(57)【要約】      （修正有）【課題】第１物体と、第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測するのに有利な計測装置を提供する。【解決手段】第１物体と、第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測する計測装置であって、第２物体を透過する光で照明された対象物体からの光を検出して第１物体の断面形状を示す第１データ及び第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得するセンサと、第１物体の形状に関する既知のデータを取得し、既知のデータと形状データとを用いて形状データから抽出される第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体の形状のデータ及び第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、を有する計測装置。【選択図】図１
2017036924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測する計測装置であって、
前記第２物体を透過する光で照明された前記対象物体からの光を検出して前記第１物体の断面形状を示す第１データ及び前記第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得するセンサと、
前記第１物体の形状に関する既知のデータを取得し、前記既知のデータと前記形状データとを用いて前記形状データから抽出される前記第１データ及び前記第２データのそれぞれに基づいて、前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記既知のデータは、前記第１物体の既知の断面形状を示す設計データを含み、
前記処理部は、前記形状データに対して前記設計データをフィッティングさせることで、前記形状データから前記第１データ及び前記第２データのそれぞれを抽出することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記既知のデータは、前記第１物体及び前記第２物体のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク強度の大小関係を表す強度データを含み、
前記処理部は、前記強度データに基づいて、前記形状データから前記第１データ及び前記第２データをそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記既知のデータは、前記第１物体及び前記第２物体のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク強度の幅の大小関係を表す強度幅データを含み、
前記処理部は、前記強度幅データに基づいて、前記形状データから前記第１データ及び前記第２データをそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測する計測装置であって、
前記第２物体を透過する光で照明された前記対象物体からの光を検出して前記第１物体の断面形状を示す第１データ及び前記第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得するセンサと、
前記形状データから抽出される前記第１データ及び前記第２データのそれぞれに基づいて、前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、
を有し、
前記処理部は、前記形状データに含まれる前記センサから断面までの距離が互いに異なる２つの断面形状を示すデータのうち、前記距離が大きい方のデータを前記第１データとして抽出し、前記距離が小さい方のデータを前記第２データとして抽出することを特徴とする計測装置。
【請求項６】
第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測する計測装置であって、
前記第２物体を透過する光で照明された前記対象物体からの光を検出して前記第１物体の断面形状を示す第１データ及び前記第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得するセンサと、
前記形状データから抽出される前記第１データ及び前記第２データのそれぞれに基づいて、前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、
を有し、
前記処理部は、前記形状データに含まれる２つの断面形状を示すデータのうち、他方のデータが示す断面形状で包囲されている断面形状のデータを前記第１データとして抽出し、他方のデータが示す断面形状を包囲している断面形状のデータを前記第２データとして抽出することを特徴とする計測装置。
【請求項７】
前記対象物体を中心として前記センサを回転させる回転テーブルを更に有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記センサに対して前記対象物体を回転させる回転テーブルを更に有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第２物体は、可撓性を有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体を把持する把持装置であって、
