JP2017037189A - Pattern irradiation device, system, operation method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パターン照射装置、システム、操作方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a pattern irradiation apparatus, a system, an operation method, and a program.
従来、トレイに積載された対象物(ワーク)をロボット(操作部)を用いて操作して、対象物を次工程の装置へと搬送したり、対象物を用いて製品を組み立てたりするシステムが知られている。このようなシステムでは、三次元測定装置によりトレイ上の対象物の距離を測定し、測定結果に基づき対象物の位置及び姿勢を認識して操作する。また、このようなシステムでは、パターン照射装置によりトレイ上の対象物に所定のパターンの光を照射して、三次元測定装置による距離測定の精度を向上させる。パターン照射装置は、例えば、DMD(Digital Mirror Device)または液晶パネル等を用いた投射装置(プロジェクタ)と同様の構成で実現することができることが知られている。 Conventionally, there is a system in which an object (work) loaded on a tray is operated using a robot (operation unit), and the object is transported to the next process apparatus or a product is assembled using the object. Are known. In such a system, the distance of the object on the tray is measured by a three-dimensional measuring device, and the position and orientation of the object are recognized and operated based on the measurement result. Moreover, in such a system, the pattern irradiation device irradiates the object on the tray with a predetermined pattern of light, thereby improving the accuracy of distance measurement by the three-dimensional measurement device. It is known that the pattern irradiation apparatus can be realized with the same configuration as a projection apparatus (projector) using, for example, a DMD (Digital Mirror Device) or a liquid crystal panel.
例えば、特許文献1には、光源の光を効率よく投射する目的で、光源と蛍光体ホイールとカラーホイールを有する投射装置について開示されている。特許文献1では、光源の光を蛍光体に照射して各色を生成した後にカラーホイールを透過させることで、光源に含まれる紫外光や赤外光を可視光に変換して光利用効率を高めるとともに優れた演色性を得られる構成が記載されている。
For example,
上記に示されるようDMDまたは液晶パネルを用いたプロジェクタの光学系は、リレー光学系及び各色を合成するための光学系を備える。このため、部品点数が多く、制御も複雑である。 As described above, an optical system of a projector using a DMD or a liquid crystal panel includes a relay optical system and an optical system for synthesizing each color. For this reason, the number of parts is large and the control is complicated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成で、投射画像の切り替えを可能とすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to enable switching of projected images with a simpler configuration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源の点灯を制御する光源制御部と、前記光源の光を第1のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路と、前記光源の光を前記第1のパターン部とは異なる第2のパターン部に導いてパターン光を生成する前記第1の光路とは異なる第2の光路とを切り替える切替部と、前記第1のパターン部及び前記第2のパターン部で生成されるパターン光をそれぞれ所定のタイミングで前記投影面に投射光学系を介して拡大照射する照射制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a light source control unit that controls lighting of a light source, and a first light that guides light from the light source to a first pattern unit to generate pattern light. A switching unit that switches between an optical path and a second optical path different from the first optical path that guides light of the light source to a second pattern part different from the first pattern part to generate pattern light; and An irradiation control unit that irradiates and enlarges the pattern light generated by the first pattern unit and the second pattern unit to the projection surface via a projection optical system at predetermined timings, respectively.
本発明は、高い光出力を得られるとともに、より簡易な構成で、投射画像の切り替えが可能となるという効果を奏する。 The present invention has an effect that a high light output can be obtained and a projection image can be switched with a simpler configuration.
本実施の形態にかかるパターン照射装置は、光路切り替え部によって光源から出射した光を異なる光路に導き、それぞれの光路で異なるパターンに光を照射した後に拡大投射するものである。以下に添付図面を参照して、実施の形態ごとに説明する。 The pattern irradiating apparatus according to the present embodiment guides light emitted from a light source to different optical paths by an optical path switching unit, irradiates light on different patterns in the respective optical paths, and performs enlarged projection. Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1にかかるハンドリングシステム10の構成を示す説明図である。このハンドリングシステム10は、対象物11をハンドリングし、対象物11を次工程の装置へと搬送したり、対象物11を用いて製品を組み立てたりするものである。ハンドリングシステム10は、トレイ12と、ロボット(操作部)13と、パターン照射装置20と、三次元測定装置21と、認識装置22と、ロボットコントローラ23とを備える。トレイ12は、少なくとも1つの対象物11を積載する。なお、対象物11については適宜ワークまたは投射面と記述する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a
ロボット13は、トレイ12に積載された何れかの対象物11をアームを移動させて操作し、操作した対象物11を指定された位置に移動させたり、指定された姿勢で保持したりする。ロボット13は、爪を開閉して対象物11を挟んで操作してもよいし、エアー吸着により対象物11を操作してもよいし、電磁力で対象物11を操作してもよい。
The
パターン照射装置20は、対象物11が積載されたトレイ12に対して、単色の所定の画像パターンまたは無地の光を照射する。これにより、トレイ12に積載されたそれぞれの対象物11の表面における露出した部分には、所定の画像パターンが照射される。本実施の形態においては、パターン照射装置20は、青色または黄色の画像パターンの光を照射するが、青・黄に限らずどのような色であってもよく、また、白色であってもよい。
