JP3925255B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、パレット上に井桁状に段積みされたエンジンのクランクシャフトその他のワークを撮像手段で撮像し、撮像された画像からワークの位置を検出するような画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の画像処理装置においてワークの位置を検出する場合、ＣＣＤカメラ等の撮像手段から取込んだ画像を２値化してワークと背景(パレットや他のワーク)との分離を行ない、分離されたワーク画像に対して位置検出を実行するが、諸種の外乱要因によりワークと背景との分離が比較的困難なため、ワーク検出の信頼性が低下する。
【０００３】
また、上述の２値化処理において画像全体を同一のしきい値にて２値化した場合には、照明の影響、ワークおよびパレットの状態が様々に異なり、ワーク上の各部位に対する最適しきい値が異なるため、ワーク全体の背景からの分離が困難であった。
【０００４】
さらにワークの全体を一度に認識すると、上述の外乱要因により画像処理時間が大となる。
特に、エンジンのクランクシャフトのような鋳造品ワークをパレット上に井桁状かつ複数の段積みし、このワークの位置検出を行なう場合には、ワークの錆による変色、搬送途中におけるワークの位置ずれ、粉塵、油、ミスト等によるパレットの変色等の外乱要因により、パレット(背景)上のワークを適確に検出することが極めて困難であった。
【０００５】
ところで、従来の画像処理装置としては特開平５−２２５３３６号公報に記載のものと、特開平５−２７８２０５号公報に記載のものとがある。
前者の特開平５−２２５３３６号公報に記載のものは、測定対象物(いわゆるワーク)の画像情報を入力し、入力された画像を微分処理して微分画像を形成し、複数のしきい値を設けて上述の微分画像を２値化して２値画像を形成し、この２値画像から境界線(いわゆるエッジ)を抽出するという画像処理一般的なものであって、同公報にはワークの長手方向に画像処理用の基準ラインを設定し、この基準ライン上の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するという技術思想は開示されていない。
【０００６】
後者の特開平５−２７８２０５号公報に記載のものは、画像計測を行なう画像処理装置において、２値化しきい値を測定対象物体(いわゆるワーク)の濃度情報をもとに測定対象物体内の位置に応じて可変にするという画像処理一般的なものであって、この公報にもワークの長手方向に画像処理の基準ラインを設定し、この基準ライン上の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するという技術思想は開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、被検出物(いわゆるワーク)上の長手方向に基準ラインを設定し、この基準ライン上における被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定することにより、容易かつ高精度に被検出部を検出することができ、被検出物検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる画像処理装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による画像処理装置は、被検出物上の長手方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、上記基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記被検出部位の検出が正常であると判定する判定手段とを備えたものである。
【０００９】
上記構成の被検出物は、ワークとしてのエンジンのクランクシャフトに、長手方向は長軸方向に、被検出部位は、クランクシャフトのノーズ部およびエンド部に、検出値は明度または輝度にそれぞれ設定してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、上述の設定手段は、被検出物の長手方向に画像処理用の基準ラインを設定し、判定手段は、設定手段で設定された基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらの明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上述の被検出部位の検出が正常であると判定する。
【００１１】
このように基準ライン上における被検出物上の明レベル検出部位と、背景上の暗レベル検出部位とで明度差が大きくなり、容易かつ高精度に被検出部を検出することができて、被検出物の検出信頼性の向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００１２】
