(57)【要約】  機械視覚システム、方法及び製品（article）がロボットの技術分野において有用である。一実施の形態は、動いている場合がある物体の捕捉された画像に基づいて符号化器の出力をエミュレートする信号を生成する。一実施の形態は、デジタルデータを、符号化器インタフェースカードのような中間送受信機を使用することなく直接ロボットコントローラに提供する。一実施の形態は、遮蔽の発生を予測又は確定し、それに従ってカメラ及び／又は物体のうちの少なくとも一方を動かす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法であって、
物体の画像を連続して捕捉すること、
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求めること、及び
前記求められた線速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする符号化器エミュレート出力信号を生成することを含む、方法。
【請求項２】
前記物体の画像を連続して捕捉することは、前記物体が動いている間に該物体の画像を連続して捕捉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体の画像を連続して捕捉することは、前記物体がコンベヤシステムに沿って動いている間に該物体の画像を連続して捕捉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求めることは、前記物体の少なくとも１つの特徴を、前記捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて位置特定すること、前記捕捉された画像のうちの前記少なくとも２つの間の前記特徴の位置の変化を確定すること、及び、前記少なくとも２つの捕捉された画像の前記捕捉の間の時間を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、単一パルス列出力波形を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、方形波パルス列又は正弦波形のうちの少なくとも一方を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、アナログ波形を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、アブソリュートエンコーダの絶対位置（absolute）出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記符号化器エミュレート信号を、前記機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に配置される中間変換器に提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記符号化器エミュレート信号をロボットコントローラの符号化器インタフェースカードに提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記捕捉された画像における前記画像のうちの少なくとも２つの間の前記物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、該物体の前記カメラに対する位置を自動的に求めること、及び
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該物体の動きを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように変化させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めること、
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの前記物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像のうちの少なくとも１つにおける前記物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの前記物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの前記遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求めること、及び
前記求められた他の速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求めることは、角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
機械視覚システムに、請求項１〜２０のいずれか一項に従って少なくとも１つのロボットを制御させる命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムであって、
動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能なカメラと、
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求める手段と、
前記求められた線速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする符号化器エミュレート出力信号を生成する手段とを備える、機械視覚システム。
【請求項２３】
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求める手段は、前記捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて前記物体の少なくとも１つの特徴を位置特定し、前記捕捉された画像のうちの前記少なくとも２つの間の前記特徴の位置の変化を確定し、前記少なくとも２つの捕捉された画像の前記捕捉の間の時間を求める手段を含む、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２４】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、単一パルス列出力波形と、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形とから成る群から選択される少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２５】
少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成する手段は、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２６】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、アブソリュートエンコーダの絶対位置出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２７】
前記機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に配置される中間変換器に前記符号化器エミュレート信号を提供するように通信可能に結合した、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２８】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該カメラを該物体に対して動かすように物理的に結合した少なくとも１つのアクチュエータをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２９】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該物体の該カメラに対する動きを調整するように物理的に結合した少なくとも１つのアクチュエータをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３０】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求める手段と、
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段とをさらに備え、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３１】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段と、
前記求められた他の速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成する手段とをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３２】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段は、前記画像から角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めるソフトウェア手段を含む、請求項３０に記載の機械視覚システム。
【請求項３３】
機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法であって、
物体の画像を連続して捕捉すること、
前記捕捉された画像から前記物体の第１の線速度を求めること、
前記求められた第１の線速度に基づいて位置と、速度及び加速度のうちの少なくとも一方とを示すデジタル出力信号を生成すること、及び
中間変換器を使用することなく、前記デジタル出力信号をロボットコントローラに提供することを含む、方法。
【請求項３４】
物体の画像を連続して捕捉することは、該物体が動いている間に、該物体の連続する画像を捕捉することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
物体の画像を連続して捕捉することは、該物体がコンベヤシステムに沿って動いている間に、該物体の連続する画像を捕捉することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記捕捉された画像から前記物体の第１の線速度を求めることは、前記捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて前記物体の少なくとも１つの特徴を位置特定すること、前記捕捉された画像のうちの前記少なくとも２つの間の前記特徴の位置の変化を確定すること、及び、前記少なくとも２つの捕捉された画像の前記捕捉の間の時間を求めることを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
中間変換器を使用することなく、前記デジタル出力信号をロボットコントローラに提供することは、符号化器インタフェースカードを使用することなく、前記デジタル出力信号を前記ロボットコントローラに提供することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記捕捉された画像における前記画像のうちの少なくとも２つの間の前記物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、該物体の前記カメラに対する位置を自動的に求めること、及び
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該物体の速さを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように変化させることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めること、
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの前記遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも第２の線速度を求めることをさらに含み、前記デジタル出力信号を生成することは、前記求められた第２の線速度にさらに基づく、請求項３３に記載の方法。
【請求項４４】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの角速度を求めることをさらに含み、前記デジタル出力信号を生成することは、前記少なくとも１つの求められた角速度にさらに基づく、請求項３３に記載の方法。
【請求項４５】
請求項３３〜４４のいずれか一項に従って少なくとも１つのロボットを制御するように機械視覚システムを動作させる命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。
【請求項４６】
少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムであって、
動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能なカメラと、
前記捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした前記物体の少なくとも１つの速度を求める手段と、
前記求められた速度に基づいて位置と、速度及び加速度のうちの少なくとも一方とを示すデジタル出力信号を生成する手段とを備え、
中間変換器を使用することなく前記デジタル出力信号をロボットコントローラに提供するように通信可能に結合した、機械視覚システム。
【請求項４７】
前記捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした前記物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸に沿った第１の線速度を求める手段と、第２の軸に沿った第２の線速度を求める手段とを含む、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項４８】
前記捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした前記物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸を中心とした第１の角速度を求める手段と、第２の軸を中心とした第２の角速度を求める手段とを含む、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項４９】
前記捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした前記物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸を中心とした第１の線速度を求める手段と、該第１の軸を中心とした第１の角速度を求める手段とを含む、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項５０】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は加速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該カメラを該物体に対して動かす手段をさらに備える、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項５１】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は加速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該物体の動きを調整する手段をさらに備える、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項５２】
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段をさらに備える、請求項４６に記載の機械視覚システム。
【請求項５３】
機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法であって、
前記ロボットの少なくとも１つのエンドエフェクタ部から独立して動くカメラによって物体の画像を連続して捕捉すること、
前記捕捉された画像における前記画像のうちの少なくとも２つの間の前記物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも該物体の前記カメラに対する位置を自動的に求めること、及び
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことを含む、方法。
【請求項５４】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体が動いている間に該物体を追跡するように該カメラを動かすことを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体がコンベヤに沿って動いている間に該物体を追跡するように該カメラを動かすことを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように該物体の動きを調整することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めることをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することをさらに含み、前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６０】
前記カメラの、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することをさらに含み、前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように該物体の動きを調整することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６２】
前記物体の、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置、新たな速さ、新たな加速度、又は新たな向きのうちの少なくとも１つを求めることをさらに含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記画像のうちの少なくとも１つにおける前記物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断することをさらに含み、前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの前記遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６４】
