阅读说明：本技术 三维计测装置、控制装置及机器人系统 (Three-dimensional measurement device, control device, and robot system ) 是由 若林修一 日野真希子 堀口宏贞 石田大辅 于 2019-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及三维计测装置、控制装置及机器人系统。三维计测装置具备：人体感应信息接收部,接收来自对检测范围内的人进行检测的人体感应传感器的信息；激光照射部,向包括对象物的区域照射激光；照射控制部,将从激光照射部照射的激光的输出控制为第一输出和低于第一输出的第二输出；拍摄部,拍摄被照射有激光的对象物并获取图像数据；以及点群数据生成部,基于图像数据,生成包括对象物的区域的三维点群数据,当人体感应信息接收部从人体感应传感器接收到表示检测范围内没有人的第一信息时,照射控制部使激光的输出为第一输出。(The invention relates to a three-dimensional measurement device, a control device, and a robot system. The three-dimensional measurement device is provided with: a human body induction information receiving unit which receives information from a human body induction sensor which detects a person within a detection range; a laser irradiation unit that irradiates a region including an object with laser light; an irradiation control unit that controls an output of the laser light irradiated from the laser irradiation unit to a first output and a second output lower than the first output; an imaging unit that images an object irradiated with laser light and acquires image data; and a point group data generation unit that generates three-dimensional point group data of a region including the object based on the image data, wherein the irradiation control unit causes the output of the laser light to be a first output when the human body response information reception unit receives first information indicating that no human is present in the detection range from the human body response sensor.)

三维计测装置、控制装置及机器人系统

技术领域

本发明涉及三维计测装置、控制装置及机器人系统。

背景技术

在专利文献1中记载了搭载有三维形状测量装置的多关节机器人。另外，搭载在多关节机器人上的三维形状测量装置具备通过向对象物扫描测量用激光而在对象物部上投影图案的测量用激光照射器，和获取被投影有图案的对象物的图像的受光器，并且构成为基于受光器获取到的图像，进行对象物的三维计测。

专利文献1：日本特开2004-333369号公报

在此，当使用利用了测量用激光的三维形状测量装置进行对象物的三维计测时，为了防备在机器人周围存在人的情况，例如需要采取诸如降低测量用激光的输出(强度)的措施。然而，若降低测量用激光的输出，则存在投影到对象物上的图案的对比度降低、对象物的三维计测精度降低的问题。

发明内容

本发明的三维计测装置其特征在于，使用激光进行对象物的三维计测，所述三维计测装置具备：人体感应信息接收部，接收来自人体感应传感器的信息，所述人体感应传感器检测检测范围内的人；激光照射部，向包括所述对象物的区域照射所述激光；照射控制部，将从所述激光照射部照射的所述激光的输出控制为第一输出和低于所述第一输出的第二输出；拍摄部，拍摄被照射有所述激光的所述对象物并获取图像数据；以及点群数据生成部，基于所述图像数据，生成包括所述对象物的区域的三维点群数据，当所述人体感应信息接收部从所述人体感应传感器接收到表示所述检测范围内没有人的第一信息时，所述照射控制部使所述激光的输出为所述第一输出。

本发明的控制装置其特征在于，与激光照射部和拍摄部连接，所述激光照射部向包括对象物的区域照射激光，所述拍摄部拍摄被照射有所述激光的所述对象物并获取图像数据，所述控制装置具备：人体感应信息接收部，接收来自人体感应传感器的信息，所述人体感应传感器检测检测范围内的人；以及处理器，将从所述激光照射部照射的所述激光的输出控制为第一输出和低于所述第一输出的第二输出，当所述人体感应信息接收部从所述人体感应传感器接收到表示所述检测范围内没有人的第一信息时，所述处理器使所述激光的输出为所述第一输出。

本发明的机器人系统，其特征在于，具备：机器人；人体感应传感器，检测检测范围内的人；三维计测装置，使用激光进行对象物的三维计测；以及机器人控制装置，基于所述三维计测装置的计测结果，控制所述机器人的动作，所述三维计测装置具备：人体感应信息接收部，接收来自检测检测范围内的人的人体感应传感器的信息；激光照射部，向包括所述对象物的区域照射所述激光；处理器，将从所述激光照射部照射的所述激光的输出控制为第一输出和低于所述第一输出的第二输出；以及拍摄部，拍摄被照射有所述激光的所述对象物并获取图像数据，当所述人体感应信息接收部从所述人体感应传感器接收到表示所述检测范围内没有人的第一信息时，所述处理器使所述激光的输出为所述第一输出。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式涉及的机器人系统的整体结构的图。

图2是示出三维计测装置的整体结构的图。

图3是示出图2所示的三维计测装置所具有的光扫描部的平面图。

图4是示出由激光照射部投影的投影图案的平面图。

图5是示出在机器人系统中设定的检测范围的平面图。

图6是示出在本发明的第二实施方式涉及的机器人系统中设定的检测范围的平面图。

图7是示出在本发明的第三实施方式涉及的机器人系统中设定的检测范围的平面图。

图8是示出本发明的第四实施方式涉及的机器人系统所具有的激光照射部的整体结构的图。

图9是示出图8所示的激光照射部所具有的衍射光学元件的平面图。

附图标记说明

1…机器人系统；2…机器人；21…基座；221～226…第一臂～第六臂；24…末端执行器；251～256…第一驱动装置～第五驱动装置；3…人体感应传感器；31…相机；4…三维计测装置；41…激光照射部；42…激光光源；43…衍射光学元件；431～438…衍射光栅；44…光学系统；441…准直透镜；442…棒状透镜；445…投射透镜；45…光扫描部；451…可动部；452…支承部；453…梁部；454…镜子；455…永磁体；456…线圈；457…压电电阻部；47…拍摄部；471…相机；472…拍摄元件；473…聚光透镜；48…控制装置；481…人体感应信息接收部；482…照射控制部；483…光扫描控制部；484…拍摄控制部；485…点群数据生成部；49…致动器；5…机器人控制装置；6…主计算机；61…计算部；A…中心轴；J…转动轴；L…激光；O1～O6…第一轴～第六轴；P…投影图案；S1…最大可动区域；S2、S2’、S2”…高强度激光照射区域；S3、S3’、S3”…激光输出控制区域；S4…机器人驱动控制区域；W…对象物。

