(57)【要約】【課題】  自動記憶ライブラリにおけるロボット機構の位置の正確さについて、より正確にかつ／またはより小さな基準マークで判定を行なう方法およびシステムを提供する。【解決手段】  この発明の一局面および一例において、自動記憶ライブラリシステムにおいてロボットピッカー機構を較正する方法は、較正マークを少なくとも１つのセンサで第１の位置および第２の位置から検出するステップを含み、上記第１の位置と上記第２の位置とはオフセット距離によって隔てられる。この方法はさらに、上記第１の位置と上記第２の位置との間の較正マークにおけるずれを算定するステップと、上記較正マークにおけるずれ、上記オフセット距離、および上記センサの焦点距離に基づいて参照位置と上記較正マークとの間の距離を算定するステップとを含む。【選択図】        図５
2005108414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動記憶ライブラリシステムにおいてロボットピッカー機構を較正する方法であって、
記憶ライブラリに関連付けられた較正マークを少なくとも１つのセンサで検出するステップを備え、前記少なくとも１つのセンサは前記較正マークを第１の位置および第２の位置から検出し、前記第１の位置と前記第２の位置とはオフセット距離で隔てられ、前記方法はさらに、
前記第１の位置と前記第２の位置とから検出された検出較正マークの相対的なずれを算定するステップと、
前記検出較正マークにおけるずれ、オフセット位置、および、前記較正マークを検出するのに用いられる少なくとも１つのセンサに関連する焦点距離に基づき、前記較正マークと参照位置との間の距離を算定するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記参照位置は前記第１の位置と前記第２の位置との平均の位置に関連する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記参照位置は前記第１の位置および前記第２の位置のうち少なくとも１つに関連する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記参照位置はロボットピッカー機構に関連する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサは第１のセンサおよび第２のセンサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサは、前記オフセット距離によって隔てられた第１のセンサおよび第２のセンサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサはロボットピッカー機構に関連付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセンサはロボットピッカー機構に取付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセンサは光学センサを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記センサはＣＭＯＳ撮像装置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の位置および前記第２の位置は、前記少なくとも１つのセンサと前記較正マークとの間の方向に対して略直交する平面上にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
記憶ライブラリにおいて記憶装置を移送するためのロボット機構であって、
記憶装置を操作するためのグリッパ組立体と、
前記グリッパ組立体に関連付けられたセンサと、
少なくとも１つのコントローラとを備え、前記少なくとも１つのコントローラおよび前記センサは、
較正マークを第１の位置から検出し、
前記較正マークを第２の位置から検出し、
前記センサに対する前記第１の位置および前記第２の位置から検出された較正マークにおけるずれを算定し、かつ
前記較正マークにおけるずれ、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離、およ
び前記センサに関連する焦点距離に基づいて参照位置と前記較正マークとの間の距離を算定するように適合される、ロボット機構。
【請求項１３】
前記参照位置は前記第１の位置と前記第２の位置との平均の位置に関連する、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１４】
前記参照位置は前記第１の位置および前記第２の位置のうち少なくとも１つに関連する、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１５】
前記参照位置は前記グリッパ組立体に関連する、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１６】
