(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性の高い三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを提供する。【解決手段】三次元計測装置４は、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置であって、ロボットの可動部に配置され、対象物を含む領域にレーザー光を照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光照射部の駆動を制御する照射制御部４８２と、レーザー光が照射された対象物を撮像して画像データを取得する撮像部４７と、画像データに基づいて、対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、を備え、レーザー光照射部は、レーザー光源４２と、レーザー光源から出射したレーザー光を拡散させる拡散部４５と、を含む。【選択図】図３
2020003262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ロボットの可動部に配置され、前記対象物を含む領域に前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部の駆動を制御する照射制御部と、
前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部と、を備え、
前記レーザー光照射部は、レーザー光源と、前記レーザー光源から出射した前記レーザー光を拡散させる拡散部と、を含むことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
前記拡散部は、揺動により前記レーザー光を走査するミラーを備える請求項１に記載の三次元計測装置。
【請求項３】
前記照射制御部は、前記ミラーが揺動を開始した後に前記レーザー光の出射を開始する請求項２に記載の三次元計測装置。
【請求項４】
前記照射制御部は、前記ミラーが揺動を停止する前に前記レーザー光の出射を停止する請求項２または３に記載の三次元計測装置。
【請求項５】
前記可動部の移動速度を検出する速度検出部を有し、
前記照射制御部は、前記速度検出部からの信号により前記可動部の移動速度が第１速度以下となったことを検出してから前記レーザー光の出射を開始する請求項２ないし４のいずれか１項に記載の三次元計測装置。
【請求項６】
前記照射制御部は、前記速度検出部からの信号により前記可動部が停止した状態となったことを検出してから前記レーザー光の出射を開始する請求項５に記載の三次元計測装置。
【請求項７】
前記照射制御部は、前記速度検出部からの信号により前記可動部の移動速度が前記第１速度よりも速い第２速度以下となったことを検出してから前記ミラーの揺動を開始する請求項５または６に記載の三次元計測装置。
【請求項８】
前記拡散部は、前記レーザー光を拡散させるレンズを備える請求項１に記載の三次元計測装置。
【請求項９】
前記拡散部は、前記レーザー光を拡散させる回折光学素子を備える請求項１に記載の三次元計測装置。
【請求項１０】
ロボットアームに配置され、対象物を含む領域に拡散部で拡散させたレーザー光を照射するレーザー光照射部を制御する制御装置であって、
前記レーザー光照射部の駆動を制御する照射制御部と、
前記ロボットアームの移動速度を示す信号を受け付ける速度信号受付部と、を備え、
前記照射制御部は、前記速度信号受付部が、前記移動速度が第１速度以下になったことを示す信号を受け付けてから、前記レーザー光の出射を開始することを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
前記拡散部は、揺動により前記レーザー光を走査するミラーを備え、
前記照射制御部は、前記ミラーが揺動している状態で前記レーザー光を出射する請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記速度信号受付部が、前記移動速度が前記第１速度よりも速い第２速度以下になったことを示す信号を受け付けてから、前記ミラーの揺動を開始する請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
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配置され、対象物を含む領域に拡散部で拡散させたレーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記ロボットアームの駆動を制御するロボット制御装置と、
前記レーザー光照射部の駆動を制御する照射制御部と、
前記ロボットアームの移動速度を示す信号を受け付ける速度信号受付部と、を有するロボットシステムであって、
前記照射制御部は、前記速度信号受付部が、前記移動速度が第１速度以下になったことを示す信号を受け付けてから、前記レーザー光の出射を開始することを特徴とするロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、三次元形状測定装置を搭載した多関節ロボットが記載されている。また、多関節ロボットに搭載された三次元形状測定装置は、対象物に向けて測定用レーザー光を走査することにより対象物にパターンを投影する測定用レーザー光照射器と、パターンが投影された対象物の画像を取得する受光器と、を備え、受光器が取得した画像に基づいて対象物の三次元計測を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３３３６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成において、多関節ロボットのアームに三次元形状測定装置が設けられているため、アームの向きによって測定用レーザー光の出射方向が変化する。さらに、測定用レーザー光が走査や拡散されることなく一点に向けて照射され続けた場合、単位面積当たりのエネルギー量が大きくなることから、測定用レーザー光の光路上に人が存在する場合、当該人に影響を与えるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の三次元計測装置は、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、
ロボットの可動部に配置され、前記対象物を含む領域に前記レーザー光を照射するレーザー光照射部と、
前記レーザー光照射部の駆動を制御する照射制御部と、
前記レーザー光が照射された前記対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データに基づいて、前記対象物を含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部と、を備え、
前記レーザー光照射部は、レーザー光源と、前記レーザー光源から出射した前記レーザー光を拡散させる拡散部と、を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。
【図２】ロボットを示す斜視図である。
