用于测量对象物的位置以及姿势的标记、装置、系统以及测量方法与流程

1.本发明涉及使用标记并通过拍摄装置高精度地测量对象物的位置以及姿势的技术。

背景技术：

2.在制造现场，将加工对象物与各种机床和工业用机器人组合来进行加工。已知有如下技术：为了使机床与机器人协作，在机床上形成校正用标记，机器人的照相机拍摄校正用标记，由此进行机器人的坐标系与机床的坐标系的坐标变换(例如，参照专利文献1)。
3.在使用形成于机器人的校正用标记的方法中，在使加工对象物移动并对分离配置的机床、机器人交接加工对象物的情况下，能够移动的范围变窄。
4.已知有在工件的保持件上形成姿势标记来确定工件的3维位置的技术(例如，参照专利文献2)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2016-101640号公报
8.专利文献2：日本特开2017-144534号公报

技术实现要素：

9.发明所要解决的课题
10.本发明的目的在于提供一种能够高精度地测量对象物的位置以及姿势的标记、装置以及系统。
11.用于解决课题的手段
12.根据本发明的一个方式，提供一种标记，其设置于对象物的表面，能够测量该对象物的位置以及姿势，所述标记具备：第一面，其具有第一特征点；以及第二面，其形成为从所述第一特征点起具有预定的高低差，并且在比所述第一面靠下方与该第一面具有预定的相对姿势，基于由拍摄单元拍摄该标记而得到的图像中的投影到所述第二面的所述第一面的阴影，求出与所述第一特征点对应的第二特征点，基于所述第一特征点以及第二特征点，能够测量所述对象物的位置以及姿势。
13.根据上述方式，能够提供一种标记，其具备第一面和从第一面具有预定的高低差地形成于下方的第二面，能够基于由拍摄单元拍摄到的图像中的第一面的第一特征点和基于投影到第二面的第一面的阴影的第二特征点，高精度地测量设置有标记的对象物的位置以及姿势。
14.根据本发明的另一方式，提供一种装置，具备：光照射单元，其设置于对象物的表面，能够对上述方式的标记照射光而在所述第二面形成所述第一面的阴影；拍摄单元，其拍摄所述标记；以及测量单元，其基于由所述拍摄单元拍摄到的所述标记的图像中的投影到
所述第二面的所述第一面的阴影来求出与所述第一特征点对应的第二特征点，并基于所述第一特征点以及第二特征点来取得所述对象物的位置以及姿势。
15.根据上述另一方式，能够提供一种装置：通过拍摄单元拍摄具备具有第一特征点的第一面和从第一面起具有预定的高低差地形成于下方的第二面的标记，通过测量单元对图像中的第一面的第一特征点和基于由光照射单元照射光而投影到第二面的第一面的阴影的第二特征点进行测定以及运算，从而能够高精度地测量设置有标记的对象物的位置以及姿势。
16.根据本发明的其他方式，提供一种测量对象物的位置以及姿势的方法，包括如下步骤：第一测定步骤，通过拍摄单元拍摄上述方式的标记，根据由测量单元取得的第一图像数据来测定所述第一特征点以及从该第一特征点起具有所述预定的高低差的所述第二面内的第三特征点的坐标分量；第二测定步骤，通过光照射单元照射光而由所述拍摄单元拍摄所述标记，根据由所述测量单元取得的第二图像数据，基于投影到所述第二面的所述第一面的阴影来测定与所述第一特征点对应的所述第二特征点的坐标分量；以及基于由所述测量单元在所述第一以及第二测定步骤中取得的所述第一～第三特征点的坐标分量通过运算来决定所述标记的位置以及姿势的信息的步骤。
17.根据上述其他方式，拍摄具备具有第一特征点的第一面和从第一面起具有预定的高低差地形成于下方的第二面的标记，根据所取得的第一图像数据测定所述第一特征点和从该第一特征点起具有所述预定的高低差的所述第二面内的第三特征点的坐标分量，测定基于由光照射单元照射光而投影到第二面的第一面的阴影的第二特征点的坐标分量，根据所述第一～第三特征点的坐标分量通过运算来决定所述标记的位置以及姿势的信息，由此能够高精度地测量设置有标记的对象物的位置以及姿势。
附图说明
18.图1是包含本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的机床的概略结构图。
19.图2是本发明的一实施方式的标记的俯视图和截面图。
20.图3是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的概略结构图。