具体实施方式

以下，基于附图所示的实施方式，详细说明本发明的三维计测装置、控制装置及机器人系统。

<第一实施方式>

图1是示出本发明的第一实施方式涉及的机器人系统的整体结构的图。图2是示出三维计测装置的整体结构的图。图3是示出图2所示的三维计测装置所具有的光扫描部的平面图。图4是示出由激光照射部投影的投影图案的平面图。图5是示出在机器人系统中设定的检测范围的平面图。

图1所示的机器人系统1是与人共存的、即以人在周围进行作业为前提的人共存型机器人系统。因此，机器人系统1构成为对检测范围内的人的存在进行检测，并与其相应地做出应对。

机器人系统1具有机器人2、感测在机器人2的周围设定的检测范围内的人的人体感应传感器3、使用激光L对对象物W进行三维计测的三维计测装置4、基于三维计测装置4的计测结果控制机器人2的驱动的机器人控制装置5、以及可与机器人控制装置5通信的主计算机6。需要注意的是，这些各部可通过有线或无线进行通信，该通信也可经由如因特网那样的网络来进行。

在这种机器人系统1中，若人体感应传感器3在检测范围内感测到人，则将激光L的输出降低至即使进入检测范围内的人的眼睛也是安全的水平。由此，对于检测范围内的人来说，机器人系统1是安全的。以下，详细说明这种机器人系统1。

<机器人>

机器人2例如是进行精密设备、其构成部件的供料、卸料、搬运及组装等作业的机器人。但是，机器人2的用途没有特别限制。

机器人2是六轴机器人，如图1所示，具有固定于地板或天花板的基座21、围绕第一轴O1转动自如地连结到基座21的第一臂221、围绕第二轴O2转动自如地连结到第一臂221的第二臂222、围绕第三轴O3转动自如地连结到第二臂222的第三臂223、围绕第四轴O4转动自如地连结到第三臂223的第四臂224、围绕第五轴O5转动自如地连结到第四臂224的第五臂225、以及围绕第六轴O6转动自如地连结到第五臂225的第六臂226。另外，在第六臂226上设置有手爪连接部，并且在手爪连接部上安装与机器人2所执行的作业相应的末端执行器24。

另外，机器人2还具有使第一臂221相对于基座21转动的第一驱动装置251、使第二臂222相对于第一臂221转动的第二驱动装置252、使第三臂223相对于第二臂222转动的第三驱动装置253、使第四臂224相对于第三臂223转动的第四驱动装置254、使第五臂225相对于第四臂224转动的第五驱动装置255、以及使第六臂226相对于第五臂225转动的第六驱动装置256。第一驱动装置251～第六驱动装置256分别具有例如作为驱动源的电机、控制电机的驱动的控制器、以及检测电机的旋转量的编码器。此外，第一驱动装置251～第六驱动装置256分别由机器人控制装置5独立地控制。

需要注意的是，机器人2不限于本实施方式的结构，例如，臂的数量既可以是1～5个，也可以是7个以上。另外，例如，机器人2的类型也可以是SCARA机器人、双臂机器人。

<机器人控制装置>

机器人控制装置5从主计算机6接收机器人2的位置指令，并分别独立地控制第一驱动装置251～第六驱动装置256的驱动，以使各臂221～226位于与接收到的位置指令相应的位置。机器人控制装置5例如由计算机构成，具有处理信息的处理器(CPU)、与处理器可通信地连接的存储器以及外部接口。在存储器中保存有可由处理器执行的各种程序，处理器能读入并执行存储器中存储的各种程序等。

<人体感应传感器>

人体感应传感器3感测在机器人2的周围设定的激光输出控制区域S3(检测范围)内有无人。然后，人体感应传感器3将感测的结果发送到三维计测装置4。需要注意的是，以下，将激光输出控制区域S3内没有人时从人体感应传感器3输出的第一信息也称为“未检测到信号”，将激光输出控制区域S3内有人时从人体感应传感器3输出的第二信息也称为“检测到信号”。

只要能实现这样的目的，人体感应传感器3的结构就没有特别限制。如图1所示，本实施方式的人体感应传感器3构成为，具有设置于机器人2的上方、可拍摄激光输出控制区域S3的整个区域的相机31，并且基于由相机31拍摄到的图像数据来感测激光输出控制区域S3内的人。但是，相机31的配置不限于天花板，例如也可以设置于墙壁、设置于可动式或固定式支架、或者设置于地板。另外，相机31的数量没有特别限制，也可以是两个以上。另外，相机31例如也可以设置于机器人2。另外，在这种情况下，后述的相机471也可兼用作相机31。除此以外，作为人体感应传感器3，也可以使用重量传感器、激光传感器、红外线传感器、静电电容型传感器等。

<三维计测装置>

三维计测装置4通过相移法检测对象物W的姿势、位置等。如图2所示，三维计测装置4具有：激光照射部41，向包括对象物W的区域照射激光L；拍摄部47，拍摄被照射有激光L的对象物W并获取图像数据；以及控制装置48，控制激光照射部41、拍摄部47的驱动，或根据拍摄部47获取到的图像数据生成对象物W的三维点群数据。

