Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0412801B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0412801B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0412801B2
JPH0412801B2 JP20297085A JP20297085A JPH0412801B2 JP H0412801 B2 JPH0412801 B2 JP H0412801B2 JP 20297085 A JP20297085 A JP 20297085A JP 20297085 A JP20297085 A JP 20297085A JP H0412801 B2 JPH0412801 B2 JP H0412801B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
mark
pattern
axis
mark pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP20297085A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6263801A (en
Inventor
Hidehiko Takano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP20297085A priority Critical patent/JPS6263801A/en
Publication of JPS6263801A publication Critical patent/JPS6263801A/en
Publication of JPH0412801B2 publication Critical patent/JPH0412801B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、一つの円周上の4等分位置に円形等
のマークがある姿勢計測用マークパターンを利用
して、そのパターンの配置位置までの距離を計測
する方法に関するものである。 [従来の技術] 例えば、自動車の車輪は、リム内のデイスク部
における一つの円周上の4等分位置にボルト孔が
あり、この車輪を車体の車輪取付け部に自動的に
取付けようとする場合には、上記車輪のボルト孔
の配列位置を自動検出すると共に、そのボルト孔
までの距離を計測可能にすることが望まれる。 また、上記自動車の車輪ばかりでなく、各種工
業部品には、一つの円周上の4等分位置に孔等の
何らかのマークがある場合が多く、その部品の組
立て等を自動的に行うには、通常、それらの孔の
位置即ち部品の姿勢と、その部品までの距離を自
動検出することが必要になる。 さらに、例えば適宜空間内を移動する移動ロボ
ツト等の移動体が、自分の姿勢及び位置を測定す
る場合には、上記空間内の適当な位置に、一つの
円周上の4等分位置に円形等のマークがある簡単
で特徴的なパターンを表示し、そのパターンを移
動体において検出することにより、移動体自体の
姿勢及びマークまでの位置を計測することができ
る。 従来、このようなマークパターンによる姿勢角
や距離の検出は、比較的高度なパターン認識技術
を利用することにより行うことができるとして
も、簡単で安価な装置によつて行う方法について
は提案されていない。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、非常に簡単で安価な装置によ
り上記マークパターンを用いてそのパターンに対
する相対的な3次元的姿勢を自動検出すると同時
に、その姿勢計測用マークパターンを利用してマ
ークパターンまでの距離を自動計測する方法を提
供することにある。 [問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の方法は、一
つの円周上の4等分位置にそれぞれマークがある
パターンが直交3軸の周りに適宜回転した姿勢を
とる状態において、このマークパターンを光学系
を通して計測し、上記円の中心に対して対向位置
にあるマークについての視線方向と直交しかつ互
いに直交するx,y軸方向の位置ずれの比に基づ
いて、マークパターンとの相対的な姿勢を計測す
ると共に、マークパターンを上記光学系により結
像させたときのx軸またはy軸方向の位置ずれの
量の計測値に基づいて、マークパターンまでの距
離計測を行うという技術的手段を採用している。 本発明の方法をさらに詳細に説明すると、第1
図Aに示すようなある空間におけるxyz固定座標
系において、x軸のまわりに角度φだけ回転し、
y軸のまわりに角度ψだけ回転し、さらにz軸の
まわりに角度θだけ回転し、それにより新たに得
られた回転座標系を、第1図Bに示すような
x′y′z′座標系とすると、上記xyz固定座標系から
x′y′z′回転座標系への座標変換は、幾何学的な計
算により、第1表に示すような関係で行うことが
できる。
[Industrial Field of Application] The present invention is a method of measuring the distance to the placement position of the pattern by using a posture measurement mark pattern having circular marks or the like at four equal positions on one circumference. It is related to. [Prior Art] For example, an automobile wheel has bolt holes at four equal positions on one circumference of a disk portion in the rim, and the wheel is automatically attached to the wheel attachment