21.图4是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的原理的说明图1。
22.图5是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的原理的说明图2。
23.图6是表示本发明的一实施方式的位置姿势测量方法的流程图。
24.图7是本发明的一实施方式的标记的变形例。
具体实施方式
25.以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对在多个附图间共通的要素标注相同的附图标记，并省略该要素的重复的详细说明。
26.图1是包含本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的机床的概略结构图。参照图1，包含本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的机床10具有：机床框架11、主轴12、工具13、移动工作台14、加工物15、形成于加工物15的表面的标记16、向标记16照射光的光照射部18、拍摄标记16的照相机19、以及接收来自照相机19的图像数据并测量加工物15的位置姿势的测量部20。在机床10中，照相机19对形成于加工物15的标记16进行拍摄，测量部20
根据其图像数据来测量标记16的位置和姿势，根据标记16的位置和姿势的信息以及标记16与加工物15的相对位置信息来决定加工物15的位置和姿势，通过控制主轴12和移动工作台14利用工具13对加工物15进行加工。
27.图2是本发明的一实施方式的标记的示意图，(a)是接近标记而得到的俯视图，(b)是(a)所示的aa线的截面图。参照图2的(a)和(b)，标记16具有设置于加工物15的表面15a的腔(凹部)。标记16在加工物15的表面15a具有俯视时的形状为多边形、作为一例为四边形的开口部16a。开口部16a的一边的长度根据加工物15的大小而适当选择，例如为10mm，从利用照相机19对开口部16a及其内部整体进行拍摄的观点出发，优选设定为0.01mm～1000mm。
28.开口部16a具有4个顶点ht1～ht4。从4个顶点ht1～ht4中选择特征点(以下也称为“表面特征点”)，例如ht1。
29.底面16b相对于加工物15的表面15a形成为预定的相对姿势，作为一例，形成为与表面15a平行。侧壁面16c从开口部16a的四边形的各边垂直地以预定的长度(高低差)d延伸到底面16b。高低差d例如为8mm，从利用照相机19拍摄投影到底面16b的阴影的观点出发，优选设定为0.01mm～1000mm。底面16b的顶点hb1至hb4分别对应于开口部16a的四边形的顶点ht1～ht4。在底面16b的顶点中，选择与表面特征点ht1对应的特征点(以下，也称为“底面特征点”)hb1。
30.图3是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的概略结构图，参照图1、图2和图3，位置姿势测量系统17具有标记16和位置姿势测量装置21。位置姿势测量装置21具有：光照射部18，其向标记16照射光；照相机19，其对标记16进行拍摄；以及测量部20，其对由照相机19拍摄到的标记16的图像数据进行处理。测量部20具有测定部22、运算部23和控制部24。
31.光照射部18具有至少一个光源，例如led光源，配置在照相机19的透镜的周围。光照射部18例如在透镜的两侧配置2个光源，另外，在透镜的周围的4个角分别配置4个光源。光照射部18以配置于标记16的表面15a的特征点的阴影能够形成于底面16b的方式配置。光照射部18由控制部24控制点亮和熄灭，能够按每个光源进行点亮和熄灭。从阴影的轮廓(明暗的边界)变得明确的观点出发，光照射部18优选为点光源。光源相对于标记16配置在斜上方。从容易在底面16b形成阴影的观点出发，光源优选配置成相对于开口部16a所形成的虚拟的面具有1度～89度、更优选具有10度～80度、特别优选具有30度～45度的角度。另外，在高低差d小(浅)的情况下，从容易在底面16b形成阴影的观点出发、提高深度方向的测定分辨率的观点出发，优选减小该角度。
