(57)【要約】【課題】ステレオ計測法において被測定物のある角部と撮影した画像における角部の像とを品質良く対応させる方法を提供する。【解決手段】ワークと撮像装置との距離を測定する距離測定方法にかかわる。ワークの形状情報を用いて参照部を設定し、参照部を複数の方向から見た参照部画像を生成するステップＳ１の参照部設定工程と、ワークを複数の方向から撮像装置にて撮影し、複数の撮影画像を生成するステップＳ３の撮像工程と、参照部画像を用いて複数の撮影画像において参照部が撮影された参照部像の場所を検出するステップＳ４の参照部検出工程と、参照部像の場所の情報を用いてワークと撮像装置との距離を検出するステップＳ５の距離測定工程と、を有する。【選択図】図３
2010256108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物と撮像装置との距離を測定する距離測定方法であって、
前記被測定物の形状情報を用いて参照部を設定し、前記参照部を複数の方向から見た参照部画像を生成する参照部設定工程と、
前記被測定物を複数の方向から前記撮像装置にて撮影し、複数の撮影画像を生成する撮像工程と、
前記参照部画像を用いて複数の前記撮影画像において前記参照部が撮影された参照部像の場所を検出する参照部検出工程と、
前記参照部像の場所の情報を用いて前記被測定物と前記撮像装置との距離を検出する距離測定工程と、を有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の距離測定方法であって、
前記参照部設定工程では前記被測定物の形状情報を用いて前記被測定物の角部を抽出し、前記参照部は前記角部を含む場所を設定することを特徴とする距離測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の距離測定方法であって、
前記参照部の候補となる場所が複数あるとき、前記角部の形状から前記参照部を選択する選択順位を設定し、前記選択順位の高い前記候補を前記参照部に選択することを特徴とする距離測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の距離測定方法であって、
前記参照部画像は前記被測定物の立体モデルを所定の平面に投影したときの画像を演算して形成することを特徴とする距離測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の距離測定方法であって、
前記被測定物を構成する面の法線方向ベクトルと所定の方向を示す単位ベクトルとの内積を演算した内積量を算出し、前記内積量の分布が変化する場所を検索して前記角部を検出することを特徴とする距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定方法にかかわり、特に撮像装置で撮影した複数の画像を用いて被測定物と撮像装置との距離を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置を用いて複数の場所から被測定物を撮影し、撮像装置から被測定物までの距離を測定するステレオ計測法が知られている。ステレオ計測法は、複数の視点から撮影した画像を用いて撮像装置から被測定物の各測定点までの距離を三角測量の原理により測定する方法である。
【０００３】
ステレオ計測法ではある測定点を撮影した測定点像が複数の画像においてどの場所に位置するかを検出する必要がある。この測定点像を検出し易くする方法が特許文献１に開示されている。それによると、２つの方向から撮影した画像を映像信号の周波数成分にて分割して複数水準の画像を形成している。その画像を２次微分処理して３値化処理を行うことによりエッジ（以下角部と称す）を検出している。そして、２つの方向から撮影した画像を比較して測定点像が対応する場所を検出していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３９７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被測定物に角部が少ないときには、撮影した各画像における角部の像が少なくなる。そして、撮影した複数の画像において被測定物のある角部に対応する角部の場所を検出し難くなる。そのとき、撮像装置と被測定物との距離を誤測定する可能性が高くなる。そして、被測定物のある角部と撮影した画像における角部の像とを品質良く対応させる方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる距離測定方法は、被測定物と撮像装置との距離を測定する距離測定方法であって、前記被測定物の形状情報を用いて参照部を設定し、前記参照部を複数の方向から見た参照部画像を生成する参照部設定工程と、前記被測定物を複数の方向から前記撮像装置にて撮影し、複数の撮影画像を生成する撮像工程と、前記参照部画像を用いて複数の前記撮影画像において前記参照部が撮影された参照部像の場所を検出する参照部検出工程と、前記参照部像の場所の情報を用いて前記被測定物と前記撮像装置との距離を検出する距離測定工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この距離測定方法によれば、参照部設定工程において参照部画像を生成している。撮像工程において撮影画像を生成し、参照部検出工程では撮影画像における参照部の場所を検出している。このとき、撮影画像において参照部画像と一致もしくは類似する場所を検索することにより参照部像の場所を検出している。
