(57)【要約】【課題】  ３次元視覚センサの再校正方法の簡素化。【解決手段】  ３次元視覚センサ１０２の正常時にロボットを用いて同センサ１０２と測定ターゲット１０３を１つ以上の相対的位置関係で配置し、測定ターゲット１０３を計測し、保持している校正パラメータを用いてドットパターン等の位置／姿勢情報を取得する。再校正には、各相対的位置関係を近似的に再現させ、測定ターゲットを再度計測し、特徴量情報やドットパターン等の画像面上の位置／姿勢を取得する。各特徴量データと位置情報に基づいて、３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新する。相対位置関係の３次元視覚センサか測定ターゲットの少なくとも一方をロボットのアームに装着する。保持している校正パラメータを用いて、正常時と再校正時に得た各特徴量情報を用いて再校正時に位置情報を計算し、その結果に基づいて校正パラメータを更新することもできる。【選択図】        図４
2006035384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正に関する複数のパラメータを保持している、ロボットシステムにおける３次元視覚センサの再校正方法であって、
（ａ）前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時において、
前記３次元視覚センサと測定ターゲットを任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、その時点において前記３次元視覚センサが保持している校正に関する複数のパラメータを用いて、該測定ターゲットに関する位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データを取得し、該位置／姿勢データを記憶する段階と、
（ｂ）前記状態時より後の状態時に前記３次元視覚センサの再校正を行う際に、前記３次元視覚センサと前記測定ターゲットを、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置が少なくとも近似的に再現されるように配置して、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得する段階と、
（ｃ）該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新する段階とを含み、
前記段階（ａ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記段階（ｂ）における各相対的位置関係での配置の前記少なくとも近似的な再現が、前記３次元視覚センサ及び前記測定ターゲットの少なくとも一方を支持したロボットによる移動によって行なわれ、且つ、
前記段階（ｂ）において、前記少なくとも近似的な再現のために、前記段階（ａ）における各相対的位置関係での配置に対応した各ロボット位置が、前記段階（ｂ）におけるロボット移動によって再現されることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正方法。
【請求項２】
校正に関する複数のパラメータを保持している、ロボットシステムにおける３次元視覚センサの再校正方法であって、
（ａ）前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時において、
前記３次元視覚センサと測定ターゲットを任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得し、該特徴量データを記憶する段階と、
（ｂ）前記状態時より後の状態時に前記３次元視覚センサの再校正を行う際に、前記３次元視覚センサと前記測定ターゲットを、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置が少なくとも近似的に再現されるように配置して、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得する段階と、
（ｃ）前記段階（ａ）の時点で保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータと、前記段階（ａ）で取得された特徴量データと、前記段階（ｂ）で取得された特徴量データとに基づいて、前記３次元規覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新する段階とを含み、
前記段階（ａ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記段階（ｂ）における各相対的位置関係での配置の前記少なくとも近似的な再現が、前記３次元視覚センサ及び前記測定対象物の少なくとも一方を支持したロボットによる移動によって行なわれ、且つ、
前記段階（ｂ）において、前記少なくとも近似的な再現のために、前記段階（ａ）における各相対的位置関係での配置に対応した各ロボット位置が、前記段階（ｂ）におけるロボット移動によって再現されることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正方法。
【請求項３】
前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近似的再現のために、前記３次元視覚センサ及び前記測定ターゲットの一方が前記ロボットのアームに装着され、他方は前記ロボットのアーム上以外の所定位置に設置される、請求項１または請求項２に記載の３次元視覚センサの再校正方法。
【請求項４】
前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近以的再現のために、前記３次元視覚センサは前記ロボットのアームに装着され、前記測定ターゲットは前記ロボットのアーム上の別の箇所に配置される、請求項１または請求項２に記載の３次元視覚センサの再校正方法。
【請求項５】
前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近似的再現のために、前記３次元視覚センサは前記ロボットのアームに装着され、前記測定ターゲットは前記ロボットとは別のロボットのアーム上に配置される、請求項１または請求項２に記載の３次元視覚センサの再校正方法。
【請求項６】
ロボットのアームに３次元視覚センサを装着して該３次元視覚センサの再校正を行う装置であって、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記３次元視覚センサが測定ターゲットの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