在这些各构成部分中，激光照射部41和拍摄部47分别固定于机器人2的第五臂225。另外，激光照射部41配置成朝向第五臂225的前端侧(末端执行器24侧)照射激光L，拍摄部47配置成朝向第五臂225的前端侧(末端执行器24侧)拍摄包括激光L的照射范围的区域。

在此，即使第五臂225以外的臂221～224、226活动，也维持末端执行器24位于第五臂225的前端侧的关系。因此，通过将激光照射部41和拍摄部47固定于第五臂225，三维计测装置4总是能向末端执行器24的前端侧发射激光L，并且能拍摄末端执行器24的前端侧。因此，无论通过末端执行器24欲把持对象物W时的姿势、即末端执行器24与对象物W相对的姿势是何种姿势，都能在该姿势下朝向对象物W照射激光L，并且能拍摄对象物W。因此，能更可靠地进行对象物W的三维计测。

但是，激光照射部41和拍摄部47的配置没有特别限制，也可以固定于第一臂221～第四臂224、第六臂226。另外，激光照射部41和拍摄部47也可固定于相互不同的臂。另外，激光照射部41和拍摄部47中至少一方也可固定于基座21、地板、天花板、墙壁等不可动的部位。

激光照射部41具有通过朝向对象物W照射激光L而将规定的投影图案P(参照图4)投影到对象物W的功能。这种激光照射部41具有发射激光L的激光光源42、包括激光L通过的多个透镜的光学系统44、以及将通过光学系统44的激光L朝向对象物W进行扫描的光扫描部45。

激光光源42没有特别限制，例如可使用垂直腔面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔面发射激光器(VECSEL)等半导体激光器。激光L的波长没有特别限制，既可以是可见区域(400nm～700nm)，也可以是不可见区域(400nm以下、1400nm～1mm)，还可以是近红外线区域(700nm～1400nm)。但是，激光L的波长优选为可见区域(400nm～700nm)。在可见区域中，即使激光L进入与机器人2共存的人的眼睛，该人也能立即感到晃眼而表现出眨眼的防御反应。因此，通过将激光L的波长设为可见区域，从而机器人系统1是更安全的。

光学系统44具有：准直透镜441，使从激光光源42发射的激光L平行化；以及棒状透镜442(透镜)，使通过准直透镜441平行化后的激光L成为在与后述的转动轴J平行的方向(图2的纸面进深方向)上延伸的线状。

光扫描部45具有扫描通过棒状透镜442成为线状的激光L的功能。由此，能使激光L二维地(面状)漫射进行照射。这样，通过使激光L二维地漫射，从而激光L的光路越长，每单位面积的输出越发降低。光扫描部45没有特别限制，例如可使用MEMS(Micro ElectroMechanical Systems：微电子机械系统)、电流镜、多面镜等。

本实施方式的光扫描部45由MEMS构成。如图3所示，光扫描部45具有可动部451、支承可动部451的支承部452、连接可动部451和支承部452并使可动部451能够围绕转动轴J相对于支承部452转动的梁部453、配置于可动部451的表面(图3的纸面跟前侧的面)并反射激光L的镜子454、设置于可动部451的背面(图3的纸面里侧的面)的永磁体455、以及与永磁体455相对配置的线圈456。需要注意的是，可动部451、支承部452以及梁部453例如由硅基板一体形成。

这种光扫描部45配置成使得转动轴J与线状的激光L的延伸方向基本一致。于是，当对线圈456施加了驱动信号(交变电压)时，可动部451围绕转动轴J转动，由此扫描线状的激光L。

另外，光扫描部45具有设置于支承部452的压电电阻部457。在压电电阻部457中，电阻值根据随着可动部451围绕转动轴J转动而产生于支承部452的应力发生变化。因此，在光扫描部45中，基于压电电阻部457的电阻值变化，能检测可动部451的转动角。需要说明的是，压电电阻部457能通过在硅基板中掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质来形成。

以上，对激光照射部41进行了说明。如上所述，在这种激光照射部41中，通过光学系统44和光扫描部45使激光L二维地漫射。因此，随着远离激光照射部41，换言之，激光L的光路长度变长，激光L的强度、也就是可被激光L照射的各区域中的每单位时间的能量减小。通过采用这种结构，能更有效地抑制高强度的激光L进入与机器人2共存的人的眼睛。因此，对于与机器人2共存的人来说，机器人系统1是安全的。

需要指出，作为激光照射部41的结构，只要能将规定的投影图案P投影到对象物W上，则没有特别限制。例如，在本实施方式中，通过光学系统44使激光L线状地漫射，但不限于此，例如也可以使用MEMS、电流镜使激光L线状地漫射。也就是说，也可以使用两个光扫描部45对激光L进行二维扫描。另外，例如，也可以使用具有双轴自由度的万向节型MEMS对激光L进行二维扫描。

拍摄部47对投影图案P被投影于至少一个对象物W的状态进行拍摄。即，拍摄部47拍摄包括投影图案P的至少一个对象物W。如图2所示，拍摄部47例如由相机471构成，该相机471具备CMOS图像传感器、CCD图像传感器等拍摄元件472和聚光透镜473。

如图2所示，控制装置48具有接收来自人体感应传感器3的信息的人体感应信息接收部481、控制激光光源42的驱动的照射控制部482、控制光扫描部45的驱动的光扫描控制部483、控制拍摄部47的驱动的拍摄控制部484、以及基于拍摄部47获取到的图像数据生成包括对象物W的区域的三维点群数据的点群数据生成部485。