【図３】三次元計測装置の全体構成を示す図である。
【図４】図３に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。
【図５】ロボットアームの移動速度を示すグラフである。
【図６】レーザー光出射部により投影される投影パターンを示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るロボットシステムが有するレーザー光照射部の全体構成を示す図である。
【図８】図７に示すレーザー光照射部が有する回折光学素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す図である。図２は、ロボットを示す斜視図である。図３は、三次元計測装置の全体構成を示す図である。図４は、図３に示す三次元計測装置が有する光走査部を示す平面図である。図５は、ロボットアームの移動速度を示すグラフである。図６は、レーザー光出射部により投影される投影パターンを示す平面図である。
【０００９】
図１に示すロボットシステム１は、人と共存する、すなわち、周囲で人が作業することを前提とした人共存型のロボットシステムである。そのため、ロボットシステム１は、検出範囲内の人の存在を検出し、それに応じた対応を行うように構成されている。
【００１０】
ロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の周囲に設定された検出エリアＳ（検出範囲）内の人を感知する人感センサー３と、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗを三次元計測する三次元計測装置４と、三次元計測装置４の計測結果に基づいてロボット２の駆動を制御するロボット制御装置５と、ロボット制御装置５と通信可能なホストコンピューター６と、を有する。ロボットシステム１は、人感センサー３が検出エリアＳ内で人を感知すると、例えば、ロボット２の移動速度を遅くしたり、レーザー光Ｌの出力を下げたりすることにより、検出エリアＳ内の人の安全性を確保する。以下、このようなロボットシステム１について、詳細に説明する。
【００１１】
＜ロボット＞
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。
【００１２】
ロボット２は、６軸ロボットであり、図２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に対して可動するロボットアーム２２（可動部）と、を有する。また、ロボットアーム２２は、ベース２１に第１軸Ｏ１まわりに回動自在に連結された第１アーム２２１と、第１アーム２２１に第２軸Ｏ２まわりに回動自在に連結された第２アーム２２２と、第２アーム２２２に第３軸Ｏ３まわりに回動自在に連結された第３アーム２２３と、第３アーム２２３に第４軸Ｏ４まわりに回動自在に連結された第４アーム２２４と、第４アーム２２４に第５軸Ｏ５まわりに回動自在に連結された第５アーム２２５と、第５アーム２２５に第６軸Ｏ６まわりに回動自在に連結された第６アーム２２６と、を有する。また、第６アーム２２６にはハンド接続部が設けられており、ハンド接続部にはロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２４が装着される。
【００１３】
また、ロボット２は、ベース２１に対して第１アーム２２１を回動させる第１駆動装置２５１と、第１アーム２２１に対して第２アーム２２２を回動させる第２駆動装置２５２と、第２アーム２２２に対して第３アーム２２３を回動させる第３駆動装置２５３と、第３アーム２２３に対して第４アーム２２４を回動させる第４駆動装置２５４と、第４アーム２２４に対して第５アーム２２５を回動させる第５駆動装置２５５と、第５アーム２２５に対して第６アーム２２６を回動させる第６駆動装置２５６と、を有する。
【００１４】
また、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、例えば、駆動源としてのモーターＭと、モーターＭの駆動を制御するコントローラーＣと、対応するアームの回転量を検出するエンコーダーＥと、を有する。そして、それら第１〜第６駆動装置２５１〜２５６は、それぞれ、ロボット制御装置５によって独立して制御される。
【００１５】
以上のようなロボット２の各部とロボット制御装置５とは、有線または無線により通信可能とされ、この通信は、インターネットのようなネットワークを介してなされてもよい。ロボット制御装置５とホストコンピューター６との通信や後述する制御装置４８とホストコンピューター６との通信についても同様である。
【００１６】
なお、ロボット２としては、本実施形態の構成に限定されず、例えば、アームの数が１本〜５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、例えば、ロボット２の種類は、スカラロボットや双腕ロボットであってもよい。
【００１７】
＜人感センサー＞
人感センサー３は、ロボット２の周囲に設定された検出エリアＳ内の人を感知し、感知結果を三次元計測装置４およびロボット制御装置５に送信する。なお、以下では、検出エリア内に人がいない場合に人感センサー３から出力される情報を「人非感知信号」ともいい、検出エリアＳ内に人がいる場合に人感センサー３から出力される情報を「人感知信号」ともいう。
【００１８】
このような目的を達成できる限り、人感センサー３の構成は、特に限定されない。本実施形態の人感センサー３は、図１に示すように、ロボット２の上方に設けられ、検出エリアＳの全域を撮像可能なカメラ３１を有し、カメラ３１で撮像された画像データに基づいて検出エリアＳ内の人を感知する構成となっている。
【００１９】
ただし、カメラ３１の配置としては、天井に限定されず、例えば、壁に設けられていたり、可動式または固定式のスタンドに設けられていたり、床に設けられていたりしてもよい。また、カメラ３１は、２つ以上配置されていてもよい。また、カメラ３１は、例えば、ロボット２に設けられていてもよい。また、この場合、後述するカメラ４７１がカメラ３１を兼ねていてもよい。この他にも、人感センサー３として、重量センサー、レーザー光センサー、赤外線センサー、静電容量型のセンサー等を用いてもよい。
【００２０】
なお、人感センサー３が検知する対象としては、人に限定されず、例えば、人以外の動物、ロボット２以外のロボット、ＡＧＶ（無人搬送車）等の移動体、その他の移動可能な各種電位機器等、検出エリアＳ内に侵入し得る如何なる物体であってもよい。これらが検出エリアＳ内に存在する場合も、人と同様に判断する構成となっていてもよいし、人と区別する構成となっていてもよい。
【００２１】
＜ロボット制御装置＞
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、各アーム２２１〜２２６が受けた位置指令に応じた位置となるように、第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動をそれぞれ独立して制御する。
【００２２】