前記カメラの、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラを平行移動させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６６】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラが平行移動する速さを変化させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６７】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該カメラを少なくとも１つの軸を中心として枢動させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６８】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体を平行移動することを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６９】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体が平行移動する速さを変化させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項７０】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体を少なくとも１つの軸を中心として枢動させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項７１】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラ又は該物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、該物体が回転する速さを変化させることを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項７２】
機械視覚システムに、請求項５３〜７１のいずれか一項に従って少なくとも１つのロボットを制御させる命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。
【請求項７３】
少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムであって、
動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能である、取り付けられるカメラと、
前記捕捉された画像における前記画像のうちの少なくとも２つの間の前記物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも該物体の前記カメラに対する位置を自動的に求める手段と、
前記カメラ又は前記物体のうちの少なくとも一方を動かすように結合した少なくとも１つのアクチュエータと、
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを制御する手段とを備える、機械視覚システム。
【請求項７４】
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段をさらに備える、請求項７３に記載の機械視覚システム。
【請求項７５】
前記カメラの、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備える、請求項７４に記載の機械視覚システム。
【請求項７６】
前記アクチュエータは物理的に結合して前記カメラを動かす、請求項７５に記載の機械視覚システム。
【請求項７７】
前記物体の、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備える、請求項７４に記載の機械視覚システム。
【請求項７８】
前記アクチュエータは物理的に結合して前記物体を動かす、請求項７７に記載の機械視覚システム。
【請求項７９】
前記物体の前記画像のうちの少なくとも１つにおける該物体の少なくとも１つの特徴の遮蔽を検出する手段をさらに備える、請求項７３に記載の機械視覚システム。
【請求項８０】
前記カメラの、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備える、請求項７９に記載の機械視覚システム。
【請求項８１】
前記アクチュエータは、物理的に結合して前記カメラを少なくとも平行移動させるか又は回転させる、請求項７８に記載の機械視覚システム。
【請求項８２】
前記物体の、前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備える、請求項７２に記載の機械視覚システム。
【請求項８３】
前記アクチュエータは、物理的に結合して前記物体を平行移動させるか、該物体を回転させるか、又は該物体の速さを調整するかの少なくとも１つを行う、請求項８２に記載の機械視覚システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には機械視覚に関し、より詳細には、画像捕捉装置を使用する視覚追跡システムに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、２００５年９月２３日に出願された、米国特許仮出願第６０／７１９７６５号に対する利益を主張する。当該特許文献は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
ロボットシステムは、さまざまな製造工程及び装置組み立て工程においてますます重要になっている。ロボットシステムは通常、操作されている加工物の近傍において、以後エンドエフェクタと称する動作装置又はツールを動かす、一般的にマニピュレータと称される機械装置を使用する。たとえば、加工物は、組み立てられている自動車とすることができ、エンドエフェクタは、さまざまな部品を自動車に取り付けるのに使用されるボルト、ねじ又はナットの駆動装置とすることができる。
【０００４】
組み立てラインシステムでは、加工物は、コンベヤトラックに沿って、又は別の部品移動システムに沿って移動し、それによって、一連の加工物は、それらが組み立てラインに沿った共通の場所にある場合、同じか又は類似の動作を自身に対して実施されるようにすることができる。いくつかのシステムでは、加工物を、組み立てラインに沿って指定された位置へ移動させ、ロボットシステムによって加工物に対して動作が実施されている間、静止したままにすることができる。他のシステムでは、ロボットシステムによる加工物に対する動作が実施されている間、加工物は、組み立てラインに沿って絶えず移動していることができる。
【０００５】
単純な例として、自動車製造の場合を考える。自動車は通常、組み立てライン上で組み立てられる。ロボットシステムは、組み立てラインに沿った所定の点で部品を自動車に自動的に取り付けることができる。たとえば、ロボットシステムは、ホイールを自動車に取り付けることができる。したがって、ロボットシステムは、ホイールナットをホイールボルトと整列するように向け、次に、ホイールナットを、当該ホイールナットがホイールボルトに結合するように回転させ、それによってホイールを自動車に取り付けるように構成される。
【０００６】
ロボットシステムはさらに、すべてのホイールナットを単一のホイールのホイールボルトに取り付け、それによって、ホイールのうちの１つの、自動車への取りつけを完了させるように構成することができる。さらに、ロボットシステムは、フロントホイールを取り付けた後（自動車が組み立てラインに沿って移動している間、自動車は前方を向いている方向に配向されていると仮定する）、次にリアホイールを自動車に取り付けるように構成することができる。より複雑な組み立てラインシステムでは、ロボットは、自動車の他方の側に動いてホイールを自動車の反対側に取り付けるように構成することができる。
【０００７】
上述の単純な例では、エンドエフェクタは、ホイールナット、及びホイールナットをホイールボルトを中心として回転させる回転機構を収容するように構成されるソケットを含む。他の例示的な用途では、エンドエフェクタは、溶接装置、吹き付け塗装装置、圧接装置等のような任意の適切な動作装置又はツールとすることができる。上述の単純な例では、加工物は自動車である。他のタイプの加工物の例は、電子装置、パッケージ、又は自動二輪車、航空機若しくはボートを含む他の車両を含む。他の状況では、加工物は静止したままにすることができ、複数のロボットシステムを加工物に対して連続して且つ／又は同時に動作させていることができる。さまざまなロボットシステム、エンドエフェクタ及びそれらの加工物に対する動作、並びにそれらの変形形態が無限に存在することが理解される。
【０００８】
組み立てライン工程において一般的に使用されるさまざまなコンベヤシステムでは、加工物が組み立てラインに沿って搬送されている間に、加工物の位置を正確且つ確実に追跡することは、ロボットシステムがそのエンドエフェクタを加工物に対する所定の位置に適切に向けなければならない場合に重要な要素である。組み立てラインに沿って移動している加工物の位置を追跡する１つの従来技術の方法は、加工物の位置を既知の基準点に関連付けることである。たとえば、加工物をコンベヤトラック上の所定の位置に及び／又は向きに配置することができ、それによって、基準点に対する関係が既知のものとなる。基準点は、たとえば、コンベヤトラック自体の上に配置されるマーク又はガイドとすることができる。
【０００９】
コンベヤトラックの動きを、従来の符号化器によって監視することができる。たとえば、動きは、インクリメンタルエンコーダ又はアブソリュートエンコーダの形態を取ることができる、シャフトエンコーダ若しくは回転符号化器又は線形符号化器を使用して監視することができる。シャフトエンコーダ若しくは回転符号化器は、シャフトの回転運動を追跡することができる。シャフトがコンベヤトラック駆動システムの一部として使用されるか、又はコンベヤトラックと摩擦接触することによってシャフトがトラックの動きによって回転する場合、符号化器の出力を、トラックの動きを確定するのに使用することができる。すなわち、シャフトの回転の角度は、コンベヤトラックの直線運動に関連付けられる（シャフトの１回の回転は、移動した直線距離の一単位に対応する）。
【００１０】
符号化器の出力は通常、電気信号である。たとえば、符号化器の出力は、１つ又は複数のアナログ信号波形、たとえば、１つ又は複数の方形波電圧信号又は正弦波信号の形態をとることができ、出力方形波信号の周波数は、コンベヤトラックの速さに比例する。トラックの速さに対応する他の符号化器の出力信号は、他のタイプの符号化器によって提供することができ、たとえば、アブソリュートエンコーダは、２進ワードを生成することができる。
【００１１】
符号化器の出力信号は、シャフトエンコーダの出力信号を受信してロボットコントローラの処理システムに適した対応する信号を生成するように構成される翻訳装置に通信される。たとえば、符号化器の出力は、既知の高電圧（＋Ｖ）及び既知の低電圧（−Ｖ又は０）を有するアナログ方形波として特徴付けられ得る電気信号とすることができる。デジタル処理システムに対する入力は通常、アナログ方形波電圧信号を受け入れるようには構成されていない。デジタル処理システムは通常、符号化器によって提供されるアナログ方形波電圧信号とはかなり異なる電圧レベルを有する傾向にあるデジタル信号を必要とする。したがって、翻訳機は、デジタル処理システムに適したデジタルフォーマットを有する、符号化器のための入力アナログ方形波電圧信号に基づいて出力信号を生成するように構成される。
【００１２】
他のタイプの電気機械装置を使用してコンベヤトラックの動きを監視することができる。このような装置は、コンベヤトラックの動きのいくつかの物理的属性を検出し、次に検出されたコンベヤトラックの動きに対応する出力信号を生成する。次に、翻訳機は、生成された出力信号に対応する適切なデジタル信号を生成し、デジタル信号をロボットコントローラの処理システムに通信する。
【００１３】
ロボットコントローラのデジタル処理システムは、翻訳機から受信したデジタル信号に基づき、シャフトエンコーダ若しくは他の電気機械装置の出力に基づいてコンベヤトラックの速度（速さ及び方向ベクトル）及び／又は加速度を計算によって求めることが可能である。他のシステムでは、このような計算は、翻訳機によって実施される。たとえば、生成された出力方形波電圧信号がトラックの速さに比例する場合、周波数に既知の換算係数を単純に乗算することによって、コンベヤトラックの速度が計算される。コンベヤトラックの速度の変化に計算的に関連し得る周波数の変化によって、コンベヤトラックの加速度を計算することができる。いくつかの装置では、方向に関する情報を複数の生成された方形波信号から求めることができる。一定の時間期間にわたるコンベヤトラックの速度（及び／又は加速度）を知ることによって、コンベヤトラック上の或る点が移動した距離を計算することができる。
【００１４】
上記のように、基準点が使用されてコンベヤトラック上の加工物の位置及び／又は向きが規定される。移動している基準点が既知の位置を有する固定の基準点と同期するとき、処理システムは、既知の作業空間の幾何学（geometry）における加工物の位置を計算によって求めることが可能である。
【００１５】
たとえば、基準点が固定点を通過して移動すると、処理システムは、基準点のその位置を、作業空間の幾何学における０点又は他の適切な基準値として計算によって規定することができる。たとえば、所定の「ｘ」軸に沿ったコンベヤトラックの直線運動を追跡している一次元の作業空間の幾何学では、移動している基準点が固定の基準点と整列する位置を、０又は他の適切な基準値として規定することができる。時間が進行しても、コンベヤトラックの速度及び／又は加速度は分かっているため、基準点の固定点に対する位置を求めることが可能である。
【００１６】
すなわち、基準点がコンベヤトラックの経路に沿って移動している場合、基準点の作業空間の幾何学における位置は、ロボットコントローラによって求めることが可能である。加工物の基準点に対する関係は分かっているため、作業空間の幾何学における加工物の位置も求めることが可能である。たとえば、デカルト座標系（ｘ座標、ｙ座標及びｚ座標）によって規定される作業空間の幾何学では、基準点の位置は０，０，０として規定することができる。したがって、加工物の任意の点を作業空間の幾何学の０，０，０位置に関連して規定することができる。
【００１７】
したがって、ロボットコントローラは、加工物がコンベヤトラックに沿って移動している場合、そのエンドエフェクタの加工物上の任意の点に対する位置及び／又は向きを計算によって求めることができる。さまざまなロボットシステムによって使用されるこのような計算方法は既知であり、本明細書においてさらに詳細には説明しない。
【００１８】
コンベヤシステムがセットアップされ、コンベヤトラック位置検出システム（たとえば、符号化器又は他の電気機械装置）がインストールされ、ロボットシステム（複数可）が組み立てラインに沿った所望の場所に位置決定され、さまざまな作業空間の幾何学が規定され、且つ所望の作業工程がロボットコントローラによって学習されると、ロボットシステムコントローラが加工物及びロボットシステムのエンドエフェクタの互いに対する位置を正確且つ確実に求めることできるように、システム全体を較正及び初期化することができる。次に、ロボットコントローラは、エンドエフェクタと加工物上の作業領域とを、所望の作業を実施することができるように整列及び／又は配向することができる。ロボットコントローラは、エンドエフェクタの装置又はツールの動作をも制御することが多い。たとえば、エンドエフェクタがホイールナットをホイールボルトに向けて駆動するように設計されるソケットである上述の例では、ロボットコントローラはソケット回転装置の動作をも制御する。
【００１９】
このような複雑な組み立てラインシステム及びロボットシステムでは、いくつかの問題に直面する。システムが複雑であるため、組み立てラインシステム及びロボットシステムを最初に初期化及び較正する工程は非常に時間がかかる。したがって、組み立てラインの工程を変更することはかなり困難である。たとえば、加工物の特性は、経時的に変化し得る。又は、加工物が変化し得る。このような変化が起こる度に、ロボットシステムを、加工物を作業空間の幾何学を通じて移動する間に追跡するために再初期化しなければならない。
【００２０】
いくつかの場合では、コンベヤシステム自体が変化し得る。たとえば、異なるタイプの加工物がロボットシステムによって加工される（operated on）場合、コンベヤトラックのレイアウトは、新たな加工物に対応するように変更され得る。したがって、１つ又は複数のシャフトエンコーダ又は他の電気機械装置をシステムに追加するか又はシステムから取り外すことができる。又は、故障した後に、シャフトエンコーダ又は他の電気機械装置を交換しなければならない場合がある。さらに別の一例として、より高度な又は異なるタイプのシャフトエンコーダ又は他の電気機械装置をアップグレードとしてコンベヤシステムに追加することができる。シャフトエンコーダ又は他の電気機械装置の追加及び／又は交換は時間がかかり、複雑である。
【００２１】
その上、一連の加工物がコンベヤシステムによって搬送される間に、さまざまな誤りを引き起こす効果が経時的に生じる恐れがある。たとえば、コンベヤトラックがトラック搬送システム上で滑る恐れがある。又は、コンベヤトラックが伸びるか又は他の様態で変形する恐れがある。又は、コンベヤシステムがホイール、ローラ等の上に取り付けられる場合、コンベヤシステム自体が組み立て工程中に所定の位置から外れる恐れがある。したがって、もはやシステム全体が適切に較正されなくなる。多くの場合において、小さな漸進的変化は、それ自体では追跡における問題を引き起こすほど重大なものではあり得ない。しかしながら、このような小さな変化の影響は蓄積され得る。すなわち、物理システムにおける多数の小さな変化の影響が経時的に蓄積することによって、或る点において、システムが較正されなくなる（falls out of calibration）恐れがある。システムが較正されなくなるために、加工物及び／又はエンドエフェクタを正確且つ確実に追跡する能力が低下するか又は失われると、ロボットの工程は誤動作するか又は失敗さえする恐れがある。
【００２２】
したがって、システムを較正されなくする恐れがある上述の問題を回避し、代わりに、加工物の作業空間の幾何学に対する位置を直接求めることができることが望ましい。また、コンベヤシステムを好都合に変更することができることが望ましい場合があり、この変更は、シャフトエンコーダ又は他の電気機械装置の交換を含み得る。
【００２３】
機械視覚システムは、視覚に基づく情報をロボットシステムに提供するように構成されており、それによって、ロボットコントローラは、加工物及びロボットシステムのエンドエフェクタの互いに対する位置を正確且つ確実に求め、したがって、加工物上の作業領域に対してエンドエフェクタを整列及び／又は配向させることができ、それによって所望の作業を実施することができる。
【非特許文献１】ブラッドリーネルソン等「ロボット視覚サーボ及びロボット組立作業」, IEEE ROBOTICS & AUTOMATION MAGAZINE, IEEE SERVICE CENTER, PHYSICATA WAY, JN, US, 第３巻第２番第２３−３１頁,１９９６年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、ロボットシステムの一部が視覚システムによって使用される画像捕捉装置のビューを遮断する可能性がある。たとえば、本明細書においてマニピュレータと称するロボットアームの一部が、画像捕捉装置の、加工物及び／又はエンドエフェクタのビューを遮断する恐れがある。このような遮蔽は、加工物及び／又はエンドエフェクタを追跡する能力が低下するか又は完全に失われる恐れがあるため、望ましくない。加工物及び／又はエンドエフェクタを正確且つ確実に追跡する能力が低下するか又は失われると、ロボットの工程は誤動作するか又は失敗さえする恐れがある。したがって、加工物及び／又はエンドエフェクタの遮蔽を回避することが望ましい。
【００２５】