控制装置48例如由计算机构成，具有处理信息的处理器(CPU)、可通信地连接到处理器的存储器、以及外部接口。在存储器中保存(存储)有可由处理器执行的各种程序，处理器能读入并执行存储器中存储的各种程序等。

光扫描控制部483通过对线圈456施加驱动信号，从而控制光扫描部45的驱动。另外，光扫描控制部483基于压电电阻部457的电阻值变化，检测可动部451的转动角。照射控制部482通过对激光光源42施加驱动信号，从而控制激光光源42的驱动。照射控制部482与光扫描控制部483检测的可动部451的转动同步地从激光光源42发射激光L，在对象物W上形成例如图4所示那样的、以亮度值的明暗表示的条形花纹的投影图案P。

照射控制部482能选择第一输出和低于第一输出的第二输出作为激光L的输出。此外，照射控制部482也可以构成为能进一步选择低于第二输出的第三输出、低于第三输出的第四输出等。也就是说，照射控制部482具有的输出的选择数量没有特别限制。

在此，在可动部451开始转动之后，照射控制部482从激光光源42发射激光L。即，从激光光源42发射激光L的时刻比可动部451开始转动的时刻晚。例如，在可动部451不转动而姿势为一定的状态下发射激光L时，激光L持续照射到相同的位置。假设在激光L的光路上有与机器人2共存的人的眼睛的情况下，激光L持续进入该人的眼睛，根据激光L的强度等，有可能对眼睛造成不良影响。与此相对，如果在发射激光L之前可动部451开始转动，则激光L被扫描，不会持续照射到相同的位置。因此，不易产生上述问题，对于与机器人2共存的人来说，机器人系统1是更安全的。

需要说明的是，照射控制部482也可以基于光扫描控制部483是否对线圈456施加驱动信号来判断可动部451是否转动，但与其相比，优选基于压电电阻部457的电阻值变化来判断可动部451是否转动。例如，考虑到由于光扫描部45的故障、断线等，尽管对线圈456施加了驱动信号，可动部451也可能未开始转动。与此相对，如果基于压电电阻部457的电阻值变化，则当可动部451未开始转动时，压电电阻部457的电阻值不发生变化，因此能可靠地确认可动部451开始转动。因此，对于与机器人2共存的人来说，机器人系统1是更安全的。

拍摄控制部484控制拍摄部47(相机471)的驱动。在此，投影图案P以每次错开π/2的方式被投影四次，拍摄控制部484每次都通过拍摄部47拍摄投影有投影图案P的对象物W。但是，投影图案P的投影次数没有特别限制，只要是能根据拍摄结果计算相位的数量即可。另外，也可以使用节距大的图案或相反小的图案来进行同样的投影和拍摄，并进行相位连接。随着节距的种类的增加，能提高计测范围和分辨率，但与拍摄次数增加相应地，获取图像数据所需的时间增加，机器人2的工作效率降低。因此，只要根据三维计测的精度及计测范围与机器人2的工作效率之间的平衡来适当地设定投影图案P的投影次数即可。

另外，作为拍摄部47的拍摄模式，拍摄控制部484具有以第一曝光时间拍摄对象物W的第一拍摄模式和以比第一曝光时间长的第二曝光时间拍摄对象物W的第二拍摄模式，并能对这些模式进行选择。需要指出，作为拍摄部47的拍摄模式，拍摄控制部484还可以具有以比第二曝光时间长的第三曝光时间拍摄对象物W的第三拍摄模式、以比第三曝光时间长的第四曝光时间拍摄对象物W的第四拍摄模式等。也就是说，拍摄控制部484具有的拍摄模式的数量没有特别限制。

如上所述，照射控制部482能选择第一输出和激光强度比第一输出低的第二输出作为激光L的输出。在照射控制部482选择了第一输出的情况下，拍摄控制部484选择第一拍摄模式。在第一输出中，由于投影足够明亮的投影图案P，因此通过使之为曝光时间短的第一拍摄模式，能够一面抑制相机471所获取的图像的所谓“白色失调”，一面获取具有适度的亮度和对比度的图像数据。另一方面，在照射控制部482选择了第二输出的情况下，拍摄控制部484选择第二拍摄模式。在第二输出中，由于投影比第一输出暗的投影图案P，因此通过使之为曝光时间长的第二拍摄模式，能够一面抑制所谓的“黑色失调”，一面获取具有适度的亮度和对比度的图像数据。

这样，通过根据激光L的输出适当地变更第一拍摄模式和第二拍摄模式，从而无论是以第一输出还是以第二输出投影的投影图案P，均能通过相机471获取进行对象物W的三维计测所需的具有足够亮度和对比度的图像数据。

第一曝光时间及第二曝光时间分别没有特别限制，可根据以第一输出及第二输出投影的投影图案P的亮度适当地设定，例如，优选地在第一拍摄模式和第二拍摄模式中，将曝光量(入射到拍摄元件的光的强度×曝光时间)设定为彼此相等。由此，可使在第一拍摄模式下获取的图像数据和在第二拍摄模式下获取的图像数据更均质。

需要指出，在上述结构中，根据激光L的输出适当变更了曝光时间，但不限于此，例如也可以根据激光L的输出适当地变更光圈值。例如，当照射控制部482选择了第一输出时，拍摄控制部484也可以选择第一光圈值，当照射控制部482选择了第二输出时，拍摄控制部484也可以选择比第一光圈值更靠开放侧的第二光圈值。但是，通过变更光圈值，相机471的景深发生变化，有可能产生图像的散焦等，因此优选如本实施方式那样变更曝光时间。

