【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速視覚フィードバック装置に関し、特に、視覚センサ、触覚センサ、赤外線センサ、レンジセンサ、レーダなどの各種センサアレイ情報を処理することにより、ロボットの視覚機能を実現し、また、外界状況の認識や判断を行ったり、運動する対象物への追従を行ったりするとともに、生産システムにおける対象物の検査や位置決めを行う場合などに用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生産システムをロボット化したり、ＦＡ化（ファクトリー・オートメーション化）したりするために必要な要素技術として、センシングと呼ばれる技術がある。 この技術は、上記生産システムのロボット化やＦＡ化において最も重要な技術の一つであり、
製品の信頼性をより一層高め、かつ高品質な製品の生産を行うのに役立っている。

【０００３】従来より、このセンシング技術を用いた生産システムなどの制御は、単一の信号量を用いたフィードバック制御により行われることが多かった。 このフィードバック制御では、フィードバックループ中において用いる信号量として、視覚センサ装置などにより得られる画像視覚情報などのパターン量を導入することにより、制御の可能性を大きく広げることができる。 これが視覚フィードバックと呼ばれる技術であり、この視覚フィードバック技術は、近年盛んに研究されるようになってきている。

【０００４】視覚センサ装置を用いた視覚フィードバック装置では、触覚センサや赤外線センサなどの他のセンサでは得ることができない非常に多くの情報量を含んだ画像情報（対象物の形状、位置などの情報）を、遠隔に設置されたモニタなどを通して作業者が目で見るようにして確認できるようにする。 そして、その表示結果に基づいて作業状況を判断し、これによって生産システムなどを制御するような機能を実現することができる。

【０００５】この視覚フィードバック技術を用いた従来例として、例えば、論文「 ACSanderson and LEWei
ss, “Adaptive Visual Servo Control of Robots,”Ro
botVision, A.Pugh, Ed., London:IFS Publications, 1
983, pp.107-116」に記載されたものが挙げられる。 この論文中において、p.108, Fig.1. は、ロボットアームやマニピュレータを制御して、作業対象に対するマニピュレータなどの相対位置と相対姿勢とを目標状態となるようにするための装置を示した図である。 これは、視覚フィードバック装置の代表的な構成を示す図である。

【０００６】このような視覚フィードバック装置では、
その動作速度を高速化することにより、様々な分野に渡ってその応用範囲を広げることができる。 一方、最近では、ロボットアームやマニピュレータを高速に動作させることができるようにしたものが開発されてきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の視覚フィードバック装置では、視覚センサ装置の動作速度がマニピュレータの動作速度に対して低速であるため、マニピュレータの高速性を十分に活かすことができなく、非常に限られた状況でしか本装置を適用することができなかった。

【０００８】すなわち、従来の視覚フィードバック装置においては、ビデオカメラと画像処理装置とが組合されて構成されたものが視覚センサ装置として用いられている。 このため、視覚センサ装置は、ビデオカメラの３０
フレーム／秒（ビデオレート）という速度以下でしか動作することができない。

【０００９】しかし、高速動作可能なマニピュレータが視覚フィードバック技術に適用されるようになるに伴って、ロボットシステムや生産システム、あるいは視覚データを用いた検査装置などでは、上記ビデオレートよりはるかに高速に動作させることができる視覚センサ装置が必要とされてきている。

【００１０】この問題を解決するために、従来より、例えば、「石川：“大規模並列処理機構による視覚機能の工学的実現”、理研シンポジウム第１２回非接触計測と画像処理、１９９１年１０月」で示されるような高速動作可能な視覚センサ装置が提案されている。

【００１１】この装置では、そのアーキテクチャを工夫することにより回路のコンパクト化を図り、１チップ上に多数のプロセッサを集積できるようにした並列処理機構を実現することによって、処理機能の汎用性、集積化、高速性を同時に実現できるようにすることを目指している。

【００１２】そして、この目的を達成するために、複数のセンサを二次元面状に並べて構成したセンサアレイと、各々のセンサから出力されるデータに所定の処理を施すための複数のプロセッサを各々のセンサに一対一に結合させて構成したプロセッサアレイとを組み合わせることにより、視覚センサ装置を構成している。 このようにして、視覚センサ装置に並列処理方式を採用することにより、視覚データの取り込みと、この視覚データを用いる多様な処理とを非常に高速に行うことができるようになる。