前記較正マークは保管ビンおよびドライブベゼルのうち少なくとも１つに関連する、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１７】
さらに、前記グリッパ組立体に関連付けられ、前記較正マークのおよその位置に光を向けるための光源を備える、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１８】
前記センサはロボットピッカー機構に結合される、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項１９】
前記センサはエリアセンサ装置を含む、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項２０】
前記センサはＣＭＯＳ撮像装置を含む、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項２１】
前記センサはＣＣＤ撮像装置を含む、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項２２】
前記較正マークは矩形の標識および十字線の標識のうち少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のロボット機構。
【請求項２３】
記憶ライブラリシステムであって、
保管スロットおよび１つ以上の媒体ドライブを含むように適合された筐体と、
記憶ライブラリシステム内の記憶装置を操作するためのグリッパ組立体と、
前記グリッパ組立体に関連付けられたセンサと、
コントローラとを備え、前記コントローラおよび前記センサは、
較正マークを第１の位置から検出し、
較正マークを第２の位置から検出し、
前記センサに対する前記第１の位置および前記第２の位置から検出された較正マークにおけるずれを算定し、かつ
前記較正マークにおけるずれ、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離、および前記センサに関連する焦点距離に基づいて前記グリッパ組立体と前記較正マークとの間の距離を算定するように構成される、システム。
【請求項２４】
前記較正マークは保管ビンおよびドライブベゼルのうち少なくとも１つに関連する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
さらに、前記グリッパ組立体に関連付けられ、前記較正マークのおよその位置に光を向けるための光源を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記センサはエリアセンサ装置を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記センサはＣＭＯＳ撮像装置を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記センサはＣＣＤ撮像装置を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記較正マークは光学的に検出可能な標識を含む、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００３年９月２９日出願の「視差観察を用いたライブラリロボットの位置の正確さのためのシステムおよび方法（System and Method for Library Robotics Positional Accuracy Using Parallax Viewing）」と題された先行出願である米国仮特許出願連続番号第６０／５０７，４１４号の利益を主張し、これはここに完全に記載されているかの如くここにその全体において引用により援用される。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
この発明は一般的にコンピュータデータを記憶および検索するための自動記憶ライブラリに関し、より特定的には、視差観察技術を用いてライブラリロボットの位置の正確さを改良させるためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
データ処理システム内の大量の情報を操作し保存するための広く普及した装置として自動記憶ライブラリシステムが挙げられる。一般的に自動記憶ライブラリシステムにおいては、大量の情報が蓄積されているデータ記憶ライブラリのアクセス速度および信頼性が向上されている。典型的には自動記憶ライブラリシステムは、複数の記憶媒体装置と、移送機構と、１つ以上の記憶媒体ドライブとを含む。記憶媒体ドライブは、コンピュータシステムまたはネットワークと通信して上記複数の記憶媒体装置に所望の情報を入出力する。
【０００４】