【０００９】
その後、距離測定工程では、被測定物と撮像装置との距離を検出する。撮影画像における参照部の場所が検出されているので、撮像装置の光軸方向に対して参照部が位置する方向を検出することができる。撮影は複数の方向から行われる。そして、撮影するときの撮像装置の位置と撮像装置の光軸方向に対する参照部が位置する方向との複数の情報が得られる。この情報と三角測量法とを用いることにより撮像装置と参照部との距離を算出することができる。従って、撮像装置と被測定物との距離を算出することができる。
【００１０】
撮影画像において参照部像の場所を検出するとき、撮影画像において参照部画像と一致もしくは類似する場所を検索する。従って、参照部の場所を誤った場所に選定し難くすることができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる距離測定方法において、前記参照部設定工程では前記被測定物の形状情報を用いて前記被測定物の角部を抽出し、前記参照部は前記角部を含む場所を設定することを特徴とする。
【００１２】
この距離測定方法によれば、被測定物の形状情報から角部を抽出している。被測定物を撮影するときに角部は輝度の変化する場所になり易い。そして、撮影画像から検索し易い場所となる。従って、角部を含む場所を参照部に設定することにより、参照部を検索し易くすることができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかる距離測定方法において、前記参照部の候補となる場所が複数あるとき、前記角部の形状から前記参照部を選択する選択順位を設定し、前記選択順位の高い前記候補を前記参照部に選択することを特徴とする。
【００１４】
この距離測定方法によれば、参照部を選択する選択順位が設定されている。従って、参照部の候補となる場所が複数あるときにも、検出し易い参照部を選択することができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかる距離測定方法において、前記参照部画像は前記被測定物の立体モデルを所定の平面に投影したときの画像を演算して形成することを特徴とする。
【００１６】
この距離測定方法によれば、参照部画像は演算して形成される。被測定物を撮影して参照部像を形成するときには、撮影条件により角部が明確に撮影できない場合がある。この方法に比べて、演算して参照部画像を形成する方が精度良く参照部画像を形成することができる。
【００１７】
［適用例５］
上記適用例にかかる距離測定方法において、前記被測定物を構成する面の法線方向ベクトルと所定の方向を示す単位ベクトルとの内積を演算した内積量を算出し、前記内積量の分布が変化する場所を検索して前記角部を検出することを特徴とする。
【００１８】
この距離測定方法によれば、被測定物を構成する面の法線方向ベクトルと所定の方向を示す単位ベクトルとの内積を演算した内積量を算出している。そして、内積量の分布が変化する場所を角部としている。従って、隣接する面の向きが異なる場所を角部として検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ピッキング装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】ピッキング装置の電気制御ブロック図。
【図３】ワークをピッキングする工程を示すフローチャート。
【図４】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【図５】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【図６】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【図７】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【図８】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【図９】ワークをピッキングする方法を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２１】
（実施形態）
本実施形態においてワークの場所を検出してピッキングするピッキング装置と、ワークの場所を特徴的な測定方法を用いて測定した後ピッキングする場合の例について図１〜図９に従って説明する。尚、ピッキング装置にはワークの場所を検出する測定装置が含まれる。
【００２２】
（ピッキング装置）
まず、ピッキング装置について図１及び図２に従って説明する。図１は、ピッキング装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、ピッキング装置１は、主に作業台２、収納台３、測定装置４、ロボット５、制御装置６等により構成されている。