【００１３】ここで、上記センサアレイから出力されるデータは、二次元的な広がりをもった二次元データである。 また、この二次元データに並列処理を施すことにより上記プロセッサアレイから出力される処理結果も、二次元的な広がりをもった二次元データである。

【００１４】したがって、例えば、プロセッサアレイのフィルタ処理により、対象物の画像のノイズ成分を除去したり、対象物の画像のエッジ検出を行ったり、動く対象物のみの抽出を行ったりした場合の処理結果は、すべて二次元データである。 そして、この二次元データは、
データ量が非常に多いデータである。

【００１５】ところで、上記のような視覚センサ装置は、プロセッサアレイの処理結果である二次元データを視覚センサ装置の外部に高速に転送する機能を備えていない。 したがって、この視覚センサ装置を視覚フィードバック装置に適用した場合、プロセッサアレイを構成する各プロセッサでは局所的に高速な処理を行うことができるが、その処理結果を視覚センサ装置の外部に送出するのに多くの時間がかかってしまう。 このため、視覚フィードバック装置全体で見ると、結局は制御に長い時間がかかってしまうという問題があった。

【００１６】また、視覚センサ装置から外部に転送される二次元データを視覚センサ装置の外部で新たに高速に処理しないと、対象物の位置や視覚センサ装置自身の姿勢などを高速に制御するのに必要な制御情報を得ることができない。 このため、上記プロセッサアレイの処理の高速性を十分に活かすことができず、視覚フィードバック装置全体を高速に動作させることができないという問題があった。

【００１７】本発明は、このような問題を解決するために成されたもので、視覚フィードバック制御全体を一貫して高速に行うことができる高速視覚フィードバック装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記課題を解決するために、従来より提案されているセンサアレイとプロセッサアレイとからなる視覚センサ装置に加えて、変換装置と外部処理装置と制御装置とを新たに設けて、これらの装置全体で高速視覚フィードバック装置を構成している。

【００１９】上記変換装置は、視覚センサ装置にて高速に行われた制御対象の画像取り込みとその画像処理との結果得られる二次元データを変換して、制御対象または視覚センサ装置の位置や向きを制御するために必要なデータ量が少ない特徴データを生成するものである。 この変換装置は、センサアレイやプロセッサアレイと同じＬ
ＳＩ上に構成するか、または上記二次元データを高速に受け取ることができるように、センサアレイやプロセッサアレイと密に結合させて構成する。

【００２０】また、上記外部処理装置は、上記変換装置にて生成された特徴データをもとにして、制御装置を駆動するための制御信号を生成するものである。 ここで、
外部処理装置に入力される特徴データ、および外部処理装置から出力される制御信号は、ともにデータ量が少ないデータである。 このため、センサアレイやプロセッサアレイが構成されているＬＳＩとは別個に外部処理装置を構成しても、高速視覚フィードバック装置全体の性能が低下することはない。 したがって、外部処理装置は、
センサアレイやプロセッサアレイと同じＬＳＩ上に構成しても、このＬＳＩとは別個に構成してもよい。

【００２１】また、上記制御装置は、上記外部処理装置にて生成された制御信号に従って、制御対象または視覚センサ装置自体の位置や向きを制御するものであり、生産システムにおけるロボットの動的制御において用いられている高速なサンプリング周期をもつ制御信号と同等の高速性をもって応答することができるものを用いている。

【００２２】

【作用】以下、本発明の作用について説明する。 本発明の高速視覚フィードバック装置において、視覚フィードバックループ中にて用いられるフィードバック情報は、
センサアレイ、プロセッサアレイ、変換装置、外部処理装置、制御装置の順で各装置に入力され、各装置において所定の処理が施される。

【００２３】すなわち、センサアレイにより取り込まれた対象物の画像データなどから成る二次元データは、プロセッサアレイを構成する複数のプロセッサにより、高速に並列処理が施される。 そして、各プロセッサにより並列処理された二次元データは、変換装置により、対象物自身または対象物の特定の特徴点の位置、向き、ずれ量などを表すデータ量が少ない特徴データに変換される。