前記対象物体の形状を計測する請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の計測装置と、
前記対象物体を把持するハンドと、
前記計測装置の処理部によって求められた前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータに基づいて、前記ハンドで前記対象物体を把持する際の把持位置、前記ハンドで前記対象物体を把持するために前記対象物体に対して前記ハンドを挿入する際の挿入方向、及び、前記対象物体に対する前記ハンドの挿入が終了したときの前記ハンドの挿入位置を決定する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記ハンドが前記把持位置で前記第１物体を把持可能で、且つ、前記ハンドが前記第２物体に接しない位置を、前記挿入位置とすることを特徴とする把持装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記挿入方向に垂直で、且つ、前記把持位置を含む基準面に、前記第２物体を投影した領域のエッジよりも外側の位置を、前記挿入位置とすることを特徴とする請求項１０に記載の把持装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記挿入方向に垂直で、且つ、前記把持位置を含む基準面と、前記第２物体との交点よりも外側の位置を、前記挿入位置とすることを特徴とする請求項１０に記載の把持装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記基準面に垂直な方向において、前記ハンドが前記把持位置で把持するために必要となる前記ハンドの前記把持位置からの移動量に基づいて、前記把持位置と前記挿入位置とが異なるように、前記挿入位置を決定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の把持装置。
【請求項１４】
第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を求める情報処理装置であって、
前記第１物体の断面形状を示す第１データ及び前記第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得する取得部と、
前記第１物体の形状に関する既知のデータを取得し、前記既知のデータと前記形状データとを用いて前記形状データから抽出される前記第１データ及び前記第２データのそれぞれに基づいて、前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、把持装置及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボット（産業機器）を用いてトレイに不規則にバラ積みされた部品をピッキング（把持）することで部品供給や組立工程の自動化を実現する装置に関して、多くの研究報告が寄せられている（特許文献１参照）。特許文献１には、ステレオ法による形状センサを用いて部品の位置姿勢を計測し、その計測結果に基づいて部品の把持位置を決定する把持装置が開示されている。
【０００３】
また、近年では、ビニール袋などの透明体に内包された部品（非透明体）を把持して箱詰めする梱包工程の自動化が求められている。透明体の表面の形状を計測する技術に関しては、従来から提案されている（特許文献２参照）。特許文献２には、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６３６７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者による鋭意検討の結果、従来技術では、透明体及びかかる透明体に内包された部品のそれぞれの形状を、部品の把持に必要となる精度で計測することができないことを見出した。具体的に説明すると、特許文献１に開示されているようなステレオ法による形状センサでは、透明体を認識することができない。そのため、透明体に内包された部品の計測においては、外側の透明体の表面形状と、内側の部品の表面形状とを計測可能なＯＣＴが最適な計測技術の１つとなる。但し、特許文献２に開示されているようなＯＣＴによる計測装置では、透明体の形状と部品の形状とが混在した状態で出力されるため、それぞれの形状を個別に認識することができない。従って、かかる計測装置の計測結果に基づいて部品を把持しようとすると、適切な把持位置などを決定することができない。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、第１物体と、第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測するのに有利な計測装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、第１物体と、前記第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測する計測装置であって、前記第２物体を透過する光で照明された前記対象物体からの光を検出して前記第１物体の断面形状を示す第１データ及び前記第２物体の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得するセンサと、前記第１物体の形状に関する既知のデータを取得し、前記既知のデータと前記形状データとを用いて前記形状データから抽出される前記第１データ及び