The pattern irradiation device 20 irradiates the
三次元測定装置21は、パターン照射装置20により所定の画像パターンの光が照射された状態において、トレイ12に積載されたそれぞれの対象物11の露出した表面の各位置までの距離を測定する。三次元測定装置21は、一例として、ステレオカメラ等により距離を測定して、画像内の各位置までの距離を表す三次元情報を生成する。
The three-
認識装置22は、三次元測定装置21により測定されたそれぞれの対象物11の表面の各位置までの距離に基づき、それぞれの対象物11の位置及び姿勢を認識する。認識装置22は、一例として、3次元モデルとのマッチング処理またはサーフェースマッチング処理等のマッチング処理を実行して、それぞれの対象物11の位置及び姿勢を認識する。さらに、認識装置22は、輝度情報に基づきエッジ抽出等を行ってマッチング処理の補完をしてもよい。
The
ロボットコントローラ23は、予め登録されている制御フローに従って、認識装置22により認識されたそれぞれの対象物11の位置及び姿勢に基づきロボット13の動作を制御する。そして、ロボットコントローラ23は、トレイ12上の指定された対象物11を操作させる。
The
このようなハンドリングシステム10において、パターン照射装置20は、三次元測定装置21による三次元測定の精度を向上させるような画像パターンや無地の光を、トレイ12上に積載されたそれぞれの対象物11に照射する。これにより、ハンドリングシステム10によれば、トレイ12に積載されたそれぞれの対象物11の位置及び姿勢を精度よく認識し、精度よく対象物11を操作することができる。
In such a
図2は、本実施の形態にかかるハンドリングシステム10の構成例を示すブロック図である。本ハンドリングシステム10は、バス上にパターン照射装置20、三次元測定装置21、認識装置22、ロボットコントローラ23、制御部25などが接続されている。三次元測定装置21は、パターン照射装置20で照射された対象物11を撮影する例えばステレオカメラといった撮像部を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
制御部25は、CPU(Central Processing Unit)26、ROM(Read Only Memory)27、RAM(Random Access Memory)28などのマイクロコンピュータシステムでなる。CPU26は、ROM27に格納されているプログラムにしたがってRAM28をワーキングメモリとして用い、本システムの制御を行う。
The
本実施の形態では、認識装置22内に制御部25が含まれる(制御部25により認識装置22が実現される)ものとするが、制御部25は、パターン照射装置20や三次元測定装置21に配置されてもよく、また、それぞれ独立して配置する構成であってもよい。
In the present embodiment, the
図3は、本実施の形態にかかるハンドリングシステム10の機能構成例を示すブロック図である。ハンドリングシステム10は、光源制御部101、切替部102、照射制御部103、撮影処理部104、認識部105、ロボット制御部106(ロボットコントローラ23)を有する。これら各機能ブロックについては図4以降において詳細に説明する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the
光源制御部101は、後述する光源の点灯を制御する。切替部102は、光源の光を第1のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路と、光源の光を第1のパターン部とは異なる第2のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路とは異なる第2の光路とを切り替える。照射制御部103は、第1のパターン部及び第2のパターン部で生成されるパターン光をそれぞれ所定のタイミングで投影面に投射光学系を介して拡大照射する。
The light
撮影処理部104は、照射制御部103の制御によって投射されたパターンを撮影処理する。認識部105は、撮影処理部104で撮影処理されたパターンの画像に基づいて対象物11までの距離や対象物11のエッジ検出、またはその両方の検出及び認識を行う。そして、認識部105で認識した結果に基づいてロボット制御b106は対象物11に対する操作を実施する。
The
なお、上記ハンドリングシステム10の機能の一部または全部をソフトウェアまたはハードウェアで構成してもよい。
A part or all of the functions of the
図4は、実施の形態1にかかるパターン照射装置20の構成例を示す説明図である。パターン照射装置20は、投影面に、三次元測定装置21による距離の測定精度を向上させるような画像パターンの光を照射する。投影面は、ハンドリングシステム10における対象物11が積載されるトレイ12に対応する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration example of the pattern irradiation apparatus 20 according to the first embodiment. The pattern irradiation device 20 irradiates the projection surface with light of an image pattern that improves the accuracy of distance measurement by the three-
図4のパターン照射装置20は、光源31、コリメータレンズ32,35,48、集光レンズ33、導光部34、透過拡散板36、ライトトンネル37、パターン部38、ダイクロイックミラー39、投射光学系40を備える。また、パターン照射装置20は、蛍光部41、集光レンズ42、ダイクロイックミラー43、透過拡散板44、ミラー45、ライトトンネル46、パターン部47を備える。パターン部38(第1のパターン部)には光照射によってパターンを生成するための模様が形成されている。一方、パターン部47(第2のパターン部)にはパターン部38とは異なる模様が形成され、光照射によってパターンが生成される。
4 includes a
光源31は、レーザダイオードであり、コヒーレント光であるレーザ光を出射する。本実施の形態において、レーザダイオードは、例えば440nm以上500nm以下の波長の青色のレーザ光を発光する青色レーザダイオードである。なお、レーザダイオードは、青色に限らず、他の色であってもよい。また、光源31は、三次元測定装置21が照射した光を検出できれば、可視光以外のレーザ光を出射してもよい。
The
コリメータレンズ32は、光源31(本例ではレーザダイオード)から出射されたレーザ光を入射して、平行光束として出射する。
The
集光レンズ33は、光源31から出射された光を導光部34上に集光する。導光部34は、光源31の光を透過と反射を時間的に切り替える。
The condensing
導光部34は、図3における切替部102に対応する。導光部34の構成を図5に示す。導光部34は、回転軸60を中心に回転し、半径で区切られた一方の領域が光を透過する透過領域61、他方の領域が光を反射する反射領域62とされた部材である反射/透過ホイール(以下、導光部34を適宜、反射/透過ホイールとも記述する)である。この反射/透過ホイールを所定の角度で配置して光線の光路上におき、反射/透過ホイールを回転させることで、光線の光路を選択することができる。
The
なお、図5では、反射領域62が回転軸60に対して略45°の角度範囲で形成されているが、これはこの例に限定されない。また、導光部34はこれに限られるものではない。透過領域61と反射領域62を有する板を直線方向に振動させてもよいし、ガルバノミラーで光路を切り替えてもよい。
In FIG. 5, the
次に図4における各構成部品の具体的な例及び光路を説明する。光源31から出射された光の光軸上に導光部34の反射領域4cがある場合について説明する。導光部34で反射した光は、コリメータレンズ35で平行光束とされ、透過拡散板36を通過する。
Next, specific examples and optical paths of the components in FIG. 4 will be described. The case where the reflection region 4c of the
透過拡散板36は、入射した光を拡散させる拡散部である。透過拡散板36は、全体が平板状であって、少なくとも一方の平面に微細でランダムな凹凸等が形成されている。透過拡散板36は、入射した光を透過して拡散させながらライトトンネル37へと出射する。透過拡散板36は、一例として、半値全幅の5°以上10°以下の拡散角で光を拡散させる。
The
透過拡散板36を置く代わりに反射/透過ホイールの反射領域62を拡散板で構成してもよい。この場合、光源31から出射されたレーザ光が反射領域62を反射する際に、レーザ光によるスペックル(斑点模様といった変動パターンの発生現象)が抑制される効果が得られる。
Instead of placing the
ライトトンネル37は、通過する光の光軸方向に垂直な面の照度分布を均一化する均一化光学系である。ライトトンネル37は、透過拡散板36により拡散された光を入射し、入射した光を通過させて、照度分布を均一化して出射する。なお、均一化光学系であれば、ライトトンネル37に代えて他の部材を備えてもよい。例えば、パターン照射装置20は、ライトトンネル37に代えてフライアイを備えてもよい。
The
