JP2591687B2 - 部品の良否判別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定位置に供給された部品のシルエットを
CCDカメラにより認識してそのシルエットの形状をそのX
Y座標に対応した画像記憶部に記憶し、そのデータを順
次読み出すことにより、シルエットの形状を基準位置か
らのXY座標上のＹ方向の距離として検出してこれを基準
となる部品の同方向の距離と比較し、部品の良否判別を
するように構成した部品の良否判別方法に関する。

〔従来の技術〕および〔発明が解決しようとする課題〕 最近、CCDカメラを使用して部品の形状を認識し、部
品の不良検出を厳格に行うようにした部品の良否判別装
置が各種開発されている。この種の良否判別装置では、
部品を確認する場合、部品のシルエットをCCDカレマの
画像上に作り、CCDカメラの画像を構成する画素により
そのシルエットの二値化データとして検出しているが、
この部品が良品であるか否かは前記画素の二値化データ
の変化によりシルエットの外周の長さおよびシルエット
の面積を検出してこれらを基準となる部品のものと比較
することにより判別されている。そのため、部品の形状
を認識するに際して、シルエットの外周および面積を検
出しなければならず、これに長時間を要すばかりか、部
品が隣接のものと接触して流れる場合には部品１個のシ
ルエットの外周および面積が検出できないため、部品の
良否判別が行えず、部品が隣接のものと接触しないよう
に部品供給速度を調整しなければならず、高速で連続し
て流れる部品の良否判別には適さない等の欠点が生じて
いる。

本発明は、上記欠点の除去を目的とするもので、CCD
カメラにより認識される部品のシルエットの形状をXY座
標上のＹ方向の距離として検出し、部品の形状を短時間
で認識して部品の良否判別を正確に行うとともに、切
粉、塵埃等による形状の誤判別を皆無とした部品の良否
判別方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、所望部品を挾む位置にCCD
カメラとこれに光線を照射する光源とが配置されてお
り、部品のシルエットがCCDカメラの画像を構成する画
素ごとに二値化データに変換されてこの二値化データが
画像メモリ内のアドレスに記憶されるように構成されて
いる。

さらに、前記シルエットの中心からこれを通るXY座標
上のＹ方向に所望部品の基準半径だけ離れた基準位置が
記憶され、この基準位置から順次シルエットの縁部を検
出する方向に位置する画素に対応するメモリの持つ二値
化データが呼出されその二値化データの変化から前記シ
ルエットの縁部が検出されて基準位置から縁部までのＹ
方向の距離が算出されるように構成されている。さら
に、前記シルエットの縁部からＸ方向の位置にある画素
に対応するメモリの二値化データが順次呼出され、その
変化から同様にシルエットの縁部が順次検出されて基準
位置から縁部までのＹ方向の距離が算出されていき、シ
ルエットの形状が前記基準位置からのXY座標上のＹ方向
の距離として検出されるように構成されている。

また、前記シルエットの縁部が検出されて基準位置か
ら縁部までのＹ方向の距離が算出されるごとに、前記距
離としてその時のＸ方向の位置に対応した基準となる部
品のＹ方向の距離との比較が繰返し行われ、その差が所
定許容範囲内にあるか否かが判別されるように構成され
ている。また、この判定で、連続して複数回所定許容範
囲内にないと判定される時に、この位置から僅かに離れ
た許容限界線上の画素に対応するメモリのデータがシル
エットであるか否かが判定され、シルエットである時、
不良検出信号が出力されるように構成されている。

〔作用〕

この方法によれば、所望部品がCCDカメラの前方に位
置すると、光源から照射される光線を受けて部品のシル
エットがCCDカメラの画像を構成する画素ごとに二値化
データに変換され、この二値化データが画像メモリ内の
アドレスに記憶される。これら二値化データから部品の
形状を検出する際には、このシルエットの中心が算出さ
れ、さらにこの中心を通るXY座標上のＹ方向に所望部品
の基準半径だけ離れた基準位置が記憶されるとともにこ
の基準位置の二値化データが呼出される。この二値化デ
ータが「０」でシルエットが検出されない場合には、前
記基準位置にある画素からシルエットの中心側に位置す
る画素の持つ二値化データが、また前記二値化データが
「１」でシルエットが検出される場合には前記基準位置
にある画素から前記中心と反対方向に位置する画素の持
つ二値化データが順次呼出され、画素の持つ二値化デー
タが判別される。前記二値化データが「１」あるいは
「０」に変化してシルエットの縁部が検出される時、基
準位置からその時点の画素までのＹ方向の距離が＋方
向、あるいは−方向の距離として算出され、記憶され
る。さらに、前記画素からＸ方向の画素の持つ二値化デ
ータが順次呼出されて前回同様に判別されてシルエット
の縁部が検出され、前記基準位置からシルエットの縁部
までのXY座標上のＹ方向の距離が算出される。これが順
次繰返されて、シルエットの縁部がXY座標上のＹ方向の
距離として、シルエットの縁部全周にわたって検出さ
れ、シルエットの形状が正確に認識される。