32.照相机19由透镜、拍摄元件、照相机控制部等构成，例如能够使用数码摄像机、数码静物照相机等。透镜19a可以是单焦点透镜，也可以是变焦透镜。在变焦透镜的情况下，也可以将变焦透镜设定在短焦点侧而以广角进行拍摄，确定形成于加工物15的标记16的位置，接着，将变焦透镜设定在长焦点侧而取得标记16的放大图像。由此，能够在短焦点侧容易地确定标记16的位置，能够在长焦点侧更准确地取得形成于标记16的阴影的轮廓的位置。
33.从能够拍摄将标记16的开口部16a及底面16b对焦的图像的观点出发，照相机19优选针孔照相机。针孔照相机可以通过在照相机主体上安装针孔透镜或将针孔滤光片安装在透镜的前方而形成。照相机19也可以在透镜19a上安装仅使绿、蓝、红等透过的单透过滤光片。由此，通过强调明暗的对比度，能够高精度地测定阴影的轮廓。
34.测定部22设置于测量部20，并且根据照相机19拍摄到的标记16的图像数据，测定从表面15a选择的表面特征点ht1、基于形成于底面16b的表面特征点ht1的阴影的投影特征点、以及从表面特征点垂直地降低了预定的高低差d的底面16b上的底面特征点hb1的坐标分量。这里测定的坐标分量是形成与照相机19的拍摄元件平行的面的坐标分量，如后所述，例如是x坐标以及y坐标。
35.运算部23基于由测定部22测定出的表面特征点ht1、投影特征点以及底面特征点hb1各自的坐标分量(例如，x坐标分量以及y坐标分量)，通过运算求出表面特征点ht1、投影特征点以及底面特征点hb1各自的其他坐标分量(例如，z坐标)以及标记16的斜率，取得加工物15的位置和/或斜率。
36.控制部24能够进行光照射部18、照相机19、测定部22、运算部23以及移动工作台14的控制。具体而言，控制部24是光照射部18的点亮以及熄灭、照相机19拍摄的定时、测定部22的图像数据的接收的定时等。
37.测量部20能够由个人计算机和与个人计算机协作的软件构成。作为替代方案，测量部20可以由专用的电路构成测定部22、运算部23以及控制部24，也可以将个人计算机以及软件进行组合而构成。测量部20也可以具备未图示的显示器、键盘等用户接口。
38.图4是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的原理的说明图1，(a)是表示照相机、光照射部以及标记的位置关系的图，(b)是形成有所投影的阴影的标记的俯视图。
39.参照图4的(a)，为了便于说明，将铅垂方向设为z轴，将水平方向设为x轴方向，在xz平面上配置光照射部18的一个光源181、标记的表面15a的顶点(表面特征点)ht1、以及照相机19的透镜的中心，在该例子中设为针孔透镜25的中心25a，标记的表面15a相对于x轴倾斜角度θ
x
。在照相机元件26上形成通过了针孔透镜25的标记16的图像，变换为图像数据，发送到测量部20。标记16的左上的光照射部18的一个光源181根据来自控制部24的控制信号而点亮。由此，标记的表面15a的阴影形成于底面16b。
40.参照图4的(b)，将标记16的表面15a的特征点(表面特征点)设为ht1。表面特征点ht1是边ht1﹣ht2与边ht4﹣ht1的交点。在标记16的腔的底面16b和侧壁面16c形成阴影，将阴影的部分称为暗部ds(阴影的部分)，将直接照射了光的部分称为明部bs。在底面16b暗部ds与明部bs的边界中，边kb1﹣kb2是边ht1﹣ht2所投影的边，边kb4﹣kb1是边ht4﹣ht1所投影的边。将边kb1﹣kb2与边kb4﹣kb1的交点作为特征点(投影特征点)kb1。投影特征点kb1是表面特征点ht1所投影的点。即，光源181和表面特征点ht1由直线(在图4的(a)中用1点划线表示)连结，与超过表面特征点ht1而延伸的底面16b的交点是投影特征点kb1。将从表面特征点ht1起在相对于表面15a垂直方向的底面16b上的顶点hb1设为底面特征点。
41.图5是本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的原理的说明图2。图5表示与图4相同的配置。由于构成要素以及各特征点位于xz平面上，所以在这些坐标的分量中，省略y坐标而显示为(x坐标、z坐标)。
42.参照图5，测定部22根据图像数据求出表面特征点ht1、底面特征点hb1和投影特征点kb1的x坐标。将标记16的表面特征点ht1的坐标表示为(ht
1x
，ht
1z
)，将底面特征点hb1的坐标表示为(hb
1x
，hb