また、ロボット制御装置５は、ロボット２の駆動モードとして、ロボットアーム２２の最大移動速度が第１速度以下となるように各第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動を制御する第１駆動モード（高速駆動モード）と、ロボットアーム２２の最大移動速度が第１速度よりも遅い第２速度以下となるように各第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動を制御する第２駆動モード（低速駆動モード）と、を有する。
【００２３】
ロボット制御装置５は、検出エリアＳ内に人がいない場合、すなわち、人感センサー３が人非感知信号を出力している場合には、ロボット２を第１駆動モードで駆動する。これにより、ロボット２の稼働効率が向上する。一方、ロボット制御装置５は、検出エリアＳ内に人がいる場合、すなわち、人感センサー３が人感知信号を出力している場合には、ロボット２を第２駆動モードで駆動する。これにより、検出エリアＳ内の人の安全を確保することができる。
【００２４】
このようなロボット制御装置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、を有する。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。
【００２５】
＜三次元計測装置＞
三次元計測装置４は、位相シフト法によって対象物Ｗの姿勢、位置等を検出する。図３に示すように、三次元計測装置４は、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、ロボットアーム２２の移動速度を検出する速度検出部４０と、レーザー光照射部４１や撮像部４７の駆動を制御したり、撮像部４７が取得した画像データから対象物Ｗの三次元点群データを生成したりする制御装置４８と、を有する。
【００２６】
これら各構成要素のうち、レーザー光照射部４１および撮像部４７は、それぞれ、ロボット２の第５アーム２２５に固定されている。また、レーザー光照射部４１は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）に向けてレーザー光Ｌを照射するように配置され、撮像部４７は、第５アーム２２５の先端側（エンドエフェクター２４側）を向き、レーザー光Ｌの照射範囲を含む領域を撮像するように配置されている。
【００２７】
第５アーム２２５の先端側にエンドエフェクター２４が位置する関係は、第５アーム２２５以外のアーム２２１〜２２４、２２６が動いても維持される。そのため、第５アーム２２５にレーザー光照射部４１および撮像部４７を固定することにより、三次元計測装置４は、常に、エンドエフェクター２４の先端側にレーザー光Ｌを出射することができると共に、エンドエフェクター２４の先端側を撮像することができる。したがって、エンドエフェクター２４により対象物Ｗを把持しようとするときの姿勢、すなわち、エンドエフェクター２４が対象物Ｗと対向している姿勢が如何なる姿勢であっても、当該姿勢において、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することができると共に、対象物Ｗを撮像することができる。そのため、より確実に対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。ただし、レーザー光照射部４１および撮像部４７の配置は、特に限定されず、例えば、第１〜第４アーム２２１〜２２４や第６アーム２２６に固定されていてもよい。
【００２８】
レーザー光照射部４１は、対象物Ｗに向けてレーザー光Ｌを照射することにより、対象物Ｗに所定の投影パターンＰを投影する機能を有する。このようなレーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、レーザー光Ｌが通過する複数のレンズを含む光学系４４と、光学系４４を通過したレーザー光Ｌを対象物Ｗに向けて走査する光走査部４５と、を有する。
【００２９】
レーザー光源４２としては、特に限定されず、例えば、垂直共振器面発光レーザー光（ＶＣＳＥＬ）、部共振器型垂直面発光レーザー光（ＶＥＣＳＥＬ）等の半導体レーザー光を用いることができる。レーザー光Ｌの波長としては、特に限定されず、可視域（４００〜７００ｎｍ）であってもよいし、不可視域（４００ｎｍ以下、１４００ｎｍ〜１ｍｍ）であってもよいし、近赤外線域（７００〜１４００ｎｍ）であってもよい。ただし、レーザー光Ｌの波長は、可視域（４００〜７００ｎｍ）であるのが好ましい。可視域では、レーザー光Ｌがロボット２と共存する人の眼に入ってしまっても、その人は、すぐに眩しさを感じ、瞬きによる防御反応を示すことができる。そのため、レーザー光Ｌの波長を可視域とすることにより、より安全なロボットシステム１となる。
【００３０】
光学系４４は、拡散光学系であり、拡散部を構成する。この光学系４４は、レーザー光源４２から出射されるレーザー光Ｌを平行化するコリメータレンズ４４１と、コリメータレンズ４４１によって平行化されたレーザー光Ｌを後述する回動軸Ｊと平行な方向（図３の紙面奥行き方向）に延びるライン状とするロッドレンズ４４２（一次元方向に拡散するレンズ）と、を有する。
【００３１】
光走査部４５は、ロッドレンズ４４２によってライン状となったレーザー光Ｌを走査する機能を有する。これにより、レーザー光Ｌを二次元的（面状）に照射することができる。光走査部４５としては、特に限定されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を用いることができる。この光走査部４５も、ライン状のレーザー光Ｌを面状に拡散する拡散部として機能する。
【００３２】
本実施形態の光走査部４５は、ＭＥＭＳで構成されている。図４に示すように、光走査部４５は、可動部４５１と、可動部４５１を支持する支持部４５２と、可動部４５１と支持部４５２とを接続し、可動部４５１を支持部４５２に対して回動軸Ｊまわりに回動可能とする梁部４５３と、可動部４５１の表面（図４の紙面手前側の面）に配置され、レーザー光Ｌを反射するミラー４５４と、可動部４５１の裏面（図４の紙面奥側の面）に設けられた永久磁石４５５と、永久磁石４５５と対向配置されたコイル４５６と、を有する。なお、可動部４５１、支持部４５２および梁部４５３は、例えば、シリコン基板から一体形成されている。
【００３３】
このような光走査部４５は、回動軸Ｊがライン状のレーザー光Ｌの延在方向とほぼ一致するように配置されている。そして、コイル４５６に駆動信号（交番電圧）が印加されると、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動し、これにより、ライン状のレーザー光Ｌが走査される。
【００３４】
また、光走査部４５は、支持部４５２に設けられたピエゾ抵抗部４５７を有する。ピエゾ抵抗部４５７は、可動部４５１が回動軸Ｊまわりに回動するのに伴って支持部４５２に発生する応力に応じて抵抗値が変化する。そのため、光走査部４５では、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知することができる。なお、ピエゾ抵抗部４５７は、シリコン基板にリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）することにより形成することができる。