【００２４】次いで、変換装置にて変換された特徴データは、外部処理装置に送出され、この外部処理装置により、対象物の位置または高速視覚フィードバック装置自身の向きなどを制御するための制御信号が生成される。
そして、制御装置により、対象物の位置や高速視覚フィードバック装置の向きなどが上記制御信号に基づいて制御される。

【００２５】以上のように、変換装置は、プロセッサアレイから大量の二次元データを入力し、この二次元データをデータ量が少ない特徴データへと変換した後に、この特徴データを外部処理装置に送出する。 このことを、
複数のセンサがＮ×Ｎの格子状に並べられてセンサアレイが構成されるとともに、複数のプロセッサが各々のセンサに一対一に結合されてプロセッサアレイが構成されている場合を例にとって以下に説明する。

【００２６】まず、プロセッサアレイでは、プロセッサアレイを構成する各々のプロセッサにおいて局所的に、
センサアレイの各センサから出力されるデータに所定の処理を施すことにより、各プロセッサにてデータの並列処理を進める。 そして、プロセッサアレイは、この並列処理の結果得られるデータを変換装置に送出する。

【００２７】ところで、プロセッサアレイは、Ｎ×Ｎ個のプロセッサの並列処理で生成されたデータの全体から所定の特徴データを生成する機能を有していない。 このため、プロセッサアレイから出力されるデータは、センサアレイから出力されるデータと同様に、Ｎ×Ｎの二次元的な広がりをもった二次元データである。 つまり、本例においては、このＮ×Ｎの二次元的な広がりをもった二次元データがプロセッサアレイの出力データであり、
かつ変換装置の入力データであると言える。

【００２８】このＮ×Ｎの二次元的な広がりをもった二次元データは、そのデータ量が非常に多いデータである。 一方、プロセッサアレイは、その処理結果である二次元データを外部へ高速に転送するための機能を備えていない。 このため、プロセッサアレイにて生成した二次元データをそのまま外部へ転送したのでは、すべてのデータを転送するのに多くの時間がかかってしまう。 そこで本発明では、プロセッサアレイで生成した二次元データを外部に転送する前の段階で、変換装置を用いて大量の二次元データをデータ量が少ない特徴データに変換しておくようにしている。

【００２９】この特徴データは、高速視覚フィードバック装置の使用目的に応じて、適切なものを選択する必要がある。 例えば、対象物の特定の特徴点を認識するための処理が行われている場合には、その特徴点が検出されたプロセッサの出力は“１”とされ、特徴点が検出されなかった他のプロセッサの出力は“０”とされる。 このように、各プロセッサにおいて並列処理がなされた段階では、これにより得られるデータは、データ量の多い二次元データである。

【００３０】しかし、変換装置を用いて、例えば、二次元データをＸ方向およびＹ方向の位置を示す信号に変換することにより、対象物の特定の特徴点の位置を検出することができるとともに、その特徴点の位置を示す位置情報のデータ量を非常に少なくすることができる。

【００３１】あるいは、より単純な回路として、Ｎ×Ｎ
個の入力をもつＯＲ論理回路を変換装置として用いてもよい。 この場合には、プロセッサアレイから出力されてＯＲ論理回路に入力されるＮ×Ｎ個のデータの中に一つでも“１”があれば、ＯＲ論理回路の出力は“１”とされる。 これにより、検出したい特徴点が対象物中に存在しているかどうかの情報を得ることができる。

【００３２】このようにして、高速視覚フィードバック装置全体が行う制御にとって必要な情報を、この変換装置の部分で取り出しておく。 このとき、センサアレイとプロセッサアレイと変換装置とをそれぞれ高速に動作させる。 これにより、変換装置は、プロセッサアレイから送られてくる二次元データを、データ量が少なく、かつ無駄の少ない特徴データに高速に変換することができる。

【００３３】外部処理装置は、以上のようにして生成した特徴データを変換装置から入力する。 そして、外部処理装置は、次段の制御装置を駆動するための制御信号であって、生産システムにおけるロボットの動的制御などに用いられている制御信号と同程度に高速なサンプリング周期をもつ制御信号を上記特徴データに基づいて生成し、この制御情報を制御装置へ送出する。

【００３４】制御装置は、外部処理装置から送られてくる制御信号のサンプリング周期と同程度に高速に応答して動作し、対象物または高速視覚フィードバック装置自体の位置、向きなどを制御する。

【００３５】以上のように動作する高速視覚フィードバック装置において、例えば、不規則かつ高速に運動する対象物を追従するような制御を行う場合は、変換装置は、着目している対象物の特徴点がセンサアレイの中央からどれだけズレているかを表すデータを特徴データとして生成する。 また、外部処理装置は、このズレを小さくするための信号系列を、制御装置を制御するための制御信号として生成する。 さらにまた、制御装置は、上記制御信号に基づいて、上記ズレを小さくするように視覚センサ装置の向きを制御する。

【００３６】また、対象物の位置決めの制御を行う場合においては、変換装置は、対象物が目標とする位置からどれだけズレているかを表すデータを特徴データとして生成する。 また、外部処理装置は、この位置ズレを小さくするための信号系列を、制御装置を制御するための制御信号として生成する。 さらにまた、制御装置は、上記制御信号に基づいて、上記位置ズレを小さくするように対象物の位置を調節する。

【００３７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 図１は、本発明の高速視覚フィードバック装置の一実施例を示す図である。 図１に示すように、本実施例による高速視覚フィードバック装置は、変換装置１、外部処理装置２、Ｘ方向制御装置３、Ｙ方向制御装置４、センサアレイ５およびプロセッサアレイ６により構成されている。

【００３８】ここで、センサアレイ５、プロセッサアレイ６および変換装置１から成る視覚センサ装置は、ＬＳ
Ｉ（大規模集積回路）７に一体化されて構成されている。 そして、Ｘ方向制御装置３とＹ方向制御装置４とにより、このＬＳＩ７の向きが制御されるように成されている。

【００３９】また、外部処理装置２は、簡単な回路構成によりＬＳＩ７に一体化させて構成するようにしてもよいし、汎用のマイクロコンピュータであってもよい。 なお、外部処理装置２をＬＳＩ７に一体化させて構成した場合には、高速視覚フィードバック装置の実装規模を小さくすることができる。

【００４０】図２は、センサアレイ５とプロセッサアレイ６の一実施例を示す模式図である。 なお、このセンサアレイ５とプロセッサアレイ６は、従来例のところで述べたものと同様に、処理機能の汎用性、集積化、高速性を同時に実現することができるようにしたものである。

【００４１】図２に示すように、センサアレイ５は、複数のセンサが横方向に５ ₁₁ ，５ ₁₂ ，…，５ _1NというようにＮ列並べられるとともに、縦方向に５ ₁₁ ，５ ₂₁ ，…，
５ _N1というようにＮ行並べられることにより、Ｎ×Ｎの正方格子状に並べられて構成されている。 また、プロセッサアレイ６は、複数のプロセッサ６ ₁₁ ，６ ₁₂ ，…，６
_NNが、上記各センサ５ ₁₁ ，５ ₁₂ ，…，５ _NNに一対一に結合されて、Ｎ×Ｎの正方格子状に並べられて構成されている。

【００４２】以下に示す例では、Ｎ＝１００、つまり合計１０，０００個のセンサが１００個×１００個の正方格子状に並べられて、センサアレイ５が構成されているものとする。 この例の場合、プロセッサアレイ６は、合計１０，０００個のプロセッサが１００個×１００個の正方格子状に並べられて構成されている。

【００４３】センサアレイ５を構成する各センサ５ ₁₁ ，
５ ₁₂ ，…，５ _NNは、センシングしようとする対象物の位置や視覚センサ装置の向きにより決定される対象物の画像データを取り込む。 そして、各々のセンサ５ ₁₁ ，
５ ₁₂ ，…，５ _NNは、取り込んだ画像データを、対応する各プロセッサ６ ₁₁ ，６ ₁₂ ，…，６ _NNに送出する。

【００４４】各プロセッサ６ ₁₁ ，６ ₁₂ ，…，６ _NNは、外部から順次送り込まれてくるプログラム命令などに従って、図２中において矢印で示す通信手段８を通して近傍のプロセッサと互いに通信を行いながら、各センサ５ ₁₁ ，５ ₁₂ ，…，５ _NNより与えられる画像データに所定の処理を施す。 このようにしてプロセッサアレイ６は、
センサアレイ５より与えられる画像データなどの二次元データを並列処理する。

【００４５】次に、本実施例による高速視覚フィードバック装置の動作を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。 なお、図３は、不規則かつ高速に運動する対象物を追従するような制御を行う場合についての高速視覚フィードバック装置の動作を示したものである。

【００４６】図３において、ステップＰ１では、対象物の位置と視覚センサ装置の向きとにより決定される画像データを、センサアレイ５による撮像によって取り込む。 そして、センサアレイ５は、この撮像により得た画像データを対象物画像データとしてプロセッサアレイ６
に送出する。

【００４７】次に、ステップＰ２において、プロセッサアレイ６は、その構成要素である１０，０００個のプロセッサにより、ステップＰ１にてセンサアレイ５により取り込まれた対象物画像データに超高速に並列処理を施すことによって、対象物画像データの中から着目している対象物のデータを高速に検出する。

【００４８】そして、プロセッサアレイ６は、このようにして検出した対象物データの中から、追従しようとする特徴点、例えば、四角形の特定の頂点などの存在分布を表すデータを、並列処理された二次元データとして変換装置１に送出する。 つまり、１００個×１００個の正方格子状に並べられた１０，０００個のプロセッサのうち、特徴点を検出したプロセッサは“１”を送出し、特徴点を検出しなかった他のプロセッサは“０”を送出する。 したがって、この段階で、並列処理された二次元データは、１０，０００個のデータから成っている。

【００４９】次に、ステップＰ３において、変換装置１
は、プロセッサアレイ６から送られてくる対象物の特徴点の存在分布データをもとに、特徴点が存在する位置を表す位置情報を特徴データとして抽出する。 この場合、
四角形の頂点の位置を表す特徴データは、例えば、センサアレイ５の中央を基準としたＸ，Ｙ座標におけるＸ方向およびＹ方向の位置を表す座標データになる。

【００５０】このようにして、変換装置１は、１０，０
００個のデータから成る大量の二次元データを、座標データという非常にデータ量が少ない特徴データに変換する処理を行う。

【００５１】なお、変換装置１では、このステップＰ３
で、複数の特徴点を抽出したのち、それらの特徴点の重心を求める処理を行うようにしてもよい。 これによって求められる特徴データは、例えば、対象物の特徴点の重心が一つであれば、重心のＸ方向およびＹ方向の位置を表す２個のデータとなる。

【００５２】次に、ステップＰ４において、外部処理装置２は、変換装置１により求められた座標データを用いて、Ｘ方向制御装置３を駆動するためのＸ方向制御信号と、Ｙ方向制御装置４を駆動するためのＹ方向制御信号とを生成する。 そして、外部処理装置２は、これにより生成したＸ方向制御信号とＹ方向制御信号とを、それぞれＸ方向制御装置３およびＹ方向制御装置４に送出する。

【００５３】例えば、Ｘ方向制御装置３およびＹ方向制御装置４が視覚センサ装置の向きを制御するためのパルスモータで構成されている場合を考える。 この場合には、外部処理装置２は、着目している四角形の頂点が上述したセンサアレイ５のＸ，Ｙ座標の中央にくるように、視覚センサ装置の向きのズレを補正するようなパルス信号をＸ方向制御装置３およびＹ方向制御装置４に次々と送出する。

【００５４】次に、ステップＰ５において、Ｘ方向制御装置３およびＹ方向制御装置４は、外部処理装置２から送られてくる制御信号に従って、視覚センサ装置の向きを調節する。 そして、この調節によって、着目している四角形の頂点がセンサアレイ５の撮像によって得られる対象物の撮像領域の中央にくるようにする。

【００５５】上述したように、追従しようとする対象物は不規則かつ高速に運動しているので、着目している四角形の頂点も対象物の運動に伴って常に移動している。
したがって、ステップＰ１〜Ｐ５の処理が終わった後は、ステップＰ６でフィードバック制御を続行することを確認してステップＰ１に戻り、そのときの対象物の位置と視覚センサ装置の向きとにより決定される画像データを新たに取り込んで、四角形の頂点が撮像領域の中央にくるように、再びステップＰ１〜Ｐ５の処理を繰り返す。

【００５６】以上のように、本実施例においては、プロセッサアレイ６におけるデータの超並列処理により、センサアレイ５により取り込まれた二次元データを高速に処理するとともに、この二次元データを視覚センサ装置の外部に転送する前に、変換装置１により二次元データをデータ量が少ない特徴データに変換してから転送するようにすることにより、大量の二次元データを外部に転送する必要がなくなり、転送時間を短くすることができる。 このため、全体として、視覚フィードバック装置を高速に動作させることができる。

【００５７】高速視覚フィードバック装置の具体的な動作速度は、その時代のＬＳＩ技術やアクチュエータ技術によって異なるが、例えば、プロセッサアレイ６を２０
ＭＨｚのサンプリングパルスで動作させた場合には、２
０００ステップのプログラム実行命令を１００μｓ以内に実行することが可能である。

【００５８】このとき、高速視覚フィードバック装置の他の部分（変換装置１、外部処理装置２、Ｘ方向制御装置３およびＹ方向制御装置４）での処理に９００μｓかかったとしても、装置全体では、遅延時間が１ｍｓ以下の高速なフィードバック制御を実現することができる。

【００５９】したがって、この場合、対象物が１ｍｓの間に移動する距離が視覚センサ装置による撮像領域内に収まるようであれば、その対象物の追従が可能である。
一方、従来のように、ビデオカメラを用いた視覚フィードバック装置では、３０フレーム／秒のビデオレートで画像が取り込まれるように成されているので、１画像当たりの処理に３３ｍｓの時間がかかってしまう。 このように、本実施例による視覚フィードバック装置の動作速度は、この従来例に比べると非常に高速であると言える。

【００６０】さらに、例えば、対象物の追従を行うような制御を考えた場合、本実施例ではフィードバックループの繰り返し周期は１ｍｓ以内と短いため、この１ｍｓ
以内に移動する対象物のわずかな動きを即座に検出するとともに、撮像領域の中央に対象物を即座に移動させることができる。 すなわち、装置の動作速度が速い分だけ、撮像領域の中央からの対象物のズレを常に小さく保つことができる。 これにより、本実施例では、高速に運動する対象物でも確実に追従することができるというだけでなく、対象物の追従を高精度に行うことができる。

【００６１】また、本実施例によれば、従来のように視覚センサ装置における処理を高速に行うだけでなく、画像データの取り込みから対象物の位置または視覚センサ装置の向きの調節までのフィードバック制御全体の処理を一貫して高速化できるようになり、画像データを利用した視覚フィードバック装置全体を高速に動作させることができるようになる。

【００６２】また、本実施例では、視覚センサ装置として、その処理速度が高速であるだけでなく処理機能の汎用性をも有する視覚センサ装置を用いているため、視覚フィードバック装置に必要とされる複数の画像処理、例えば、画像データのノイズ成分の除去、エッジ検出、特徴抽出などの処理を高速に行うことができる。

【００６３】以上のような本実施例の効果について、以下に詳述する。 一般的に、データ量を削減するためのデータ圧縮技術としては、従来より次に述べるような技術が用いられている。 すなわち、このデータ圧縮技術は、
データ量の削減を行おうとするデータの全体に圧縮処理を施したのち、この圧縮データを他の処理装置に転送する。 その後に、上記他の処理装置において、この圧縮データに所定の処理を施すことにより必要な情報を得るというものである。

【００６４】しかし、このような方法による場合は、所定の処理により必要な情報を得る前のデータ全体を装置の外部に転送することとなり、転送すべきデータの量を十分に減らすことができない。

【００６５】これに対して本実施例の場合は、視覚センサ装置における所定の処理により必要な情報を得た後で、上記必要とする情報のみを視覚センサ装置の外部に転送するという構成をとっている。 つまり、本実施例は、センサアレイにより取り込まれた画像データに対して、上記センサアレイの各々のセンサと一対一に結合させて配設した各プロセッサが所定の処理を施した後で、
必要な情報のみを外部に転送するという構成をとっている。

【００６６】さらに、本実施例では、上述したように、
プロセッサアレイにより生成された大量の二次元データを、変換装置を用いてデータ量が少ない所定の特徴データに変換してから視覚センサ装置の外部に転送するようにしている。

【００６７】したがって、本実施例の場合には、所定の処理の結果のうち、フィードバック制御に本当に必要な情報のみを含んだデータ量の少ない特徴データだけを視覚センサ装置の外部に転送することができるので、無意味な圧縮処理を行わないようにすることができるとともに、データの転送時間を短縮することができる。

【００６８】特に、センサアレイとプロセッサアレイと変換装置とをＬＳＩ上に一体化させて構成した場合、以下の理由により、上述の効果はより大きなものとなる。
すなわち、一般に、ＬＳＩは、ＬＳＩの内部ではデータ転送を非常に高速に行うことができるが、ＬＳＩの外部では、ＬＳＩの内部に比べて低速にしかデータ転送を行うことができないという特徴を有している。 このように、ＬＳＩの内外において、データの転送速度に大きな差がある。 また、データの処理速度も、ＬＳＩの内部の方がＬＳＩの外部に比べて非常に高速である。

【００６９】したがって、上記センサアレイ、プロセッサアレイおよび変換装置の３つの構成要素をＬＳＩ上に一体化させて構成した場合、大量の二次元データをＬＳ
Ｉの内部で処理することができるようになり、データの処理速度を大幅に向上させることができる。

【００７０】さらに、この二次元データがＬＳＩの外部に転送される前に、ＬＳＩの内部に設けられている変換装置により、大量の二次元データをデータ量が少ない特徴データに変換するので、データの処理や転送を高速度で行うことができないＬＳＩの外部において、大量のデータを扱わなくても済む。 このため、装置全体をより高速に動作させることができるようになる。

【００７１】これにより、以上のような構成の高速視覚フィードバック装置を適用して、対象物を高速に追従しながら対象物の画像データを高速に処理したり、解析したりすることができるようにした装置を実現することができる。

【００７２】また、不規則かつ高速に運動する対象物の追従、対象物の位置決めやその制御、および対象物の検査などを超高速に行うことができるようにした装置を実現することもできる。

【００７３】さらに、対象物の中から着目する部分を高速に切り出したり、センシングの対象領域を高速に変えたりすることにより、対象物の検査を高速に行ったり、
広範囲に渡って視覚データを捉えることができるようにした装置を実現することもできる。

【００７４】また、対象物の方ではなく視覚センサ装置の方が不規則に運動している場合には、通常であれば、
センサアレイにより撮像される対象物の像が不規則にぶれてしまうため、静止した対象物の像が得られない。 しかし、本発明の高速視覚フィードバック装置を用いて対象物を高速に追従しながら対象物の像を得るようにすることにより、視覚センサ装置が極めて高速に運動していても、ほぼ静止した対象物の像を得ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、センサアレイにより取り込まれる画像データのようなデータ量が多い二次元データを視覚センサ装置の外部に転送する前に、プロセッサアレイにおけるデータの並列処理により、上記二次元データに所定の処理を施して、高速視覚フィードバック装置の制御目的を達成するのに必要な情報のみを含んだデータを生成するとともに、上記生成したデータを変換装置によりデータ量が少ない特徴データに変換し、この特徴データを視覚センサ装置の外部に転送するようにしたので、大量の二次元データを外部に転送する必要がなくなり、データの転送時間が短縮化される。 これにより、視覚センサ装置の外部に設けられている外部処理装置や制御装置の高速性能を十分に活かして、視覚フィードバック装置全体を高速に動作させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高速視覚フィードバック装置の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の構成要素であるセンサアレイとプロセッサアレイとが一つの集積回路上に実現されている様子を示す模式図である。

【図３】本発明の高速視覚フィードバック装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 変換装置 ２ 外部処理装置 ３ Ｘ方向制御装置 ４ Ｙ方向制御装置 ５ センサアレイ ５ ₁₁ 〜５ _NNセンサ ６ プロセッサアレイ ６ ₁₁ 〜６ _NNプロセッサ ７ ＬＳＩ ８ 通信手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 1/20