によるロボットシステム及び撮像方法の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。ロボットシステム１０は、撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０と、撮像コントローラ４０と、ロボットコントローラ５０とを備える。撮像ユニット２０はロボット３０の先端に取り付けられている。本実施形態において、ロボット３０はそれぞれサーボモータを有する複数のアクチュエータを備えた多関節ロボットである。各アクチュエータの駆動により、ロボット３０の各部分の位置および向きを変更させることでき、これにより、ロボット３０全体の位置、および、撮像ユニット２０の位置を変更させることができる。
【００１７】
撮像ユニット２０は、撮像装置２２および距離測定部２４を有している。例えば、撮像装置２２と距離測定部２４とは一体的に設けられている。撮像装置２２は、例えば、カメラを有する。撮像装置２２は、２次元的な平面画像の撮像を行う。一例として撮像装置２２の画素数は数十万画素である。
【００１８】
距離測定部２４は被測定物までの距離を測定するセンサであり、ここではロボット３０の動作によってワークＷを被測定対象として、距離測定部２４からワークＷまでの距離を測定する。本実施形態では、距離測定部２４として、反射レーザ変位センサが用いられる。なお、距離測定部２４は超音波を用いて距離を測定してもよい。あるいは、距離測定部２４は、リニアスケールを用いてワークＷまでの距離を測定してもよい。
【００１９】
撮像装置２２はワークＷを撮像し、この撮像の結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。その後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を測定し、測定結果に基づき、ロボット３０は撮像ユニット２０を移動させ、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。
【００２０】
本実施形態のロボットシステム１０では、ワークＷまでの距離を測定する前および後に、撮像を行う。本明細書において、距離測定前のワークＷの撮像を「仮撮像」と記載することがあり、仮撮像の結果に基づく撮像ユニット２０の移動を「仮移動」と記載することがある。
【００２１】
ロボットコントローラ５０は、ロボット３０の動作態様（ロボットの変化する経由すべき位置である教示点）を規定した教示データに基づいてロボット３０の動作軌跡を生成する。なお、ここでは、ロボットコントローラ５０は、ロボット３０だけでなく撮像ユニット２０の制御を行う撮像コントローラ４０も併せて制御する。
【００２２】
ロボットコントローラ５０は、記憶装置５１及びプロセッサ５２を有しており、ロボット３０の各サーボモータに接続されている。ロボット３０の各サーボモータはロボットコントローラ５０からの動作命令に応じてロボット３０を動作させる。
【００２３】
記憶装置５１には、ロボット３０の変化する位置を指定する教示データが予め記憶されている。例えば、教示データには、ロボット３０の初期状態の位置から変化する位置が指定されている。また、教示データには、撮像ユニット２０およびロボット３０の動作を規定する教示データが予め記憶されている。
【００２４】
本実施形態において、教示データには、ロボット３０の位置を、初期状態から仮撮像が可能なように変化させる動作命令と、仮撮像が可能な位置で撮像装置２２に撮像させる動作命令と、仮撮像によって得られた結果に基づいてロボット３０を動作させる動作命令と、距離測定部２４に被測定物（常態の場合、ワークＷ）までの距離を測定させる動作命令と、被測定物までの距離の測定結果に基づいて撮像ユニット２０と被測定物との距離が予め定められた距離となるようにロボット３０を動作させる動作命令と、その後、撮像装置２２に再度撮像させる動作命令とが含まれている。また、後述するように、２回目の撮像の後にロボット３０が移動する場合、教示データによって、ロボット３０の変化する位置が指定されてもよい。
【００２５】
ロボットコントローラ５０のプロセッサ５２は、このような教示データに基づいて、ロボット３０の各サーボモータおよび撮像コントローラ４０に動作指令を送出する。ロボット３０をプレイバック動作させる場合、プロセッサ５２は、教示データに基づいて、各サーボモータ及び撮像ユニット２０に対する動作命令を生成し、通信経路を介して動作命令を送出する。
【００２６】
撮像コントローラ４０は、撮像装置２２によって仮撮像または撮像された画像、および／または、距離測定部２４によって測定された距離に基づいて処理を行う。撮像コントローラ４０は、記憶装置４１及びプロセッサ４２を有しており、撮像ユニット２０及びロボットコントローラ５０に接続されている。
【００２７】
記憶装置４１には、ワークＷの予め設定された距離Ｄからの理想的な撮像画像である基準像が記憶されている。プロセッサ４２は、撮像装置２２によって仮撮像された画像から、記憶装置４１に記憶された基準像に対応する領域を抽出する。この抽出は、予め記憶された特徴点を利用して行われることが好ましい。その後、プロセッサ４２は、現在の撮像ユニット２０の位置から撮像ユニット２０を仮移動させる移動量（位置修正データ）を算出し、ロボットコントローラ５０に出力する。
【００２８】
また、プロセッサ４２は、仮移動後に距離測定部２４の測定結果に基づいて撮像ユニット２０とワークＷとの距離が予め設定された距離Ｄとなる移動量を算出し、ロボットコントローラ５０に出力する。さらに、プロセッサ４２は、撮像ユニット２０によって撮像された画像と基準像との一致度を演算するパターンマッチング処理を行う。プロセッサ４２は、一致度と閾値を比較して、ワークＷの合否を判定する。
【００２９】
一般に、ワークＷの設計誤差、ワークＷの搬送誤差等に起因して、ロボット３０が単純に教示データにおいて指定されたように移動するだけでは、撮像を適切に行うことができないことがあるが、ロボットシステム１０により、高精度な撮像を行うことができる。ワークＷに対して作業（例えば、加工）が行われる場合、撮像結果に基づいて作業動作が補正または変更（修正）されてもよい。あるいは、撮像結果に基づいてワークＷの測定が行われてもよい。
【００３０】
ロボットシステム１０は複数のワークＷに対する作業（例えば、加工）および測定の少なくとも一方に好適に用いられる。また、ロボット３０の動作が予め教示されている場合でも、ロボット３０の動作はワークＷに応じて変化することが好ましい。
【００３１】
以下、図２を参照して、本実施形態の撮像方法を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、ロボットシステム１０を用意する。上述したように、ロボットシステム１０は、撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０とを備えており、撮像ユニット２０は撮像装置２２および距離測定部２４を有している。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、撮像装置２２がワークＷを撮像する。ワークＷは対象領域を有しており、撮像装置２２は、ワークＷの対象領域を含んだ領域の撮像を行う。ワークＷの対象領域には外観的な特徴が設けられていることが好ましい。図２（ｂ）では、ワークＷの対象領域をＸで示している。例えば、ワークＷの対象領域には、特定のマークが付されていてもよく、あるいは、１つ以上の穴または孔が設けられていてもよい。また、例えば、撮像装置２２によって撮像された画像から、予め記憶された基準像に対応する領域（対象領域）を特定し、撮像された画像と予め記憶された基準像との比較を行ってもよい。
