控制装置、机器人、机器人系统及校正方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种控制装置、机器人、机器人系统及校正方法，能够容易地进行机器人用摄像机的校正。臂控制部以如下方式使臂动作：使校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心旋转，并在多个旋转位置停止。摄像机控制部使摄像机拍摄在多个旋转位置的校正用图案的图案图像。摄像机校正执行部使用在多个旋转位置拍摄到的图案图像，推定可计算目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换的摄像机的参数。

【技术实现步骤摘要】
控制装置、机器人、机器人系统及校正方法
本专利技术涉及机器人用摄像机的校正(校准)。
技术介绍
为了使机器人进行高度的处理，有时在机器人上设置摄像机使其具有眼睛的功能。作为摄像机的设置方法，有将摄像机与机器人臂独立地设置的方法和设置于手末端以使摄像机与机器人臂的运动联动的方法(手眼)。在专利文献1中公开了进行与机器人臂独立设置的摄像机相关的校正(校准)的系统。该系统的目的在于成为使校正夹具的特征部不依存照明条件而稳定地并且精度良好地检测、以及低成本并且容易操作的系统。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-139329号公报在专利文献1公开的技术中，需要预先高精度地掌握校正夹具的特征部和校正对象的相对位置关系。例如，在求出摄像机的外部参数时，需要以使校正夹具的特征部和安装有摄像机的支承件的相对位置及相对姿势成为指定值的方式配置特征部。然而，预先高精度地设定校正夹具的特征部和校正对象的相对位置关系未必容易。因此，期待用与专利文献1不同的方法，能够容易地进行摄像机的校正的技术。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述的课题的至少一部分而完成，能够以以下的方式(方面)实现。(1)根据本专利技术的第一方式，可提供一种控制装置，其控制机器人和摄像机，所述机器人具备构成为能够设置所述摄像机的校正用图案的臂，所述摄像机与所述臂独立地设置。该控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，确定能够计算目标坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标转换的所述摄像机的参数，所述目标坐标系具有相对于所述机器人的机器人坐标系已知的相对位置姿势。所述臂控制部使所述臂动作，以使所述校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心进行旋转，并在多个旋转位置停止。所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述多个旋转位置中的所述校正用图案的图案图像。所述摄像机校正执行部使用在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像确定所述参数。根据该控制装置，使用绕各旋转轴旋转中的多个旋转位置的图案图像，可推定在摄像机坐标系观察到的三个旋转轴的方向。此外，由于三个旋转轴彼此线性独立，因此从它们的旋转轴的方向可确定目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵。结果，由于可获得可计算目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换的摄像机的参数，因此可进行使用了摄像机的对象物的位置检测。(2)在上述控制装置中，也可以是所述三个旋转轴设定在所述目标坐标系的原点周围。根据该控制装置，由于三个旋转轴和目标坐标系的对应关系简单，因此由在摄像机坐标系观察到的旋转轴的方向能够容易地确定目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵。(3)在上述控制装置中，也可以是所述摄像机校正执行部根据在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像来推定以各旋转轴的方向为矢量方向、以所述旋转的角度作为矢量长度的三个旋转矢量；所述摄像机校正执行部分别将所述三个旋转矢量正规化，求出三个正规化旋转矢量；所述摄像机校正执行部通过将所述三个正规化旋转矢量作为行分量或列分量排列来确定构成所述目标坐标系和所述摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵的旋转矩阵。根据该控制装置，可由在以各旋转轴为中心的旋转中的多个旋转位置拍摄到的图案图像，容易地求出构成目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵的旋转矩阵。(4)在上述控制装置中，所述目标坐标系和所述摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵可由所述摄像机坐标系和所述校正用图案的图案坐标系之间的第一转换矩阵与所述图案坐标系和所述目标坐标系之间的第二转换矩阵的乘积来表示。此时，也可以是所述摄像机校正执行部：(a)根据在所述多个旋转位置中的一个特定旋转位置拍摄到的所述图案图像来推定所述第一转换矩阵；(b)根据在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像来推定构成所述第二转换矩阵的平移矢量的三个分量中与各旋转轴正交的两个坐标轴方向上的两个平移矢量分量的平方和，并根据对所述三个旋转轴分别推定的所述平移矢量分量的平方和来算出构成所述第二转换矩阵的所述平移矢量；以及(c)根据在所述特定旋转位置来推定的所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵的平移矢量算出构成所述坐标转换矩阵的平移矢量。根据该控制装置，可根据在以各旋转轴为中心的旋转中的多个旋转位置拍摄到的图案图像，容易地求出构成目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵的平移矢量。(5)在上述控制装置中，也可以是所述目标坐标系是具有与所述臂独立地相对于所述机器人的机器人坐标系固定的相对位置姿势的坐标系。根据该控制装置，由于求出与臂独立设置的目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵，因此可在远离臂的位置提高使用了摄像机的对象物的位置检测精度。(6)在上述控制装置中，也可以是所述目标坐标系是所述臂的手末端坐标系。根据该控制装置，可在臂的手末端位置提高使用了摄像机的对象物的位置检测精度。(7)根据本专利技术的第二方式，可提供一种控制具备能够设置摄像机的校正用图案而构成的臂的机器人和与所述臂独立地设置的摄像机的控制装置。