前記第２データのそれぞれに基づいて、前記第１物体の形状のデータ及び前記第２物体の形状のデータをそれぞれ求める処理部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、第１物体と、第１物体を内包する第２物体とを含む対象物体の形状を計測するのに有利な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一側面としての計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す計測装置における計測処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す計測装置のセンサで取得される形状データの一例としての点広がり関数を示す図である。
【図４】図１に示す計測装置のセンサで取得される形状データの一例を示す図である。
【図５】本発明の一側面としての計測装置の構成を示す概略図である。
【図６】図５に示す計測装置のセンサで取得される形状データの一例を示す図である。
【図７】本発明の一側面としての把持装置の構成を示す概略図である。
【図８】図７に示す把持装置における把持処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】把持処理における把持位置及び挿入方向の決定（Ｓ８０２）を説明するための図である。
【図１０】把持処理における挿入位置の決定（Ｓ８０３）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一側面としての計測装置１の構成を示す概略図である。計測装置１は、第１物体１０４と、第１物体１０４を内包する第２物体１０５とを含む対象物体１０３の形状（位置及び姿勢）を計測する。計測装置１は、センサ１０１と、処理部１０２と、テーブル１０６とを有する。ここで、第２物体１０５は、例えば、透明なビニール袋などの梱包材である可撓性を有する透明体であり、第１物体１０４は、透明体に梱包される被梱包物である非透明体である。但し、本実施形態において、「非透明体」とは、ある波長の光を透過しない物体を意味するだけではなく、ある波長の光の一部が内部に入り込むような半透明の物体も意味するものである。対象物体１０３は、テーブル１０６に載置されている。
【００１３】
センサ１０１は、第２物体１０５を透過する光で照明された対象物体１０３からの光を検出して第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得する。
【００１４】
センサ１０１は、本実施形態では、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）による形状センサとして具現化される。具体的には、センサ１０１は、対象物体１０３に計測光を照射し、対象物体１０３で反射された光を検出してＯＣＴの原理から対象物体１０３の断層情報を取得し、３次元の形状データやその中間データ（例えば、２次元の形状データ）を出力する。なお、センサ１０１から３次元の形状データが出力されるまでの流れについては後述する。また、ＯＣＴの分野では、一般的に、０．８μｍの波長帯、１．０μｍの波長帯、或いは、１．３μｍの波長帯の光が計測光として多く用いられている。
【００１５】
処理部１０２は、ＣＰＵやメモリなどを含み、対象物体１０３の形状の計測に関する計測処理、例えば、センサ１０１によって形状データを取得するための処理や形状データから対象物体１０３の形状を求めるための処理を行う。本実施形態では、処理部１０２は、センサ１０１によって取得された形状データから、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データのそれぞれを抽出する（即ち、第１データと第２データとを分離する）。また、処理部１０２は、形状データから抽出される第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める。
【００１６】
図２を参照して、計測装置１における対象物体１０３の形状の計測に関する計測処理について説明する。計測処理は、上述したように、処理部１０２が計測装置１の各部を統括的に制御することで行われる。
【００１７】
Ｓ２０１では、センサ１０１によって対象物体１０３を計測して形状データを取得する。センサ１０１には、以下の文献に報告されているような広い計測レンジ（例えば、１５ｃｍ以上）を有するＳｗｅｐｔ−Ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ（ＳＳ−ＯＣＴ）が適用される。
文献：“Ｈｉｇｈ−ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，  ｈｉｇｈ−ａｃｃｕｒａｃｙ  ｕｌｔｒａｌｏｎｇ−ｒａｎｇｅ  ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ”  Ｍａｒｃｈ  １，  ２０１３  ／  ｖｏｌ．  ３８，  Ｎｏ．  ５  ／ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ
センサ１０１は、光源を含む干渉計と、ガルバノミラーを含む照射光学系とを含む。ここでは、ガルバノミラーによって対象物体１０３を含む計測領域にわたって計測光を走査し、対象物体１０３を点単位で計測する。対象物体１０３の任意の計測点において、計測光は、第２物体１０５を透過して第１物体１０４に到達するため、第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれで反射された光は、干渉計で参照光と干渉する。