【００３３】
図２（ｃ）に示すように、前の撮像結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像装置２２がワークＷの対象領域を適切に撮像できるようにロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。一例として、撮像された画像と予め記憶された基準像との比較結果から、ロボット３０が撮像ユニット２０を移動させる方向および／または距離が決定される。
【００３４】
図２（ｄ）に示すように、撮像ユニット２０が移動した後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を測定する。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、測定結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させ、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。以上のようにしてワークＷの対象領域の撮像が行われる。
【００３６】
本実施形態のロボットシステム１０では、「仮撮像」の結果に基づいて被撮像対象となるワークＷの大まかな位置を取得し、距離測定部２４の測定結果に基づいて、基準像と実質的に同じ撮像距離（距離Ｄ）で非撮像対象を撮像する。このため、比較的廉価で低画素の撮像装置２２を用いた場合でも、ワークＷを高精度に撮像することができる。また、ワークＷの撮像は、基準像と実質的に同じ距離で行われるため、撮像された画像に対してパターンマッチング処理を行う場合の精度が向上するとともに、比較画像の拡大や縮小などの加工演算のための演算量を低減することができ、演算処理をより短時間で行うことができる。
【００３７】
距離測定後の撮像結果は、基準像との一致度に基づいてワークＷの合否を判定する製品検査用途のほか、以下のように用いることができる。例えば、撮像された画像は基準像と比較し、ズレを求めてもよい。例えば、ワークＷの設計誤差、ワークＷの搬送誤差等により、ワークＷの位置が所定の位置（例えば、教示データにおいて指定された位置）に対してずれている場合でも、求められたズレに応じて作業の位置を変更することにより、適切な作業を行うことができる。
【００３８】
あるいは、撮像結果に基づき、ワークＷ内の対象領域の形状および長さが測定されてもよい。例えば、ワークＷの対象領域における特定のマークの径を測定することができる。具体的には、撮像画像における特定のマークのエッジを利用してマークの径に対応する画素数を求めることができる。ロボットシステム１０では、所定の距離で撮像を行うため、撮像された画像における画素数は実際の長さとほぼ直接的（ほぼ一義的に）に対応する。撮像された画像における１画素の長さは、ワークＷ上の実際の長さに所定の関係で対応しており、例えば、撮像された画像における特定のマークの画素数から特定のマークの実際の径（長さ）を測定することができる。あるいは、ワークＷの対象領域に存在する隣接する穴または孔の距離を測定することもできる。
【００３９】
本実施形態のロボットシステム１０では、仮撮像を行って撮像ユニット２０を仮移動させた後に、ワークＷまでの距離を測定して撮像ユニット２０をさらに移動させて、ワークＷの対象領域を撮像している。このため、撮像は、撮像装置２２とワークＷとの間の距離が特定の距離の場合に行われる。このように、本実施形態のロボットシステム１０では、仮撮像の結果に基づいて、ワークＷの主面方向に位置を決めた後、距離測定部２４の測定結果に基づいてワークＷの主面の法線方向の位置が調整される。このため、撮像の際のズレを低減させることができ、３次元的に所定の位置から、高精度な撮像が行われる。
【００４０】
なお、必要に応じて、距離を測定した結果に基づいて撮像ユニット２０を移動させた後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を再び測定し、再測定の結果に基づいて、撮像ユニット２０をさらに移動させてもよい。また、撮像ユニット２０の移動は、ワークＷを固定した状態で行われてもよく、あるいは、ワークＷも移動させた状態で行われてもよい。
【００４１】
ここで、図３を参照して本実施形態のロボットシステム１０における撮像ユニット２０の構成を説明する。図３では、ロボット３０の先端部分も併せて示している。ロボットシステム１０では、距離測定部２４は撮像装置２２と一体的に設けられており、撮像装置２２がワークＷに向く場合、距離測定部２４もワークＷに向くように構成されている。撮像装置２２は視野Ｌで撮像を行う。
【００４２】
なお、周囲が暗い場合、適切な撮像を行えないことがある。この場合、ロボットシステム１０は照明部を有することが好ましい。例えば、照明部は発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を含む。
【００４３】
図４に、本実施形態のロボットシステム１０における撮像ユニット２０の模式図を示す。図４に示した撮像ユニット２０では照明部２６をさらに有する点を除いて図３を参照して上述した撮像ユニット２０と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。図４に示した撮像ユニット２０では、照明部２６は環状に設けられており、撮像装置２２の視野Ｌに入らないように配置されている。このため、ワークＷを効率的に照らすことができる。
【００４４】
なお、上述した説明では、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は一体的に設けられていたが、本実施形態はこれに限定されない。撮像装置２２および距離測定部２４は別々に配置されていてもよい。また、上述した説明では、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は同時にワークＷに向くように構成されていたが、本実施形態はこれに限定されない。撮像ユニット２０において、撮像または仮撮像を行う場合には撮像装置２２がワークＷに向く一方で距離測定部２４はワークＷに向いておらず、距離測定を行う場合には、撮像装置２２がワークＷに向いていない一方で距離測定部２４はワークＷに向いくように構成されてもよい。例えば、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は異なる方向を向いており、ロボット３０の先端を回転させて撮像ユニット２０を回転させることにより、撮像装置２２および距離測定部２４の向く方向を適宜変更させることができる。
【００４５】
なお、上述したように、仮移動の方向および距離の少なくとも一方は、仮撮像された画像と、予め記憶された基準像との比較に基づいて決定されてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
図５に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。本実施形態のロボットシステム１０は、第１実施形態において上述したロボットシステムと同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。
【００４７】
記憶装置４１には、ワークＷの基準像が記憶されている。プロセッサ４２は、撮像装置２２によって仮撮像された画像から、記憶装置４１に記憶された基準像に対応する領域を抽出し、基準像との一致度を求める。プロセッサ４２は、このようなパターンマッチングに基づき、撮像ユニット２０を仮移動させる方向および距離の少なくとも一方を決定してもよい。
【００４８】