該各ロボット位置において、該３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する位置情報を検出するためのターゲット位置情報検出手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット位置情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する位置情報の検出を実行し、その時点において保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを用いて、これを前記ターゲットの位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正装置。
【請求項７】
ロボット上に測定ターゲットを配置して３次元視覚センサの再校正を行う装置であって、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記測定ターゲットが前記３次元視覚センサの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
該各ロボット位置において、該３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する位置情報を検出するためのターゲット位置情報検出手段と、前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット位置情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する位置情報の検出を実行し、その時点で保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを用いて、これを前記ターゲットの位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、
該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正装置。
【請求項８】
ロボットのアームに３次元視覚センサを装着して該３次元視覚センサの再校正を行う装置であって、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記３次元視覚センサが測定ターゲットの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを基準特徴量データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、
該特徴量データと前記基準特徴量データと前記基準データ取得指令受理時点において保持されている前記３次元覚センサの校正に関するパラメータに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正装置。
【請求項９】
ロボット上に測定ターゲットを配置して３次元視覚センサの再校正を行う装置であって、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記測定ターゲットが前記３次元視覚センサの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを基準特徴量データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、該特徴量データと前記基準特徴量データと前記基準データ取得指令受理時点において保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関するパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元視覚センサを含む産業用ロボットシステムにおいて、３次元視覚センサを再校正する方法及び同方法を実施するために使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットシステムを用いた種々のアプリケーションにおいて、３次元視覚センサが広く使用されている。この場合の３次元視覚センサの主な使用形態は、下記（ｉ）、（ｉｉ）のいずれかに大別される。  
（ｉ）ロボットのアームに３次元視覚センサのセンサヘッドを装着して使用する。ここで、センサヘッドは、対象物の計測光学系（光検出器を含む）を有する部分で、センサヘッドの制御及び検出信号の処理は、視覚センサ制御装置で行なわれる。なお、本明細書では、当技術分野の慣例に従い、「ロボットのアームに３次元視覚センサを装着する」との表現を「ロボットのアームに３次元視覚センサのセンサヘッドを装着する」の意で用いることがある。
【０００３】
（ｉｉ）３次元視覚センサのセンサヘッドをロボット外部の定位置に設置して使用する。  
これらいずれの使用形態においても、３次元視覚センサを用いて適正な精度で計測を行なうためには、「校正（キャリブレーション）」が必要なことは周知の通りである。３次元視覚センサの校正手法は、例えば特許文献１〜特許文献５に詳しく記載されている。
このように、３次元視覚センサの校正方法自体は周知であるが、一旦校正によって適正な計測精度が得られるようになった後に、計測精度が低下し、正常な計測が行なわれなくなることがしばしば起る。この事態は、上記使用形態（１）では、ロボットのアーム上の視覚センサ（センサヘッド）の装着位置（姿勢も含む：以下、同じ）が校正時のものから変化した時に発生する。また、上記使用形態（２）では、視覚センサ（センサヘッド）の設置位置が校正時の定位置から変化した時に発生する。
【０００４】
このようなセンサの位置ずれは、例えばロボットのアームに装着された視覚センサが周囲の物体（人も含む；以下、同じ）に衝突した場合、ロボットのアームが周囲の物体に衝突して、その衝撃が視覚センサに及んだ場合、定位置に設置したセンサに物体が衝突した場合などに起る。また、仮に見かけ上はセンサの位置ずれがなくとも、内部の光学系の配置が衝撃等により校正時のものから変化し、それが計測精度低下の原因になることもある。
【０００５】
このような事態が発生した時、あるいは、発生したと推測された時、従来は、同じ校正作業をはじめからやり直すことで対処していた。しかし、同じ校正作業をやり直すためには、校正用治具を再度用いるなどして、測定ターゲットと視覚センサとの相対的位置関係を正確に再現する必要があり、作業負担が重く、システムのダウンタイムが長くなってしまうことが避けられなかった。なお、本明細書において「測定ターゲット」とは、校正のために視覚センサで認識する標的物のことで、例えば校正用治具上に描かれたドット群が測定ターゲットに用いられる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２６９０６０３号公報
【特許文献２】特許第２６８６３５１号公報
【特許文献３】特開平０８−５３５１号公報
【特許文献４】特開平０８−２３３５１６号公報