【００３５】
以上、レーザー光照射部４１について説明した。このようなレーザー光照射部４１では、前述したように、光学系４４（拡散部）および光走査部４５（拡散部）によってレーザー光Ｌを二次元的に拡散する。これにより、後述する対象物Ｗの三次元計測を行うことができる。また、レーザー光Ｌを拡散して照射するので、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度すなわちレーザー光Ｌが照射され得る各領域での単位時間当たりのエネルギー量が小さくなる。このような構成とすることにより、人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことによる悪影響をより効果的に抑制することができる。そのため、ロボット２と共存する人にとってより安全なロボットシステム１となる。
【００３６】
なお、レーザー光照射部４１の構成としては、対象物Ｗに所定の投影パターンＰを投影することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態では、光学系４４によってレーザー光Ｌをライン状に拡散しているが、これに限定されず、例えば、ＭＥＭＳやガルバノミラーを用いてライン状に拡散させてもよい。つまり、互いに拡散方向が異なる２つの光走査部（光走査部４５と同様のもの）を用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。また、例えば、２軸自由度を有するジンバル型のＭＥＭＳを用いてレーザー光Ｌを二次元走査してもよい。これらもまた、本発明における拡散部を構成する。
【００３７】
撮像部４７は、少なくとも１つの対象物Ｗに投影パターンＰが投影されている状態を撮像する。すなわち、撮像部４７は、投影パターンＰを含む少なくとも１つの対象物Ｗを撮像する。図３に示すように、撮像部４７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー等の撮像素子４７２と集光レンズ４７３とを備えたカメラ４７１で構成されている。
【００３８】
速度検出部４０は、各第１〜第６駆動装置２５１〜２５６が有するエンコーダーＥからの出力に応じて、ロボットアーム２２の移動速度を検出する。ここで、「ロボットアーム２２の移動速度」とは、ロボットアーム２２のどの位置における移動速度であってもよいが、三次元計測装置４が配置されている位置における移動速度であることが好ましい。本実施形態では第５アーム２２５に三次元計測装置４が配置されているため、以下では説明の便宜上、ロボットアーム２２の移動速度は、第５アーム２２５の移動速度と同義として説明する。
【００３９】
なお、速度検出部４０の構成としては、特に限定されず、例えば、ホストコンピューター６からロボット制御装置５に送信される位置指令に基づいて、ロボットアーム２２の移動速度を検出してもよい。また、例えば、速度検出部４０は、第５アーム２２６に配置した慣性センサーを有し、この慣性センサーに加わる慣性に基づいて、ロボットアーム２２の移動速度を検出してもよい。慣性センサーとしては、特に限定されないが、例えば、互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸に沿った加速度を検出可能な３軸加速度センサーと、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸まわりの角速度を検出可能な３軸角速度センサーと、を有する複合センサーを用いることができる。
【００４０】
図３に示すように、制御装置４８は、人感センサー３からの情報を受け付ける人感情報受付部４８１と、レーザー光源４２の駆動を制御する照射制御部４８２と、光走査部４５の駆動を制御する光走査制御部４８３と、撮像部４７の駆動を制御する撮像制御部４８４と、撮像部４７が取得した画像データに基づいて対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、速度検出部４０の信号を受け付ける速度信号受付部４８６と、を有する。
【００４１】
このような制御装置４８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、を有する。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（記憶）されており、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。
【００４２】
光走査制御部４８３は、コイル４５６に駆動信号を印加することにより、光走査部４５の駆動を制御する。また、光走査制御部４８３は、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて、可動部４５１の回動角を検知する。なお、光走査制御部４８３は、可動部４５１を非共振で駆動するようになっている。つまり、光走査制御部４８３は、可動部４５１と梁部４５３とを備える振動系の共振周波数から十分に離れた周波数を有する駆動信号をコイル４５６に印加する。これにより、可動部４５１を共振で駆動する場合と比べて、可動部４５１の波形、振幅、周波数等を自由に制御することができる。ただし、光走査制御部４８３は、可動部４５１を共振で駆動するようになっていてもよい。
【００４３】
また、光走査制御部４８３は、速度信号受付部４８６が速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２の移動速度が第２速度Ｖ２以下となったことを検出してから、光走査部４５の駆動すなわち可動部４５１の揺動を開始する。より具体的には、図５に示すように、対象物Ｗを把持するために、ロボットアーム２２が現在のポジションＰ１から対象物Ｗを把持するための把持ポジションＰ２まで移動する際、少なくとも、ロボットアーム２２が加速する加速領域Ｑ１と、ロボットアーム２２が減速する減速領域Ｑ２と、が生じる。光走査制御部４８３は、減速領域Ｑ２において、第５アーム２２５の移動速度が第２速度Ｖ２以下となってから光走査部４５の駆動を開始する。ただし、第２速度Ｖ２は、０（ゼロ）よりも大きく、ロボットアーム２２の最大速度Ｖｍよりも小さい。すなわち、０＜Ｖ２＜Ｖｍの関係を満足する。
【００４４】
これにより、例えば、光走査部４５を常時駆動させる場合と比べて光走査部４５の駆動時間を短くすることができる。そのため、ロボットシステム１の省電力化を図ることができる。また、ロボットアーム２２が停止してから光走査部４５の駆動を開始する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元計測を開始するまでに要する時間を短くすることができる。そのため、ロボット２の稼働効率が向上する。なお、第２速度Ｖ２としては、特に限定されないが、例えば、１０ｍｍ／ｓ以上、１００ｍｍ／ｓ以下とすることができる。なお、ロボットアーム２２が停止するとは、各第１〜第６駆動装置２５１〜２５６の駆動が停止することを言い、停止後に残留する振動（残留振動）については考慮しない。