portion of the vehicle body. In such cases, it is desirable to be able to automatically detect the array positions of the bolt holes of the wheel and to be able to measure the distance to the bolt holes. In addition, not only the wheels of the automobile mentioned above, but also various industrial parts often have some kind of mark such as a hole at four equal parts of a circumference, and it is difficult to automatically assemble the parts. , it is usually necessary to automatically detect the positions of these holes, that is, the orientation of the parts, and the distance to the parts. Furthermore, when a mobile object such as a mobile robot that moves within a space appropriately measures its own posture and position, a circular shape is placed at an appropriate position within the space at four equal positions on one circumference. By displaying a simple and characteristic pattern with marks such as , etc., and detecting that pattern on the moving body, the attitude of the moving body itself and the position to the mark can be measured. Conventionally, although it is possible to detect attitude angles and distances using mark patterns using relatively advanced pattern recognition technology, no method has been proposed using simple and inexpensive equipment. do not have. [Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to automatically detect a three-dimensional posture relative to the mark pattern using a very simple and inexpensive device, and at the same time to detect a three-dimensional posture relative to the pattern using a very simple and inexpensive device. An object of the present invention is to provide a method of automatically measuring the distance to a mark pattern using the mark pattern. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method of the present invention provides a method in which a pattern in which marks are placed at four equal positions on one circumference is appropriately rotated around three orthogonal axes. This mark pattern is measured through an optical system in a state in which Then, the position relative to the mark pattern is measured, and the position up to the mark pattern is measured based on the measured value of the amount of positional deviation in the x-axis or y-axis direction when the mark pattern is imaged by the above-mentioned optical system. The technical means of distance measurement is adopted. To explain the method of the present invention in more detail, the first
In a fixed xyz coordinate system in a certain space as shown in Figure A, rotate by an angle φ around the x axis,
Rotate around the y-axis by an angle ψ, then rotate around the z-axis by an angle θ, and the newly obtained rotating coordinate system is created as shown in Figure 1B.