コンピュータシステムおよび記憶ライブラリにおけるデータの保存においては、たとえば磁気テープカートリッジが効率的で有効な媒体であると立証されている。一般的に、自動テープカートリッジライブラリは、テープカートリッジを保管するための複数の保管ビンまたはスロットと、ロボット工学によるピッカー機構（多く「ピッカー」と称される）と、１つ以上のテープドライブとを有する。ロボットピッカーは指定の記憶テープカートリッジをライブラリから選択して、このテープカートリッジを数秒のうちに保管スロットとテープドライブとの間で移動させるように制御され得る。典型的に、ロボットピッカーにおいてはグリッパまたははさみ機構が位置付けられる。ロボットピッカーはグリッパを所望のテープカートリッジ付近に位置付けてグリッパがテープカートリッジを掴めるようにし、こうしてテープカートリッジを保管ビンから取出してこのテープカートリッジを移動させ、こうしてテープドライブや装入ポート（これはライブラリにテープを追加したりまたは取出したりするためのものである）などの中にこのテープカートリッジを装入することができる。
【０００５】
典型的に、自動記憶ライブラリはコンピュータネットワークなどのコンピュータシステムに接続される。記憶ライブラリまたはこれに接続されたコンピュータシステムは、テープカートリッジの場所と、これに関連付けられた、記憶ライブラリ内の蓄積データとを索引付けして後にこの蓄積情報を検索できるようにすることができる。所望のときには、記憶ライブラリを起動して所望の記憶テープを検索し、これをドライブに装入して蓄積情報にアクセスし、かつ／または新たな情報を書込むことができる。大型の記憶ライブラリにおいては、一般的に多数のテープドライブを用いてアクセスおよび記憶に関する性能を向上させており、このときこれらテープドライブは並列に動作させられたり、障害や保守の場合における予備ドライブとなる。
【０００６】
ロボット機構がテープカートリッジを保管ビンとテープドライブとの間で移動させる際、保管ビンおよびテープドライブに対するロボット機構の位置の正確さを高い程度で維持することが望ましいが、これはカートリッジ、保管ビンおよびテープドライブに生じ得る摩耗および損傷を減少させるためである。たとえば、位置付けが不正確な場合、記憶カートリッジ、保管ビンおよびテープドライブの間でその噛み合い表面同士が擦れたりぶつかったりしてこれらのうち１つまたは複数に損傷が生じるおそれがある。これに加え、摩耗および衝突は自動ライブラリ筐体内に不所望の破片を引起こす場合があり、これによりたとえばテープドライブの動作が妨害されたり劣化したりするおそれがある。
【０００７】
ロボット機構の位置の正確さを判定するには、光学スキャナを用いて、保管ビンまたはドライブベゼル上に設けた標的または基準マークにわたりｘ方向およびｙ方向で、たとえば水平方向および垂直方向で光の点を走査する場合がある。標的がカメラの視野に入るようにカメラを位置付ければｘ座標およびｙ座標の値は直接に測定可能である。しかしながら、ｚ方向における距離、すなわちカメラからの標的の延長または深さはカメラで直接測定され得ない。距離またはｚ座標値は、他の測定可能および／または以前からわかっている量を組合わせて推量され得る。たとえば、距離を算定するために、標的の像または見かけのサイズと標的の既知のサイズとを比較する場合がある。
【０００８】
ロボットピッカー機構と、ライブラリのうち較正マークを含む部分との間の距離を算定する従来の光学的な手法に伴う１つの問題として、標的のサイズが一般に既知でなければならないことがある。加えて、較正マークのサイズが近似的にしかわかっていない、たとえば或る変動以内でしかわかっていない場合、較正マークサイズの変動に比例して距離の測定値は不確かになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、自動記憶ライブラリにおけるロボット機構の位置の正確さを判定するための新規の方法およびシステムが必要とされている。さらに、先行技術の手法よりも高い正確さおよび／またはより小さな基準マークで位置の正確さを判定する方法およびシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
この発明の一局面は、視差観察技術を用いてライブラリロボットピッカー機構の位置の正確さを判定する方法を含む。一例において、方法は記憶ライブラリに関連付けられた較正マークを第１の位置と第２の位置とから検出するステップを含み、ここで上記第１の位置と上記第２の位置とは既知の距離で隔てられる。上記方法はさらに、カメラなど少なくとも１つのセンサを用いて上記第１の位置と上記第２の位置との間での検出された較正マークにおけるずれを判定するステップと、上記較正マークにおける見かけのずれ、上記センサのオフセット距離、およびカメラの焦点距離に基づき、参照位置と上記較正マークとの間の距離を算定するステップとを含む。
【００１１】