1z
)，将投影特征点kb1的坐标表示为(kb
1x
，kb
1z
)。在通过表面特征点ht1的与x轴平行的平面z＝ht
1z
中，在从针孔透镜25的透镜中心25a观察的情况下，底面特征点hb1成为与平面z＝ht
1z
的交点p
hb
的位置，因此在图像数据中可以将坐标表示为(hb
1x
、ht
1z
)。同
样地，由于投影特征点kb1成为与平面z＝ht
1z
的交点p
kb
的位置，因此在图像数据中，可以将坐标表示为(kb
1x
，ht
1z
)。这样，测定部22根据图像数据求出表面特征点ht1的x坐标ht
1x
、底面特征点hb1的x坐标hb
1x
和投影特征点kb1的x坐标kb
1x
。
43.运算部23使用由测定部22求出的表面特征点ht1、底面特征点hb1以及投影特征点kb1各自的x坐标ht
1x
、hb
1x
以及kb
1x
、预先设定的光源181的坐标(s
1x
，s
1z
)以及标记的高低差d，根据图像数据，通过由几何学关系得到的联立方程式(下述式(1)～(3))，求出表面特征点ht1的z坐标ht
1z
、标记的斜率θ
x
以及xz平面上的阴影的长度《kb
1x
》，取得标记16的位置以及斜率。
44.(ht
1z-s
1z
)(《kb
1x
》cosθ
x-v
1x-dcosθ
x
)＝dcosθ
x
(s
1x-ht
1x
)
…
(1)
45.ht
1z
(《kb
1x
》cosθ
x
+v’1x
)＝(hb
1x-k
b1x
)(ht
1z
+dcosθ
x
)
…
(2)
46.(ht
1x-kb
1x
)《kb
1x
》sinθ
x
＝(v
1x
+v’1x
)(《kb
1x
》sinθ
x
+d cosθ
x
)
…
(3)
47.式(1)是从光源181、表面特征点ht1以及底面特征点hb1的位置根据相似三角形的关系得到的式子。式(2)是从针孔透镜25的透镜中心25a以及底面特征点hb1的位置根据相似三角形的关系得到的式子。式(3)是从投影特征点kb1和表面特征点ht1的位置根据相似三角形关系得到的式子。
48.式(1)～(3)中包含的v
1x
和v’1x
如以下所示。表面特征点ht1被光源181投影到通过了底面特征点hb1的与x轴平行的平面z＝hb
1z
上的点pa相对于投影特征点kb1的x坐标k
b1x
偏移v
1x
。另外，在从针孔透镜25的透镜中心25a观察的情况下，投影特征点kb1在平面z＝hb
1z
中位于点pb的位置，相对于投影特征点kb1的x坐标k
b1x
偏移v’1x
。这些偏移v
1x
、v’1x
根据几何学的关系，能够用以下的式(4)表示。
49.[数学式1]
[0050][0051][0052]
上述式(1)～(3)能够解析地进行求解，运算部23通过数值计算、例如牛顿法求出表面特征点ht1的z坐标ht
1z
、标记的斜率θ
x
以及xz平面上的阴影的长度＜kb
1x
＞。
[0053]
此外，在标记16相对于y轴也倾斜的情况下，测定部22根据图像数据测定表面特征点ht1、底面特征点hb1以及投影特征点kb1各自的x坐标以及y坐标，运算部23使用考虑了y坐标的式(1)～(3)，由此取得标记16的位置以及斜率。
[0054]
根据以上，能够测量标记16的位置以及姿势。而且，通过预先用3维测量机等取得标记16与加工物15的位置关系的信息并设定于测量部20，能够高精度地决定加工物15的位置以及姿势。
[0055]
根据本实施方式的标记16，标记16具有：开口部16a，其形成于加工物15的表面15a；以及底面16b，其从表面15a起具有预定的高低差d。能够根据对表面15a上的表面特征点ht1和投影到底面16b的表面15a的阴影的与表面特征点ht1对应的投影特征点kb1进行拍摄而得到的图像，通过测定以及运算高精度地测量标记16的位置以及姿势，由此能够高精度地决定加工物15的位置以及姿势。
[0056]
根据本实施方式的位置姿势测量装置21，通过照相机19对形成于加工物15的表面15a的标记16的表面特征点ht1和与投影到底面16b的表面15a的阴影的表面特征点ht1对应的投影特征点kb1进行拍摄，对由测量部20取得的图像中的表面特征点ht1和基于由光照射单元照射光而投影到底面16b的表面15a的阴影的投影特征点kb1的坐标分量进行测定以及运算，由此能够高精度地测量设置有标记16的加工物15的位置以及姿势。
