JP2527233Y2 - ワーク位置検出装置 - Google Patents

ワーク位置検出装置

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JP2527233Y2
JP2527233Y2 JP1385892U JP1385892U JP2527233Y2 JP 2527233 Y2 JP2527233 Y2 JP 2527233Y2 JP 1385892 U JP1385892 U JP 1385892U JP 1385892 U JP1385892 U JP 1385892U JP 2527233 Y2 JP2527233 Y2 JP 2527233Y2
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camera
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彰啓 伊藤
幸喜 中村
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、産業ロボットのような
自動機械によって行われる所定の動作に用いられるワー
クの位置を検出するワーク位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】産業ロボットのような自動機械を用いて
ワーク(目的の物体:対象物)を検査することが行われ
ている。このような検査過程ではワークの位置を予め検
出して、この位置へロボットを移動して所望の仕事を行
わせることが必要である。
【0003】このようにワークを検査する場合、ロボッ
トのアームにカメラを取り付けてベルトコンベアのよう
な支持部材によって支持されたワークを撮影して処理す
るためには、カメラの視野にワークが収まっていなけれ
ばならない。その場合に、ワーク上にカメラの視野を位
置決めするのに次の2つの方法が行われている。
【0004】1つの方法は、2台のカメラを用意して1
台の視野の広いカメラでワークをとらえ、ワーク位置情
報を得て、検査用の視野の狭いカメラの視野に入るよう
に位置決めを行う方法である。2つめの方法は、人間に
よりロボットに対して各製品ごとに組み付けワークの位
置を教示する(ティーチングする)方法である。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】ところで従来のそのよ
うなワークを視野にとらえるようにカメラを位置決めす
る方法には各々次のような問題が存在している。まず、
前者の方法では、カメラを含めた撮影系を2つ用意しな
ければならずコストアップが避けられない。次に、後者
の方法では、ティーチングに熟練を要すると共に時間が
かかるので、ワークが多品種の場合、段取り替えの効率
が悪くなる。
【0006】本考案は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、コストアップやティーチング作業を伴うこ
となく効率良く1台の検査カメラでワーク視野の位置決
めを行うことができるワーク位置検出装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本考案は、自動機械によって行われる所定の動作に用
いるワークの位置を検出するワーク位置検出装置におい
て、ワークを所定位置に位置決めすると共にこのワーク
の周囲に一定の面積及びワークの重心を通過する主軸を
有するマークが多数形成されたワーク支持部材と、ワー
ク支持部材を撮影してこの撮影画像をディスプレイに表
示する撮影手段を備えた自動機械と、撮影手段によって
少なくとも1つのマークが検出されて表示されたときこ
のマークの面積及び主軸の傾きを測定することにより、
予め決められている情報を基に前記ワークの重心までの
距離及び方向を求める制御手段と、求められた方向へ求
められた距離だけ前記自動機械を移動させる駆動手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】ワークをパレット上に位置決めし、ロボットの
ような自動機械に備えた撮影手段によって、このワーク
の周囲にマークが多数形成されたワーク支持部材を撮影
して表示する。撮影画面に少なくとも1つのマークが表
示されたときはこのマーク面積及び主軸の傾きを測定す
ることによって、予め決められている情報を基に検出手
段によってそのマークからワークまでの距離及び方向を
求める。続いてその方向へその距離だけ駆動手段によっ
て自動機械を移動させることにより、ワーク上への位置
決めを行う。これにより、コストアップを伴うことなく
効率良くワーク上への位置決めを行うことができる。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。図1は本考案のワーク位置検出装置の実施例を示す