この発明の別の局面は、グリッパ機構と、このグリッパ機構の位置の正確さを判定するように適合されたセンサとを有する装置およびシステムを含む。一例において、上記システムは、記憶装置を操作するためのグリッパ組立体と、このグリッパ組立体に関連付けられたセンサと、コントローラとを含む。上記コントローラおよび上記センサは、較正マークを第１の位置から検出し較正マークを第２の位置から検出するように適合される。上記コントローラおよび上記センサはさらに、センサに対する上記第１の位置と上記第２の位置とから検出された較正マークにおける「遠近法的な」ずれを算定し、上記検出された較
正マークの見かけの位置におけるずれ、上記第１の位置および上記第２の位置（たとえば観察位置）間の距離、およびセンサに関連付けられた焦点距離に基づき、上記グリッパ組立体と上記較正マークとの間の距離を算定するように適合される。
【００１２】
添付の図面および特許請求の範囲との関連で以下の詳細な説明を検討することにより、この発明およびその種々の実施例がよりよく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の詳細な説明
以下の説明は、当業者がこの発明を作製し使用することができるように与えたものである。特定の材料、技術および用途についての説明は単に例として与えたものである。当業者にはここに記載した各例のさまざまな変形例が明らかであろう。また、ここに画定される一般的な原理は、この発明の意味および範囲を逸脱することなく他の例および用途にも適用可能である。したがって、この発明はここに記載し示す例に限定されることを意図しておらず、前掲の特許請求の範囲に対応する範囲が与えられるべきである。
【００１４】
一例において、自動記憶ライブラリロボット組立体の位置の正確さのためのセンサが記載される。このセンサは電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）装置などのエリアスキャナを含み、保管ビンまたはドライブベゼルに関連付けられた較正マークまたはその他の基準を検出し、ロボットをつまみ動作または配置動作のために正しく位置付けるためのものである。ロボット組立体と保管ビンまたはドライブベゼルとの間の距離の測定の正確さを向上させるために視差観察方法で算出を行なうことができる。たとえば、保管ビンまたはドライブベゼルに関連付けられた較正マークまたは基準についての多数の２次元画像を、僅かに異ならせたセンサ位置にて検出してから、これら２つの検出位置間の較正マークにおけるずれを算定する。センサ位置における差およびセンサの焦点距離がわかっていれば、センサから較正マークへの距離が算定可能である。
【００１５】
この例示の視差観察方法によれば、より小さい実際の較正マークから比較的大きい仮想の較正マークをもたらすことが可能となり、より大きな仮想の較正マークにより距離の測定の正確さが向上できる。さらに、一般的に、近似的、未知または小さなサイズの基準への距離が、単一の像の方法によるよりも高い正確さで測定可能となる。
【００１６】
図１は、複数のテープカートリッジ１４を保管し検索するための例示的な自動記憶ライブラリシステム１００を示す。記憶ライブラリシステム１００は後で図２Ａ〜６を参照して説明するシステムおよび方法で使用され得る。ライブラリシステム１００は単にここに記載の方法およびシステムで有用な例示のライブラリシステムとして与えたものであり、その他さまざまなライブラリシステムおよび構成が採用可能である。また、データを保存するのに有用なその他の種類の記憶媒体装置および記憶媒体ライブラリで使用される種々の例が企図されることが理解されるであろう。たとえば、記憶ライブラリは、磁気ディスクや光学記憶装置など種々の記憶装置を単独でまたはその他のデータ記憶装置と組合せて含むことができる。
【００１７】
記憶ライブラリシステム１００は、１つ以上のテープドライブ１２と、ビンまたは保管スロット１６内に保管される複数の記憶カートリッジ１４と、選択されたカートリッジ１４を移送するためのグリッパ機構２０を装備したロボットアーム１８とを含む。自動テープライブラリシステム１００において、ロボットアーム１８およびグリッパ２０を含むロボットはテープカートリッジ１４を保管スロット１６とテープドライブ１２との間で移送する。テープドライブ１２は、ホストコンピュータまたはネットワークシステム４０と通信するライブラリコントローラ４により制御される。ドライブ１２の一例はＳＤＬＴ（登録商標）３２０磁気テープドライブを含み、記憶カートリッジ１４の一例はSuper DLTape
（登録商標）Type I記憶カートリッジを含む。これらはともにクウォンタム・コーポレイション(Quantum Corporation）により販売のものである。しかし、記憶ライブラリ１００においては、あらゆる種類の着脱式データ記憶媒体およびこのような記憶媒体に有用なあらゆる種類のデータ媒体ドライブまたはデータ移送装置を使用してもよいことが明らかであろう。
【００１８】