透過拡散板36は、リレー光学系等を介さずに、ライトトンネル37の直前に配置されている。これにより、パターン照射装置20は、透過拡散板36とライトトンネル37の間の光学的な距離を短くして、拡散した光がライトトンネル37の外部へと漏れてしまうことを防止することができる。したがって、パターン照射装置20は、光の伝達の効率を高め、出力するエネルギーを大きくすることができる。反射/透過ホイールの反射領域62を拡散板とする場合は、反射/透過ホイールをライトトンネル37の直前に配置することで同様の効果を得ることができる。
The
また、レーザ光は直進性が高い。したがって、もし、コリメータレンズ35から出射されたレーザ光を直接入射した場合、ライトトンネル37は、照度分布を効率よく均一化させることは困難である。しかし、本実施の形態において、ライトトンネル37は、透過拡散板36により拡散されたレーザ光を入射するので、照度分布を効率よく均一化することができる。したがって、パターン照射装置20は、ライトトンネル37の光軸方向の長さを短くして装置の小型化を図ることができる。
Further, the laser beam has high straightness. Therefore, if the laser light emitted from the
また、パターン部38は、リレー光学系等を介さずに、ライトトンネル37の直後に配置されている。これにより、パターン照射装置20は、ライトトンネル37とパターン部38との光学的な距離を短くして、ライトトンネル37から出射された拡散された光が外部へと漏れてしまうことを防止することができる。したがって、パターン照射装置20は、光の伝達の効率を高め、出力するエネルギーを大きくすることができる。
Further, the
パターン部38は、ライトトンネル37から出射された光を所定の画像パターンに応じて透過及び遮断(または反射)して、光軸に垂直な面に所定の画像パターンの像を形成する。パターン部38を透過した光は、ダイクロイックミラー39に入射する。ここで、ダイクロイックミラー39は光源31からの光を透過し、蛍光を反射する。光源31を青色レーザダイオードとし、蛍光部41が青色光を照射することにより黄色蛍光を発するとすると、ダイクロイックミラー39は青色を透過し、黄色を反射する。パターン部38に照射された光はダイクロイックミラー39を通過し、投射光学系40へと入射される。ダイクロイックミラー39は後述のダイクロイックミラー43と同じ仕様であるため、部品の共通化によるコスト低減が期待できるが、これは一例であり、クロスダイクロイックプリズムを用いてもよい。
The
パターン部38は一例として、ガラス等の透明な板に所定の模様(画像パターン)が描かれた長方形の板状のフォトマスクである。所定の画像パターンは、対象物11に照射した場合に距離測定の精度を向上させる2次元の模様であってもよいし、エッジ検出の精度を向上する模様であってもよいし、無地であってもよい。無地の場合でも、ワークに光を照射することで特に反射率の低いワークに対してエッジ検出精度が向上する。無地の場合、パターン部38はなくてもよい。また、ガラス板と外周を遮光する遮光部品を組み合わせて置いてもよい。ライトトンネル37から出射した光のうち、均一な領域の光を通すように遮光部品を設計することで、均一性の高い投射光を得ることができ、投射光の外周付近で光量が低下し、ワークを認識できないということが起きにくいため、使い勝手のよい照射装置となる。
As an example, the
投射光学系40は、パターン部38を透過した光を、指定された倍率に拡大して投影面に照射する。
The projection
次に、光源31から出射された光の光軸上に導光部34の透過領域61がある場合について説明する。ここで、導光部34である反射/透過ホイールにおいて、透過領域61は、開口部とすることができる。これにより、透過領域61の形成のために部材を用意する必要が無いため、装置コストを抑えることができる。もちろん、反射/透過ホイールは、透明部材に対して反射領域62を形成したものでもよい。
Next, a case where the
光は導光部34を透過した後、コリメータレンズ48で平行光束となり、透過拡散板44で拡散される。透過拡散板44で拡散されることにより、蛍光体の1点に集中して光が照射されることによる蛍光体の焼けや効率低下を抑制することができる。透過拡散板44は、一例として、半値全幅の1°以上5°以下の拡散角で光を拡散させる。
After passing through the
また、透過拡散板44はダイクロイックミラー43よりも光源31側に配置されている。蛍光はインコヒーレントな光のため、拡散板による拡散は必ずしも必要ではない。本光学構成では蛍光は透過拡散板44を通ることがないため、光の拡散による光利用効率の低下を抑制することができる。なお、反射/透過ホイールの透過領域61を透過拡散板としてもよい。これにより透過拡散板44が不要となり、部品点数の削減によるコスト低減や、装置サイズの小型化が可能となる。
Further, the
透過拡散板44で拡散した光はダイクロイックミラー43に入射する。ここで、ダイクロイックミラー43はダイクロイックミラー39と同じく光源31からの光を透過し、蛍光を反射する。光源31を青色レーザダイオードとし、蛍光部41が青色光を照射することにより黄色蛍光を発するとすると、ダイクロイックミラー43は青色を透過し、黄色を反射する。なお、蛍光体は黄色に限らず、どのような波長の光(例えば、赤色、緑色、青色または白色等)の蛍光を発してもよい。ダイクロイックミラー43は光源31からの光を透過し、蛍光を反射するものとすればよい。光源31が青色、蛍光体から発光するのも青色であったとしても、両者の波長が異なればダイクロイックミラー43での分離は可能である。
The light diffused by the
光源31から出射した光はダイクロイックミラー43を通過し、集光レンズ42で集光された後、蛍光部41に照射される。蛍光部41は入射した光を励起光として蛍光を発する。蛍光部41は一例として、反射基板と、反射基板上に設けられた蛍光体とを有する。
The light emitted from the
これにより、蛍光部41は、発光した蛍光を光源31側に反射することができる。反射基板は、レーザ光の波長及び蛍光体が発する光の波長を含む帯域の光を反射する。反射基板は、一例として、誘電体多層膜または金属膜等の反射コーティング膜が表面に形成されていてもよい。これにより、反射基板は、反射率を高くすることができる。
Thereby, the
また、蛍光部41に入射したが、蛍光に変換されなかった励起光(レーザ光)も反射基板で反射し、再度、蛍光に照射されて蛍光に変換される。よって、蛍光部41は、レーザ光を効率よく蛍光に変換することができる。
In addition, the excitation light (laser light) that has entered the
また、蛍光部41は一例として、蛍光体セラミックスであってもよい。蛍光体セラミックスは、蛍光体を任意の形状(例えば、薄板状)に成形して加熱した焼結体である。この場合、蛍光部41は、光が入射する面とは反対側の面(光源31側の面とは反対側の面)に反射コーティング膜が形成される。これにより、蛍光部41は、発光した蛍光を光源31側に反射することができる。なお、蛍光部41は、このようなものに限らず、光源31から発光された光を励起光として蛍光を発し、励起光の入射面側に蛍光を出射する構成であれば、どのようなものであってもよい。
Moreover, the
蛍光部41により発した蛍光は、集光レンズ42で平行光束とされ、ダイクロイックミラー43で反射し、その後、ミラー45で反射する。ミラー45は光を反射する部材であって、例えば、蛍光を反射する誘電体多層膜または金属膜等の反射コーティング膜が表面に形成されている。光はライトトンネル46で均一化された後、パターン部47を照射する。
The fluorescence emitted by the
パターン部47(第2のパターン部)の所定の画像パターンは、対象物11に照射した場合に距離測定の精度を向上させる2次元の模様であってもよいし、エッジ検出の精度を向上する模様であってもよいし、無地であってもよい。無地の場合でも、ワークに光を照射することで特に反射率の低いワークに対してエッジ検出精度が向上する。無地の場合、パターン部47はなくてもよい。また、ガラス板と外周を遮光する遮光部品を組み合わせて置いてもよい。ライトトンネル46から出射した光のうち、均一な領域の光を通すように遮光部品を設計することで、均一性の高い投射光を得ることができ、投射光の外周付近で光量が低下し、ワークを認識できないということが起きにくいため、使い勝手のよい照射装置となる。
The predetermined image pattern of the pattern unit 47 (second pattern unit) may be a two-dimensional pattern that improves the accuracy of distance measurement when the
また、本実施の形態においては、レーザダイオードは、青色のレーザ光を発光する。これにより、パターン照射装置20は、より精度よく距離測定をさせることができるとともに、作業者に良好な作業環境を提供することができる。この理由は、以下の通りである。例えば、オスラム株式会社のプロジェクタ用の光源P1Wが知られている。 In the present embodiment, the laser diode emits blue laser light. Thereby, the pattern irradiation apparatus 20 can measure the distance more accurately and can provide a good working environment to the worker. The reason for this is as follows. For example, a light source P1W for a projector manufactured by OSRAM is known.
