(57)【要約】【課題】カメラのレンズ部の光軸のずれの有無を、極めて簡単な構造によって確認することができるカメラ装置を提供すること。【解決手段】カメラ装置１は、ワークの状態を撮影するカメラ２と、カメラ２のレンズ部２１の前方において、レンズ部２１の表面に対して傾斜する状態で配置されるミラー３と、ミラー３の反射を利用してカメラ２に撮影できる視野Ｆ内に設けられた目印Ｍの位置が、初期位置から変化しているかを判定することにより、レンズ部２１の光軸Ｘが初期位置からずれていないかを検出する検出手段とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの状態を撮影するためのカメラと、
該カメラのレンズ部の前方において、該レンズ部の表面に対して傾斜する状態で配置されるミラーと、
上記ミラーの反射を利用して上記カメラに撮影できる視野内に設けられた目印の位置が、初期位置から変化しているかを判定することにより、上記レンズ部の光軸が初期位置からずれていないかを検出する検出手段と、を備えていることを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラ装置において、上記目印は、上記カメラを固定する固定フレームにおいて、上記レンズ部の中心を通過して上記ミラーによって反射される光軸の軸線上に設けられており、
上記カメラのレンズ部における主点から上記ワークまでの撮影距離と、上記主点から上記目印までの撮影距離とがほぼ同じであることを特徴とするカメラ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカメラ装置において、上記ミラーは、上記固定フレームに支持するための支持部と、該支持部に対して移動又は着脱可能に設けられた鏡プレートとを有しており、
該鏡プレートを上記レンズ部の前方に位置させた状態で、上記カメラによって上記目印の位置の撮影を行い、上記鏡プレートを上記レンズ部の前方から退避させた状態で、上記カメラによって上記ワークの撮影を行うよう構成されていることを特徴とするカメラ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラ装置において、上記支持部は、上記カメラに固定されていることを特徴とするカメラ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のカメラ装置において、上記カメラは、空中で焦点が合わせてあり、かつ三次元に移動するロボットの把持部に把持されたワークの状態を撮影するよう構成されていることを特徴とするカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸の位置ずれ確認機能を有するカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場内において、産業用ロボットを用いてワークの組付等の作業を行う際には、ワークが狙いの位置にあるかを監視するためにカメラ装置を用いている。このカメラ装置においては、作業者又はロボットの衝突、あるいは地震等に起因して、カメラのレンズ部の光軸の向きにずれが生ずることがある。そのため、作業者は、定期的にレンズ部の光軸がずれていないかを確認する必要がある。
【０００３】
また、例えば、特許文献１のカメラシステムのキャリブレーション方法においては、第１の鏡及び第２の鏡を平行かつ互いの反射面を対向させて配置し、第１及び第２の鏡の間に目印を設置している。そして、目印が第１及び第２の鏡によって反射されて得られる目印の反射像をカメラにより撮影し、撮影された画像を用いてカメラシステムのキャリブレーションを行っている。これにより、実際に多くの目印を遠方まで配置した状況を撮影した場合と同様のキャリブレーションを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、作業者が定期的にレンズ部の光軸のずれを確認する際に、置台に配置されたワークをカメラが撮影する場合には、置台に設けた目印を撮影することによって、レンズ部の光軸のずれの有無を確認することができる。これに対して、産業用ロボットの把持部に把持したワークをカメラが撮影する場合には、産業用ロボットの把持部に位置ずれ確認用の治具を把持し、この治具に設けた目印を撮影することになる。そのため、この場合には、治具の着脱に手間が掛かり、また、治具の取付の不良によっても、レンズ部の光軸の位置ずれを検知してしまうおそれがある。