【特許文献５】特開平０８−２７２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服し、３次元視覚センサが正常な計測が行える状態にある時に得たデータを利用することで、校正作業をはじめからやり直さずに簡便に再校正を行なえるようにし、再校正に要する作業負担を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、３次元視覚センサが正常な測定ができる状態にある時（第１の状態時）に、３次元視覚センサと測定ターゲットを任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって測定ターゲットを計測し、所定の「基準データ」を取得しておく。ここで、「基準データ」としては、下記（Ｉ）、（ＩＩ）のいずれかとすることができる。
【０００９】
（Ｉ）その時点において前記３次元視覚センサが保持している校正に関する複数のパラメータを用いて得られる位置／姿勢データ（測定ターゲットに関する位置または姿勢の少なくとも一方を表わすデータ）
（ＩＩ）測定ターゲットに関する特徴量データ
ここで、「任意の相対位置」は２つ以上であっても良く、その場合には、位置データは各相対位置毎に取得・記憶される。
【００１０】
以上の準備の下で、その後、例えばロボットの干渉時等、同３次元視覚センサの再校正が必要になった時に（第２の状態時）、３次元視覚センサと測定ターゲットの相対的な位置関係を少なくとも近似的に再現し、前記所定のデータを得た時とほぼ同一のものとして、測定ターゲットに対する計測を再度実行する。そして、測定ターゲットに関する特徴量データを検出し、この再計測で得た諸データと、取得済みの基準データを利用して再校正を行なう。
【００１１】
具体的に言えば、請求項１〜請求項５は、校正に関する複数のパラメータを保持している、ロボットシステムにおける３次元視覚センサの再校正方法に関する発明を規定している。  
請求項１に記載された発明は、
（ａ）前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時において、前記３次元視覚センサと測定ターゲットを任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、その時点において前記３次元視覚センサが保持している校正に関する複数のパラメータを用いて、該測定ターゲットに関する位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データを取得し、該位置／姿勢データを記憶する段階と、
（ｂ）前記状態時より後の状態時に前記３次元視覚センサの再校正を行う際に、前記３次元視覚センサと前記測定ターゲットを、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置が少なくとも近似的に再現されるように配置して、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得する段階と、
（ｃ）該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新する段階とを含み、
前記段階（ａ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記段階（ｂ）における各相対的位置関係での配置の前記少なくとも近似的な再現が、前記３次元視覚センサ及び前記測定ターゲットの少なくとも一方を支持したロボットによる移動によって行なわれ、且つ、
前記段階（ｂ）において、前記少なくとも近似的な再現のために、前記段階（ａ）における各相対的位置関係での配置に対応した各ロボット位置が、前記段階（ｂ）におけるロボット移動によって再現されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載された発明は、
（ａ）前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時において、前記３次元視覚センサと測定ターゲットを任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得し、該特徴量データを記憶する段階と、
（ｂ）前記状態時より後の状態時に前記３次元視覚センサの再校正を行う際に、前記３次元視覚センサと前記測定ターゲットを、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置が少なくとも近似的に再現されるように配置して、該各配置の下で前記３次元視覚センサによって前記測定ターゲットを計測し、該測定ターゲットに関する特徴量データを取得する段階と、
（ｃ）前記段階（ａ）の時点で保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータと、前記段階（ａ）で取得された特徴量データと、前記段階（ｂ）で取得された特徴量データとに基づいて、前記３次元規覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新する段階とを含み、
前記段階（ａ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記段階（ｂ）における各相対的位置関係での配置の前記少なくとも近似的な再現が、前記３次元視覚センサ及び前記測定対象物の少なくとも一方を支持したロボットによる移動によって行なわれ、且つ、
前記段階（ｂ）において、前記少なくとも近似的な再現のために、前記段階（ａ）における各相対的位置関係での配置に対応した各ロボット位置が、前記段階（ｂ）におけるロボット移動によって再現されることを特徴としている。
【００１３】
上記いずれの発明においても、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近似的再現のために、前記３次元視覚センサ及び前記測定ターゲットの一方を前記ロボットのアームに装着し、他方を前記ロボットのアーム上以外の所定位置に設置することができる（請求項３）。
【００１４】
また、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近以的再現のために、前記３次元視覚センサを前記ロボットのアームに装着し、前記測定ターゲットを前記ロボットのアーム上の別の箇所に配置することもできる（請求項４）。  
あるいは、前記段階（ａ）及び前記段階（ｂ）における、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置の少なくとも近似的再現のために、前記３次元視覚センサを前記ロボットのアームに装着し、前記測定ターゲットを前記ロボットとは別のロボットのアーム上に配置しても良い（請求項５）。
更に、請求項６〜請求項９に係る発明は、ロボット上に測定ターゲットを配置して該３次元視覚センサの再校正を行う装置を提供する。  
請求項６に記載された発明に係る再校正装置は、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記３次元視覚センサが測定ターゲットの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
