JP2665227B2

JP2665227B2 - 位置補正装置

Info

Publication number: JP2665227B2
Application number: JP63021920A
Authority: JP
Inventors: 貫行青木; 祐二小泉
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH01197087A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は位置補正装置に関するものである。

（従来の技術） NCターレットパンチプレス及びレーザ加工機により構
成される板金複合ラインでは、NCターレットパンチプレ
スにおいて加工されたワークをレーザ加工機にセットす
る場合、レーザ加工機のワークテーブル上にワークを固
定設置するが、この際に設置誤差等によって加工精度に
悪影響を与えてしまうことがあった。また、ICプリント
基板の自動加工、検査システムにおけるプリント基板の
位置補正、例えばロボットのセンサが加工ワークの穴位
置を検出する場合の位置補正や板金複合加工における加
工機相互間の原点位置合わせをする場合にも上記のよう
に設置誤差等によって加工精度を低下させてしまうとい
う不都合があった。そこで、かかる不都合を取り除くた
めにこれらの装置では、設定された加工基準面に対する
ズレの誤差を検出し、その誤差に応じた補正値をNC加工
機の制御部に入力することにより、自動的にワークの位
置補正をし、ワークを加工していた。

（発明が解決しようとする課題）従来の画像処理技術を用いた位置補正装置では、被補
正対象物に穿設された穴の中心位置を二値化した穴画像
情報に基づいてメディアンによる穴中央値及びモーメン
トによる重心位置等から穴の中心位置を演算している。

第９図は穿設穴がゴミやノイズによる影響を受けない
場合と、ゴミ等による影響を受ける場合の穴の性状を示
す図であり、正常な穴画像（第９図（Ａ））については
簡単な処理で精度良く穴の中心位置を演算することがで
きる。しかし、ノイズまたはゴミ等を含む穴画像（第９
図（Ｂ），（Ｃ））においては、不良な穴の映像情報
（第10図）を含めた中心位置によって演算が行なわれる
ために正確な演算をすることができなくなってしまう。

そのため、かかる装置では不良穴情報による誤補正を
防ぐため、不良穴チェック部を備え、そのチェック部で
ノイズやゴミ等が所定値以内にあることを確認してい
る。また、この装置では、ノイズ等が所定値以上になる
と補正作業を中断し、不良穴情報による誤補正にならな
いようにしている。従って、かかる装置では、ノイズが
発生した場合等に補正作業を中断しなければならず、補
正作業効率を低下させてしまうという不都合があった。

そこで、本発明は穴の輪郭点から穴の中心位置までの
距離偏差が最小になる点をその穴の中心位置とする演算
がされる演算部等を備えることにより、穴情報に応じた
穴中心位置の認識を行なうと共に誤補正による補正作業
の中断防止をすることによって、補正作業効率が向上で
きるようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、ワーク
に穿設された被検査穴を撮像する撮像部と、上記撮像部
によって撮像し信号変換部で変換した前記被検査穴のデ
ィジタル画像信号を記憶する画像記憶部と、上記画像記
憶部に記憶したディジタル画像信号に基いて前記被検査
穴の中心位置を演算する穴中心位置演算部と、この穴中
心位置演算部において演算した穴中心位置と画像制御部
に予め設定しておいた正規の被検査穴の穴中心位置とを
比較し、その比較出力である補正データを制御部へ出力
する比較部と、上記補正データに基づいた位置決め指令
を、前記ワークの位置決めを行う位決め部へ送出する前
記制御部と、を備えてなる位置補正装置において、前記
穴中心位置演算部は、前記被検査穴を撮像したディジタ
ル画像信号によりxy座標上における輪郭点の座標値の最
大，最小値x_max,x_min,y_max,y_minの中心を求めて仮の穴
中心値x_cen,y_cenを算出し、この仮の穴中心値のｘ軸座
標値x_cenとｙ軸座標値の最小値y_minをｉ−ｊ座標系の原
点に設定し、このｉ−ｊ座標系において各輪郭部から前
記仮の穴中心までの半径としての距離を算出し、その算
出した距離の値の頻度の最大値を求めるに当り、ｉ軸原
点をｘ軸座標のx_minからx_maxまで移動して前記距離の値
の頻度を順次求めて最大値になるｉ軸原点位置のｘ軸座
標値をx_gに設定し、前記仮の穴中心値のｙ軸座標値y_cen
とｘ軸座標値の最小値x_minをｉ−ｊ座標系の原点に設定
し、このｉ−ｊ座標系において各輪郭部から前記仮の穴
中心までの半径としての距離を算出し、その算出された
距離の値の頻度の最大値を求めるに当り、ｊ原点をｙ軸
座標のy_minからy_maxまで移動して前記距離の値の頻度を
順次求めて最大値になるｊ軸原点位置のｙ軸座標値をy_g
に設定し、上記設定した座標値x_g,y_gを前記被検査穴の
穴中心位置と認識する構成である。