加えて、視覚システムが固定の位置画像捕捉装置を使用して加工物を視る場合、検出される加工物の画像は、加工物がコンベヤトラックに沿って移動する間に焦点から外れる恐れがある。さらに、画像捕捉装置がロボットシステムのマニピュレータの一部に固定される場合、検出される加工物の画像は、エンドエフェクタが加工物に向かって移動する間に焦点から外れる恐れがある。したがって、画像捕捉装置によって捕捉される画像の焦点を維持するために、複雑な自動合焦システム又はグラフィック画像化システムが必要である。したがって、自動合焦システム又はグラフィック画像化システムをさらに複雑にすることなく焦点を維持することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
一実施の形態は、ロボット制御において現在使用されている中間変換器を利用して、シャフトエンコーダ又は回転符号化器に依存しないようにする。このような中間変換器は通常、スロットに挿入されるか又は他の様式で直接ロボットコントローラに通信可能に結合される専用のアドオンカードの形態をとる。中間変換器は、アナログ符号化器フォーマット情報を受信するように設計されるアナログ入力を有する。このアナログ符号化器フォーマット情報は通常、シャフトエンコーダ、回転符号化器（たとえば、単一チャネル、一次元）又は他の電気機械動き検出システムによって生成される出力である。
【００２７】
上述のように、シャフトエンコーダ又は回転符号化器の出力は通常、１つ又は複数のパルス電圧信号の形態をとることができる。開示される例示的な一実施の形態では、中間コントローラは、符号化器タイプフォーマットのアナログ情報をロボットコントローラに適したデジタル形式に変換するミニプリプロセッサとして動作し続ける。この開示される実施の形態では、視覚追跡システムは、機械視覚情報をアナログ符号化器タイプフォーマット情報に変換し、これを中間変換器に供給する。この実施の形態は、有利には、シャフトエンコーダ又は回転符号化器の出力をエミュレートし、これによって、ロボットコントローラの既存の装置又はプラットフォームを、限定ではないが、専用アドオンカードのような中間変換器と共に継続して使用することが可能となる。
【００２８】
別の例示的な実施の形態は、有利には、アナログ符号化器フォーマット情報をロボットコントローラ用のデジタル情報に変換する前処理を実施する中間変換器又は専用アドオンカードを省く。このような実施の形態では、視覚追跡システムは、機械視覚を利用して位置、速度及び／又は加速度を求め、中間変換器を必要とすることなく、このような求められたパラメータを示すデジタル情報を直接ロボットコントローラに渡す。
【００２９】
さらなる一実施の形態では、視覚追跡システムは、有利には、１つ又は複数のカメラの位置及び／又は向きを、ロボット装置から独立して制御することによって、遮蔽及び／又は合焦の問題に対処する。ロボットコントローラは通常、最大で３６軸の動きを管理することができるが、大抵の場合６軸しか使用しない。開示される実施の形態は、有利には、ロボットコントローラの他の様態で使用されていない機能のうちのいくつかを使用して１つ又は複数のカメラの動き（平行移動及び／又は配向若しくは回転）を制御することによって、これを利用する。カメラの位置又は向きは、たとえば、カメラ制御によって別個に制御することができる。カメラの位置及び向きを制御することによって、視野（位置及びサイズ）にわたって制御することが可能となり得る。カメラは、既存のロボットシステムは多数の自由軸を扱う多数のチャネルを有するため、単に別の軸の動きとして扱われる場合がある。
【００３０】
画像捕捉装置（複数可）（カメラ）の位置及び／又は向きを制御して、たとえば、少なくともロボット装置の一部がカメラの視野の一部を部分的または完全に遮断し、それによって加工物に関連する特徴の検出が妨害される遮蔽の発生を回避又は低減することができる。付加的に又は代替的に、カメラ（複数可）の位置及び／又は向きを制御して、視野を所望のサイズ又は範囲に維持し、それによって、物体（又は特徴）がカメラに接近するときに視野が狭くなりすぎるのを回避し、且つ／又は加工物上の所望の特徴に対する視野方向が失われるのを回避することができる。付加的に又は代替的に、カメラ（複数可）の位置及び／又は向きを制御して、有利には、高価で複雑な合焦機構を必要としないようにしながら、物体が移動する間に物体（又は特徴）に対する焦点を維持することができる。
【００３１】
図面において、同一の参照符号は類似の要素又は動作を識別する。図面における要素のサイズ及び相対的な位置は必ずしも一定の縮尺には描かれていない。たとえば、さまざまな要素の形状及び角度は一定の縮尺には描かれておらず、これらの要素のうちのいくつかは、図面をより読みやすくするために任意に拡大及び位置決定されている。さらに、図示されている要素の特定の形状は、特定の要素の実際の形状に関するいかなる情報も伝達するようには意図されておらず、選択図面における認識を容易にするためだけに選択されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下の説明において、さまざまな開示される実施形態の完全な理解を提供するために特定の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な詳細のうちの１つ又は複数を用いずに、又は他の方法、構成要素、材料等を用いて実施形態を実施することができることを理解するであろう。他の例では、機械視覚システム、ロボット、ロボットコントローラ、通信チャネル、たとえば、通信ネットワークに関連する既知の構造は、実施形態の説明が不必要に不明瞭になるのを回避するために、詳細には図示又は説明されていない。
【００３３】
文脈において別途要求されない限り、本明細書及び以下の特許請求の範囲全体を通じて、単語「備える（comprise）」並びに「comprises」及び「comprising」のようなその活用形は、広い、包括的な意味で、すなわち「含むが、限定はされない。（including, but not limited to.）」のように解釈されるものとする。
【００３４】
本明細書全体を通じての「一実施形態」（"one embodiment" or "an embodiment"）への言及は、その実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書全体を通じてさまざまな場所において「一実施形態では」（"in one embodiment " or "in an embodiment "）という語句が見られるが、これは、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、任意の適切な様式で１つ又は複数の実施形態に組み合わせることができる。
【００３５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「１つの」（"a," "an,"）及び「その」（"the"）は、文脈において別途明確に指示されていない限り、複数の指示対象を含む。「又は」（"or"）という用語は、文脈において別途明確に指示されていない限り、全般的に、「及び／又は」（"and/or"）を含む意味において使用されていることにも留意されたい。
【００３６】
本明細書に設けられている表題及び要約書は、便宜上のものに過ぎず、実施形態の範囲又は意味を説明するものではない。
【００３７】
視覚追跡システム１００（図１〜図６）のさまざまな実施形態は、ロボット装置４０２（図４）が、加工物１０４若しくはその一部に対する課業を実施しているか、又は加工物１０４若しくはその一部の近傍にある間に、加工物１０４又はその一部を視覚的に追跡するシステム及び方法を提供する。したがって、視覚追跡システム１００の実施形態は、少なくとも加工物１０４の速度（すなわち、速さ及び方向）に関するデータを収集するシステム及び方法を提供し、それによって、加工物１０４及び／又はロボット装置４０２のエンドエフェクタ４１４の位置を求めることが可能である。このようなシステムは、有利には、シャフトエンコーダ若しくは回転符号化器等の必要性をなくすか、又はこのような符号化器の使用を冗長性の提供に制限することができる。視覚追跡システム１００は、加工物１０４がコンベヤシステム１０６に沿って搬送されている間に、加工物１０４上の１つ又は複数の視覚的に識別可能な特徴１０８の動きを検出する。
【００３８】
一実施形態は、現在ロボット制御において使用されている中間変換器１１４を利用して、シャフトエンコーダ又は回転符号化器に依存しないようにする。このような中間変換器１１４は通常、スロットに挿入されるか又は他の様式で直接ロボットコントローラ１１６に通信可能に結合される専用アドオンカードの形態をとる。中間変換器１１４は、アナログ符号化器フォーマット情報のような出力を受信するように設計されるアナログ入力を有する。この出力は通常、シャフトエンコーダ、回転符号化器（たとえば、単一チャネル、一次元）又は他の電気機械動き検出システムによって生成される。上述のように、シャフトエンコーダ又は回転符号化器の出力は通常、１つ又は複数のパルス電圧信号の形態をとることができる。例示的な一実施形態では、中間コントローラ１１４は、符号化器タイプフォーマットで受信されたアナログ情報をロボットコントローラ１１６の処理システムに適したデジタル形式に変換するミニプリプロセッサとして動作し続ける。この開示される実施形態では、視覚追跡システム１００は、機械視覚情報をアナログ符号化器タイプフォーマット情報に変換し、これを中間変換器１１４に供給する。この手法は、有利には、シャフトエンコーダ又は回転符号化器の出力をエミュレートし、これによって、ロボットコントローラの既存の装置又はプラットフォームを専用アドオンカードによって継続して使用することが可能となる。
【００３９】
別の実施形態は、有利には、アナログ符号化器フォーマット情報をロボットコントローラ１１６用のデジタル情報に変換する前処理を実施する中間変換器１１４を省く。このような実施形態では、視覚追跡システム１００は、機械視覚を使用して位置、速度及び／又は加速度を求め、中間変換器を必要とすることなく、このような求められたパラメータを示すデジタル情報を直接ロボットコントローラ１１６に渡す。
【００４０】
さらなる一実施の形態では、視覚追跡システム１００は、有利には、１つ又は複数の画像捕捉装置１２０（カメラ）の位置及び／又は向きを、ロボット装置４０２から独立して制御することによって、遮蔽及び／又は合焦の問題に対処する。ロボットコントローラ１１６は通常、最大で３６軸の動きを管理することができるが、大抵の場合６軸しか使用しない。開示される実施の形態は、有利には、ロボットコントローラ１１６の他の様態で使用されていない機能のうちのいくつかを使用して１つ又は複数のカメラの動き（平行移動及び／又は配向若しくは回転）を制御することによって、これを利用する。
【００４１】
カメラ（複数可）１２０の位置及び／又は向きを制御して、たとえば、少なくともロボット装置４０２の一部がカメラの視野の一部を部分的または完全に遮断し、それによって加工物１０４に関連する特徴１０８の検出が妨害される遮蔽の発生を回避又は低減することができる。付加的に又は代替的に、カメラ（複数可）１２０の位置及び／又は向きを制御して、視野を所望のサイズ又は範囲に維持し、それによって、物体がカメラに接近するときに視野が狭くなりすぎるのを回避することができる。付加的に又は代替的に、カメラ（複数可）１２０の位置及び／又は向きを制御して、有利には、高価で複雑な合焦機構を必要としないようにしながら、物体が移動する間に物体（又は特徴）に対する焦点を維持することができる。
【００４２】
したがって、視覚追跡システム１００は、画像捕捉装置１２０を使用して加工物１０４を追跡し、加工物１０４がコンベヤシステム１０６によって搬送されている間に、ロボット装置４０２（図４）及び／又は他の物体によって引き起こされる遮蔽の影響を回避するか、又は少なくとも最小限に抑える。
【００４３】
図１は、コンベヤシステム１０６上の加工物１０４を追跡して、エミュレート出力信号１１０を生成する視覚追跡システム１００の斜視図である。視覚追跡システム１００は、機械視覚技法を使用して特徴１０８のような、加工物１０４の特徴の移動を追跡し、エミュレート符号化器の出力信号１１０を計算によって求める。代替的に、視覚追跡システム１００は、機械視覚技法を使用してベルト１１２、又はその動きをベルト１１２及び／若しくは加工物１０４の速さに関連付けることができる他の構成要素の動きを追跡し、エミュレート符号化器の出力信号１１０を求めるように構成してもよい。
【００４４】
エミュレート出力信号１１０は、カード等のような変換器１１４に通信される。当該変換器１１４は、たとえば、ロボットコントローラ１１６内に存在するか、又は他の場所に存在することができる。変換器１１４は、通常シャフトエンコーダ又は回転符号化器（たとえば、単一チャネル、一次元）によって生成される出力を受信するように設計されるアナログ入力を有する。変換器１１４は、エミュレート符号化器信号１１０を、シャフトエンコーダ又は回転符号化器によって生成された実際の符号化器信号であるかのように前処理し、ロボットコントローラ１１６の処理システムに適した対応するプロセッサ信号１１８を出力する。この手法は、有利には、シャフトエンコーダ又は回転符号化器をエミュレートし、それによって、ロボットコントローラの既存の装置又はプラットフォームを専用アドオンカードによって継続して使用することが可能となる。あらゆる電気機械動き検出装置の出力はさまざまな実施形態によってエミュレートすることができる。
【００４５】
視覚追跡システム１００は、画像捕捉装置１２０（本明細書においてはカメラとも称する）を備える。いくつかの実施形態は、画像捕捉装置位置決定システム１２２を備えることができる。本明細書においては位置決定システム１２２とも称する、画像捕捉装置位置決定システム１２２は、画像捕捉装置１２０の位置を調整するように構成される。追跡するとき、画像捕捉装置１２０の位置は、加工物１０４の動きに対して概ね維持される。遮蔽事象に応答して、画像捕捉装置１２０の位置は調整され、遮蔽事象の影響が回避又は緩和される。このような遮蔽事象は、以下でより詳細に説明するが、ロボット装置４０２又は画像捕捉装置１２０の視野１２４（便宜上概して破線の矢印によって示される）の少なくとも一部を遮断している別の物体によって引き起こされ得る。
【００４６】
図１に示される視覚追跡システム１００の実施形態では、トラック１２６は画像捕捉装置基部１２８に結合される。基部１２８は、実施形態に応じて画像捕捉装置１２０に結合することができるか、又は画像捕捉装置１２０の一部とすることができる。基部１２８は、移動手段（図示せず）を備え、それによって、基部１２８は、画像捕捉装置トラック１２６に沿って移動することができる。したがって、画像捕捉装置１２０の加工物１０４に対する位置を調整することができる。
【００４７】
視覚追跡システム１００の１つ又は複数の選択される実施形態の動作原理のいくつかを実証するために、コンベヤシステム１０６によって搬送されている例示的な加工物１０４が図１に示されている。加工物１０４は、列（cue）のような少なくとも１つの視覚的特徴１０８を含む。視覚的特徴１０８は、画像捕捉装置１２０によって視覚的に検出可能である。あらゆる適切な視覚的特徴（複数可）１０８を使用することができることが理解される。たとえば、視覚的特徴１０８は、適切なインク、染料、又は塗料等を使用して加工物１０４の表面に描かれる記号等とすることができる。又は、視覚的特徴１０８は、加工物１０４に一時的に取り付けられるか、又は永続的に取り付けられる、物理的なマーカとすることができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、視覚的特徴１０８は、表面の端部、溝、孔、突起、又は角度等のような、加工物１０４自体の測定可能な特性とすることができる。特徴１０８の視覚的特性の識別は、捕捉された画像情報を分析する任意の適切な特徴確定アルゴリズムを使用して画像捕捉装置１２０によって捕捉される情報から確定することができる。
【００４９】
他の実施形態では、視覚的特徴１０８は人間の目で見ることができず、画像捕捉装置１２０によってのみ見ることができる。たとえば、視覚的特徴１０８は、赤外線、紫外線又は画像捕捉装置１２０によって検出可能な他のエネルギースペクトルを放射する塗料等を使用することができる。
【００５０】
単純なコンベヤシステム１０６は、少なくともベルト１１２と、ベルト駆動装置１３０（代替的に本明細書ではベルトドライバ１３０と称する）と、シャフトエンコーダとを備える。ベルトドライバ１３０がモータ等（図示せず）によって回転すると、ベルト１１２は矢印１３２によって示される方向に前進する。加工物１０４はベルト１１２上に載置されているか、又はベルト１１２に取り付けられているため、加工物１０４はベルト１１２と共に前進する。
【００５１】
あらゆる適切なコンベヤシステム１０６を、加工物１０４を組み立てラインに沿って前進させるのに使用することができることが理解される。たとえば、トラック装置上で移動しているラック又はホルダを、加工物１０４を組み立てラインに沿って前進させるのに使用することができる。さらに、図１に示されるこの単純な例では、加工物１０４の搬送方向は、（方向を指示する矢印１３２によって示される）単一の直線方向である。搬送方向は直線である必要はない。搬送経路は、曲線又はコンベヤシステムの設計に基づく他の所定の搬送経路とすることができる。付加的に又は代替的に、搬送経路は、最初は１つの方向に動き、次に第２の方向に動く（たとえば、前方、次に後方）ことができる。
【００５２】
加工物１０４がコンベヤシステム１０６の性質によって規定される搬送経路（ここでは、方向を指示する矢印１３２によって示されるような直線経路）に沿って前進すると、画像捕捉装置１２０は、矢印１３４によって示されるように、トラック１２６に沿って加工物１０４と概ね同じ速度（速さ及び方向ベクトル）で同時に移動する。すなわち、画像捕捉装置１２０の加工物１０４に対する相対的な位置は、概ね一定である。
【００５３】
便宜上、画像捕捉装置１２０は、レンズ１３６と、画像捕捉装置本体１３８とを備える。本体１３８は基部１２８に取り付けられる。プロセッサシステム３００（図３）は、さまざまな実施形態において、本体１３８又は基部１２８の中に存在することができる。
【００５４】
上述のように、シャフトエンコーダ又は回転符号化器のようなさまざまな従来の電気機械動き検出装置は、ベルト１１２の動きに対応する出力信号を生成する。たとえば、シャフトエンコーダは、変換器１１４に通信される１つ又は複数の出力方形波電圧信号等を生成することができる。上述のエミュレート出力信号１１０は、他の様態ではシャフトエンコーダによって変換器１１８に通信される信号に取って代わる。したがって、シャフトエンコーダ等のような電気機械装置は、位置、速度及び／又は加速度の情報を求めるのにもはや必要とされない。いくつかの実施形態では必要とされないが、シャフトエンコーダ等を冗長性又は他の機能を提供するために採用してもよい。
【００５５】
変換器１１４は、便宜上ロボットコントローラ１１６から遠隔している別個の構成要素として示されている。さまざまなシステムにおいて、挿入可能なカード又は同様の装置のような変換器１１４は、ロボットコントローラ１１６内に存在することができ、ロボットコントローラ１１６の一体部分とすることさえできる。
【００５６】
図２は、機械視覚技法を採用してコンベヤシステム１０６上の加工物１０４を追跡すると共にエミュレートプロセッサ信号２０２を生成する別の視覚追跡システムの実施形態１００の斜視図である。視覚追跡システムの実施形態１００の出力は、直接ロボットコントローラ１１６に通信することができるプロセッサに適した信号である。状況によっては、視覚追跡システムの実施形態１００は、中間変換器１１４の出力をエミュレートすることができる。他の状況では、視覚追跡システムの実施形態１００は、中間変換器１１４の出力に取って代わる出力信号を確定及び生成することができる。簡便且つ明確にするために、図２に示される実施形態に関して、視覚追跡システムの実施形態１００の出力を、本明細書では「エミュレートプロセッサ信号」２０２と称する。