【００２３】
作業台２はピッキング装置１の略中央に配置され、直方体形状に形成されている。本実施形態では、この作業台２の長手方向をＸ方向とし、水平面にてＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。鉛直方向をＺ方向とする。作業台２上には長方形の積載板７が配置されている。そして、積載板７の上には複数の被測定物としてのワーク８が重置されている。このワーク８は一面が四角形の板状に形成され、多方向を向いて積まれている。
【００２４】
作業台２のＹ方向側には測定装置４が配置されている。測定装置４はＺ方向に長い直方体状に形成された基台９を備えている。基台９の上側にはＸＹテーブル１０が配置され、ＸＹテーブル１０の上には第１支持部１１が配置されている。ＸＹテーブル１０はＸ方向に移動する直動機構とＹ方向に移動する直動機構とを備えている。そして、ＸＹテーブル１０は第１支持部１１をＸ方向及びＹ方向に移動することができる。さらに、ＸＹテーブル１０には移動量を検出する検出部を備えている。そして、基台９に対する第１支持部１１の位置を検出することができる。
【００２５】
直動機構は、例えば、１方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを供えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が所定のパルス信号を受けて所定のステップ単位で正逆転する図示しないステップモーターに連結されている。そして、所定のステップ数に相当する駆動信号がステップモーターに入力されると、ステップモーターが正転または反転して、テーブルが同ステップ数に相当する分だけ、往動または復動するようになっている。直動機構はこの機構に限定されない。他にも、直動機構にリニアーモーターを採用することができる。
【００２６】
第１支持部１１の上には第１支持部回転部１２が配置されている。第１支持部回転部１２は回転機構を備えている。この回転機構は、例えば、モーター、減速ギア、ローターエンコーダー等から構成されている。そして、回転機構は、ＸＹテーブル１０に対して第１支持部１１をＺ方向を中心にして回転させることができる。
【００２７】
第１支持部１１の作業台２側にはＸ方向に長く形成された板状の第２支持部１３が配置されている。そして、第１支持部１１の内部には第２支持部１３と対向する場所に第２支持部回転部１４が配置されている。第２支持部回転部１４は回転機構を備えている。この回転機構は第１支持部回転部１２における回転機構と同様の機構を用いることができる。そして、第２支持部回転部１４は第１支持部１１に対して第２支持部１３をＹ方向を中心にして回転させることができる。
【００２８】
第２支持部１３には第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６が配置されている。第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６は作業台２の方向を撮影可能に設置され、積載板７及びワーク８を撮影することができる。第１撮像装置１５と第２撮像装置１６との間には照明装置１７が配置されている。さらに、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６の両側にも照明装置１７が配置されている。照明装置１７は積載板７に向けて設置され、積載板７及びワーク８に光を照射する。
【００２９】
測定装置４はＸＹテーブル１０、第１支持部回転部１２、第２支持部回転部１４を駆動させることにより、ワーク８を所望の角度から撮影することが可能になっている。
【００３０】
作業台２の図中右側にはロボット５が配置されている。本実施形態ではロボット５に垂直多関節ロボットを採用したが、これに限らず、水平他関節型ロボットや直交ロボットを採用することができる。ロボット５には複数のアームが関節を挟んで配置されている。そして、複数のアームの先端には腕部２０が配置されている。腕部２０は直動機構を備え、直動機構には一対の指部２０ａが配置されている。この直動機構を駆動することによりロボット５は指部２０ａの間隔を変更する。そして、腕部２０は指部２０ａの間にワーク８を挟んで把持することができる。
【００３１】
ロボット５のＸ方向には収納台３が配置されている。そして、収納台３上にはワーク８が重ねて配置されている。ロボット５は積載板７上のワーク８をピッキングし、ワーク８の向きを揃えて収納台３上に重置する。その結果、収納台３上ではワーク８が整列して配置される。作業台２の図中左側には制御装置６が配置されている。制御装置６は測定装置４及びロボット５の制御を行う装置である。
【００３２】
図２は、ピッキング装置の電気制御ブロック図である。図２において、制御装置６はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）２１と、各種情報を記憶する記憶部としてのメモリー２２とを有する。
【００３３】