また、特許文献１のキャリブレーション方法は、ワークの状態を監視するカメラの光軸のずれの有無を確認するものではない。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、カメラのレンズ部の光軸のずれの有無を、極めて簡単な構造によって迅速に確認することができるカメラ装置を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ワークの状態を撮影するためのカメラと、
該カメラのレンズ部の前方において、該レンズ部の表面に対して傾斜する状態で配置されるミラーと、
上記ミラーの反射を利用して上記カメラに撮影できる視野内に設けられた目印の位置が、初期位置から変化しているかを判定することにより、上記レンズ部の光軸が初期位置からずれていないかを検出する検出手段と、を備えていることを特徴とするカメラ装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
上記カメラ装置は、ミラーを用いて、カメラのレンズ部の光軸が、初期に設定を行った初期位置からずれていないかを判定することができるものである。また、カメラ装置は、ワークの位置、姿勢等のずれがないかを検出するために用いるものである。
レンズ部の光軸のずれの有無を確認する前には、カメラの初期設置時に、ミラーの反射を利用してカメラに撮影できる視野内に目印を設けておく。この初期設置時における目印の位置は、光軸のずれを確認する際の基準となる。
【０００９】
次いで、レンズ部の光軸のずれの有無を確認する際には、カメラのレンズ部の前方にミラーを傾斜して配置する。そして、検出手段により、ミラーを介して映し出される目印の位置が初期位置から変化していないかを判定する。そして、目印の位置が初期位置からずれている場合には、レンズ部の光軸が何らかの理由によって初期位置からずれてしまったことを検出できる。これに対し、目印の位置が初期位置からほとんどずれていない場合には、レンズ部の光軸のずれが発生していないことを検出できる。
【００１０】
また、カメラのレンズ部の前方にミラーを傾斜して配置するだけで、光軸のずれの有無を確認することができ、この確認を迅速に行うことができる。
それ故、上記カメラ装置によれば、カメラのレンズ部の光軸のずれの有無を、極めて簡単な構造によって迅速に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例にかかる、カメラのレンズ部の光軸の位置ずれを検出するときのカメラ装置を示す説明図。
【図２】実施例にかかる、図１のカメラ装置を上方から見た状態で示す説明図。
【図３】実施例にかかる、カメラによって多関節ロボットに把持されたワークの位置を撮影するときのカメラ装置を示す説明図。
【図４】実施例にかかる、カメラ装置の電気的な構成を模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述したカメラ装置における好ましい実施の形態につき説明する。
上記カメラ装置において、上記ミラーとしては、光を反射させる一般的な鏡の他に、電気的な信号を受けて光を透過させる状態と反射させる状態とに切り替えるものを用いることもできる。
【００１３】
また、上記目印は、上記カメラを固定する固定フレームにおいて、上記レンズ部の中心を通過して上記ミラーによって反射される光軸の軸線上に設けられており、上記カメラのレンズ部における主点から上記ワークまでの撮影距離と、上記主点から上記目印までの撮影距離とがほぼ同じであってもよい（請求項２）。
この場合には、光軸の軸線上に目印が設けてあることにより、光軸のずれの有無をより精度良く検出することができる。また、主点からワークまでの撮影距離と、主点から目印までの撮影距離とをほぼ同じにしたことにより、ワークを撮影する状態においてレンズ部の光軸のずれがないかを精度良く検出することができる。
【００１４】
また、上記ミラーは、上記固定フレームに支持するための支持部と、該支持部に対して移動又は着脱可能に設けられた鏡プレートとを有しており、該鏡プレートを上記レンズ部の前方に位置させた状態で、上記カメラによって上記目印の位置の撮影を行い、上記鏡プレートを上記レンズ部の前方から退避させた状態で、上記カメラによって上記ワークの撮影を行うよう構成されていてもよい（請求項３）。
この場合には、メンテナンス時等において、鏡プレートをレンズ部の前方に位置させたときにのみ、カメラのレンズ部の光軸のずれの有無の確認を行う。また、通常時において、ワークの撮影を行う際には、鏡プレートをレンズ部の前方から退避させることにより、ミラーがワークの撮影の障害物にならないようにすることができる。