該各ロボット位置において、該３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する位置情報を検出するためのターゲット位置情報検出手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット位置情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する位置情報の検出を実行し、その時点において保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを用いて、これを前記ターゲットの位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に記載された発明に係る再校正装置は、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記測定ターゲットが前記３次元視覚センサの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
該各ロボット位置において、該３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する位置情報を検出するためのターゲット位置情報検出手段と、前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット位置情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する位置情報の検出を実行し、その時点で保持されている前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを用いて、これを前記ターゲットの位置または姿勢の少なくとも一方を表わす位置／姿勢データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、該特徴量データと前記位置／姿勢データに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
更に、請求項８に記載された発明に係る再校正装置は、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記３次元視覚センサが測定ターゲットの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを基準特徴量データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、
該特徴量データと前記基準特徴量データと前記基準データ取得指令受理時点において保持されている前記３次元覚センサの校正に関するパラメータに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする、３次元視覚センサの再校正装置。
【００１７】
そして、請求項９に記載された発明に係る再校正装置は、
前記３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータを保持する手段と、
前記測定ターゲットが前記３次元視覚センサの近傍にくるような少なくとも１つのロボット位置に前記ロボットを移動させる手段と、
前記各ロボット位置において、前記３次元視覚センサによる計測によって前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出するためのターゲット特徴量情報検出手段と、
基準データ取得指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを基準特徴量データとして記憶する手段と、
再校正指令に応じて、前記ターゲット特徴量情報検出手段により、前記測定ターゲットに関する特徴量情報を検出してこれを特徴量データとして求める手段と、該特徴量データと前記基準特徴量データと前記基準データ取得指令受理時点において保持されている前記３次元覚センサの校正に関する複数のパラメータに基づいて、前記３次元視覚センサの校正に関するパラメータを更新するパラメータ更新手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、３次元視覚センサの再校正を簡便に実行することができる。即ち、再校正時に３次元視覚センサと測定ターゲットの間の正確な相対位置を再現するための校正用の治具を使用する必要がなく、同じロボット位置の下で取得した、測定ターゲットの位置データ（正常計測時）と特徴量（再校正時）を利用した演算で再校正が達成される。従って、従来のように、校正用の治具を着脱する手間、時間を費やすことなく、非常に短時間で３次元視覚センサを正常な状態に復旧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本実施形態で用いられる３次元視覚センサ（以下、単に「視覚センサ」とも言う）の要部構成を示した図である。ここに示す視覚センサ自体は周知の典型的なもので、対象物を計測する光学系及び光検出手段を含むセンサヘッド３０と、同センサヘッド３０の制御及び３次元計測に関する情報処理を行なう３次元視覚センサ制御装置１０からなる。センサヘッド３０内には、レーザ投光器３４とそれを駆動するレーザ駆動部３２、レーザ光をスキャニングするためのミラー３５とそれを駆動するミラー走査部３３が配される。また、対象物４０の２次元画像の撮影及び同対象物４０上に照射されたレーザ光に由来する反射光を受光するカメラ３１が装備されている。
【００２０】
一方、３次元視覚センサ制御装置１０内には、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４、フレームメモリ１７などのメモリ群、ロボット制御装置等との間でデータを送受信する通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１５、モニタなどの外部装置とのやりとりを行なう入出力装置Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１６、カメラ３１を駆動しその映像を取り込むカメラＩ／Ｆ（インターフェイス）１８、レーザ駆動部３２やミラー走査部３３とのやり取りを行なうレーザ制御Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１９などが配される。
【００２１】
３次元計測時には、ＲＯＭ１２などに用意されたプログラムがＣＰＵ１１によって実行され、所定の角度θにセット（通常は、複数の角度に順次セット）されたミラー３５を介して対象物４０上にレーザ光が照射され、設定角度θ毎に、レーザ光の映像がカメラ３１を介してフレームメモリ１７に取り込まれる。そして、ここから画像上の特徴量が画像処理によって抽出され、また、予め不揮発性メモリ１４などに用意された校正データ（その時点で記憶されている校正データ）を用いてこの特徴量から対象物４０の位置や姿勢などの情報が算出される。なお、カメラ３１により対象物４０の通常の撮影が行なわれた場合は、２次元画像が、フレームメモリ１７に取り込まれ、所要の画像処理が行なわれ、画像上の特徴量が抽出され、また、予め不揮発性メモリ１４などに用意された校正データを必要に応じて用いてこの特徴量のデータ等が算出される。