[0057]
图6是表示本发明的一实施方式的位置姿势测量方法的流程图。一起参照图6、图1、图2、图4和图5来说明本发明的一个实施方式的位置姿势测量方法。
[0058]
首先，在s100中，设定照相机19以及光照射部18的光源的坐标数据。
[0059]
具体而言，测量部20设定照相机19的针孔透镜25的透镜中心25a的坐标以及光照射部18的光源181～184的各坐标，并存储于例如存储器(未图示)。在该例子中，以透镜中心25a为原点设定光源181的x和z坐标分量。所设定的数据例如存储在测量部20的存储器中。
[0060]
接着，在s110中，设定标记的表面与底面的高低差。具体而言，测量部20设定从标记16的表面15a到底面16b的高低差d，并存储于例如存储器(未图示)。
[0061]
在s120中，用照相机拍摄标记，根据图像数据测定表面特征点以及底面特征点的坐标分量。具体而言，通过控制部24利用照相机19拍摄标记16。控制部24也可以点亮光源s1～s4的一部分或全部。测定部22从所拍摄的图像数据取得标记16的表面特征点ht1的x坐标ht
1x
和底面特征点hb
1x
的x坐标hb
1x
作为测定数据，其中，底面特征点hb1是从表面特征点向底面16b降低高低差d的位置的点。
[0062]
在s130中，点亮光源，用照相机拍摄标记，根据图像数据，基于投影到底面的标记的表面的形状的阴影，测定投影特征点的坐标分量。具体而言，通过控制部24点亮光源s1，将表面15a的阴影投影到标记16的底面，利用照相机19拍摄标记16。从拍摄的图像数据取得投影特征点kb1的x坐标kb
1x
作为测定数据。
[0063]
在s140中，根据设定数据和测定数据，通过运算取得标记的位置和姿势的信息。具体而言，通过运算部23，使用s100以及s110中设定的光源181的坐标(s
1x
，s
1z
)以及标记的高低差d、在s120以及s130中测定的表面特征点ht1、底面特征点hb1以及投影特征点kb1各自的x坐标ht
1x
、hb
1x
以及kb
1x
，根据图像数据，对根据几何学关系得到的联立方程式(上述式(1)～(3))进行数值计算，例如通过牛顿法，求出表面特征点ht1的z坐标ht
1z
、标记的斜率θ
x
以及xz平面上的阴影的长度＜kb
1x
＞，决定标记16的表面特征点ht1的坐标以及姿势θx。
[0064]
在s150中，根据标记的位置以及姿势的信息来决定加工物的位置以及姿势。具体而言，通过运算部23，根据在s140中决定的标记16的表面特征点ht1的坐标以及姿势θx，通过标记16与加工物15的位置关系的信息来决定加工物15的位置以及姿势。此外，标记与加工物的位置关系的信息预先设定于测量部20。
[0065]
通过s100～s150，使用形成于加工物的标记来测量加工物的位置以及姿势。另外，s100和s110可以同时进行，也可以先进行s110。s120和s130可以同时进行，也可以先进行s130。
[0066]
根据本实施方式的位置姿势测量方法，拍摄标记16，根据所取得的图像数据测定表面特征点ht1和从表面特征点ht1起具有预定的高低差d的底面16b的底面特征点hb1的坐标分量，测定基于由光源s1照射光而投影到底面16b的表面15a的阴影的投影特征点kb1的坐标分量，根据表面特征点ht1、底面特征点hb1以及投影特征点kb1的坐标分量，通过运算来决
定标记16的位置以及姿势的信息，由此能够高精度地测量设置有标记16的加工物15的位置以及姿势。
[0067]
图7是本发明的一实施方式的标记的变形例，(a)是俯视图，(b)是点亮光源并在底面投影了阴影的图。为了便于说明，对与之前的图2所示的标记16不同的点进行说明。参照图7的(a)，标记116在加工物15的表面15a俯视时的形状大致为多边形，作为一例为四边形，具有由圆弧形状的角部rt1～rt4和边st1～st4构成的开口部116a。标记116的底面116b具有与开口部116a相同的形状，具有由圆弧形状的角部rb1～rb4和边sbt1～sb4构成的形状。
[0068]
在开口部116a的角部、例如rt1中，能够将虚拟的顶点h't1设为将夹着角部rt1的边st1与st4延长的交点。同样地，在底面116b能够将虚拟的顶点h’b1设为将夹着角部rb1的边sb1与sb4延长的交点。通过以这种方式求出虚拟顶点h’t1和h’b1，可以分别设为表面特征点h’t1和底面特征点h’b1。