（実施例）次に本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。第１図は本発明の一実施例を示すシステム構
成図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

第１図及び第２図において、符号１はレーザ加工機
で、この加工機１は例えばNCターレットパンチプレトと
共に設置され、板金複合ラインを構成するものである。
レーザ加工機１にはワーク位置を認識するワーク位置認
識部２が設置される。ワーク位置認識部２はレーザ加工
機１に取付けられた画像採取手段としての撮像部３、採
取した画像を処理する画像処理部４、画像処理した画像
をモニタするモニタテレビ部５及びワークの位置決め部
11を制御する制御部６から構成される。

前記撮像部３にはシャッタ７及びランプ８が付属され
ている。画像処理部４は以下に説明するように4a乃至4f
より構成される。信号変換部4aは撮像部から送出される
映像信号100をAD変換してディジタル画像信号101にする
ものである。タイミング発生部4bは画像制御部4fから送
出される制御信号102に基づいてアドレス信号103と同期
信号104を出力するものである。画像記憶部4cは、信号
変換部4aから送出されるディジタル画像信号101をアド
レス信号103により所定記憶領域に一時格納させると共
に、制御信号105によってその格納されたディジタル画
像信号101が呼び出せるようになっている。

穴中心位置演算部4dは画像記憶部4cから呼び出された
ディジタル画像信号101と画像制御部4fから送出される
信号106に従ってワーク13の穴の中心位置が演算される
ようになっている。比較部4eは画像制御信号107と演算
信号108の比較をし、補正データ109を制御部６に送出す
るものである。画像制御部4fは制御部６から送出される
補正指令110によって信号105乃至107を画像記憶部4c、
穴中心位置演算部4d及び比較部4eに送出するものであ
る。

また、上記制御部６では比較部4eから出力された補正
データ109に従って位置決め指令111が位置決め部11に送
出されるようになっている。位置決め部11ではクランプ
部材12を介してワーク13が取付けられ、前記位置決め指
令111によって位置決め部11を駆動させることにより、
ワークの位置決めがされるようになっている。被検査穴
14はワーク13に穿設されている穴である。

以上のごとき構成より成る位置補正装置は、ワーク13
の被検査穴14の穴情報を撮像部３を経て画像処理部４で
実際の被検査穴14の穴中心位置と予じめ設定しておいた
正規の被検査穴14の穴中心位置の比較をした後、該画像
処理部４から制御部６に送出される補正データ109に従
って位置決め部11に位置決め指令111を送出し、該位置
決め部11を制御することにより、ワーク13の位置決めを
するもので、ノイズやゴミ等の影響下でも精度良く、か
つ補正作業を中断せずに被検査穴14の穴位置を演算する
ことができるものである。

次に本実施例の動作について説明する。

本装置の撮像部３ではワーク13上に穿設された被検査
穴14を撮像し、被検査穴14の映像信号100を画像処理部
４へ送出する。画像処理部４へ送出された映像信号100
は画像処理部４の信号変換部4aでディジタル画像信号10
1に変換され、タイミング発生部4aより送出されるアド
レス信号103によって画像記憶部4cの所定記憶領域に格
納される。

画像記憶部4cに記憶された画像信号101は画像制御部4
fからの制御信号105によって呼び出される。穴中心位置
演算部4dでは呼び出された画像信号101と画像制御部4f
から送出された信号106に基づいて被検査穴14の中心位
置が演算される。比較部4eでは穴中心位置演算部4dから
送出される演算信号108と画像制御部4fから送出される
画像制御信号107の比較をし、その比較出力である補正
データ109を制御部６へ入力する。

制御部６では比較部4eから送出される補正データ109
に基づいた位置決め指令111を位置決め部11へ送出し、
位置決め部11を駆動させてワーク13の位置決めする。