また、距離測定の前または後に、プロセッサ４２は、撮像装置２２によって撮像された画像と記憶装置４１に記憶された基準像との比較を行ってもよい。例えば、比較は、形状および長さの少なくとも１つの点から行われる。なお、ロボットシステム１０では、距離測定の後に高精度な撮像が行われるため、撮像装置２２によって撮像された画像と基準像との違いを高精度に比較することができる。
【００４９】
なお、上述したように、撮像結果に基づいて作業を行ってもよい。この場合、高精度な撮像結果に基づき作業を高精度に行うことができる。
【００５０】
図６に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。図６に示したロボットシステム１０は、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０とは別のロボット１３０にエンドエフェクタ（作業部）１１０が取り付けられている。
【００５１】
例えば、エンドエフェクタ１１０はシーリングを行う。または、エンドエフェクタ１１０は溶接または別の加工を行ってもよい。あるいは、エンドエフェクタ１１０は加工以外の作業を行ってもよい。なお、図６に示したロボットシステム１０では、エンドエフェクタ１１０は撮像ユニット２０とは異なるロボット１３０に取り付けられたが、ロボットシステム１０において、エンドエフェクタ１１０を設ける場合、ロボット３０に撮像ユニット２０だけでなくエンドエフェクタ１１０を取り付けることが好ましい。
【００５２】
図７に、ロボットシステム１０の部分的な模式図を示す。図７では、ロボット３０の先端部分を図示している。ロボット３０には、撮像ユニット２０が取り付けられている。撮像ユニット２０は、撮像装置２２、距離測定部２４および照明部２６を有している。また、ロボット３０には、撮像ユニット２０だけでなくエンドエフェクタ１１０が取り付けられている。ここでは、エンドエフェクタ１１０としてシーリングを行うシーリングガンを備えている。
【００５３】
図７に示したロボットシステム１０では、ロボット３０の先端は回転可能に構成されている。ロボット３０の先端が回転することにより、ある場合には、撮像ユニット２０がワークＷに向いており、別の場合には、エンドエフェクタ１１０がワークＷに向くように変更することができる。
【００５４】
ここで、図８〜図１０を参照してシーリングを行うロボットシステム１０の一例を説明する。図８に、ロボットシステム１０の模式的な斜視図を示す。図８において、ワークＷは建設機械のキャビンである。シーリングガン１１０はワークＷの所定の領域にシーリング材を吐出する。シール剤は、防水剤および接着剤として機能する。
【００５５】
図８に示したロボットシステム１０では、搬送装置１７０は、ワークＷを載せた台車１６０を移動させる。例えば、搬送装置１７０は、ワークＷのセットされた台車１６０をワークセット位置で積載した後、撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０の近くまで搬送する。撮像及び作業の終了後、搬送装置１７０は、ワークＷのセットされた台車１６０をワーク払い出し位置まで搬送し、ワークＷのセットされた台車１６０はワーク払い出し位置で搬送装置１７０から降ろされる。ここでは、搬送装置１７０はロボット３０の外部軸サーボによって駆動される。
【００５６】
ここで、ワークＷを台車１６０に載せてから、搬送し、撮像及び作業を行い、台車１６０を搬送装置１７０から降ろすまでの手順の一例を説明する。例えば、作業者は、まず、ワークセット位置でワークＷ（キャビン）を台車１６０にセットする。このとき、ワークＷは台車１６０に対して簡易的に位置決めされる。例えば、ワークＷは、台車１６０のレール及び突き当てによって簡易的に位置決めされる。
【００５７】
ワークＷを台車１６０に載せた後、起動ボタンによって台車１６０を突き上げる。その後、搬送装置１７０は突き上げられた台車１６０の下部に入り込み、突き上げ装置を降ろすことにより、ワークＷの載せられた台車１６０が搬送装置１７０に積載される。
【００５８】
搬送装置１７０がワークＷの載せられた台車１６０を所定の位置まで搬送すると、ロボット３０に取り付けられた撮像装置２２および距離測定部２４を利用してワークＷの撮像が行われる。例えば、図９に示すように、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。ここでは、対象領域は、キャビンＷの角部に位置する領域である。撮像装置２２によって撮像された画像から、例えばネジや角部などの特徴点を抽出し、対象領域の位置を特定する。この位置に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像装置２２によって撮像された画像から特定された対象領域の位置と予め教示された位置との差から、位置の誤差を求めて、この誤差（暫定値）に基づいて撮像ユニット２０を移動させてもよい。
【００５９】
次に、図１０に示すように、距離測定部２４がワークＷまでの距離を測定する。例えば、測定された距離と予め教示された距離との差から、距離誤差量が求められる。
【００６０】
次に、測定結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像ユニット２０とワークＷとの間の距離が所定の値Ｄになるようにロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。その後、再び、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。この撮像結果と基準像とのマッチング処理を行うことにより、予め教示データに設定された作業開始位置と、実際のワークＷの対象領域の位置との差分を示す位置誤差情報が求められる。
【００６１】
次に、シーリングガン１１０をワークＷに向けたまま、ロボット３０は教示データにおいて指定された位置からワークＷの位置誤差情報に基づいて移動した後、シーリング作業が行われる。なお、このようなロボット３０の位置の変更は、ロボットコントローラ５０のプロセッサ５２からの指示に基づいて行われる。
【００６２】
シーリング作業完了後、搬送装置１７０はワークＷの載せられた台車１６０をワーク払い出し位置に搬送する。ワーク払い出し位置においてワークＷの載せられた台車１６０は、突き上げ装置にて保持され、搬送装置１７０から降ろされる。その後、搬送装置１７０はワークセット位置へと戻る。搬送装置１７０がワーク払い出し位置から離れた後、突き上げ装置が降下し、作業者はワークＷの載せられた台車１６０を引き出す。以上のようにしてワークＷに対して高精度にシーリングを行うことができる。また、上述した動作を複数のワークＷに対して行う場合、複数のワークＷに対して同一条件で撮像を行うことができるため、キャリブレーションの条件が同一となり、シーリング位置を高精度に補正することができる。
【００６３】
なお、上述した説明では、１つのロボット３０には１つの距離測定部２４が取り付けられていたが、本実施形態はこれに限定されない。１つのロボット３０に３つの距離測定部２４が取り付けられていてもよく、これにより、ワークＷの傾きを取得することができる。なお、この場合、３つの距離測定部２４は互いに比較的離れるように配置されることが好ましい。
【００６４】
また、上述した説明では、１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が１つ配置されていたが、本実施形態はこれに限定されない。１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が複数配置されてもよい。
【００６５】
（第３実施形態）