構成図で、本実施例のワーク位置検出装置1は、カメラ
を所定位置に位置決めすると共に、ワーク1の周囲にマ
ーク2が多数形成されたベルトコンベア、パレット、治
具等のようなワーク支持部材3と、このワーク支持部材
3を撮影するカメラ4と、カメラ4を支持しているロボ
ットのような自動機械5と、カメラ4の出力信号をA/
D変換器6によってディジタル信号に変換した後このデ
ィジタル信号の所望の処理を行う制御手段7と、制御手
段7の出力信号をD/A変換器16によってアナログ信
号に変換した後このアナログ信号に基づいてカメラ4で
撮影した画像を表示するディスプレイ17と、制御手段
7の出力信号によって制御されて自動機械5を駆動する
駆動手段18とを備えている。
【0010】ワーク支持部材3には図2に示すように、
ワーク1の周囲に一定の面積及びワーク1の重心を通過
する主軸Lを有するマーク2が多数形成されている。一
例としてこのマーク2は三角形状から成る2a乃至2h
と2A乃至2Hの二重円に配置された例で示している。
15はカメラ4で撮影される視野を示しており、1つの
マーク2hが検出されてディスプレイ17に表示される
例を示している。
【0011】制御手段7は、全体の制御動作を行うCP
U(中央演算処理装置)8と、各マーク2のワーク1に
対する距離及び方向に関する情報が予め記憶されている
メモリ9と、カメラ4で撮影されディスプレイ17に表
示された少なくとも1つのマーク2からワーク1の重心
までの距離及び方向を求める演算手段10と、画像がデ
ィスプレイ17に表示されたときこの画像が何であるか
を判別する画像判別手段11と、マーク2がディスプレ
イ17に表示されたときこのマークを識別するマーク識
別手段12と、自動機械5の先端に取り付けられたカメ
ラ4がワーク1上に移動されて位置検出が行われた後ワ
ーク1表面のキズの有無を検出するキズ検出手段13と
から構成されている。
【0012】図3は自動機械5のアーム5Aに取り付け
たカメラ4によってワーク支持部材3を撮影する様子を
示すもので、カメラ4の視野15に1つのマーク3が入
っている例を示している。
【0013】カメラ4によって撮影される視野15の画
像は、図4に示すように縦横にマトリクス状に配置され
た画素によってディスプレイ17に表示される。一例と
して縦方向が0乃至16番地のj座標、横方向が0乃至
22番地のi座標で示された例で示している。今、カメ
ラ4の視野15に1つのマーク2Mが入って表示された
場合を例にとって、このマーク2M の重心G M からワーク
1の重心までの距離及び方向を求める方法を説明する。
なお、LMはマーク2Mの主軸、θは画面中の水平軸を基
準位置としたマーク2Mの傾き、GMはマーク2Mの重心
(io,jo)を示しているものとする。
【0014】(1)まず、マーク2Mの画素数nを求め
ることによってマーク2Mの面積を求める。これはマー
ク2Mがかかっている画素数をカウントすることによっ
て、n=90が求まる。なお、画素は2値化画像(1か
0)で表わされているものとする。
【0015】(2)次に、マーク2Mの主軸LMの傾きθ
を求める。この傾きθは例えば2次モーメントによって
求めることができる。ここで、ディジタル図形f(i,
j)に対する原点回りのモーメントmp,qは次式のよう
に定義される。
【0016】
【数1】
【0017】なお、f(i,j)は座標(i,j)の画
素の濃度値を示したものであり、この場合画素は2値化
画像で表わされているので、1か0をとる。実際に用い
られるのは2次までのモーメントなので、p+q≦2の
p,qについてmp,qを計算する。また、重心(i0,j
0)の各座標は次式で求まる。
【0018】
【数2】
【0019】モーメントのなかでも特に、重心(i0
0)の回りのモーメントMp,qが次式のように示され
て、図形の特徴を良く反映する。
【0020】
【数3】
【0021】ここで、主軸LMの方向とi軸のなす傾き
θは次式で求めることができる。
【0022】
【数4】
【0023】式(4)から例(図4)のθを求めると、
θ=−36.1426度となる。ここで、求められる傾
きθは、図5に示す範囲で表わされる。次にこれについ
て説明する。
【0024】ここで、1次モーメントを求める方法につ
いて説明すると、1次モーメントの算出式は次のように
示される。
【0025】
【数5】
【0026】但し、f(i,j)は2値化画像で表わさ
れるので、1か0をとる。p=0,q=0とすると、
(5)式は次式のように示される。
【0027】
【数6】
【0028】すなわち、f(i,j)(濃度)は1か
0、i0は1、j0は1となるので、濃度が1であればf
(i,j)i00より1が出力され、式全体として濃度
が1である画素数(面積)nが、図8のように示され
る。次に、p=1、q=0とすると、(5)式は次式の
ように示される。
【0029】
【数7】
【0030】ここでf(i,j)i10は、濃度が1で
ある座標のx座標の値、つまり濃度が1である画素のx
座標値の総和が、図9のように示される。次に、p=
0、q=1とすると、(5)式は次式のように示され
る。
【0031】
【数8】
【0032】ここで、f(i,j)i01は濃度が1で
ある座標のy座標の値をとり、式全体では濃度が1であ
る画素のy座標値の総和が、図8のように示される。従
って、以上の方法で求めた0次、1次モーメントを用い
ることにより、重心(i0,j0)は次のように求めるこ
とができる。 i0=M10/M00 , j0=M01/M00
【0033】(3)続いて、マーク2Mの重心GMを求め
る。この重心GMは次式のように示される。
【0034】
【数9】
【0035】ここで、f(i,j)は1か0をとる。n
はf(i,j)=1の数(面積)である。前記(2)式
を基にすると(9)式は次のように示される。 GM(i0,j0)=(9.7,8.4)≒(10,8) よって、マーク2Mの重心GMが求まる。
【0036】(4)次に、(1)で求められた画素数
(面積)nから、マーク2Mの重心GMからワーク1の重
心Gwまでの距離を求める。これは、画素数nに応じて
次のように距離基準例を設定することにより、該当した
画素数nに対応して距離l(mm)を求めるようにする。 前記のように、n=90の場合、l=30(mm)を求め
ることができる。
【0037】(5)次に、傾きθからロボット座標系で
マーク2Mの重心に対してワーク1の重心が存在する方
向θTを求める。前記のように、θ≒36度とする。カ
メラ4で撮影した画像を表示したときの、カメラ4とロ
ボット(自動機械)5の配置状態が図6の関係にあったと
すると、この配置状態は座標系で図7のように示され
る。なお、ロボット座標系の基準線は反時計回り方向が
プラスとなる。θTは次式で求めることができる。
【0038】
【数10】
【0039】ここで、θ1=50度、θ2=94度とする
と、 θT=50+94−(90−36)=90度 従って、θTはi軸に対して反時計回り方向へ90度と
なることがいえる。
【0040】(6)この結果、マーク2Mの重心GMに対
してワーク1の重心WMの存在する位置は、ロボット座
標系において、角度を反時計回り方向をプラスとする
と、角度θTは+90度の方向で、距離lは30mmの位
置に存在することが求まったことになる。
【0041】次に本実施例の動作を図11のフローチャ
ートを参照して説明する。スタート後、ステップAのよ
うに自動機械5に取り付けられたカメラ4を任意の位置
に移動させる。次にステップBのように、その位置でカ
メラ4で撮影して得られた視野15の画像をディスプレ
イ17の画面に表示する。
【0042】次にステップCで画面に何か物体が写って
いるか否かを判別する。何も写っていない場合、フロー
は図12のステップDに進み、ここでエラーが発生した
ことを知らせる。この具体的手段としては、ランプ点灯
やブザーを鳴らすようにする。何かが写っている場合は
フローはステップEに進み、ここでその物体の全体が写
っているか否かを判別する。
【0043】全体が写っていない場合、フローはステッ
プFに進み、ここで物体が画面からはみ出している方向
を求めた後、ステップGでカメラ4をその方向へ適切な
距離だけ移動する。続いてフローは再びステップBに戻
る。全体が写っている場合はフローはステップHに進
み、ここでその物体がワークか否かを判別する。
【0044】写っている物体がワークでない場合、フロ
ーはステップIに進み、ここでその物体がマークか否か
を判別する。その物体がマークでない場合フローは図1
3のステップJへ進み、ここでステップDと同様にエラ
ーが発生したことを知らせる。一方、ステップHで写っ
ている物体がワークである場合は、ワーク位置決めは不
要なのでフローはステップKに進んで、ここでワークに
キズがあるか否かの判別を行ってキズ検出を行う。続い
て次のステップに進んで、同様な動作を繰り返す。
【0045】ステップIでその物体がマークである場合
は、フローは図14のステップLに進み、ここでマーク
からワークの重心までの距離の検出(測定)を行う。こ
の方法は前記したようにマークの面積(画素数n)を求
めることにより、その距離を求める。次に、ステップM
で、そのマークの重心に対してワークの重心の存在する
方向を検出する。この方法は前記したようにマークの主
軸の傾きθを求めることにより、その方向を求める。
【0046】次に、ステップNのように求めた方向に求
めた距離だけカメラ4を移動させるように、制御手段7
によって駆動手段18を制御して自動機械5にその情報
を送った後、ステップOのように駆動手段18によって
自動機械5を駆動してカメラ4をワークの位置へ移動さ