この光源P1Wは、青色が500lm、赤色が1250lm、緑色が4150lmの明るさで発光する。lmは、光束の単位であり、視感度を考慮した明るさである。視感度を考慮しない光の放射束(単位W)は、光束(lm)=683×放射束(W)×Y刺激値により算出される。各色の代表的なスペクトルから換算係数lm/Wを算出した場合、青色が40lm/W、赤色が200lm/W、緑色が480lm/Wとなる。よって、放射束は、光束と換算係数より、青色が12.5W、赤色が6.3W、緑色が8.6Wとなる。つまり、放射束は、青色が最も高い。 The light source P1W emits light with brightness of 500 lm for blue, 1250 lm for red, and 4150 lm for green. lm is a unit of luminous flux and is brightness in consideration of visibility. The radiant flux (unit W) of light that does not consider the visibility is calculated by the luminous flux (lm) = 683 × radiant flux (W) × Y stimulus value. When the conversion factor lm / W is calculated from the representative spectrum of each color, blue is 40 lm / W, red is 200 lm / W, and green is 480 lm / W. Therefore, the radiant flux is 12.5 W for blue, 6.3 W for red, and 8.6 W for green based on the luminous flux and the conversion factor. That is, the radiant flux is the highest in blue.
距離測定のための画像パターンを照射するパターン照射装置20では、人の目の感度、つまり視感度の考慮された光束量ではなく、純粋な光の出力である放射束が高い光源を備えることが好ましい。青色レーザダイオードは、上述のように販売されている光源のうち、高い放射束が得られる。したがって、レーザダイオードが青色のレーザ光を出射するので、パターン照射装置20は、対象物11を高いエネルギーで照明でき、対象物11が黒色等であっても精度よく距離測定をさせることができる。
The pattern irradiation apparatus 20 that irradiates an image pattern for distance measurement includes a light source that has a high radiant flux, which is a pure light output, rather than a luminous flux considering human eye sensitivity, that is, visibility. preferable. The blue laser diode can obtain a high radiant flux among the light sources sold as described above. Therefore, since the laser diode emits blue laser light, the pattern irradiation device 20 can illuminate the
また、青色は、可視光である。したがって、レーザダイオードが青色のレーザ光を出射するので、パターン照射装置20は、作業者に照明エリアを目視させることができ、作業者が照明エリアを調整しやすい環境を提供することができる。また、蛍光も放射束の高い青色レーザ光を励起光としているので、高い放射束を得ることができる。また、蛍光も可視光であるため、作業者に良好な作業環境を提供することができる。 Blue is visible light. Therefore, since the laser diode emits blue laser light, the pattern irradiating device 20 can allow the operator to visually observe the illumination area, and can provide an environment in which the operator can easily adjust the illumination area. In addition, since the fluorescence uses blue laser light having a high radiant flux as excitation light, a high radiant flux can be obtained. Moreover, since fluorescence is also visible light, a favorable working environment can be provided to the worker.
なお、本例では、光源31としてレーザダイオードを用いたが、無論、LEDなど、他の光源でもよい。
In this example, a laser diode is used as the
以上のように、本実施の形態にかかるパターン照射装置20によれば、高い光出力を得られるとともに、サイズ及びコストを小さくすることができ、かつ複雑な制御を必要とすることなく投射画像を切り替え可能である。さらに、パターン照射装置20は、作業者に良好な作業環境を提供することができる。本例では光源31を一つとしたが、これに限るものではなく、複数の光源31を並べて配置してもよい。本例では光源31を複数並べることで容易に青光も蛍光も放射束を上げることが可能である。
As described above, according to the pattern irradiation apparatus 20 according to the present embodiment, a high light output can be obtained, the size and cost can be reduced, and a projection image can be obtained without requiring complicated control. Switching is possible. Furthermore, the pattern irradiation apparatus 20 can provide a favorable working environment for the worker. In this example, the number of
図6(a),図6(b)にパターン照射装置20の制御例を示す。図6(a)について説明する。光源31は常にONとする。簡単のため、反射/透過ホイールの反射領域62と透過領域61のサイズは同じ、つまり、セグメント角度をそれぞれ180°とするが、これに限定するものではない。1例として、パターン部38によるパターン(図6ではパターン1とする)は距離認識精度を向上するランダムパターンとし、パターン部47によるパターン(図6ではパターン2とする)はワークを高輝度で照射する無地である。導光部34の反射/透過ホイールの1回転を1周期とする。反射/透過ホイールの反射領域62が光軸にある時間は、光源31から出射した光はパターン1を照射する。よって投射面にはランダムパターンが投射されるため、これと同期してステレオカメラ等で撮影することにより精度よく距離情報を得ることができる。
FIG. 6A and FIG. 6B show a control example of the pattern irradiation apparatus 20. FIG. 6A will be described. The
次に、導光部34の反射/透過ホイールの透過領域61が光軸にある時間は光源31から出射した光はパターン部47を照射する。よって、投射面には無地が投射される。これと同期してステレオカメラなどで撮影することで、精度よくエッジ検出を行うことができる。図6(a)のように制御することで、距離認識とエッジ検出の精度どちらも向上できるシステムとなり、これらの情報を元に行われるロボットピッキングも高精度となる。なお、距離認識とエッジ検出は異なるカメラを用いてももちろんよい。本システムならばランダムパターン及び無地とも高い出力でワークを照射することができるため、黒ワークなど、反射率の低いワークであっても精度よく認識することができる。
Next, the light emitted from the
次に図6(b)を説明する。図6(b)においては、導光部34の反射/透過ホイールの反射領域が光軸にある時間のみ光源31をONさせる。距離認識のみが必要な場面では、このように制御することでランダムパターンのみを投射することができる。また、反射/透過ホイールの透過領域61が光軸にある時間は光源31をOFFするので、結果として光源31の点灯時間が短くなり、光源31の長寿命化が可能となる。