従って、本装置では撮像部３で撮像されたワーク13の
被検査穴14の輪郭点情報に従って画像処理部４の穴中心
位置演算部4dで穴中心位置の演算を行ない、比較部4eで
穴中心位置演算部4dから送出される実際の被検査穴14の
穴中心位置と予じめ設定しておいた正規の被検査穴14の
穴中心位置との比較をし、その比較出力である補正デー
タ109に基づいて制御部６から位置決め指令111を位置決
め部11に送出することにより、ワーク13の位置決めを確
実にすることができる。

次に、本実施例の穴中心位置認識プロセスについて、
第３図のフローチャート及び第４図乃至第８図の説明図
を参照して説明する。

今、穴の中心位置を認識するプロセスをスタートす
る。そして、撮像部３で撮像され、信号変換部4aに送出
される映像信号100より画像処理部４で次のようにして
穴の輪郭点を抽出する（ステップ１）。

すなわち、先ず映像信号100の輪郭点をxy座標上にモ
デル化する（第４図）。ここで、xy座標系における円方
程式（第５図）は x²＋（ｙ−ｒ）^２＝r² …（１）で表わすが、これを整理して（x²＋y²）/y＝2r＝一定 …（２）と書き直し、円周上の各点（xi,yj）における円方程式
を（２）式に代入して求める。

このときの円方程式は（xi²＋yj²）/yj＝2_r…（2a）である。従って、（2a）
式の円は原点Ｏで接し（第５図参照）、円周上の各点
（xi,yj）から中心Ｒまでの距離偏差が０になる。

次に、xy座標上における輪郭点の座標値の最大，最小
値x_max,x_min,y_max,y_minを穴中心位置演算部4dで算出す
る（ステップ２）。このステップでは（2a）式をxy座標
上の輪郭点モデル（第４図）にあてはめ、輪郭点の最大
・最小値が穴中心位置演算部4dによって算出される。そ
して、輪郭部の最大・最小値より仮の穴中心値x_cen,y
_cenを同演算部4dで算出する（ステップ３）。

このx_cen,y_cenは x_cen＝（x_max＋x_min）/2 y_cen＝（y_max＋y_min）/2 より求められる。

次に、（x_cen,y_min）をｉ−ｊ座標の原点にし、仮の
座標系ｉ軸,j軸をもつｉ−ｊ座標系を設定する（ステッ
プ４）。そして、穴中心位置演算部4dでｉ−ｊ座標系に
おいて各輪郭部から仮の穴中心までの距離L_kすなわち半
径を算出する（ステップ５）。

半径としての距離L_kは各輪郭点f₀（x₀,y₀）,f₁（x₁,y
₁）……f_e-1（x_e-1,y_e-1）,f_e（x_e,y_e）の座標値を前記
（２）式に準じた式［（ｘ−ｉ）^２＋（ｙ−ｊ）^２］/2（ｙ−ｊ）＝L_k に代入し演算することによって求められる。

次に穴中心位置演算部4dで半径としての距離L_kの値の
頻度H_qの最大値P_qを求める（ステップ６）。半径として
の距離L_kの値の頻度H_qは各輪郭点（xi,yj）から仮の円
中心（x_cen,y_cen）までの距離のバラツキを示すもので
ある。ここで、各輪郭点での演算結果の頻度、すなわち
半径としての距離のバラツキの傾向は第７図に示すごと
き傾向にある。

そして、予じめ設定しておいた円中心（X.Y）と仮の
円中心（x_cen,y_cen）が画像処理部４の比較部4eで比較
され、円中心（X,Y）と仮の円中心（x_cen,y_cen）が一致
する場合には前記頻度H_qが（２）式の2_rの高いピーク値
Ｐαをもつ波形特性になることが認識される［第７図
（Ａ）］。また、円中心（X,Y）と仮の円中心（x_cen,y
_cen）が一致しない場合には、円中心（X,Y）と仮の円中
心（x_cen,y_cen）とのズレが大きくなるにつれて頻度H_q
のピーク値が低くなり、前記両円中心が一致していない
ことが認識される。

更に、円中心（X,Y）と仮の円中心（x_cen,y_cen）が一
致せず、円中心と仮の円中心の距離Ｌの偏差が大きくな
ると、ピーク値Ｐβの低いなだらかな山形の波形特性に
なり、この特性より、正規の穴の輪郭点とその中心点ま
での距離（半径）と実際の穴の輪郭点とその中心点まで
の距離（半径）の差（距離偏差）が大きくなることが認
識される［第７図（Ｂ）］。