【００１８】
第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれで反射された光と参照光との干渉光に対応する干渉信号に対して、高速フーリエ変換などの数値処理を行う。これにより、図３に示すように、対象物体１０３の計測点における奥行き方向（Ｚ軸方向）の反射強度と対象物体１０３の奥行き方向の距離との関係、所謂、点広がり関数（ＰＳＦ：Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が得られる。図３では、第２物体１０５に対応する点広がり関数のピーク強度をピークＰ１として示し、第１物体１０４に対応する点広がり関数のピーク強度をピークＰ２として示している。図３を参照するに、各点広がり関数のピーク位置又は重心位置を求めることで、対象物体１０３の各界面位置、即ち、第１物体１０４の位置及び第２物体１０５の位置を点として得ることができる。更に、計測光をＸ軸方向に走査する（以下、「Ｂ−スキャン」と称する）と、一連の走査で対象物体１０３の１つの断面に対応する点群データが得られる。
【００１９】
眼底ＯＣＴの分野で用いられているような層認識アルゴリズムを適用することで、図４（ａ）に示すような対象物体１０３の形状データ（断層画像）が得られる。図４（ａ）において、台形状の内側層が非透明体である第１物体１０４の断面形状を示す第１データを示し、半円状の外側層が透明体である第２物体１０５の断面形状を示す第２データを示している。また、Ｙ軸方向に位置を変えて複数のＢ−スキャンを繰り返すことによって、図４（ｂ）に示すような対象物体１０３の形状データ（３次元点群データ）が得られる。
【００２０】
センサ１０１は、上述したように、中間データとして、図４（ｂ）に示す形状データ（３次元点群データ）の取得過程で得られる図３に示す点広がり関数や図４（ａ）に示す形状データ（断層画像）を出力することも可能である。
【００２１】
本実施形態では、センサ１０１として、ＳＳ−ＯＣＴを適用した場合を例に説明した。但し、計測レンジが数ｍｍでもよい場合には、ＳＳ−ＯＣＴに限らず、Ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ（ＳＤ−ＯＣＴ）などの他の方式をセンサ１０１に適用してもよい。また、ガルバノミラーによる計測光の走査をせずに、計測領域を一括で照明するようなＦｕｌｌ−Ｆｉｅｌｄ  ＯＣＴ（ＦＦ−ＯＣＴ）をセンサ１０１に適用してもよい。
【００２２】
透明体である第２物体１０５に内包された非透明体である第１物体１０４の形状を計測するためには、センサ１０１が、第１物体１０４で反射された光と、第２物体１０５で反射された光とを、それぞれ検出できればよい。従って、センサ１０１として、計測光としてのライン光（パターン光）を走査するような三角測量方式を適用してもよい。
【００２３】
Ｓ２０２では、処理部１０２によって、Ｓ２０１で取得された形状データに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める。例えば、処理部１０２は、予め準備された第１物体１０４の形状に関する既知のデータを取得する。次いで、処理部１０２は、既知のデータとＳ２０１で取得された形状データとを用いて、かかる形状データから、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データのそれぞれを抽出（分離）する。そして、処理部１０２は、第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める。
【００２４】
ここで、既知のデータを用いて、形状データから第１データ及び第２データを抽出する具体的な手法（第１手法、第２手法、第３手法）について説明する。第１手法では、既知のデータとして、第１物体１０４の既知の断面形状を示す設計データ（ＣＡＤデータ）を用いる。処理部１０２は、Ｓ２０１で取得した形状データに対して、設計データをフィッティング（照合）させる。そして、処理部１０２は、形状データのうち、設計データに一致する部分を第１物体１０４の断面形状を示す第１データとして抽出し、設計データに一致しない部分を第２物体１０５の断面形状を示す第２データとして抽出する。
【００２５】
第２手法では、既知のデータとして、第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク強度の大小関係を表す強度データを用いる。処理部１０２は、かかる強度データに基づいて、Ｓ２０１で取得した形状データから、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データをそれぞれ抽出する。
【００２６】
上述したように、点広がり関数は、対象物体１０３の計測点における奥行き方向の反射強度と対象物体１０３の奥行き方向の距離との関係を示す関数である（図３参照）。第１物体１０４での光散乱が第２物体１０５での光散乱に比べて大きい場合を考える。この場合、処理部１０２は、形状データにおいて、点広がり関数のピーク強度が大きい方を第１物体１０４の断面形状を示す第１データとして抽出し、点広がり関数のピーク強度が小さい方を第２物体１０５の断面形状を示す第２データとして抽出する。
【００２７】