Next, FIG. 6B will be described. In FIG. 6B, the
また、本実施の形態では、パターン部38によるパターン(図6ではパターン1とする)とパターン部47によるパターン(図6ではパターン2とする)を同じにすることで投射する光の色のみを変えることもできる。例えば距離認識において、パターン1、2ともランダムパターンとして、ワークの分光反射率に応じて、反射率の高い波長の光を照射することで、ステレオカメラなどが多くのワーク反射光を取り込むことができ、高い認識精度を得ることが可能である。
Further, in the present embodiment, only the color of light to be projected can be obtained by making the pattern by the pattern portion 38 (
また、導光部34に反射領域62と透過領域61に加えてハーフミラー領域を備えることも考えられる。ハーフミラー領域とは、例えば光源31の光の50%を反射、50%を透過する領域である。例えばパターン部38、47を異なるランダムパターンとすれば、ハーフミラー領域で透過光路と反射光路に同時に光を導くことでパターン部38とパターン部47を合成した第3のランダムパターンを投射することも可能である。ワークに応じて最適なパターンを投射することで汎用性の高いパターン照射装置20となる。
In addition to the
(実施の形態2)
図7は、実施の形態2にかかるパターン照射装置20の構成を示す説明図である。本例のパターン照射装置20は、図4の蛍光部41に対して可動蛍光部50を備える点で、実施の形態1と異なる。したがって、図7では、図4と同様な機能を有する構成部品については図4と同一符号を付して説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of the pattern irradiation apparatus 20 according to the second embodiment. The pattern irradiation apparatus 20 of this example is different from that of the first embodiment in that a movable
可動蛍光部50は、光が照射される部分を変更させることが可能な反射型の蛍光部である。可動蛍光部50は、ダイクロイックミラー43を通過した光源31からの光を励起光として蛍光を発する。可動蛍光部50で発した蛍光は実施の形態1と同様にダイクロイックミラー43、ミラー45を反射し、ライトトンネル46で均一化されパターン部47を照射し、パターン部47の模様は投射面に拡大投影される。駆動部51は、可動蛍光部50における光が照射される部分を変更させる。
The movable
図8は、可動蛍光部50及び駆動部51の一例を示す説明図である。可動蛍光部50は、一例として、基板50aと、蛍光体50cとを含む。基板50aは、光を反射する部材であって、例えば、誘電体多層膜または金属膜等の反射コーティング膜が表面に形成されており、中心軸50bを中心として回転可能である。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of the
蛍光体50cは、基板50aの周縁部分にリング状に設けられる。蛍光体50cは、一部分に、集光レンズ42により集光された光を入射して、入射した光を励起光として蛍光を発する。
The
駆動部51は、基板50aの中心軸50bを中心に、可動蛍光部50を回転駆動する。これにより、駆動部51は、リング状の蛍光体における、集光レンズ42により集光されたレーザ光が照射される部分を変更させることができる。
The
このように実施の形態2にかかるパターン照射装置20は、可動蛍光部50における光が照射される部分を変更させることができる。これにより、実施の形態2にかかるパターン照射装置20は、可動蛍光部50の同一の部分にレーザ光を長時間集中して照射することによる劣化を防止することができる。
As described above, the pattern irradiation apparatus 20 according to the second embodiment can change the portion of the
なお、可動蛍光部50は、リング状の蛍光体が回転可能に設けられた構成でなくてもよい。例えば、可動蛍光部50は、長尺状の蛍光体が、長手方向に沿って往復移動可能に設けられた構成であってもよい。また、可動蛍光部50は、多角形状の蛍光体または長円状の蛍光体が設けられた構成であってもよい。また、可動蛍光部50は、基板50a及び蛍光体50cを含む構成に代えて、蛍光体セラミックスを用いた構成であってもよい。
The movable
(実施の形態3)
図9は、実施の形態3にかかるパターン照射装置20の構成を示す説明図である。本例のパターン照射装置20は、2つの異なる特性を有する光源31aと光源31bを備える点で他の実施の形態と異なる。光源31aは例えば青色レーザダイオードである。光源31bは例えば緑色LEDである。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration of the pattern irradiation apparatus 20 according to the third embodiment. The pattern irradiation apparatus 20 of the present example is different from the other embodiments in that it includes a
図9について光源31aから出射する光の光路を説明する。光源31aから出射した光はコリメータレンズ32で平行光束とされ、透過拡散板36で拡散されてライトトンネル37に入射する。ライトトンネル37に入射した光は均一化されてパターン部38を照射する。ダイクロイックミラー39は青色を透過し、緑色を反射する。パターン部38を照射した光はダイクロイックミラー39を通過し、投射光学系40によって投影面に拡大投影される。
The optical path of the light emitted from the
次に図9について光源31bから出射する光の光路を説明する。光源31bから出射した光はコリメータレンズ49で平行光束とされ、ライトトンネル46に入射する。ライトトンネル46に入射した光は均一化されてパターン部47を照射する。その後、ダイクロイックミラー39を反射して投射光学系40で拡大投影される。
Next, the optical path of the light emitted from the
なお、光源31a,31bは本例に限るものではなく、例えば光源31bもレーザダイオードであってもよい。その場合、ライトトンネル46の前に透過拡散板36を配置することで、均一な照明光を得ることができる。また、波長が異なれば光源31a,31bとも同じ色であってもダイクロイックミラー39で合成することができる。また、光源31a,31bのどちらか一方または両方が紫外光・赤外光であっても、ステレオカメラ等の認識装置が撮影できればよい。
The
図10に実施の形態3での光源制御例を示す。1例として、パターン部38によるパターン(図10ではパターン1とする)は距離認識精度を向上するランダムパターンとし、パターン部47によるパターン(図10ではパターン2とする)はワークを高輝度で照射する無地とする。
FIG. 10 shows an example of light source control in the third embodiment. As an example, the pattern by the pattern portion 38 (referred to as
はじめに図10(a)を説明する。光源31aがONかつ光源31bがOFFの時間はパターン1によるランダムパターンが投射面に投影されることとなり、これと同期させてステレオカメラ等で撮影することで距離認識することができる。
First, FIG. 10A will be described. When the
また、光源31bがONかつ光源31aがOFFの時間はパターン2による無地のパターンが投射面に投影されることになり、これと同期させてステレオカメラ等で撮影することで対象物11のエッジを検出することができる。この光源31aをONかつ光源31bをOFF及び光源31bをONかつ光源31aをOFFする組み合わせを1周期として周期的に光源31a及び光源31bの点灯を制御する。
Further, during the time when the
図10(a)のように制御することで、距離認識とエッジ検出の精度を両方とも向上できるシステムとなり、これらの情報を元に行われるロボットピッキングも高精度となる。 By controlling as shown in FIG. 10A, it becomes a system that can improve both the accuracy of distance recognition and edge detection, and the robot picking performed based on these information also becomes highly accurate.