【００１５】
上記支持部は、上記カメラに固定されていてもよい（請求項４）。
この場合には、支持部の形成が容易であり、カメラのレンズ部の光軸のずれの有無をより効果的に確認できることがある。
なお、支持部は、カメラを所定の位置に固定する固定フレームに固定することもできる。
【００１６】
また、上記カメラは、空中で焦点が合わせてあり、かつ三次元に移動するロボットの把持部に把持されたワークの状態を撮影するよう構成されていてもよい（請求項５）。
この場合には、位置が固定されたワークの置台等に目印を設けることができない場合であって、空中でカメラの焦点が合う場合でも、上記ミラーを用いたカメラ装置によってレンズ部の光軸のずれの有無を確認することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に、カメラ装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のカメラ装置１は、図１、図４に示すごとく、ワーク８の状態を撮影するカメラ２と、カメラ２のレンズ部２１の前方において、レンズ部２１の表面に対して傾斜する状態で配置されるミラー３と、ミラー３の反射を利用してカメラ２に撮影できる視野Ｆ内に設けられた目印Ｍの位置が、初期位置から変化しているかを判定することにより、レンズ部２１の光軸Ｘが初期位置からずれていないかを検出する検出手段５１とを備えている。
【００１８】
以下に、本例のカメラ装置１につき、図１〜図４を参照して詳説する。
図３に示すごとく、本例のカメラ装置１は、工場内において組付、加工等を行うワーク８の位置ずれの有無を検出するために用いる。本例のワーク８は、位置及び姿勢を三次元に変更できる多関節ロボット４の把持部４１によって把持される。カメラ２は、空中で焦点が合わせてあり、かつ把持部４１によって把持されたワーク８の状態を撮影するよう構成されている。
【００１９】
カメラ２は、工場内に設置する架台における固定フレーム６に配設されている。本例のカメラ２は、下方を撮影する向きで配設されている。カメラ２は、内部に撮像素子２２を有しており、被写体であるワーク８を撮影する視野Ｆが、レンズ部２１において交差して撮像素子２２に映し出されるようになっている。
【００２０】
図４に示すごとく、多関節ロボット４は、コンピュータによって構成された制御装置５によって、各関節部を構成するサーボモータを制御して移動する。検出手段５１は、制御装置５内にソフトウェアとして構築されている。
カメラ２及び目印Ｍを設定したときには、カメラ２によってミラー３を経由して目印Ｍを撮影し、撮影した画面における目印Ｍの位置を、初期位置として制御装置５に記憶する。そして、カメラ２のレンズ部２１の光軸Ｘの位置ずれを確認する際には、初期位置として記憶する画像と、新たにカメラ２によって撮影した画像とを照合して、目印Ｍの位置が変化していないかを確認する。
【００２１】
図１、図２に示すごとく、ミラー３は、固定フレーム６において、カメラ２に対する下方位置に配設されている。本例のミラー３は、固定フレーム６に支持するための支持部３１と、支持部３１に対して着脱可能に設けられた鏡プレート３４とを有している。支持部３１は、カメラ２に対する両側において一対に設けられた吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂと、一対の吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂの下端部に設けられた受け部３３とを有している。吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂの各上端部は固定フレーム６又はカメラ２に固定されており、受け部３３は、カメラ２の視野Ｆに入らないように、中心部分に開口部３３１を設けて形成されている。なお、ミラー３（吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂの各上端部）は、固定フレーム６とカメラ２とのいずれに固定することもできる。
【００２２】
吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂは、カメラ２のレンズ部２１の表面に対して受け部３３を斜めに保持するように、一方の吊フレーム部３２Ａが他方の吊フレーム部３２Ｂよりも高さ方向に長く形成されている。また、吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂ及び受け部３３は、カメラ２によってワーク８及び目印Ｍの撮影を行う際に、カメラ２の視野Ｆに入らない位置に設けられている。
鏡プレート３４は、光を反射する板として形成されている。受け部３３は、斜めに配置される鏡プレート３４の下方側の辺を受ける下方辺部３３２と、鏡プレート３４の一対の側方側の辺を受ける一対の側方辺部３３４とを有している。一対の側方辺部３３４には、一対の吊フレーム部３２Ａ，３２Ｂが取り付けられている。また、下方辺部３３２には、鏡プレート３４が落下することを防止するストッパー３３３が設けられている。
【００２３】
図１に示すごとく、本例の目印Ｍは、カメラ２を固定する固定フレーム６において、レンズ部２１の中心を通過して鏡プレート３４によって反射される光軸Ｘの軸線上に設けられている。目印Ｍは、カメラ２での撮影に適した色と形状にする。目印Ｍは、特に固定フレーム６の色に対して、区別しやすい色で形成されている。
本例のカメラ装置１は、図１に示すごとく、支持部３１の受け部３３に対して鏡プレート３４を装着して、鏡プレート３４をレンズ部２１の前方に位置させた状態で、検出手段５１によって、目印Ｍの位置が初期位置から位置ずれしていないかを確認して、レンズ部２１の光軸Ｘの位置ずれの有無を検出する。一方、カメラ装置１は、図３に示すごとく、通常時は、支持部３１の受け部３３から鏡プレート３４を取り外しておき、鏡プレート３４をレンズ部２１の前方から退避させた状態で、カメラ２によってワーク８の撮影を行う。
なお、鏡プレート３４は、支持部３１に対してスライド移動又は回転移動させることにより、レンズ部２１の前方に位置する状態と、レンズ部２１の前方から退避する状態とに変化させることもできる。
【００２４】
図１、図３に示すごとく、本例の固定フレーム６における目印Ｍは、カメラ２のレンズ部２１における主点Ｐ１からワーク８までの撮影距離と、主点Ｐ１から目印Ｍまでの撮影距離とがほぼ同じになる場所に設けられている。すなわち、主点Ｐ１からミラー３の鏡プレート３４までの距離である光路長Ａと、鏡プレート３４から目印Ｍまでの距離である光路長Ｂとの和が、主点Ｐ１からワーク８までの撮影距離である光路長Ｃと同じになっている。
【００２５】
本例のカメラ装置１は、ミラー３を用いてカメラ２のレンズ部２１の光軸Ｘが、初期に設定を行った初期位置からずれていないかを判定することができるものである。また、カメラ装置１は、ワーク８の位置、姿勢等のずれがないかを検出するために用いるものである。
レンズ部２１の光軸Ｘのずれの有無を確認する前には、カメラ２の初期設置時に、ミラー３の反射を利用してカメラ２に撮影できる視野Ｆ内であって光軸Ｘの軸線上に、目印Ｍを設けておく。この初期設置時における目印Ｍの位置は、光軸Ｘの位置ずれを確認する際の基準となる。
【００２６】
次いで、レンズ部２１の光軸Ｘの位置ずれの有無を確認する際には、カメラ２のレンズ部２１の前方にミラー３を傾斜して配置する。そして、検出手段５１により、ミラー３を介して映し出される目印Ｍの位置が初期位置から変化していないかを判定する。そして、目印Ｍの位置が初期位置からずれている場合には、レンズ部２１の光軸Ｘが何らかの理由によって初期位置からずれてしまったことを検出できる。これに対し、目印Ｍの位置が初期位置からほとんどずれていない場合には、レンズ部２１の光軸Ｘのずれが発生していないことを検出できる。
また、カメラ２のレンズ部２１の前方に鏡プレート３４を傾斜して配置するだけで、光軸Ｘのずれの有無を確認することができ、この確認を迅速に行うことができる。
それ故、カメラ装置１によれば、カメラ２のレンズ部２１の光軸Ｘのずれの有無を、極めて簡単な構造によって迅速に確認することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  カメラ装置
２  カメラ
２１  レンズ部
３  ミラー
３１  支持部
３３  受け部
３４  鏡プレート
４  多関節ロボット
４１  把持部
５  制御装置
５１  検出手段
６  固定フレーム
８  ワーク
Ｍ  目印
Ｆ  視野
Ｘ  光軸
Ｐ１  主点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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