ここで、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内であると、被検出部位の検出が正常であると判定できる理由について述べる。
【００１３】
被検出部位の検出が正常でない場合は、基準位置から明暗レベル検出部位の各位置の設定に正規位置からのずれが生じることとなり、この結果、本来（被検出部位の検出が正常な場合）ならば基準ライン上の明レベル検出部位に設定されるべきはずの位置が暗レベル検出部位（位置）に設定されてしまったり、あるいは、その逆に、暗レベル検出部位に設定されるべきはずの位置が明レベル検出部位（位置）に設定されてしまったりする、という事態が生じ、このように各レベル検出部位の位置設定が正常に行なわれなければ、当然のことながら当該明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値は所定範囲内とはならない。
【００１４】
また、上記明暗レベル検出部位を複数設定することにより、被検出部位の検出が正常に行なわれない際の上記各明レベル検出部位、暗レベル検出部位の位置設定の上記逆転（位置設定の間違い）が起こりやすくなり、この結果、被検出部位の検出が正常に行なわれた場合にのみ、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出がそれぞれ所定範囲内となり、このため上記判定手段での判定精度を確保することができ、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内であると、被検出部位の検出が正常であると判定することができるものである。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、上記被検出部位は被検出物における離間した少なくとも２つの特徴部位に設定され、これらの特徴部位の位置および姿勢に基づいて基準ラインを設定するものである。
【００１６】
上記構成によれば、被検出物において互に離間した特徴のある少なくとも２部位を被検出部位に特定し、これらの特徴部位の位置、姿勢に基づいて基準ラインを設定するので、該基準ラインの設定精度が向上する。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、上記特徴部位は被検出物の両端部にそれぞれ設定されたものである。
上記構成によれば、上述の特徴部位(つまり被検出部位)を被検出物の中で離間距離が最大の両端部に設定したので、基準ラインの設定精度がさらに向上する。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、上記基準ラインは被検出物上の頂部または頂部近傍部に設定されたものである。
上記構成の頂部または頂部近傍部は、被検出物をパレット上に段積みする場合には、パレットに載置された状態下における頂部または頂部近傍部に設定してもよい。
【００１９】
上記構成によれば、被検出物上の頂部または頂部近傍(明レベル検出部位)と背景としての暗レベル検出部位との明暗レベルの大きな変化が利用できるので、最終検出精度の向上を図ることができる。
【００２０】
この発明による画像処理装置は、また、エンジンのクランクシャフト上の長軸方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、上記基準ライン上における上記 クランクシャフトの予め検出されたノーズ部またはエンド部に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記ノーズ部またはエンド部の検出が正常であると判定する判定手段とを備えたものである。
【００２１】
上記構成によれば、基準ライン設定手段は、エンジンのクランクシャフト上の長軸方向に画像処理用の基準ラインを設定し、上述の判定手段は基準ライン設定手段で設定された基準ライン上における上記クランクシャフトの予め検出されたノーズ部またはエンド部に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらの明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時にノーズ部、エンド部の検出が正常であると判定する。
【００２２】
このように基準ライン上におけるワークとしてのクランクシャフト(詳しくはクランクジャーナル上)の明レベル検出部位と、背景上の暗レベル検出部位とで明度差が大きくなって、容易かつ高精度にノーズ部、エンド部を検出することができて、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００２３】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は画像処理装置を示すが、この実施例では説明の便宜上、被検出物(いわゆるワーク)としてパレット上に井桁状に段積みされたエンジンの鋳造品クランクシャフトを例示して説明する。