図10(b)は、実施の形態3の構成で投射モードを切り替える例である。モード1は常に光源31aをON、光源31bをOFFする。よって、モード1は常にランダムパターンを投射するモードである。モード2は常に光源31aをOFF、光源31bをONする。よって、モード2は常に無地を投射するモードである。モード3は常に光源31a,31bともONする。よって、モード3はランダムパターンと無地を合成して投射するモードである。
FIG. 10B is an example of switching the projection mode with the configuration of the third embodiment. In
モード3においては、ランダムパターンに無地を重ね合わせることでモード1に比べ更に高輝度照明が可能となり、低反射率ワークに対しても精度よく距離認識することができる。モード3において、パターン1,2とも無地としてもよい。これにより、モード2に比べてさらに高輝度な無地照明となり、低反射率ワークに対しても精度よくエッジ検出することができる。パターン1,2とも同じランダムパターンとしてもよい。これにより、高輝度照明を実現しつつ、パターンの透過部は光源31a,31bの光とも透過し、遮光部では光源31a,31bの光とも遮光されるので、コントラストの高いランダムパターンを照射することができる。パターン1,2を異なるランダムパターンとしてもよい。これにより、モード3ではパターン1,2のそれぞれのランダムパターンを重ね合わせた第3のランダムパターンを生成することができる。
In mode 3, by superimposing a plain pattern on a random pattern, higher brightness illumination is possible than in
ワークによって上記モードを切り替える、すなわち最適なランダムパターンを選択することができるので、汎用性の高いパターン照射装置20となる。また、シーンによって最適なモードを変えることで、消灯する光源もあるので、光源寿命を長くすることができる。なお、図10(b)で説明したモード3の制御を図10(a)に搭載してもよい。 Since the mode can be switched depending on the work, that is, an optimal random pattern can be selected, the pattern irradiation device 20 with high versatility is obtained. In addition, since there is a light source that is turned off by changing the optimum mode depending on the scene, the life of the light source can be extended. Note that the mode 3 control described in FIG. 10B may be mounted in FIG.
(実施の形態4)
図11は、実施の形態4にかかるパターン照射装置の構成を示す説明図である。本例のパターン照射装置20は、投射光学系40の前段の合流手段を導光部34bとした点で他の実施の形態と異なる。本例では導光部34a,34bとも反射/透過ホイールとする。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is an explanatory diagram of a configuration of the pattern irradiation apparatus according to the fourth embodiment. The pattern irradiating device 20 of this example is different from the other embodiments in that the
導光部34aの反射領域62が光源から出射する光の光軸に位置する時間の光路を説明する。光源31からの光はコリメータレンズ32で平行光束とされ、集光レンズ33で集光されて導光部34aを反射する。その後、コリメータレンズ35で平行光束とされて透過拡散板36で拡散され、ライトトンネル37で均一化されてパターン部38を照射する。
The optical path of the time when the
導光部34aの反射領域62が光軸に位置する間、導光部34bの透過領域61が光軸に位置する。よって、パターン部38を照射した光は導光部34bを透過し、投射光学系40で投射面に拡大投影される。本例において、導光部34aの反射セグメント角と導光部34bの透過セグメント角は等しく、導光部34aの透過セグメント角と導光部34bの反射セグメント角は等しい。
While the
導光部34aの透過領域61が光源から出射する光の光軸に位置する時間の光路を説明する。導光部34aを透過した光はコリメータレンズ48で平行光束とされ、ミラー43,45を反射して透過拡散板44に入射する。ここで、ミラー43,45は光源31からの光を高効率に反射する誘電体多層膜または金属膜等の反射コーティング膜が表面に形成されている。透過拡散板44で拡散された光はライトトンネル46で均一化され、パターン部47に照射する。導光部34aの透過領域61が光軸に位置する間、導光部34bの反射領域62が光軸に位置する。パターン部47を照射した光は導光部34bを反射し、投射光学系40で拡大投影される。
The optical path of the time when the transmissive area |
本実施の形態ならば、パターン部38、パターン部47とも光源31の光で投射面に拡大投影される。よって、光源31を例えば放射束の高い青色レーザダイオードとすれば、パターン部38、パターン部47とも高出力で投射面に投影することができる。また、光源31が1箇所にしか配置されていないため、光源31を複数配置することで容易に高出力化が可能である。
In the present embodiment, both the
このように、光路合流部として導光部34bを有する。これにより1つの投射光学系40で投射画像を切り替えることが可能となる。
Thus, it has the
なお、導光部34a,34bはこれに限られるものではない。透過領域と反射領域を有する板を直線方向に振動させてもよいし、ガルバノミラーで光路を切り替えてもよい。ガルバノミラーを用いて光路を切り替えることにより、投射画像を切り替えることができる。
In addition,
図12に実施の形態4での光源制御例を示す。1例として、パターン部38によるパターン(図12ではパターン1とする)は距離認識精度を向上するランダムパターンとし、パターン部47によるパターン(図12ではパターン2とする)はワークを高輝度で照射する無地とする。上述の通り、反射/透過ホイール1(導光部34a)の反射領域が光軸に位置する間は反射/透過ホイール2(導光部34b)の透過領域が光軸に位置するようにする。これにより反射/透過ホイール1の透過領域が光軸に位置する間は反射/透過ホイール2の反射領域が光軸に位置するように同期制御することで、パターン1とパターン2を切り替えて投射することができる。また、図6(b)のようにパターン部38,47のいずれか一方のみを投射するよう光源31を制御することで光源31の長寿命化も可能である。
FIG. 12 shows an example of light source control in the fourth embodiment. As an example, the pattern by the pattern portion 38 (referred to as
なお、本実施の形態で説明した導光部34bで光を合流する方法を実施の形態3に適用してもよい。これにより、光源31a(図10では光源1とする)と光源31b(図10では光源2とする)が同じであってもパターン1とパターン2の切り替えが可能となる。
Note that the method of combining light in the
(実施の形態5)
図13は、実施の形態5にかかるパターン照射装置20の構成を示す図である。本例のパターン照射装置20は、投射光学系40a,40bというように2つ備える点で他の実施の形態と異なる。本例では導光部34を反射/透過ホイールとする。
(Embodiment 5)
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the pattern irradiation apparatus 20 according to the fifth embodiment. The pattern irradiation apparatus 20 of this example is different from the other embodiments in that it includes two projection
導光部34の反射領域62が光軸に位置するときの光路について説明する。光源31は例えば青色レーザダイオードである。光源31から出射した光はコリメータレンズ32で平行光束とされ、集光レンズ33で集光されて導光部34に入射する。導光部34で反射した後にコリメータレンズ35で平行光束とされ、透過拡散板36で拡散される。拡散した光はライトトンネル37で均一化され、パターン38を照射する。パターン38の模様は投射光学系40aにより投射面に拡大投影される。
An optical path when the