Assuming the x′y′z′ coordinate system, from the above xyz fixed coordinate system,
Coordinate transformation to the x′y′z′ rotating coordinate system can be performed by geometric calculation using the relationships shown in Table 1.

【表】 本発明において相対的な3次元姿勢及び距離の
計測に利用するマークパターンは、第2図Aに示
すように、半径r0の円周上の4等分位置に、ほぼ
同径の円形、その他任意形状のマーク1〜4があ
るもので、このマークパターンが、xyz固定座標
系に対して各座標軸のまわりの回転を与えること
により任意の姿勢をとらせたx′y′z′回転座標系の
x′y′平面上に、マーク1〜4を配列させた円の中
心を回転座標系の原点に一致させて存在するもの
とする。 上記回転座標系におけるパターンを、第2図B
に示すようにxyz固定座標系から観察するため
に、x′y′z′回転座標系におけるマーク1及び2の
座標を、それぞれ、 P1′(r0、0、0) P2′(0、r0、0) とし、それらのマークの座標をxyz固定座標系に
おける座標P1、P2に変換すると、座標P1、P2
各座標値は、第1表を参照することにより次のよ
うに表わすことができる。 P1{(cosθ・cosψ+sinθ・sinφ・sinψ)r0
sinθ・cosφ・r0、 −(cosθ・sinψ−sinθ・sinφ・sinψ)r0} P2{(−sinθ・cosψ+cosθ・sinφ・sinψ)r0
cosθ・cosφ・r0、 (sinθ・sinψ+cosθ・sinφ・cosψ)r0} ここで、上記マーク1〜4を配列させた円の中
心に対して対向位置にある2組のマーク、即ちマ
ーク1,3とマーク2,4のそれぞれについて、
視線方向(z軸方向)と直交するx軸方向の位置
ずれを、P31→(x)及びP24→(x)とし、上記z
軸及びx軸に直交するy軸方向の位置ずれを、P
31→(y)及びP42→(y)とし、それらの位置ずれ
を計測して、次のようなγ1、γ2、及びγ3を計算す
れば、比較的単純化された式により、上記x軸、
y軸及びz軸のまわりの相対的な姿勢角φ、ψ及
びθを計測することができる。 なお、ここに示す姿勢角φ、ψ及びθの計算式
は、単に例示したものであつて、これらに限定さ
れるものではない。 γ1=P31/→(y)/P42(y)=2sinθ・cosφ・r0
/2cosθ・cosφ・r0=tanθ ……(1) γ2=P24/→(x)/P31(x)=2(sinθ・cosψ
−cosθ・sinφ・sinψ)r0/2(cosθ・cosψ+sinθ
・sinφ・sinψ)r0=tanθ−sinφ・tanψ/1+tanθ
・sinφ・tanψ……(2) γ3=P31/→(x)/P42(y)=2(cosθ・cosψ
+sinθ・sinφ・sinψ)r0/2cosθ・cosφ・r0=cos
ψ/cosφ+tanθ・tanφ・sinψ……(3) 上記(1)式からわかるように、前記パターンのz
軸のまわりの姿勢角θは、他のy軸及びz軸のま
わりの姿勢角φ、ψとは無関係に、次式により求
めることができる。 θ=tan-1(γ1) ……(4) また、このようにθの値が算出できると、(2)式
及び(3)式を連立方程式として、前記パターンのx
軸及びy軸のまわりの回転角φ、ψを算出するこ
とができる。 なお、x軸からマーク1またはマーク3までの
距離は同等であり、さらにx軸からマーク2また
はマーク4までの距離も同等であるから、上述し
たγ1、γ2及びγ3を計測するに際し、マーク間距離
の計測に代えて、それぞれx軸から所要のマーク
までの距離を計測することもできる。 上記計測は、マークパターンを離れた位置から
計測するため、必然的に光学系を通して得られる
光学像を適宜処理することにより行うものであ
る。その場合に、対向位置にあるマークについて
のx、y軸方向の位置ずれの比に基づいてマーク
パターンとの姿勢を計測するため、マークパター
ンまでの距離とは無関係に計測することができ
る。 次に、このような姿勢計測用マークパターンを
利用して、そのパターンまでの距離を計測する方
法について説明する。 マーク1をxyz固定座標系から見た場合におけ
る座標P1は、前述したような式によつて与えら
れ、従つて例えばマーク1のx座標を計測し、そ
れがRであつたとすれば、次式により四つのマー
クが配置されている同一円周の半径r0を求めるこ
とができる。 r0=R/cosθ・cosψ+sinθ・sinφ・sinψ なお、Rとして適宜マークのxまたはy座標を
計測する場合に、上式は第1表を参照して変更す
る必要がある。 勿論、この半径r0の値はマークを配列させる段
階において既知であるが、上記半径r0はマークを
近くで見る場合には大きく、遠くで見る場合には
小さくなるので、この関係からマークまでの距離
を求めることができる。 今、第3図に示すように、長さS(前記Rに相
当する長さ)の物体を距離Lの位置から光学系を
介して見たとき、光学系から距離bの位置に生じ
る映像の大きさをIとすれば、次の関係が成立す
る。 S・b/L=I ……(5) また、光学系においては、 1/L+1/b=1/f ……(6) の関係があるため、上記(5)式は、 I=S・1/(L/f)−1 ……(7) と表すことができる。従つて、映像の大きさIを
計測することにより、上記距離Lを求めることが
できる。 しかしながら、次のような処理によつて計測を
容易化することもできる。 即ち、既知の長さSの物体を、焦点距離f*が既
知の光学系により、既知の基準距離L*から見た
ときの映像の大きさをI*(これは、正確に測定で
きる。)とすると、上記の(7)式から、 I*=S・1/(L*/f*)−1 ……(8) が得られ、上記(7)式及び(8)式から、 I/I*=(L*/f*)−1/(L/f)−1……(9
) となる。従つて、この(9)式を整理することによ