【００２４】
図１は画像処理装置の制御回路を示し、パレット１上にはワークとしてのクランクシャフト２(図２参照)が井桁状かつ上下複数段(例えば上下５段)に段積みされたワーク群３が載置されている。
【００２５】
上述のワーク群３の上方にはクランクシャフト２を照明する照明装置４が設けられている。この照明装置４による複数のクランクシャフト２の照明は均一照明と成すことが望ましい。
【００２６】
制御手段としてのＣＰＵ１０は、ＣＣＤカメラ(撮像手段)５、ＲＯＭ６(プログラム記憶手段)、ＲＡＭ７(データ記憶手段)、モニタ８およびＣＰＵ内部に構成された画像処理部９を有し、このＣＰＵ１０はＣＣＤカメラ５からの入力に基づいて、ＲＯＭ６に格納されたプログラムに従って、モニタ８および画像処理部９を駆動制御すると共に、クランクシャフト２を把持して加工ラインへ供給するところのロボット１１に対してロボット移動量を出力し、またＲＡＭ７は必要な各種データを記憶する。
【００２７】
図２はパレット１上に井桁状に段積みされた複数のクランクシャフト２の平面図であって、上述のＣＣＤカメラ５は図２の状態のワークを上方から撮像する。また、クランクシャフト２は図６にも示すように、ノーズ部２Ｎと、エンド部２Ｅと、バランスウエイト２Ｂと、クランクアーム２Ａと、クランクピン２Ｐと、ジャーナル部２Ｊとを備えている。
【００２８】
ここで、上述のＣＰＵ１０は、エンジンのクランクシャフト２上の長手方向としての長軸方向に画像処理用の基準ラインＬ(図５、図６参照)を設定する基準ライン設定手段(図４に示すフローチャートのステップＳ１９参照)と、
この基準ラインＬの予め検出(ステップＳ８、Ｓ１３参照)された被検出部位としてのノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置としての端点１２，１３からそれぞれ所定距離位置のジャーナル部２Ｊ上の明レベル検出部位１４，１５，１６，１７(図６参照)と、背景上の暗レベル検出部位１８，１９，２０，２１(図６参照)とを設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における検出値(図８の明度参照)が同図に示すジャーナル部２Ｊの所定範囲α内および背景の所定範囲β内の時に、ノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅの検出が正常であると判定する判定手段(図４に示すフローチャートのステップＳ２１参照)と、
を兼ねる。
【００２９】
上述の基準位置からのそれぞれの所定距離位置に相当するデータはＲＡＭ７の所定エリアに予め記憶されている。
また、上述の被検出部位はクランクシャフト２における離間した２つの特徴部位としてその両端に位置するノーズ部２Ｎと、エンド部２Ｅとに設定されており、このノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの座標系の位置および姿勢(角度または傾き)に基づいて上述の基準ラインＬを設定するように構成している。
【００３０】
さらに上述の基準ラインＬはパレット１に載置された状態下におけるクランクシャフト２の頂部または頂部近傍に設定されている。
このように構成した画像処理装置の作用を図３、図４に示すフローチャートを参照して以下に詳述するが、図３、図４のフローチャートは一連のものであって、図示の便宜上、分割して示している。また以下に述べる各ステップは当該ステップの内容に対応するそれぞれの手段を構成するものである。
【００３１】
ステップＳ１(画像取込み手段)で、ＣＰＵ１０はＣＣＤカメラ５が撮像した撮像画像の取込みを実行する。次にステップＳ２(濃淡前処理手段)で、ＣＰＵ１０はワークとしての最上段のクランクシャフト２と背景(下段側のクランクシャフトおよびパレット１参照)とを分離して２値化を容易に実行するための前処理として濃淡前処理を実行する。
この濃淡前処理は、原画像(取込んだ画像)を微分処理および平滑化して平滑化画像を形成する。
【００３２】
次にステップＳ３(２値化手段)で、ＣＰＵ１０は上述の平滑化画像を所定しきい値を用いて２値化(詳しくは２値画像化)し、平滑化画像の明部を白に、平滑化画像の暗部を黒とし、複数のラベルを形成する。
【００３３】
次にステップＳ４(ノイズ除去手段)で、ＣＰＵ１０は２値ノイズ除去を実行した後に、次のステップＳ５(ラベリングおよび特徴量抽出手段)で、ＣＰＵ１０はラベリング処理(ラベルを付けて１つずつ切り出す処理)および面積、長さ(フィレ径のこと)、重心等の特徴量の抽出処理を実行する。
【００３４】
次にステップＳ６(判定手段)で、ＣＰＵ１０は上述のラベリング処理＆特徴量抽出処理に基づいて当該ラベルの面積およびフィレ径がノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに相当する比較的大きいものであるか否かのチェック(判定)を実行し、チェックＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、チェックＯＫ時には次のステップＳ７，Ｓ１２に移行する。
【００３５】
ここで、以下に述べるステップＳ７〜Ｓ１１までの処理と、ステップＳ１２〜Ｓ１６までの処理とは、処理時間の短縮を図る目的で平行処理されるものである。
上述のステップＳ７(特徴部位判定手段)で、ＣＰＵ１０は特定部位候補検出判定としてのノーズ判定を実行する。
【００３６】
すなわち、図５に示すノーズ部２Ｎのラベル面積(詳しくはラベル画像の面積)がその最小値と最大値との間にあるか否かの面積判定と、座標系のｘ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定と、座標系ｙ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定とを実行する。
【００３７】
また、図５に示すノーズ部２Ｎの長手方向の長さａと、これに直交する方向の長さｂ，ｃとがそれぞれ該当する長さの最小値と最大値との間にあるか否かの特徴形状判定とを実行する。なお、上述の最小値、最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００３８】
さらに３つの長さａ，ｂ，ｃと、座標系のｘ軸に対する角度θ１とから部位を特定して、端点１２の座標上の位置(ｘ１，ｙ１)を検出し、ノーズ判定ＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、ノーズ判定ＯＫ時には次のステップＳ８に移行する。
【００３９】
上述のステップＳ８(対象検出手段)で、ＣＰＵ１０は当該ラベルがノーズ部２Ｎであると検出し、次のステップＳ９で、ＣＰＵ１０は以前のノーズ部と同位置にあるか否か、換言すれば２値化時の以前のしきい値で対象データをとってあるか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１１にスキップする一方、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ１０に移行する。
【００４０】
このステップＳ１０で、ＣＰＵ１０は以前のノーズ部と同位置にあることに対応して、ノーズデータの差し替えを実行する。つまり、各２値化時の検出対象物で、同一位置にあるものは、特徴量の基準値に近いものを採用する。
次にステップＳ１１(データ保存手段)で、ＣＰＵ１０は対象データとしてのノーズ部２ＮのデータをＲＡＭ７の所定エリアに保存する。
【００４１】
一方、上述のステップＳ１２(特徴部位判定手段)では、ＣＰＵ１０は特定部位候補検出判定としてのエンド判定を実行する。
【００４２】
すなわち、図５に示すエンド部２Ｅのラベル面積(詳しくはラベル画像の面積)がその最小値と最大値との間にあるか否かの面積判定と、座標系のｘ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定と、座標系ｙ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定とを実行する。
【００４３】
また、図５に示すエンド部２Ｅの長手方向の長さｄと、これに直交する方向の長さｅ，ｆとがそれぞれ該当する長さの最小値と最大値との間にあるか否かの特徴形状判定とを実行する。なお、上述の最小値、最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００４４】
さらに３つの長さｄ，ｅ，ｆと、座標系のｘ軸に対する角度θ２とから部位を特定して、端点１３の座標上の位置(ｘ２，ｙ２)を検出し、エンド判定ＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、エンド判定ＯＫ時には次のステップＳ１３に移行する。
【００４５】
上述のステップＳ１３(対象検出手段)で、ＣＰＵ１０は当該ラベルがエンド部２Ｅであると検出し、次のステップＳ１４で、ＣＰＵ１０は以前のエンド部と同位置にあるか否か、換言すれば２値化時の以前のしきい値で対象データをとってあるか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１６にスキップする一方、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ１５に移行する。
【００４６】
このステップＳ１５で、ＣＰＵ１０は以前のエンド部と同位置にあることに対応して、エンドデータの差し替えを実行する。つまり、各２値化時の検出対象物で、同一位置にあるものは、特徴量の基準値に近いものを採用する。
次にステップＳ１６(データ保存手段)で、ＣＰＵ１０は対象データとしてのエンド部データ２ＥをＲＡＭ７の所定エリアに保存する。
【００４７】
次にステップＳ１７(完了判定手段)で、ＣＰＵ１０は全てのラベルに対するチェックが完了したか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１８に移行し、次のラベルを設定し、上述の各ステップＳ６〜Ｓ１６からなるフローチャートの繰返し処理により、次のラベルに対するチェックを実行する。