【００５７】
上述のように、シャフトエンコーダのようなさまざまな電気機械動き検出装置は、ベルト１１２の動きに対応する出力信号を生成する。たとえば、シャフトエンコーダは、変換器１１４に通信される１つ又は複数の出力方形波電圧信号等を生成することができる。次いで、変換器１１４は、対応するプロセッサ信号をロボットコントローラ１１６に出力する。生成されたプロセッサ信号は、ロボットコントローラ１１６の処理システムに適した信号フォーマットを有する。したがって、この実施形態は、有利には、アナログ符号化器フォーマット情報をロボットコントローラ１１６用のデジタル情報に変換する前処理を実施する中間変換器１１４を省く。
【００５８】
視覚追跡システム１００の実施形態は、機械視覚技法を使用して特徴１０８のような加工物１０４の特徴の動きを追跡すると共に、加工物１０４の位置、速度及び／又は加速度を計算によって求めるように構成することができる。代替的に、視覚追跡システム１００は、ベルト１１２、又はその動きをベルト１１２及び／若しくは加工物１０４の動きの速さに関連付けることができる他の構成要素の動きを追跡するように構成することができる。ここで、変換器１１４（図１）の特性は分かっているため、視覚追跡システム１００は、エミュレートプロセッサ信号２０２の特性を、変換器１１４（図１）によって生成される上述のプロセッサ信号に一致するように、計算によって求める。たとえば、エミュレートプロセッサ信号２０２は、推定される位置、速度及び／又は加速度のパラメータを符号化する１つ又は複数のデジタル信号の形態をとることができる。したがって、変換器１１４は、プロセッサ信号を生成してロボットコントローラ１１６に通信するのにもはや必要とされない。
【００５９】
図３は、視覚追跡システム１００の実施形態によって採用されるプロセッサシステム３００のブロック図である。プロセッサシステム３００の一実施形態は、少なくともプロセッサ３０２と、メモリ３０４と、画像捕捉装置インタフェース３０６と、外部インタフェース３０８と、任意選択の位置コントローラ３１０と、他の任意選択の構成要素３１２とを備える。ロジック３１４が、メモリ３０４内に存在するか、又はメモリ３０４内にインプリメントされる。
【００６０】
上述の構成要素は、通信バス３１６を介して共に通信可能に結合される。代替的な実施形態では、上述の構成要素は、図３に示したものとは異なる様式で互いに通信可能に結合することができる。たとえば、上述の構成要素のうちの１つ又は複数は、プロセッサ３０２に直接結合することができるか、又は中間構成要素（図示せず）を介してプロセッサ３０２に結合することができる。他の実施形態では、上述の構成要素のうちの選択されるものは、プロセッサシステム３００から省くことができ且つ／又はプロセッサシステム３００から遠隔して存在することができる。
【００６１】
プロセッサシステム３００は、画像捕捉装置１２０によって提供される視覚情報に対して機械視覚処理を実施するように構成される。このような機械視覚処理は、たとえば、共通の譲受人に譲渡される、２００２年５月２４日に出願された米国特許出願第１０／１５３，６８０号（現在は米国特許第６，８１６，７５５号）、２００３年８月６日に出願された米国特許出願第１０／６３４，８７４号、及び２００５年７月１４日に出願された米国特許出願第１１／１８３，２２８号において教示されているような、ランタイム中の較正、特徴のトレーニング、及び／又は特徴認識を含むことができる。これらの特許文献のそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【００６２】
電荷結合素子（ＣＣＤ）３１８等が、画像捕捉装置本体１３８内に存在する。画像は、レンズ１３６によってＣＣＤ３１８に合焦される。画像捕捉装置プロセッサシステム３２０は、ＣＣＤ３１８から捕捉された画像に対応する情報を回復する。次いで、情報は、画像捕捉装置インタフェース３０６に通信される。画像捕捉装置インタフェース３０６は、受信された情報をプロセッサ３０２への通信に適したフォーマットにフォーマットする。画像情報に対応する情報、すなわち画像データを、メモリ３０４内に又は別の適切なメモリ媒体内にバッファリングすることができる。
【００６３】
少なくともいくつかの実施形態では、プロセッサ３０２によって実行されるロジック３１４は、受信された、捕捉された画像情報を解釈するアルゴリズムを含み、それによって加工物１０４及び／又はロボット装置１１４（又はその一部）の位置、速度及び／又は加速度を計算によって求めることができる。たとえば、ロジック３１４は、対象の特徴１０８又は別の物体を識別する１つ又は複数の物体認識アルゴリズム又は特徴識別アルゴリズムを含むことができる。別の例として、ロジック３１４は、ロボット装置１１４（又はその一部）を検出する１つ又は複数のエッジ検出アルゴリズムを含むことができる。
【００６４】
ロジック３１４は、捕捉された画像情報の連続するフレーム間で（限定ではないが、特徴１０８、対象の物体及び／又は端部のような）検出された特徴を比較する１つ又は複数のアルゴリズムをさらに含む。求められた差は、捕捉された画像情報の比較されたフレーム間の時間に基づいて、検出された特徴の速度及び／又は加速度を求めるのに使用することができる。次いで、既知の作業空間の幾何学に基づいて、作業空間の幾何学における特徴の位置を求めることができる。特徴の求められた位置、速度及び／又は加速度に基づいて、及び加工物１０４及び／又はロボット装置４０２に関する他の知識に基づいて、加工物１０４及び／又はロボット装置４０２の位置、速度及び／又は加速度を求めることができる。多数のさまざまな可能な物体認識アルゴリズム又は特徴識別アルゴリズムが存在し、これらは多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのようなアルゴリズムが本開示の範囲内にあるように意図される。
【００６５】
上述のように、ロジック３１４のいくつかの実施形態は、変換情報を含み、それによって求められた位置、速度及び／又は加速度の情報を、上述のシャフトエンコーダの出力信号又は別の電気機械動き検出装置の信号に対応する情報に変換することができる。したがって、ロジック３１４は、上述のエミュレート出力信号１１０（図１）を確定するように構成される変換アルゴリズムを含むことができる。たとえば、シャフトエンコーダに関して、１つ又は複数のエミュレート出力方形波信号１１０（方形波の周波数は速度に対応する）を、視覚追跡システム１００によって生成することができ、それによって、他の様態では変換器１１４に通信されるシャフトエンコーダからの信号に取って代わる。
【００６６】
したがって、外部インタフェース３０８は、確定されたエミュレート出力信号１１０に対応する情報を受信する。外部インタフェース装置３０８は、シャフトエンコーダの出力（たとえば、方形波電圧信号）をエミュレートするエミュレート出力信号１１０を生成し、エミュレート出力信号１１０を変換器１１４（図１）に通信する。他の実施形態は、速度及び／又は加速度を検知するのに使用される任意の電気機械動き検出装置の出力をエミュレートする信号を出力するように構成される。
【００６７】
外部インタフェース３０８の出力は、図１の実施形態における変換器１１４に直接結合可能とすることができる。このような実施形態を使用して、既存のコンベヤシステム１０６の、シャフトエンコーダ等のような電気機械動き検出装置に取って代わることができる。さらに、システムを再較正又は再初期化する必要なくコンベヤシステム１０６の構成を変更することができる。
【００６８】
視覚追跡システム１００の別の実施形態では、ロジック３１４は、上述のエミュレートプロセッサ信号２０２（図２）を測定するように構成される変換アルゴリズムを含むことができる。たとえば、エミュレートプロセッサ信号２０２は、視覚追跡システム１００によって生成することができ、それによって、ロボットコントローラ１１６に通信される、変換器１１４からの信号に取って代わる。したがって、外部インタフェース３０８は、確定されたエミュレートプロセッサ信号２０２に対応する情報を受信する。次いで、外部インタフェース装置３０８は、エミュレートプロセッサ信号２０２を生成し、エミュレートプロセッサ信号２０２をロボットコントローラ１１６に通信する。他の実施形態は、速度及び／又は加速度を検知するのに使用される任意の電気機械動き検出装置から受信された情報に基づいてプロセッサ信号を生成する変換器１１４の出力をエミュレートする信号を出力するように構成される。
【００６９】
外部インタフェース３０８の出力は、ロボットコントローラ１１６に直接結合可能とすることができる。このような実施形態を使用して、既存のコンベヤシステム１０６において使用される、シャフトエンコーダ等のような電気機械動き検出装置、及びそれらの関連する変換器１１４（図１）に取って代わることができる。さらに、システムを再較正または再初期化する必要なく、コンベヤシステム１０６の構成を変更することができる。
【００７０】
図４は、単純なロボット装置４０２の斜視図である。ここで、ロボット装置４０２は、基部４０４上に取り付けられる。本体４０６が台座４０８上に取り付けられる。マニピュレータ４１０、４１２が、本体４０６から外側に延在する。マニピュレータ４１２の遠位端に、エンドエフェクタ４１４がある。
【００７１】
単純なロボット装置４０２は、そのエンドエフェクタ４１４をさまざまな位置に向けることができること、及びロボット装置は、広範な形態になることができることが理解される。したがって、単純なロボット装置４０２は、視覚追跡システム１００（図１及び図２）のさまざまな実施形態のさまざまな動作原理を実証する基礎を提供するように意図される。さまざまなロボット装置の可能な変形形態のいくつかを示すために、ロボット装置４０２の対象のいくつかの特性を以下に記載する。
【００７２】
基部４０４は静止していることができ、それによってロボット装置４０２は、特に作業空間の幾何学に関して所定の位置に固定される。便宜上、基部４０４は、床上に載置されているものと仮定する。しかしながら、他のロボット装置では、基部は、天井、壁、コンベヤシステム１０６（図２）の一部又は任意の他の適切な構造体に固定することができる。他のロボット装置では、基部は、モータ駆動システムを有するホイール又はローラ等を含むことができ、それによってロボット装置４０２の位置を制御することができる。又は、ロボット装置４０２は、トラック又は他の搬送システム上に取り付けることができる。
【００７３】
ロボット本体４０６は、便宜上台座４０８上に存在するものとして示されている。台座４０８、基部４０４及び／又は本体４０６内の回転装置（図示せず）を、矢印４１６によって示されるような、本体４０６の台座４０８を中心とする回転を提供するように構成することができる。さらに、本体４０６を台座４０８に結合する取り付け装置（図示せず）を、矢印４１８によって示されるような、本体４０６の台座４０８の上部を中心とする回転を提供するように構成することができる。
【００７４】
マニピュレータ４１０、４１２は、本体４０６から外側に延在するものとして示されている。この単純な例では、マニピュレータ４１０、４１２は、入れ子式の装置として示されるように意図されており、それによって、エンドエフェクタ４１４のロボット本体４０６からの延長距離は、矢印４２０によって示されるように可変である。さらに、回転装置（図示せず）を使用して、矢印４２２によって示されるような、エンドエフェクタ４１４の回転を提供することができる。他のタイプのロボット装置では、マニピュレータは、より複雑にしてもより簡単にしてもよい。たとえば、マニピュレータ４１０、４１２を連結することができ、それによってエンドエフェクタ４１４を所望の位置に向けるためのさらなる角自由度が提供される。他のロボット装置は、図４に示されている、２つのマニピュレータ４１０、４１２よりも少数、又は多数のマニピュレータを有することができる。
【００７５】
ロボット装置４０２は通常、ロボットコントローラ１１６（図１及び図２）によって制御され、それによって、加工物１０４又はその一部に対する意図する作業を、エンドエフェクタ４１４によって実施することができる。命令がロボットコントローラ１１６からロボット装置４０２に通信され、それによって、さまざまなモータ及び電気機械装置が制御されてエンドエフェクタ４１４が意図される位置に位置決定され、それによって作業を実施することができる。
【００７６】
ロボット装置４０２内に存在するレゾルバ（図示せず）は、位置情報をロボットコントローラ１１６に提供する。レゾルバの例は、角度位置情報を提供するジョイントレゾルバ（joint resolvers：回転レゾルバ）及び直線位置情報を提供するリニアレゾルバを含むが、これらには限定されない。
【００７７】
提供された位置情報が使用されて、エンドエフェクタ４１４、マニピュレータ４１０、４１２、本体４０６及び／又は他の構成要素のような、ロボット装置４０２のさまざまな構成要素の位置が求められる。レゾルバは、接続４２４又は別の適切な通信路若しくはシステムを介してロボットコントローラ１１６（図１及び図２）に通信される信号を出力する一般的な電気機械装置である。いくつかのロボット装置４０２では、中間変換器１１４が採用されて、レゾルバから受信された信号が、ロボットコントローラ１１６の処理システムに適した信号に変換される。
【００７８】
視覚追跡システム１００の実施形態は、ロボット装置４０２の特徴を追跡するように構成することができる。これらの特徴は、本明細書において記載される加工物１０４の特徴１０８又はコンベヤシステム１０６に関連する特徴と同様に、ロボット装置４０２のエンドエフェクタ４１４、マニピュレータ４１０、４１２、本体４０６及び／又は他の構成要素に関連付けることができるか、又はそれらの上のものとすることができる。
【００７９】
視覚追跡システム１００の実施形態は、本明細書に記載の、或る特徴に関する情報を求める任意のシステム又は方法を使用しての、捕捉された画像情報の分析に基づいて、レゾルバによって提供される位置情報に取って代わる情報を求めることができる。さらに、情報は、特徴の速度及び／又は加速度に関連することができる。
【００８０】
中間変換器１１４を採用するロボット装置４０２に関して、視覚追跡システム１００は、レゾルバによって出力される（他の様態では中間変換器１１４に通信される）信号に対応するエミュレート出力信号１１０（図１）を求める。代替的に、視覚追跡システム１００は、プロセッサ信号２０２（図２）を求めることができ、プロセッサ信号２０２を直接ロボットコントローラ１１６に通信する。情報を直接ロボットコントローラ１１６に通信するロボット装置４０２に関して、視覚追跡システム１００は、レゾルバによって出力される（他の様態ではロボットコントローラ１１６に通信される）信号に対応するプロセッサ信号２０２を求めることができる。したがって、本明細書に記載の視覚追跡システム１００のさまざまな実施形態は、レゾルバ及び／又はそれらの関連する中間変換器によって提供される信号に取って代わるように構成することができることが理解される。
【００８１】
便宜上、接続４２４は、処理システムが存在する、遠隔して配置されているロボットコントローラ１１６（図１及び図２）に対する接続性を提供するものとして示されている。ここで、ロボットコントローラ１１６は、ロボット装置４０２から遠隔している。接続４２４は、ハードウェア接続として示されている。他のシステムでは、ロボットコントローラ１１６及びロボット装置４０２は、限定はされないが、無線媒体のような別の媒体を使用して、通信可能に結合することができる。無線媒体の例は、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、可視光、超音波又はマイクロ波を含む。他の無線媒体を採用することができる。他のタイプのロボット装置では、処理システム及び／又はロボットコントローラ１１６はロボット装置４０２の内部に存在することができるか、又はロボット装置４０２に取り付けることができる。
【００８２】
図４の単純なロボット装置４０２は、エンドエフェクタ４１４を所望の位置に向けるための少なくとも６自由度を提供して加工物又はその一部に対する作業を実施するように構成することができる。他のロボット装置は、エンドエフェクタ４１４の他の範囲の動きを提供するように構成することができる。たとえば、移動可能な基部４０８によって、又はマニピュレータを接続するためのジョイントを追加することによって、エンドエフェクタ４１４に対する動きの可能な範囲が拡大される。
【００８３】
便宜上、エンドエフェクタ４１４は、単純な把持装置として示されている。上述のように、ロボット装置４０２は、あらゆるタイプの動作装置又はツールを加工物１０４の近傍に位置決定するように構成することができる。他のタイプのエンドエフェクタの例は、ソケット装置、溶接装置、噴霧塗装装置又は圧着装置を含むが、これらには限定されない。さまざまなロボット装置、エンドエフェクタ及びそれらの加工物に対する動作と、それらに対する変形形態とが無限に存在すること、並びにこのような変形形態はすべて本開示の範囲内に含まれるように意図されることが理解される。
【００８４】
図５Ａ〜図５Ｃは、ロボット装置４０２が遮蔽を引き起こす場合の、コンベヤシステム１０６上の加工物１０４を追跡する１つの例示的な視覚追跡システム１００の実施形態の斜視図である。図５Ａにおいて、加工物１０４はコンベヤシステム１０６に沿ってロボット装置４０２に向かって前進している。加えて、ロボット装置４０２が加工物１０４に向かって前進していることもできる。
【００８５】
エンドエフェクタ４１４及びマニピュレータ４１０、４１２は、ここでは、円形領域４０２によって示されるように画像捕捉装置１２０の視角１２４内にある。ここで、エンドエフェクタ４１４及びマニピュレータ２２０、１１２は、画像捕捉装置２０８の加工物１０４のビューを部分的に遮断している場合がある。或る点において、加工物１０４及び／又はロボット装置４０２がさらに移動した後、特徴１０８のビューが結果的に遮断される。すなわち、画像捕捉装置１２０は、もはや、ロボットコントローラ１１６が加工物１０４及びエンドエフェクタ４１４の互いに対する位置を正確且つ確実に求めることができるように、特徴１０８を視ることができない。このビュー遮断は、本明細書においては遮蔽と称する場合がある。
【００８６】
円形領域４０２によって示される、遮断される視野１２４の一部は、以下では遮蔽領域５０２と称する。上述のように、画像捕捉装置１２０がもはや特徴１０８を視ることができず、それによって、ロボットコントローラ１１６が、加工物１０４及びエンドエフェクタ４１４の互いに対する位置を正確且つ確実に求めることができなくなる恐れがある動作状況を有することは望ましくない。このような動作状況を、以下では遮蔽事象と称する。遮蔽事象中に加工物１０４及び／又はエンドエフェクタ４１４を正確且つ確実に追跡する能力が低下するか又は失われると、ロボットの工程は誤動作するか又は失敗さえする恐れがある。したがって、加工物１０４の視覚的に検出される特徴１０８の遮蔽を回避することが望ましい。
【００８７】
上述のように、遮蔽事象が起こる前に、加工物１０４がコンベヤシステム１０６の性質によって規定される搬送経路（たとえば、矢印１３２によって示される直線経路）に沿って前進しているときに、画像捕捉装置１２０は、矢印１３４によって示されるように、トラック１２６に沿って概ね加工物１０４と同じ速度で同時に移動している。すなわち、画像捕捉装置１２０の加工物１０４に対する相対的な位置は、概ね一定である。
【００８８】
