JP3679843B2

JP3679843B2 - 画像処理による物品の計数装置

Info

Publication number: JP3679843B2
Application number: JP28279495A
Authority: JP
Inventors: 慎二福島
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JPH09124142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は連続して移送されている多数の物品を光学イメージセンサを用いて認識し画像処理を行って計数し、且つ定数ごとに振り分けることによる物品の計数装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移送されている物品を予め一列に整列させておき、これらの物品が一定位置を通過するとき、光透過形センサ又は反射形センサで検出してカウントする方法があるが、物品が必ず一列で搬送されてくることが条件で、光が透過する方向に物品が複数重なっていたりすると計数誤差となっていた。又組合せ秤で計数の組合せを行うときは、重量として計測した値を物品の一個当たりの重量即ち単重で除算して個数に換算するので重量から個数の換算誤差や単重のバラツキによって計数誤差が生ずるという問題があった。上記の問題点に対応した発明として特開平３−１７５３３５が開示されている。これは一定落差で連続的に落下する粒状物質をイメージセンサで撮影し、その画像データから当該粒状物の粒度分布を測定する装置で、標準サンプルの粒状物質を用いて校正して計数精度を上げる方法である。更に特開平４−１２０６８２では一次元のスリット画像を時間方向に積み重ねた二次画像から移動物体の個数を計測することが開示されているが、移送される物品は整列装置を設けない限り、必ずしも一列で搬送されるとは限らない。従って複数の物品が重なると計数誤差が生ずるという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこでこの発明は、必ずしも整列装置を設けずとも光学イメージセンサで物品の形状、大きさ等を画像処理装置に認識させた上、演算処理によりその個数を計数し、且つ定数ごとに振り分けることによる物品の計数装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目標を達成するために本発明は、ＣＣＤカメラ４を上部に設置した計数コンベア２と、運転条件や各目標個数を設定・表示する操作設定表示部１７と、上記ＣＣＤカメラ４で撮像された物品の画像データを処理する画像処理部６と、画像処理部からの画像データを受け入れて個数計数し、その結果により各目標個数毎に物品を振り分けるための指令を出す制御部１１と、振り分けコンベア１９と、搬送コンベア２３と、搬出コンベア２５とを備えた計数装置であって、上記画像処理部においては、上記画像データから背景の輝度値および／又はしきい値を記憶する段階と、物品の存在範囲を認識し、特徴点である物品の面積を抽出して計数処理する段階を有し、物品存在面積値を持つ座標が物品の存在範囲の開始座標と物品の存在範囲の終了座標とにより決定される物品存在範囲における個数において、既に計数された個数と今回計数された個数とを加算した上記各搬送コンベア毎の累積個数と上記各搬送コンベア毎に設定された各目標個数とを比較して、物品存在範囲内の物品の累積個数が、上記目標個数と一致するかおよび／又はそれ以下のとき上記物品の存在範囲の開始座標と上記物品の存在範囲の終了座標とにより生成される振り分けコンベア起動開始位置座標と、該振り分けコンベア起動開始位置座標によって上記振り分けコンベア１９が作動することにより上記それぞれ搬送された物品を上記目標個数毎に充填することができることを特徴とした画像処理による物品の計数装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明によれば、例えば包装装置（図示していない）で包装された複数の物品が整列されないまま計数コンベア２上に移送されてくると、それらの物品は上部のＣＣＤカメラ4により撮影され、その画像から画像処理部６と制御部１１とにより画像データとして処理された上、背景の輝度値又はしきい値を記憶し、物品の存在を認識して特徴点である面積が抽出されて物品の個数として計数される。