図１１に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。図１１に示したロボットシステム１０は、１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が複数配置されている点を除いて図８〜図１０を参照して上述したロボットシステム１０と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。このように、複数の組の撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０によってワークＷの複数個所の撮像を行ってもよい。これにより、ワークＷへの作業（例えば、加工）および測定を短時間で行うことができる。
【００６６】
なお、図１に示したロボットシステム１０では、１組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの距離を測定して撮像を行ったが、複数組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの距離を測定して撮像を行ってもよい。例えば、３組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの３個所の距離を測定することより、ワークＷの傾きに関する情報を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本実施形態では、ワークＷを高精度に撮像することができる。このような撮像結果を用いることにより、高精度な作業を好適に行うことができる。あるいは、撮像結果は、ワークＷの測定に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０ ロボットシステム
２０ 撮像ユニット
２２ 撮像装置
２４ 距離測定部
３０ ロボット
【技術分野】
【０００１】
本発明はロボットシステム及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの制御技術はコンピュータ技術とともに進歩しており、近年、産業用ロボットによる高精度な作業が要求されている。例えば、ロボットアームは、自動車等の生産ラインに配設されており、自動車の部品等のワークに対して作業を行うために用いられる。ロボットアームをワークまで移動させる制御として、予め設定された目標位置までの予め定められた経路に沿ってロボットアームを移動させるティーチングプレイバック制御が広く用いられている。ティーチングプレイバック制御では、予め定められた経路に沿ってロボットアームを移動させる動作を事前に教示しておき、この動作を再現させる。
【０００３】
しかしながら、実際の作業においては、ワーク自体の個体差や、生産ライン上でのワーク搬送精度等に起因して、ワークの位置にズレが生じることがあり、このズレのために、適切な作業が行われないことがある。このため、このようなズレを解消するためのロボットの制御手法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたロボットの制御手法では、ロボットアームに取り付けられた視覚センサにより、ワークに対する位置のズレ量を求め、ロボットアームの位置補正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、事前の教示にしたがって視覚センサ（撮像装置）の取り付けられたロボットを移動させて撮像を行う場合、視覚センサ（撮像装置）による撮像が誤差のある状態で行われることがある。この場合、撮像結果に基づいて補正を行っても、適切な作業を行うことができない。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な撮像を行うロボットシステムおよび撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるロボットシステムは、撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムであって、前記撮像装置がワークを仮撮像し、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させた後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定し、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させ、前記撮像装置が前記ワークを撮像する。
【０００８】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記ロボットの動作態様を規定した教示データに基づいて前記ロボットを制御するロボットコントローラをさらに備え、前記ロボットコントローラは、前記教示データにおいて指定された前記ロボットの位置を、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更するように前記ロボットを制御する。
【０００９】
ある実施形態において、前記仮移動の方向および移動量の少なくとも一方は、前記仮撮像の結果および予め記憶された基準像に基づいて決定される。
【００１０】
ある実施形態において、前記ロボットシステムは、前記ワークに対して作業を行うエンドエフェクタであって、前記ロボットに取り付けられたエンドエフェクタをさらに備え、前記エンドエフェクタによって前記作業の行われる位置は、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更される。
【００１１】
ある実施形態において、前記エンドエフェクタは、シーリング材を吐出するシーリングガンである。
【００１２】
本発明による撮像方法は、撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムを用意する工程と、前記撮像装置を用いてワークを仮撮像する工程と、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させる工程と、前記仮移動の後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定する工程と、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させた後で、前記撮像装置が前記ワークを撮像する工程とを包含する。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態によれば、高精度な撮像を行うことができる。また、本実施形態によれば、高精度に撮像された撮像結果を利用して高精度な作業または測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のロボットシステムを示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態の撮像方法を示す模式図である。
【図３】本実施形態のロボットシステムにおける撮像ユニットの一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態のロボットシステムにおける撮像ユニットの一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図６】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図７】本実施形態のロボットシステムの部分的な模式図である。
【図８】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【図９】本実施形態のロボットシステムにおける撮像を示す模式図である。