前記基準位置からシルエットの縁部までのXY座標上の
Ｙ方向の距離を検出するごとにその時のＸ方向の位置に
対応して基準となる部品の同方向の距離が基準値として
呼出されて、両者が比較判別される。この判別が繰返さ
れて、前記Ｙ方向の距離が複数回連続して基準値から所
定範囲内にないと判断されると、ただちにその位置から
僅かに離れた許容限界線上の画素がシルエットを検出し
ているか否かが判別される。この時、シルエットが検出
されてない時、前記複数回の不良判定は切粉、塵埃等に
よるものとして無視され、継続して基準位置からＹ方向
の距離が検出される。

一方、前記許容限界線上の画素が部品のシルエットを
検出している場合には、前記Ｙ方向の距離の異常がこの
許容限界位置まで連続しているものとして部品の形状異
常と判断され、不良検出信号が出力される。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づいて説明する。第１図にお
いて、１は所望部品２の形状の良否を判別する良否判別
装置であり、取付プレート３に案内されて部品を水平に
連続して供給する透明な材料でなる搬送ベルト４、搬送
ベルト４の下方から前記取付プレート３の空隙を通って
上方に光線を照射する光源の一例をなすストロボ５およ
び搬送ベルト４の上方で受光面を下方にしてストロボ５
からの光線を受けるように配置されたCCDカメラ６から
なっている。前記CCDカメラ６の画像は縦横に整列配置
された多数個の画素で構成され、それぞれの画素がスト
ロボ５からの光線を受光すると、アナログ画像信号を出
力するように構成されている。

また、７は部品２の良否判別装置１の制御装置であ
り、マイクロプロセッサでなる制御部８を有している。
この制御部８にはインタフェースバス９を介して基準と
なる部品２の基準半径および基準となる部品２に関して
後記する基準位置X0,Y0から縁部までのXY座標上のＹ方
向の距離でなる基準値lxを含む各種情報を記憶する記憶
部10、所定位置に部品２があるか否かを検出して部品検
出信号を出力する部品検出部11、ストロボ駆動指令信号
を受けてストロボ５から光を照射させるストロボ駆動部
12、CCDカメラインタフェース13並びに画像メモリをな
すフレームRAM14が接続されている。

前記記憶部10は、前記基準位置X0,Y0からシルエット
の縁部までのＹ方向の距離の許容限界線上に位置する画
素それぞれに対してその位置から中心側でＹ方向に沿っ
て所定距離（ｋ）離れた位置から許容限界線までの距離
（ｌ）として特異点Ｐを記憶するように構成されてい
る。

前記CCDカメラインタフェース13は、前記画像上の画
素に対応するアナログ画像信号をA/D変換するA/D変換部
13a、A/D変換タイミングを指令するタイミングパルス発
生部13b、A/D変換部13aから出力されるデイジタル画像
信号を二値化する信号二値化部13cおよびタイミングパ
ルスが発生されるごとに順にアドレスを発生するアドレ
ス発生部13dでなっており、タイミングパルスが発生さ
れるごとに信号二値化部13cの二値化データがフレームR
AM14内に前記アドレスに出力され、記憶されるように構
成されている。また、前記フレームRAM14は各画素に対
応したアドレスを有しており、各画素の持つ二値化デー
タをそれぞれ対応するアドレスに記憶するとともに、各
アドレスに対応するXY座標上の座標データが、またXY座
標上の座標データに対応するアドレスが相互に得られる
ように構成されている。