なお、ここでは、点広がり関数のピーク強度が大きい方を第１物体１０４とし、点広がり関数のピーク強度が小さい方を第２物体１０５としている。但し、第１物体１０４や第２物体１０５の種類によっては、第１物体１０４と第２物体１０５に対応する点広がり関数のピーク強度の大小関係が変わることもある。このような場合には、点広がり関数のピーク強度が大きい方を第２物体１０５とし、点広がり関数のピーク強度が小さい方を第１物体１０４とすればよい。従って、既知のデータとして、第１物体１０４や第２物体１０５の種類に応じて、第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク強度の大小関係を表す強度データを予め準備（取得）しておく必要がある。
【００２８】
第３手法では、既知のデータとして、第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク強度の幅（ピーク線幅）の大小関係を表す強度幅データを用いる。処理部１０２は、かかる強度幅データに基づいて、Ｓ２０１で取得した形状データから、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データをそれぞれ抽出する。
【００２９】
第１物体１０４がＡＢＳなどの樹脂であり、第２物体１０５が２０μｍの厚さを有するビニール袋である場合を考える。この場合、第１物体１０４に照射された光の内部への入り込みが数百μｍ程度発生するため、第１物体１０４に対応する点広がり関数のピーク線幅は、第２物体１０５に対応する点広がり関数のピーク線幅よりも大きくなる。従って、処理部１０２は、形状データにおいて、点広がり関数のピーク線幅が大きい方を第１物体１０４の断面形状を示す第１データとして抽出し、点広がり関数のピーク線幅が小さい方を第２物体１０５の断面形状を示す第２データとして抽出する。
【００３０】
なお、ここでは、点広がり関数のピーク線幅が大きい方を第１物体１０４とし、点広がり関数のピーク線幅が小さい方を第２物体１０５としている。但し、第１物体１０４や第２物体１０５の種類によっては、第１物体１０４と第２物体１０５に対応する点広がり関数のピーク線幅の大小関係が変わることもある。このような場合には、点広がり関数のピーク線幅が大きい方を第２物体１０５とし、点広がり関数のピーク線幅が小さい方を第１物体１０４とすればよい。従って、既知のデータとして、第１物体１０４や第２物体１０５の種類に応じて、第１物体１０４及び第２物体１０５のそれぞれに対応する点広がり関数のピーク線幅の大小関係を表す強度データを予め準備（取得）しておく必要がある。
【００３１】
また、既知のデータを用いる代わりに、センサ１０１に基準点１１１を設定してもよい。この場合、形状データにおいて、基準点１１１からの距離が遠い方を第１物体１０４の断面形状を示す第１データとして抽出し、基準点１１１からの距離が近い方を第２物体１０５の断面形状を示す第２データとして抽出する。例えば、基準点１１１は、図１に示すように、ガルバノミラーの回転中心に設定される。これにより、基準点１１１とテーブル１０６との間に対象物体１０３が配置されることになる。従って、図４（ａ）に示す形状データの上側に基準点１１１があるため、処理部１０２は、形状データにおいて、基準点１１１に近い半円状の外側層（点群データ）を第２物体１０５として抽出することができる。なお、それ以外の点群データは、第１物体１０４やテーブル１０６に対応している。但し、テーブル１０６の位置を予め把握しておくことで、処理部１０２は、第１物体１０４とテーブル１０６とを区別することが可能となり、基準点１１１から遠い台形状の内側層を第１物体１０４として抽出することができる。
【００３２】
このように、形状データに含まれるセンサ１０１までの距離が互いに異なる２つのデータ（点群データ）のうち、センサ１０１までの距離が遠い方のデータを第１データとして抽出し、センサ１０１までの距離が近い方のデータを第２データとして抽出してもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、対象物体１０３は、被梱包物である第１物体１０４と、梱包材である第２物体１０５とを含み、具体的には、ビニール袋に内包された部品などを想定している。この場合、形状データには、一方のデータが示す断面形状が他方のデータが示す断面形状で包囲されているデータと、一方のデータが示す断面形状が他方のデータが示す断面形状を包囲しているデータとが含まれることになる。従って、形状データにおいて、一方のデータが示す断面形状が他方のデータが示す断面形状で包囲されているデータを第１データとして抽出し、一方のデータが示す断面形状が他方のデータが示す断面形状を包囲しているデータを第２データとして抽出してもよい。
【００３４】
本実施形態の計測装置１によれば、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データを含む形状データから、第１データ及び第２データのそれぞれを抽出（分離）することができる。従って、計測装置１は、第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求めることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、発明の理解を容易にするために、第１データ及び第２データのそれぞれと、最終的に求める第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータのそれぞれとを区別して説明している。但し、第１データ及び第２データのそれぞれと、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータのそれぞれとは、同一のデータであってもよい。換言すれば、第１物体１０４の形状のデータは、第１物体１０４の断面形状を示すデータ（第１データ）を含み、第２物体１０５の形状のデータは、第２物体１０５の断面形状を示すデータ（第２データ）を含む。