遮蔽が検出されると（遮蔽領域５０２における遮蔽が測定されると）、視覚追跡システム１００は、画像捕捉装置１２０の動きを調整して遮蔽をなくすか又は最小限に抑える。たとえば、視覚追跡システム１００が遮蔽事象を検出するのに応答して、画像捕捉装置１２０は後方に移動するか、停止するか又は減速して遮蔽の影響を回避又は緩和することができる。たとえば、図５Ａは、画像捕捉装置１２０が、移動経路に対応する破線５０４によって示されるように加工物１０４の動きと反対方向に移動していることを示している。
【００８９】
図５Ｂは、少なくとも上述のパンする動作が可能な画像捕捉装置１２０の１つの例示的な動きを示している。遮蔽事象が検出されると、画像捕捉装置１２０は（移動経路に対応する破線の矢印５０６によって示されるように）後方に移動し、それによって、画像捕捉装置１２０はロボット装置４０２と同位置にあるか（even with）又はロボット装置４０２の背後にあり、それによって遮蔽領域５０２は、特徴１０８のビューを遮断していない。図示されるように動かすことによって画像捕捉装置１２０を再配向する工程の一部として、本体１３８は、回転するか又はパンされ（矢印５０８によって示される）、それによって視野１２４が図示されるように変化する。
【００９０】
図５Cは、遮蔽事象の終わりにおける画像捕捉装置１２０の１つの例示的な動きを示しており、エンドエフェクタ４１４及びマニピュレータ４１０、４１２は特徴１０８のビューを遮断していないため、領域５１０はもはや遮蔽領域ではない。ここで、画像捕捉装置１２０は前方に移動しており（矢印５１２によって示される）、現在加工物１０４の動きを追跡している。
【００９１】
画像捕捉装置１２０は、視覚追跡システム１００の実施形態が遮蔽事象の影響を回避又は緩和するような任意の適切な様式で移動することができることが理解される。他の非限定的な例として、画像捕捉装置１２０は、元の移動方向に加速することができ、それによって遮蔽事象の期間が短縮される。図６Ａ〜図６Ｄに示されている実施形態のような他の実施形態では、トラック１２６に沿って横方向に為される上述の動きに加えて、パンする／傾ける動作を採用することによって、且つ／又は画像捕捉装置１２０を上下若しくは前後の方向に動かすことによって、画像捕捉装置１２０を再配向することができる。
【００９２】
捕捉された画像データの分析に基づいて、遮蔽事象の検出が測定される。さまざまな捕捉画像データ分析アルゴリズムは、１つ又は複数の可視的な特徴１０８の存否を検出するように構成することができる。たとえば、複数の特徴１０８が使用される場合、特徴１０８のうちの１つ（又は２つ以上の特徴１０８）の遮断されたビューに対応する情報を使用して、遮蔽の位置及び／又は特性を求め、且つ／又は遮蔽の速度を求めることができる。したがって、画像捕捉装置１２０は、本明細書に記載の視覚追跡システム１００の実施形態によって選択的に移動される。
【００９３】
いくつかの実施形態では、既知の遮蔽を視覚追跡システム１００に通信することができる。このような遮蔽は、ロボットコントローラ１１６が利用可能であるか若しくは知っている情報に基づいて予測することができるか、又は、遮蔽は、以前のロボットの動作から学習することができる。
【００９４】
他の捕捉画像データ分析アルゴリズムを使用して遮蔽事象を検出することができる。たとえば、いくつかの実施形態によってエッジ検出アルゴリズムを使用してロボット装置４０２の先端（leading edge）又は別の特徴を検出する（計算によって求める）ことができる。又は、他の実施形態では、１つ又は複数の特徴をロボット装置４０２上で位置特定することができ、それによって、これらの特徴を使用してロボット装置４０２の位置を検出することができる。他の実施形態では、ロボット装置４０２の動き又はその成分を学習することができるか、予測可能とすることができるか、又は知ることができる。
【００９５】
さらに他の実施形態では、遮蔽事象の発生及び遮蔽事象に関連する特性が測定されると、遮蔽事象の進行の性質を予測することができる。たとえば、図５Ａに戻ると、視覚追跡システムは、検出される先端が視野１２４内に入り始めると、エンドエフェクタ４１４、マニピュレータ４１０及び／又はマニピュレータ４１２の先端を識別することができる。ロボット装置４０２の動きは分かっているため、且つ／又は加工物１０４の動きは分かっているため、視覚追跡システム１００は、予測アルゴリズムを使用して、経時的に、エンドエフェクタ４１４、マニピュレータ４１０及び／又はマニピュレータ４１２の列（複数可）２１６に関する将来の位置を予測することができる。したがって、遮蔽事象の予測された性質に基づいて、視覚追跡システム１００は、画像捕捉装置１２０を先を見越して動かして検出された遮蔽事象の影響を回避又は緩和することができる。遮蔽事象中、画像捕捉装置（複数可）１２０は位置決定し直されているため、視覚追跡システム１００のいくつかの実施形態は、画像捕捉装置（複数可）１２０が位置決定し直されていて、特徴が取得し直されている間に、予測機構等を使用して追跡データをロボットコントローラ１１６に送信し続けることができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、ロボットコントローラ１１６は、加工物１０４及び／又はロボット装置４０２の既知の予測された動きに基づいて、追跡指示信号を、接続１１７（図１及び図２）を介して位置決定システム１２２の操作可能な構成要素に通信する（たとえば、図５Ａ〜図５Ｃを参照されたい）。したがって、位置決定システム１２２は、少なくとも加工物１０４の動きを追跡する。
【００９７】
以下により詳細に説明する他の実施形態では、加工物１０４の動きに関する速度及び／又は加速度の情報は、画像捕捉装置１２０によって捕捉された画像に基づいてロボットコントローラ１１６に提供される。したがって、画像捕捉装置１２０は、画像データをプロセッサシステム３００（図３）に通信する。プロセッサシステム３００は、１つ又は複数の画像データ分析アルゴリズムを実行して、直接又は間接に、少なくとも加工物１０４の動きを求める。たとえば、連続するビデオフレーム又は静止フレーム間の特徴１０８の位置の変化が評価され、それによって、位置、速度及び／又は加速度を求めることができる。他の実施形態では、視覚的に検知される特徴は、加工物１０４から遠隔していることができる。位置、速度及び／又は加速度の情報が求められると、プロセッサシステム３００は、追跡指示（信号）を位置決定システム１２２の操作可能な構成要素に通信する。
【００９８】
ロジック３１４（図３）は、上述の遮蔽事象の発生を識別する１つ又は複数のアルゴリズムを含む。たとえば、１つ又は複数の特徴１０８（図１）のビューが遮断されると（特徴１０８はもはや視ることも検出することもできない）、アルゴリズムは、遮蔽事象が発生したか又は進行中であることを測定することができる。別の例として、マニピュレータ４１０、４１２（図４）の１つ又は複数の部分が視野１２４内に入ってくるのが検出されると、アルゴリズムは、遮蔽事象が発生したか又は進行中であることを測定することができる。多数のさまざまな可能な遮蔽発生測定アルゴリズムが存在し、これらは多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのようなアルゴリズムが本開示の範囲内にあるように意図される。
【００９９】
ロジック３１４は、遮蔽の発生を予測する１つ又は複数のアルゴリズムを含むことができる。たとえば、マニピュレータ４１０、４１２の１つ又は複数の部分が視野１２４内に入ってくるのが検出されると、アルゴリズムは、作業空間の幾何学における、加工物１０４が現在存在する場所、及び将来存在するであろう場所についての知識に基づいて、遮蔽事象が将来発生することを確定することができる。別の例として、加工物１０４が作業空間の幾何学内にある時間期間にわたって、加工物１０４及びロボット装置１１４又はそれらの一部の相対的な位置を、学習するか、知るか、又は予め規定することができる。多数のさまざまな可能な予測アルゴリズムが存在し、これらは多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのようなアルゴリズムが本開示の範囲内にあるように意図される。
【０１００】
ロジック３１４は、画像捕捉装置１２０の所望の位置を求める１つ又は複数のアルゴリズムをさらに含み、それによって、遮蔽を回避するか又は遮蔽による干渉を緩和することができる。上述のように、画像捕捉装置１２０の加工物１０４（図１）に対する位置を調整して、特徴１０８を視野１２４内に維持することができ、それによって、ロボットコントローラ１１６は、少なくとも加工物１０４及びエンドエフェクタ４１４（図４）の互いに対する位置を正確且つ確実に求めることができる。
【０１０１】
上述のように、視覚システムを採用する従来技術のシステムにおける重大な欠陥は、加工物又は加工物上の特徴のような対象の物体が、加工物が組み立てラインに沿って前進するときに焦点から外れる恐れがあることである。さらに、視覚システムがロボット装置上に取り付けられる場合、ロボット装置が移動してそのエンドエフェクタを加工物の近傍に位置決定するときに、加工物及び／又は特徴も焦点から外れる恐れがある。したがって、このような従来技術の視覚システムは、対象の物体を焦点内に維持するために複雑な合焦システム又は自動合焦システムを採用しなければならない。
【０１０２】
画像捕捉装置１２０がトラック１２６に沿って概ね加工物１０４と同じ速度（速さ及び方向）で同時に移動するさまざまな実施形態では、画像捕捉装置１２０の加工物１０４に対する相対的な位置は、概ね一定である。特徴１０８の視野１２４における焦点は、画像捕捉装置のレンズ１３６の焦点距離２３３に基づく。画像捕捉装置１２０はトラック１２６に沿って概ね加工物１０４と同じ速度で同時に移動しているため、レンズ１３６からの距離は、相対的に一定のままである。焦点距離２３３は相対的に一定のままであるため、特徴１０８又は他の対象の物体は、加工物１０４がコンベヤシステム１０６に沿って搬送されているときに焦点内に維持される。したがって、従来技術の視覚システムによって使用される複雑な合焦システム又は自動合焦システムは必要とされ得ない。
【０１０３】
図６Ａ〜図６Ｃは、視覚追跡システム１００の実施形態によって使用されるさまざまな画像捕捉装置１２０の斜視図である。これらのさまざまな実施形態によって、画像捕捉装置１０２が加工物１０４をより柔軟に追跡することが可能となり、また遮蔽事象の影響をより柔軟に回避又は緩和することが可能となる。
【０１０４】
図６Ａにおいて、画像捕捉装置１２０は、さまざまな回転特性を提供する内部構成要素（図示せず）を備える。一実施形態は、「パン」方向と称される垂直軸を中心とする回転（矢印６０２によって示される）を提供し、それによって、画像捕捉装置１２０は、本体１３８を図示されるようにパンすることによってその視野を調整することができる。画像捕捉装置１２０は、さらに構成される場合、「傾き」方向と称される水平軸を中心とする回転（矢印６０４によって示される）を提供し、それによって、画像捕捉装置１２０は、本体１３８を図示されるように傾けることによってその視野を調整することができる。代替的な実施形態は、傾ける能力又はパンする能力のいずれか一方のみを有して構成することができる。
【０１０５】
図６Ｂにおいて、画像捕捉装置１２０は、画像捕捉装置１２０の垂直軸に沿った上下の動き（矢印６０８によって示される）を提供する部材６０６に結合される。一実施形態では、部材６０６は、入れ子式の装置等である。他の操作可能な部材及び／又はシステムを使用して、代替的な実施形態による、画像捕捉装置１２０の垂直軸に沿った上下の動きを提供することができる。画像捕捉装置１２０は、任意選択のパン及び／又は傾きの回転特性を提供する内部構成要素（図示せず）を含むことができる。
【０１０６】
図６Ｃにおいて、画像捕捉装置１２０は、画像捕捉装置１２０の上下の動き及び回転運動（垂直軸を中心とする）を提供するシステム３１０に結合される。便宜上、図示されるシステム６１０の実施形態は、任意選択のパン及び／又は傾きの回転特性を提供する内部構成要素（図示せず）を含むことができる画像捕捉装置１２０に結合している。
【０１０７】
垂直軸を中心とする回転運動（双頭の矢印６１４によって示される）は、基部１２８と部材６１８とを回転可能に連結する連結部材６１６によって提供される。いくつかの実施形態では、部材６１８の連結部材６１６を中心とする枢動運動（双頭の矢印６２０によって示される）を提供することができる。
【０１０８】
システム６１０の図示される実施形態では、別の連結部材６２２が、部材６１８と他の部材６２４とを結合して部材６１６と部材６２４との間のさらなる角運動（双頭の矢印６２６によって示される）を提供する。代替的な実施形態は、部材６２４及び連結部材６２２を省くことができるか、又はさらに柔軟な回転を提供する他の部材及び／又は連結部材を含むことができることが理解される。
【０１０９】
図６Ａ〜図６Ｃの図示される実施形態では、画像捕捉装置１２０は上述の画像捕捉装置基部１２８に結合される。上述のように、基部１２８はトラック１２６（図２）に結合され、それによって、画像捕捉装置１２０は、トラック１２６に沿って概ね加工物１０４と同じ速度で同時に移動することができる。
【０１１０】
図６Ｄでは、画像捕捉装置１２０は、画像捕捉装置１２０の（図示される「ｃ」軸に沿った）上下の動き、（図示される「ｂ」軸に沿った）前後の動き及び／又は（図示される「ａ」軸に沿った）横方向の動きを提供するシステム６２８に結合される。図示されるシステム３２８の実施形態は、任意選択のパン及び／又は傾きの回転特性を提供する内部構成要素（図示せず）を含むことができる画像捕捉装置１２０に結合することができる。
【０１１１】
上述のように、また図１に示されるように、基部１２８ａは、一般的に基部１２８に対応する。したがって、基部１２８ａはトラック１２６ａ（図２のトラック１２６を参照されたい）に結合され、それによって、画像捕捉装置１２０は、トラック１２６ａに沿って概ね加工物１０４と同じ速度で同時に移動することができる（図示される「ａ」軸に沿った横方向の動き）。
【０１１２】
トラック１２６ａに対して概ね垂直且つ水平に向けられる第２のトラック１２６ｂを、基部１２８ａに結合することができ、それによって、画像捕捉装置１２０は、基部１２８ｂによって動かされると、トラック１２６ｂに沿って同時に移動することができる（図示される「ｂ」軸に沿った前後の動き）。トラック１２６ｂに対して概ね垂直且つ水平に向けられる第３のトラック１２６ｃが、基部１２８ｂに結合され、それによって、画像捕捉装置１２０は、基部１２８ｃによって動かされると、トラック１２６ｃに沿って同時に移動することができる（図示される「ｃ」軸に沿った上下の動き）。画像捕捉装置本体１３８は、基部１２８ｃに結合される。
【０１１３】
代替的な実施形態では、上述のトラック２１４ａ、２１４ｂ及び２１４ｃは、図６Ｄに図示されるものとは異なる順序及び／又は様式で、それらのそれぞれの基部２１２ａ、２１２ｂ及び２１２ｃによって共に結合することができる。代替的に、トラック２１４ｂ又は２１４ｃのうちの一方を、それらのそれぞれの基部２１２ｂ又は２１２ｃによってトラック１２６ａに結合することができ（それによって他方のトラック及び基部は省かれる）、それによって、それぞれ横方向及び前後の動き、又は横方向及び上下の動きが提供される。
【０１１４】
代替的な実施形態では、図６Ａ〜図６Ｄに示される部材又は連結部材の上述の特徴を互いに交換して、さらなる運動能力を画像捕捉装置１２０に提供することができる。たとえば、システム６２８のトラック１２６ｃ及び基部１２８ｃ（図６Ｃ）を部材６０６（図６Ｂ）と交換して画像捕捉装置１２０の上下の動きを提供することができる。同様に、図６Ｂに関連して、部材６０６を、トラック１２６ｃ及び基部１２８ｃ（図６Ｃ）と交換して画像捕捉装置１２０の上下の動きを提供することができる。実施形態におけるこのような変形形態は多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。このような変形形態は本開示の範囲内にあるように意図される。
【０１１５】
ロジック３１４（図３）のいくつかの実施形態は、画像捕捉装置本体２１２（図２〜図６）内に存在する電気機械装置３２２に通信される指示信号を確定するアルゴリズムを含む。上述のように、本体２１２は、画像捕捉装置１２０を加工物１０４の動きに対して動かす手段を備える。例示的な実施形態では、動かす手段は、画像捕捉装置１２０をトラック１２６に沿って推進する電気機械装置３２２とすることができる。したがって、一実施形態では、電気機械装置３２２は、電気モータとすることができる。
【０１１６】
電気機械装置３２２を制御する、生成された指示信号は、いくつかの実施形態では、位置コントローラ３１０に通信される。位置コントローラ３１０は、電気機械装置３２２を制御する適切な電気信号を生成するように構成される。たとえば、電気機械装置３２２が電気モータである場合、位置コントローラ３１０は、モータを制御する適切な電圧信号及び／又は電流信号を生成及び送信することができる。電気モータに通信される適切な電圧信号の１つの非限定的な例は、回転子電界電圧（rotor field voltage）である。
【０１１７】
さまざまな可能な制御アルゴリズム、位置コントローラ３１０及び／又は電気機械装置３２２が存在し、これらは多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのような制御アルゴリズム、位置コントローラ３１０及び／又は電気機械装置３２２が本開示の範囲内にあるように意図される。
【０１１８】
上述のように、プロセッサシステム３００は、１つ又は複数の任意選択の構成要素３１２を備えることができる。たとえば、上述のパン及び／又は傾きの特徴が視覚追跡システム１００の一実施形態に含まれる場合、構成要素３１２は、ロジック３１４のパン及び／又は傾きアルゴリズムからの命令を受信するのに適した、また、制御信号を生成し、当該制御信号をパン及び／又は傾きの機能を実施する電気機械装置に通信するのに適したコントローラ又はインタフェース装置とすることができる。図６Ａ〜図６Ｄに関連して、さまざまな電気機械装置は、画像捕捉装置１２０のさまざまな実施形態内に存在することができる。したがって、このような電気機械装置は、プロセッサシステム３００によって制御可能であり、それによって、画像捕捉装置１２０の視野を、遮蔽事象の影響を回避又は緩和するように調整することができる。
【０１１９】
便宜上、上述のエミュレート出力信号１１０（図１）を生成する実施形態及び上述のエミュレートプロセッサ信号２０２（図２）を生成する実施形態は、別個の実施形態として記載されている。他の実施形態では、複数の出力信号を生成することができる。たとえば、一実施形態は、エミュレート出力信号１１０である第１の信号を生成し、さらにエミュレートプロセッサ信号２０２（図２）である第２の信号を生成することができる。他の実施形態は、複数のエミュレート出力信号１１０及び／又は複数のエミュレートプロセッサ信号２０２を生成するように構成することができる。エミュレート出力信号１１０及び／又はエミュレートプロセッサ信号２０２に対応する情報を生成する多数のさまざまな可能な実施形態が存在する。このような実施形態は多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのようなアルゴリズムが本開示の範囲内にあるように意図される。
【０１２０】
コンベヤシステム１０６及び／又は加工物１０４上の任意の視覚的に検出可能な特徴を使用して、エミュレート出力信号１１０又はエミュレートプロセッサ信号２０２を求めるのに使用される速度及び／又は加速度の情報を求めることができる。たとえば、エッジ検出アルゴリズムを使用して加工物１０４に関連する端部の動きを検出することができる。別の例として、ベルトドライバ１３０（図２）上のタグ等の回転運動を視覚的に検出することができる。又は、フレーム差分（differencing）を使用して２つの連続して捕捉された画像を比較することができ、それによって、ピクセルの幾何学を分析して、ピクセル強度及び／又は色のようなピクセル特性の動きを求めることができる。可変の空間幾何学（space-geometries）を分析するように構成される、ロジック３１４（図３）に組み込まれる任意の適切なアルゴリズムを使用して速度及び／又は加速度の情報を求めることができる。