【００４５】
別の例として、光走査制御部４８３は、光走査部４５の駆動を時刻に基づいて開始してもよい。具体的には、光走査制御部４８３は、ロボットアーム２２が把持ポジションＰ２となる時刻の所定時間前になったら、光走査部４５の駆動を開始してもよい。例えば、ホストコンピューター６から送信される位置指令に基づけば、把持ポジションＰ２となる時刻を算出することができる。そのため、光走査制御部４８３は、把持ポジションＰ２となる時刻の直前に光走査部４５の駆動を開始する。これにより、光走査部４５を常時駆動させる場合と比べて光走査部４５の駆動時間を短くすることができる。そのため、ロボットシステム１の省電力化を図ることができる。また、ロボットアーム２２の移動が完了してから光走査部４５の駆動を開始する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元計測を開始するまでに要する時間を短くすることができる。そのため、ロボット２の稼働効率が向上する。なお、光走査部４５の駆動を開始する時刻としては、特に限定されないが、例えば、把持ポジションＰ２となる時刻の１秒前であることが好ましく、０．５秒前であることがより好ましい。
【００４６】
照射制御部４８２は、レーザー光源４２に駆動信号を印加することにより、レーザー光源４２の駆動を制御する。照射制御部４８２は、光走査制御部４８３が検知する可動部４５１の回動と同期させてレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射し、例えば、図６に示すような、輝度値の明暗で表現した縞模様の投影パターンＰを対象物Ｗ上に形成する。
【００４７】
照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力モードとして、第１出力でレーザー光Ｌを出射させる第１出力モードと、第１出力よりも低い第２出力でレーザー光Ｌを出射させる第２出力モードと、を有し、これらを選択することができる。なお、照射制御部４８２は、さらに、第２出力よりも低い第３出力でレーザー光Ｌを出射させる第３出力モード、第３出力よりも低い第４出力でレーザー光Ｌを出射させる第４出力モード等を有していてもよい。つまり、照射制御部４８２が有する出力モードの数は、特に限定されない。
【００４８】
第１出力としては、特に限定されないが、例えば、レーザー光源４２から出射された直後すなわち出射口の直近での強度が日本工業規格「ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２」で示すクラス２、クラス２Ｍ、クラス３Ｒ程度であることが好ましい。これにより、十分に明るい投影パターンＰを対象物Ｗに投影することができ、撮像部４７は、短い露光時間で、十分な明るさおよびコントラストを有する画像データを取得することができる。一方、第２出力としては、特に限定されないが、例えば、レーザー光源４２から出射された直後の強度が日本工業規格「ＪＩＳ  Ｃ  ６８０２」で示すクラス１以下であることが好ましい。これにより、第２出力モードで出射されるレーザー光Ｌの強度が、検出エリアＳ内の人にとって十分に安全なレベルとなる。
【００４９】
ここで、照射制御部４８２は、可動部４５１の回動が開始された後にレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する。好ましくは、照射制御部４８２は、可動部４５１の振幅（回動軸Ｊまわりの回動角）が所定の大きさ以上となった後にレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する。例えば、可動部４５１が回動しておらず、可動部姿勢が一定の状態でレーザー光Ｌを出射すると、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまう。仮に、レーザー光Ｌの光路上に人の眼があった場合、レーザー光Ｌがその人の眼に入り続け、レーザー光Ｌの強度等によっては、眼に影響を与えるおそれがある。これに対して、レーザー光Ｌが出射されるより先に可動部４５１の回動が開始されていれば、レーザー光Ｌが走査され、同じ個所に照射され続けることが無い。そのため、上述のような問題が生じ難くなり、より安全なロボットシステム１となる。なお、前記「所定の大きさ」としては、特に限定されないが、例えば、３０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがより好ましい。これにより、上述の効果がより顕著なものとなる。
【００５０】
また、照射制御部４８２は、可動部４５１の回動が停止する前にレーザー光源４２からのレーザー光Ｌの出射を停止する。好ましくは、照射制御部４８２は、可動部４５１の振幅（回動軸Ｊまわりの回動角）が所定の大きさ以下となる前にレーザー光源４２からレーザー光Ｌを出射する。これにより、レーザー光Ｌを常に光走査部４５で走査することができる。そのため、レーザー光Ｌが人の眼に入り続けることが無く、より安全なロボットシステム１となる。
【００５１】
なお、照射制御部４８２は、光走査制御部４８３がコイル４５６に駆動信号を印加しているか否かに基づいて可動部４５１が回動しているか否かを判断してもよいが、それよりも、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づいて可動部４５１が回動しているか否かを判断するのが好ましい。例えば、光走査部４５の故障や断線等に起因して駆動信号をコイル４５６に印加しているにも関わらず可動部４５１の回動が開始されないおそれが考えられる。これに対して、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値変化に基づけば、可動部４５１の回動が開始されないとピエゾ抵抗部４５７の抵抗値が変化しないため、可動部４５１が回動を開始していることを確実に確認することができる。さらには、ピエゾ抵抗部４５７の抵抗値は、可動部４５１の振幅（回動角）に応じて変化するため、可動部４５１の振幅についても容易に検知することができる。
【００５２】
また、照射制御部４８２は、速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２の移動速度が第２速度Ｖ２よりも遅い第１速度Ｖ１以下となったことを検出してからレーザー光Ｌの出射を開始する。前述したように、ロボットアーム２２の移動速度が第２速度Ｖ２以下となってから光走査部４５の駆動が開始されるため、第２速度Ｖ２よりも遅い第１速度Ｖ１となってからレーザー光Ｌを出射することにより、より確実に、可動部４５１が回動している状態でレーザー光Ｌを出射することができる。そのため、より安全なロボットシステム１となる。なお、第１速度Ｖ１としては、特に限定されないが、例えば、第２速度Ｖ２の０．７５以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましい。これにより、第２速度Ｖ２まで減速される時刻と第１速度Ｖ１まで減速される時刻とを十分にずらすことができ、第１速度Ｖ１となる時刻までに、より確実に、可動部４５１が回動している状態とすることができる。
【００５３】