典型的には、ライブラリシステム内のさまざまな特徴部分の相対的な位置を識別し蓄積することでロボットアーム１８がライブラリシステム１００内で動き回れるようにするために較正プロセスが実行される。具体的には、位置の較正は保管スロット１６およびテープドライブ１２に関して実行される。一例においては、位置の較正を実行するために、ライブラリシステム１００は、グリッパ機構２０に関連付けられたセンサ５０を含む。センサ５０は、１つ以上の保管スロット１６および／またはテープドライブ１２に関連付けられた較正マークまたは好適な較正用の基準マークを検出できるものである。後で説明するように、センサ５０はこの較正マークを少なくとも２つの異なる位置から検出し、さまざまな視差観察方法を用いてグリッパ機構２０の位置情報を算定することができる。
【００１９】
一例においては、センサ５０はＣＭＯＳまたはＣＣＤエリアスキャナを含んでいるが、任意の好適な画像センサを含むことができる。たとえば、その他のセンサたとえばラインスキャナまたは機械的バーコードスキャナを用いて好適な２次元画像を生成することもできる。しかしＣＭＯＳエリアスキャナなどであればより高い正確さおよびライブラリ内でのより高速の移動が可能であろう。さらに、センサ５０が以前に使用されていない位置へ動く際、使用中に較正表を作成することもできる。
【００２０】
センサ５０は任意の好適な態様でグリッパ機構２０またはロボットアーム１８に装着され得る。一例において、センサ５０はグリッパ機構２０に隣接して（図２Ａおよび図２Ｂに示すように）位置し、較正マークの予想される位置に対するように好適に向けられ得る。これに代えてセンサ５０をグリッパ機構２０またはロボットアーム１８上で都合のよい任意の場所に位置付けてもよい。
【００２１】
ライブラリシステム１００はさらに、ドライブ１２、ロボットアーム１８、グリッパ機構２０、およびセンサ５０などの動きおよび活動を調和させるライブラリコントローラ４を含む。ライブラリコントローラ４は任意の好適なコンピュータプロセッサを含むことができ、典型的には、アクセスコマンドをコントローラ４へ送るホストプロセッサ（図示せず）と相互接続される。このように、１つ以上のカートリッジ１４に記録またはここから読出される情報は、コントローラ４または別個のデータ経路を介して、ドライブ１２のうち１つと、たとえばホストプロセッサとの間で送信される。ライブラリコントローラ４はどのようなプログラム可能汎用コンピュータまたはプロセッサを含んでもよく、好適にプログラムされたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを有することが好ましい。ライブラリコントローラと、ライブラリシステム１００におけるその他種々の構成要素との間の入出力接続は、周知の業界標準のケーブル接続および通信プロトコルを含むことができる。たとえば、Ethernet（登録商標）、Ｉ２Ｃ（Inter Integrated Circuit bus）、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）、ultra-wide SCSI、fast SCSI、およびファイバチャネルなどがある。
【００２２】
ライブラリコントローラ４は媒体ドライブ１２およびロボットアーム１８などの動きおよび活動を調和させるように動作する。コントローラ４は上述の好適なプロセッサを含むことができ、典型的には、アクセスコマンドをコントローラ４へ送るホストプロセッサと相互接続される。一例においては、１つ以上のカートリッジ１４に記録またはここから読出される情報は、ファイバチャネルブリッジなどの第２のデータ経路接続を介して、ドライブ１２のうち１つと、ホストまたはＳＡＮ（storage area network）との間で送信され
る。
【００２３】
自動テープライブラリシステム１００はさらに、当該技術で公知であるバーコードスキャナ、ライブラリにカートリッジを手動で追加しかつ取出すための装入ポート、種々のアクセスドア、および制御パネルなど、他のさまざまな特徴を含み得る。しかし明瞭にするために、このような追加の特徴はここでの説明から省略する。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂはロボットピッカー組立体のより詳細な図を示し、これは例示のグリッパ機構２２０と１列の保管スロット２１６に隣接するセンサ２５０とを含み、保管スロット２１６には較正マーク２００（図２Ｂに示す）が設けられている。ライブラリシステムはさまざまな態様で配置された任意の数の保管スロット２１６を含むことができる。典型的には、多数の列の保管スロット２１６が、たとえば矩形または円筒形の形状を取り得る内部キャビネットに沿って配置される。保管スロットの構成は較正マーク２００の位置および向きに影響を及ぼし得る。たとえば、保管スロット２１６を前方の開口部から後部へかけて下方へ角度付けることによってカートリッジ２１４をより確実に保持できるようにする場合があり、したがって較正マーク２００はスロットと類似の角度を向くかまたは類似の角度から検出可能であり得る。１つの較正マーク２００が１つ以上の保管スロット２１６と関連付けられる場合もあり、たとえば単一の較正マーク２００を用いて一群または１組の互いに隣接する保管スロット２１６について較正を行なうことができる。