測定装置駆動回路２３、第１撮像装置１５、第２撮像装置１６は、入出力インターフェース２４及びデータバス２５を介してＣＰＵ２１に接続されている。さらに、入力装置２６、表示装置２７、ロボット駆動回路２８も入出力インターフェース２４及びデータバス２５を介してＣＰＵ２１に接続されている。
【００３４】
測定装置駆動回路２３はＸＹテーブル１０、第１支持部回転部１２、第２支持部回転部１４と接続されている。そして、測定装置駆動回路２３はＸＹテーブル１０、第１支持部回転部１２、第２支持部回転部１４に設置されたモーターを駆動する回路である。測定装置駆動回路２３はＸＹテーブル１０、第１支持部回転部１２、第２支持部回転部１４が備える位置検出装置の出力を入力する。そして、測定装置駆動回路２３は第２支持部１３を所望の位置に移動して停止することができる。第２支持部１３には第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６が設定されていることから、測定装置駆動回路２３は第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６を所望の方向に傾斜させることができる。従って、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６はワーク８を所望の方向から撮影することができる。
【００３５】
第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６は内部にエリアセンサーを備えている。そして、エリアセンサーは、撮影した画像をデジタル信号に変換する変換回路を内蔵する。この変換回路は画像の情報をデジタル信号にして送信する。そして、ＣＰＵ２１から画像を撮影する指示信号を受信すると、画像を撮影した後、その画像のデジタル信号をメモリー２２へ送信する。メモリー２２は画像のデジタル信号を記憶する。
【００３６】
第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６はフォーカス機構を備えている。そして、フォーカス機構は、撮像レンズにより投影される画像の焦点が第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６のエリアセンサーにあうように、フォーカス調整を行う。ＣＰＵ２１の指示により、フォーカス機構は画像の焦点が合う場所を変更する。
【００３７】
入力装置２６は、ワーク８の形状、測定条件、ロボット５の動作指示等に関する各種データを入力する装置である。入力装置２６は、例えば、ワーク８の形状データを外部機器から入力する。表示装置２７は、測定条件や作業状況を表示する装置であり、操作者は、表示装置２７に表示される情報を基に、入力装置２６を用いて入力操作を行う。
【００３８】
ロボット駆動回路２８はロボット５を駆動する回路である。ロボット５には複数のサーボモーターが設置されている。ロボット駆動回路２８は各モーターの回転角度を所定の角度になるように制御する。そして、ロボット駆動回路２８はロボット５の姿勢を所望の姿勢に制御する。
【００３９】
メモリー２２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、ピッキング装置１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト２９を記憶する記憶領域が設定される。さらに、ロボット５における各部の寸法やモーターの駆動条件等のロボット関連データ３０を記憶するための記憶領域も設定される。他にも、ワーク８の形状を設計したときのワーク形状データ３１を記憶するための記憶領域が設定される。
【００４０】
さらに、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６が撮影した画像のデータである撮像データ３２を記憶するための記憶領域も設定される。さらに、ワーク８の画像から参照部を選択するときに基準となる参照部選択データ３３や、参照部を多方向から見た画像を算出したデータである参照部画像データ３４等の記憶領域を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ２１のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００４１】
ＣＰＵ２１は、メモリー２２内に記憶されたプログラムソフト２９に従って、ワーク８が位置する場所の高さを測定する制御を行う。そして、最も上に位置するワーク８をピッキングする動作の制御を行うものである。具体的な機能実現部として、ワーク８の設計情報を用いてワーク８の立体形状を構成する角部を解析するワーク形状解析部３７を有する。他にも、ワーク８を構成する複数の角部の中から特徴的な場所を参照部として設定する参照部設定部３８を有する。
【００４２】
さらに、測定装置４が撮影する方向の指示信号を測定装置駆動回路２３に出力し、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６にワーク８を撮影する指示信号を出力する撮像制御部３９を有する。他にも、撮影した２つの画像における参照部を検出する参照部検出部４０を有する。さらに、各画像における参照部の場所の情報を用いて第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６とワーク８との距離を演算する距離演算部４１を有する。他にも、ロボット５にピッキングする指示信号を出力するロボット制御部４２を有する。