一方、例えば１パックに充填したい目標個数を各搬出コンベア２５毎に設定しておく、振り分けコンベアの後段に配した複数の搬出コンベアにそれぞれ目標個数の物品が搬送されるようトレイ２７を準備し上記目標個数と搬送個数とを上記制御部１１で比較しながら振り分けコンベアを作動させている。つまりこのトレイに目標とする個数の物品を投入し目標個数に達すれば搬出する装置であり、計数コンベア２上を流れてくる物品をＣＣＤカメラ４で撮像し画像処理部６で処理して個数認識をして各トレイ２７毎に送り込まれた量の何れかと今認識した個数とを加算すれば目標個数に達するトレイがあるかを判断し、振り分けコンベアにより指定されるトレイのところに物品を供給するものである。従って、計数コンベア上の物品を画像処理することにより、物品の存在しているところと存在していないところに分けて認識し、物品の存在していないところを区切り線として振り分けコンベア起動開始位置座標としている。そして前方の振り分けコンベア起動開始位置座標と後続の起動開始位置座標とに囲まれた中に何個の物品が存在しているかを認識し、その範囲内の個数の大小により何れのトレイに振り分け供給すればよいかを決定するようにしている。
【０００６】
【実施例】
この発明の実施例になる全体構成図を図１に、ＣＣＤカメラから振り分け装置に到るブロック図を図２に示す。これらの図において１は例えば包装装置のような前処理装置であり、２はその後段で物品の数量が計測される計数コンベア、３はこのコンベア上を物品が通過するのを検出する光電管、４は連続して移送される物品２８を撮影するＣＣＤカメラ、５は計数コンベア２を駆動するモータである。６はＣＣＤカメラ４にて撮影された画像を処理する画像処理部であり、Ａ／Ｄ変換器７、画像メモリ８、処理用メモリ９及び演算部１０により構成されている。又１１は上記画像処理部６で演算された画像データを受けるとともに操作設定表示部１７の設定を受け上記画像処理部６及び振り分け装置等のアクチェータ駆動装置１８を制御する制御部であり、メモリＲＯＭ１２、メモリＲＡＭ１３、ＣＰＵ１４、タイマー１５、信号発生回路１６により構成されている。１９は複数の搬送コンベア２３ａ、２３ｂ及び２３ｃへ物品を振り分けるための振り分けコンベアで、アクチェータ駆動装置１８により例えばエアーコンプレッサー２２で発生したエアーを制御弁２１を作動させエアーシリンダ２０を駆動してＰを支点として上下に移動して上記複数の搬送コンベアの位置へ作動される。この例では上記エアーシリンダ２０は２ポジショナー付きで、従って３方向に作動される。しかし計数した結果、条件が合わないときは振り分けコンベアを更に下方向へ移動して図示しないリターンコンベアへ物品を搬送して再度計数処理をする。２４ａ、２４ｂ及び２４ｃは上記搬送コンベア２３ａ、２３ｂ及び２３ｃから搬出コンベア２５ａ、２５ｂ及び２５ｃにそれぞれ準備されたトレイ２７にそれぞれ一定数の物品を投入するためのシュートである。２６ａ、２６ｂ及び２６ｃは上記搬出コンベアをそれぞれ駆動するモータでアクチェータ駆動装置１８によって作動される。
【０００７】
図２において、ＣＣＤカメラ４で撮影された画像信号は画像処理部６に入力され、この入力画像信号はＡ／Ｄ変換器７で量子化され、２値化画像信号として出力され、画像メモリ８は、この２値化画像信号を画素単位でデータとして記憶される。この画像データは上記ＣＣＤカメラ４で撮影されるごとに順次記憶される。演算部１０では制御部１１内のＣＰＵ１４の命令に従い画像メモリ８に記憶された画像データから特徴点の抽出を行い、作成されたデータに対する演算処理を行う。又、制御部１１に含まれるＲＯＭ１２はプログラム内容が書きこまれており、このプログラムに従い操作設定表示部１７で設定された各設定値によりＣＰＵ１４で各種演算を行い、振り分け装置等のアクチェータ駆動装置１８を制御するための信号発生回路へ出力する。更に前記操作設定表示部１７では運転に必要な各定数の設定、運転のＯＮ−ＯＦＦ制御、処理結果の表示及び警報表示が行われる。