点群数据生成部485使用相移法，根据拍摄部47获取到的多个图像数据生成包括对象物W的区域的三维点群数据。然后，将由点群数据生成部485生成的三维点群数据发送到主计算机6。需要说明的是，三维点群数据例如是记录图像数据上的各点的三维坐标而得的数据。

主计算机6具有计算部61，计算部61基于从点群数据生成部485接收到的三维点群数据，计算包括对象物W的姿势、位置(空间坐标)等的三维信息。例如，将与对象物W的形状相关的信息存储到计算部61中，并将三维点群数据与对象物W的形状进行匹配，从而能计算对象物W的姿势、位置。但是，本发明不限于此，也可以从三维点群数据获取对象物W的形状。

另外，主计算机6根据计算出的对象物W的三维信息生成机器人2的位置指令，并将生成的位置指令发送到机器人控制装置5。机器人控制装置5基于从主计算机6接收到的位置指令，分别独立地驱动第一驱动装置251～第六驱动装置256，使第一臂221～第六臂226移动到指示的位置。

需要注意的是，在本实施方式中，主计算机6具有计算部61，但不限于此，例如，三维计测装置4、机器人控制装置5既可以具有计算部61，也可以具有其它装置。

以上，说明了机器人系统1的结构。接着，说明机器人系统1的控制方法。如图5所示，机器人系统1具有最大可动区域S1和高强度激光照射区域S2，最大可动区域S1是通过机器人2的驱动，末端执行器24的前端可位于的区域，高强度激光照射区域S2是大于最大可动区域S1、且以第一输出发射的激光L的强度可比规定强度高的区域。此外，在机器人系统1中设定有大于高强度激光照射区域S2、且内包高强度激光照射区域S2的整个区域的激光输出控制区域S3(检测范围)。需要注意的是，在图5中，为了便于说明，分别用圆形表示区域S1～S3，但各区域的形状并没有特别限制。

需要说明的是，上述“规定强度”没有特别限制，例如也可以使其为不对人体造成影响的程度的激光L的强度，还可以使其为以第二输出的激光L的强度。另外，激光输出控制区域S3(检测范围)距激光照射部41在规定距离以下的范围，包括被照射激光L的照射范围。

首先，对在激光输出控制区域S3内没有人的情况、即人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到未检测到信号的情况进行说明。在此，所谓“没有人”是指，人的全部或一部分不存在于激光输出控制区域S3中。在这种情况下，由于在激光输出控制区域S3内没有人，因此高强度的激光L几乎不可能进入人的眼睛。因此，在进行对象物W的三维计测时，照射控制部482以第一输出发射激光L，拍摄控制部484以第一拍摄模式拍摄对象物W。另外，在激光输出控制区域S3内没有人的情况下，机器人2和人几乎不可能发生碰撞。因此，机器人控制装置5以正常移动速度来驱动第一臂221～第六臂226。

接着，对在激光输出控制区域S3内有人的情况、即人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到检测到信号的情况进行说明。在此，所谓“有人”是指，人的全部或一部分存在于激光输出控制区域S3中。在这种情况下，由于在激光输出控制区域S3内有人，因此激光L有可能进入人的眼睛。因此，在进行对象物W的三维计测时，照射控制部482以比第一输出强度低的第二输出发射激光L，拍摄控制部484以曝光时间比第一拍摄模式长的第二拍摄模式拍摄对象物W。另外，在激光输出控制区域S3内有人的情况下，机器人2和人也有可能发生碰撞。因此，机器人控制装置5以比上述正常移动速度慢的移动速度(角速度)来驱动第一臂221～第六臂226。

这样，在激光输出控制区域S3内没有人的情况下，相比激光输出控制区域S3内有人的情况，使用更高强度的激光L，以更短的曝光时间拍摄对象物W。由此，能缩短对象物W的三维计测所需的时间，并能提高机器人2的工作效率(处理速度)。与此相对，在激光输出控制区域S3内有人的情况下，相比激光输出控制区域S3内没有人的情况，使用更低强度的激光L，以更长的曝光时间拍摄对象物W。由此，与激光输出控制区域S3内没有人的情况相比，对象物W的三维计测所需的时间变长，机器人2的工作效率降低，但将激光L的输出降低至即使进入位于激光输出控制区域S3内的人的眼睛也是安全的水平，因此能确保该人的安全。

另外，在激光输出控制区域S3内有人的情况下，相比激光输出控制区域S3内没有人的情况，使第一臂221～第六臂226的移动速度分别减慢。由此，假设机器人2与人接触，也能将其冲击抑制得较小。因此，对于位于激光输出控制区域S3内的人来说，机器人系统1是安全的。

需要注意的是，本发明不限于此，当激光输出控制区域S3内有人时，照射控制部482也可以停止激光L的发射。另外，当激光输出控制区域S3内有人时，拍摄控制部484也可以以第一拍摄模式拍摄对象物W。由此，与以第二拍摄模式拍摄对象物W的情况相比，图像数据的质量变差，对象物W的三维计测的精度降低，但能缩短对象物W的三维计测所需的时间。因此，能提高机器人2的工作效率(处理速度)。另外，当激光输出控制区域S3内有人时，机器人控制装置5也可以分别停止第一臂221～第六臂226的驱动。由此，对于位于激光输出控制区域S3内的人来说，机器人系统1是更安全的。

接着，对在进行对象物W的三维计测的中途，人体感应信息接收部481接收的信号发生变化的情况进行说明。需要注意的是，“进行三维计测的中途”例如可设为从开始激光L的发射以获取第一张图像数据时起直至完成获取最后(在本实施方式中为第四张)的图像数据并停止激光L的发射时为止。