次に導光部34の透過領域61が光軸に位置するときの光路について説明する。導光部34を透過した光はコリメータレンズ48で平行光束とされ、ミラー45を反射する。ここで、ミラー45には光源31からの光を高効率に反射する誘電体多層膜または金属膜等の反射コーティング膜が表面に形成されている。ミラー45を反射した光は透過拡散板44で拡散され、ライトトンネル46で均一化され、パターン部47を照射する。パターン部47の模様は投射光学系40bにより投影面に拡大投影される。
Next, an optical path when the
本実施の形態では投射光学系40a,40bを備えるため、異なる仕様の投射光学系を使用することによりパターン部38,47の拡大倍率を変えることができる。これと図6(b)に示した制御を行うことにより、使用する環境によって最適な投射サイズを選択することができる。もちろん、前述のとおりパターン部38とパターン部47とを違う模様にすることで例えば距離認識とエッジ検出を組み合わせて高精度なロボットピッキングをすることも可能である。
Since the projection
また、導光部34に反射領域と透過領域に加えてハーフミラー領域を備えることも考えられる。ハーフミラー領域とは、例えば光源31の光の50%を反射、50%を透過する領域である。これにより投射光学系40a,40bに同時に光を導くことも可能である。これと、例えばパターン部38とパターン部47を異なるランダムパターンとすることで、パターン部38とパターン部47を組み合わせた第3のランダムパターン(合成パターン)を投射することも可能である。ワークに応じて最適なパターンを投射することで汎用性の高いパターン照射装置20となる。
It is also conceivable that the
このように上述した各実施の形態では、光路切り替え機構によって光源31から出射した光を異なる光路に導き、それぞれの光路で異なるパターン部38,47に光が照射された後に拡大投射する。したがって、DMD(Digital Mirror Device)や液晶パネルを用いる場合のような複雑な制御を必要とすることなく、投射画像を切り替えることができる。すなわち、高い光出力を得られるとともに、サイズ及びコストを小さく、かつ複雑な制御を必要とすることなく投射画像の切り替えが可能となる。
As described above, in each of the above-described embodiments, the light emitted from the
光源31は、点光源であるレーザダイオードを用いることにより、レンズなどの光学部品を小さくでき、小型な照射装置とすることができる。
By using a laser diode that is a point light source for the
また、光源31は、青色レーザダイオードを用い、比較的高い放射束の光源を使うことで、高出力な照射装置とすることができる。
Further, the
導光部34は、反射領域62と透過領域61を有する反射/透過ホイールとし、ホイールを回転することで光路を切り替えて、投射画像を切り替えることができる。
The
さらに、光源31と異なる光路にある第2の光源を有し、導光部34は2つの光源の点灯制御とする。2つの光源の点灯制御により、投射する画像を切り替えることができる。
Furthermore, it has the 2nd light source in the optical path different from the
導光部34は、反射領域と透過領域を有する板であり、透過領域と反射領域の境界に直交する方向に振動する。板を振動することで光路を切り替えることができ、投射画像を切り替えることができる。
The
導光部34は、さらに反射光路と透過光路の両方に光を導く時間を有する。複数のパターンを同時に照射することで第3のパターンを生成することができる。
The
導光部34は、ガルバノミラーである。ガルバノミラーで光路を切り替えることができ、投射画像を切り替えることができる。
The
導光部34で切り替えられるそれぞれの光路に投射光学系を有するため、投射画像を切り替えることができる。さらに、異なる仕様の投射光学系にすればそれぞれの光路で拡大倍率を変えることができる。
Since each optical path switched by the
導光部34で切り替えられる光路の少なくとも一方に蛍光体を備える。投射光の色を変えることができるため、ワークの分光反射率に応じて高い反射率の光を照射することで認識部105において多くの光を取り込むことができ、高精度な認識が可能となる。また、光路合流部にダイクロイックミラーを用いることで容易に合流が可能である。
A phosphor is provided on at least one of the optical paths switched by the
光路合流部(図11の導光部34b参照)は、反射/透過ホイールであり、導光部34aと同期される光源の光をそのまま用いて複数の画像を投射できるため、効率のよい照射装置となる。
The optical path merging section (see the
また、システムとして、上述したパターン照射装置20と、撮影処理部104と、認識部105と、を有する。撮影処理部104は、パターン照射装置20により光が照射された投影面である対象物11を撮影し、所定の画像処理を行う。認識部105は、撮影処理された画像から、対象物11までの距離を測定し、当該対象物のエッジを検出する。本システムにより、対象物までの距離かエッジかその両方を精度よく測定できるシステムとなる。
Further, the system includes the pattern irradiation device 20, the
さらに上記システムは、対象物11を操作するロボット(操作部)13と、対象物11の位置及び姿勢を認識し、当該対象物の位置及び姿勢に基づきロボット13の動作を制御して、ロボット13に対象物を操作させるロボット制御部106と、を備える。本システムにより、対象物11までの距離かエッジかその両方を精度よく測定した情報を基にした高精度のロボットピッキングシステムとなる。
Further, the system recognizes the robot (operation unit) 13 that operates the
なお、距離測定に適したパターンや、エッジ検出の精度向上に適したパターンなど、投射したパターンを撮像装置で撮像して取得した画像を処理するに適したパターンとするため、認識対象となる対象物11の大きさ、材質、色などで切り替えてもよい。
In addition, in order to make the pattern suitable for processing the image acquired by imaging the projected pattern with the imaging device, such as the pattern suitable for distance measurement and the pattern suitable for improving the accuracy of edge detection, the target to be recognized It may be switched depending on the size, material, color, etc. of the
ところで、本実施の形態で実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。また、上記プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。 By the way, the program executed in the present embodiment is provided by being incorporated in advance in a ROM or the like. The above program is recorded in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk), etc. in a file that can be installed or executed. May be provided.
さらに、本実施の形態で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。 Furthermore, the program executed in the present embodiment may be configured to be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. In addition, the program executed in the present embodiment may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.
本実施の形態で実行されるプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記ROMからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。 The program executed in the present embodiment has a module configuration including the above-described units. As actual hardware, a CPU (processor) reads out a program from the ROM and executes the program, so that each unit is loaded on the main storage device, and each unit is generated on the main storage device.
