JP7279469B2 - 三次元計測装置およびロボットシステム - Google Patents
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Description
レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
前記レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光を、延在方向の中央部の輝度よりも縁部の輝度が高い第1輝度分布を有するラインレーザー光に拡幅して出射するラインジェネレートレンズと、
揺動軸まわりに揺動し、前記ラインレーザー光を反射して、前記対象物を含む投影面にパターン光を投影するミラーと、
前記パターン光が投影された前記投影面を撮像してパターン画像を取得する撮像部と、
前記パターン画像に基づいて前記対象物の三次元形状を求める計測部と、
を有し、
前記ラインジェネレートレンズは、
稜線、ならびに、前記稜線を介して互いに交わる第1面および第2面、を有する入射面と、
前記入射面の反対側に設けられている出射面と、
を有し、
前記レーザー光が前記入射面に入射され、前記ラインレーザー光が前記出射面から出射するように構成されている。
1.1 ロボットシステム
まず、第1実施形態について説明する。
ロボット2は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うロボットである。ただし、ロボット2の用途としては、特に限定されない。本実施形態に係るロボット2は、6軸ロボットであり、図1に示すように、床や天井に固定されるベース21と、ベース21に連結されたロボットアーム22と、を有する。
ロボット制御装置5は、ホストコンピューター6からロボット2の位置指令を受け、第1アーム221から第6アーム226が受けた位置指令に応じた位置となるように、第1駆動装置251から第6駆動装置256の駆動をそれぞれ独立して制御する。ロボット制御装置5は、例えば、コンピューターから構成され、情報を処理するプロセッサー(CPU)と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有している。メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することができる。
次に、第1実施形態に係る三次元計測装置4について説明する。
ホストコンピューター6は、計測部49が算出した対象物Wの三次元情報からロボット2の位置指令を生成し、生成した位置指令をロボット制御装置5に送信する。ロボット制御装置5は、ホストコンピューター6から受信した位置指令に基づいて第1駆動装置251から第6駆動装置256をそれぞれ独立して駆動し、第1アーム221から第6アーム226を指示された位置に移動させる。なお、本実施形態では、ホストコンピューター6と計測部49とが別体となっているが、これに限定されず、ホストコンピューター6に計測部49としての機能が搭載されていてもよい。
本実施形態に係る三次元計測装置4の投影部41は、前述したように、レーザー光源42から出射し、集光レンズ441によって集光されたレーザー光Lをライン状に拡幅するラインジェネレートレンズ442を有している。
ここで、第1実施形態の変形例について説明する。この変形例は、以下の相違点以外、第1実施形態と同様である。
次に、第2実施形態について説明する。
次に、第2実施形態に係る三次元計測装置4を用いた三次元計測方法について説明する。
次に、第3実施形態について説明する。
図19は、第3実施形態に係る三次元計測装置の全体構成を示す図である。
次に、第4実施形態について説明する。
図20は、第4実施形態に係る三次元計測装置の全体構成を示す図である。
ここで、第4実施形態の変形例について説明する。この変形例は、以下の相違点以外、第4実施形態と同様である。
図21は、第4実施形態の変形例に係る三次元計測装置の全体構成を示す図である。
Claims (8)
- レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う三次元計測装置であって、
前記レーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光を、延在方向の中央部の輝度よりも縁部の輝度が高い第1輝度分布を有するラインレーザー光に拡幅して出射するラインジェネレートレンズと、
揺動軸まわりに揺動し、前記ラインレーザー光を反射して、前記対象物を含む投影面にパターン光を投影するミラーと、
前記パターン光が投影された前記投影面を撮像してパターン画像を取得する撮像部と、
前記パターン画像に基づいて前記対象物の三次元形状を求める計測部と、
を有し、
前記ラインジェネレートレンズは、
稜線、ならびに、前記稜線を介して互いに交わる第1面および第2面、を有する入射面と、
前記入射面の反対側に設けられている出射面と、
を有し、
前記レーザー光が前記入射面に入射され、前記ラインレーザー光が前記出射面から出射するように構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 前記第1輝度分布の前記中央部における輝度を1としたとき、前記第1輝度分布の前記縁部における輝度の最大値は、1.05以上2.00以下である請求項1に記載の三次元計測装置。
- 前記ラインジェネレートレンズの、前記ラインレーザー光の前記第1輝度分布の前記中央部に対応するラインレーザー光中央部が透過する部分の透過率は、前記ラインレーザー光の前記第1輝度分布の前記縁部に対応するラインレーザー光縁部が透過する部分の透過率よりも低い請求項1に記載の三次元計測装置。
- 前記ラインジェネレートレンズは、
出射光の輝度分布が均一になるように形状が設計されているレンズ本体と、
前記第1輝度分布の前記中央部に対応して、前記レンズ本体に設けられている減光膜と、
を有する請求項3に記載の三次元計測装置。 - 前記ミラーの揺動を制御するミラー制御部と、
前記揺動軸と前記投影面との距離に関する距離情報を受け付ける受付部と、
を有し、
前記ミラー制御部は、前記受付部が受け付けた前記距離情報に基づき、前記ミラーの前記揺動の最大振幅を変更することにより、前記揺動に伴って前記ラインレーザー光が走査される方向における、前記パターン光の第2輝度分布を制御する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の三次元計測装置。 - 前記揺動軸と前記投影面との距離を検出する距離検出部をさらに有する請求項5に記載の三次元計測装置。
- 前記レーザー光源の出力を制御する光源制御部を有し、
前記光源制御部は、前記ミラーの前記揺動に同期して、前記レーザー光の出力を変更することにより、前記揺動に伴って前記ラインレーザー光が走査される方向における、前記パターン光の第2輝度分布を制御する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の三次元計測装置。 - ロボットアームを備えるロボットと、前記ロボットアームに設置され、レーザー光を用いて対象物の三次元計測を行う請求項1ないし7のいずれか1項に記載の三次元計測装置と、前記三次元計測装置の計測結果に基づいて前記ロボットの駆動を制御するロボット制御装置と、を備えることを特徴とするロボットシステム。
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