前記制御部８は、第２図a,b,cに示すように、 １）部品検出部11からの部品検出信号を待つ。

２）ストロボ駆動指令信号を出力するとともにCCDカメ
ラインタフェース13に駆動指令信号を出力してタイミン
グパルス発生部13bを駆動し、タイミングパルスをA/D変
換部13a、信号二値化部13cおよびアドレス発生部13dに
それぞれ出力し、部品２のシルエットをCCDカメラ６の
画面を構成する各画素を二値化データに変換してこれを
各画素に対応するフレームRAM14内のアドレスに記憶す
る。（シルエットを「１」、シルエット以外を「０」と
して記憶） ３）対象となるシルエットの直交する２方向の縁部を検
出し、縁部となる画素に対応するフレームRAM14内のア
ドレスからシルエットの中心C0のXY座標上の座標データ
を算出する。

４）中心C0の座標データ中のＹ方向の座標データにあら
かじめ記憶された基準半径を加算し、基準位置X0,Y0の
座標データを算出し、これを記憶する。

５）基準位置の座標データX0,Y0を呼出す。

６）座標データに対応するフレームRAM14内のアドレス
の二値化データが判別され、これが「１」である時、1
8）にジャンプする。

（以上、５）〜６）をステップＩとする。） ７）Ｙ方向の座標データから（−１）減算する。

８）Ｙ方向の座標データがシルエット中心C0のＹ方向の
座標データと等しいかを判断し、両者が等しい時、21）
にジャンプする。

９）座標データに対応するアドレスの二値化データを呼
出し、これが「１」か、「０」かを判別し、「１」でな
い時、７）に戻る。

10）シルエットの縁部の座標として前記座標データを記
憶するとともに、基準位置X0,Y0から縁部までのＹ方向
の距離ａを算出する。

11）基準となる部品のＸ方向の座標データに対応するＹ
方向の距離でなる基準値lxを呼出してこれと前記距離ａ
とを比較し、その差が所定許容範囲ｅ内である時、16）
にジャンプする。

12）前記距離ａと基準値lxとの差が所定値Ｍ（Ｍは前記
許容範囲ｅよりも充分大きな値）より小さいかを判別
し、これが小さくない時、21）にジャンプする。

13）不良検出直前の座標データを記憶するとともに、不
良検出カウンタをインクリメントし、カウント値がＮか
を判別し、Ｎ（Ｎは２より大きな整数）でない時、17）
にジャンプする。

14）不良検出直前の座標データを呼出し、この座標デー
タに対する特異点Ｐを呼出し、この特異点Ｐの画素の持
つ二値化データを呼出してシルエットの検出の有無を判
定し、シルエットが検出されてない時、16）にジャンプ
する。

15）部品不良表示指令信号を出力するとともに、部品排
除指令信号を出力し、１）に戻る。（不良検出カウンタ
をリセットする。） 16）不良検出カウンタをリセットする。

17）Ｘ方向の座標データに（＋１）加算し、座標データ
に対応するアドレスの二値化データを呼出し、６）に戻
る。

（以上、７）〜17）をステップIIとする。） 18）Ｙ方向の座標データに（＋１）加算する。

19）座標データに対応する二値化データを呼出し、その
値が「１」か、「０」かを判別し、「１」の時、18）に
戻る。

20）シルエットの縁部の座標として前記座標データを記
憶するとともに、基準位置から縁部までのＹ方向の距離
ａを算出し、11）に戻る。

（以上、18）〜20）をステップIIIとする。） 21）前記ステップＩ、II、IIIを繰返す。（ただし、ス
テップIIの８）中「21）にジャンプする。」を「22）に
ジャンプする。」、12）中「21）にジャンプする。」を
「22）にジャンプスル。」、 17）中の「Ｘ方向の座標データに（＋１）加算し、」を
「Ｘ方向の座標データに（−１）減算し、」と読替え
る。） （以上、21）をステップIVとする。） 22）Ｙ方向の一側の基準位置の座標データを−Y0とし
て、前記ステップＩ、II、III、IVを繰返す。