特に、照射制御部４８２は、速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２が停止した状態となったことを検出してからレーザー光Ｌの出射を開始することが好ましい。これにより、レーザー光Ｌが意図しない方向に向けて出射されてしまうことを効果的に抑制することができる。
【００５４】
撮像制御部４８４は、撮像部４７（カメラ４７１）の駆動を制御する。ここで、投影パターンＰは、π／２ずつずらして４回投影され、撮像制御部４８４は、その都度、投影パターンＰが投影された対象物Ｗを撮像部４７で撮像する。ただし、投影パターンＰの投影回数は、特に限定されず、撮影結果から位相が計算できる枚数であれば良い。また、ピッチの大きなパターンや逆に小さなパターンを用いて同様の投影と撮影を行い、位相接続を行ってもよい。ピッチの種類を増やすほど、計測範囲と分解能を向上させることができるが、撮影回数が増す分、画像データを取得するのに要する時間が増えて、ロボット２の稼働効率が低下する。そのため、三次元計測の精度および計測範囲とロボット２の稼働効率との兼ね合いから投影パターンＰの投影回数を適宜設定すればよい。
【００５５】
点群データ生成部４８５は、位相シフト法を用いて、撮像部４７が取得した複数の画像データから対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する。そして、点群データ生成部４８５で生成した三次元点群データは、ホストコンピューター６に送信される。
【００５６】
ホストコンピューター６は、点群データ生成部４８５から受信した三次元点群データに基づいて、対象物Ｗの姿勢、位置（空間座標）等を含む三次元情報を算出する算出部６１を有する。例えば、算出部６１には対象物Ｗの形状に関する情報が記憶されており、三次元点群データと対象物Ｗの形状とをマッチングすることにより、対象物Ｗの姿勢や位置を算出することができる。ただし、これに限定されず、三次元点群データから対象物Ｗの形状を取得してもよい。
【００５７】
また、ホストコンピューター６は、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〜第６駆動装置２５１〜２５６をそれぞれ独立して駆動し、第１〜第６アーム２２１〜２２６を指示された位置に移動させる。
【００５８】
なお、本実施形態では、ホストコンピューター６が算出部６１を有するが、これに限定されず、例えば、三次元計測装置４やロボット制御装置５が算出部６１を有していてもよいし、別の装置が有していてもよい。
【００５９】
以上、ロボットシステム１の構成について説明した。次に、ロボットシステム１の制御方法について説明する。まず、検出エリアＳ内に人がいない場合、つまり、人感情報受付部４８１が人感センサー３から人非感知信号を受け付けている場合について説明する。この場合、検出エリアＳ内に人がいないため、高強度のレーザー光Ｌが人の眼に入るおそれがほとんどない。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力モードでレーザー光Ｌを出射する。また、検出エリアＳ内に人がいない場合は、ロボット２と人とがぶつかるおそれもほとんどない。したがって、ロボット制御装置５は、第１駆動モードで第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。
【００６０】
次に、検出エリアＳ内に人がいる場合、つまり、人感情報受付部４８１が人感センサー３から人感知信号を受け付けている場合について説明する。この場合、検出エリアＳ内に人がいるため、レーザー光Ｌが当該人の眼に入るおそれがある。したがって、対象物Ｗの三次元計測を行う際、照射制御部４８２は、第１出力モードよりも低強度の第２出力モードでレーザー光Ｌを出射する。また、検出エリアＳ内に人がいる場合、ロボット２と人とがぶつかるおそれもある。したがって、ロボット制御装置５は、第１駆動モードよりも最大移動速度の遅い第２駆動モードで第１〜第６アーム２２１〜２２６を駆動する。
【００６１】
このように、検出エリアＳ内に人がいない場合は、検出エリアＳ内に人がいる場合と比べて高強度のレーザー光Ｌを用いる。これにより、より明るい投影パターンＰを対象物Ｗに投影することができ、対象物Ｗの三次元計測をより精度よく行うことができる。また、投影パターンＰが明るい分、カメラ４７１の露光時間を短く（言い換えると、シャッタースピードを速く）することができ、対象物Ｗの三次元計測に要する時間を短くすることができる。そのため、ロボット２の稼働効率が向上する。一方、検出エリアＳ内に人がいる場合は、検出エリアＳ内に人がいない場合と比べて低強度のレーザー光Ｌを用いる。これにより、検出エリアＳ内にいる人の眼に入っても安全なレベルまでレーザー光Ｌの出力が低下するため、当該人の安全を確保することができる。
【００６２】
なお、この場合のカメラ４７１の露光時間としては、特に限定されず、例えば、検出エリアＳ内に人がいない場合と同じ露光時間であってもよいし、検出エリアＳ内に人がいない場合よりも長い露光時間であってもよい。検出エリアＳ内に人がいる場合は、検出エリアＳ内に人がいない場合と比べて、投影パターンＰが暗い。そのため、前者の場合には、検出エリアＳ内に人がいない場合と比べて対象物Ｗの三次元計測の精度が低下するが、対象物Ｗの三次元計測に要する時間は、ほぼ等しくなる。一方で、後者の場合には、検出エリアＳ内に人がいない場合と比べて、ほぼ同等の露光量とすることができるため、対象物Ｗの三次元計測の精度がほぼ同等なものとなるが、対象物Ｗの三次元計測に要する時間は、長くなる。したがって、対象物Ｗの三次元計測の精度とロボット２の稼働効率とのバランスを考慮して、カメラ４７１の露光時間を適宜設定すればよい。
【００６３】
ロボットシステム１の制御方法としては、これに限定されず、例えば、検出エリアＳ内に人がいる場合、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出射を停止してもよい。なお、前述したように、第３出力モード、第４出力モード等を有する場合には、検出エリアＳ内に人が侵入したら、照射制御部４８２は、レーザー光Ｌの出力モードを第３、第４出力モードに切り替えてもよい。また、検出エリアＳ内に人がいる場合、ロボット制御装置５は、第１〜第６アーム２２１〜２２６の駆動をそれぞれ停止してもよい。これにより、検出エリアＳ内にいる人にとってより安全なロボットシステム１となる。
【００６４】
また、上述した構成では、検出エリアＳ内に人がいるか否かでレーザー光Ｌの出力を変更しているが、これに替えて、または、これと共に、光走査部４５の駆動モードを変更してもよい。例えば、光走査制御部４８３は、光走査部４５の駆動モードとして、可動部４５１の回動軸Ｊまわりの回動角が第１角度θ１である第１回動モードと、可動部４５１の回動軸Ｊまわりの回動角が第１角度θ１よりも大きい第２角度θ２である第２回動モードと、を有し、これらを選択できるようになっていてもよい。なお、第１回動モードと第２回動モードとは、例えば、コイル４５６に印加する駆動信号の強度（振幅）を変更することにより、容易に切り替えることができる。
【００６５】