【００４３】
（測定方法）
次に、上述したピッキング装置１を使って、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６とワーク８との距離を測定し、ワーク８をピッキングする方法について図３〜図９にて説明する。図３は、ワークをピッキングする工程を示すフローチャートである。図４〜図９は、ワークをピッキングする方法を説明するための模式図である。
【００４４】
図３において、ステップＳ１は参照部設定工程に相当する。ワーク形状解析部がワークの設計情報を用いてワーク形状を構成する角部を抽出する。次に、参照部設定部が角部からなるパターンの中から参照部を設定する。そして、参照部設定部が参照部を複数の視点から観測するときの画像データを形成する工程である。ステップＳ２は、ワーク配置工程に相当し、作業台にワークを配置する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、撮像工程に相当し、２台の撮像装置を用いてワークを撮影する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、参照部検出工程に相当し、撮影した画像内で参照部に相当する像の場所を検出する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、距離測定工程に相当し、撮像装置とワークとの距離を演算する工程である。次にステップＳ６に移行する。
【００４５】
ステップＳ６は、ワーク移動工程に相当し、ロボットがワークをピッキングして作業台から収納台へ移動する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、終了判断工程に相当し、予定したワークを総て移動したかを判断する工程である。まだ移動していないワークがあって移動を継続するとき、ステップＳ３に移行する。予定した総てのワークを移動したので移動を終了するとき、ワークをピッキングする作業を終了する。以上の工程によりワークをピッキングする作業工程を終了する。
【００４６】
次に、図４〜図９を用いて、図３に示したステップと対応させて、撮像装置とワークとの距離を測定し、ワークをピッキングする方法を詳細に説明する。図４〜図６はステップＳ１の参照部設定工程に対応する図である。図４（ａ）に示すようにワーク形状解析部３７は仮想空間内にワーク立体像４５を形成する。ワーク立体像４５は、ワーク形状データ３１を用いてワーク８と同じ形状を仮想空間内に形成した像である。ワーク立体像４５は複数の角部４６及び面４７から構成されている。この角部４６は隣接する面４７が接合する線である。隣接する面４７の間が曲面となっているときには、曲面の法線方向の変化が大きい場所を角部４６とする。まず、ワーク形状解析部３７はワーク立体像４５における面４７の情報から角部４６を抽出する。
【００４７】
図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ’線から見た模式断面図である。この断面においてＺ方向側には３方向を向く面が配置されている。ＡからＡ’側に向けての面４７を第１面４７ａ、第２面４７ｂ、第３面４７ｃ、第４面４７ｄとする。第１面４７ａと第４面４７ｄとは同一の面である。第１面４７ａにおける面の法線方向を示す単位ベクトルを法線方向ベクトルとしての第１面ベクトル４８ａとする。同様に、第２面４７ｂ、第３面４７ｃ、第４面４７ｄにおける面の法線方向を示す単位ベクトルをそれぞれ法線方向ベクトルとしての第２面ベクトル４８ｂ、第３面ベクトル４８ｃ、第４面ベクトル４８ｄとする。
【００４８】
次に、ワーク形状解析部３７は単位ベクトルとしての第１参照ベクトル４９及び第２参照ベクトル５０を設定する。第１参照ベクトル４９及び第２参照ベクトル５０は第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６が配置された向きに設定されている単位ベクトルである。第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６はワーク８に対する角度を変更可能である。第１参照ベクトル４９及び第２参照ベクトル５０は第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６が移動する範囲の方向に向くのが好ましい。次に、ワーク形状解析部３７は第１参照ベクトル４９と第１面ベクトル４８ａ〜第４面ベクトル４８ｄの各ベクトルとの内積を演算する。
【００４９】
図４（ｃ）は内積の演算を説明するための模式図である。図４（ｃ）を用いて第１参照ベクトル４９と第２面ベクトル４８ｂとの内積量５１を説明する。第１参照ベクトル４９と第２面ベクトル４８ｂとの成す角を交差角度５２とする。ワーク形状解析部３７は交差角度５２の余弦関数を演算することにより内積量５１を算出する。ワーク形状解析部３７は面４７の各場所において内積量５１を算出する。
【００５０】