次に、ｉ軸原点をx_minからx_maxまで（第８図）移動し
たか否かが判断される（ステップ７）。ｉ軸原点をx_min
からx_max方向に移動したと判断した場合には、輪郭点f₀
〜f_eまでの各点距離L_kの頻度H_qが最大値になるｉ軸原点
位置のｘ軸座標値をx_gにする（ステップ８）。

次に、（x_min,Y_cen）をｉ−ｊ座標原点にする（ステ
ップ９）。また上記ステップ７において、ｉ軸原点をx
_minからx_max方向に移動しなかったと判断した場合に
は、ｉ軸原点を１ステップづつずらし（ステップ10）、
ステップ５に戻す。以上のようにして、実際の穴の輪郭
点から中心までの距離（半径）と正規の穴の輪郭点から
中心までの距離偏差に従って、ピーク値Ｐの最大値P_max
における位置（ｉ−１）をｉ軸座標より認識する。

次に上記ステップ９において、（x_min,Y_cen）をｉ−
ｊ座標原点とした後、図示を省略するがステップ５乃至
ステップ７と同様な処理をｊ軸について行ない、ｊ軸原
点位置のｙ軸座標値をy_gとする。上記処理によってｉ−
ｊ座標原点上の座標値（x_g,y_g）を穴中心位置とする
（ステップ11）。

以上のようにして穴の中心位置を認識するプロセスを
エンドする。そして、比較部4eより認識された不良穴の
中心位置（x_g,y_g）と基準中心との差に従い補正データ1
09を制御部６に入力し、制御部６から穴中心位置に応じ
た位置決め指令111を位置決め部11に送出し、ワーク13
の位置補正をすることができる。

従って、本位置補正装置によれば、ワーク13の被検査
穴の穴情報がゴミやノイズ等によって不良な情報として
撮影部３に入力されたとしても、その不良穴の中心位置
を認識することができ、またその穴の中心位置に応じた
ワーク13の位置補正をすることができる。従って、本装
置を用いることによって被検査穴14の穴情報に応じた位
置補正を連続的に行なうことができる。それ故に、本装
置では従来のこのような補正装置のように不良穴情報を
チェックする不良穴チェック装置を用いずにワークの位
置補正することができ、位置補正に要する時間を短縮
し、作業効率を向上することができる。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、ワーク（13）に穿設された被検査穴
（14）を撮像する撮像部（３）と、上記撮像部（３）に
よって撮像し信号変換部（4a）で変換した前記被検査穴
（14）のディジタル画像信号を記憶する画像記憶部（4
c）と、上記画像記憶部（4c）に記憶したディジタル画
像信号に基いて前記被検査穴（14）の中心位置を演算す
る穴中心位置演算部（4d）と、この穴中心位置演算部
（4d）において演算した穴中心位置と画像制御部（4f）
に予め設定しておいて正規の被検査穴の穴中心位置とを
比較し、その比較出力である補正データ（109）を制御
部（６）へ出力する比較部（4e）と、上記補正データ
（109）に基づいて位置決め指令（111）を、前記ワーク
（13）の位置決めを行う位置決め部（11）へ送出する前
記制御部（６）と、を備えてなる位置補正装置におい
て、前記穴中心位置演算部（4d）は、前記被検査穴（1
4）を撮像したディジタル画像信号によりxy座標上にお
ける輪郭点の座標値の最大，最小値x_max,x_min,y_max,y
_minの中心を求めて仮の穴中心値x_cen,y_cenを算出し、こ
の仮の穴中心値のｘ軸座標値x_cenとｙ軸座標値の最小値
y_minをｉ−ｊ座標系の原点に設定し、このｉ−ｊ座標系
において各輪郭部から前記仮の穴中心までの半径として
の距離L_kを算出し、その算出された距離L_kの値の頻度H_q
の最大値を求めるに当り、ｉ軸原点をｘ軸座標のx_minか
らx_maxまで移動して前記距離L_kの値の頻度を順次求めて
最大値になるｉ軸原点位置のｘ軸座標値をx_gに設定し、
前記仮の穴中心値のｙ軸座標値y_cenとｘ軸座標値の最小
値x_minをｉ−ｊ座標系の原点に設定し、このｉ−ｊ座標
系において各輪郭部から前記仮の穴中心までの半径とし
ての距離L_kを算出し、その算出された距離L_kの値の頻度
H_qの最大値を求めるに当り、ｊ原点をｙ軸座標のy_minか
らy_maxまで移動して前記距離L_kの値の頻度を順次求めて
最大値になるｊ軸原点位置のｙ軸座標値をy_gに設定し、
上記設定した座標値x_g,y_gを前記被検査穴（14）の穴中
心位置と認識する構成としてなるものである。