り、四つのマークの重心位置までの距離Lが次式
で求められる。この場合には、距離LがSに無関
係である。 L=f〔(L*/f*−1)・(I*/I)+1〕……(1
0) 上記(10)式において、光学系の焦点距離が一定値
の場合は、 L=f*〔(L*/f*−1)・(I*/I)+1〕……(
11) となる。 また、ズーム系を用いることにより、光学系の
焦点距離を物体までの距離によつて可変とし、映
像の大きさを常に一定にすると、 L=f/f*L* となり、簡単に距離Lを求めることができる。ま
た、固定焦点系では、距離Lが変ると映像の大き
さが変るため、映像の大きさに応じた計測誤差が
発生するが、上記のように、光学系の焦点距離を
可変とし、映像の大きさを常に一定にすると、距
離に応じて計測誤差が変化するようなことがな
い。 次に、このようなパターンまでの距離を検出す
る場合の計測誤差について考察する。 前述した(7)式から、距離Lは、 L=f・(S/I+1) ……(11) によつて求めることができる。この(11)式を微
分すると、 ∂L=(S/I+1)∂f+f(1/I∂S−S/I2∂I) ……(12) となる。この(12)式において、Sは一定である
ことから、∂S=0とすると、 ∂L=L〔(∂f/f)−f/b(∂I/I)〕…
…(13) となる。上式において、∂f/fは焦点距離の設定
誤差、∂I/Iは映像サイズの設定誤差である。 このような計算例に従つて誤差計算を行つた結
果を第4図ないし第9図に示す。 第4図は焦点距離を一定にした固定焦点の場合
を示すもので、L=710mm、f=20mm、∂I/I=
0.05とし、∂f/fを数段階に変えて、横軸の距離
Lに対する相対精度を∂L/Lを示している。な
お、この図は折線グラフ状になつているが、これ
はマイナス側にあらわれる部分をプラス側に表示
しているためである。 第4図によれば、比較的大きな誤差が予想され
るが、第5図及び第6図において、第4図の場合
と同条件で、∂I/I=0.025、または∂I/I=
0.0125として示す場合には、誤差が相当に小さく
なつている。 一方、ズーム系を用いることにより可変焦点と
して、映像の大きさを常に一定にした場合には、
第7図からわかるように、5%以下というすぐれ
た精度を得ることができる。しかも、前記固定焦
点の場合には、距離が離れることにより映像が小
さくなつて誤差が大きくなるが、可変焦点の場合
には映像の大きさを一定にするので、距離とは無
関係に常に一定の精度を得ることができる。 第8図は、∂I/I=0.05、∂f/f=0という条
件下で固定焦点の場合と可変焦点の場合の測定精
度を対比して示すもので、図中に映像サイズの曲
線も併記している。固定焦点の場合の映像サイズ
を示す各曲線は、映像の大きさを一定にするた
め、図中に指定された距離Lにおいて光学系の焦
点距離fをそれぞれ指定された値に設定した場合
を示すものである。 この第8図によれば、固定焦点の場合に比べて
可変焦点の場合の測定精度がすぐれ、しかもその
精度が一定である。 第9図は、第8図において示した距離Lの相対
精度∂L/Lに代えて、誤差∂Lの実際の寸法を示
したものである。 なお、上述した姿勢角の検出及び距離計測を行
うための装置は、ITVカメラその他の画像入力
装置を用いて上記パターンを画像化し、その画像
入力装置に接続した演算装置において、上記パタ
ーンにおける対向位置の2組のマークについての
位置ずれを計測し、前述の演算をできるようにす
ると同時に、距離の演算をも行うようにすればよ
く、それによつて上記姿勢角と距離の計測を実時
間で行うことができる。 [実施例] 平板上に第2図Aに示すような図形を表示し、
その平板を指示腕により水平軸のまわりに角度φ
だけ回転可能に支持させると共に、その支持腕を
鉛直軸のまわりに角度ψだけ回転可能に支持さ
せ、θ=0゜に固定した状態で上記平板を水平軸及
び鉛直軸のまわりに回転させて、距離の計測を行
つた。予め設定した距離Lは、710mmである。 第10図にその計測時の計測誤差を示す。これ
により、前述した誤差の理論値内で計測できるこ
とがわかる。 [発明の効果] 本発明の方法によれば、非常に簡単で安価な装
置により、上記マークパターンに対する相対的な
姿勢と共にそのマークパターンまでの距離を計測
することができ、しかもマークパターンの姿勢の
如何にかかわらず距離計測を行うことができる。 而して、上記姿勢及び距離の計測を比較的簡単
な装置により短時間で実施できるため、移動体の
姿勢及び位置計測のように実時間処理を要求され
る場合に利用するのに有利なものである。
[Table] As shown in Figure 2A, the mark pattern used to measure relative three-dimensional posture and distance in the present invention is placed at four equal positions on the circumference of radius r 0 , with approximately the same diameter. There are marks 1 to 4 in a circular or other arbitrary shape, and this mark pattern provides an x'y'z' arbitrary posture by giving rotation around each coordinate axis to the xyz fixed coordinate system. rotational coordinate system
It is assumed that the center of the circle in which the marks 1 to 4 are arranged is aligned with the origin of the rotating coordinate system on the x'y' plane. The pattern in the above rotating coordinate system is shown in Figure 2B.
