物体检测装置、机器人系统及物体检测方法
【专利摘要】本发明提供一种能够实现检测处理的大幅缩短并且能够实现处理效率的提高的物体检测装置、机器人系统以及物体检测方法。传感器单元（300）具有：照射激光狭缝光（L）的激光光源（321）；使从激光光源（321）照射的激光狭缝光（L）向工件（W）投影的投影部位向扫描方向（A）移动的旋转镜（322）；摄像机（310），当旋转镜（322）使激光狭缝光（L）在工件（W）上的投影部位移动时，以所期望的帧频对包含所移动的投影部位的工件（W）的外观进行连续摄像，并输出对应的多个摄像帧（F）；针对每1次扫描使用多个摄像帧（F）来生成1个距离图像（DP）的距离图像生成部（333）；将基于在时间上相互不同的多次扫描的多个距离图像（DP）合成从而生成合成图像（CP）的合成图像生成部（336）。
【专利说明】物体检测装置、机器人系统及物体检测方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及物体检测装置、机器人系统及物体检测方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，记载了通过光切断法进行物体检测的技术。在光切断法中，通过使从光源照射的光向物体投影的投影部位向扫描方向移动，以所期望的间隔对包含该移动的投影部位的物体的外观进行连续摄像，从而检测物体的三维形状。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-250844号公报
【发明内容】
[0006]在上述的光切断法中，当如上所述使光向物体投影的投影部位向扫描方向移动并进行连续摄像时，在跨越物体上的沿着扫描方向的大致全部区域的期间，必须彻底地进行摄像。因此，为了进行上述连续摄像，需要比较长的时间，检测处理难以高效化。
[0007]本发明是鉴于这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种能够实现检测处理的大幅缩短并且能够实现处理效率的提高的物体检测装置、机器人系统及物体检测方法。
[0008]为了解决上述问题，根据本发明的一个观点，应用对检测对象的物体进行检测的物体检测装置，其特征在于，具有:激光光源，所述激光光源照射狭缝状的激光；扫描部，所述扫描部使从所述激光源照射的所述激光向所述物体投影的投影部位向规定的扫描方向移动；摄像机，在所述扫描部使所述激光在所述物体上的所述投影部位移动时，所述摄像机以所期望的间隔对包含所述移动的投影部位的所述物体的外观进行连续摄像，并输出对应的多个图像数据；距离图像生成部，所述距离图像生成部针对所述摄像机进行多次连续摄像的每一个摄像工序，使用多个所述图像数据来生成所述物体的I个三维形状图像；以及合成图像生成部，所述合成图像生成部将所述距离图像生成部基于在时间上相互不同的多个所述摄像工序所分别生成的多个所述三维形状图像合成，并生成用于检测所述物体的三维形状的合成图像。
[0009]另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一观点，应用物体检测方法，其特征在于，具有以下步骤:从光源照射狭缝状的激光；使所述照射的所述激光向物体的投影部位向规定的扫描方向移动；当使所述激光的所述投影部位移动时，以所期望的间隔对包含所述移动的投影部位的所述物体的外观进行连续摄像，并输出对应的多个图像数据；针对进行多次连续摄像的每一个摄像工序，使用多个所述图像数据来生成所述物体的I个三维形状图像的步骤；以及将基于在时间上相互不同的多个所述摄像工序分别生成的多个所述三维形状图像合成，并检测所述物体的三维形状。
[0010]发明效果
[0011]根据本发明，能够实现检测处理的大幅缩短，因此能够实现处理效率的提高。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是表示一个实施方式的机器人系统的整体构成的一个例子的系统构成图。
[0013]图2是将传感器单元的构成的一个例子以一部分透视的状态表示的侧视图。
[0014]图3是将传感器单元的构成的一个例子以一部分透视的状态表示的俯视图。
[0015]图4是用于说明传感器单元的构成的一个例子的说明图。
[0016]图5是用于说明传感器单元的构成的一个例子的说明图。
[0017]图6是表示从摄像机输出的摄像帧的一个例子的说明图。
[0018]图7是表示传感器控制器的功能性构成的一个例子的框图。
[0019]图8是用于说明在第一次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0020]图9是用于说明在第一次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0021]图10是用于说明在第N次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0022]图11是用于说明在第N次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0023]图12是用于说明在第N+1次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0024]图13是用于说明在第N+1次扫描时通过协作控制部的控制所执行的处理的说明图。
[0025]图14是表示通过合成图像生成部生成的合成图像的一个例子的说明图。
[0026]图15是用于说明由合成图像生成部执行的除去处理的一个例子的说明图。
[0027]图16是用于说明由合成图像生成部执行的除去处理的一个例子的说明图。
[0028]图17是说明每当各扫描结束，由合成图像生成部生成的合成图像的一个例子的说明图。