上記構成より明らかなように、本発明においては、穴
中心位置演算部は被検査穴を撮像したディジタル画像信
号によりxy座標系における輪郭点の最大値、最小値の中
心を求めて仮の穴中心値を算出し、この仮りの穴中心値
のｘ軸座標値とｙ軸座標値の最小値をｉ−ｊ座標系の原
点に設定し、このｉ−ｊ座標系において各輪郭部から仮
りの穴中心までの半径としての距離を演算して、その算
出された距離の値の頻度の最大値を求めるに当り、ｉ軸
原点をｘ軸座標の前記最小値から最大値まで移動して前
記距離の値の頻度を順次求めて最大値となるｉ軸原点位
置のｘ軸座標値をｘ軸座標の中心に設定し、ｊ軸座標系
において同様にしてｙ軸座標値の中心を設定して被検査
穴の中心位置を設定する構成であから、被検査穴の穴情
報が不良情報として撮像部に入力された場合であっても
穴中心位置を正確に求めることができ、位置補正を容易
に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は本発
明の一実施例を示すフローチャート、第４図乃至第８図
はフローチャートの説明のため用いる図、第９図及び第
10図は被検査穴の円性状を説明するための図である。 4c……画像記憶部、4d……穴中心位置演算部、4e……比
較部、６……制御部、11……位置決め部、13……ワー
ク、14……被検査穴

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ワーク（13）に穿設された被検査穴（14）
を撮像する撮像部（３）と、上記撮像部（３）によって
撮像し信号変換部（4a）で変換した前記被検査穴（14）
のディジタル画像信号を記憶する画像記憶部（4c）と、
上記画像記憶部（4c）に記憶したディジタル画像信号に
基いて前記被検査穴（14）の中心位置を演算する穴中心
位置演算部（4d）と、この穴中心位置演算部（4d）にお
いて演算した穴中心位置と画像制御部（4f）に予め設定
しておいた正規の被検査穴の穴中心位置とを比較し、そ
の比較出力である補正データ（109）を制御部（６）へ
出力する比較部（4e）と、上記補正データ（109）に基
づいた位置決め指令（111）を、前記ワーク（13）の位
置決めを行う位置決め部（11）へ送出する前記制御部
（６）と、を備えてなる位置補正装置において、前記穴
中心位置演算部（4d）は、前記被検査穴（14）を撮像し
たディジタル画像信号によりxy座標上における輪郭点の
座標値の最大，最小値x_max,x_min,y_max,y_minの中心を求
めて仮の穴中心値x_cen,y_cenを算出し、この仮の穴中心
値のｘ軸座標値x_cenとｙ軸座標値の最小値y_minをｉ−ｊ
座標系の原点に設定し、このｉ−ｊ座標系において各輪
郭部から前記仮の穴中心までの半径としての距離L_kを算
出し、その算出された距離L_kの値の頻度H_qの最大値を求
めるに当り、ｉ軸原点をｘ軸座標のx_minからx_maxまで移
動して前記距離L_kの値の頻度を順次求めて最大値になる
ｉ軸原点位置のｘ軸座標値をx_gに設定し、前記仮の穴中
心値のｙ軸座標値y_cenとｘ軸座標値の最小値x_minをｉ−
ｊ座標系の原点に設定し、このｉ−ｊ座標系において各
輪郭部から前記仮の穴中心までの半径としての距離L_kを
算出し、その算出された距離L_kの値の頻度H_qの最大値を
求めるに当り、ｊ原点をｙ軸座標のy_minからy_maxまで移
動して前記距離L_kの値の頻度を順次求めて最大値になる
ｊ軸原点位置のｙ軸座標値をy_gに設定し、上記設定した
座標値x_g,y_gを前記被検査穴（14）の穴中心位置と認識
する構成であることを特徴とする位置補正装置。