In order to observe from the xyz fixed coordinate system as shown in Fig . , r 0 , 0) and convert the coordinates of those marks into coordinates P 1 and P 2 in the xyz fixed coordinate system.The coordinate values of coordinates P 1 and P 2 can be calculated as follows by referring to Table 1. It can be expressed as P 1 {(cosθ・cosψ+sinθ・sinφ・sinψ) r 0 ,
sinθ・cosφ・r 0 , −(cosθ・sinψ−sinθ・sinφ・sinψ) r 0 } P 2 {(−sinθ・cosψ+cosθ・sinφ・sinψ) r 0 ,
cosθ・cosφ・r 0 , (sinθ・sinψ+cosθ・sinφ・cosψ) r 0 } Here, two sets of marks located opposite to the center of the circle in which the above marks 1 to 4 are arranged, namely mark 1, 3 and marks 2 and 4, respectively.
Let the positional deviation in the x-axis direction perpendicular to the viewing direction (z-axis direction) be P31 → (x) and P24 → (x), and the above z
The positional deviation in the y-axis direction perpendicular to the axis and x-axis is expressed as P
31→(y) and P42→(y), measure their positional deviations, and calculate the following γ 1 , γ 2 , and γ 3 , the above can be obtained using a relatively simple formula. x-axis,
Relative attitude angles φ, ψ, and θ about the y- and z-axes can be measured. Note that the calculation formulas for the attitude angles φ, ψ, and θ shown here are merely examples, and are not limited to these. γ 1 =P31/→(y)/P42(y)=2sinθ・cosφ・r 0
/2cosθ・cosφ・r 0 =tanθ ...(1) γ 2 =P24/→(x)/P31(x)=2(sinθ・cosψ
−cosθ・sinφ・sinψ) r 0 /2(cosθ・cosψ+sinθ
・sinφ・sinψ) r 0 = tanθ−sinφ・tanψ/1+tanθ
・sinφ・tanψ……(2) γ 3 =P31/→(x)/P42(y)=2(cosθ・cosψ
+sinθ・sinφ・sinψ)r 0 /2cosθ・cosφ・r 0 =cos
ψ/cosφ+tanθ・tanφ・sinψ……(3) As can be seen from the above equation (1), z of the pattern
The attitude angle θ around the axis can be determined by the following equation, regardless of the attitude angles φ and ψ around the other y- and z-axes. θ=tan -11 ) ...(4) Also, if the value of θ can be calculated in this way, using equations (2) and (3) as simultaneous equations, x of the above pattern
The rotation angles φ, ψ around the axis and the y-axis can be calculated. Note that the distances from the x-axis to mark 1 or mark 3 are the same, and the distances from the x-axis to mark 2 or mark 4 are also the same, so when measuring γ 1 , γ 2 and γ 3 mentioned above, , instead of measuring the distance between marks, it is also possible to measure the distance from the x-axis to each desired mark. The above measurement is performed by appropriately processing an optical image obtained through an optical system, since the mark pattern is measured from a distant position. In this case, since the attitude with respect to the mark pattern is measured based on the ratio of positional deviations in the x and y axis directions for the mark located at the opposing position, measurement can be performed regardless of the distance to the mark pattern. Next, a method of measuring the distance to the posture measurement mark pattern using such a mark pattern will be described. The coordinate P 1 when mark 1 is viewed from the xyz fixed coordinate system is given by the formula described above. Therefore, for example, if the x coordinate of mark 1 is measured and it is R, then the following The radius r 0 of the same circumference on which the four marks are placed can be found using the formula. r 0 =R/cos θ·cos ψ+sin θ·sin φ·sin ψ When measuring the x or y coordinate of the mark as R, the above equation needs to be changed with reference to Table 1. Of course, the value of this radius r 0 is known at the stage of arranging the marks, but since the above radius r 0 is large when the marks are viewed close up and small when viewed from a distance, from this relationship The distance can be found. Now, as shown in Fig. 3, when an object of length S (length corresponding to the above R) is viewed through the optical system from a position of distance L, an image generated at a position of distance b from the optical system. If the size is I, the following relationship holds true. S・b/L=I...(5) Also, in the optical system, there is a relationship of 1/L+1/b=1/f...(6), so the above equation (5) becomes I=S・It can be expressed as 1/(L/f)-1...(7). Therefore, by measuring the size I of the image, the distance L can be determined. However, the measurement can also be facilitated by the following processing. That is, when an object of known length S is viewed from a known reference distance L * using an optical system with a known focal length f * , the size of the image is I * (this can be measured accurately). Then, from the above equation (7), I * = S・1/(L * / f * ) − 1 ... (8) is obtained, and from the above equations (7) and (8), I/ I * = (L * / f * ) - 1 / (L / f) - 1 ... (9
) becomes. Therefore, by rearranging this equation (9), the distance L to the center of gravity of the four marks can be obtained using the following equation. In this case, distance L is independent of S. L=f[(L * /f * -1)・(I * /I)+1]...(1
0) In the above equation (10), if the focal length of the optical system is a constant value, L=f * [(L * /f * -1)・(I * /I) + 1]... (
11) becomes. Furthermore, by using a zoom system, the focal length of the optical system can be varied depending on the distance to the object, and if the size of the image is always constant, then L = f / f * L * , and the distance L can be easily calculated. You can ask for it. In addition, with a fixed focus system, the size of the image changes when the distance L changes, resulting in a measurement error depending on the size of the image, but as described above, by making the focal length of the optical system variable, If the size is always constant, the measurement error will not change depending on the distance. Next, the measurement error when detecting the distance to such a pattern will be considered. From the above-mentioned equation (7), the distance L can be determined as follows: L=f·(S/I+1) (11). Differentiating this equation (11) yields ∂L=(S/I+1)∂f+f(1/I∂S−S/I 2 ∂I) (12). In this equation (12), since S is constant, if ∂S=0, ∂L=L[(∂f/f)−f/b(∂I/I)]...