図４（ｄ）は第１参照ベクトル４９に対する各面の内積量５１の推移を示している。縦軸は内積量５１を示し、上側は下側より大きな量となっている。横軸は面４７の場所を示している。そして、第１内積分布線５３は面４７の各場所における内積量５１の分布を示している。第１内積分布線５３が示すように、第１面４７ａ及び第４面４７ｄでは内積量５１が同じ量となっている。そして第２面４７ｂ及び第３面４７ｃでは内積量５１が同じ量となっている。そして、第１面４７ａと第２面４７ｂとの間では第１内積分布線５３が変化している。従って、第１面４７ａと第２面４７ｂとの間で面４７の向きが変化していることが検出できる。そして、この場所が角部４６であることが検出される。同様に、第３面４７ｃと第４面４７ｄとの間の場所が角部４６であることが検出される。
【００５１】
図４（ｅ）は第２参照ベクトル５０に対する各面の内積量５１の推移を示している。縦軸は内積量５１を示し、上側は下側より大きな量となっている。横軸は面４７の場所を示している。そして、第２内積分布線５４は面４７の各場所における内積量５１の分布を示している。第２内積分布線５４が示すように、第２面４７ｂと第３面４７ｃとの間では第２内積分布線５４が変化している。従って、第２面４７ｂと第３面４７ｃとの間で面４７の向きが変化していることが検出できる。そして、この場所が角部４６であることが検出される。以上のことから、第１面４７ａ〜第４面４７ｄの各面の隣接する場所が角部４６であることが検出される。以上のように、ワーク形状解析部３７は第１内積分布線５３及び第２内積分布線５４を用いて角部４６を検出する。
【００５２】
図５（ａ）はワーク立体像４５をＺ方向から見た模式平面図である。そして、検出された角部４６が明示されている。次に、参照部設定部３８が参照候補部５５を抽出する。参照候補部５５は複数の角部４６が交差する場所や角部４６が円状になっている場所とする。ワーク立体像４５をＺ方向から見たとき、９個所の参照候補部５５が抽出される。
【００５３】
図５（ｂ）は参照部の選択順を示すリストである。図５（ｂ）に示すように、参照部選択リスト５６には参照候補部５５から参照部を１つ選択するときの条件である項目欄に対して選択順位が設定されている。参照部選択リスト５６は参照部選択データ３３としてメモリー２２に記憶されている。この項目の内容及び選択順位は特に限定されない。ワーク立体像４５が複数あるとき、特徴のあるパターンが１個だけ選択されるように設定するのが好ましい。
【００５４】
ワーク立体像４５における参照候補部５５について参照部選択リスト５６の選択順位が１番目の項目から順次対象となる候補があるかを参照部設定部３８が判断する。そして、４番目の選択順位の項目にある単独の２線交差に相当する場所があるので、参照部設定部３８はこの項目に該当する場所を参照部とする。その結果、図５（ｃ）に示すように参照部５７が１箇所設定される。そして、参照部５７の情報が参照部選択データ３３としてメモリー２２に記憶される。
【００５５】
次に、図６に示すように、参照部設定部３８は参照部５７を複数の方向から見た参照部画像５８を形成する。第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６がワーク８を撮影するときに、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６とワーク８とが相対する可能性がある方向から見た画像を参照部設定部３８が生成し、この画像を参照部画像５８とする。従って、参照部画像５８はワーク立体像４５を所定の平面に投影したときの画像を演算して形成されている。この参照部画像５８は多数形成される。そして、参照部設定部３８は参照部画像５８を参照部画像データ３４としてメモリー２２に記憶する。
【００５６】
図７（ａ）はステップＳ２のワーク配置工程及びステップＳ３の撮像工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ２において、作業台２上に積載板７が設置される。そして、積載板７上に複数のワーク８が重置される。ワーク８のＺ方向には第１撮像装置１５、第２撮像装置１６、照明装置１７がワーク８と対向する場所に配置されている。
【００５７】
次に、ステップＳ３の撮像工程において、撮像制御部３９が照明装置１７にワーク８に対して光を照射させる。そして、撮像制御部３９は第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６にワーク８を撮影させる。撮影した画像は撮像データ３２としてメモリー２２に記憶される。図７（ｂ）及び図７（ｃ）はステップＳ３の撮像工程に対応する図である。図７（ｂ）は第１撮像装置１５が撮影した撮影画像としての第１画像６１を示し、図７（ｃ）は第２撮像装置１６が撮影した撮影画像としての第２画像６２を示している。
【００５８】
撮像制御部３９は第１画像６１及び第２画像６２に輪郭抽出フィルターを適用する。そして、第１画像６１及び第２画像６２における角部６３の線を抽出する。第１画像６１及び第２画像６２において角部６３は明度の分布が大きく変化する場所であり、輪郭抽出フィルターを適用することにより抽出することが可能である。輪郭抽出フィルターには、例えば、Ｓｏｂｅｌフィルター、Ｒｏｂｉｎｓｏｎフィルター、Ｐｒｅｗｉｔｔフィルター、Ｒｏｂｅｒｔｓフィルター、Ｋｉｒｓｃｈフィルター等を適用することができる。角部６３が円弧状になっている場合には、例えば、画像にハフ変換を適応することにより角部６３の線を抽出することができる。