【０１２１】
上述のアルゴリズム、及び他の関連アルゴリズムは、便宜上、一体のロジック（たとえば、ロジック３１４）として示されている。代替的に、上述のアルゴリズムのうちのいくつか又はすべては、メモリ３０４内に別個に存在することができるか、画像捕捉装置１２０内に存在することができるか、又は他の適切な媒体内に存在することができる。このようなアルゴリズムは、プロセッサ３０２によって実行することができるか、又は他の処理システムによって実行することができる。
【０１２２】
上述のように、画像捕捉装置本体１３８は、適切な移動手段を使用してトラック１２６に沿って移動するように構成されている。１つの例示的な実施形態では、このような移動手段はモータ等とすることができる。別の実施形態では、移動手段はチェーンガイドを有するチェーンシステムとすることができる。又は、別の実施形態は、基部１２８内に存在するローラ／ホイールを駆動するモータとすることができ、トラック１２６はガイドとして使用される。さらに他の実施形態では、基部１２８は、ホイール等を有して構成されるロボット装置自体とすることができ、それによって、画像捕捉装置１２０の位置を独立して制御することができる。このような実施形態は多すぎて本明細書に簡便に記載することができない。すべてのこのようなアルゴリズムが本開示の範囲内にあるように意図される。
【０１２３】
上述の実施形態のうちのいくつかは、画像捕捉装置１２０（たとえば、図６Ａ〜図６Ｃ）の視野１２４を調整するためのパン及び／又は傾きの動作を含んでいる。他の実施形態は、ヨー及び／又はピッチの制御を有して構成することができる。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、画像捕捉装置基部１２８は、静止しているように構成される。画像捕捉装置の動きは、存在する場合は、上述の特徴のうちの他のものによって提供することができる。このような実施形態は、上述の特徴のうちの１つ又は複数を視覚的に追跡し、次いで、１つ又は複数のエミュレート出力信号１１０及び／又は１つ又は複数のエミュレートプロセッサ信号２０２を生成する。
【０１２５】
画像捕捉装置１２０の上述の実施形態は、一連の時間的に関連する画像を捕捉する。一連の捕捉された画像に対応する情報は、プロセッサシステム３００（図３）に通信される。したがって、画像捕捉装置１２０は、ビデオ画像捕捉装置、又は静止画像捕捉装置とすることができる。画像捕捉装置１２０がビデオ情報を捕捉する場合、ビデオ情報は、十分に短い時間期間によって分離される一連の静止画像であり、それによって、一連の画像が時間を調整して連続して表示されると、視る者は、連続する画像の間が不連続であることをまったく知覚することができないことが理解される。すなわち、視る者はビデオ画像を知覚する。
【０１２６】
一連の静止画像を捕捉する実施形態では、画像の捕捉間の時間は、プロセッサシステム３００が、加工物１０４及び／又は遮蔽事象を発生させる物体の、位置、速度及び／又は加速度を計算によって求めるように定義することができる。すなわち、一連の静止画像は、遮蔽事象を検出することができ、視覚追跡システム１００が適切な補正動作を取ることができるのに十分に短い、捕捉される静止画像間の時間期間によって捕捉される。
【０１２７】
本明細書において使用される場合、作業空間の幾何学は、ロボット装置４０２、コンベヤシステム１０６の少なくともの一部、及び視覚追跡システム１００が存在する物理空間の領域である。ロボットコントローラ１１６は、作業空間の幾何学内に存在することができるか、又は作業空間の幾何学の外部とすることができる。加工物１０４及び／又は遮蔽事象を発生させる物体の、位置、速度及び／又は加速度を計算によって求める目的で、作業空間の幾何学を、デカルト座標系、極座標系又は別の座標系のような任意の適切な座標系によって定義することができる。限定ではないが、メートル単位系（すなわち、たとえばセンチメートル又はメートル）又は英語圏単位系（すなわち、たとえばインチ又はフィート）のような、任意の適切な尺度単位系を距離に使用することができる。
【０１２８】
図７〜図９は、情報信号をエミュレート又は生成する工程の一実施形態を示す流れ図７００、８００及び９００である。流れ図７００、８００及び９００は、ロジック３１４（図３）を実施するための一実施形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。代替的な一実施形態は、流れ図７００、８００及び９００のロジックを、状態機械として構成されるハードウェアによって実施する。これに関して、各ブロックは、指定された論理機能（複数可）を実施するための１つ又は複数の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント又はコードの一部を表すことができる。代替的な実施形態では、ブロックにおいて示される機能は、図７〜図９に示される順序から外れて行われる場合があるか、又は追加の機能を含む場合があることにも留意されたい。たとえば、関連する機能に応じて、以下でさらに明らかにされるように、図７〜図９に連続して示されている２つのブロックが、実際には概ね同時に実行される場合があるか、ブロックが時として逆順で実行される場合があるか、又はブロックのうちのいくつかは、すべての場合に実行されない場合がある。すべてのこのような変更形態及び変形形態が、本明細書において本開示の範囲内に含まれるように意図される。
【０１２９】
図７は、シャフトエンコーダのような電気機械動き検出システムの出力をエミュレートする工程の一実施形態を示す流れ図である。工程は、ブロック７０２において開始する。ブロック７０４において、加工物１０４に対応する特徴１０８（図１）の複数の画像が、視覚追跡システム１００によって捕捉される。代替的に、コンベヤシステム１０６の特徴、コンベヤシステム１０６の構成要素の特徴、又は加工物１０８若しくはコンベヤシステム１０６に付随している（attached）特徴を捕捉することができる。
【０１３０】
捕捉された画像に対応する情報が、プロセッサシステム３２０（図３）からプロセッサシステム３００に通信される。この情報は、採用される画像捕捉装置１２０のタイプに応じて、アナログフォーマット又はデジタルデータフォーマットとすることができ、一般的に画像データと称され得る。上述のように、画像情報はビデオカメラによって提供されるか、又は静止画像カメラによって提供されるかにかかわらず、画像情報は一連の連続した静止画像として提供される。このような静止画像は、画像フレームと称される場合がある。
【０１３１】
ブロック７０６において、特徴１０８の位置が、視覚追跡システム１００によって、複数の連続して捕捉された画像間の特徴１０８の位置の差に基づいて視覚的に追跡される。ロジック３１４のアルゴリズムは、いくつかの実施形態では、追跡される特徴１０８の画像フレームにおける位置を識別する。後続する画像フレームにおいて、追跡される特徴１０８の位置が識別され、先行する画像フレームにおいて識別された位置と比較される。位置の差は、追跡される特徴１０８の画像捕捉システム１０２に対する位置の相対変化に対応する。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、加工物の速度は、任意選択的に、特徴１０８の視覚追跡に基づいて求めることができる。たとえば、画像捕捉装置１２０が、画像捕捉装置１２０の位置が加工物１０４の動きに対して概ね維持されるように移動している場合、追跡される特徴１０８の比較される画像フレームにおける位置は、概ね同じである。したがって、特徴１０８の速度に対応する加工物１０４の速度は、画像捕捉装置１２０の速度と同じである。追跡される特徴１０８の比較される画像フレームにおける位置の差は、加工物１０４と画像捕捉装置１２０との速度の差を示し、したがって、加工物の速度を求めることができる。
【０１３３】
ブロック７０８において、シャフトエンコーダのような電気機械動き検出システムの出力信号に対応するエミュレート出力信号１１０が生成される。一実施形態では、シャフトエンコーダの少なくとも１つの出力方形波信号に対応する少なくとも１つの方形波信号が生成され、出力方形波信号の周波数はシャフトエンコーダによって検出される速度に比例する。
【０１３４】
ブロック７１０において、エミュレート出力信号１１０が中間変換器１１４に通信される。ブロック７１２において、中間変換器１１４は、プロセッサ信号１１８を生成してロボットコントローラ１１６に通信する。工程はブロック７１４において終了する。
【０１３５】
図８は、ロボットコントローラ１１６に通信される出力信号２０２（図２）を生成する工程の一実施形態を示す流れ図である。工程はブロック８０２において開始する。ブロック８０４において、加工物１０４に対応する特徴１０８（図１）の複数の画像が視覚追跡システム１００によって捕捉される。代替的に、コンベヤシステム１０６の特徴、コンベヤシステム１０６の構成要素の特徴、又は加工物１０８若しくはコンベヤシステム１０６に付随している特徴を捕捉することができる。
【０１３６】
ブロック８０６において、特徴１０８の位置が、視覚追跡システム１００によって、複数の連続して捕捉された画像間の特徴１０８の位置の差に基づいて視覚的に追跡される。ロジック３１４のアルゴリズムは、いくつかの実施形態では、追跡される特徴１０８の画像フレームにおける位置を識別する。後続する画像フレームにおいて、追跡される特徴１０８の位置が識別され、先行する画像フレームにおいて識別された位置と比較される。位置の差は、追跡される特徴１０８の画像捕捉システム１０２に対する位置の相対変化に対応する。
【０１３７】
ブロック８０８において、加工物の速度が、特徴１０８の視覚追跡に基づいて求められる。たとえば、画像捕捉装置１２０が、画像捕捉装置１２０の位置が加工物１０４の動きに対して概ね維持されるように移動している場合、追跡される特徴１０８の比較される画像フレームにおける位置は、概ね同じである。したがって、特徴１０８の速度に対応する加工物１０４の速度は、画像捕捉装置１２０の速度と同じである。追跡される特徴１０８の比較される画像フレームにおける位置の差は、加工物１０４と画像捕捉装置１２０との速度の差を示し、したがって、加工物の速度を求めることができる。
【０１３８】
任意選択的に、ブロック８０８の後に、シャフトエンコーダによって検出される速度に対応するシャフトエンコーダの出力が求められる。シャフトエンコーダの出力を求めることによって、換算係数等を適用して中間変換器１１４の出力を求めることができる。代替的に、中間変換器１１４の出力を直接求めることができる。
【０１３９】
ブロック８１０において、エミュレートプロセッサ信号２０２が求められる。上述のシャフトエンコーダの出力を求める任意選択の工程を実施する実施形態では、エミュレートプロセッサ信号２０２は、求められたシャフトエンコーダの出力に基づくことができ、シャフトエンコーダの出力をロボットコントローラ１１６の処理システムのためにフォーマットされた信号に変換する変換器１１４によって為される変換に基づくことができる。
【０１４０】
ブロック８１２において、エミュレートプロセッサ信号２０２がロボットコントローラ１１６に通信される。工程は、ブロック８１４において終了する。
【０１４１】
図９は、画像捕捉装置１２０（図１）の位置を、その位置が加工物１０４の動きに対して概ね維持されるように動かす工程の一実施形態を示す流れ図である。工程は、図７の終了ブロック（ブロック７１６）又は図８の終了ブロック（ブロック８１６）のいずれかに対応するブロック９０２において開始する。したがって、ロボットコントローラ１１６は、視覚追跡システム１００から通信されたエミュレート出力信号１１０に基づく変換器１１４からのプロセッサ信号１１８（図１）を受信しているか、又は、視覚追跡システム１００から直接通信されたエミュレートプロセッサ信号２０２（図２）を受信している。
【０１４２】
ブロック９０４において、信号がロボットコントローラ１１６から画像捕捉装置位置決定システム１２２に通信される。ブロック９０６において、画像捕捉装置１２０の位置が調整され、それによって、画像捕捉装置１２０の位置が加工物１０４の動きに対して概ね維持される。ブロック９０８において、遮蔽事象に応答して、画像捕捉装置１２０の位置がさらに調整され、遮蔽事象の影響が回避又は緩和される。工程はブロック９１０において終了する。上述のさまざまな実施形態において、プロセッサシステム３００（図３）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、又は動作を制御する命令を記憶する他のメモリ装置のような任意の関連付けられるメモリと共に、限定ではないが、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又は駆動基板若しくは駆動回路のようなプロセッサ３０２を採用することができる。プロセッサシステム３００は、画像捕捉装置１２０の他の構成要素と共に収容することができるか、又は別個に収容することができる。
【０１４３】
一態様において、機械視覚システムを少なくとも１つのロボットを制御するように動作させる方法は、物体の画像を連続して捕捉すること、捕捉された画像から物体の線速度を求めること、及び求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することであって、当該符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成することを含む。物体の画像を連続して捕捉することは、物体が動いている間に、物体の画像を連続して捕捉することを含むことができる。たとえば、物体の画像を連続して捕捉することは、物体がコンベヤシステムに沿って動いている間に、物体の画像を連続して捕捉することを含むことができる。捕捉された画像から物体の線速度を求めることは、捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて物体の少なくとも１つの特徴を位置特定すること、捕捉された画像のうちの少なくとも２つの間の特徴の位置の変化を確定すること、及び少なくとも２つの捕捉された画像の捕捉の間の時間を求めることを含むことができる。求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することを含むことができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、単一パルス列出力波形を生成することを含むことができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形を生成することを含むことができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、方形波パルス列又は正弦波形のうちの少なくとも一方を生成することを含むことができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成することを含むことができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、アナログ波形を生成することを含むことができる。求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、アブソリュートエンコーダの絶対位置出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成することを含むことができる。この方法は、符号化器エミュレート信号を、機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に位置決定される中間変換器に提供することをさらに含むことができる。この方法は、符号化器エミュレート信号をロボットコントローラの符号化器インタフェースカードに提供することをさらに含むことができる。この方法は、捕捉された画像における画像のうちの少なくとも２つの間の物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、物体のカメラに対する位置を自動的に求めること、及び、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことをさらに含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、たとえば、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、たとえば、物体の動きを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように変化させることを含むことができる。この方法は、物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めること、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測すること、及び、遮蔽を少なくとも部分的に回避する、カメラの物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断すること、及び、遮蔽を少なくとも部分的に回避する、カメラの物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、捕捉された画像から物体の少なくとも１つの他の速度を求めること、及び、求められた他の速度に基づいて少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成することであって、少なくとも１つの他の符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成することをさらに含むことができる。捕捉された画像から物体の少なくとも１つの他の速度を求めることは、角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めることを含むことができる。
【０１４４】