【００３６】
また、処理部１０２は、計測装置１とは別体の（即ち、計測装置１から独立した）情報処理装置として実現することも可能である。かかる情報処理装置は、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０４の断面形状を示す第２データを含む形状データを取得する取得部を有する。また、かかる情報処理装置は、対象物体１０３の形状データから抽出される第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める処理部も有する。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の一側面としての計測装置５の構成を示す概略図である。第１の実施形態における計測装置１と比較すると、計測装置５は、対象物体１０３を中心としてセンサ１０１を回転させる回転テーブル５０３を更に有する。回転テーブル５０３は、対象物体１０３の全周をセンサ１０１で計測することを可能にする。従って、センサ１０１は、本実施形態では、対象物体１０３に対して計測光を走査するためのガルバノミラーを有していない。また、対象物体１０３は、回転テーブル５０３の内側、詳細には、回転テーブル５０３の回転中心の近傍に配置されている。
【００３８】
計測装置５における対象物体１０３の形状の計測に関する計測処理について説明する。計測装置５における計測処理は、基本的には、計測装置１における計測処理と同様である（図２参照）。
【００３９】
形状データを取得する際（Ｓ２０１）には、センサ１０１から対象物体１０３に計測光を照射した状態において、回転テーブル５０３を回転させる（即ち、センサ１０１を対象物体１０３の周りで移動させる）。これにより、図６に示すような対象物体１０３の形状データ（断層画像）又はそれに相当する点群データが取得される。このような処理を、対象物体１０３を載置するテーブル１０６をＺ軸方向に移動させながら繰り返すことで、対象物体１０３の３次元の形状データ（３次元点群データ）を取得する。
【００４０】
第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める際（Ｓ２０２）には、対象物体１０３の形状データから、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データをそれぞれ抽出する。例えば、上述したように、図６において、矩形状の内側層（点群データ）を第１物体１０４の断面形状を示す第１データとして抽出し、楕円状の外側層を第２物体１０５の断面形状を示す第２データとして抽出する。また、図５に示すように、回転テーブル５０３の軌道を基準５１１として設定し、基準５１１からの距離が遠い方を第１データとして抽出し、基準５１１からの距離が近い方を第２データとして抽出してもよい。更には、第１の実施形態と同様に、第１物体１０４の形状に関する既知のデータを用いて（例えば、設計データをフィッティングさせることで）、対象物体１０３の形状データから第１データ及び第２データのそれぞれを抽出してもよい。
【００４１】
本実施形態では、センサ１０１を載置する回転テーブル５０３を計測装置５が有し、センサ１０１が対象物体１０３の周りを移動する場合について説明した。但し、テーブル１０６を回転テーブルで構成し、センサ１０１に対して対象物体１０３を回転させてもよい。
【００４２】
本実施形態の計測装置５によれば、第１物体１０４の断面形状を示す第１データ及び第２物体１０５の断面形状を示す第２データを含む形状データから、第１データ及び第２データのそれぞれを抽出（分離）することができる。従って、計測装置５は、第１データ及び第２データのそれぞれに基づいて、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求めることができる。また、本実施形態では、第１の実施形態と比較して、対象物体１０３を多方位から計測することが可能であるため、死角による３次元の形状データのロスを低減することができる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の一側面としての把持装置７の構成を示す概略図である。把持装置７は、第１物体１０４と、第１物体１０４を内包する第２物体１０５とを含む対象物体１０３を把持（ピッキング）する、具体的には、トレイに不規則にバラ積みされた部品を把持するロボットである。
【００４４】
把持装置７は、図７に示すように、計測装置１と、制御部７０１と、駆動部７０２と、ハンド７０３とを有する。なお、把持装置７には、対象物体１０３の形状を計測する計測装置として、計測装置１や計測装置５を適用可能であるが、本実施形態では、計測装置１を適用する場合を例に説明する。
【００４５】