[0069]
参照图7的(b)和(a)，当点亮光源181并向标记116照射光时，表面的边的阴影(暗部ds(阴影部分))被投影到底面116b。暗部ds与明部bs的边界、即影的轮廓具有边ks1及ks4和圆弧部。圆弧部是角部rt1被投影的部分。将延长边ks1和边ks4的交点设为k’b1。交点k'b1是虚拟地光源181投影表面特征点h't1后的点，并且可以设为虚拟的投影特征点k'b1。
[0070]
因此，标记116具有与标记16相同的功能，能够作为本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的标记发挥功能。另外，能够作为本发明的一实施方式的位置姿势测量方法的标记来使用。
[0071]
在上述的说明中，标记16、116的底面16b、116b的形状为四边形与表面15a的开口部16a、116a的形状相同。底面16b、116b的形状也可以与开口部16a、116a的形状不同。在该情况下，由于从表面15a到底面16b、116b的高低差d相同，因此投影特征点kb1的位置与底面16b、116b为四边形状的情况相同，能够应用上述式(1)～(5)。
[0072]
在上述的说明中，标记16、116的底面16b、116b相对于表面15a的相对姿势为平行。底面16b、116b也可以是相对于表面15a平行以外的相对姿势。投影特征点kb1的位置与平行的情况相比仅是底面的相对姿势的偏移量不同，但只要将上述式(1)～(5)的《kb
1x
》补偿偏移量即可。关于偏移量，预先用3维测定器测定标记并设定在测量部20中即可。
[0073]
在上述的说明中，标记16、116作为设置于加工物15的表面15a的腔(凹部)进行了说明。标记也可以是设置于加工物15的表面15a的突起体(凸部)。突起体的顶面的形状是与标记16、116的开口部16a、116a相同的形状。在这种情况下，从突起体的顶面的顶点或虚拟的顶点中选择表面特征点ht1。表面特征点的阴影被投影到加工物15的表面15a，投影特征点kb1形成于表面15a。加工物15的表面15a只要扩展至形成投影特征点kb1的程度即可。由此，突起体的标记通过应用上述式(1)～(5)，具有与标记16、116同样的功能，能够作为本发明的一实施方式的位置姿势测量系统的标记发挥功能。
[0074]
标记16、116也可以在其表面15a、底面16b、顶面显示形成有标记16、116的加工物15的识别信息、属性信息等，例如规格编号、制造批次编号等。通过照相机19进行拍摄并通过测量部20识别其图像，对加工物15进行管理。由此，同时取得加工物15的位置以及姿势的信息和识别信息、属性信息等，生产管理变得容易。
[0075]
以上，对本发明的优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于所涉及的特定的实施方式，在请求专利保护的范围所记载的本发明的范围内，能够进行各种变形、变
更。例如，标记16、116也可以形成于固定加工物15的夹具。由此，通过预先设定加工物15与夹具的相对位置以及相对姿势的信息，能够经由该信息，通过本实施方式的位置姿势测量装置21以及位置姿势测量方法，根据标记16的位置以及姿势的信息来决定加工物的位置以及姿势。
[0076]
另外，本实施方式的具有标记16、116的加工物15或者夹具能够通过标记16、116来确定加工物15或者夹具的位置以及姿势，因此能够在机床与机器人之间进行加工物15的交接。
[0077]
在将加工物15载置于图1所示那样的移动工作台14、自动导向式搬运车(agv)并通过工厂内的多个机床进行加工的情况下，也能够应用本实施方式的标记16、116、位置姿势测量装置21以及位置姿势测量方法。
[0078]
附图标记说明
[0079]
10 机床
[0080]
14 移动工作台
[0081]
15 加工物
[0082]
16、116 标记
[0083]
17 位置姿势测量系统
[0084]
18 光照射部
[0085]
19 照相机
[0086]
20 测量部
[0087]
21 位置姿势测量装置
[0088]
22 测定部
[0089]
23 运算部
[0090]
24 控制部。

技术特征：