別の態様において、少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムは、動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能なカメラと、捕捉された画像から物体の線速度を求める手段と、求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段であって、符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成する手段とを備えることができる。捕捉された画像から物体の線速度を求める手段は、捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて物体の少なくとも１つの特徴を位置特定し、捕捉された画像のうちの少なくとも２つの間の特徴の位置の変化を確定し、少なくとも２つの捕捉された画像の捕捉の間の時間を求める手段を含むことができる。求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、単一パルス列出力波形と、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形とから成る群から選択される少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することができる。少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成する手段は、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成することができる。求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、アブソリュートエンコーダの絶対位置出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成することができる。機械視覚システムは、通信可能に結合して、符号化器エミュレート信号を機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に位置決定される中間変換器に提供することができる。機械視覚システムは、物理的に結合して、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいてカメラを物体に対して動かす少なくとも１つのアクチュエータをさらに備えることができる。機械視覚システムは、物理的に結合して、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて物体のカメラに対する動きを調整する少なくとも１つのアクチュエータをさらに備えることができる。機械視覚システムは、物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求める手段と、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段とをさらに備えることができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。機械視覚システムは、捕捉された画像から物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段と、求められた他の速度に基づいて少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成する手段であって、少なくとも１つの他の符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成する手段とをさらに含むことができる。捕捉された画像から物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段は、画像から角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めるソフトウェア手段を含むことができる。
【０１４５】
さらに別の態様において、コンピュータ可読媒体は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、物体の複数の連続して捕捉された画像から、少なくとも第１の軸に沿った、又は少なくとも第１の軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求めること、及び、求められた少なくとも１つの速度に基づいて少なくとも１つの符号化器エミュレート出力信号を生成することであって、符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成することによって制御させる命令を記憶することができる。求められた少なくとも１つの速度に基づいて少なくとも１つの符号化器エミュレート出力信号を生成することであって、符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成することは、単一パルス列出力波形と、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形とから成る群から選択される少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することを含むことができる。求められた少なくとも１つの速度に基づいて少なくとも１つの符号化器エミュレート出力信号を生成することであって、符号化器エミュレート信号は符号化器からの出力信号をエミュレートする、生成することは、アブソリュートエンコーダの絶対位置出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成することを含むことができる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することによってさらに制御させることができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。命令は、機械視覚システムに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて物体のカメラに対する動きを調整することによってさらに物体の動きを制御させることができる。命令は、機械視覚システムに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいてカメラを物体に対して動かすことによって、さらにカメラを制御させる。物体の複数の連続して捕捉された画像から、少なくとも第１の軸に沿った、又は少なくとも第１の軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求めることは、捕捉された画像から２つの異なる軸に沿った、又は２つの異なる軸を中心とした物体の速度を求めることを含むことができ、少なくとも１つの求められた速度に基づいて少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成することは、少なくとも２つの明瞭に識別可能な符号化器エミュレート出力信号を生成することを含み、符号化器エミュレート出力信号のそれぞれは、それぞれの軸を中心とした、又はそれぞれの軸に沿った、求められた速度を示す。
【０１４６】
さらにまた別の態様において、機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法は、物体の画像を連続して捕捉すること、捕捉された画像から物体の第１の線速度を求めること、求められた第１の線速度に基づいてデジタル出力信号を生成することであって、デジタル出力信号は位置と、速度及び加速度のうちの少なくとも一方とを示す、生成すること、並びに、中間変換器を使用することなく、デジタル出力信号をロボットコントローラに提供することを含む。物体の画像を連続して捕捉することは、物体が動いている間に、物体の連続する画像を捕捉することを含むことができる。たとえば、物体の画像を連続して捕捉することは、物体がコンベヤシステムに沿って動いている間に、物体の連続する画像を捕捉することを含むことができる。捕捉された画像から物体の第１の線速度を求めることは、捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて物体の少なくとも１つの特徴を位置特定すること、捕捉された画像のうちの少なくとも２つの間の特徴の位置の変化を確定すること、及び少なくとも２つの捕捉された画像の捕捉の間の時間を求めることを含むことができる。中間変換器を使用することなく、デジタル出力信号をロボットコントローラに提供することは、符号化器インタフェースカードを使用することなく、デジタル出力信号をロボットコントローラに提供することを含むことができる。この方法は、捕捉された画像における画像のうちの少なくとも２つの間の物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、物体のカメラに対する位置を自動的に求めること、及び、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことをさらに含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを物体に対して動かすことは、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように物体の速さを変化させることを含むことができる。この方法は、物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めること、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測すること、及び、遮蔽を少なくとも部分的に回避する、カメラの物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断すること、及び、遮蔽を少なくとも部分的に回避する、カメラの物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、捕捉された画像から物体の少なくとも第２の線速度を求めることをさらに含むことができ、デジタル出力信号を生成することは、求められた第２の線速度にさらに基づく。この方法は、捕捉された画像から物体の少なくとも１つの角速度を求めることをさらに含むことができ、デジタル出力信号を生成することは、少なくとも１つの求められた角速度にさらに基づく。
【０１４７】
なおまた別の態様において、少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムは、動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能なカメラと、捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求める手段と、求められた速度に基づいてデジタル出力信号を生成する手段であって、デジタル出力信号は位置並びに速度及び加速度のうちの少なくとも一方を示す、生成する手段とを備え、通信可能に結合して、中間変換器を使用することなくデジタル出力信号をロボットコントローラに提供する。捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸に沿った第１の線速度を求める手段と、第２の軸に沿った第２の線速度を求める手段とを含むことができる。捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸を中心とした第１の角速度を求める手段と、第２の軸を中心とした第２の角速度を求める手段とを含むことができる。捕捉された画像から少なくとも１つの軸に沿った、又は少なくとも１つの軸を中心とした物体の少なくとも１つの速度を求める手段は、第１の軸を中心とした第１の線速度を求める手段と、第１の軸を中心とした第１の角速度を求める手段とを含むことができる。機械視覚システムは、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は加速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいてカメラを物体に対して動かす手段をさらに備えることができる。機械視覚システムは、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する位置、速さ又は加速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて物体の動きを調整する手段をさらに備えることができる。機械視覚システムは、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段をさらに備えることができる。
【０１４８】
またさらに別の態様において、コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのロボットを、物体の複数の連続して捕捉された画像から移動している物体の少なくとも第１の速度を求めること、少なくとも求められた第１の速度に基づいてデジタル出力信号を生成することであって、デジタル出力信号は物体の速度又は加速度のうちの少なくとも一方を示す、生成すること、及び、中間変換器を使用することなくデジタル出力信号をロボットコントローラに提供することによって制御するように機械視覚システムを動作させる命令を記憶する。物体の少なくとも第１の速度を求めることは、第１の軸に沿った物体の第１の線速度を求めること、及び、第２の軸に沿った第２の線速度を求めることを含むことができる。物体の少なくとも第１の速度を求めることは、第１の軸を中心とした物体の第１の角速度を求めること、及び、第２の軸を中心とした第２の角速度を求めることを含むことができる。物体の少なくとも第１の速度を求めることは、第１の軸を中心とした物体の第１の線速度を求めること、及び、第１の軸を中心とした物体の第１の角速度を求めることを含むことができる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することによってさらに制御させることができる。
【０１４９】
さらなる一態様において、機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法は、ロボットの少なくとも１つのエンドエフェクタ部から独立して動くカメラによって物体の画像を連続して捕捉すること、捕捉された画像における画像のうちの少なくとも２つの間の物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも物体のカメラに対する位置を自動的に求めること、及び、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことを含む。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体が動いている間に物体を追跡するようにカメラを動かすことを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体がコンベヤに沿って動いている間に物体を追跡するようにカメラを動かすことを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように物体の動きを調整することを含むことができる。この方法は、物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めることをさらに含むことができる。この方法は、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、カメラの、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができる。この方法は、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように物体の動きを調整することを含む。この方法は、物体の、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置、新たな速さ、新たな加速度又は新たな向きのうちの少なくとも１つを求めることをさらに含むことができる。この方法は、画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断することをさらに含むことができ、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラを動かすことは、カメラを、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む。この方法は、カメラの、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラを平行移動させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラが平行移動する速さを変化させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、カメラを少なくとも１つの軸を中心として枢動させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体を平行移動させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体が平行移動する速さを変化させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体を少なくとも１つの軸を中心として枢動させることを含むことができる。物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かすことは、物体が回転する速さを変化させることを含むことができる。
【０１５０】
またさらなる一態様において、少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムは、動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能である、取り付けられるカメラと、捕捉された画像における画像のうちの少なくとも２つの間の物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも物体のカメラに対する位置を自動的に求める手段と、結合してカメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かす少なくとも１つのアクチュエータと、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つのアクチュエータを制御する手段とを備える。機械視覚システムは、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段をさらに備えることができる。機械視覚システムは、カメラの、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備えることができる。少なくとも１つの実施形態において、アクチュエータは、物理的に結合してカメラを動かす。このような実施形態において、機械視覚システムは、物体の、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備えることができる。別の実施形態において、アクチュエータは、物理的に結合して物体を動かす。機械視覚システムは、物体の画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴の遮蔽を検出する手段をさらに備えることができる。このような実施形態において、機械視覚システムは、カメラの、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備えることができる。少なくとも１つの実施形態において、アクチュエータは、物理的に結合してカメラを少なくとも平行移動させるか又は回転させる。このような実施形態において、機械視覚システムは、物体の、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求める手段をさらに備えることができる。このような実施形態において、アクチュエータは、物理的に結合して物体を平行移動させるか、物体を回転させるか、又は物体の速さを調整するかの少なくとも１つを行うことができる。
【０１５１】