せる。続いてフローはステップBに戻り、以上のような
動作を繰り返す。
【0047】以上述べたように本実施例によれば、ワー
ク1を位置決めするワーク支持部材3にワーク1の周囲
に多数のマーク2を形成し、カメラ4によって少なくと
も1つのマーク2が撮影されてその画像が表示されたと
きは、そのマーク2のワーク1までの距離及び方向を求
めた後、自動機械5を駆動してカメラ4をワーク1の位
置に移動してワーク位置検出を行うようにしたので、カ
メラ4を含めた撮影系を1つ用意すればよいのでコスト
アップは伴わず、またティーチングのような煩わしい方
法は行わないのでワーク位置検出の効率を改善すること
ができる。
【0048】ワークを位置決めすると共にマークを形成
すべきワーク支持部材は特定のものに限らず、ロボット
のような自動機械によってワークを組み込むような目的
に用いられるものであれば何でもよい。また、本実施例
ではワーク位置検出後カメラによってワークのキズ検出
を行う場合について説明したが、カメラあるいは自動機
械によって行う動作は、目的、用途等に応じて任意の動
作を行わせることができる。
【0049】
【考案の効果】以上述べたように本考案によれば、ワー
ク支持部材のワークの周囲に多数のマークを形成し、こ
のマークの少なくとも1つが画像として表示されたとき
はそのマークの重心からワークの重心までの距離及び方
向を求めてワーク位置検出を行うようにしたので、コス
トアップを伴うことなく効率良くワーク位置検出を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のワーク位置検出装置の実施例を示す構
成図である。
【図2】本実施例装置のワーク支持部材に形成されたマ
ークを示す配置図である。
【図3】本実施例装置の主要部を示す斜視図である。
【図4】本実施例装置においてカメラで撮影した画像を
表示する画面の説明図である。
【図5】本実施例装置で行われるマークの傾きを求める
方法の説明図である。
【図6】本実施例装置で行われるマークのワークに対す
る方向を求める方法の説明図である。
【図7】図6の座標系である。
【図8】本実施例装置で行われる重心を求めるための1
次モーメントの算出の説明図である。
【図9】本実施例装置で行われる重心を求めるための1
次モーメントの算出の説明図である。
【図10】本実施例装置で行われる重心を求めるための
1次モーメントの算出の説明図である。
【図11】本実施例の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図12】本実施例の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図13】本実施例の動作を説明するフローチャートで
ある。
【図14】本実施例の動作を説明するフローチャートで
ある。
【符号の説明】
1 ワーク 2 マーク 3 ワーク支持部材 4 カメラ 5 自動機械(ロボット) 7 制御手段 8 CPU(中央演算処理装置) 9 メモリ 10 演算手段 11 画像判別手段 12 マーク認識手段 13 キズ検出手段 17 ディスプレイ 18 駆動手段

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動機械によって行われる所定の動作に
    用いるワークの位置を検出するワーク位置検出装置にお
    いて、ワークを所定位置に位置決めすると共にこのワー
    クの周囲に一定の面積及びワークの重心を通過する主軸
    を有するマークが多数形成されたワーク支持部材と、ワ
    ーク支持部材を撮影してこの撮影画像をディスプレイに
    表示する撮影手段を備えた自動機械と、撮影手段によっ
    て少なくとも1つのマークが検出されて表示されたとき
    このマークの面積及び主軸の傾きを測定することによ
    り、予め決められている情報を基に前記ワークの重心ま
    での距離及び方向を求める制御手段と、求められた方向
    へ求められた距離だけ前記自動機械を移動させる駆動手
    段とを備えたことを特徴とするワーク位置検出装置。
JP1385892U 1992-02-14 1992-02-14 ワーク位置検出装置 Expired - Lifetime JP2527233Y2 (ja)

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JPH0566510U JPH0566510U (ja) 1993-09-03
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JPH0566510U (ja) 1993-09-03

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