【００２２】
さて、本発明は、３次元視覚センサの再校正を行なうものであり、当然の前提として、該再校正以前に適正な校正が実行され、校正内容を表現する複数のパラメータ（以下、単に「校正パラメータ」とも言う）が用意されていなければならない。また、この再校正に先行する校正で定められた校正パラメータは、後述する「位置データ（本実施形態では、ドットパターン位置のデータ）の取得」においても必要なものである。
【００２３】
そこで、この「再校正に先行する校正」について、図２を参照図に加えて説明する。なお、本発明では、「各・・・」という表現を、「・・・」が１つであり得るケースでも使用する。校正を実行するには、先ず、図２に示すように、校正用の測定ターゲット５１を持つ校正用治具５０をセンサヘッド３０に装着し、測定ターゲット５１を所定の箇所にセットする。セットする個所は、校正の手法により、１個所の場合と、複数個所の場合がある。ここでは、２個所の例が示されている。各セット個所において、採用する校正手法に応じた所定の測定を、センサヘッド３０と視覚センサ制御装置１０を用いて実行することで、校正パラメータを定めることができる。以下、その一例を説明する。
【００２４】
測定ターゲット５１上にはドットパターンなどが印刷されており、校正用治具５０は、測定ターゲット５１を装着して各セット位置にセットした状態において、ドットパターン５２の各ドットがセンサヘッド３０に対してある決まった既知の位置にくるように構成されている。校正の詳細を図３を用いて説明する。
【００２５】
図３において、各セット位置に位置決めされた状態の測定ターゲット（図２における符号５１）が、それぞれ符号６０Ａ，６０Ｂで示されている。
【００２６】
以下、符号６０Ａ，６０Ｂを測定ターゲットの各セット位置を込めた意味で適宜使用する。即ち、測定ターゲット６０Ａ，６０Ｂは、夫々図３に示された各セット位置にある時の（同一個体としての）測定ターゲットを表わしている。同様に、夫々図３に示された各セット位置に測定ターゲットが位置決めされた時のドットパターン（図２では符号５２を使用）を符号６１，６２で代表させることにする。
【００２７】
既述したように、校正用治具５０などにより各セット位置に測定用ターゲットが配置されると、その上に印刷されたドットパターン６１，６２の各ドットの位置が既知となる。例えば測定ターゲット６０Ａの位置に対応させて、図のように座標系８０を定義し、これをセンサの計測の基準（以後、センサ座標系と称する）とすると、ドットパターン６１及び６２について、次のように表記できる。
【００２８】
ドットパターン６１の位置＝（Ｘa1，Ｙa1，Ｚa1）
ドットパターン６２の位置＝（Ｘb1，Ｙb1，Ｚb1）
；但し、図示した例では、  Ｚa1＝０である。
【００２９】
もし、測定用ターゲットのドットパターンのドット数がＮ個であれば、各ドットにラベル１〜Ｎを割り当てて各ドット位置を次のように一般表記できる。  
ドットパターン６１のｉ番目のドットの位置＝（Ｘai，Ｙai，Ｚai）  
ドットパターン６２のｉ番目のドットの位置＝（Ｘbi，Ｙbi，Ｚbi）  
但し、i=1,2・・・・・・N、図示した例では、  Ｚa1＝Ｚa2＝・・・・・・＝ＺaN＝０である。
【００３０】
さて、カメラ３１を用いて通常撮影により、各位置の測定ターゲット６０Ａ，６０Ｂを撮像すると、これらは視線７１，７２などの延長線上で画像面に結像する。各ドットパターン６１，６２を画像上の画像座標（縦軸、横軸をそれぞれＶt 軸、Ｈz 軸と呼ぶこととする）で表すと、
（Ｖai，Ｈai）
（Ｖbi，Ｈbi）［但し、i=1，2・・・・・・N］
のように表示できる。ここで、（Ｖai，Ｈai）は、ドットパターン６１について検出される一種の特徴量と考えることができる。（Ｖbi，Ｈbi）は、ドットパターン６２について検出される一種の特徴量と考えることができる。
【００３１】
上述のように、各ドットのセンサ座標系８０上の位置は既知なので、これらの特徴量の組み合わせに対して、周知の校正演算を適用することで、任意の画像特徴量（Ｖ，Ｈ）が与えられた時に、その画像特徴量から定まる視線と位置測定ターゲット６０Ａとの交点、及び、視線と位置測定ターゲット６０Ｂとの交点（Ｘa，Ｙa，Ｚa）、（Ｘb ，Ｙb ，Ｚb ）が算出できる。
【００３２】
測定ターゲット６０Ａ、６０Ａについての交点位置算出式のセットを下記（式１）で簡略表現する。  
（Ｖ，Ｈ）→（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）
（Ｖ，Ｈ）→（Ｘb ，Ｙb ，Ｚb ）              ・・・・（式１）
そして、２つの交点（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）、（Ｘb ，Ｙb ，Ｚb ）が得られれば、簡単な計算により、これら２点を通る直線の式が求められる。この直線を表わす式が「視線の式」である。この算出式を下記（式２）で簡略表現する。
【００３３】
（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）、（Ｘb ，Ｙb ，Ｚb ）→［視線の式］
・・・・（式２）
続いて、ミラー３５を任意の角度θにした時に照射されるレーザ光によって生じる輝点６３，６４をカメラ３１で撮像すると、これらは視線７３，７４の延長線上で画像面に結像する。各輝点６３，６４は、前述の（式１）の関係を用いて座標系８０上での３次元位置として求められる。
【００３４】
ここで、レーザ光がスリット光であるとした場合、各輝点６３，６４を測定ターゲット上の２本の直線状の輝線と考えれば良い。そして、測定ターゲット上の各輝線（直線）について複数の輝点の３次元位置を算出すれば、これら２つの輝線を生じさせているレーザスリット光が乗っている平面（以下、レーザスリット光平面という）を一意的に求めることができる。
【００３５】
同様にして、ミラー３５の角度θを何通りか変化させ、その時々のレーザスリット光平面を求めることにより、任意のθに対応するレーザスリット光平面が算出できるようになる。この算出式を下記（式３）で簡略表現する。
【００３６】
θ→［レーザスリット光平面の式］            ・・・・（式３）
以上の（式１）〜（式３）が得られたことで、校正が完了したことになる。具体的には、（式１）〜（式３）の各式の演算内容（例えば多項式）及び特定する複数のパラメータ（例えば多項式の各項の係数と定数）が、視覚センサのメモリに記憶される。
【００３７】
上述の校正方法は、測定ターゲットを２箇所に位置決めして行なうものであるが、１箇所の位置決めで校正を行なうことも可能であるので、その一例についても簡単に説明しておく。なお、ここでも図３を一部援用し、「１個所に位置決めされた測定ターゲット」として、測定ターゲット６０Ａを考える。また、測定ターゲット６０Ａ上に定義された座標系８０を「測定ターゲット座標系」と呼ぶ。
【００３８】