【図１０】本実施形態のロボットシステムにおける距離測定を示す模式図である。
【図１１】本実施形態のロボットシステムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明によるロボットシステム及び撮像方法の実施形態を説明する。ただし、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されない。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。ロボットシステム１０は、撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０と、撮像コントローラ４０と、ロボットコントローラ５０とを備える。撮像ユニット２０はロボット３０の先端に取り付けられている。本実施形態において、ロボット３０はそれぞれサーボモータを有する複数のアクチュエータを備えた多関節ロボットである。各アクチュエータの駆動により、ロボット３０の各部分の位置および向きを変更させることでき、これにより、ロボット３０全体の位置、および、撮像ユニット２０の位置を変更させることができる。
【００１７】
撮像ユニット２０は、撮像装置２２および距離測定部２４を有している。例えば、撮像装置２２と距離測定部２４とは一体的に設けられている。撮像装置２２は、例えば、カメラを有する。撮像装置２２は、２次元的な平面画像の撮像を行う。一例として撮像装置２２の画素数は数十万画素である。
【００１８】
距離測定部２４は被測定物までの距離を測定するセンサであり、ここではロボット３０の動作によってワークＷを被測定対象として、距離測定部２４からワークＷまでの距離を測定する。本実施形態では、距離測定部２４として、反射レーザ変位センサが用いられる。なお、距離測定部２４は超音波を用いて距離を測定してもよい。あるいは、距離測定部２４は、リニアスケールを用いてワークＷまでの距離を測定してもよい。
【００１９】
撮像装置２２はワークＷを撮像し、この撮像の結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。その後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を測定し、測定結果に基づき、ロボット３０は撮像ユニット２０を移動させ、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。
【００２０】
本実施形態のロボットシステム１０では、ワークＷまでの距離を測定する前および後に、撮像を行う。本明細書において、距離測定前のワークＷの撮像を「仮撮像」と記載することがあり、仮撮像の結果に基づく撮像ユニット２０の移動を「仮移動」と記載することがある。
【００２１】
ロボットコントローラ５０は、ロボット３０の動作態様（ロボットの変化する経由すべき位置である教示点）を規定した教示データに基づいてロボット３０の動作軌跡を生成する。なお、ここでは、ロボットコントローラ５０は、ロボット３０だけでなく撮像ユニット２０の制御を行う撮像コントローラ４０も併せて制御する。
【００２２】
ロボットコントローラ５０は、記憶装置５１及びプロセッサ５２を有しており、ロボット３０の各サーボモータに接続されている。ロボット３０の各サーボモータはロボットコントローラ５０からの動作命令に応じてロボット３０を動作させる。
【００２３】
記憶装置５１には、ロボット３０の変化する位置を指定する教示データが予め記憶されている。例えば、教示データには、ロボット３０の初期状態の位置から変化する位置が指定されている。また、教示データには、撮像ユニット２０およびロボット３０の動作を規定する教示データが予め記憶されている。
【００２４】
本実施形態において、教示データには、ロボット３０の位置を、初期状態から仮撮像が可能なように変化させる動作命令と、仮撮像が可能な位置で撮像装置２２に撮像させる動作命令と、仮撮像によって得られた結果に基づいてロボット３０を動作させる動作命令と、距離測定部２４に被測定物（常態の場合、ワークＷ）までの距離を測定させる動作命令と、被測定物までの距離の測定結果に基づいて撮像ユニット２０と被測定物との距離が予め定められた距離となるようにロボット３０を動作させる動作命令と、その後、撮像装置２２に再度撮像させる動作命令とが含まれている。また、後述するように、２回目の撮像の後にロボット３０が移動する場合、教示データによって、ロボット３０の変化する位置が指定されてもよい。
【００２５】
ロボットコントローラ５０のプロセッサ５２は、このような教示データに基づいて、ロボット３０の各サーボモータおよび撮像コントローラ４０に動作指令を送出する。ロボット３０をプレイバック動作させる場合、プロセッサ５２は、教示データに基づいて、各サーボモータ及び撮像ユニット２０に対する動作命令を生成し、通信経路を介して動作命令を送出する。
【００２６】
撮像コントローラ４０は、撮像装置２２によって仮撮像または撮像された画像、および／または、距離測定部２４によって測定された距離に基づいて処理を行う。撮像コントローラ４０は、記憶装置４１及びプロセッサ４２を有しており、撮像ユニット２０及びロボットコントローラ５０に接続されている。
【００２７】
記憶装置４１には、ワークＷの予め設定された距離Ｄからの理想的な撮像画像である基準像が記憶されている。プロセッサ４２は、撮像装置２２によって仮撮像された画像から、記憶装置４１に記憶された基準像に対応する領域を抽出する。この抽出は、予め記憶された特徴点を利用して行われることが好ましい。その後、プロセッサ４２は、現在の撮像ユニット２０の位置から撮像ユニット２０を仮移動させる移動量（位置修正データ）を算出し、ロボットコントローラ５０に出力する。
【００２８】
また、プロセッサ４２は、仮移動後に距離測定部２４の測定結果に基づいて撮像ユニット２０とワークＷとの距離が予め設定された距離Ｄとなる移動量を算出し、ロボットコントローラ５０に出力する。さらに、プロセッサ４２は、撮像ユニット２０によって撮像された画像と基準像との一致度を演算するパターンマッチング処理を行う。プロセッサ４２は、一致度と閾値を比較して、ワークＷの合否を判定する。
【００２９】
一般に、ワークＷの設計誤差、ワークＷの搬送誤差等に起因して、ロボット３０が単純に教示データにおいて指定されたように移動するだけでは、撮像を適切に行うことができないことがあるが、ロボットシステム１０により、高精度な撮像を行うことができる。ワークＷに対して作業（例えば、加工）が行われる場合、撮像結果に基づいて作業動作が補正または変更（修正）されてもよい。あるいは、撮像結果に基づいてワークＷの測定が行われてもよい。
【００３０】
ロボットシステム１０は複数のワークＷに対する作業（例えば、加工）および測定の少なくとも一方に好適に用いられる。また、ロボット３０の動作が予め教示されている場合でも、ロボット３０の動作はワークＷに応じて変化することが好ましい。
【００３１】
以下、図２を参照して、本実施形態の撮像方法を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、ロボットシステム１０を用意する。上述したように、ロボットシステム１０は、撮像ユニット２０と、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０とを備えており、撮像ユニット２０は撮像装置２２および距離測定部２４を有している。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、撮像装置２２がワークＷを撮像する。ワークＷは対象領域を有しており、撮像装置２２は、ワークＷの対象領域を含んだ領域の撮像を行う。ワークＷの対象領域には外観的な特徴が設けられていることが好ましい。図２（ｂ）では、ワークＷの対象領域をＸで示している。例えば、ワークＷの対象領域には、特定のマークが付されていてもよく、あるいは、１つ以上の穴または孔が設けられていてもよい。また、例えば、撮像装置２２によって撮像された画像から、予め記憶された基準像に対応する領域（対象領域）を特定し、撮像された画像と予め記憶された基準像との比較を行ってもよい。