（ただし、ステップIIの７）中「Ｙ方向の座標データか
ら（−１）減算する。」を「Ｙ方向の座標データから
（＋１）加算する。」、18）中の「Ｙ方向の座標データ
に（＋１）加算する。」を「Ｙ方向の座標データから
（−１）減算する。」、ステップIVの７）中「Ｙ方向の
座標データから（−１）減算する。」を「Ｙ方向の座標
データから（＋１）加算する。」、８）中の「21）にジ
ャンプする。」を「１）に戻る。」、12）中の「21）に
ジャンプする。」を「１）に戻る。」、18）中の「Ｙ方
向の座標データに（＋１）加算する。」を「Ｙ方向の座
標データから（−１）減算する。」と読替える。） ように構成されている。

上記部品の良否判別装置１では、CCDカメラ６の下方
に所定の位置に部品２が達すると部品検出部11から部品
検出信号が出力され、制御部８からストロボ駆動指令信
号が出力される。そのため、ストロボ駆動部12が作動
し、ストロボ５からCCDカメラ６に向けて光が照射さ
れ、部品２のシルエットがCCDカメラ６の画像を構成す
る画素の持つアナログ画像信号として認識される。同時
に、制御部８からCCDカメラインタフェース13に駆動指
令信号が出力され、タイミングパルス発生部13bからタ
イミングパルスが発信される。このタイミングパルスご
とに前記アナログ画像信号が順次A/D変換部13aを介して
ディジタル画像信号に変換され、これが信号二値化部13
cでシルエットを「１」信号として、またそれ以外を
「０」信号とした二値化データに変換される。同時に、
前記画素に対応するアドレスがアドレス発生部13dで算
出され、前記二値化データが順次フレームRAM14のアド
レスにに出力され、記憶される。

前記CCDカメラ６の画像を構成する画素の持つ二値化
データすべてがフレームRAM14内に記憶されると、第３
図ａに示すようにただちにシルエットの直交する２方向
の縁部の中点が算出され、シルエットの中心C0の座標デ
ータが算出される。

さらに、シルエットの中心C0の座標データとあらかじ
め記憶部10に記憶された基準半径とから、前記中心C0を
通るＹ座標上の基準位置Y0の座標データが算出され、こ
れが記憶部10で記憶される。前記基準位置の座標データ
（X0,Y0）に対応するフレームRAM14内のアドレスの二値
化データが呼出され、これが「１」でシルエットか、
「０」でシルエット以外かが判別される。この二値化デ
ータ「０」で、基準位置X0,Y0上にシルエットない場合
には、基準位置X0,Y0のＹ方向の座標データから（−
１）減算し、この座標データに対応するフレームRAM14
内のアドレスの二値化データが呼出され前記判別が繰返
される。前記二値化データが「１」に変化して、シルエ
ットの縁部が検出されると、この時のＹ方向の座標デー
タと基準位置X0,Y0のＹ方向の座標データとから基準位
置とシルエットの縁部との間のＹ方向の距離ａが間出さ
れる。この距離ａが前記基準半径からＸ方向の位置にあ
る座標データごとに算出されて記憶部10で記憶された基
準値lxと比較され、その差が所定許容範囲ｅ内の値であ
るか否かにより、部品２の良否判別が行われる。前記判
別の結果、部品２の形状が良と判別されると、前記座標
データのＸ方向の座標データが呼出されて、これに（＋
１）加算される。この座標データに対応したフレームRA
M14内のアドレスの二値化データが呼出され、前回同様
に良否判別が行われ、これが＋Ｘ座標側に沿って繰返さ
れる。

前記判別の結果、部品２の形状が不良と判別される
と、前記Ｙ方向と距離の基準値Lxとの差がＭよりも大き
いか否かが判定され、これがＭよりも大きい時は隣接す
る部品２のシルエットの検出と判断してただちに−Ｘ座
標側のシルエットの良否判定を行う。

前記Ｙ方向の距離と基準値Lxとの差がＭよりも小さい
時には、シルエットの不良と判断されるが、部品２に付
着した切粉、塵埃等の影響を排除するため、部品２の不
良が検出される度に不良検出カウンタをインクリメント
して不良検出の回数および不良検出直前の座標データが
記憶される。前記不良検出がＮ回連続して起こった場合
には、第３図ｂに示すように前記不良検出直前の座標デ
ータに対して僅かに離れた位置にあってあらかじめ記憶
された特異点Ｐを呼出し、この位置にある画素の持つ二
値化データからシルエット検出の有無が判定される。こ
の時、シルエットが検出されていなければ、切粉、塵埃
等によるシルエットの不良と判断され、不良検出カウン
タはリセットされ、前記判別が継続して行われる。前記
特異点Ｐでシルエットが検出されている時には、この位
置までシルエットが連続しているものと判定され、部品
２の不良と判断され、部品２の不良表示指令信号が出力
されるとともに、部品２の排除指令信号が出力されて、
次回の検査に備える。

一方、前記基準位置の座標データ（X0,Y0）に対応す
るフレームRAM14内のアドレスの二値化データが「１」
で基準位置上に部品２のシルエットがある場合には、基
準位置のＹ方向の座標データに（＋１）加算して行き、
その座標データに対応するフレームRAM14内のアドレス
の二値化データの判別が同様に行われる。

前記判別が繰返されて、Ｙ方向の座標データが（−
１）ごと減算される間に零になると、前記基準位置が呼
出されて、Ｘ座標の＋方向と同様に−方向のシルエット
の円周形状の良否判別が行われる。

続いて、Ｙ座標上の一方向の基準位置（X0,−Y0）が
呼出され、Ｙ座標上の＋方向のシルエットの縁部の良否
判別と同様に一方向のシルエットの縁部の良否判別が行
われ、シルエット全周の形状の良否判別が完了し、次回
の良否判別に備えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明はCCDカメラに認識され
る部品のシルエットを画像上の画素ごとに二値化データ
に変換してこれをその画素に対応するフレームRAM内の
アドレスに記憶し、このシルエットの形状をXY座標上の
基準位置からのＹ方向の距離として認識してシルエット
の良否をを判定するとともに、シルエットを認識するＹ
方向の距離が連続して複数回不良と判定される時僅かに
離れた位置にある許容限界線上の画素がシルエットを検
出しているか否かを判定し、シルエットが検出されてい
る時のみシルエットの不良を判定するように構成してい
るため、シルエットから求めるデータはXY座標上のＹ方
向の座標データのみでよく、短時間で部品の形状を認識
することができるばかりか、切粉、塵埃等により生じる
シルエットの不良が生じても、これを無視してシルエッ
トが所定位置まで連続しているもののみ、部品の不良と
することができ、極めて正確な判定が可能となる等の利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る部品の良否判別装置の概略説明
図、第２図a,b,cは本発明に係る部品の良否判別装置の
動作を示すフローチャート、第３図a,bは本発明に係る
部品の良否判別装置の要部の動作を示す説明図である。 １……良否判別装置、２……部品、 ３……取付プレート、４……搬送ベルト、 ５……ストロボ、６……CCDカメラ、 ７……制御装置、８……制御部、 ９……インタフェースバス、10……記憶部、 11……部品検出部、12……ストロボ駆動部、 13……CCDカメラインタフェース、 13a……A/D変換部、13b……タイミングパルス発生部、 13c……信号二値化部、13d……アドレス発生部、 14……フレームRAM、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望部品を挟む位置にCCDカメラとこれに
   光線を照射する光源とを配置し、部品のシルエットをCC
   Dカメラの画像を構成する画素ごとに二値化データに変
   換してその二値化データを画素に対応する画像メモリ内
   のアドレスに記憶し、 前記シルエットの中心からこれを通るXY座標上のＹ方向
   に所望部品の基準半径だけ離れた基準位置を記憶し、こ
   の基準位置から順次シルエットの縁部を検出する方向に
   位置する画素の持つデータを呼出してその二値化データ
   の変化からシルエット縁部を検出して前記基準位置から
   シルエットの縁部までのＹ方向の距離を算出し、 さらに、前記縁部からＸ方向の位置にある画素の持つ二
   値化データを順次呼出してその変化から同様にシルエッ
   トの縁部を検出して基準位置からシルエットの縁部まで
   のＹ方向の距離を算出していき、シルエットの形状を基
   準位置からのXY座標上のＹ方向の距離として検出する一
   方、 前記Ｙ方向の距離を算出するごとにその時のＸ方向の位
   置に対応して基準となる部品のＹ方向の距離を基準値と
   して呼出して両者の比較を繰返し行い、この距離が前記
   基準値から所定許容範囲内にないことが連続して複数回
   検出される時に、この位置から僅かに離れた位置にある
   許容限界線上の画素に対するデータがシルエットである
   か否かを判定し、シルエットである時、不良検出信号を
   出力するように構成したことを特徴とする部品の良否判
   別方法。