1.一种标记，其设置于对象物的表面，能够测量该对象物的位置以及姿势，其特征在于，所述标记具备：第一面，其具有第一特征点；以及第二面，其形成为从所述第一特征点起具有预定的高低差，并且在比所述第一面靠下方与该第一面具有预定的相对姿势，基于由拍摄单元拍摄该标记而得到的图像中的投影到所述第二面的所述第一面的阴影，求出与所述第一特征点对应的第二特征点，基于所述第一特征点以及第二特征点，能够测量所述对象物的位置以及姿势。2.根据权利要求1所述的标记，其特征在于，该标记是在所述对象物的表面具有开口部的凹部，所述第一面是该表面，所述第二面是该凹部的底面。3.根据权利要求2所述的标记，其特征在于，所述开口部为多边形，所述第一特征点为该多边形的顶点。4.根据权利要求2所述的标记，其特征在于，所述开口部是具有圆弧形状的多边形，所述第一特征点为该多边形的虚拟的顶点。5.根据权利要求1所述的标记，其特征在于，该标记是形成于所述对象物的表面的突起体，所述第一面是该突起体的顶面，所述第二面是该表面。6.根据权利要求5所述的标记，其特征在于，所述顶面的外形为多边形，所述第一特征点为该多边形的顶点。7.根据权利要求5所述的标记，其特征在于，所述顶面的外形为具有圆弧形状的多边形，所述第一特征点为该多边形的虚拟的顶点。8.一种装置，其特征在于，具备：光照射单元，其设置于对象物的表面，能够向权利要求1～7中的任一项所述的标记照射光而在所述第二面形成所述第一面的阴影；拍摄单元，其拍摄所述标记；以及测量单元，其基于由所述拍摄单元拍摄到的所述标记的图像中的投影到所述第二面的所述第一面的阴影来求出与所述第一特征点对应的第二特征点，并基于所述第一特征点以及第二特征点来取得所述对象物的位置以及姿势。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测量单元具有：测定部，其根据所述拍摄到的所述标记的图像，测定所述第一特征点、基于投影到所述第二面的所述第一面的阴影的与所述第一特征点对应的第二特征点、以及从所述第一特征点起具有所述预定的高低差的所述第二面内的第三特征点在图像上的坐标分量；以及运算部，其根据由所述测定部测定出的所述第一特征点～第三特征点各自的坐标分量，通过运算求出所述第一特征点～第三特征点各自的其他坐标分量，取得所述对象物的位置以及姿势。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，
所述拍摄单元能够与所述对象物分离地以广角进行拍摄来检测所述标记的位置，并放大该标记来进行拍摄。11.一种系统，其特征在于，具备：形成于对象物的表面的权利要求1～7中的任一项所述的标记；以及权利要求8～10中的任一项所述的装置。12.一种通过权利要求11所述的系统来测量对象物的位置以及姿势的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：第一测定步骤，通过拍摄单元拍摄权利要求1～7中的任一项所述的标记，根据由测量单元取得的第一图像数据来测定所述第一特征点以及从该第一特征点起具有所述预定的高低差的所述第二面内的第三特征点的坐标分量；第二测定步骤，通过光照射单元照射光而由所述拍摄单元拍摄所述标记，根据由所述测量单元取得的第二图像数据，基于投影到所述第二面的所述第一面的阴影来测定与所述第一特征点对应的所述第二特征点的坐标分量；以及基于由所述测量单元在所述第一测定步骤以及第二测定步骤中取得的所述第一特征点～第三特征点的坐标分量，通过运算来决定所述标记的位置以及姿势的信息的步骤。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在通过所述测量单元通过所述运算来决定的步骤中，利用所述预定的高低差和所述光照射单元的坐标分量来进行运算。

技术总结

在本公开中，提供了一种标记(16)，其设置于对象物的表面，能够测量该对象物的位置以及姿势，所述标记包括：第一表面(15a)，其具有第一特征点(Ht1)；以及第二表面(16b)，其形成为从所述第一特征点起具有预定的高低差(D)，并且在比所述第一面靠下方与该第一面具有预定的相对姿势，其中，基于投影到由拍摄单元(19)拍摄上述标记而得到的图像中的所述第二面的所述第一面的阴影，求出与所述第一特征点对应的第二特征点(Kb1)，基于所述第一特征点以及第二特征点，能够测量所述对象物的位置以及姿势。势。势。