【００２５】
較正マーク２００は任意の好適な標的形状を含むことができ、たとえば図４Ａ〜４Ｆで４００ａ〜４００ｆとして例示するような矩形、十字線またはその他の基準マークがある。較正マーク２００はさらに凸部、凹部、同一平面またはその他の形状の特徴部分を含んでもよい。これに代えて、センサ２５０は、保管ビンまたはドライブベゼルにおけるセンサ２５０での撮像に好適な或る特徴部分を用いてもよく、すなわち較正／位置付けを目的とした専用の特別な較正マークは必要ではない。このように、較正マーク２００は、位置的な参照をもたらすことのできるどのような基準要素を含んでもよく、これにはたとえば意図的なマーク、たとえば十字または単にドライブや保管ビンなどに関連した機能要素がある。これに加えて意図的でないマークを用いてもよい。
【００２６】
動作においては、光源２４０により照射が行なわれ、予想されるターゲット２００の位置の方へセンサ２５０を向ける。いくつかの例においては光源２４０は任意のこともある。これに加え、一例において光源２４０は赤外光源を含む場合もあり、これは赤外光を検出できる好適なカメラとの関連で用いられる。光源２４０はまた、バーコードセンサ２３０またはその他の識別用センサのための照射をもたらすことができる。
【００２７】
カメラ２５０に含まれる光学系は、較正マーク２００の予想される場所またはその近くに焦点深度をもたらすことができる。一例において、焦点深度は較正マーク２００の予想される深さの１．０インチ以内である。別の例では、センサ２５０は、動作中にセンサ２５０から較正マーク２００までの予想される距離からおよそプラス／マイナス０．５〜１．０インチである焦点深度を含むように適合される。これに加え、可変の焦点距離がわかっているかまたは算定可能である場合には自動焦点カメラを含めることもある。
【００２８】
図３に、較正マークを検出しロボットの位置付けの正確さを判定するためのレンズ３５２および撮像装置（図示せず）を含むセンサ３５０の一例のより詳細な図を示し、これは図２Ａおよび図２Ｂとの関連で参照され得る。センサ３５０は、較正マークまたは基準を好適な撮像装置に対して合焦し撮像するためのレンズ３５２を含む。一例においてセンサ３５０は、固定の焦点距離レンズ３５２を伴う比較的小型のＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラサブシステム、たとえばＣＭＯＳ６４０×４８０画素アレイを含み、これはテープライブラリシステム内で可動のロボットアーム２１８に装着される。すなわち、センサ３５０は
そのあらゆる自由度においてロボットアーム２１８とともに移動することができる。代替的な例においては、可変焦点距離レンズ、および／または視差観察のためにカメラを位置付けし直す別個の手段を含めることもあるが、これは必須ではない。加えて、較正マーク２００を異なる位置または視点から検出するために多数のセンサを用いることもある。
【００２９】
センサ３５０はさらに、センサ３５０の用途および設計に依存して較正マーク２００をエリアスキャナチップに対して投影および合焦するためのさまざまな鏡およびレンズを含むことができる。この例においては、鏡（図示せず）を用いて、エリアスキャナが位置するカメラ３５０の底部へ像を向け直してセンサ３５０のプロファイルを減少させている。
【００３０】
さらに、カメラ３５０およびグリッパ機構（図２Ａを参照）は特定の用途および設計に関する考慮事項に依存してさまざまな構成のものであり得ることが認められるであろう。たとえばカメラ３５０は、グリッパ機構よりも下、これに水平方向に隣接、またはこれに対して角度付けて位置付けることができる。
【００３１】
以下に位置の正確さを判定する方法の例を記載する。カメラを用いた距離測定のための単一の像による方法は、見かけの対象サイズ（ｓ′）、すなわち検出された較正マークまたは基準の寸法と、対象の実際の対象サイズ（ｓ）、すなわち較正マークまたは基準の実際の寸法とを比較してカメラから対象までの相対的な距離（ｄ）を算定するステップを含む。レンズの焦点距離（ｆ）がわかっており、倍率が測定可能、すなわち実際の対象サイズに対する見かけの対象サイズが測定可能である場合、既知の物理的関係を用いれば対象への距離が以下の式によって数学的に算出可能である。
【００３２】
ｓ′／ｓ＝ｆ／ｘ
ｄ＝ｆ＋ｘ＝ｆ＋ｆ（ｓ／ｓ′）
ここでｆはカメラの焦点距離であり、ｘは焦点距離を超えた追加の距離である（このため全体の距離はｆ＋ｘに等しい）。
【００３３】