【００５９】
図８（ａ）及び図８（ｂ）はステップＳ４の参照部検出工程及びステップＳ５の距離測定工程に対応する図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ステップＳ４において、参照部検出部４０は第１画像６１及び第２画像６２から参照部像６４を検索する。参照部検出部４０はメモリー２２の参照部画像データ３４から参照部画像５８の１つを入力する。そして、参照部検出部４０はパターンマッチング法を用いて参照部画像５８と一致する画像を検索する。続いて、メモリー２２からの参照部画像５８を入力し、入力した参照部画像５８と一致する画像の検索を繰り返す。その結果、第１画像６１及び第２画像６２から参照部像６４が抽出される。
【００６０】
次に、ステップＳ５において、第１画像６１及び第２画像６２における各参照部像６４のＸ方向の位置を測定する。まず、第１画像６１において、第１画像６１の左端から各参照部像６４までの距離６５を検出する。第１画像６１はＸ方向に画素が配列されている。そして、左端から各参照部像６４までの画素数を計数することにより、第１画像６１における各参照部像６４のＸ方向の位置を検出する。同様に、第２画像６２において第２画像６２の左端から各参照部像６４までの距離６５を検出する。
【００６１】
図８（ｃ）及び図９（ａ）はステップＳ５の距離測定工程に対応する図である。図８（ｃ）に示すように、ステップＳ５において、第１撮像装置１５に対するワーク８上の参照部８ａの方向１５ａとの光軸１５ｂとのなす角度１５ｃを算出する。このとき、方向１５ａと光軸１５ｂとがなす角度のうちＸ方向の成分の角度を角度１５ｃとする。第１撮像装置１５の内部には対物レンズ１５ｄとエリアセンサー１５ｅが配置されている。ワーク８の参照部８ａにて反射した光は対物レンズ１５ｄを通過してエリアセンサー１５ｅ上に結像する。この結像した参照部像６４のＸ方向の場所は距離６５として検出されている。対物レンズ１５ｄとエリアセンサー１５ｅとの距離であるレンズセンサー間距離１５ｆは予め設定され、所定の値となっている。そして、エリアセンサー１５ｅにおいてＸ方向と逆の端と光軸１５ｂとの距離である光軸距離１５ｇも予め設定され、所定の値となっている。
【００６２】
距離演算部４１は光軸距離１５ｇから距離６５を引き算することにより、光軸１５ｂと参照部像６４とのＸ方向の距離である光軸参照部間距離１５ｈを算出する。次に、光軸参照部間距離１５ｈとレンズセンサー間距離１５ｆと三角関数とを用いることにより、距離演算部４１は角度１５ｃを算出する。距離演算部４１は第２撮像装置１６においても同様の演算を行う。そして、第２撮像装置１６に対するワーク８上の参照部８ａの方向１６ａとの光軸１６ｂとのなす角度１６ｃを距離演算部４１が算出する。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６がＸ方向に並んで配置されている。そして、第１撮像装置１５の光軸１５ｂと第２撮像装置１６の光軸１６ｂとの距離である光軸間距離６６は予め設定され、所定の値となっている。第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６とワーク８上の参照部８ａとの距離を参照部撮像装置間距離６７とする。距離演算部４１は光軸間距離６６、角度１５ｃ、角度１６ｃの各値と三角関数とを用いることにより参照部撮像装置間距離６７を算出する。
【００６４】
距離演算部４１は複数のワーク８における参照部８ａに対して参照部撮像装置間距離６７を順次算出する。そして、距離演算部４１は複数のワーク８の中で最も第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６に近い場所に位置するワーク８を選出する。
【００６５】
図９（ｂ）はステップＳ６のワーク移動工程に対応する図である。図９（ｂ）に示すように、ステップＳ６において、ロボット制御部４２はロボット５を駆動して、腕部２０にワーク８を把持させる。このとき、ロボット制御部４２は第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６に近いワーク８を把持する。そして、ロボット制御部４２はロボット５を移動させて、ワーク８を収納台３の上に載置する。
【００６６】
続いて、ステップＳ７の終了判断工程にて、ワーク８の移動を終了する判断を行うとき、作業を終了する。以上の工程によりワークをピッキングする作業工程を終了する。
【００６７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ステップＳ１の参照部設定工程において参照部画像５８を生成している。ステップＳ３の撮像工程において撮影画像を生成し、ステップＳ４の参照部検出工程では第１画像６１及び第２画像６２における参照部像６４の場所を検出している。このとき、第１画像６１及び第２画像６２において参照部画像５８と一致もしくは類似する場所を検索することにより参照部像６４の場所を検出している。従って、参照部像６４の場所を誤った場所に選定し難くすることができる。