首先，对在进行对象物W的三维计测的中途人从激光输出控制区域S3内避让的情况、即在进行对象物W的三维计测的中途人体感应信息接收部481接收的信号从检测到信号变为未检测到信号的情况进行说明。在这种情况下，照射控制部482将激光L的输出维持为第二输出，直到对象物W的三维计测结束为止，并且拍摄控制部484将相机471的拍摄模式维持为第二拍摄模式。也就是说，在三维计测的中途，虽然人从激光输出控制区域S3内避让，但并非与此相应地将激光L的输出变更为第一输出，将相机471的拍摄模式变更为第一拍摄模式，而是维持激光L的输出、相机471的曝光时间，直到对象物W的三维计测结束为止。

若在进行对象物W的三维计测的中途变更激光L的输出、相机471的曝光时间，则由此导致例如在变更前获取到的图像数据与变更后获取到的图像数据之间产生亮度、对比度的差异，或者在变更激光L的输出时投影图案P产生失真、缺失，对象物W的三维计测的精度有可能降低。与此相对，通过维持激光L的输出、相机471的曝光时间，从而不可能产生上述那样的问题，能够更高精度地进行对象物W的三维计测。

当然，在即使产生上述那样的问题也没有关系的情况、在结构上不会产生上述那样的问题的情况(例如在第一拍摄模式和第二拍摄模式中曝光量相等的情况)等下，与人体感应信息接收部481接收的信号从检测到信号变为未检测到信号相应地，可将激光L的输出从第二输出变更为第一输出，并且将相机471的拍摄模式从第二拍摄模式变更为第一拍摄模式，在变更后的条件下继续进行对象物W的三维计测。由此，与维持激光L的输出、相机471的曝光时间的情况相比，对象物W的三维计测所需的时间缩短，机器人2的工作效率提高。

另外，作为另一控制，也可以是，如果人从激光输出控制区域S3内避让，则中止对象物W的三维计测，将激光L的输出从第二输出变更为第一输出，并且将相机471的拍摄模式从第二拍摄模式变更为第一拍摄模式之后，从头开始重新进行对象物W的三维计测。由此，根据到目前为止的测量进度，与如上所述的维持激光L的输出、相机471的曝光时间的情况相比，对象物W的三维计测所需的时间缩短，机器人2的工作效率提高。

接着，对在进行对象物W的三维计测的中途人进入激光输出控制区域S3内的情况、即在对象物W的三维计测的中途人体感应信息接收部481接收的信号从未检测到信号变为检测到信号的情况进行说明。在这种情况下，如果人进入到激光输出控制区域S3内，则与其相应地，将激光L的输出从第一输出变更为第二输出，并将相机471的拍摄模式从第一拍摄模式变更为第二拍摄模式，在变更后的条件下继续进行对象物W的三维计测。由此，抑制高强度的激光L进入激光输出控制区域S3内的人的眼睛，机器人系统1是更安全的。另外，由于能继续进行对象物W的三维计测，因此，例如与重新进行三维计测的情况相比，对象物W的三维计测所需的时间缩短，机器人2的工作效率提高。

另外，作为另一控制，也可以是，如果人进入到激光输出控制区域S3内，则照射控制部482停止激光L的发射。由此，抑制高强度的激光L进入激光输出控制区域S3内的人的眼睛，机器人系统1是更安全的。需要说明的是，如上所述，在具有第三输出、第四输出等的情况下，也可以是，如果人进入到激光输出控制区域S3内，则照射控制部482将激光L的输出切换为第三输出、第四输出。

在此，激光输出控制区域S3的大小没有特别限制，但在人进入激光输出控制区域S3内后到达高强度激光照射区域S2的时间T1被设定为长于从人进入激光输出控制区域S3内起到激光L的输出从第一输出切换为第二输出或激光L的发射被停止为止的时间T2。由此，能有效地抑制在变更激光L的输出的期间人进入高强度激光照射区域S2内而高强度的激光L进入该人的眼睛。需要指出，时间T1例如能基于作业中的人的移动速度、移动路线等来适当地计算。

以上，详细说明了机器人系统1。如上所述，这种机器人系统1具备机器人2、检测激光输出控制区域S3(检测范围)内的人的人体感应传感器3、使用激光L进行对象物W的三维计测的三维计测装置4、以及基于三维计测装置4的计测结果控制机器人2的动作的机器人控制装置5。另外，三维计测装置4具备向包括对象物W的区域照射激光L的激光照射部41、将从激光照射部41照射的激光L的输出控制为第一输出和低于第一输出的第二输出的照射控制部482、以及拍摄被激光L照射的对象物W而获取图像数据的拍摄部47。另外，当从人体感应传感器3输出了表示激光输出控制区域S3内没有人的信息时，照射控制部482使激光L的输出为第一输出。当在激光输出控制区域S3内没有人时，激光L不可能进入人的眼睛。因此，通过以第一输出发射激光L，从而与以第二输出发射激光L的情况相比，能在对象物W上投影更明亮的投影图案P，相应地，三维计测所需的时间缩短。因此，机器人2的处理速度提高。另一方面，当从人体感应传感器3输出了表示激光输出控制区域S3内有人的信号时，使输出为第二输出。由此，能将激光L的输出降低至即使进入处于激光输出控制区域S3内的人的眼睛也是安全的水平，对于处于激光输出控制区域S3内的人来说，机器人系统1是安全的。