この例において、センサと較正マークとの距離の測定値を算定するために、較正マークの実際のサイズ（ｓ）は既知である。較正マークサイズが近似的にわかっている場合でも既に較正マークサイズの変動に比例して距離の測定値は不確かになる。さらに、典型的なＣＣＤおよびＣＭＯＳカメラ技術の分解能は或る実際的な限界内に限られているが、それはカメラが格子状になった有限サイズの個々の画素を含んでいるからである。その結果、距離測定の感度は較正マーク自体のサイズと反比例する。たとえば、小さな点状の基準であってカメラ画素寸法のオーダの見かけのサイズのものについて考えると、このような基準の見て取ったサイズは当該の範囲にわたって大きく異なることはないが、それは距離が異なっていてもほぼ同じ数の画素が照射を受けるからである。
【００３４】
したがって、実際の較正マークのサイズが未知または不確かであり得る場合における距離測定方法の一例においては、センサは僅かに異なる視点または位置から所望の較正マークまたは基準マークについての多数たとえば２つ以上の画像を入手し、より大きな仮想の基準をもたらす。この方法の例ではさらに距離測定の正確さを向上させることができる。較正マークは、線や点などセンサおよび関連のロボットピッカー機構のための参照の点として用いられ得るあらゆる好適な基準形状を含むことができる。センサは、水平方向または垂直方向にて、センサと較正マークとの間の方向に対して直交するように僅かにオフセットされるのが好ましい。たとえばロボットが自らを位置付けする際に、較正マークが視野の中にあり、水平軸および垂直軸が較正マークへのセンサの視線と直交する平面をなすようにする場合がある。較正マークのセンサに対する相対的な位置が検出され、それからセンサは、第２の僅かにオフセットされるがなおセンサの視野内にある位置へ（たとえばロボットにより）動かされる。この新たなセンサ位置から較正マークの第２の位置が入手
される。センサがこのように動いた結果、これら２つの検出間で較正マークの場所の見かけの位置にずれが生じ、これは較正マーク距離とレンズ倍率との直接的な関数である。そして、レンズの倍率は既知または算定され得るため、較正マークへの距離が算出可能である。一例において、距離の算出は、ライブラリおよび／またはグリッパコントローラによってファームウェア、ソフトウェアまたはハードウェアを単独または組合せで用いて算定される。ホストが距離測定値を算定する例もある。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂは、センサ５０の動作の一例およびセンサ５０に対する較正マーク５００の検出された位置を示す。較正マーク５００は図示のように保管ビンまたはドライブベゼルなどに関連付けられる場合があり、あらゆる好適な基準を含み得る。センサ５０は像１に示す第１の位置１から較正マーク５００を検出し、像２で示す第２の位置２（点線で示す）から較正マーク５００を検出する。第１の位置１と第２の位置２とは距離ｓだけオフセットしてある。別の例では、たとえば位置１および位置２にある２つの別個のセンサによって、較正マーク５００の相対的な位置、たとえば像１および像２を検出する場合もある。
【００３６】
図５Ｂはセンサ５０により検出された検出較正マーク５００間の差を示し、ここでｐおよびｐ′はそれぞれ元の位置１および「ずらされた」位置２の基準中心の位置を表わす。好ましくは、センサ５０の位置はセンサ５０と較正マーク５００との間の距離に対して略直交して第２の位置へ並進させられる。センサ５０が第２の位置へ並進したことで較正マーク５００の検出において遠近法的なずれが生じることになる。この位置の遠近法的なずれｐ−ｐ′は（上述のように）見かけのサイズｓ′と類似し、ずらされた像をもたらすためにロボットが動く距離はｓ（実際の較正マークのサイズ）と類似し、これは既知または算定され得る。ここから、センサ５０と較正マーク５００との距離を以下のように算定することができる。
【００３７】
（ｐ−ｐ′）／ｓ＝ｆ／ｘ
ｄ＝ｆ＋ｘ＝ｆ＋ｆｓ／（ｐ−ｐ′）
ここでｆはカメラの焦点距離に等しく、ｄはカメラの平均の位置の距離である。このようにして、たとえば１つ以上のセンサ位置やグリッパ機構などに関連する参照位置と較正マークとの距離を算定することができる。
【００３８】
図６はセンサと較正マークとの距離を算定する方法の一例を示す。ブロック６１０にて、ロボット機構に関連付けられたセンサが較正マークを検出するように位置付けられる。センサは必要であればまず較正マークを探す場合もあるが、一般にシステムコントローラが較正マークの場所についての近似的な座標を有しており、これに従って位置付けをすることになる。定位置においてセンサは、水平方向および垂直方向などのｘ方向およびｙ方向でセンサに対する較正マークの相対的な位置を検出することができる。
【００３９】
ブロック６２０にて、ロボット組立体および／またはセンサを並進などで第２の位置へ位置付け直すことができる。第１の位置と第２の位置との間の距離は特定の用途および測定値の所望の正確さに依存して変わり得る。次に、ブロック６３０にて較正マークを第２の位置から検出する。これに代えて、ロボット組立体において、ロボット組立体を並進させることなく異なる位置から多数の像を検出できる２つ以上のセンサを含めてもよい。