【０００８】
この発明の実施例になる目標個数を計数するときのフローチャートを図３に示す。この図２と前記図１に基づいて下記に説明する。先ずステップＳ１ではこの方法を実施する装置を運転するについて必要な各定数（パラメータ）を操作設定表示部１７により設定し、次にステップＳ２では物品２８が前処理装置１から計数コンベア２へ移送され、光電管３で検出されるので、ＹＥＳとなりステップＳ３でＣＣＤカメラ等のイメージセンサ４により上記物品２８の画像データを画像処理部６へ取り込んでステップＳ４でこの発明の計数処理を行いｎ個と計数されると、ステップＳ５で既計数された例えば搬送コンベア２３ａへ搬送された個数にこのｎ個を加えた個数がステップＳ１で設定された搬送コンベア２３ａの目標個数を越えているか否かを判定し、越えておれば（ＹＥＳ）ステップ６で振り分け信号が出力され振り分けコンベア１９が駆動されて別の搬送コンベア（例えば２３ｂ）へ上記ｎ個の物品が振り分けられステップＳ２へ戻る。上記ステップＳ２では物品が移送されて来なければ到達するまでステップＳ２へ戻る。上記ステップＳ５がＮＯのときはステップＳ７で既計数された個数にこのｎ個を加えた個数が上記目標個数に等しいか否かを判断し、目標個数未満のときはＮＯとなり、ステップＳ８の既計数の個数にｎ個を加算して既計数個数が更新されステップＳ２へ戻る。ステップＳ７がＹＥＳとなれば目標個数と判定されるのでステップＳ９で元の搬送コンベア２３ａへ搬送され、その搬送コンベア２３ａに対応した搬出コンベア２５ａに準備されたトレイ２７にシュート２４ａを通じて物品が投入され、アクチェータ駆動装置１８により上記搬出コンベア２５ａが駆動されて、目標個数が投入されたトレイ２７が搬出される。ステップＳ９が終わり次第ステップＳ１０で既計数個数データの記憶がクリアされステップＳ２へ戻る。なお、上記ステップＳ６で別の搬送コンベア（例えば２３ｂ）に振り分けられた物品の個数ｎは上記ｂラインの既計数個数として記憶される。
【０００９】
図４（Ａ）は前述のステップＳ４で計数処理されるときの詳細フローチャートである。この図において先ずステップＳ４１で２値化のしきい値を決定した後、ステップＳ４２で計数物品とは無関係な背景の輝度値又はしきい値を記憶し、ステップＳ４３で前回の記憶が残っているか否かを判断し、もし残っておればＹＥＳとなりステップＳ４４にて今回と前回の記憶値との比較をし、許容値±α内に入っていなければＮＯとなりステップＳ４５で警報又は警告表示を行いステップＳ４６へ進む。又ステップＳ４３で前回の記憶がなければＮＯとなり、これもステップＳ４６へ進む。上記ステップＳ４４で前回の値と今回の値との差が許容値内に入っておればＹＥＳとなりステップＳ４６にて２値化・面積算出処理を行い、ステップＳ４７で得られた面積が設定された１個の面積より少ないときはＹＥＳとなりステップＳ４８でｎ＝１として記憶し、ＮＯのときはＳ４９にて得られた面積が設定された１個の面積より大きく、２個の面積以下のときはステップＳ５０でｎ＝２として記憶される。なお３個以上即ちＮＯのときの判定は同時に行うので省略する。
【００１０】
図４（Ｂ）は前述のステップＳ４６の２値化・面積算出処理されるときの詳細フローチャートである。この図においてコンベアの進行方向をｙ軸とすると、先ずステップＳ４６１で２値化、ｙ軸ごとの面積を算出する。今算出しようとするｙ座標をｙ１〜ｙｎとし、それに対応するｙ軸当たりの面積をｍ１〜ｍｎとすると求める面積はｍｎを１〜ｎまで累積すればよい。次にステップＳ４６２で物品の存在する開始ｙ座標を算出するが、ｙ０から順に面積が０より大きいか否かを比較し、０より大きい面積値を持つ座標を物品の存在範囲の開始座標とし物品が存在しなければＮＯとなり、ステップＳ４６３で座標位置をｎ＋１に更新し再びステップＳ４６２に戻って面積値の比較を行う。上記ステップＳ４６２で０より大きい面積が得られるとＹＥＳとなり、ステップＳ４６４で物品の存在範囲の開始ｙ座標をｙｓとして記憶し、面積メモリｍｅｍを０にクリアする。ステップＳ４６５ではｙ軸当たりも面積をｍｅｍに加算して記憶し、ｎをｎ＋１に更新する。