[0029]图18是说明每当各扫描结束，由合成图像生成部生成的合成图像的一个例子的说明图。
[0030]图19是说明每当各扫描结束，由合成图像生成部生成的合成图像的一个例子的说明图。
[0031]图20是表示传感器控制器所执行的物体检测方法的控制步骤的一个例子的流程图。
[0032]附图标记说明
[0033]
【权利要求】
1.一种物体检测装置，对检测对象的物体进行检测，其特征在于，具有: 激光光源，所述激光光源照射狭缝状的激光； 扫描部，所述扫描部使从所述激光光源照射的所述激光向所述物体投影的投影部位向规定的扫描方向移动； 摄像机，在所述扫描部使所述激光在所述物体上的所述投影部位移动时，所述摄像机以所期望的间隔对包含所述移动的投影部位的所述物体的外观进行连续摄像，并输出对应的多个图像数据； 距离图像生成部，所述距离图像生成部针对所述摄像机进行多次连续摄像的每一个摄像工序，使用多个所述图像数据来生成所述物体的I个三维形状图像；以及 合成图像生成部，所述合成图像生成部将所述距离图像生成部基于在时间上相互不同的多个所述摄像工序所分别生成的多个所述三维形状图像进行合成，并生成用于检测所述物体的三维形状的合成图像。
2.如权利要求1所述的物体检测装置，其特征在于， 所述扫描部是旋转镜，所述旋转镜接收从所述激光光源照射的所述激光并使其向所述物体反射。
3.如权利要求2所述的物体检测装置，其特征在于， 所述物体检测装置还具有协作控制部，所述协作控制部协作控制所述摄像机及所述距离图像生成部，使得: 在所述多个摄像工序中的初始摄像工序中，所述摄像机对所述物体的成为投影对象的全投影区域依次进行K次连续摄像，并且所述距离图像生成部使用K个所述图像数据来生成与所述全投影区域对应的所述I个三维形状图像，其中K是正的整数，并且 在所述多个摄像工序中在所述初始摄像工序之后执行的I个以上的稀疏摄像工序中，所述摄像机对以使总面积为所述全投影区域的l/η的方式稀疏分割出的多个分割投影区域，依次进行Κ/η次连续摄像，并且所述距离图像生成部使用Κ/η个所述图像数据来生成与各稀疏摄像工序对应的所述I个三维形状图像，其中η是2以上的整数。
4.如权利要求3所述的物体检测装置，其特征在于， 多个所述稀疏摄像工序包括: 第一稀疏摄像工序，通过所述协作控制部的控制，所述摄像机对以使总面积为所述全投影区域的1/2的方式稀疏分割出的多个第一分割投影区域依次进行Κ/2次连续摄像，并且所述距离图像生成部使用Κ/2个所述图像数据来生成与所述多个第一分割投影区域对应的I个第I三维形状图像；以及 第二稀疏摄像工序，通过所述协作控制部的控制，所述摄像机对多个第二分割投影区域依次进行Κ/2次连续摄像，并且所述距离图像生成部使用Κ/2个所述图像数据来生成与所述多个第二分割投影区域对应的I个第2三维形状图像，所述第二分割投影区域被配置为分别埋入以使总面积为所述全投影区域的1/2的方式稀疏分割出的所述多个第一分割投影区域的相互之间， 所述合成图像生成部将在所述第一稀疏摄像工序中所述距离图像生成部生成的所述第I三维形状图像、与在所述第二稀疏摄像工序中所述距离图像生成部生成的所述第2三维形状图像进行合成，从而生成所述合成图像。
5.如权利要求4所述的物体检测装置，其特征在于， 所述协作控制部控制所述摄像机，以使所述第一稀疏摄像工序中的一个工序中的所述摄像机的摄像定时、与所述第二稀疏摄像工序中的Iv工序中的所述摄像机的摄像定时以各工序的开始为基准成为相互交错的定时。
6.—种机器人系统,其特征在于,具有: 容器，所述容器放入多个物体； 机器人，所述机器人依次保持并移送所述容器内的多个所述物体； 如权利要求4或5所述的物体检测装置；以及 控制器，基于由所述物体检测装置检测到的所述容器内的所述多个物体各自的三维形状，使所述机器人动作。
7.根据权利要求6所述的机器人系统，其特征在于， 在所述机器人基于所述物体检测装置中根据所述第二稀疏摄像工序中生成的所述第2三维形状图像与紧接其之前的所述第一稀疏摄像工序所生成的所述第I三维形状图像的合成对所述三维形状的检测，移送对应的所述物体时， 所述合成图像生成部将所述第二稀疏摄像工序的紧接其后的所述第一稀疏摄像工序中生成的所述第I三维形状图像、与该第二稀疏摄像工序中生成的所述第2三维形状图像中除去了与所述移送的所述物体对应的部分的图像进行合成，从而生成所述合成图像。
8.根据权利要求7所述的机器人系统，其特征在于， 当所述第一稀疏摄像工序中生成的所述第I三维形状图像、与所述合成图像生成部基于紧接其之前的所述第二稀疏摄像工序所生成的所述合成图像的、相对应的部位或者该部位的附近部位中的数据内容的偏差大于规定的阈值时， 所述合成图像生成部将所述第一稀疏摄像工序中生成的所述第I三维形状图像中除去了所述数据内容的偏差比所述阈值大的部位而得到的图像、与所述紧接其之前的第二稀疏摄像工序中生成的所述第2三维形状图像中除去了所述数据内容的偏差比所述阈值大的部位而得到的图像进行合成，从而生成所述合成图像。
9.一种物体检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 从光源照射狭缝状的激光； 使所述照射的所述激光向物体投影的投影部位向规定的扫描方向移动； 在使所述激光的所述投影部位移动时，以所期望的间隔对包含所述移动的投影部位的所述物体的外观进行连续摄像，并输出对应的多个图像数据； 针对进行多次连续摄像的每一个摄像工序，使用多个所述图像数据来生成所述物体的I个三维形状图像；以及 将基于在时间上相互不同的多个所述摄像工序分别生成的多个所述三维形状图像进行合成，来检测所述物体的三维形状。
【文档编号】B65G43/08GK103994729SQ201310740930
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】一丸勇二, 近藤纯平 申请人:株式会社安川电机