【００６８】
（２）本実施形態によれば、ワーク立体像４５の形状情報から角部４６を抽出している。角部４６はワーク８を撮影するときに輝度の変化する場所になり易い。そして、第１画像６１及び第２画像６２から検索し易い場所となる。従って、参照部像６４が角部６３を含む場所とすることにより、参照部像６４を検索し易くすることができる。
【００６９】
（３）本実施形態によれば、参照部選択リスト５６に示すように参照部５７を選択する選択順位が設定されている。従って、参照部５７の候補となる場所が複数あるときにも、参照部設定部３８は検出し易い参照部５７を選択することができる。
【００７０】
（４）本実施形態によれば、参照部画像５８は参照部設定部３８により演算して形成される。ワーク８を撮影して参照部像を形成するときには、撮影条件により角部が明確に撮影できない場合がある。この方法に比べて、演算して参照部画像５８を形成する方が精度良く参照部画像５８を形成することができる。
【００７１】
（５）本実施形態によれば、ワーク立体像４５を構成する面４７の第１面ベクトル４８ａ〜第４面ベクトル４８ｄと第１参照ベクトル４９及び第２参照ベクトル５０との内積を演算した内積量５１を算出している。そして、第１内積分布線５３及び第２内積分布線５４が変化する場所を角部４６としている。従って、隣接する面４７の向きが異なる場所を角部４６として検出することができる。
【００７２】
（６）本実施形態によれば、第１画像６１及び第２画像６２において参照部検出部４０が参照部画像５８と一致する場所を検索している。そして、参照部検出部４０は参照部像６４を検出している。参照部像６４を検出する方法には映像信号の周波数成分にて分割して複数水準の画像を形成する方法がある。その方法では画像を２次微分処理して３値化処理を行うことにより角部を検出している。さらに、２つの画像における角部の位置から参照部を検出している。第１撮像装置１５及び第２撮像装置１６の視野が広い場合には、この方法に比べて、簡便に参照部を検出することができる。
【００７３】
（７）本実施形態によれば、第１画像６１及び第２画像６２において参照部検出部４０が参照部画像５８と一致する場所を検索している。従って、角部４６の少ないワーク立体像４５の場合にも参照部８ａを検出することができる。
【００７４】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記実施形態では、角部４６が交差した場所を参照部５７に設定したが、参照部５７は特徴的な場所であれば良い。例えば、参照部選択リスト５６に示すように円、楕円、多角形等を設定することができる。この角部４６は凹部の角でも良く、凸部の角でも良い。また、孔が形成されているときの角部でも良い。
【００７５】
（変形例２）
前記実施形態では、第１撮像装置１５の光軸１５ｂと第２撮像装置１６の光軸１６ｂとは平行に設置されたが、必ずしも平行でなくとも良い。
【００７６】
（変形例３）
前記実施形態では、第１撮像装置１５と第２撮像装置１６との２台の撮像装置を用いた。撮像装置の台数は２台に限らず、３台以上を用いても良い。そして、１つの撮像装置から参照部８ａが撮影できないとき、他の撮像装置から撮影するようにしても良い。各種の形状のワークに対応することができる。
【００７７】
（変形例４）
前記実施形態では、第１撮像装置１５と第２撮像装置１６との２台の撮像装置を用いた。そして、２方向からワーク８を撮影した。撮像装置は１台でも良い。そして、撮像装置を移動することにより、複数の方向からワーク８を撮影しても良い。解像度の高い撮像装置を用いるときには、撮像装置を製造するのが容易ではない。このときには、撮像装置の数を減らすことにより測定装置４を製造し易くすることができる。
【００７８】
（変形例５）
前記実施形態では、角部４６から参照部５７を選定した。ワーク８にマークを配置して、このマークを参照部５７にしても良い。ワーク８に特徴のある角部４６がないときにも参照部５７を設定することができる。
【符号の説明】
【００７９】
８…被測定物としてのワーク、８ａ，５７…参照部、１５…第１撮像装置、１６…第２撮像装置、４５…立体モデルとしてのワーク立体像、４６…角部、４８ａ…法線方向ベクトルとしての第１面ベクトル、４８ｂ…法線方向ベクトルとしての第２面ベクトル、４８ｃ…法線方向ベクトルとしての第３面ベクトル、４８ｄ…法線方向ベクトルとしての第４面ベクトル、４９…単位ベクトルとしての第１参照ベクトル、５０…単位ベクトルとしての第２参照ベクトル、５１…内積量、５８…参照部画像、６１…撮影画像としての第１画像、６２…撮影画像としての第２画像、６４…参照部像、６７…参照部撮像装置間距離。
【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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【図９】
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