先ずカメラ３１の画素サイズ及びカメラ３１で用いているレンズの焦点距離が予め既知であれば、カメラのレンズ中心点に対して焦点距離だけ隔たった位置に撮像面が存在すると仮定することができる。すると、任意の画像特徴量（Ｖ，Ｈ）が与えられた時に、カメラの撮像面に座標系（ＸＹ平面を撮像面に一致させた３次元座標系；撮像面座標系と呼ぶ）を定義して、対象物像の位置（Ｘc ，Ｙc ，Ｚc ）を決めることができる。即ち、測定ターゲット上のＮ個のドットパターンに対して、
画像特徴量；（Ｖai，Ｈai）
撮像面座標系上での対象物像位置；（Ｘci，Ｙci，Ｚci）
測定ターゲット座標上での対象物位置；（Ｘai，Ｙai，Ｚai）
［但し、i=1，2・・・・・・N］
の組み合わせが得られる。これらの組み合わせに対して、校正演算を適用することにより、カメラ撮像面座標と測定ターゲット座標の相対位置が求められ、その結果、任意の画像特徴量（Ｖ，Ｈ）が与えられた時に、撮像面座標系上での対象物像位置（Ｘc ，Ｙc ，Ｚc ）、及び、視線と測定ターゲット６０Ａの交点（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）が算出できるようになる。
【００３９】
この算出式のセットを下記（式１’）で簡略表現する。  
（Ｖ，Ｈ）→（Ｘc ，Ｙc ，Ｚc ）
（Ｖ，Ｈ）→（Ｘa ，a ，Ｚa ）              ・・・・（式１’）
そして、２つの点（Ｘc ，Ｙc ，Ｚc ）、（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）が得られれば、簡単な計算により視線の式を求めることができる。
【００４０】
この算出式を下記（式２’）で簡略表現する。  
（Ｘc ，Ｙc ，Ｚc ）、（Ｘa ，Ｙa ，Ｚa ）→［視線の式］
・・・・（式２’）
続いて、前述の「２個所位置決め」の場合と同様に、ミラー３５を任意の角度θにした時に照射されるレーザ光によって生じる輝点６３をカメラ３１で撮像すると、これは視線７３の延長線上で画像面に結像する。輝点６３は、前述の（式１’）の関係を用いて測定ターゲット座標系８０上での３次元位置として求められる。
【００４１】
ここで、レーザ光がスリット光であるとした場合、各輝点６３を測定ターゲット６０Ａ上の直線状の輝線と考えれば良い。ここで、レーザ投光器３４を点光源であるとすれば、この点光源と輝点６３で代表されている直線（輝線）により、１つの平面を構成する。そこで、ミラー３５の角度θをδθ（小角度）だけ何通りか変化させて、その時々に構成される前述の平面についてそれらが角度δθずつの相対角度を持つという条件を用いれば、点光源の位置を求めることができる。その結果、任意のθが与えられた時に、その時のレーザスリット光平面が算出できるようになる。
【００４２】
この算出式を下記（式３’）で簡略表現する。  
θ→［レーザスリット光平面の式］            ・・・・（式３’）
以上の（式１’）〜（式３’）が得られたことで、「１個所位置決め」方式による校正が完了したことになる。具体的には、「２個所位置決め」の場合と同様、（式１’）〜（式３’）の各式の演算内容（例えば多項式）及び特定する複数のパラメータ（例えば多項式の各項の係数と定数）が、視覚センサのメモリに記憶される。
【００４３】
以上のようにして、「１個所位置決め」あるいは「２個所位置決め」の方式で、校正が完了した３次元視覚センサを用いて、ある対象物を計測する場合には、計測時のミラー角度θから（式３）あるいは（式３’）により、その時のレーザスリット光平面を求め、更に、レーザ光輝点を表す画像上の特徴量（Ｖ，Ｈ）から（式１）、（式２）あるいは（式１’）、（式２’）により、カメラ３１からレーザ光輝点に向かう視線を求める。そして、これらレーザスリット光平面の式と視線の式とを連立させて解くことにより、輝点の３次元位置を算出することができる。
【００４４】
このようにして正常な計測が可能になった３次元視覚センサは、治具５０から取り外され、アプリケーションに応じて、ロボットのアームあるいはロボット上にない定位置に設置される。これに対応して、ここでは先ず下記の「配置１」、「配置２」のケースについて述べる。なお、説明の都合上、上述の校正で使用した測定ターゲット（符号５１，６０Ａ，６０Ｂ）を符号１０３で表記する。
【００４５】
配置１；図４に示すように、センサヘッド１０２（図１に示したもの；以下、同じ）をロボット１０１のアームに装着して使用する一方、測定ターゲット１０３を位置（ロボット１０１の近傍で干渉のおそれがない位置）に固定して設置する。ここでは、ロボットのベースを利用して、固定具で測定ターゲット１０３が固設されている。
【００４６】
ロボット１０１はロボット制御装置１００に接続され、３次元視覚センサ制御装置１０４は、センサヘッド１０２に接続される。また、ロボット制御装置１００と３次元視覚センサ制御装置１０４も、例えば通信回線１０５で結ばれる。
【００４７】
配置２；図５に示すように、センサヘッド１０２をロボット１０１外の定位置（ここでは支柱１０６上の定位置）に固定設置して使用する。測定ターゲット１０３は、ロボット１０１のアームに装着する。
【００４８】
また、配置１の場合と同様に、ロボット１０１はロボット制御装置１００に接続され、３次元視覚センサ制御装置１０４は、センサヘッド１０２に接続される。また、ロボット制御装置１００と３次元視覚センサ制御装置１０４も、例えば通信回線１０５で結ばれる。
【００４９】
これらいずれの配置においても、将来の再校正に備えて、視覚センサ１０２が正常に計測を行なう状態にある内に、ロボット１０１に予め定めた任意の２つの互いに異なるロボット位置Ｐ１、Ｐ２に移動させ、測定ターゲット１０３を計測してドットパターンのデータを保存するための一連の処理を実行する。図６は、その処理の概要を表わしたフローチャートである。各ステップの要点は、下記の通りである。
【００５０】
ステップＳ１；ロボットをＰ１へ移動させる。これにより、視覚センサ１０２と測定ターゲット１０３の間の「第１の相対関係」で配置されることになる。  
ステップＳ２；測定ターゲット１０３を視覚センサ１０２で計測する指令（位置データ取得指令を含む）を、ロボット制御装置１００のキーボードからのマニュアル操作、プログラム命令等で、３次元視覚センサ制御装置１０４に出力する。
【００５１】
ステップＳ３；センサ座標系（または測定ターゲット座標系）８０上で、ドットパターン位置を算出する。校正パラメータは、上述の校正で保存されているものを利用する。なお、ここで、センサ座標系（または測定ターゲット座標系）８０は、図３に示した場合とは違って、必ずしも一方の測定用ターゲットの上に載るとは限らないことに注意されたい。
【００５２】
ステップＳ４；ステップＳ３で求めたデータを「ドットパターン位置Ａ」として視覚センサの不揮発性メモリ１４に記憶する。
【００５３】
ステップＳ５；ロボットをＰ２へ移動させる。これにより、視覚センサ１０２と測定ターゲット１０３の間の「第２の相対関係」で配置されることになる。  
ステップＳ６；測定ターゲット１０３を視覚センサ１０２で計測する指令（位置データ取得指令を含む）を、ロボット制御装置１００のキーボードからのマニュアル操作、プログラム命令等で、３次元視覚センサ制御装置１０４に出力する。