…(13) becomes. In the above equation, ∂f/f is the focal length setting error, and ∂I/I is the image size setting error. The results of error calculations according to such calculation examples are shown in FIGS. 4 to 9. Figure 4 shows the case of a fixed focus with a constant focal length, L = 710 mm, f = 20 mm, ∂I/I =
0.05, ∂f/f is changed in several steps, and the relative accuracy with respect to the distance L on the horizontal axis is shown as ∂L/L. Note that this figure is in the form of a line graph, but this is because the portions that appear on the minus side are displayed on the plus side. According to FIG. 4, a relatively large error is expected, but in FIGS. 5 and 6, under the same conditions as in FIG. 4, ∂I/I=0.025, or ∂I/I=
When shown as 0.0125, the error is considerably smaller. On the other hand, if you use a zoom system to maintain a variable focus and keep the image size constant,
As can be seen from FIG. 7, an excellent accuracy of 5% or less can be obtained. Moreover, in the case of a fixed focus, the image becomes smaller as the distance increases and the error increases, but in the case of a variable focus, the size of the image is constant, so the image is always constant regardless of the distance. Accuracy can be obtained. Figure 8 shows a comparison of the measurement accuracy in the fixed focus case and the variable focus case under the conditions of ∂I/I=0.05 and ∂f/f=0, and the image size curve is also shown in the figure. It is also listed. Each curve showing the image size in the case of a fixed focus shows the case where the focal length f of the optical system is set to the specified value at the distance L specified in the figure in order to keep the size of the image constant. It is something. According to FIG. 8, the measurement accuracy in the variable focus case is superior to that in the fixed focus case, and moreover, the accuracy is constant. FIG. 9 shows the actual size of the error ∂L instead of the relative accuracy ∂L/L of the distance L shown in FIG. The above-mentioned device for detecting attitude angle and measuring distance converts the above-mentioned pattern into an image using an ITV camera or other image input device, and uses an arithmetic device connected to the image input device to detect opposing positions in the above-mentioned pattern. What is necessary is to measure the positional deviation of the two sets of marks and perform the above calculation, and at the same time calculate the distance, thereby measuring the attitude angle and distance in real time. be able to. [Example] Display a figure as shown in FIG. 2A on a flat plate,
The flat plate is rotated by the pointing arm at an angle φ around the horizontal axis.