光走査制御部４８３は、検出エリアＳ内に人がいない場合、第１回動モードで光走査部４５を駆動する。これにより、第２回動モードで駆動する場合と比べてレーザー光Ｌの走査範囲が狭くなり、効率的にレーザー光Ｌを対象物Ｗに照射することができる。そのため、対象物Ｗの三次元計測をより精度よく行うことができる。一方、光走査制御部４８３は、検出エリアＳ内に人がいる場合、第２回動モードで光走査部４５を駆動する。これにより、第１回動モードで駆動する場合と比べてレーザー光Ｌの走査範囲が広くなるため、レーザー光Ｌの走査範囲の中に人の眼があった場合でも、その眼に入るレーザー光Ｌのエネルギー量が小さくなる。そのため、ロボット２と共存する人にとって、より安全なロボットシステム１となる。
【００６６】
また、光走査制御部４８３は、光走査部４５の駆動モードとして、駆動信号の周波数が第１周波数ｆ１である第１周波数モードと、駆動信号の周波数が第１周波数ｆ１よりも高い第２周波数ｆ２である第２周波数モードと、を有し、これらを選択できるようになっていてもよい。光走査制御部４８３は、検出エリアＳ内に人がいない場合、第１周波数モードで光走査部４５を駆動する。これにより、第２周波数モードで駆動する場合と比べてレーザー光Ｌの走査速度が遅くなり、効率的にレーザー光Ｌを対象物Ｗに照射することができる。そのため、対象物Ｗの三次元計測をより精度よく行うことができる。一方、光走査制御部４８３は、検出エリアＳ内に人がいる場合、第２周波数モードで光走査部４５を駆動する。これにより、第１周波数モードで駆動する場合と比べてレーザー光Ｌの走査速度が速くなるため、レーザー光Ｌの走査範囲の中に人の眼があった場合でも、その眼に入るレーザー光Ｌのエネルギー量が小さくなる。そのため、ロボット２と共存する人にとって、より安全なロボットシステム１となる。
【００６７】
以上のようなロボットシステム１は、前述したように、ロボットアーム２２を備えるロボット２と、ロボットアーム２２に配置され、対象物を含む領域に拡散部としての光学系４４および光走査部４５で拡散させたレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、ロボットアーム２２の駆動を制御するロボット制御装置５と、レーザー光照射部４１の駆動を制御する照射制御部４８２と、ロボットアーム２２の移動速度を示す信号を受け付ける速度信号受付部４８６と、を有するロボットシステムである。そして、照射制御部４８２は、速度信号受付部４８６が、ロボットアーム２２の移動速度が第１速度Ｖ１以下になったことを示す信号を受け付けてから、レーザー光Ｌの出射を開始する。このように、光学系４４および光走査部４５でレーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度（レーザー光Ｌが照射され得る各領域での単位時間当たりの照射エネルギー量）が小さくなる。そのため、人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことをより効果的に抑制することができ、ロボット２と共存する人にとって安全なロボットシステム１となる。また、レーザー光Ｌを常時出射する場合と比べて、ロボットシステム１の省電力駆動が可能となる。また、ロボットアーム２２が停止してからレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元測定を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００６８】
また、前述したように、レーザー光Ｌを用いて対象物Ｗの三次元計測を行う三次元計測装置４は、ロボット２のロボットアーム２２（可動部）に配置され、対象物Ｗを含む領域にレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１と、レーザー光照射部４１の駆動を制御する照射制御部４８２と、レーザー光Ｌが照射された対象物Ｗを撮像して画像データを取得する撮像部４７と、画像データに基づいて、対象物Ｗを含む領域の三次元点群データを生成する点群データ生成部４８５と、を備える。そして、レーザー光照射部４１は、レーザー光源４２と、レーザー光源４２から出射したレーザー光Ｌを拡散させる拡散部としての光学系４４や光走査部４５と、を含む。このように、拡散部によってレーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度が小さくなる。そのため、人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことをより効果的に抑制することができ、ロボット２と共存する人にとって安全なロボットシステム１となる。
【００６９】
なお、前記「拡散」とは、例えば、レーザー光Ｌの光軸が一定のまま、レーザー光Ｌの出射方向に沿ってレーザー光Ｌの照射範囲が広がることや、レーザー光Ｌの光軸を変更することにより、レーザー光Ｌの出射方向に沿ってレーザー光Ｌの照射範囲が広がることを意味する。
【００７０】
また、前述したように、拡散部は、揺動によりレーザー光Ｌを走査するミラー４５４を備える。これにより、拡散部の構成が簡単なものとなる。また、前述したように、拡散部は、レーザー光Ｌを拡散させるレンズとしてのロッドレンズ４４２を備える。これにより、拡散部の構成が簡単なものとなる。
【００７１】
また、前述したように、照射制御部４８２は、ミラー４５４が揺動を開始した後にレーザー光の出射を開始する。これにより、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまうのを防止することができる。そのため、より安全なロボットシステム１となる。また、前述したように、照射制御部４８２は、ミラー４５４が揺動を停止する前にレーザー光Ｌの出射を停止する。これにより、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまうのを防止することができる。そのため、より安全なロボットシステム１となる。
【００７２】
また、前述したように、ロボットアーム２２の移動速度を検出する速度検出部４０を有し、照射制御部４８２は、速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２の移動速度が第１速度Ｖ１以下となったことを検出してからレーザー光Ｌの出射を開始する。これにより、レーザー光Ｌを常時出射する場合と比べて、ロボットシステム１の省電力駆動が可能となる。また、ロボットアーム２２が停止してからレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元測定を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００７３】
また、前述したように、照射制御部４８２は、速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２が停止した状態となったことを検出してからレーザー光Ｌの出射を開始してもよい。これにより、レーザー光Ｌの出射方向が一定に保たれ、照射範囲が狭くなるため、より安全なロボットシステム１となる。
【００７４】