【００５４】
ステップＳ７；センサ座標系（または測定ターゲット座標系）８０上で、ドットパターン位置を再度算出する。校正パラメータは、上述の校正で保存されているものを利用する。なお、ここでも、センサ座標系（または測定ターゲット座標系）８０は、図３に示した場合とは違って、必ずしも一方の測定用ターゲットの上に載るとは限らないことに注意されたい。  
ステップＳ８；ステップＳ７で求めたデータを「ドットパターン位置Ｂ」として視覚センサの不揮発性メモリ１４に記憶する。  
以上で、再校正に備えた準備（位置データ取得ステップ）は完了する。そして、視覚センサ１０２に、従来技術の項で述べた諸原因により、再校正が必要になった場合、再校正ステップを実行する。その概要を図７のフローチャートに示した。各ステップの要点は下記の通りである。
【００５５】
ステップＳ１１；ロボットをＰ１へ移動させる。これにより、視覚センサ１０２と測定ターゲット１０３の間の「第１の相対関係」が少なくとも近似的に再現されることになる（一般には、視覚センサの位置・姿勢がずれてしまっていると考えられるので、その分、正確には再現されない）。
【００５６】
ステップＳ１２；測定ターゲット１０３を視覚センサ１０２で計測する指令（再校正指令を含む）を、ロボット制御装置１００のキーボードからのマニュアル操作、プログラム命令等で、３次元視覚センサ制御装置１０４に出力する。
【００５７】
ステップＳ１３；測定ターゲット１０３のドットパターンの画像座標を抽出する。  
ステップＳ１４；ステップＳ１３で抽出した画像座標を画像座標Ａとして、視覚センサの不揮発性メモリ１４に一時保存する。
【００５８】
ステップＳ１５；ロボットをＰ２へ移動させる。これにより、視覚センサ１０２と測定ターゲット１０３の間の「第２の相対関係」が少なくとも近似的に再現されることになる（ここでも一般には、視覚センサの位置・姿勢がずれてしまっていると考えられるので、その分、正確には再現されない）。
【００５９】
ステップＳ１６；測定ターゲット１０３を視覚センサ１０２で計測する指令（再校正指令を含む）を、ロボット制御装置１００のキーボードからのマニュアル操作、プログラム命令等で、３次元視覚センサ制御装置１０４に出力する。
【００６０】
ステップＳ１７；測定ターゲット１０３のドットパターンの画像座標を抽出する。  
ステップＳ１８；ステップＳ１７で抽出した画像座標を画像座標Ｂとして視覚センサの不揮発性メモリ１４に一時保存する。
【００６１】
ステップＳ１９；「ドットパターン位置Ａ」、「ドットパターン位置Ｂ」、「画像座標Ａ」、「画像座標Ｂ」のデータを用いて再校正のための校正計算を実行する。即ち、これらのデータを用いて、前述した式１、式２あるいは式１’、式２’を更新（再計算して記憶）することができる。又、前述したレーザ光側の校正を行なうことにより、式３あるいは式３’を更新（再計算して記憶）することができる。これにより再校正が完了する。
【００６２】
ステップＳ２０；旧校正パラメータに代えて、ステップＳ１９で求められた校正パラメータを視覚センサのメモリに保存して、処理を終了する。  
なお、上記の実施形態では、３次元視覚センサと測定用ターゲットの相対関係をロボットによって２つ定める説明を行なったが、前述したように、測定用ターゲットを１箇所に位置決めして校正を行なう方法に基けば、この相対関係を１つだけ定めるだけとすることもできる。
【００６３】
また、配置１あるいは配置２の変形として、測定ターゲット１０３を別のロボットのアーム上に配置し、上記の各相対的位置関係及びその少なくとも近似的な再現を行なっても良い。例えば、「別のロボット」のアームに測定ターゲットを装着し、位置Ｐ３を上述の「固定的な設置」のために代用しても良い。
【００６４】
更に、上述した実施形態では、基準データ取得時及び再校正時に３次元視覚センサで測定ターゲットの測定を行ない測定ターゲットの「位置」のデータを取得している。より具体的に言えば、図６のフローチャートのステップＳ３、Ｓ４ではセンサ座標系基準で測定ターゲットのドットパターン位置を検出し、ドットパターン位置Ａとして保存し、ステップＳ７、Ｓ８では、センサ座標系基準で測定ターゲットのドットパターン位置を検出し、ドットパターン位置Ｂとして保存している（基準データ取得）。そして、図７のフローチャートのステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ１８においても、同様に、測定ターゲットのドットパターンの画像座標の抽出、画像座標Ａの一時保存、画像位置Ｂの一時保存などを行なっている（再校正時のデータ取得）。
【００６５】
このように測定ターゲットの「位置」のデータを取得する代わりに、測定ターゲットの「姿勢」のデータを取得しても同様に本発明を実施できる。以下、簡単にその理由を説明する。なお、既に説明した通り、上記実施形態におけるドットパターン位置Ａとドットパターン位置Ｂは、３次元視覚センサに対して異なる相対位置にある測定ターゲットについて単に記述を分けたものなので、以下はドットパターン位置Ａのみを考えて説明する。
【００６６】
上記実施形態におけるドットパターン位置Ａの記憶は、測定定ターゲットを計測して、それに関する位置情報を記憶する際の１つのやり方の例に相当している。本明細書中の記述を使うと、（Ｘai, Ｙai, Ｚai）[i=1,2・・・・・・N]
という位置データを記憶することになる。センサ座標系をΣs と表記することにすると、（Ｘai, Ｙai, Ｚai）はΣs における座標値となる。図８は、一例として、Ｎ（Ｎ＝１２）個のドットマトリックスで構成されるドットパターンの最初のドットの座標値が（Ｘa1, Ｙa1, Ｚa1）であり、最後のドットの座標値が（ＸaN, ＹaN, ＺaN）であることを表わしている。
【００６７】
測定ターゲットを計測して、それに関する位置情報を記憶する方法の別法としては、「姿勢」を記憶する次のような方法が考えられる。  
即ち、測定ターゲット上でのドットパターンの配置が予め既知として扱えるならば、測定ターゲットの位置姿勢の情報を計測することで、個々のドットパターンの位置を計測したと等価な結果を得ることができる。なぜならば、ドットパターンの配置情報が既に用意されていれば、測定ターゲットの位置姿勢の情報と組み合わせることで、個々のドットパターンの位置を計算で直ちに求めることができるからである。これを図９を参照して説明する。  
今、測定ターゲット上に固定された座標系をΣt と表記することにする。測定ターゲット上のドットパターンの配置は予め既知であるとし、各ドットの配置を
Ｄi       [i =1, 2, ・・・・N]
で表わす。ここで、Ｄi は座標系Σt における座標値であり、より具体的には、
Ｄi ＝（ｘi,ｙi,ｚi ）  [i =1, 2, ・・・・N]
のように表わされるものとする。
【００６８】
さて、測定ターゲットを計測して、それに関する位置情報を、センサ座標系Σs から見たΣt の位置姿勢（以下、Ｔで表わす）として記憶する。周知の通り、ここでＴは同次変換行列である。Ｄi が予め既知であるとすれば、下記（式４）でセンサ座標系Σs 上での位置（座標値）と座標系Σt 上での位置（座標値）とは換算可能である。従って、測定ターゲットの位置姿勢Ｔを記憶することは、（Ｘai, Ｙai, Ｚai）を記憶することと等価になる。