【００３３】
図２（ｃ）に示すように、前の撮像結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像装置２２がワークＷの対象領域を適切に撮像できるようにロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。一例として、撮像された画像と予め記憶された基準像との比較結果から、ロボット３０が撮像ユニット２０を移動させる方向および／または距離が決定される。
【００３４】
図２（ｄ）に示すように、撮像ユニット２０が移動した後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を測定する。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、測定結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させ、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。以上のようにしてワークＷの対象領域の撮像が行われる。
【００３６】
本実施形態のロボットシステム１０では、「仮撮像」の結果に基づいて被撮像対象となるワークＷの大まかな位置を取得し、距離測定部２４の測定結果に基づいて、基準像と実質的に同じ撮像距離（距離Ｄ）で非撮像対象を撮像する。このため、比較的廉価で低画素の撮像装置２２を用いた場合でも、ワークＷを高精度に撮像することができる。また、ワークＷの撮像は、基準像と実質的に同じ距離で行われるため、撮像された画像に対してパターンマッチング処理を行う場合の精度が向上するとともに、比較画像の拡大や縮小などの加工演算のための演算量を低減することができ、演算処理をより短時間で行うことができる。
【００３７】
距離測定後の撮像結果は、基準像との一致度に基づいてワークＷの合否を判定する製品検査用途のほか、以下のように用いることができる。例えば、撮像された画像は基準像と比較し、ズレを求めてもよい。例えば、ワークＷの設計誤差、ワークＷの搬送誤差等により、ワークＷの位置が所定の位置（例えば、教示データにおいて指定された位置）に対してずれている場合でも、求められたズレに応じて作業の位置を変更することにより、適切な作業を行うことができる。
【００３８】
あるいは、撮像結果に基づき、ワークＷ内の対象領域の形状および長さが測定されてもよい。例えば、ワークＷの対象領域における特定のマークの径を測定することができる。具体的には、撮像画像における特定のマークのエッジを利用してマークの径に対応する画素数を求めることができる。ロボットシステム１０では、所定の距離で撮像を行うため、撮像された画像における画素数は実際の長さとほぼ直接的（ほぼ一義的に）に対応する。撮像された画像における１画素の長さは、ワークＷ上の実際の長さに所定の関係で対応しており、例えば、撮像された画像における特定のマークの画素数から特定のマークの実際の径（長さ）を測定することができる。あるいは、ワークＷの対象領域に存在する隣接する穴または孔の距離を測定することもできる。
【００３９】
本実施形態のロボットシステム１０では、仮撮像を行って撮像ユニット２０を仮移動させた後に、ワークＷまでの距離を測定して撮像ユニット２０をさらに移動させて、ワークＷの対象領域を撮像している。このため、撮像は、撮像装置２２とワークＷとの間の距離が特定の距離の場合に行われる。このように、本実施形態のロボットシステム１０では、仮撮像の結果に基づいて、ワークＷの主面方向に位置を決めた後、距離測定部２４の測定結果に基づいてワークＷの主面の法線方向の位置が調整される。このため、撮像の際のズレを低減させることができ、３次元的に所定の位置から、高精度な撮像が行われる。
【００４０】
なお、必要に応じて、距離を測定した結果に基づいて撮像ユニット２０を移動させた後、距離測定部２４はワークＷまでの距離を再び測定し、再測定の結果に基づいて、撮像ユニット２０をさらに移動させてもよい。また、撮像ユニット２０の移動は、ワークＷを固定した状態で行われてもよく、あるいは、ワークＷも移動させた状態で行われてもよい。
【００４１】
ここで、図３を参照して本実施形態のロボットシステム１０における撮像ユニット２０の構成を説明する。図３では、ロボット３０の先端部分も併せて示している。ロボットシステム１０では、距離測定部２４は撮像装置２２と一体的に設けられており、撮像装置２２がワークＷに向く場合、距離測定部２４もワークＷに向くように構成されている。撮像装置２２は視野Ｌで撮像を行う。
【００４２】
なお、周囲が暗い場合、適切な撮像を行えないことがある。この場合、ロボットシステム１０は照明部を有することが好ましい。例えば、照明部は発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を含む。
【００４３】
図４に、本実施形態のロボットシステム１０における撮像ユニット２０の模式図を示す。図４に示した撮像ユニット２０では照明部２６をさらに有する点を除いて図３を参照して上述した撮像ユニット２０と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。図４に示した撮像ユニット２０では、照明部２６は環状に設けられており、撮像装置２２の視野Ｌに入らないように配置されている。このため、ワークＷを効率的に照らすことができる。
【００４４】
なお、上述した説明では、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は一体的に設けられていたが、本実施形態はこれに限定されない。撮像装置２２および距離測定部２４は別々に配置されていてもよい。また、上述した説明では、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は同時にワークＷに向くように構成されていたが、本実施形態はこれに限定されない。撮像ユニット２０において、撮像または仮撮像を行う場合には撮像装置２２がワークＷに向く一方で距離測定部２４はワークＷに向いておらず、距離測定を行う場合には、撮像装置２２がワークＷに向いていない一方で距離測定部２４はワークＷに向いくように構成されてもよい。例えば、撮像ユニット２０の撮像装置２２および距離測定部２４は異なる方向を向いており、ロボット３０の先端を回転させて撮像ユニット２０を回転させることにより、撮像装置２２および距離測定部２４の向く方向を適宜変更させることができる。
【００４５】
なお、上述したように、仮移動の方向および距離の少なくとも一方は、仮撮像された画像と、予め記憶された基準像との比較に基づいて決定されてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
図５に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。本実施形態のロボットシステム１０は、第１実施形態において上述したロボットシステムと同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。
【００４７】
記憶装置４１には、ワークＷの基準像が記憶されている。プロセッサ４２は、撮像装置２２によって仮撮像された画像から、記憶装置４１に記憶された基準像に対応する領域を抽出し、基準像との一致度を求める。プロセッサ４２は、このようなパターンマッチングに基づき、撮像ユニット２０を仮移動させる方向および距離の少なくとも一方を決定してもよい。