该控制装置具备处理器。所述处理器使所述臂动作，以使所述校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心旋转，并在多个旋转位置停止；所述处理器使所述摄像机拍摄所述多个旋转位置中的所述校正用图案的图案图像；所述处理器使用在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像，确定能够计算目标坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标转换的所述摄像机的参数，所述目标坐标系具有相对于所述机器人的机器人坐标系已知的相对位置姿势。根据该控制装置，使用绕各旋转轴旋转中的多个旋转位置的图案图像，可推定在摄像机坐标系观察到的三个旋转轴的方向。此外，由于三个旋转轴彼此线性独立，因此根据它们的旋转轴的方向可确定目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵。结果，由于可获得可计算目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换的摄像机的参数，因此可进行使用了摄像机的对象物的位置检测。(8)本专利技术的第三方式是与上述控制装置连接的机器人。根据该机器人，可进行目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换，并且可进行使用了摄像机的对象物的位置检测。(9)本专利技术的第四方式是具备机器人和与所述机器人连接的上述控制装置的机器人系统。根据该机器人系统，可进行目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换，并且可进行使用了摄像机的对象物的位置检测。(10)根据本专利技术的第五方式，可提供一种校正方法，是在具备能够设置摄像机的校正用图案而构成的臂的机器人和与所述臂独立地设置的摄像机的机器人系统中进行所述摄像机的校正的方法。所述校正方法包括：使所述臂动作，以使所述校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心旋转，并在多个旋转位置停止；使所述摄像机拍摄所述多个旋转位置中的所述校正用图案的图案图像；以及使用在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像，确定能够计算目标坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标转换的所述摄像机的参数，所述目标坐标系具有相对于所述机器人的机器人坐标系已知的相对位置姿势。根据该方法，使用绕各旋转轴旋转中的多个旋转位置的图案图像，可推定在摄像机坐标系观察到的三个旋转轴的方向。此外，由于三个旋转轴彼此线性独立，因此由它们的旋转轴的方向可确定目标坐标系和摄像机坐标系之间的坐标转换矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制装置，其特征在于，控制机器人和摄像机，所述机器人具备构成为能够设置所述摄像机的校正用图案的臂，所述摄像机与所述臂独立地设置，所述控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，确定能够计算目标坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标转换的所述摄像机的参数，所述目标坐标系具有相对于所述机器人的机器人坐标系已知的相对位置姿势，所述臂控制部使所述臂动作，以使所述校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心进行旋转，并在多个旋转位置停止，所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述多个旋转位置中的所述校正用图案的图案图像，所述摄像机校正执行部使用在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像确定所述参数。

【技术特征摘要】
2017.07.11 JP 2017-1351081.一种控制装置，其特征在于，控制机器人和摄像机，所述机器人具备构成为能够设置所述摄像机的校正用图案的臂，所述摄像机与所述臂独立地设置，所述控制装置具备：臂控制部，控制所述臂；摄像机控制部，控制所述摄像机；以及摄像机校正执行部，确定能够计算目标坐标系和所述摄像机的摄像机坐标系之间的坐标转换的所述摄像机的参数，所述目标坐标系具有相对于所述机器人的机器人坐标系已知的相对位置姿势，所述臂控制部使所述臂动作，以使所述校正用图案分别以彼此线性独立的三个旋转轴的各旋转轴为中心进行旋转，并在多个旋转位置停止，所述摄像机控制部使所述摄像机拍摄所述多个旋转位置中的所述校正用图案的图案图像，所述摄像机校正执行部使用在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像确定所述参数。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述三个旋转轴设定在所述目标坐标系的原点周围。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述摄像机校正执行部根据在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像来推定以各旋转轴的方向为矢量方向、以所述旋转的角度为矢量长度的三个旋转矢量，所述摄像机校正执行部分别将所述三个旋转矢量正规化，求出三个正规化旋转矢量，所述摄像机校正执行部通过将所述三个正规化旋转矢量作为行分量或列分量排列来确定构成所述目标坐标系和所述摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵的旋转矩阵。4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述目标坐标系和所述摄像机坐标系之间的坐标转换矩阵由所述摄像机坐标系和所述校正用图案的图案坐标系之间的第一转换矩阵与所述图案坐标系和所述目标坐标系之间的第二转换矩阵的乘积表示，所述摄像机校正执行部：(a)根据在所述多个旋转位置中的一个特定旋转位置上拍摄到的所述图案图像来推定所述第一转换矩阵；(b)根据在所述多个旋转位置拍摄到的所述图案图像来推定构成所述第二转换矩阵的平移矢量的三个分量中与各旋转轴正交的两个坐标轴方向上的两个平移矢量分量的平方和，并根...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻积满广，野田贵彦，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP