JP2005337870A - Detection system and labeled object - Google Patents

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detected object
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Hirotake Ishii
裕剛 石井
Takashi Kobayashi
小林  隆
Hidenori Fujino
秀則 藤野
Taisuke Nishimura
泰典 西村
Wei U
ウェイ ウ
Tadashi Oi
忠 大井
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Kyoto University
Original Assignee
Kyoto University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection system and a labeled object used for the detection system realizing improvement in the detection accuracy at low cost without depending on an installation environment. <P>SOLUTION: By being related to an identification code possessed by a pattern attached to a marker M1, types of electronic components housed in a component box 71 and relative positions of the electronic components with respect to the marker M1 are provided in advance. When the electronic components 71a to 71f are housed in the component box 71, they are housed therein according to the provisions. When detecting the marker M1, an information processor captures a photographed image photographed from above the component box 71. On the basis of the captured photographed image, analysis of the pattern on the marker M1 is performed to acquire the identification code. From the acquired identification code, information on the kind and position which is housed is acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、環境に依存することなく、低コストで検出精度の向上を実現できる検出システム及び該検出システムで利用される標識体に関する。   The present invention relates to a detection system that can improve detection accuracy at low cost without depending on the environment, and a label used in the detection system.

従来、画像処理により被検出体の位置、形状、種類等を検出する際、検出を容易にするために、その大きさやパターンが既知の標識体を被検出体に貼り付け、当該標識体の位置、種類等を認識することにより、被検出体の位置、形状、種類等を検出するシステムが提案されている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, when detecting the position, shape, type, etc. of an object to be detected by image processing, in order to facilitate the detection, a label having a known size or pattern is attached to the object to be detected, and the position of the object is detected. A system that detects the position, shape, type, and the like of a detected object by recognizing the type has been proposed (for example, Patent Document 1).

このようなシステムで用いられる標識体は、容易に作成が可能であることから、紙にパターンを印刷して作成した標識体、プラスチック又はビニル樹脂等により作成した標識体等が利用されることが一般的である。   Since the marker used in such a system can be easily produced, a marker produced by printing a pattern on paper, a marker produced by plastic or vinyl resin, or the like may be used. It is common.

また、標識体自体に識別性を持たせるために、標識体に付すべきパターンとして図13の模式図に示したようなパターンが提案されている。図13(a)に示したパターンでは、画像処理によりパターンの形状と位置とを認識し、パターン内部の5×5個のセルのビット値を決定してゆくことによって、パターンに付随した25 ビットの識別コードを取得する。図13(b)に示したパターンも同様であり、画像処理によりパターンの形状と位置とを認識し、予め用意しておいたパターンのモデルとのテンプレートマッチングにより標識体に付されたパターンを認識することができる。
特開平9−21612号公報
Further, in order to give the marker itself discriminability, a pattern as shown in the schematic diagram of FIG. 13 has been proposed as a pattern to be attached to the marker. In the pattern shown in FIG. 13A, the shape and position of the pattern are recognized by image processing, and the bit values of 5 × 5 cells inside the pattern are determined, whereby 2 5 associated with the pattern. Get bit identification code. The pattern shown in FIG. 13B is also the same. The pattern shape and position are recognized by image processing, and the pattern attached to the marker is recognized by template matching with a pattern model prepared in advance. can do.
JP-A-9-21612

しかしながら、紙にパターンを印刷して作成した標識体、及びプラスチック又はビニル樹脂等により作成した標識体を用いて被検出体の位置、形状、種類等を検出する場合、光源、標識体、撮像装置の位置関係によっては、光源からの光を標識体の表面が強く反射することがあり、この反射光が直接的に撮像装置に入射した場合には露出オーバとなり、撮像装置によって得られる画像に白トビの現象が発生する。このような白トビの現象が生じた画像では標識体本来の色や濃淡が再現できないため、パターン自体を認識することが困難となり、標識体の認識率が低下するという問題点を有していた。   However, when detecting the position, shape, type, etc. of a detected object using a label produced by printing a pattern on paper and a label produced by plastic or vinyl resin, etc., a light source, a label, an imaging device Depending on the positional relationship, the surface of the marker may strongly reflect the light from the light source. When this reflected light is directly incident on the image pickup device, it is overexposed and the image obtained by the image pickup device is white. Tobi phenomenon occurs. In an image in which such a white stripe phenomenon has occurred, the original color and shade of the sign cannot be reproduced, which makes it difficult to recognize the pattern itself, resulting in a problem that the recognition rate of the sign decreases. .

また、標識体の認識精度を上げるために特許文献1に記載されたシステムでは、発光ダイオード等の標識体を用いた形態を挙げているが、電源を確保できる環境以外では利用出来ないという問題点を有し、また、システム全体のコストを押し上げるという問題点を有している。   In addition, in the system described in Patent Document 1 in order to increase the recognition accuracy of the sign object, a form using a sign object such as a light emitting diode is cited, but it cannot be used except in an environment where a power source can be secured. And has a problem of raising the cost of the entire system.

更に、図13に示したパターンを認識する場合、まず、背景と標識体との境界をなす点列を抽出し、抽出した点列に対して最小二乗法を用いて画像内の標識体の四辺に線分を当てはめ、画像内での標識体の形状及び位置を認識する。しかしながら、標識体と撮像装置との間の距離が大きくなり、標識体全体で解像度が低くなった場合、量子化誤差の影響により標識体の境界を示す辺を精度良く検出できないという問題点を有する。図14は辺検出時の量子化誤差の影響を示す模式図であり、背景と標識体との境界を抽出した点列を黒丸で表したとき、実際の標識体の辺は破線L0であるのに対し、最小二乗法で求めた線分は、例えば、実線L1のように抽出される。このとき、標識体の画像内での形状と位置とを正確に認識できないため、標識体の認識精度が低下するという問題点を有している。   Further, when recognizing the pattern shown in FIG. 13, first, a point sequence that forms a boundary between the background and the marker is extracted, and the four sides of the marker in the image are extracted using the least square method for the extracted point sequence. A line segment is applied to and the shape and position of the marker in the image are recognized. However, when the distance between the marker and the imaging device increases and the resolution of the marker as a whole decreases, there is a problem in that the side indicating the boundary of the marker cannot be accurately detected due to the influence of the quantization error. . FIG. 14 is a schematic diagram showing the influence of the quantization error at the time of edge detection. When a dot sequence obtained by extracting the boundary between the background and the marker is represented by a black circle, the actual marker edge is the broken line L0. On the other hand, the line segment calculated | required by the least squares method is extracted like the continuous line L1, for example. At this time, since the shape and position of the marker in the image cannot be accurately recognized, there is a problem that the recognition accuracy of the marker is lowered.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、被検出体の位置又は種類を検出する際に前記被検出体の近傍に配置させる標識体として、その一部又は全部を拡散反射部材により形成した標識体を採用する構成とすることにより、標識体と該標識体を撮像する撮像装置との配置関係を任意に設定した場合であっても、画像解析に基づく標識体の認識精度を一定レベルに保ち、被検出体の位置又は種類の検出精度を向上させることができる検出システム及び該検出システムで利用される標識体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a part or all of the marker body disposed in the vicinity of the detected object when the position or type of the detected object is detected by the diffuse reflection member. By adopting a configuration that uses the formed marker, the recognition accuracy of the marker based on image analysis is constant even when the positional relationship between the marker and the imaging device that images the marker is arbitrarily set. It is an object of the present invention to provide a detection system capable of maintaining the level and improving the detection accuracy of the position or type of the detection target and a label used in the detection system.

第1発明に係る検出システムは、1又は複数の被検出体の近傍に配置すべき標識体と、前記被検出体を前記標識体と共に撮像して得られた画像を取込み、取込んだ画像内の前記標識体の像に基づいて前記被検出体の位置又は種類を検出する検出装置とを備える検出システムにおいて、前記標識体の一部又は全部が拡散反射部材により形成されていることを特徴とする。   The detection system according to the first aspect of the present invention captures a label to be placed in the vicinity of one or a plurality of objects to be detected, and an image obtained by imaging the object to be detected together with the label, and within the captured image And a detection device that detects the position or type of the detected object based on the image of the label, wherein a part or all of the label is formed by a diffuse reflection member. To do.

第1発明にあっては、被検出体と共に撮像する標識体の一部又は全部を拡散反射部材により形成しているため、外部光源の光を標識体が特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、光源、標識体、及び撮像装置の配置関係を任意に設定した場合であっても、いわゆる白トビの現象が抑えられ、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the first invention, a part or all of the marker to be imaged together with the detected object is formed by the diffuse reflection member, so that the marker does not strongly reflect the light from the external light source in the specific direction. Therefore, even when the arrangement relationship of the light source, the sign body, and the imaging device is arbitrarily set, the so-called white stripe phenomenon is suppressed, and the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure. , The recognition accuracy of the marker based on the captured image is improved.

第2発明に係る検出システムは、第1発明に係る検出システムにおいて、異なるパターンを付した複数の標識体を備え、前記被検出体の位置又は種類を検出する際、前記標識体のうち、一の標識体を前記被検出体の近傍に配置すべくなしてあることを特徴とする。   A detection system according to a second aspect of the present invention is the detection system according to the first aspect of the present invention, comprising a plurality of labeled bodies with different patterns, and when detecting the position or type of the detected body, The labeling body is arranged in the vicinity of the object to be detected.

第2発明にあっては、異なるパターンを付した複数の標識体を備え、被検出体の位置又は種類を検出する際に一の標識体を被検出体の近傍を配置するようにしているため、各パターンと被検出体に関する情報との対応付けを予め規定しておくことにより、画像解析によって標識体のパターンを検出した際に、被検出体の位置に関する情報と共に被検出体に関する情報が得られる。   In the second invention, a plurality of labeled bodies with different patterns are provided, and one labeled body is arranged in the vicinity of the detected body when detecting the position or type of the detected body. By preliminarily defining the correspondence between each pattern and information on the detected object, information on the detected object is obtained together with information on the position of the detected object when the pattern of the marker is detected by image analysis. It is done.

第3発明に係る検出システムは、第2発明に係る検出システムにおいて、前記検出装置は、複数のパターンを識別する識別情報、及び該識別情報の夫々に対応させており、検出すべき各被検出体と標識体との相対位置を規定した情報を記憶する記憶手段と、取込んだ画像に含まれるパターンの像に基づいて該パターンを識別する識別情報を取得する識別情報取得手段とを備え、取得した識別情報と前記記憶手段に記憶された識別情報とに基づき、各被検出体の位置を検出すべくなしてあることを特徴とする。   A detection system according to a third invention is the detection system according to the second invention, wherein the detection device corresponds to identification information for identifying a plurality of patterns, and each of the detected information to be detected. Storage means for storing information defining the relative position between the body and the marker, and identification information acquisition means for acquiring identification information for identifying the pattern based on the pattern image included in the captured image, The position of each detected object is detected based on the acquired identification information and the identification information stored in the storage means.

第3発明にあっては、各パターンを識別する識別情報に対応付けて各被検出体と標識体との相対位置を規定した情報を記憶しているため、取込んだ画像から標識体に付されているパターンを解析して識別情報を取得することにより、被検出体の位置が検出される。   In the third aspect of the invention, since the information defining the relative position between each detected object and the labeled body is stored in association with the identification information for identifying each pattern, it is attached to the labeled body from the captured image. By analyzing the pattern thus obtained and acquiring identification information, the position of the detected object is detected.

第4発明に係る検出システムは、第3発明に係る検出システムにおいて、前記検出装置は、検出すべき被検出体に関する情報を前記識別情報の夫々に対応させて記憶する手段と、前記識別情報取得手段が取得した識別情報に基づいて各被検出体の位置を検出した際に、前記被検出体に関する情報を取得する手段とを備えることを特徴とする。   The detection system according to a fourth aspect of the present invention is the detection system according to the third aspect, wherein the detection device stores information relating to the detected object to be detected in association with each of the identification information, and the identification information acquisition Means for acquiring information relating to the detected object when the position of each detected object is detected based on the identification information acquired by the means.

第4発明にあっては、各パターンを識別する識別情報に対応付けて被検出体に関する情報を記憶しているため、取込んだ画像から標識体に付されているパターンを解析して識別情報を取得することにより、例えば、被検出体の種類、大きさ、色、形状等の情報が得られる。   In the fourth aspect of the invention, since information related to the detected object is stored in association with identification information for identifying each pattern, the pattern attached to the marker is analyzed from the captured image to identify the information. For example, information such as the type, size, color, and shape of the detected object can be obtained.

第5発明に係る検出システムは、第2発明乃至第4発明の何れかの検出システムにおいて、前記パターンは、複数の図形を含み、各図形に少なくとも2色のうちの何れかを付してあることを特徴とする。   A detection system according to a fifth invention is the detection system according to any one of the second to fourth inventions, wherein the pattern includes a plurality of figures, and each figure is given one of at least two colors. It is characterized by that.

第5発明にあっては、標識体に付しているパターンが複数の図形を含み、各図形に少なくとも2色のうちの何れかを付しているため、取込んだ画像に基づく画像解析の際、色の配列を取得することにより識別情報の取得が可能となる。   In the fifth invention, the pattern attached to the marker includes a plurality of figures, and each figure is given at least one of two colors, so that the image analysis based on the captured image is performed. At this time, the identification information can be acquired by acquiring the color array.

第6発明に係る検出システムは、第1発明乃至第5発明の何れかに記載の検出システムにおいて、前記拡散反射部材の光学的特性が、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一であることを特徴とする。   A detection system according to a sixth aspect of the present invention is the detection system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the optical characteristic of the diffuse reflection member is a regular reflectance with respect to incident light having an arbitrary incident angle. And diffuse reflectance are substantially the same.

第6発明にあっては、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一となる拡散反射部材を用いているため、反射光のうち正反射の成分を弱めることができ、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the sixth aspect of the invention, since the diffuse reflection member is used in which the regular reflectance and the diffuse reflectance are substantially the same for incident light having an arbitrary incident angle, the regular reflection component of the reflected light is reduced. It can be weakened and is not strongly reflected in a specific direction by the marker. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第7発明に係る検出システムは、第6発明に係る検出システムにおいて、前記正反射率及び前記拡散反射率が20%以下であることを特徴とする。   The detection system according to a seventh aspect is the detection system according to the sixth aspect, wherein the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less.

第7発明にあっては、正反射率及び拡散反射率が20%以下であるため、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the seventh invention, since the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less, the sign body does not strongly reflect in a specific direction. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第8発明に係る検出システムは、第1発明乃至第7発明の何れかの検出システムにおいて、前記標識体は円形であることを特徴とする。   The detection system according to an eighth aspect of the present invention is the detection system according to any one of the first to seventh aspects, wherein the marker is circular.

第8発明にあっては、標識体は円形であるため、取込んだ画像を解析する際に量子化誤差による影響が低減され、標識体の認識精度が向上する。   In the eighth invention, since the marker is circular, the influence of the quantization error is reduced when analyzing the captured image, and the marker recognition accuracy is improved.

第9発明に係る検出システムは、第1発明乃至第8発明の何れかの検出システムにおいて、前記標識体はフェルトにより形成されていることを特徴とする。   A detection system according to a ninth aspect of the invention is the detection system according to any one of the first to eighth aspects, wherein the marker is formed of felt.

第9発明にあっては、標識体がフェルトにより形成されているため、標識体によって拡散反射が生じることとなり、特定方向へ強く反射することがなくなる。その結果、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the ninth invention, since the marker is formed of felt, diffuse reflection is caused by the marker, and it is not strongly reflected in a specific direction. As a result, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be imaged due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第10発明に係る標識体は、被検出体の位置又は種類を検出装置にて検出する際に前記被検出体の近傍に配置する標識体において、一部又は全部が拡散反射部材により形成されていることを特徴とする。   A labeling body according to a tenth aspect of the present invention is a labeling body that is disposed in the vicinity of the detected object when the position or type of the detected object is detected by a detection device. It is characterized by being.

第10発明にあっては、標識体の一部又は全部を拡散反射部材により形成しているため、外部光源の光を標識体が特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、光源、標識体、及び撮像装置の配置関係を任意に設定した場合であっても、いわゆる白トビの現象が抑えられ、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the tenth invention, a part or all of the marker is formed by the diffuse reflection member, so that the marker does not strongly reflect the light from the external light source in a specific direction. Therefore, even when the arrangement relationship of the light source, the sign body, and the imaging device is arbitrarily set, the so-called white stripe phenomenon is suppressed, and the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure. , The recognition accuracy of the marker based on the captured image is improved.

第11発明に係る標識体は、第10発明に係る標識体において、前記拡散反射部材が、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一となる光学的特性を有することを特徴とする。   An indicator according to an eleventh aspect of the invention is the optical indicator according to the tenth aspect of the invention, wherein the diffuse reflection member has substantially the same regular reflectance and diffuse reflectance with respect to incident light having an arbitrary incident angle. It has the characteristics.

第11発明にあっては、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一となる拡散反射部材を用いているため、反射光のうち正反射の成分を弱めることができ、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the eleventh aspect of the invention, since the diffuse reflection member having the same regular reflectance and diffuse reflectance with respect to incident light having an arbitrary incident angle is used, the regular reflection component of the reflected light is used. It can be weakened and is not strongly reflected in a specific direction by the marker. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第12発明に係る標識体は、第11発明に係る標識体において、前記正反射率及び前記拡散反射率が20%以下であることを特徴とする。   The marker according to a twelfth aspect of the invention is characterized in that, in the marker according to the eleventh aspect of the invention, the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less.

第12発明にあっては、正反射率及び拡散反射率が20%以下であるため、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the twelfth aspect, since the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less, the sign body does not strongly reflect in a specific direction. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第13発明に係る標識体は、第10発明乃至第12発明の何れかの標識体において、フェルトにより形成されていることを特徴とする。   A labeled body according to a thirteenth aspect of the present invention is the labeled body according to any of the tenth to twelfth aspects of the present invention, wherein the labeled body is formed of felt.

第13発明にあっては、標識体がフェルトにより形成されているため、標識体によって拡散反射が生じることとなり、特定方向へ強く反射することがなくなる。その結果、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度が向上する。   In the thirteenth aspect, since the marker is formed of felt, diffuse reflection is caused by the marker, and it is not strongly reflected in a specific direction. As a result, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be imaged due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image is improved.

第1発明及び第10発明による場合は、被検出体と共に撮像する標識体の一部又は全部を拡散反射部材により形成しているため、外部光源の光を標識体が特定方向へ強く反射することがなくなる。すなわち、光源、標識体、及び撮像装置の配置関係を任意に設定した場合であっても、いわゆる白トビの現象を抑えることができ、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度を向上させることができる。その結果、被検出体の位置又は種類の検出精度を向上させることが可能となる。   In the case of the first invention and the tenth invention, part or all of the marker imaged together with the detected object is formed by the diffuse reflection member, so that the marker light strongly reflects the light from the external light source in a specific direction. Disappears. That is, even when the arrangement relationship of the light source, the sign body, and the imaging device is arbitrarily set, the so-called white stripe phenomenon can be suppressed, and the original color and shade of the sign body cannot be imaged due to overexposure. As a result, the recognition accuracy of the marker based on the captured image can be improved. As a result, it is possible to improve the detection accuracy of the position or type of the detected object.

第2発明による場合は、異なるパターンを付した複数の標識体を備え、被検出体の位置又は種類を検出する際に一の標識体を被検出体の近傍を配置するようにしているため、各パターンと被検出体に関する情報との対応付けを予め規定しておくことにより、画像解析によって標識体のパターンを検出した際に、被検出体の位置に関する情報と共に被検出体に関する情報を取得することができる。   In the case of the second invention, it is provided with a plurality of labeled bodies with different patterns, and when detecting the position or type of the detected object, one labeled object is arranged in the vicinity of the detected object. By predefining the correspondence between each pattern and information on the detected object, information on the detected object is acquired together with information on the position of the detected object when the pattern of the marker is detected by image analysis. be able to.

第3発明による場合は、各パターンを識別する識別情報に対応付けて各被検出体と標識体との相対位置を規定した情報を記憶しているため、取込んだ画像から標識体に付されているパターンを解析して識別情報を取得することにより、被検出体の位置を検出することができる。   In the case of the third invention, since the information defining the relative position between each detected object and the marker is stored in association with the identification information for identifying each pattern, the information is attached to the marker from the captured image. The position of the detected object can be detected by analyzing the pattern and acquiring the identification information.

第4発明による場合は、各パターンを識別する識別情報に対応付けて被検出体に関する情報を記憶しているため、取込んだ画像から標識体に付されているパターンを解析して識別情報を取得することにより、例えば、被検出体の種類、大きさ、色、形状等の情報を取得することができる。   In the case of the fourth invention, since information related to the detected object is stored in association with the identification information for identifying each pattern, the identification information is obtained by analyzing the pattern attached to the marker from the captured image. By acquiring, for example, information such as the type, size, color, and shape of the detected object can be acquired.

第5発明による場合は、標識体に付しているパターンが複数の図形を含み、各図形に少なくとも2色のうちの何れかを付しているため、取込んだ画像に基づく画像解析の際、色の配列を取得することにより識別情報を取得することができる。   In the case of the fifth invention, the pattern attached to the marker includes a plurality of figures, and each figure is given at least one of two colors. Therefore, when performing image analysis based on the captured image The identification information can be acquired by acquiring the color array.

第6発明及び第11発明による場合は、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一となる拡散反射部材を用いているため、反射光のうち正反射の成分を弱めることができ、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度を向上させることができる。   In the case of the sixth invention and the eleventh invention, since the diffuse reflection member whose regular reflectance and diffuse reflectance are substantially the same for incident light having an arbitrary incident angle is used, regular reflection of reflected light is used. This component can be weakened and is not strongly reflected in a specific direction by the marker. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image can be improved.

第7発明及び第12発明による場合は、正反射率及び拡散反射率が20%以下であるため、標識体によって特定方向へ強く反射することがなくなる。したがって、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度を向上させることができる。   In the case of the seventh and twelfth inventions, since the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less, the marker body does not strongly reflect in a specific direction. Therefore, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image can be improved.

第8発明による場合は、標識体は円形であるため、取込んだ画像を解析する際に量子化誤差による影響が低減され、標識体の認識精度を向上させることができる。   In the case of the eighth invention, since the marker is circular, the influence of the quantization error is reduced when analyzing the captured image, and the recognition accuracy of the marker can be improved.

第9発明及び第13発明による場合は、標識体がフェルトにより形成されているため、標識体によって拡散反射が生じることとなり、特定方向へ強く反射することがなくなる。その結果、露出オーバにより標識体本来の色や濃淡が撮像できないことが少なくなり、取込んだ画像に基づく標識体の認識精度を向上させることができる。また、標識体をフェルトにより形成できるため、多数の標識体が必要となる場合であってもシステム全体のコストが大幅に上昇することがなくなるという利点を有する。   In the ninth and thirteenth inventions, since the marker is formed of felt, diffuse reflection is caused by the marker, and it is not strongly reflected in a specific direction. As a result, it is less likely that the original color and shade of the sign body cannot be captured due to overexposure, and the recognition accuracy of the sign body based on the captured image can be improved. In addition, since the marker can be formed of felt, there is an advantage that the cost of the entire system is not significantly increased even when a large number of markers are required.

以下、本発明に係る検出システムを電子部品の実装作業を教育する作業教育システムに適用した形態について、図面を用いて具体的に説明する。
図1は本実施の形態に係る作業教育システムの全体構成を示す模式図である。図中50は、作業対象物を載置するための作業台であり、該作業台50には作業対象物としてプリント基板60及び各種の電子部品を収容した部品箱71〜74が載置されている。図に示した例では、作業台50の手前側に4つの部品箱71〜74を並べて配置しており、作業員はこれらの部品箱71〜74から電子部品を取出してプリント基板60に実装する作業を行う。
Hereinafter, a form in which the detection system according to the present invention is applied to a work education system for educating electronic component mounting work will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the work education system according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 50 denotes a work table on which work objects are placed. On the work table 50, component boxes 71 to 74 containing a printed circuit board 60 and various electronic components are placed as work objects. Yes. In the example shown in the figure, four component boxes 71 to 74 are arranged side by side on the front side of the work table 50, and the worker takes out electronic components from these component boxes 71 to 74 and mounts them on the printed circuit board 60. Do work.

このときの作業状況を監視するために、撮像装置2を用いてプリント基板60及び部品箱71〜74を作業台50の上方から撮像する。撮像装置2は具体的にはCCDカメラであり、例えば、1024×768画素の画像を1秒間に15フレーム取得する。撮像装置2が取得した画像はパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置1へ送出される。情報処理装置1は、撮像装置2から送出された画像を解析することにより、各部品箱71〜74に収容されている部品の種類や位置、及びプリント基板60上の実装状況を認識し、作業員に対して逐次的に適切な指示を与える。   In order to monitor the work situation at this time, the printed circuit board 60 and the component boxes 71 to 74 are imaged from above the work table 50 using the imaging device 2. The imaging device 2 is specifically a CCD camera, and acquires, for example, 15 frames of 1024 × 768 pixels per second. The image acquired by the imaging apparatus 2 is sent to the information processing apparatus 1 such as a personal computer or a workstation. The information processing apparatus 1 recognizes the type and position of the components housed in the component boxes 71 to 74 and the mounting state on the printed circuit board 60 by analyzing the image sent from the imaging device 2, Properly give appropriate instructions to the staff.

本作業教育システムでは、レーザ照射装置3、モニタ装置4、スピーカ5を用いて作業員に作業情報の提示を行う。モニタ装置4は、液晶ディスプレイ装置、CRTディスプレイ装置等であり、情報処理装置1が出力する画像を表示して、電子部品の実装手順の提示、実装位置の誤りがあった場合の修正指示等を行う。また、スピーカ5は、作業内容の説明や実装位置の誤りがあった場合の修正指示等を音声により行う。更に、レーザ照射装置3は、撮像装置2と同様に作業台50の上方に設置されており、情報処理装置1が指示する位置へレーザ光を照射し、部品箱71〜74から取出すべき部品の位置、プリント基板60上の実装位置等を作業員に知らしめることにより作業情報の提示を行う。   In this work education system, work information is presented to workers using the laser irradiation device 3, the monitor device 4, and the speaker 5. The monitor device 4 is a liquid crystal display device, a CRT display device or the like, and displays an image output from the information processing device 1 to present an electronic component mounting procedure, a correction instruction when there is an error in the mounting position, or the like. Do. In addition, the speaker 5 provides voice instructions for explanation of work contents and instructions for correction when there is an error in the mounting position. Further, the laser irradiation device 3 is installed above the work table 50 in the same manner as the imaging device 2, and irradiates the laser beam to the position indicated by the information processing device 1, and the components to be taken out from the component boxes 71 to 74. The work information is presented by notifying the worker of the position, the mounting position on the printed circuit board 60, and the like.

図2はレーザ照射装置3により作業情報を提示する様子を示す模式図である。レーザ照射装置3は、レーザダイオード、ミラーユニット、方向制御装置により構成されており(図6参照)、方向制御装置によりミラーユニットを制御し、レーザダイオードが発するレーザ光の照射方向を任意の方向へ設定し、作業台50上の任意の点にレーザ光による照射点を作る。図2(b)に示したように、作業台50に載置されたプリント基板60上にレーザ光による照射点LP1を作ることにより、作業員に対して電子部品の実装位置を提示することができる。また、部品箱71〜74に収容された電子部品上にレーザ光による照射点LP2を作ることにより、実装すべき電子部品の位置を作業員に提示することができる。図2(c)に示した例では、部品箱72の内部にレーザ光の照射点LP2が現れている。作業員は照射点LP2が指し示す電子部品を部品箱72から取出し、プリント基板60上の照射点LP1が示す箇所へ実装することでその電子部品の実装作業が完了する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing how work information is presented by the laser irradiation device 3. The laser irradiation device 3 includes a laser diode, a mirror unit, and a direction control device (see FIG. 6). The direction control device controls the mirror unit, and the irradiation direction of the laser light emitted from the laser diode is set to an arbitrary direction. An irradiation point by laser light is created at an arbitrary point on the work table 50. As shown in FIG. 2B, the mounting position of the electronic component can be presented to the worker by creating the irradiation point LP1 by the laser beam on the printed circuit board 60 placed on the work table 50. it can. Moreover, the position of the electronic component which should be mounted can be shown to an operator by making the irradiation point LP2 by a laser beam on the electronic component accommodated in the component boxes 71-74. In the example shown in FIG. 2C, a laser beam irradiation point LP <b> 2 appears inside the component box 72. The worker takes out the electronic component indicated by the irradiation point LP2 from the component box 72 and mounts the electronic component at the position indicated by the irradiation point LP1 on the printed circuit board 60, thereby completing the mounting operation of the electronic component.

レーザ照射装置3が照射するレーザ光によって実装すべき電子部品を正確に指し示すために、各部品箱71〜74に収容されている部品の種類、位置、及び個数に関する情報を事前に取得する必要がある。そこで、本実施の形態では、それぞれに異なるパターンを付したマーカM1〜M4を各部品箱71〜74に取付けている。情報処理装置1は、撮像装置2が撮像した画像を解析してマーカM1〜M4に付されたパターンを読み取り、各パターンを識別するための識別情報を取得する。実装作業に用いる部品箱内の電子部品の種類、個数、及び各電子部品の位置に関する情報を、識別情報に対応させて情報処理装置1に記憶させておくことにより、パターンを読み取った際にそれらの情報を取得することができ、レーザ照射装置3に対して的確な指示を与えることができる。   In order to accurately indicate the electronic component to be mounted by the laser beam irradiated by the laser irradiation device 3, it is necessary to obtain in advance information regarding the type, position, and number of components housed in the component boxes 71 to 74. is there. Therefore, in the present embodiment, markers M1 to M4 each having a different pattern are attached to the component boxes 71 to 74, respectively. The information processing apparatus 1 analyzes the image captured by the imaging apparatus 2 and reads the patterns attached to the markers M1 to M4, and acquires identification information for identifying each pattern. Information on the type and number of electronic components in the component box used for the mounting operation and the position of each electronic component is stored in the information processing apparatus 1 in association with the identification information, so that when the pattern is read, This information can be acquired, and an accurate instruction can be given to the laser irradiation device 3.

図3は部品箱71の構成例を示す模式図である。マーカM1は部品箱71内の適宜位置に取付けられており、マーカM1が取付けられた部品箱71には、そのマーカM1によって規定された種類及び個数の電子部品71a〜71fが予め定められた配置で収容されている。電子部品71a〜71fの配置はマーカM1に対する相対位置によって予め規定されており、情報処理装置1がマーカM1の位置を検出することによって、各電子部品71a〜71fの位置を検出できるようにしている。部品箱72〜74についても同様であり、マーカM2〜M4の位置を検出して、夫々の部品箱72〜74に収容された電子部品の位置を検出できるようにしている。
なお、以下において各部品箱71〜74に付されているマーカM1〜M4を区別して説明する必要がない場合には、単にマーカMと記載することとする。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the component box 71. The marker M1 is attached at an appropriate position in the component box 71. In the component box 71 to which the marker M1 is attached, the types and the number of electronic components 71a to 71f defined by the marker M1 are predetermined. Is housed in. The arrangement of the electronic components 71a to 71f is defined in advance by a relative position with respect to the marker M1, and the information processing apparatus 1 can detect the position of each of the electronic components 71a to 71f by detecting the position of the marker M1. . The same applies to the component boxes 72 to 74, and the positions of the electronic components accommodated in the respective component boxes 72 to 74 can be detected by detecting the positions of the markers M2 to M4.
In the following description, when it is not necessary to distinguish and explain the markers M1 to M4 attached to the component boxes 71 to 74, they are simply referred to as markers M.

図4はマーカMの詳細を説明する模式図である。本実施の形態では、被検出体である電子部品の近傍に配置させる標識体として半径数cm程度の円形のマーカMを用いる。部品箱71〜74は作業員が作業しやすい位置に載置されるため、作業現場内の光源と部品箱71〜74との配置関係を一定の保つことができないという事情がある。そのため、マーカMの素材としては、任意の入射角を有する光が入射した場合であっても、その光を撮像装置2へ向けて強く反射しないもの、すなわち、マーカMに入射された光を拡散反射させ、撮像装置2へ向かう反射光を弱められるものを選ぶ必要がある。そこで、本実施の形態では、マーカMの素材としてフェルト生地を採用する。フェルト生地は、細かな繊維が規則性を持たずにより合わさったものであり、光が当たった場合に不規則により合わさった細かな繊維の夫々が光を反射するため、反射方向が一定方向に定まらず、紙製のマーカと比べて撮像装置2へ向う反射光を弱めることできるため、マーカMの素材として適している。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating details of the marker M. In the present embodiment, a circular marker M having a radius of about several centimeters is used as a marker to be placed in the vicinity of an electronic component that is a detection target. Since the component boxes 71 to 74 are placed at positions where workers can easily work, there is a situation in which the positional relationship between the light source and the component boxes 71 to 74 in the work site cannot be kept constant. Therefore, as a material of the marker M, even when light having an arbitrary incident angle is incident, the marker M does not reflect the light strongly toward the imaging device 2, that is, diffuses the light incident on the marker M. It is necessary to select one that can reflect and weaken the reflected light toward the imaging device 2. Therefore, in the present embodiment, felt cloth is used as the material of the marker M. Felt fabric is a combination of fine fibers that are not regular, and when light strikes, each of the fine fibers that are combined irregularly reflects light, so the reflection direction is fixed in a certain direction. Therefore, the reflected light toward the image pickup device 2 can be weakened as compared with a paper marker, and is therefore suitable as a material for the marker M.

発明者らの検討結果により、マーカMは以下の光学的特性を有することが望ましいことが分かった。マーカMの黒色の部分については、全ての可視光領域の波長に対して、マーカMと光源との角度に依らず全ての反射角度に対して反射率がおよそ20%以下であり、前記反射率が可視光領域で波長に依らず一様であることが要求される。また、マーカMの赤色の部分については、赤色の波長領域を除く可視光領域の波長を持つ光に対して、マーカMと光源との角度に依らず全ての反射角度に対して反射率がおよそ20%以下であること、赤色の波長領域の光に対して、マーカMと光源との角度に依らず全反射率がおよそ40%以上であり、正反射率と拡散反射率との間に大きな差がないことが要求される。   As a result of investigations by the inventors, it has been found that the marker M preferably has the following optical characteristics. The black portion of the marker M has a reflectance of about 20% or less with respect to all reflection angles regardless of the angle between the marker M and the light source with respect to the wavelengths of all visible light regions. Is required to be uniform in the visible light region regardless of the wavelength. The red portion of the marker M has a reflectivity of about all reflection angles with respect to light having a wavelength in the visible light region except for the red wavelength region, regardless of the angle between the marker M and the light source. 20% or less, the total reflectance is approximately 40% or more for the light in the red wavelength region, regardless of the angle between the marker M and the light source, and is large between the regular reflectance and the diffuse reflectance. It is required that there is no difference.

また、本実施の形態では、マーカMに付すべきパターンとして、8つの三角形m0〜m7を組み合わせて構成した8角形によるパターンを採用している。8つの三角形m0〜m7のうち、1つは白色を付し、他の7つには赤色又は黒色の何れかを付している。また、パターンの外側の部分には赤色を付している。以下では、白色を付した三角形m0を方向識別子m0と称し、赤色又は黒色を付した三角形m1〜m7をセルm1〜m7と称することとする。赤色のセル(m1〜m7)に「0」、黒色のセル(m1〜m7)に「1」を割り当て、方向識別子を起点に「1」及び「0」の配列を取得してマーカMを識別するための識別情報を取得する。以下では、前記配列を識別コードと称することとする。   Further, in the present embodiment, an octagonal pattern configured by combining eight triangles m0 to m7 is employed as a pattern to be attached to the marker M. Of the eight triangles m0 to m7, one is assigned white and the other seven are assigned either red or black. Further, the outer portion of the pattern is red. Hereinafter, the triangle m0 with white is referred to as a direction identifier m0, and the triangles m1 to m7 with red or black are referred to as cells m1 to m7. “0” is assigned to the red cells (m1 to m7), “1” is assigned to the black cells (m1 to m7), the array of “1” and “0” is obtained from the direction identifier, and the marker M is identified. To obtain identification information. Hereinafter, the arrangement is referred to as an identification code.

図5はマーカMに付されているパターンの例を示す模式図である。図5(a)に示した例では、方向識別子m0を起点に黒色、赤色、黒色、赤色、黒色、赤色、黒色のセルが配置されているので、情報処理装置1は、取込んだ画像を解析することにより、「1010101」という識別コードを取得する。また、図5(b)に示した例では、方向識別子m0を起点に黒色、黒色、赤色、黒色、黒色、赤色、赤色のセルが配置されているので、情報処理装置1は、取込んだ画像を解析することにより、「0011011」という識別コードを取得する。このように、セルm1〜m7に付した色の組み合わせにより識別コードを定義しているため、本実施の形態に係るマーカMを利用した場合、27 通り(128通り)の電子部品の種類及び配置を識別することが可能となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a pattern attached to the marker M. In the example shown in FIG. 5A, since cells of black, red, black, red, black, red, and black are arranged starting from the direction identifier m0, the information processing apparatus 1 displays the captured image. By analyzing, the identification code “1010101” is acquired. In the example shown in FIG. 5B, since the cells of black, black, red, black, black, red, and red are arranged starting from the direction identifier m0, the information processing apparatus 1 has taken in By analyzing the image, an identification code “0011011” is acquired. Thus, because it defines the identification code by a combination of colors subjected to cell M1 to M7, when using the marker M of the present embodiment, the kind of electronic components are two 7 (128 patterns) and The arrangement can be identified.

図6は本実施の形態に係る作業教育システムの構成を示すブロック図である。情報処理装置1はCPU11を備えており、該CPU11には、ROM13、RAM14、画像メモリ15、操作部16、HDD17(HDD : Hard Disk Drive)、モニタIF18、ビデオキャプチャIF19、DA/ADコンバータ20、サウンドIF23がバス12を介して接続されている。ROM13には各種制御プログラムが予め格納されており、CPU11が当該制御プログラムをロードして実行することにより、情報処理装置1を検出装置として機能させる。RAM14はフラッシュメモリ等により構成されており、前記制御プログラムの実行時に生成されるデータ、操作部16を通じて入力されたデータ等を一時的に記憶する。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the work education system according to the present embodiment. The information processing apparatus 1 includes a CPU 11, which includes a ROM 13, a RAM 14, an image memory 15, an operation unit 16, an HDD 17 (HDD: Hard Disk Drive), a monitor IF 18, a video capture IF 19, a DA / AD converter 20, A sound IF 23 is connected via the bus 12. Various control programs are stored in the ROM 13 in advance, and the CPU 11 causes the information processing apparatus 1 to function as a detection device by loading and executing the control program. The RAM 14 is configured by a flash memory or the like, and temporarily stores data generated when the control program is executed, data input through the operation unit 16, and the like.

画像メモリ15は、ビデオキャプチャIF19を通じて取込んだ画像データ、マーカMの検出処理中に生成される画像データ等を一時的に記憶する。操作部16は、キーボード、マウス、タブレット等の入力装置を備えており、教育コースの選択操作等の利用者による指示を受付ける。   The image memory 15 temporarily stores image data captured through the video capture IF 19, image data generated during the marker M detection process, and the like. The operation unit 16 includes an input device such as a keyboard, a mouse, and a tablet, and accepts an instruction from a user such as an operation for selecting an education course.

HDD17は、磁気記録媒体を有しており、その記憶領域の一部は、教育コース情報DB17a、プリント基板情報DB17b、マーカ識別情報DB17c(DB:データベース)として利用されており、CPU11からの指示に応じて読出処理又は書込処理が実行され、必要なデータの抽出又は保存が行われる。各データベース17a〜17cは、例えば、XML(eXtensible Markup Language)により記述することができる。   The HDD 17 has a magnetic recording medium, and a part of the storage area is used as an education course information DB 17a, a printed circuit board information DB 17b, and a marker identification information DB 17c (DB: database). A read process or a write process is executed accordingly, and necessary data is extracted or stored. Each database 17a-17c can be described by XML (eXtensible Markup Language), for example.

教育コース情報DB17aでは作業教育の進め方を規定している。そのため、教育コース情報DB17aには、プリント基板情報DB17bを記述したXMLファイルのファイルパス、マーカ識別情報DB17cを記述したXMLファイルのファイルパス、モニタ装置4へ出力するための画像情報コメント情報及びサウンドIF23を通じて出力する音声データ、並びに実装する電子部品の種類の情報を互いに関連付けて記憶している。   The education course information DB 17a defines how to advance work education. Therefore, in the education course information DB 17a, the file path of the XML file describing the printed circuit board information DB 17b, the file path of the XML file describing the marker identification information DB 17c, the image information comment information to be output to the monitor device 4, and the sound IF 23 Are stored in association with each other, as well as audio data output through the terminal and information on the type of electronic component to be mounted.

プリント基板情報DB17bでは、プリント基板の寸法、実装する電子部品の種類、実装する電子備品の寸法、電子部品の実装位置等を規定している。そのため、プリント基板の名前、プリント基板の横の長さ及び縦の長さ、実装すべき電子部品の種類、実装位置のx座標及びy座標、電子部品の横の長さ及び縦の長さを互いに関連付けて記憶している。   The printed circuit board information DB 17b defines the dimensions of the printed circuit board, the type of electronic component to be mounted, the dimensions of the electronic equipment to be mounted, the mounting position of the electronic component, and the like. Therefore, the name of the printed circuit board, the horizontal length and vertical length of the printed circuit board, the type of electronic component to be mounted, the x and y coordinates of the mounting position, the horizontal length and vertical length of the electronic component They are stored in association with each other.

マーカ識別情報DB17cでは、マーカMの識別コードに対応させて電子部品の種類及びマーカMに対する各部品の配置を記憶している。   In the marker identification information DB 17c, the type of electronic component and the arrangement of each component with respect to the marker M are stored in association with the identification code of the marker M.

モニタIF18は外部にモニタ装置4を接続するためのインタフェースであり、作業員に対して作業情報を提示する際にHDD17から読出された画像データをモニタ装置4へ送出する。ビデオキャプチャIF19は、外部に撮像装置2を接続するためのインタフェースであり、本実施の形態ではIEEE1394規格に対応したインタフェースを用いている。これにより、撮像装置2が出力する1024×768画素からなる画像を非圧縮で1秒間に15フレーム取込むことができる。   The monitor IF 18 is an interface for connecting the monitor device 4 to the outside, and sends image data read from the HDD 17 to the monitor device 4 when presenting work information to a worker. The video capture IF 19 is an interface for connecting the imaging device 2 to the outside. In the present embodiment, an interface corresponding to the IEEE 1394 standard is used. As a result, an image composed of 1024 × 768 pixels output from the imaging device 2 can be captured in 15 frames per second without being compressed.

DA/ADコンバータ20は、主としてレーザ照射装置3が備えるレーザダイオード31及びミラーユニット32の方向制御装置33を制御するためにアナログ/デジタル出力を行う。すなわち、レーザダイオード31のオン・オフを制御するためにデジタル出力端子22を通じてデジタル出力を行い、方向制御装置33を制御して目的の方向へレーザ光を照射するためにアナログ出力端子21を通じてアナログ出力を行う。   The DA / AD converter 20 performs analog / digital output mainly for controlling the laser diode 31 and the direction control device 33 of the mirror unit 32 provided in the laser irradiation device 3. That is, digital output is performed through the digital output terminal 22 in order to control on / off of the laser diode 31, and analog output is performed through the analog output terminal 21 in order to irradiate the laser light in the target direction by controlling the direction control device 33. I do.

サウンドIF23は外部にスピーカ5を接続するためのインタフェースであり、HDD17から読出されたデジタル形式の音声データをアナログ音声信号に変換してスピーカ5へ送出し、音声出力を行う。   The sound IF 23 is an interface for connecting the speaker 5 to the outside. The sound IF 23 converts digital audio data read from the HDD 17 into an analog audio signal and sends it to the speaker 5 for audio output.

以下、本作業教育システムによる処理の流れをフローチャートを用いて具体的に説明する。図7は本作業教育システムにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。まず、情報処理装置1は予め用意してある教育コースの情報をモニタ装置4に表示し、操作部16を通じて作業員が所望する教育コースの選択を受付ける(ステップS11)。情報処理装置1のCPU11は、受付けた選択を元に教育コース情報DB17aから必要とする情報を読出し、教育コースの設定を行う。次いで、読出した教育コース情報に基づいて、作業の内容や作業の進め方等の情報をモニタ装置4及びスピーカ5により報知して、作業員に対し作業情報の提示を行う(ステップS12)。そして、実装作業の第一ステップとして実装すべき電子部品の収納位置とその電子部品の実装位置とをレーザ照射装置3によるレーザ光で指し示して作業の実践を指示する(ステップS13)。   Hereinafter, the flow of processing by the work education system will be specifically described with reference to flowcharts. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of processing executed by the work education system. First, the information processing apparatus 1 displays information on an education course prepared in advance on the monitor device 4, and accepts selection of an education course desired by a worker through the operation unit 16 (step S11). The CPU 11 of the information processing apparatus 1 reads necessary information from the education course information DB 17a based on the accepted selection and sets the education course. Next, based on the read educational course information, information such as the contents of the work and how to proceed with the work is notified by the monitor device 4 and the speaker 5, and the work information is presented to the worker (step S12). Then, as a first step of the mounting operation, the storage position of the electronic component to be mounted and the mounting position of the electronic component are indicated by the laser beam from the laser irradiation device 3 to instruct the operation of the operation (step S13).

次いで、作業状況の認識処理を行う(ステップS14)。作業状況の認識処理については後に詳述することとするが、ここでは、ビデオキャプチャボードを通じて取込んだ画像を順次的に解析することにより、作業員による作業が終了したか否かの判断、部品箱71〜74の種類の認識、部品箱71〜74内の部品数の認識、及びプリント基板60上の部品の位置の認識を行う。   Next, work status recognition processing is performed (step S14). The process for recognizing work status will be described in detail later, but here, by sequentially analyzing the images captured through the video capture board, it is determined whether the work by the worker has been completed, the parts The type of the boxes 71 to 74 is recognized, the number of parts in the parts boxes 71 to 74 is recognized, and the position of the parts on the printed circuit board 60 is recognized.

作業状況の認識処理の結果、情報処理装置1のCPU11は誤作業があるか否かを判断し(ステップS15)、誤作業があると判断した場合(S15:YES)、作業員に対して誤り修正を指示する(ステップS16)。誤り修正の指示は、例えば、電子部品が誤った箇所に実装されている旨の指摘、誤った種類の電子部品が実装されている旨の指摘等をモニタ装置4及びスピーカ5により報知すると共に、本来の実装位置、電子部品等の提示をモニタ装置4及びスピーカ5により報知することによって行う。誤り修正を指示した後、又はステップS15において誤作業がないと判断した場合(S15:NO)、情報処理装置1のCPU11は、作業教育が終了したか否かを判断し(ステップS17)、作業教育が終了していないと判断した場合(S17:NO)、処理をステップS12へ戻す。また、作業教育が終了したと判断した場合(S17:YES)、本ルーチンによる作業教育を終了する。   As a result of the recognition processing of the work situation, the CPU 11 of the information processing apparatus 1 determines whether or not there is an erroneous work (step S15), and if it is determined that there is an erroneous work (S15: YES), an error is given to the worker. A correction is instructed (step S16). The error correction instruction is, for example, informing the monitor device 4 and the speaker 5 of an indication that an electronic component is mounted at an incorrect location, an indication that an incorrect type of electronic component is mounted, and the like. Presentation of the original mounting position, electronic components, and the like is performed by notifying the monitor device 4 and the speaker 5. After instructing error correction, or when it is determined in step S15 that there is no erroneous work (S15: NO), the CPU 11 of the information processing apparatus 1 determines whether or not work education has ended (step S17). If it is determined that the education has not ended (S17: NO), the process returns to step S12. If it is determined that work education has ended (S17: YES), work education by this routine is ended.

図8は作業状況の認識処理の処理手順を示すフローチャートである。情報処理装置1は、まず、ビデオキャプチャIF19を通じて取込んだ画像からプリント基板60の位置を認識する(ステップS21)。一般に、プリント基板は緑色であり、四辺形の形状をしているため、本実施の形態では、この特徴を利用してプリント基板60の位置を認識する。具体的には、まず、プリント基板60の色情報を利用して取込んだ画像に閾値処理を行い、プリント基板60に対応する画素のみを抽出する。抽出した画素により構成される画像(抽出画像)を上下左右方向から走査し、抽出画像からエッジのみを抽出する。抽出したエッジ画像に対してハフ変換を施し、プリント基板60の四辺の画像座標系での傾きと切片とを求める。ハフ変換により得られた四辺のパラメータから、プリント基板60の四隅の座標を求める。求めた座標の値はRAM14に一時的に保持される。   FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of work status recognition processing. The information processing apparatus 1 first recognizes the position of the printed circuit board 60 from the image captured through the video capture IF 19 (step S21). In general, since the printed board is green and has a quadrilateral shape, in this embodiment, the position of the printed board 60 is recognized using this feature. Specifically, first, threshold processing is performed on an image captured using color information of the printed circuit board 60, and only pixels corresponding to the printed circuit board 60 are extracted. An image composed of the extracted pixels (extracted image) is scanned in the vertical and horizontal directions, and only the edges are extracted from the extracted image. Hough transform is performed on the extracted edge image, and the inclination and intercept in the image coordinate system of the four sides of the printed circuit board 60 are obtained. From the four side parameters obtained by the Hough transform, the coordinates of the four corners of the printed circuit board 60 are obtained. The obtained coordinate value is temporarily stored in the RAM 14.

次いで、情報処理装置1のCPU11は、作業員による作業が終了したか否かを判断する(ステップS22)。作業員による作業が終了したか否かは、ステップS21で求めたプリント基板領域内において肌色の画素数をカウントし、カウントした画素数が予め定めた閾値を超えるか否かにより判断することができる。すなわち、前述したようにプリント基板60は緑色であるため、プリント基板領域内に肌色の画素数が所定値よりも多い場合には、プリント基板60上に作業員の手があるものと判断することができ、作業中の状態であると判断することができる。逆に、プリント基板60上に作業員の手が存在する状態から無い状態へと画像が遷移した場合には、作業員による作業が終了したと判断することができる。   Next, the CPU 11 of the information processing apparatus 1 determines whether or not the work by the worker has been completed (step S22). Whether or not the work by the worker has been completed can be determined by counting the number of skin-colored pixels in the printed circuit board area obtained in step S21 and whether or not the counted number of pixels exceeds a predetermined threshold. . That is, since the printed circuit board 60 is green as described above, when the number of skin-colored pixels is larger than the predetermined value in the printed circuit board region, it is determined that there is an operator's hand on the printed circuit board 60. Therefore, it can be determined that the work is in progress. On the contrary, when the image transitions from the state where the worker's hand is present on the printed circuit board 60 to the state where the worker's hand is not present, it can be determined that the work by the worker has been completed.

作業員による作業が終了していないと判断した場合(S22:NO)、作業が終了するまで待機し、作業員による作業が終了したと判断した場合(S22:YES)、マーカの検出処理を行う(ステップS23)。マーカの検出処理については後に詳述することとするが、ここでは、画像処理によりマーカの種類を識別し、マーカに付されているパターンから当該マーカに付与されている識別コードを取得する。HDD17内のマーカ識別情報DB17cには、マーカの識別コードと部品箱の種類との間の対応付けがなされているので、取得した識別コードに対応付けられている部品箱の種類の情報をマーカ識別情報DB17cから読み出し、部品箱の種類の認識を行う(ステップS24)。   When it is determined that the work by the worker has not been completed (S22: NO), the process waits until the work is completed, and when it is determined that the work by the worker has been completed (S22: YES), marker detection processing is performed. (Step S23). The marker detection process will be described in detail later. Here, the type of marker is identified by image processing, and the identification code assigned to the marker is acquired from the pattern attached to the marker. Since the marker identification information DB 17c in the HDD 17 is associated with the marker identification code and the type of the component box, information on the type of the component box associated with the acquired identification code is identified by the marker identification. The information is read out from the information DB 17c and the type of the parts box is recognized (step S24).

次いで、情報処理装置1のCPU11は、部品箱内の部品数の認識を行う(ステップS25)。具体的には、マーカの重心位置から部品箱領域を算出し、その領域を予め定めておいた閾値で二値化し、部品のある領域とそれ以外の領域とに分ける。次に、その二値化画像に収縮膨張処理を施し、ノイズを除去する。そして、部品領域の数を数えるためにラベリングを行い、部品領域の大きさがある一定値以上の領域の数を部品の数としてカウントする。カウントした部品数と識別コードによって規定された部品数とを比較することによって、部品がプリント基板60に取付けられたか否かを判断することができる。   Next, the CPU 11 of the information processing apparatus 1 recognizes the number of parts in the parts box (step S25). Specifically, a component box area is calculated from the position of the center of gravity of the marker, the area is binarized with a predetermined threshold value, and is divided into an area with a component and another area. Next, the binarized image is subjected to contraction / expansion processing to remove noise. Then, labeling is performed to count the number of component areas, and the number of areas where the size of the component area is equal to or greater than a certain value is counted as the number of parts. By comparing the counted number of parts with the number of parts specified by the identification code, it can be determined whether or not the parts are attached to the printed circuit board 60.

次いで、情報処理装置1のCPU11は、部品の実装前後においてプリント基板領域の画像を比較することにより、作業員が実装した部品の位置の認識を行う(ステップS26)。プリント基板60は緑色であり、一般に緑色の電子部品は少ないため、部品を取付けた領域のみ緑色成分が減少する。また、白色の電子部品を取付ける場合には部品を取付けた領域の緑色成分の変化は少ない。したがって、緑色成分及び青色成分の二つの成分の差分を取ることで、部品の実装位置を認識する。   Next, the CPU 11 of the information processing apparatus 1 recognizes the position of the component mounted by the worker by comparing images of the printed circuit board area before and after mounting the component (step S26). Since the printed circuit board 60 is green and generally has few green electronic components, the green component is reduced only in the region where the components are attached. In addition, when a white electronic component is attached, there is little change in the green component in the region where the component is attached. Therefore, the component mounting position is recognized by taking the difference between the two components of the green component and the blue component.

図9はマーカMの検出処理の処理手順を示すフローチャートである。ビデオキャプチャIF19を通じて取込んだ画像からマーカMの像を検出し、マーカMに付されている識別コードを取得するために、まず、マーカ領域の抽出を行う(ステップS31)。撮像装置2が出力する画像は、各画素がRGB色空間の濃淡値で表されたデータであるため、取込んだ画像についてRGB色空間からYUV色空間への変換を行う。なお、YUV色空間では、Y成分が輝度成分、U成分が青色を軸とする色相成分、V成分が赤色を軸とする色相成分であり、公知の変換式を用いて一意に変換することができる。各画素のRGB値をYUV値に変換した後、V成分の値に対して予め設定した閾値を用いて画像を二値化し、値が0となる画素(0−画素)と値が1となる画素(1−画素)とに分類する。そして、4隣接のラベリング処理を行うことにより、1−画素が連結している領域を抽出し、抽出した領域内の画素数をカウントする。カウントした画素数が予め設定した範囲内にある場合、その領域がマーカ領域であると判断する。   FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of marker M detection processing. In order to detect the image of the marker M from the image captured through the video capture IF 19 and acquire the identification code attached to the marker M, first, the marker area is extracted (step S31). Since the image output from the imaging device 2 is data in which each pixel is represented by a gray value in the RGB color space, the captured image is converted from the RGB color space to the YUV color space. In the YUV color space, the Y component is a luminance component, the U component is a hue component with a blue axis, and the V component is a hue component with a red axis, and can be uniquely converted using a known conversion formula. it can. After converting the RGB value of each pixel into a YUV value, the image is binarized using a preset threshold value for the value of the V component, and a pixel having a value of 0 (0-pixel) and a value of 1 are obtained. It classify | categorizes into a pixel (1-pixel). Then, by performing four adjacent labeling processes, an area where 1-pixels are connected is extracted, and the number of pixels in the extracted area is counted. If the counted number of pixels is within a preset range, it is determined that the area is a marker area.

次いで、マーカ像の輪郭線を抽出する(ステップS32)。マーカ像の輪郭線は、ステップS31の処理において生成した二値画像を構成する各画素のうち、1−画素の周囲の8画素を調査して一つでも0−画素が存在する場合、境界上の画素であると判断する。この方法により境界を抽出する場合、マーカ像の輪郭線の他に、方向識別子m0及び黒色のセル(m1〜m7)による境界線が現れる。そこで、前述した方法により境界を抽出した後、マーカ像の内部の境界線を除去してマーカ像の輪郭線を抽出する。また、マーカ像の輪郭線の抽出した後、マーカ像の重心の座標を算出する。   Next, the contour line of the marker image is extracted (step S32). The contour line of the marker image is on the boundary when at least one 0-pixel exists by examining 8 pixels around the 1-pixel among the pixels constituting the binary image generated in the process of step S31. It is determined that it is a pixel. When the boundary is extracted by this method, in addition to the contour line of the marker image, a boundary line by the direction identifier m0 and black cells (m1 to m7) appears. Therefore, after the boundary is extracted by the above-described method, the boundary line inside the marker image is removed and the contour line of the marker image is extracted. Further, after extracting the outline of the marker image, the coordinates of the center of gravity of the marker image are calculated.

次いで、ステップS32で抽出したマーカ像の輪郭線の形状を算出する(ステップS33)。本実施の形態では、抽出した輪郭線の形状を楕円とみなし、輪郭線上の点列により構成される楕円を規定するようなパラメータを算出する。具体的には、輪郭線を構成する点列の座標をマーカ像の重心を原点とした平面座標系で表し、前記点列から任意の3点を選択して楕円を規定するパラメータ(長軸、短軸、及び楕円の傾き)を求める。楕円を規定するパラメータは、選択する3点を変更しながら所定回数(例えば、100回)だけ算出し、各パラメータの平均値及び標準偏差を求める。そして、算出値と平均値との差が標準偏差以内にある値のみを取出し、それらを平均した値を求める楕円のパラメータとする。   Next, the shape of the contour line of the marker image extracted in step S32 is calculated (step S33). In the present embodiment, the extracted shape of the contour line is regarded as an ellipse, and parameters that define an ellipse constituted by a point sequence on the contour line are calculated. Specifically, the coordinates of the point sequence constituting the contour line are expressed in a plane coordinate system with the centroid of the marker image as the origin, and parameters (major axis, The minor axis and the inclination of the ellipse are obtained. The parameters defining the ellipse are calculated a predetermined number of times (for example, 100 times) while changing the three selected points, and the average value and standard deviation of each parameter are obtained. Then, only a value in which the difference between the calculated value and the average value is within the standard deviation is taken out and used as an elliptical parameter for obtaining an average value.

次いで、マーカ像の歪みを補正する(ステップS34)。マーカMを真正面から撮像した画像でない限りマーカ像には歪みが生じているため、本ステップにより歪みの補正を行う。ステップS33において算出した楕円のパラメータを用いて、次式により容易に歪みを補正することができる。   Next, the distortion of the marker image is corrected (step S34). Since the marker image is distorted unless it is an image obtained by imaging the marker M from the front, the distortion is corrected in this step. Using the ellipse parameter calculated in step S33, distortion can be easily corrected by the following equation.

Figure 2005337870
Figure 2005337870

ここで、(x,y)は補正前の各画素の座標、(X,Y)は補正後の各画素の座標である。また、a,b,θは、それぞれ算出した長軸の長さ、短軸の長さ、及び楕円の傾きを表す。歪みを補正したマーカ像の形状は略円形となる。   Here, (x, y) is the coordinates of each pixel before correction, and (X, Y) is the coordinates of each pixel after correction. Further, a, b, and θ represent the calculated major axis length, minor axis length, and ellipse inclination, respectively. The shape of the marker image whose distortion has been corrected is substantially circular.

次いで、歪みを補正したマーカ像を利用してマーカMの識別を行い(ステップS35)、マーカMに付されている識別コードを取得する。図10はマーカ像から識別コードを取得するための手法を説明する説明図である。歪みを補正したマーカ像を利用して識別コードを取得するために、まず、方向識別子m0の抽出を行う。方向識別子m0は白色に設定されているため、YUV値のうちY成分の値について閾値を設定し、設定した閾値よりもY成分の値が大きい画素を抽出することにより方向識別子m0に対応する画素を抽出することができる。抽出した画素から重心座標を求め、求めた座標を方向識別子m0の位置として記憶する。   Next, the marker M is identified using the marker image whose distortion has been corrected (step S35), and the identification code attached to the marker M is acquired. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a technique for acquiring an identification code from a marker image. In order to acquire an identification code using a marker image whose distortion has been corrected, first, the direction identifier m0 is extracted. Since the direction identifier m0 is set to white, a threshold value is set for the Y component value of the YUV value, and a pixel corresponding to the direction identifier m0 is extracted by extracting a pixel having a Y component value larger than the set threshold value. Can be extracted. The barycentric coordinates are obtained from the extracted pixels, and the obtained coordinates are stored as the position of the direction identifier m0.

次いで、算出した方向識別子m0の位置からマーカ像の重心位置を回転中心として反時計回りに1度ずつ走査し、V成分の値を角度毎に記憶してゆく。また、方向識別子m0とセルm1との境界となる角度φについても記憶しておく。走査角度を横軸、V成分量を縦軸にとったグラフは、例えば、図10(a)に示したようになる。すなわち、方向識別子m0及び黒色のセル(m1,m2,m4,m5)上の画素に対応する角度ではV成分量は0に近い値をとり、赤色のセル(m3,m6,m7)上の画素に対応する角度ではV成分量はおよそ一定の値をとる。   Next, scanning is performed counterclockwise once from the calculated position of the direction identifier m0 around the center of gravity of the marker image as the rotation center, and the value of the V component is stored for each angle. Further, the angle φ that is the boundary between the direction identifier m0 and the cell m1 is also stored. A graph with the scanning angle on the horizontal axis and the V component amount on the vertical axis is, for example, as shown in FIG. That is, the V component amount takes a value close to 0 at the angle corresponding to the direction identifier m0 and the pixels on the black cells (m1, m2, m4, m5), and the pixels on the red cells (m3, m6, m7). The V component amount takes a substantially constant value at an angle corresponding to.

得られた360個のV成分のデータのうち、最初のφ個、及び最後の(360/n)−φ個(本実施の形態の場合、n=8)のデータについては方向識別子m0の画素に対応するため除去し、残ったデータを順番に360/n個ずつn−1個のグループに分け、各グループ内でのV成分量の平均値を各セルの識別指標とする。そして、n−1個の識別指標から最大値と最小値とを求め、その中間値を閾値Thとして設定する(図10(b)参照)。   Among the obtained 360 V component data, the first φ and the last (360 / n) −φ (in this embodiment, n = 8 in this embodiment) data are pixels of the direction identifier m0. The remaining data is divided into n-1 groups in order of 360 / n, and the average value of the V component amount in each group is used as an identification index for each cell. Then, the maximum value and the minimum value are obtained from n−1 identification indices, and the intermediate value is set as the threshold Th (see FIG. 10B).

識別指標が閾値Thよりも大きい場合のセルは赤色であると識別し、ビット値として「0」を付与し、識別指標が閾値Thよりも小さい場合のセルは黒色であると識別し、ビット値として「1」を付与する(図10(c)参照)。そして、セルm1、セルm2、…、セルm7の順に得られたビット値を最下位ビットから順にセットしてゆき、マーカMの識別コードを取得する。   When the identification index is larger than the threshold Th, the cell is identified as red, and a bit value of “0” is assigned. When the identification index is smaller than the threshold Th, the cell is identified as black, and the bit value “1” is given as (see FIG. 10C). Then, the bit values obtained in the order of cell m1, cell m2,..., Cell m7 are set in order from the least significant bit, and the identification code of marker M is acquired.

図11はマーカMの性能評価に関する実験結果を示す図表である。マーカMに対して光の入射角が30度となるように設置した白熱ランプと、マーカMによる正反射の方向が光軸となるように設置したカメラとを用いて、白熱ランプの明るさを200Lux,400Lux,600Lux,800Lux,1000Luxに変えながら評価実験を行った。なお、マーカMと白熱ランプとの距離を35cmに設定し、マーカMとカメラとの距離を55cmに設定した。また、比較の対象として紙にレーザプリンタを用いてパターンを形成したマーカを用いて同種の実験を行った。   FIG. 11 is a chart showing experimental results regarding the performance evaluation of the marker M. The brightness of the incandescent lamp is adjusted using an incandescent lamp installed so that the incident angle of light is 30 degrees with respect to the marker M and a camera installed so that the direction of regular reflection by the marker M is the optical axis. An evaluation experiment was performed while changing to 200 Lux, 400 Lux, 600 Lux, 800 Lux, and 1000 Lux. The distance between the marker M and the incandescent lamp was set to 35 cm, and the distance between the marker M and the camera was set to 55 cm. In addition, the same kind of experiment was performed using a marker in which a pattern was formed on a paper using a laser printer as a comparison target.

この実験結果によると、200Luxの場合では何れの場合も認識できたが、それ以外の明るさでは、フェルトで作成したマーカMについては正しく認識できたが、紙にパターンを印刷したマーカでは正しく認識できなかった。すなわち、紙製のマーカでは正反射の成分が強いため、全体的に白トビが生じた画像が得られることとなり、画像解析によるパターンの認識精度が悪くなっている。特に、電子部品の作業現場においては一定以上の明るさが作業環境として要求されており、しかも、作業員自身が作業しやすい位置に部品箱71〜74が置かれるため、特定方向の反射光が強くなる紙製のマーカを利用することは認識精度を考慮したとき困難となり、フェルト製のマーカMの方がより望ましいことが分かる。   According to this experimental result, it was possible to recognize in any case in the case of 200 Lux, but in other brightnesses, the marker M created by felt was correctly recognized, but it was correctly recognized by the marker printed on the paper. could not. That is, since the specular reflection component is strong in the paper marker, an image with white stripes is obtained as a whole, and the pattern recognition accuracy by image analysis is deteriorated. In particular, at work sites for electronic components, a certain level of brightness is required as a work environment, and the component boxes 71 to 74 are placed at positions where workers can easily work. It becomes difficult to use a strong paper marker in consideration of recognition accuracy, and it is understood that the felt marker M is more preferable.

本実施の形態において利用したマーカMは、白色を付した1つの方向識別子m0と赤色又は黒色の何れか一方を付したセルm1〜m7とにより構成されるパターンを付すようにしたが、パターンの構成はこれに限定されるものではない。図12はパターンの他の構成例を示す模式図である。図12(a)に示したパターンでは、方向識別子以外の7つのセルのぞれぞれに対し、赤色、黒色、又は青色の内から任意に選択した1つの色を付している。これにより、37 通り(=2187通り)のパターンを作ることができ、前記パターンによって識別できる電子部品の種類及び配置の数を増やすことができ、より細やかな情報提供が可能となる。また、識別すべき電子部品の種類及び配置が少ない場合、図12(b)に示したようなパターンを利用することも可能である。図12(b)に示したパターンは、白色を付した1つの方向識別子と赤色又は黒色の何れか一方を付した5つのセルとにより構成されている。このようなマーカでは32通りのパターンしか作成できないが、方向識別子及び各セルの面積を大きく採ることができ、マーカ自体の認識率が向上するという利点を有する。 The marker M used in the present embodiment has a pattern composed of one direction identifier m0 with white and cells m1 to m7 with either red or black. The configuration is not limited to this. FIG. 12 is a schematic diagram showing another configuration example of the pattern. In the pattern shown in FIG. 12A, each of the seven cells other than the direction identifier is given one color arbitrarily selected from red, black, or blue. Thus, it is possible to make a pattern of 3 7 types (= 2187 combinations), the pattern by can increase the number of types and arrangement of electronic components that can be identified, thereby enabling more delicate information provided. Further, when the types and arrangements of electronic components to be identified are small, it is possible to use a pattern as shown in FIG. The pattern shown in FIG. 12 (b) is composed of one direction identifier with white and five cells with either red or black. With such a marker, only 32 patterns can be created. However, the direction identifier and the area of each cell can be increased, and the recognition rate of the marker itself is improved.

なお、本実施の形態では、各部品箱71〜74につきマーカMを1つだけ取付ける構成としたが、各部品箱71〜74にマーカMを複数取付ける構成であっても良い。マーカMに付されているパターンによって128通りの情報を記述できるため、N個のマーカMを取付けることにより、128N 通りの情報が記述できるようになり、情報量を格段に増やすことが可能となる。 In the present embodiment, only one marker M is attached to each of the component boxes 71 to 74, but a plurality of markers M may be attached to each of the component boxes 71 to 74. Since 128 types of information can be described by the pattern attached to the marker M, it is possible to describe 128 N types of information by attaching N markers M, and the amount of information can be significantly increased. Become.

また、本実施の形態では、マーカMの素材としてフェルト生地を採用したが、黒色の部分は光をあまり反射せず、赤色の部分はある程度反射するが、反射しすぎない素材であれば、紙、木材、羊毛等を利用することも可能である。   In this embodiment, felt cloth is used as the material of the marker M. However, the black portion does not reflect light so much and the red portion reflects to some extent, but if the material does not reflect too much, paper is used. It is also possible to use wood, wool and the like.

また、本実施の形態では、マーカMと電子部品との相対位置を規定しておき、マーカMの検出位置に基づいて電子部品の位置を検出するようにしたが、電子部品の位置を考慮する必要がない場合、例えば、各部品箱71〜74には1種類の電子部品を収容することを規定しておき、一つの部品箱(例えば、部品箱71)から取出す電子部品はどれも同じである場合、必ずしもレーザ照射装置3により個々の電子部品を指し示す必要がなくなる。この場合は、部品箱内の任意の位置をレーザ照射装置3を指し示すことによって作業員に実装すべき電子部品を教示できるため、部品箱内の適宜位置をレーザ照射装置3によって指し示すことができるようにマーカMに対する相対位置を1つだけ設定しておけば良い。すなわち、前者の場合、本作業教育システムにより位置を検出する際の被検出体は電子部品となるが、後者の場合、被検出体は部品箱自体となる。   In the present embodiment, the relative position between the marker M and the electronic component is defined and the position of the electronic component is detected based on the detection position of the marker M. However, the position of the electronic component is considered. When there is no need, for example, it is specified that each type of electronic component is accommodated in each of the component boxes 71 to 74, and all the electronic components taken out from one component box (for example, the component box 71) are the same. In some cases, it is not always necessary to indicate individual electronic components by the laser irradiation device 3. In this case, since an electronic component to be mounted can be taught to an operator by pointing an arbitrary position in the component box to the laser irradiation device 3, an appropriate position in the component box can be indicated by the laser irradiation device 3. It is sufficient to set only one relative position to the marker M. That is, in the former case, the object to be detected when the position is detected by the work education system is an electronic component. In the latter case, the object to be detected is a component box itself.

また、本実施の形態では、本発明の検出システムを電子部品の実装作業を教育するための作業教育システムに適用した形態について説明したが、被検出体の3次元形状を計測する3次元形状測定システム、モーションキャプチャ等で用いられる人動作認識システム、仮想現実実感用のトラッキングシステム等において適用することも可能である。   Further, in the present embodiment, the form in which the detection system of the present invention is applied to a work education system for educating electronic component mounting work has been described. However, the three-dimensional shape measurement for measuring the three-dimensional shape of the detected object The present invention can be applied to a system, a human motion recognition system used in motion capture, a tracking system for virtual reality, and the like.

本実施の形態に係る作業教育システムの全体構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the whole work education system composition concerning this embodiment. レーザ照射装置により作業情報を提示する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that work information is shown by a laser irradiation apparatus. 部品箱の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of a parts box. マーカの詳細を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the detail of a marker. マーカに付されているパターンの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the pattern attached | subjected to the marker. 本実施の形態に係る作業教育システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the work education system which concerns on this Embodiment. 本作業教育システムにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process performed by this work education system. 作業状況の認識処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the recognition process of a working condition. マーカの検出処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of a marker detection process. マーカ像から識別コードを取得するための手法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method for acquiring an identification code from a marker image. マーカの性能評価に関する実験結果を示す図表である。It is a graph which shows the experimental result regarding the performance evaluation of a marker. パターンの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of a pattern. 従来のパターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conventional pattern. 辺検出時の量子化誤差の影響を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the influence of the quantization error at the time of edge detection.

符号の説明Explanation of symbols

1 情報処理装置
2 撮像装置
3 レーザ照射装置
4 モニタ装置
5 スピーカ
11 CPU
13 ROM
17 HDD
60 プリント基板
71,72,73,74 部品箱
71a,71b,71c,71d,71e,71f 電子部品
M マーカ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Information processing apparatus 2 Imaging apparatus 3 Laser irradiation apparatus 4 Monitor apparatus 5 Speaker 11 CPU
13 ROM
17 HDD
60 Printed circuit board 71, 72, 73, 74 Component box 71a, 71b, 71c, 71d, 71e, 71f Electronic component M marker

Claims (13)

1又は複数の被検出体の近傍に配置すべき標識体と、前記被検出体を前記標識体と共に撮像して得られた画像を取込み、取込んだ画像内の前記標識体の像に基づいて前記被検出体の位置又は種類を検出する検出装置とを備える検出システムにおいて、
前記標識体の一部又は全部が拡散反射部材により形成されていることを特徴とする検出システム。
A label to be placed in the vicinity of one or a plurality of detection objects, an image obtained by imaging the detection object together with the label, and an image of the label in the captured image In a detection system comprising a detection device for detecting the position or type of the detected object,
A detection system, wherein a part or all of the marker is formed of a diffuse reflection member.
異なるパターンを付した複数の標識体を備え、前記被検出体の位置又は種類を検出する際、前記標識体のうち、一の標識体を前記被検出体の近傍に配置すべくなしてあることを特徴とする請求項1に記載の検出システム。   It is provided with a plurality of labeled bodies with different patterns, and when detecting the position or type of the detected object, one of the labeled bodies should be arranged in the vicinity of the detected object. The detection system according to claim 1. 前記検出装置は、複数のパターンを識別する識別情報、及び該識別情報の夫々に対応させており、検出すべき各被検出体と標識体との相対位置を規定した情報を記憶する記憶手段と、取込んだ画像に含まれるパターンの像に基づいて該パターンを識別する識別情報を取得する識別情報取得手段とを備え、取得した識別情報と前記記憶手段に記憶された識別情報とに基づき、各被検出体の位置を検出すべくなしてあることを特徴とする請求項2に記載の検出システム。   The detection device is associated with identification information for identifying a plurality of patterns, and storage means for storing information defining a relative position between each detected object to be detected and a label, corresponding to each of the identification information. An identification information acquisition unit that acquires identification information for identifying the pattern based on an image of the pattern included in the captured image, and based on the acquired identification information and the identification information stored in the storage unit, The detection system according to claim 2, wherein the position of each detected object is detected. 前記検出装置は、検出すべき被検出体に関する情報を前記識別情報の夫々に対応させて記憶する手段と、前記識別情報取得手段が取得した識別情報に基づいて各被検出体の位置を検出した際に、前記被検出体に関する情報を取得する手段とを備えることを特徴とする請求項3に記載の検出システム。   The detection device detects the position of each detected object based on the identification information acquired by the identification information acquired by the identification information acquired by the means for storing information relating to the detected object corresponding to each of the identification information. In addition, the detection system according to claim 3, further comprising means for acquiring information on the detected object. 前記パターンは、複数の図形を含み、各図形に少なくとも2色のうちの何れかを付してあることを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1つに記載の検出システム。   The detection system according to any one of claims 2 to 4, wherein the pattern includes a plurality of figures, and each figure is given one of at least two colors. 前記拡散反射部材の光学的特性が、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1つに記載の検出システム。   6. The optical characteristic of the diffuse reflection member is such that a regular reflectance and a diffuse reflectance are substantially the same for incident light having an arbitrary incident angle. The detection system described in one. 前記正反射率及び前記拡散反射率が20%以下であることを特徴とする請求項6に記載の検出システム。   The detection system according to claim 6, wherein the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less. 前記標識体は円形であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1つに記載の検出システム。   The detection system according to claim 1, wherein the marker is circular. 前記標識体はフェルトにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1つに記載の検出システム。   The detection system according to claim 1, wherein the marker is formed of felt. 被検出体の位置又は種類を検出装置にて検出する際に前記被検出体の近傍に配置する標識体において、
一部又は全部が拡散反射部材により形成されていることを特徴とする標識体。
In the label placed in the vicinity of the detected object when the position or type of the detected object is detected by the detection device,
A sign body characterized in that a part or all thereof is formed of a diffuse reflection member.
前記拡散反射部材が、任意の入射角を有する入射光に対して正反射率と拡散反射率とが略同一となる光学的特性を有することを特徴とする請求項10に記載の標識体。   The sign body according to claim 10, wherein the diffuse reflection member has an optical characteristic that the regular reflectance and the diffuse reflectance are substantially the same for incident light having an arbitrary incident angle. 前記正反射率及び前記拡散反射率が20%以下であることを特徴とする請求項11に記載の標識体。   The sign body according to claim 11, wherein the regular reflectance and the diffuse reflectance are 20% or less. フェルトにより形成されていることを特徴とする請求項10乃至請求項12の何れか1つに記載の標識体。   The marker according to any one of claims 10 to 12, wherein the marker is formed of felt.
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