另外，如上所述，三维计测装置4具备：人体感应信息接收部481，接收来自检测激光输出控制区域S3(检测范围)内的人的人体感应传感器3的信息；激光照射部41，向包括对象物W的区域照射激光L；照射控制部482，将从激光照射部41照射的激光L的输出控制为第一输出和低于第一输出的第二输出；拍摄部47，拍摄被激光L照射了的对象物W而获取图像数据；以及点群数据生成部485，基于图像数据生成包括对象物W的区域的三维点群数据。此外，当人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3内没有人的第一信息时，照射控制部482使激光L的输出为第一输出。当激光输出控制区域S3内没有人时，激光L不可能进入人的眼睛。因此，通过以第一输出发射激光L，从而与以第二输出发射激光L的情况相比，能在对象物W上投影更明亮的投影图案P，相应地，三维计测所需的时间缩短。因此，机器人2的处理速度提高。

另外，如上所述，当人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3内有人的第二信息时，照射控制部482使激光L的输出为第二输出。由此，能将激光L的输出降低至即使进入处于激光输出控制区域S3内的人的眼睛也是安全的水平，对于处于激光输出控制区域S3内的人来说，机器人系统1是安全的。

另外，如上所述，当以第二输出开始激光L的照射，并在激光L的照射完成之前人体感应信息接收部481接收到第一信息时，照射控制部482维持以第二输出进行的激光L的照射。也就是说，即使在三维计测的中途人体感应信息接收部481接收的信号从检测到信号变为未检测到信号，也维持激光L的输出、相机471的曝光时间直到对象物W的三维计测结束。若在计测的中途变更激光L的输出、相机471的曝光时间，则由此导致例如在图像数据内产生亮度、对比度的差异，或在变更前的图像数据与变更后的图像数据之间产生亮度、对比度的差异，或者在切换激光L的输出时投影图案P产生失真、缺失，对象物W的三维计测的精度有可能降低。因此，通过维持激光L的输出、相机471的曝光时间，从而不可能产生上述那样的问题，并能更高精度地进行对象物W的三维计测。

另外，如上所述，当以第一输出开始激光L的照射，并在激光L的照射完成之前人体感应信息接收部481接收到第二信息时，照射控制部482将激光L的输出切换为第二输出、或停止激光L的照射。由此，对于处于激光输出控制区域S3内的人来说，机器人系统1是安全的。

另外，如上所述，具有控制拍摄部47的拍摄模式的拍摄控制部484。另外，拍摄控制部484具有拍摄部47的曝光时间为第一曝光时间的第一拍摄模式和拍摄部47的曝光时间比第一曝光时间长的第二拍摄模式，作为拍摄模式，并且当激光L的输出为第一输出时，拍摄控制部484使拍摄模式为第一拍摄模式。这样，在照射高强度的激光L的情况下，通过使曝光时间为短时间的曝光时间，从而能够获取具有适当的亮度和对比度的图像数据。因此，能更高精度地进行对象物W的三维计测。

另外，如上所述，当激光L的输出为第二输出时，拍摄控制部484使拍摄模式为第二拍摄模式。这样，在照射低强度的激光L的情况下，通过使曝光时间为长时间的曝光时间，从而能够获取具有适当的亮度和对比度的图像数据。因此，能更高精度地进行对象物W的三维计测。

另外，如上所述，激光照射部41具有使激光L漫射的镜子454。这样，通过使激光L漫射，从而随着远离激光照射部41，激光L的强度降低，因此三维计测装置4是更安全的。

另外，如上所述，激光照射部41具有作为使激光L漫射的透镜的棒状透镜442。这样，通过使激光L漫射，从而随着远离激光照射部41，激光L的强度降低，因此三维计测装置4是更安全的。

另外，控制装置48具备：人体感应信息接收部481，接收来自检测激光输出控制区域S3内的人的人体感应传感器3的信息；以及照射控制部482，将从激光照射部41照射的激光L的输出控制为第一输出和低于第一输出的第二输出。另外，当人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3内没有人的第一信息时，照射控制部482使激光L的输出为第一输出。当激光输出控制区域S3内没有人时，激光L不可能进入人的眼睛。因此，通过以第一输出发射激光L，从而与以第二输出发射激光L的情况相比，能在对象物W上投影更明亮的投影图案P，相应地，三维计测所需的时间缩短。因此，机器人2的工作效率提高。

<第二实施方式>

图6是示出在本发明的第二实施方式涉及的机器人系统中设定的检测范围的平面图。

在以下的说明中，围绕第二实施方式的机器人系统与上述实施方式的不同点进行说明，并省略对相同事项的说明。除了设定有激光输出控制区域S3和比激光输出控制区域S3宽的机器人驱动控制区域S4作为检测范围以外，第二实施方式的机器人系统1与上述第一实施方式的机器人系统1基本相同。需要指出，在图6中，对与上述实施方式同样的结构标注同一附图标记。

如图6所示，机器人系统1具有最大可动区域S1和高强度激光照射区域S2，最大可动区域S1是通过机器人2的驱动，末端执行器24的前端可位于的区域，高强度激光照射区域S2是以第一输出发射的激光L的强度可比规定强度高的区域。此外，在机器人系统1中，作为检测范围，设定有用于控制激光L的输出的激光输出控制区域S3和用于控制机器人2的驱动的机器人驱动控制区域S4。高强度激光照射区域S2大于最大可动区域S1，并且内包最大可动区域S1的整个区域。

接着，对这种结构的机器人系统1的驱动方法进行说明。首先，对人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示机器人驱动控制区域S4内没有人的信号的情况进行说明。在这种情况下，由于在机器人驱动控制区域S4内没有人，因此机器人控制装置5以正常移动速度驱动第一臂221～第六臂226。

接着，对人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示机器人驱动控制区域S4内有人的信号的情况进行说明。在这种情况下，在机器人2的附近有人，由于人的活动，该人与机器人2有可能接触。因此，机器人控制装置5以比上述正常移动速度慢的移动速度驱动第一臂221～第六臂226。