なおまたさらなる一態様において、コンピュータ可読媒体は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、複数の捕捉された画像における画像のうちの少なくとも２つの間の物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、少なくとも物体の、ロボットの少なくとも１つのエンドエフェクタ部から独立して動くカメラに対する位置を自動的に求めること、及び、少なくとも１つのアクチュエータに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かさせることによって制御させる命令を記憶する。少なくとも１つのアクチュエータに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かさせることは、カメラを少なくとも１つの軸に沿って平行移動させることを含むことができる。少なくとも１つのアクチュエータに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かさせることは、カメラを少なくとも１つの軸を中心として回転させることを含むことができる。少なくとも１つのアクチュエータに、カメラによる物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、物体のカメラに対する求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、カメラ又は物体のうちの少なくとも一方を動かさせることは、物体の動きを調整することを含むことができる。物体の動きを調整することは、物体の線速度又は回転速度のうちの少なくとも一方を調整することを含むことができる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測することによってさらに制御させることができる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、画像のうちの少なくとも１つにおける物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断することによってさらに制御させることができる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、カメラの、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることによってさらに制御させる。命令は、機械視覚システムに、少なくとも１つのロボットを、物体の、遮蔽を少なくとも部分的に回避する新たな位置、新たな向き又は新たな速さのうちの少なくとも１つを求めることよってさらに制御させる。
【０１５２】
上述のさまざまな手段は、命令又はロジックを実行する１つ又は複数のコントローラ、マイクロコントローラ、プロセッサ（たとえば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ等）、及び、命令又はロジック自体を含むことができ、これは、このような命令又はロジックが記憶される媒体のタイプに関わりなく、このような命令又はロジックがソフトウェア、ファームウェアの形態であるか、又は、ハードウェア内にインプリメントされるかを問わない。また、上述のさまざまな手段は、機械視覚処理ルーチンの１つ又は複数のライブラリををさらに含むことができ、これは、このようなライブラリが存在する特定の媒体を問わず、また、命令、ロジック又はライブラリの物理的な位置を問わない。
【０１５３】
例示の実施形態の上記説明は包括的であるようにも、本発明を開示される形態に厳密に限定するようにも意図されていない。特定の実施形態及び実施例が本明細書に例示の目的で記載されているが、当業者には理解されるように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな均等な変更を行うことができる。本明細書において提供される本発明の教示を、必ずしも大まかに上述した例示のコンベヤシステムではなく、他のアセンブリシステムに適用することができる。
【０１５４】
上記の詳細な説明は、ブロック図、概略図、及び実施例を使用することによって、装置及び／又は工程のさまざまな実施形態を述べている。このようなブロック図、概略図、及び実施例が１つ又は複数の機能及び／又は動作を含む限りにおいて、当業者には、このようなブロック図、流れ図、又は実施例内の各機能及び／又は動作を、広範なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらのほぼあらゆる組み合わせによって、個別に且つ／又はまとめて実施することができることが理解されよう。一実施形態において、本発明の主題は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実施することができる。しかしながら、本明細書に開示される実施形態は、その全体又は一部を、標準的な集積回路において、１つ若しくは複数のコンピュータ上で実行されている１つ若しくは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つ若しくは複数のコンピュータシステム上で実行されている１つ若しくは複数のプログラムとして）、１つ若しくは複数のコントローラ（たとえば、マイクロコントローラ）上で実行されている１つ若しくは複数のプログラムとして、１つ若しくは複数のプロセッサ（たとえば、マイクロプロセッサ）上で実行されている１つ若しくは複数のプログラムとして、ファームウェアとして、又はそれらのほぼあらゆる組み合わせとして同等に実施することができること、並びに、回路を設計すること、及び／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェア用のコードを書くことが、本開示に照らして十分に当業者の技能の範疇であることを、当業者は理解するであろう。
【０１５５】
加えて、本明細書において教示される制御機構をさまざまな形態のプログラム製品として分散させることが可能であること、及び、例示の実施形態は、実際に分散を実施するのに使用される信号搬送媒体の特定のタイプに関わらず同等に適用されることを、当業者は理解するであろう。信号搬送媒体の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ  ＲＯＭ、デジタルテープ、及びコンピュータメモリのような記録可能なタイプの媒体、並びに、ＴＤＭ又はＩＰベースの通信リンク（たとえば、パケットリンク）を使用するデジタル通信リンク及びアナログ通信リンクのような伝送タイプの媒体を含むが、これらには限定されない。
【０１５６】
上述のさまざまな実施形態を組み合わせてさらなる実施形態を提供することができる。２００４年１１月９日に発行された米国特許第６，８１６，７５５号、２００３年８月６日に出願された米国特許出願第１０／６３４，８７４号、２００４年７月１４日に出願された米国特許仮出願第６０／５８７，４８８号、２００５年７月１４日に出願された米国特許出願第１１／１８３，２２８号、２００５年９月２３日に出願された米国特許仮出願第６０／７１９７６５号、２００６年７月２０日に出願された米国特許仮出願第６０／８３２，３５６号、及び、２００６年５月２５日に出願された米国特許仮出願第６０／８０８，９０３号を含むが、これらには限定されない、本明細書において参照され且つ／又は出願データシートに記載されている、すべての米国特許、米国特許出願公開公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び特許以外の刊行物は、その全体が参照により本明細書に援用される。必要に応じて、実施形態の態様を変更して、さまざまな特許、特許出願及び刊行物のシステム、回路及び概念を採用し、またさらなる実施形態を提供することができる。
【０１５７】
これらの変更及び他の変更を上述の詳細な説明に照らして実施形態に対して行うことができる。一般的に、添付の特許請求の範囲において、使用されている用語は、特許請求の範囲を、本明細書及び特許請求の範囲において開示されている特定の実施形態に限定するように解釈されるべきではなく、このような特許請求の範囲が権利付与される全範囲の均等物と共に、すべての可能な実施形態を含むように解釈されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本開示によって限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】コンベヤシステム上の加工物を追跡すると共にエミュレート出力信号を生成する視覚追跡システムの斜視図である。
【図２】コンベヤシステム上の加工物を追跡すると共にエミュレートプロセッサ信号を生成する視覚追跡システムの斜視図である。
【図３】視覚追跡システムの複数の実施形態によって使用されるプロセッサシステムのブロック図である。
【図４】単純なロボット装置の斜視図である。
【図５Ａ】ロボット装置が遮蔽を引き起こしている場合の、コンベヤシステム上の加工物を追跡する、例示的な視覚追跡システムの一実施形態の斜視図である。
【図５Ｂ】ロボット装置が遮蔽を引き起こしている場合の、コンベヤシステム上の加工物を追跡する、例示的な視覚追跡システムの一実施形態の斜視図である。
【図５Ｃ】ロボット装置が遮蔽を引き起こしている場合の、コンベヤシステム上の加工物を追跡する、例示的な視覚追跡システムの一実施形態の斜視図である。
【図６】図６Ａは、視覚追跡システムの一実施形態によって使用されるさまざまな画像捕捉装置の斜視図。図６Ｂは、視覚追跡システムの一実施形態によって使用されるさまざまな画像捕捉装置の斜視図。図６Ｃは、視覚追跡システムの一実施形態によって使用されるさまざまな画像捕捉装置の斜視図。図６Ｄは、視覚追跡システムの一実施形態によって使用されるさまざまな画像捕捉装置の斜視図。
【図７】シャフトエンコーダのような電気機械動き検出システムの出力をエミュレートする工程の一実施形態を示す流れ図である。
【図８】ロボットコントローラに通信される出力信号を生成する工程の一実施形態を示す流れ図である。
【図９】画像捕捉装置の位置を、加工物の動きに対して位置が概ね維持されるように動かす工程の一実施形態を示す流れ図である。
【図１】
2009509779.tif 000003
【図２】
2009509779.tif 000004
【図３】
2009509779.tif 000005
【図４】
2009509779.tif 000006
【図５Ａ】
2009509779.tif 000007
【図５Ｂ】
2009509779.tif 000008
【図５Ｃ】
2009509779.tif 000009
【図６】
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【図７】
2009509779.tif 000011
【図８】
2009509779.tif 000012
【図９】
2009509779.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械視覚システムを動作させて少なくとも１つのロボットを制御する方法であって、
物体の画像を連続して捕捉すること、
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求めること、及び
前記求められた線速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする符号化器エミュレート出力信号を生成することを含む、方法。
【請求項２】
前記物体の画像を連続して捕捉することは、前記物体が動いている間に該物体の画像を連続して捕捉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体の画像を連続して捕捉することは、前記物体がコンベヤシステムに沿って動いている間に該物体の画像を連続して捕捉することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求めることは、前記物体の少なくとも１つの特徴を、前記捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて位置特定すること、前記捕捉された画像のうちの前記少なくとも２つの間の前記特徴の位置の変化を確定すること、及び、前記少なくとも２つの捕捉された画像の前記捕捉の間の時間を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、単一パルス列出力波形を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、方形波パルス列又は正弦波形のうちの少なくとも一方を生成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成することは、アナログ波形を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成することは、アブソリュートエンコーダの絶対位置（absolute）出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記符号化器エミュレート信号を、前記機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に配置される中間変換器に提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記符号化器エミュレート信号をロボットコントローラの符号化器インタフェースカードに提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記捕捉された画像における前記画像のうちの少なくとも２つの間の前記物体の位置の変化に少なくとも部分的に基づいて、該物体の前記カメラに対する位置を自動的に求めること、及び
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを該物体に対して動かすことは、該物体の動きを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように変化させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求めること、
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの前記物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像のうちの少なくとも１つにおける前記物体の少なくとも１つの特徴が遮蔽されるか否かを判断すること、及び
前記遮蔽を少なくとも部分的に回避する、前記カメラの前記物体に対する新たな位置又は新たな向きのうちの少なくとも一方を求めることをさらに含み、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの前記遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求めること、及び
前記求められた他の速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求めることは、角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
機械視覚システムに、請求項１〜２０のいずれか一項に従って少なくとも１つのロボットを制御させる命令を記憶する、コンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
少なくとも１つのロボットを制御する機械視覚システムであって、
動いている物体の画像を連続して捕捉するように動作可能なカメラと、
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求める手段と、
前記求められた線速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする符号化器エミュレート出力信号を生成する手段とを備える、機械視覚システム。
【請求項２３】
前記捕捉された画像から前記物体の線速度を求める手段は、前記捕捉された画像のうちの少なくとも２つにおいて前記物体の少なくとも１つの特徴を位置特定し、前記捕捉された画像のうちの前記少なくとも２つの間の前記特徴の位置の変化を確定し、前記少なくとも２つの捕捉された画像の前記捕捉の間の時間を求める手段を含む、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２４】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、単一パルス列出力波形と、第１のパルス列及び第２のパルス列を含む方形出力波形とから成る群から選択される少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２５】
少なくとも１つの符号化器エミュレート波形を生成する手段は、インクリメンタルエンコーダからの増分出力波形をエミュレートするパルス列を生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２６】
前記求められた線速度に基づいて符号化器エミュレート出力信号を生成する手段は、アブソリュートエンコーダの絶対位置出力波形をエミュレートする一組の２進ワードを生成する、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２７】
前記機械視覚システムとロボットコントローラとの間に通信可能に配置される中間変換器に前記符号化器エミュレート信号を提供するように通信可能に結合した、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２８】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該カメラを該物体に対して動かすように物理的に結合した少なくとも１つのアクチュエータをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項２９】
前記カメラによる前記物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように、該物体の該カメラに対する位置、速さ又は速度のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて該物体の該カメラに対する動きを調整するように物理的に結合した少なくとも１つのアクチュエータをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３０】
前記物体の基準フレームに対する速度又は加速度のうちの少なくとも一方を自動的に求める手段と、
前記物体の位置、速度又は加速度のうちの少なくとも１つに基づいて遮蔽事象を予測する手段とをさらに備え、
前記物体の前記カメラに対する前記求められた位置に少なくとも部分的に基づいて、該カメラを動かすことは、該カメラを、該カメラによる該物体のビューの遮蔽を少なくとも部分的に回避するように動かすことを含む、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３１】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段と、
前記求められた他の速度に基づいて符号化器からの出力信号をエミュレートする少なくとも１つの他の符号化器エミュレート出力信号を生成する手段とをさらに備える、請求項２２に記載の機械視覚システム。
【請求項３２】
前記捕捉された画像から前記物体の少なくとも１つの他の速度を求める手段は、前記画像から角速度又は別の線速度のうちの少なくとも一方を求めるソフトウェア手段を含む、請求項３０に記載の機械視覚システム。
【国際調査報告】
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