制御部７０１は、ＣＰＵやメモリなどを含み、把持装置７の全体（動作）を制御する。本実施形態では、制御部７０１は、計測装置１によって求められた第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータに基づいて、ハンド７０３で対象物体１０３を把持する際の把持条件を決定する。ここで、把持条件は、例えば、ハンド７０３で対象物体１０３を把持する際の把持位置を含む。また、把持条件は、ハンド７０３で対象物体１０３を把持するために対象物体１０３に対してハンド７０３を挿入する際の挿入方向を含む。ここで、挿入方向とは、対象物体１０３の把持位置へ向かうハンド７０３の軌跡の方向であり、且つ、この方向の延長線上に対象物体１０３の把持位置がある方向である。更に、把持条件は、対象物体１０３に対するハンド７０３の挿入が終了したときの複数のフィンガ７０３ａのそれぞれの挿入位置を含む。
【００４６】
駆動部７０２は、制御部７０１で決定された把持条件、即ち、把持位置、挿入方向及び挿入位置に基づいて、ハンド７０３を駆動する。駆動部７０２には、当業界で周知の如何なる構成をも適用することができる。
【００４７】
ハンド７０３は、対象物体１０３を把持する複数のフィンガ７０３ａを含む。ハンド７０３は、本実施形態では、２つのフィンガ７０３ａを含み、対象物体１０３を２つのフィンガ７０３ａで挟み込むように把持する。
【００４８】
図８を参照して、把持装置７における対象物体１０３の把持に関する把持処理について説明する。把持処理は、制御部７０１が計測装置１を含む把持装置７の各部を統括的に制御することで行われ、複数の対象物体１０３に対して繰り返し行われる。
【００４９】
Ｓ８０１では、計測装置１によって、対象物体１０３を計測して、第１物体１０４の形状のデータ及び第２物体１０５の形状のデータをそれぞれ求める。対象物体１０３の計測については、第１の実施形態で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５０】
Ｓ８０２では、Ｓ８０１で求められた第１物体１０４の形状のデータに基づいて、図９（ａ）に示すように、ハンド７０３で対象物体１０３を把持する際の把持位置、及び、対象物体１０３に対してハンド７０３を挿入する際の挿入方向を決定する。把持位置及び挿入方向の具体的な決定については、特許文献１に開示されているような従来技術を適用すればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５１】
Ｓ８０３では、Ｓ８０１で求められた第２物体１０５の形状のデータに基づいて、対象物体１０３に対するハンド７０３の挿入が終了したときの複数のフィンガ７０３ａのそれぞれの挿入位置を決定する。この際、ハンド７０３がＳ８０２で決定した把持位置で第１物体１０４を把持可能で、且つ、ハンド７０３が第２物体１０５に接しない位置を、挿入位置とする。
【００５２】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、把持位置を含み、且つ、挿入方向に垂直な面を基準面として設定する。なお、図９（ｂ）では、ハンド７０３の挿入方向は、対象物体１０３が載置される面に垂直な方向となっているため、挿入方向に垂直な面は、対象物体１０３が載置される面に平行な面となる。また、ハンド７０３は、上述した垂直な方向に限らず、任意の方向から挿入することができる。そして、図１０（ａ）に示すように、基準面に対して第２物体１０５を投影して得られるシルエットのエッジを求め、かかるエッジから僅かに外側の位置を挿入位置とする。換言すれば、基準面に第２物体１０５を投影した領域のエッジよりも外側の位置を、挿入位置とする。また、図１０（ｂ）に示すように、基準面と第２物体１０５との交点よりも外側の位置を、挿入位置としてもよい。
【００５３】
Ｓ８０４では、Ｓ８０２で決定された把持位置及び挿入方向と、Ｓ８０３で決定された挿入位置とに基づいて、駆動部７０２によってハンド７０３（フィンガ７０３ａ）を駆動して、対象物体１０３を把持する。
【００５４】
本実施形態では、ハンド７０３のフィンガ７０３ａが２つである場合について説明したが、フィンガ７０３ａが３つ以上であってもよい。このような場合には、複数の把持位置を含む面を基準面として設定する。また、本実施形態では、対象物体１０３を把持する際に、フィンガ７０３ａがＺ軸方向に変動しない場合について説明した。但し、対象物体１０３を把持する際に、フィンガ７０３ａがＺ軸方向に変動する場合には、それを考慮して挿入位置を決定する必要がある。例えば、ハンド７０３が把持位置で第２物体１０４を把持するために必要となる複数のフィンガ７０３ａの把持位置からの移動量に基づいて、把持位置と挿入位置とが異なるように、複数のフィンガ７０３ａのそれぞれの挿入位置を決定すればよい。
【００５５】
本実施形態の把持装置７によれば、対象物体１０３の形状データから第１物体１０４と第２物体１０５とを分離することが可能であるため、第２物体１０５に接しない位置にハンド７０３（フィンガ７０３ａ）を挿入することができる。従って、把持装置７は、第２物体１０５へのハンド７０３の引っ掛かりやハンド７０３の過挿入による第２物体１０５の破損を招くことなく、対象物体１０３を把持することができる。また、対象物体１０３の把持ミスを低減することができる。
【００５６】
＜第４の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１：計測装置    １０１：センサ    １０２：処理部    １０３：対象物体    １０４：第１物体    １０５：第２物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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