这样，在机器人驱动控制区域S4内有人的情况下，相比机器人驱动控制区域S4内没有人的情况，使第一臂221～第六臂226的移动速度减慢。由此，假设机器人2与人接触，也能将其冲击抑制得较小。因此，对于处于机器人驱动控制区域S4内的人来说，机器人系统1是安全的。

需要说明的是，在激光输出控制区域S3内有人的情况下、没有人的情况下的控制方法与上述第一实施方式相同。通过这样的第二实施方式，也能发挥与上述第一实施方式同样的效果。

<第三实施方式>

图7是示出在本发明的第三实施方式涉及的机器人系统中设定的检测范围的平面图。

在以下的说明中，围绕第三实施方式的机器人系统与上述实施方式的不同点进行说明，并省略对相同事项的说明。除了激光L的输出为第一输出～第三输出并且激光输出控制区域S3被分成两个区域以外，第三实施方式的机器人系统1与上述第一实施方式的机器人系统1基本相同。需要注意的是，在图7中，对与上述实施方式同样的结构标注同一附图标记。

在本实施方式的机器人系统1中，作为激光L的输出，照射控制部482具有第一输出、低于第一输出的第二输出、以及低于第二输出的第三输出，并能对这些输出进行选择。另一方面，作为拍摄部47的拍摄模式，拍摄控制部484具有以第一曝光时间拍摄对象物W的第一拍摄模式、以比第一曝光时间长的第二曝光时间拍摄对象物W的第二拍摄模式、以及以比第二曝光时间长的第三曝光时间拍摄对象物W的第三拍摄模式，并能对这些模式进行选择。

如图7所示，机器人系统1具有：最大可动区域S1，是通过机器人2的驱动，末端执行器24的前端可位于的区域；高强度激光照射区域S2’，是以第一输出发射的激光L的强度可比规定强度高的区域；以及高强度激光照射区域S2”，是以第二输出发射的激光L的强度可比规定强度高的区域。此外，在机器人系统1中，作为检测范围，设定有用于控制激光L的输出的激光输出控制区域S3’、S3”。激光输出控制区域S3’大于高强度激光照射区域S2’，并且内包高强度激光照射区域S2’的整个区域。另外，激光输出控制区域S3”大于高强度激光照射区域S2”，并且内包高强度激光照射区域S2”的整个区域。

接着，对这种结构的机器人系统1的驱动方法进行说明。首先，对人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3’中没有人的信号的情况进行说明。在这种情况下，由于激光输出控制区域S3’内没有人，因此高强度的激光L几乎不可能进入人的眼睛。因此，在进行对象物W的三维计测时，照射控制部482以第一输出发射激光L，拍摄控制部484以第一拍摄模式拍摄对象物W。

接着，对人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3’中有人的信号的情况进行说明。在这种情况下，由于激光输出控制区域S3’内有人，因此若以第一输出发射激光L，则高强度的激光L有可能进入该人的眼睛。因此，在进行对象物W的三维计测时，照射控制部482以比第一输出强度低的第二输出发射激光L，拍摄控制部484以曝光时间比第一拍摄模式长的第二拍摄模式拍摄对象物W。

接着，对人体感应信息接收部481从人体感应传感器3接收到表示激光输出控制区域S3”中有人的信号的情况进行说明。这种情况下，由于激光输出控制区域S3”内有人，因此即使是以第二输出的驱动，高强度的激光L也有可能进入该人的眼睛。因此，在进行对象物W的三维计测时，照射控制部482以比第二输出强度低的第三输出发射激光L，拍摄控制部484以曝光时间比第二拍摄模式长的第三拍摄模式拍摄对象物W。

通过这样的第三实施方式也能发挥与上述第一实施方式同样的效果。

<第四实施方式>

图8是示出本发明的第四实施方式涉及的机器人系统所具有的激光照射部的整体结构的图。图9是示出图8所示的激光照射部所具有的衍射光学元件的平面图。

在以下的说明中，围绕第四实施方式的机器人系统与上述实施方式的不同点进行说明，并省略对相同事项的说明。除了激光照射部41的结构不同以外，第四实施方式的机器人系统1与上述第一实施方式的机器人系统1基本相同。需要注意的是，在图8中，对与上述实施方式同样的结构标注同一附图标记。

如图8所示，本实施方式的激光照射部41具有发射激光L的激光光源42、包括投射透镜445的光学系统44、位于激光光源42与投射透镜445之间的衍射光学元件43、以及使衍射光学元件43围绕中心轴A旋转的致动器49。另外，如图9所示，衍射光学元件43具有围绕中心轴A配置的8模式的衍射光栅431～438。于是，通过使衍射光学元件43围绕中心轴A旋转，能使规定的衍射光栅431～438位于激光L的光路上。需要注意的是，虽未图示，但衍射光栅431～434呈相位各错开π/2样的条纹状。衍射光栅435～438呈投射面上的投影图案的相位各错开π/2样的条纹状，并且投射面上的投影图案的节距是衍射光栅431～434的投射图案的节距的两倍。

在这种结构的激光照射部41中，通过使衍射光栅431～438依次位于激光L的光路上，能将八个投影图案P依次投影到对象物W上。

在这样的第四实施方式中，激光照射部41具有用于使激光L漫射的衍射光学元件43。这样，通过使激光L漫射，从而随着远离激光照射部41，激光L的强度降低，因此三维计测装置4是更安全的。

以上，基于图示的实施方式说明了本发明的三维计测装置、控制装置及机器人系统，但本发明并不限于此，各部的结构能替换为具有同样功能的任意结构。另外，也可对本发明添加其它任意的结构物。