【００４８】
また、距離測定の前または後に、プロセッサ４２は、撮像装置２２によって撮像された画像と記憶装置４１に記憶された基準像との比較を行ってもよい。例えば、比較は、形状および長さの少なくとも１つの点から行われる。なお、ロボットシステム１０では、距離測定の後に高精度な撮像が行われるため、撮像装置２２によって撮像された画像と基準像との違いを高精度に比較することができる。
【００４９】
なお、上述したように、撮像結果に基づいて作業を行ってもよい。この場合、高精度な撮像結果に基づき作業を高精度に行うことができる。
【００５０】
図６に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。図６に示したロボットシステム１０は、撮像ユニット２０の取り付けられたロボット３０とは別のロボット１３０にエンドエフェクタ（作業部）１１０が取り付けられている。
【００５１】
例えば、エンドエフェクタ１１０はシーリングを行う。または、エンドエフェクタ１１０は溶接または別の加工を行ってもよい。あるいは、エンドエフェクタ１１０は加工以外の作業を行ってもよい。なお、図６に示したロボットシステム１０では、エンドエフェクタ１１０は撮像ユニット２０とは異なるロボット１３０に取り付けられたが、ロボットシステム１０において、エンドエフェクタ１１０を設ける場合、ロボット３０に撮像ユニット２０だけでなくエンドエフェクタ１１０を取り付けることが好ましい。
【００５２】
図７に、ロボットシステム１０の部分的な模式図を示す。図７では、ロボット３０の先端部分を図示している。ロボット３０には、撮像ユニット２０が取り付けられている。撮像ユニット２０は、撮像装置２２、距離測定部２４および照明部２６を有している。また、ロボット３０には、撮像ユニット２０だけでなくエンドエフェクタ１１０が取り付けられている。ここでは、エンドエフェクタ１１０としてシーリングを行うシーリングガンを備えている。
【００５３】
図７に示したロボットシステム１０では、ロボット３０の先端は回転可能に構成されている。ロボット３０の先端が回転することにより、ある場合には、撮像ユニット２０がワークＷに向いており、別の場合には、エンドエフェクタ１１０がワークＷに向くように変更することができる。
【００５４】
ここで、図８〜図１０を参照してシーリングを行うロボットシステム１０の一例を説明する。図８に、ロボットシステム１０の模式的な斜視図を示す。図８において、ワークＷは建設機械のキャビンである。シーリングガン１１０はワークＷの所定の領域にシーリング材を吐出する。シール剤は、防水剤および接着剤として機能する。
【００５５】
図８に示したロボットシステム１０では、搬送装置１７０は、ワークＷを載せた台車１６０を移動させる。例えば、搬送装置１７０は、ワークＷのセットされた台車１６０をワークセット位置で積載した後、撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０の近くまで搬送する。撮像及び作業の終了後、搬送装置１７０は、ワークＷのセットされた台車１６０をワーク払い出し位置まで搬送し、ワークＷのセットされた台車１６０はワーク払い出し位置で搬送装置１７０から降ろされる。ここでは、搬送装置１７０はロボット３０の外部軸サーボによって駆動される。
【００５６】
ここで、ワークＷを台車１６０に載せてから、搬送し、撮像及び作業を行い、台車１６０を搬送装置１７０から降ろすまでの手順の一例を説明する。例えば、作業者は、まず、ワークセット位置でワークＷ（キャビン）を台車１６０にセットする。このとき、ワークＷは台車１６０に対して簡易的に位置決めされる。例えば、ワークＷは、台車１６０のレール及び突き当てによって簡易的に位置決めされる。
【００５７】
ワークＷを台車１６０に載せた後、起動ボタンによって台車１６０を突き上げる。その後、搬送装置１７０は突き上げられた台車１６０の下部に入り込み、突き上げ装置を降ろすことにより、ワークＷの載せられた台車１６０が搬送装置１７０に積載される。
【００５８】
搬送装置１７０がワークＷの載せられた台車１６０を所定の位置まで搬送すると、ロボット３０に取り付けられた撮像装置２２および距離測定部２４を利用してワークＷの撮像が行われる。例えば、図９に示すように、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。ここでは、対象領域は、キャビンＷの角部に位置する領域である。撮像装置２２によって撮像された画像から、例えばネジや角部などの特徴点を抽出し、対象領域の位置を特定する。この位置に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像装置２２によって撮像された画像から特定された対象領域の位置と予め教示された位置との差から、位置の誤差を求めて、この誤差（暫定値）に基づいて撮像ユニット２０を移動させてもよい。
【００５９】
次に、図１０に示すように、距離測定部２４がワークＷまでの距離を測定する。例えば、測定された距離と予め教示された距離との差から、距離誤差量が求められる。
【００６０】
次に、測定結果に基づいてロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。例えば、撮像ユニット２０とワークＷとの間の距離が所定の値Ｄになるようにロボット３０は撮像ユニット２０を移動させる。その後、再び、撮像装置２２がワークＷの対象領域を撮像する。この撮像結果と基準像とのマッチング処理を行うことにより、予め教示データに設定された作業開始位置と、実際のワークＷの対象領域の位置との差分を示す位置誤差情報が求められる。
【００６１】
次に、シーリングガン１１０をワークＷに向けたまま、ロボット３０は教示データにおいて指定された位置からワークＷの位置誤差情報に基づいて移動した後、シーリング作業が行われる。なお、このようなロボット３０の位置の変更は、ロボットコントローラ５０のプロセッサ５２からの指示に基づいて行われる。
【００６２】
シーリング作業完了後、搬送装置１７０はワークＷの載せられた台車１６０をワーク払い出し位置に搬送する。ワーク払い出し位置においてワークＷの載せられた台車１６０は、突き上げ装置にて保持され、搬送装置１７０から降ろされる。その後、搬送装置１７０はワークセット位置へと戻る。搬送装置１７０がワーク払い出し位置から離れた後、突き上げ装置が降下し、作業者はワークＷの載せられた台車１６０を引き出す。以上のようにしてワークＷに対して高精度にシーリングを行うことができる。また、上述した動作を複数のワークＷに対して行う場合、複数のワークＷに対して同一条件で撮像を行うことができるため、キャリブレーションの条件が同一となり、シーリング位置を高精度に補正することができる。
【００６３】
なお、上述した説明では、１つのロボット３０には１つの距離測定部２４が取り付けられていたが、本実施形態はこれに限定されない。１つのロボット３０に３つの距離測定部２４が取り付けられていてもよく、これにより、ワークＷの傾きを取得することができる。なお、この場合、３つの距離測定部２４は互いに比較的離れるように配置されることが好ましい。
【００６４】
また、上述した説明では、１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が１つ配置されていたが、本実施形態はこれに限定されない。１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が複数配置されてもよい。
【００６５】
（第３実施形態）