and the support arm is rotatably supported by an angle ψ around a vertical axis, and the flat plate is rotated around a horizontal axis and a vertical axis while fixed at θ = 0°, I measured the distance. The preset distance L is 710 mm. FIG. 10 shows the measurement error during the measurement. This shows that measurement can be performed within the theoretical error value described above. [Effects of the Invention] According to the method of the present invention, it is possible to measure the relative posture to the mark pattern as well as the distance to the mark pattern using a very simple and inexpensive device. Distance measurement can be performed regardless of the situation. Since the above-mentioned attitude and distance measurements can be carried out in a short time using a relatively simple device, it is advantageous for use in cases where real-time processing is required, such as when measuring the attitude and position of a moving object. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図A,Bは本発明の姿勢角検出方法につい
て説明するための固定座標系及び回転座標系に関
する説明図、第2図A,Bは上記両座標系間にお
けるパターンの座標変換についての説明図、第3
図は距離計測についての説明図、第4図ないし第
9図は本発明によつて距離を計測する場合の説明
図、第10図は本発明についての実験結果を示す
グラフである。 1〜4……マーク。
1A and 1B are explanatory diagrams regarding a fixed coordinate system and a rotating coordinate system for explaining the attitude angle detection method of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams regarding the coordinate transformation of a pattern between the above two coordinate systems. Figure, 3rd
The figure is an explanatory diagram for distance measurement, FIGS. 4 to 9 are explanatory diagrams for measuring distance according to the present invention, and FIG. 10 is a graph showing experimental results regarding the present invention. 1 to 4...mark.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一つの円周上の4等分位置にそれぞれマーク
があるパターンが直交3軸の周りに適宜回転した
姿勢をとる状態において、このマークパターンを
光学系を通して計測し、上記円の中心に対して対
向位置にあるマークについての視線方向と直交し
かつ互いに直交するx,y軸方向の位置ずれの比
に基づいて、マークパターンとの相対的な姿勢を
計測すると共に、マークパターンを上記光学系に
より結像させたときのx軸またはy軸方向の位置
ずれの量の計測値に基づいて、マークパターンま
での距離計測を行うことを特徴とする姿勢計測用
マークパターンを利用した距離計測方法。
1 In a state where a pattern with marks at four equal positions on one circumference assumes an appropriately rotated attitude around three orthogonal axes, this mark pattern is measured through an optical system and relative to the center of the circle. The relative posture with respect to the mark pattern is measured based on the ratio of the positional deviation in the x and y axis directions, which are orthogonal to the line of sight direction and orthogonal to each other, for the mark at the opposing position. A distance measurement method using a mark pattern for posture measurement, characterized in that the distance to the mark pattern is measured based on the measured value of the amount of positional deviation in the x-axis or y-axis direction when an image is formed.
JP20297085A 1985-09-13 1985-09-13 Distance measuring method utilized attitude measuring mark pattern Granted JPS6263801A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20297085A JPS6263801A (en) 1985-09-13 1985-09-13 Distance measuring method utilized attitude measuring mark pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20297085A JPS6263801A (en) 1985-09-13 1985-09-13 Distance measuring method utilized attitude measuring mark pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6263801A JPS6263801A (en) 1987-03-20
JPH0412801B2 true JPH0412801B2 (en) 1992-03-05

Family

ID=16466175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20297085A Granted JPS6263801A (en) 1985-09-13 1985-09-13 Distance measuring method utilized attitude measuring mark pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6263801A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0392712A (en) * 1989-09-05 1991-04-17 Fanuc Ltd Three-dimensional position recognition by use of image processing device and distance measuring sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6263801A (en) 1987-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7868610B2 (en) Angular motion tracking sensor
EP2350562B1 (en) Positioning interface for spatial query
JP2022500263A (en) Robot calibration for augmented reality and digital twins
JP3053213B2 (en) Device for determining surface shape
JP3045753B2 (en) Remote monitoring system and remote monitoring method
JPH09295043A (en) Method for manufacturing a bent tube
JP2003117861A (en) Robot position correction system
CN106064379A (en) A kind of robot calculates the method for actual brachium automatically
CN104739514A (en) Automatic tracking and positioning method for surgical instrument in large visual field
CN114012507A (en) Identification method for position-independent errors of double rotating shafts of cradle type five-axis machine tool
CN109282774B (en) A device and method for solving the three-degree-of-freedom attitude of a ball joint based on distance measurement
JP2006162537A (en) Calibration method for sensor original position of three-dimensional shape measuring machine
CN103335618B (en) Inner load attitude measurement device for onboard photoelectric platform
JP6812158B2 (en) Discharge occurrence location detection device
JPH0370168B2 (en)
JPH0412801B2 (en)
JPS61265523A (en) Method for detecting posture angle by pattern
JPH09133510A (en) Wheel alignment measurement method
TW202219458A (en) Rotation axis center position measuring method of machine tool
JPH0357409B2 (en)
US10885368B2 (en) Six-dimensional smart target
CN115887011A (en) A method for calibrating the end member of a manipulator
CN102890266A (en) Non-contact detection device and detection method for relative poses between two planes
JP7706335B2 (en) Parallel link mechanism and link actuator
CN207858834U (en) Mechanical arm

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term