ステップＳ４６６ではｎを増加させた後の面積を比較し、０より大きければＹＥＳとなり再びステップＳ４６５の処理を行う。上記ステップＳ４６６で面積が０であれば物品がないものとしてＮＯとなり、ステップＳ４６７で物品の存在範囲の終了ｙ座標ｙｅにｎ−１を代入する。以上の処理で物品の存在するｙ座標の範囲がわかる。したがって、ここを振り分けコンベア１９の起動開始位置座標とすることができる。計数コンベア２の速度がわかれば、物品の分布範囲がわかっているので振り分け装置の動作タイミングがわかる。つまり、上記のステップＳ４６４で物品の存在範囲の開始ｙ座標を算出して、０より大きい面積値を持つ座標を物品の存在範囲の開始座標としているため、この座標位置を振り分けコンベアの起動開始位置座標とすることができる。また物品が存在しなければステップＳ４６２はＮＯとなりステップＳ４６３で座標位置をｎ＋１に更新するがこの間で振り分けコンベアを停止することもできる。
【００１１】
図５は物品の通過数を計数するときの処理例を示す。先ずステップＳ３０１では運転に必要な各種パラメータを操作設定表示部１７により設定する。そしてステップＳ３０２ではＣＣＤカメラ４により入力された画像の入力処理（例えばＡ／Ｄ変換等）を行い、ステップＳ３０３では画像処理部６により出力される画像データを制御部に入力するステップである。ステップＳ３０４ではその入力されたデータを２値化して面積の算出を行うステップである。ここでこの面積値をｎとし、前回までの総面積値をｍｅｍとすると通過した総量の面積値はｍｅｍ＋ｎとなるのでステップＳ３０５にて現在までに通過した物品の個数を算出する。今物品１個当たりの平均面積値をｄとすると、通過した総個数はｍｅｍ／ｄとなる。ステップＳ３０５ではｍｅｍをｍｅｍ＋ｎに更新し、更新したｍｅｍを平均面積値ｄで除す（ｍｅｍ／ｄ）と通過個数としてカウントすることができ通過した物品の数量がわかる。上記処理の後はステップＳ３０２に戻り処理を繰り返す。
【００１２】
【発明の効果】
この発明によれば、移送されてくる物品を整列させる整列装置を必要とせず、多少物品が重なっていても画像データから特微量である物品の面積を抽出して計数処理するので、高速リアルタイム処理ができ且つ計数誤差が生じないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施例におけるＣＣＤカメラから振り分け装置に至るブロック図である。
【図３】本発明の実施例における目標個数を計数するときのフローチャートである。
【図４】本発明の実施例における図３計数処理されるときの詳細フローチャートである。
【図５】本発明の実施例における物品の通過数を計数するときのフローチャートである。

Claims

ＣＣＤカメラ４を上部に設置した計数コンベア２と、運転条件や各目標個数を設定・表示する操作設定表示部１７と、上記ＣＣＤカメラ４で撮像された物品の画像データを処理する画像処理部６と、画像処理部からの画像データを受け入れて個数計数し、その結果により各目標個数毎に物品を振り分けるための指令を出す制御部１１と、振り分けコンベア１９と、搬送コンベア２３と、搬出コンベア２５とを備えた計数装置であって、上記画像処理部においては、上記画像データから背景の輝度値および／又はしきい値を記憶する段階と、物品の存在範囲を認識し、特徴点である物品の面積を抽出して計数処理をする段階を有し、物品存在面積値を持つ座標が物品の存在範囲の開始座標と物品の存在範囲の終了座標とにより決定される物品存在範囲における個数において、既に計数された個数と今回計数された個数とを加算した上記各搬送コンベアごとの累積個数と上記各搬送コンベアごとに設定された各目標個数とを比較して、物品存在範囲内の物品の累積個数が、上記目標個数と一致するかおよび／又はそれ以下のとき上記物品の存在範囲の開始座標と上記物品の存在範囲の終了座標とにより生成される振り分けコンベア起動開始位置座標と、該振り分けコンベア起動開始位置座標によって上記振り分けコンベア１９が作動することにより上記それぞれ搬送された物品を上記目標個数毎に充填することができることを特徴とする画像処理による物品の計数装置。