図１１に、本実施形態のロボットシステム１０の模式図を示す。図１１に示したロボットシステム１０は、１つのワークＷに対して撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０が複数配置されている点を除いて図８〜図１０を参照して上述したロボットシステム１０と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する説明を省略する。このように、複数の組の撮像ユニット２０およびエンドエフェクタ１１０の取り付けられたロボット３０によってワークＷの複数個所の撮像を行ってもよい。これにより、ワークＷへの作業（例えば、加工）および測定を短時間で行うことができる。
【００６６】
なお、図１に示したロボットシステム１０では、１組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの距離を測定して撮像を行ったが、複数組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの距離を測定して撮像を行ってもよい。例えば、３組の撮像ユニット２０およびロボット３０によってワークＷの３個所の距離を測定することより、ワークＷの傾きに関する情報を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本実施形態では、ワークＷを高精度に撮像することができる。このような撮像結果を用いることにより、高精度な作業を好適に行うことができる。あるいは、撮像結果は、ワークＷの測定に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０ ロボットシステム
２０ 撮像ユニット
２２ 撮像装置
２４ 距離測定部
３０ ロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの取り付けられたロボットと
を備える、ロボットシステムであって、
前記撮像装置がワークを仮撮像し、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させた後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定し、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させ、前記撮像装置が前記ワークを撮像する、ロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットの動作態様を規定した教示データに基づいて前記ロボットを制御するロボットコントローラをさらに備え、
前記ロボットコントローラは、前記教示データにおいて指定された前記ロボットの位置を、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更するように前記ロボットを制御する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記仮移動の方向および移動量の少なくとも一方は、前記仮撮像の結果および予め記憶された基準像に基づいて決定される、請求項１または２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記ワークに対して作業を行うエンドエフェクタであって、前記ロボットに取り付けられたエンドエフェクタをさらに備え、
前記エンドエフェクタによって前記作業の行われる位置は、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更される、請求項１から３のいずれかに記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記エンドエフェクタは、シーリング材を吐出するシーリングガンである、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムを用意する工程と、
前記撮像装置を用いてワークを仮撮像する工程と、
前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させる工程と、
前記仮移動の後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定する工程と、
前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させた後で、前記撮像装置が前記ワークを撮像する工程と
を包含する、撮像方法。
【請求項１】
撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットの取り付けられたロボットと
を備える、ロボットシステムであって、
前記撮像装置がワークを仮撮像し、前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させた後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定し、前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させ、前記撮像装置が前記ワークを撮像する、ロボットシステム。
【請求項２】
前記ロボットの動作態様を規定した教示データに基づいて前記ロボットを制御するロボットコントローラをさらに備え、
前記ロボットコントローラは、前記教示データにおいて指定された前記ロボットの位置を、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更するように前記ロボットを制御する、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記仮移動の方向および移動量の少なくとも一方は、前記仮撮像の結果および予め記憶された基準像に基づいて決定される、請求項１または２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記ワークに対して作業を行うエンドエフェクタであって、前記ロボットに取り付けられたエンドエフェクタをさらに備え、
前記エンドエフェクタによって前記作業の行われる位置は、前記撮像装置の撮像結果に基づいて変更される、請求項１から３のいずれかに記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記エンドエフェクタは、シーリング材を吐出するシーリングガンである、請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
撮像装置および距離測定部を有する撮像ユニットと、前記撮像ユニットの取り付けられたロボットとを備えるロボットシステムを用意する工程と、
前記撮像装置を用いてワークを仮撮像する工程と、
前記仮撮像の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを仮移動させる工程と、
前記仮移動の後、前記距離測定部が前記ワークまでの距離を測定する工程と、
前記測定の結果に基づいて前記ロボットが前記撮像ユニットを移動させた後で、前記撮像装置が前記ワークを撮像する工程と
を包含する、撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６３４７４（Ｐ２０１３−６３４７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１９８４（Ｐ２０１１−２０１９８４）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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