また、前述したように、照射制御部４８２は、速度検出部４０からの信号によりロボットアーム２２の移動速度が第１速度Ｖ１よりも速い第２速度Ｖ２以下となったことを検出してからミラー４５４の揺動を開始する。これにより、ミラー４５４を常時揺動する場合と比べて、ロボットシステム１の省電力駆動が可能となる。また、ロボットアーム２２が停止してからミラー４５４を揺動させる場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元測定を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００７５】
また、前述したように、ロボットアーム２２に配置され、対象物Ｗを含む領域に拡散部で拡散させたレーザー光Ｌを照射するレーザー光照射部４１を制御する制御装置４８は、レーザー光照射部４１の駆動を制御する照射制御部４８２と、ロボットアーム２２の移動速度を示す信号を受け付ける速度信号受付部４８６と、を備える。そして、照射制御部４８２は、速度信号受付部４８６が、ロボットアーム２２の移動速度が第１速度Ｖ１以下になったことを示す信号を受け付けてから、レーザー光Ｌの出射を開始する。拡散部でレーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離れる程、言い換えると、レーザー光Ｌの光路長が長くなる程、レーザー光Ｌの強度（レーザー光Ｌが照射され得る各領域での単位時間当たりの照射エネルギー量）が小さくなる。そのため、人の眼に高強度のレーザー光Ｌが入ってしまうことをより効果的に抑制することができ、ロボット２と共存する人にとって安全なロボットシステム１となる。また、レーザー光Ｌを常時出射する場合と比べて、ロボットシステム１の省電力駆動が可能となる。また、ロボットアーム２２が停止してからレーザー光Ｌを出射する場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元測定を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００７６】
また、前述したように、拡散部は、揺動によりレーザー光Ｌを走査するミラー４５４を備える。そして、照射制御部４８２は、ミラー４５４が揺動している状態でレーザー光Ｌを出射する。これにより、レーザー光Ｌが同じ個所に照射され続けてしまうのを防止することができる。そのため、より安全なロボットシステム１となる。
【００７７】
また、前述したように、速度信号受付部４８６が、ロボットアーム２２の移動速度が第１速度Ｖ１よりも速い第２速度Ｖ２以下になったことを示す信号を受け付けてから、ミラー４５４の揺動を開始する。これにより、ミラー４５４を常時揺動する場合と比べて、ロボットシステム１の省電力駆動が可能となる。また、ロボットアーム２２が停止してからミラー４５４を揺動させる場合と比べて、ロボットアーム２２が停止してから対象物Ｗの三次元測定を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００７８】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係るロボットシステムが有するレーザー光照射部の全体構成を示す図である。図８は、図７に示すレーザー光照射部が有する回折光学素子を示す平面図である。
【００７９】
以下の説明では、第２実施形態のロボットシステムについて前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第２実施形態のロボットシステム１は、レーザー光照射部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態のロボットシステム１とほぼ同様である。なお、図７および図８では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８０】
図７に示すように、本実施形態のレーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを出射するレーザー光源４２と、投射レンズ４４５を含む光学系４４と、レーザー光源４２と投射レンズ４４５との間に位置する回折光学素子４３と、回折光学素子４３を中心軸Ａまわりに回転させるアクチュエーター４９と、を有する。また、図８に示すように、回折光学素子４３は、中心軸Ａまわりに配置された８パターンの回折格子４３１〜４３８を有している。そして、回折光学素子４３を中心軸Ａまわりに回転することにより、所定の回折格子４３１〜４３８をレーザー光Ｌの光路上に位置させることができる。なお、図示しないが、回折格子４３１〜４３４は、投射面での投射パターンの位相がπ／２ずつずれるような縞状となっている。回折格子４３５〜４３８は、投射面での投射パターンの位相がπ／２ずつずれるような縞状となっており、投射面での投射パターンのピッチは回折格子４３１〜４３４の投射パターンのピッチの２倍となっている。
【００８１】
このような構成のレーザー光照射部４１では、回折格子４３１〜４３８を順にレーザー光Ｌの光路上に位置させることにより、８つの投影パターンＰを対象物Ｗ上に順に投影することができる。
【００８２】
このような第２実施形態では、レーザー光照射部４１は、レーザー光Ｌを拡散させる拡散部としての回折光学素子４３を有する。このように、レーザー光Ｌを拡散させることにより、レーザー光照射部４１から離間する程、レーザー光Ｌの強度が低下するため、より安全な三次元計測装置４となる。
【００８３】
以上、本発明の三次元計測装置、制御装置およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…ロボットシステム、２…ロボット、２１…ベース、２２…ロボットアーム、２２１〜２２６…第１〜第６アーム、２４…エンドエフェクター、２５１〜２５６…第１〜第６駆動装置、３…人感センサー、３１…カメラ、４…三次元計測装置、４０…速度検出部、４１…レーザー光照射部、４２…レーザー光源、４３…回折光学素子、４３１〜４３８…回折格子、４４…光学系、４４１…コリメータレンズ、４４２…ロッドレンズ、４４５…投射レンズ、４５…光走査部、４５１…可動部、４５２…支持部、４５３…梁部、４５４…ミラー、４５５…永久磁石、４５６…コイル、４５７…ピエゾ抵抗部、４７…撮像部、４７１…カメラ、４７２…撮像素子、４７３…集光レンズ、４８…制御装置、４８１…人感情報受付部、４８２…照射制御部、４８３…光走査制御部、４８４…撮像制御部、４８５…点群データ生成部、４８６…速度信号受付部、４９…アクチュエーター、５…ロボット制御装置、６…ホストコンピューター、６１…算出部、Ａ…中心軸、Ｃ…コントローラー、Ｅ…エンコーダー、Ｊ…回動軸、Ｌ…レーザー光、Ｍ…モーター、Ｏ１〜Ｏ６…第１〜第６軸、Ｐ…投影パターン、Ｐ１…ポジション、Ｐ２…把持ポジション、Ｑ１…加速領域、Ｑ２…減速領域、Ｓ…検出エリア、Ｖ１…第１速度、Ｖ２…第２速度、Ｖｍ…最大速度、Ｗ…対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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