10 ハンドリングシステム
11 対象物
13 ロボット
20 パターン照射装置
21 三次元測定装置
22 認識装置
23 ロボットコントローラ
31,31a,31b 光源
34,34a,34b 導光部
38,47 パターン部
39,43 ダイクロイックミラー
40,40a,40b 投射光学系
41 蛍光部
50 可動蛍光部
51 駆動部
61 透過領域
62 反射領域
101 光源制御部
102 切替部
103 照射制御部
104 撮影処理部
105 認識部
106 ロボット制御部
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記光源の光を第1のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路と、前記光源の光を前記第1のパターン部とは異なる第2のパターン部に導いてパターン光を生成する前記第1の光路とは異なる第2の光路とを切り替える切替部と、
前記第1のパターン部及び前記第2のパターン部で生成されるパターン光をそれぞれ所定のタイミングで投影面に投射光学系を介して拡大照射する照射制御部と、
を備えることを特徴とするパターン照射装置。 A light source control unit for controlling lighting of the light source;
A first optical path that guides light from the light source to a first pattern portion to generate pattern light, and a light pattern from the light source to a second pattern portion different from the first pattern portion to generate pattern light. A switching unit that switches between a second optical path different from the first optical path to
An irradiation control unit that irradiates and enlarges the pattern light generated by the first pattern unit and the second pattern unit to the projection surface via a projection optical system at a predetermined timing, and
A pattern irradiation apparatus comprising:
前記切替部は、前記光源の光を前記回転体の回転により反射光路と透過光路とを形成して前記第1の光路と前記第2の光路とを切り替えることを特徴とする請求項1に記載のパターン照射装置。 The switching unit is a rotating body having a reflection region surface and a transmission region surface,
2. The switch unit according to claim 1, wherein the switching unit switches the first optical path and the second optical path by forming a reflected optical path and a transmitted optical path by rotating the rotating body. Pattern irradiation device.
前記切替部は、前記光源の光を前記板状体の透過領域面と反射領域面の境界に直交する方向に振動させて反射光路と透過光路とを形成して前記第1の光路と前記第2の光路とを切り替えることを特徴とする請求項1に記載のパターン照射装置。 The switching unit is a plate-like body having a reflection region surface and a transmission region surface,
The switching unit vibrates the light of the light source in a direction perpendicular to the boundary between the transmission region surface and the reflection region surface of the plate-like body to form a reflection optical path and a transmission optical path, thereby forming the first optical path and the first optical path The pattern irradiation apparatus according to claim 1, wherein the pattern irradiation apparatus switches between two optical paths.
前記パターン照射装置により光が照射された前記投影面である対象物を撮影し、所定の画像処理を行う撮影処理部と、
前記撮影処理された画像から、前記対象物までの距離または当該対象物のエッジ検出またはその両方を行う認識部と、
を備えることを特徴とするシステム。 The pattern irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An imaging processing unit that images the object that is the projection surface irradiated with light by the pattern irradiation device and performs predetermined image processing;
A recognition unit that performs distance detection to the object or edge detection of the object or both from the image that has been subjected to the photographing process;
A system comprising:
前記認識部により前記対象物の位置及び姿勢を認識し、当該対象物の位置及び姿勢に基づき前記操作部の動作を制御して、前記操作部に前記対象物を操作させる操作制御部と、
を備えることを特徴とする請求項13に記載のシステム。 An operation unit for operating an object;
An operation control unit that recognizes the position and orientation of the object by the recognition unit, controls the operation of the operation unit based on the position and orientation of the object, and causes the operation unit to operate the object;
14. The system of claim 13, comprising:
前記光源の光を第1のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路と、前記光源の光を前記第1のパターン部とは異なる第2のパターン部に導いてパターン光を生成する前記第1の光路とは異なる第2の光路とを切り替える切替工程と、
前記第1のパターン部及び前記第2のパターン部で生成されるパターン光をそれぞれ所定のタイミングで投影面に投射光学系を介して拡大照射する照射制御工程と、
前記パターン光が照射された前記投影面である対象物を撮影し、所定の画像処理を行う撮影処理工程と、
前記撮影処理された画像から、前記対象物までの距離を測定または当該対象物のエッジ検出またはその両方を行う認識工程と、
前記認識工程により前記対象物の位置及び姿勢を認識し、当該対象物の位置及び姿勢に基づき操作部の動作を制御して、前記操作部に前記対象物を操作させる操作制御工程と、
を含むことを特徴とする操作方法。 A light source control process for controlling lighting of the light source;
A first optical path that guides light from the light source to a first pattern portion to generate pattern light, and a light pattern from the light source to a second pattern portion different from the first pattern portion to generate pattern light. A switching step of switching between a second optical path different from the first optical path;
An irradiation control step of magnifying and irradiating pattern light generated by the first pattern unit and the second pattern unit to the projection surface via a projection optical system, respectively, at a predetermined timing;
An imaging process step of imaging the object that is the projection surface irradiated with the pattern light and performing predetermined image processing;
A recognition step of measuring a distance from the photographed image to the object or detecting an edge of the object or both;
An operation control step of recognizing the position and orientation of the object through the recognition step, controlling the operation of the operation unit based on the position and orientation of the object, and causing the operation unit to operate the object;
The operation method characterized by including.
前記光源の光を第1のパターン部に導いてパターン光を生成する第1の光路と、前記光源の光を前記第1のパターン部とは異なる第2のパターン部に導いてパターン光を生成する前記第1の光路とは異なる第2の光路とを切り替える切替ステップと、
前記第1のパターン部及び前記第2のパターン部で生成されるパターン光をそれぞれ所定のタイミングで投影面に投射光学系を介して拡大照射する照射制御ステップと、
前記パターン光が照射された前記投影面である対象物を撮影し、所定の画像処理を行う撮影処理ステップと、
前記撮影処理された画像から、前記対象物までの距離または当該対象物のエッジ検出またはその両方を行う認識ステップと、
前記認識ステップにより前記対象物の位置及び姿勢を認識し、当該対象物の位置及び姿勢に基づき操作部の動作を制御して、前記操作部に前記対象物を操作させる操作制御ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A light source control step for controlling lighting of the light source;
A first optical path that guides light from the light source to a first pattern portion to generate pattern light, and a light pattern from the light source to a second pattern portion different from the first pattern portion to generate pattern light. A switching step of switching between a second optical path different from the first optical path;
An irradiation control step of magnifying and irradiating the projection surface with the pattern light generated by the first pattern unit and the second pattern unit at a predetermined timing via the projection optical system, respectively,
An imaging process step of imaging the object that is the projection surface irradiated with the pattern light and performing predetermined image processing;
A recognition step for performing distance detection to the target object or edge detection of the target object or both from the photographed image;
An operation control step of recognizing the position and orientation of the object by the recognition step, controlling the operation of the operation unit based on the position and orientation of the object, and causing the operation unit to operate the object;
A program that causes a computer to execute.
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