【００６９】
【数１】
2006035384.tif 000003
【００７０】
ところで、上記実施形態で説明したプロセスを総括してみると図１０に示したような関係図で表わすことができる。ここで、図中の「測定対象物」は、上記実施形態の説明で「測定ターゲット」と呼んでいるものをより一般的な呼称で表記したものである。さて、本発明では、この図で示されている関係を変形することも可能である。図１０に示した関係図において、測定対象物（測定ターゲット）に関する位置情報は、測定対象物（測定ターゲット）に関する特徴量情報と、３次元視覚センサが既に（更新前のデータとして）保持している同センサの校正に関するパラメータ（複数）から算出されるものであるから、図１０に示した関係図は、図１１に示した関係図のように書き換えることが可能である。
【００７１】
ここで、前記の位置情報を取得するタイミングを考えてみると、上記実施形態（図１０）のように、基準データ取得時には必ずしも位置情報（位置／姿勢データの取得）まで行なわなくとも、測定対象物（測定ターゲット）に関する特徴量情報を取得しておけば本質的には足りることが理解される。
【００７２】
このことを踏まえれば、図１０に示した関係図に代えて図１２に示した関係図で表わされるプロセスが採用可能である。この図１２に示した関係図で表わされる変形プロセスは、請求項２が規定する校正方法あるいは請求項８、９が規定する校正装置に対応している。  
即ち、基準データ取得時には、３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時において、３次元視覚センサと測定ターゲット（測定対象物）を任意の少なくとも１つの相対的位置関係で配置し、該配置の下で前記３次元視覚センサによって測定ターゲット（測定対象物）を計測し、該測定ターゲット（測定対象物）に関する特徴量データを取得し、該特徴量データを記憶する。
【００７３】
そして、前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態時より後の状態時に３次元視覚センサの再校正を行う際には、３次元視覚センサと測定ターゲット（測定対象物）を、前記少なくとも１つの相対的位置関係での配置が少なくとも近似的に再現されるように配置して、該各配置の下で３次元視覚センサによって測定ターゲット（測定対象物）を計測し、該測定ターゲット（測定対象物）に関する特徴量データを取得する。
【００７４】
更に、前記３次元視覚センサが正常な計測を行える状態の時点で保持されている３次元視覚センサの校正に関する複数のパラメータと、基準データ取得時に取得された特徴量データと、再校正のためのデータ取得時に取得した特徴量データとに基づいて、３次元規覚センサの校正に関する複数のパラメータが更新される。
【００７５】
ここで、基準データ取得時における、少なくとも１つの相対的位置関係での配置、及び、再校正時の各相対的位置関係での配置の前記少なくとも近似的な再現は、前述の実施形態と同様、３次元視覚センサ及び測定対象物の少なくとも一方を支持したロボットによる移動によって行なうことができる。また、再校正時における少なくとも近似的な再現のためには、基準データ取得時における各相対的位置関係での配置に対応した各ロボット位置を、再校正時におけるロボット移動によって再現することができる。
【００７６】
また、３次元視覚センサと測定用ターゲットの相対関係をロボットによって２つ定める説明を行なう代わりに、前述したように、測定用ターゲットを１箇所に位置決めして校正を行なう方法に基けば、この相対関係を１つだけ定めるだけとすることもできる。更に、測定ターゲット１０３を別のロボットのアーム上に配置し、上記の各相対的位置関係及びその少なくとも近似的な再現を行なう方式をここで採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施形態で用いられる３次元視覚センサの要部構成を示した図である。
【図２】校正用の治具を用いた３次元視覚センサの校正方法について説明する図である。
【図３】校正の詳細について説明する図である。
【図４】実施形態における配置１について説明する図である。
【図５】実施形態における配置２について説明する図である。
【図６】実施形態における位置データ取得ステップについて説明する図である。
【図７】実施形態における再校正ステップについて説明する図である。
【図８】一例として、Ｎ（Ｎ＝１２）個のドットマトリックスで構成されるドットパターンの最初のドットの座標値が（Ｘa1, Ｙa1, Ｚa1）であり、最後のドットの座標値が（ＸaN, ＹaN, ＺaN）であることを表わす図である。
【図９】ドットパターンの配置情報と測定ターゲットの位置姿勢の情報との組み合わせから、個々のドットパターンの位置が計算可能であることを説明する図である。
【図１０】実施形態で説明したプロセスを総括して示す関係図である。
【図１１】図１０に示した関係図を変形した形態を説明する関係図である。
【図１２】実施形態で説明したプロセスを変形して本発明を実施する場合のプロセスを総括して示す関係図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１０４  ３次元視覚センサ制御装置
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  不揮発性メモリ
１５  通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）
１６  入出力装置Ｉ／Ｆ（インターフェイス）
１７  フレームメモリ
１８  カメラＩ／Ｆ（インターフェイス）
１９  レーザ制御Ｉ／Ｆ（インターフェイス）
３０  センサヘッド
３１  カメラ
３２  レーザ駆動部
３３  ミラーｊｐ１走査部
３４  レーザ投光器
３５  ミラー
４０  対象物
５０  校正用治具
５１、６０Ａ、６１、６０Ｂ、１０３  測定ターゲット
５２、６１、６２  ドットパターン
６３、６４  輝点
７１〜７４  視線
８０  センサ座標系（測定ターゲット座標系）
１００  ロボット制御装置
１０２  ３次元視覚センサ（センサヘッド）
１０５  通信回線
【図１】
2006035384.tif 000004
【図２】
2006035384.tif 000005
【図３】
2006035384.tif 000006
【図４】
2006035384.tif 000007
【図５】
2006035384.tif 000008
【図６】
2006035384.tif 000009
【図７】
2006035384.tif 000010
【図８】
2006035384.tif 000011
【図９】
2006035384.tif 000012
【図１０】
2006035384.tif 000013
【図１１】
2006035384.tif 000014
【図１２】
2006035384.tif 000015