【００４０】
ブロック６４０にて、第１の位置と第２の位置とから検出された較正マーク間の相対的なずれを算定する。較正マークおよびその第１の位置と第２の位置との間のずれを分析するには、好適にプログラムされたマイクロコントローラなどあらゆる好適な方法を用いることができる。一例においては、ライブラリコントローラが較正マークの或る共通の特徴部分の間の画素数を算定することによって第１の位置と第２の位置との間のずれを算定す
る。
【００４１】
ブロック６５０にて、これら２つのセンサ位置を含む平面と較正マークとの間の距離を算定することができる。具体的には、第１の位置と第２の位置とから較正マークを検出したときにおけるセンサ位置間の距離、これら２つの検出間の較正マークのずれ、およびセンサの焦点距離に基づいて、たとえば上述のように距離を算定することができる。
【００４２】
図６に関連して説明した方法は、好適なアルゴリズムまたはプログラムロジックを有するコントローラによって実行され得ると理解されるであろう。さらに、この方法は或る複数の事象または動作が或る順序にて発生することを示している。これに代わる実現例においては、或る複数の事象および動作の順序は変更されたり省かれたりする場合もある。さらに、ここに記載した方法に或る動作および行為を追加してもここに記載の実現例に合致させることができる。
【００４３】
ここに例示の視差観察方法により提供される１つの利点として、値ｓ、すなわち第１の位置と第２の位置とで較正標的を検出する際にセンサをオフセットさせる距離が、高い精度で選択または決定可能であり、以前からわかっている参照値または基準の物理的な実サイズに依存しないということが挙げられる。これに関連して、量（ｐ−ｐ′）、すなわち較正標的の検出位置のずれを、ロボットおよび／またはセンサの動きで生じる仮想的な基準のサイズとみなすことが可能である。さらに、距離の測定の感度は一般に基準のサイズに比例するため、量（ｐ−ｐ′）を増加させることでより高い正確さを得ることができる。これは比較的小さな基準、たとえばカメラの画素サイズのオーダのものの場合に特に有利であろう。
【００４４】
これに加え、基準のサイズがよくわかっていないもしくは制御されない、またはセンサの感度調整など光学上もしくは製造上の影響のため変動する場合、単一の像の場合には結果の正確さが影響を被ることになる。しかしながら、ここに記載した多数の像を含む方法の例は各々の像における基準の中心点またはその他の共通の点に依存し、基準サイズそれ自体には依存しない。実際の基準サイズの変動は一般に、単一の像による方法におけるほど距離の測定の正確さに影響を及ぼさない。したがって、仮想的な基準サイズはなお比較的よくわかっており、好ましくはロボットシステムの位置付けの正確さの限界以内に留まる。
【００４５】
以上の詳細な説明は例示的な実施例を示すために与えたものであり、制限的であることを意図していない。当業者であれば、この発明の範囲内で数多くの変形例および変更例が可能であることが明らかであろう。これに従い、この発明は前掲の特許請求の範囲により画定され、ここにおける記載によって限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】移送機構を有する自動テープライブラリシステムの一例を示す図である。
【図２Ａ】１列の保管スロットに隣接する例示的なグリッパ組立体およびセンサの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａのグリッパ組立体およびセンサの斜視図である。
【図３】エリアセンサを含むカメラの一例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｆ）は基準マークまたは較正マークのさまざまな例を示す図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）はセンサと較正マークとの間の距離を算定するためのセンサの動作の一例を示す図である。
【図６】センサと較正マークとの間の距離を算定するための方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
４  ライブラリコントローラ、１２  テープドライブ、１４  記憶カートリッジ、１６
保管スロット、１８  ロボットアーム、２０  グリッパ機構、４０  ネットワークシステム、５０  センサ、１００  記憶ライブラリシステム、２００  較正マーク、２１４  カートリッジ、２１５  バーコードラベル、２１６  保管スロット、２１８  ロボットアーム機構、２２０  グリッパ機構、３５０  センサ、３５２  レンズ、４００ａ〜ｆ  較正マーク、５００  較正マーク。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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