一方、上述のステップＳ１７で、全ラベルチェック完了であると判定された時(ＹＥＳ判定時)には、図４に示すステップＳ１９に移行する。
【００４８】
このステップＳ１９(基準ライン設定手段)で、ＣＰＵ１０は座標(ｘ１，ｙ１)で示されるノーズ部２Ｎ側の端点１２と、座標(ｘ２，ｙ２)で示されるエンド部２Ｅ側の端点１３とを結ぶように基準ラインＬ(図５参照)を設定する。
【００４９】
次にステップＳ２０で、ＣＰＵ１０はノーズ部、エンド部間のピッチおよび角度チェックを実行する。
すなわち、図５に示すノーズ部２Ｎ側の端点１２とエンド部２Ｅ側の端点１３との間のピッチＰが最小値と最大値との間にあるか否かの部位間ピッチ判定と、角度θ１，θ２がそれぞれ最小値と最大値との間にあるか否かの角度判定とを実行し、ＮＧ時にはステップＳ２３にスキップする一方、ＯＫ時には次のステップＳ２１に移行する。ここで、上述の最小値と最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００５０】
上述のステップＳ２１(判定手段)で、ＣＰＵ１０は稜線輝度チェックを実行する。
すなわち、図６に示すノーズ部２Ｎ側の端点１２とエンド部２Ｅ側の端点１３との間の輝度ヒストグラム(図７参照)を求める。図７に示す輝度ヒストグラムは横軸に長さをとり、縦軸に明度をとったクランクシャフト２におけるジャーナル部２Ｊの頂部または頂部近傍部に相当する稜線のヒストグラムである。
【００５１】
次に上述の両端点１２，１３の照度差に対するヒストグラムを補正して、図７のものを図８に示すように補正する。なお、説明の便宜上、補正後の図８のヒストグラム上にジャーナル部２Ｊ上の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１と同一の符号を示している。
【００５２】
次に各検出部位１４〜１７、１８〜２１の明部輝度値と暗部輝度値とをそれぞれ求め、明レベル検出部位１４〜１７の輝度値が図８に示す所定範囲α内で、かつ暗レベル検出部位１８〜２１の輝度値が図８に示す所定範囲β内にあるか否かを判定し、この条件を満たす正常時にはノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの検出が適正であると判定する。なお、上述の所定範囲α，βに相当するデータはＲＡＭ７の所定エリアに予め記憶されている。
【００５３】
ここで、上述の所定範囲α，β内か否かの判定により、被検出部位としてのノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの検出が正常であるか否かをチェックする手段に代えて、明レベル検出部位１４〜１７の明部輝度値が図８に示す所定のしきい値ＴＨ以上であり、かつ暗レベル検出部位１８〜２１の暗部輝度値がしきい値ＴＨ以下であるか否かに基づいて稜線輝度チェックを実行するように構成してもよい。
【００５４】
このような処理内容のステップＳ２１における稜線輝度チェックのＮＧ時にはステップＳ２３にスキップし、ＯＫ時には次のステップＳ２２に移行する。
上述のステップＳ２２(ワーク候補登録手段)で、ＣＰＵ１０は稜線輝度チェックＯＫのワーク候補をＲＡＭ７の所定エリアに全て登録する。
【００５５】
次にステップＳ２３で、ＣＰＵ１０は全組合せのチェックが完了したか否かを判定する。この実施例では図２で示したようにパレット１上にクランクシャフト２を井桁状に段積みしているので２つのワークすなわち２つのノーズ部２Ｎと２つのエンド部２Ｅとの組合せチェックが完了したか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ２４に移行して、次の組合せのチェックを実行すべく上述の各ステップＳ１９〜Ｓ２２による処理を実行する一方、ＹＥＳ判定時にはステップＳ２５に移行する。
【００５６】
このステップＳ２５で、ＣＰＵ１０はワークとしてのクランクシャフト２が適正に検出できたか否かを判定し、クランクシャフト２が検出できなかった時(ＮＯ判定時)にはステップＳ２６(２値化しきい値変更手段)に移行し、このステップＳ２６で、ＣＰＵ１０は２値化時のしきい値を更新した後に、図３に示すステップＳ３にリターンして再トライを実行する一方、クランクシャフト２が検出できた時(ＹＥＳ判定時)には次のステップＳ２７に移行する。
【００５７】
このステップＳ２７で、ＣＰＵ１０はワークとしてのクランクシャフト２を決定すると共に、ワーク位置の算出を実行する。すなわち、図５に示す端点１２，１３間の中心位置ＣＥの座標(ｘｇ，ｙｇ)を求めると共に、クランクシャフト２全体の角度θを求める。
【００５８】
次にステップＳ２８(ロボット移動量算出手段)で、ＣＰＵ１０はロボット１１の移動量、具体的にはロボットアームの移動量を算出し、次のステップＳ２９(結果出力手段)で、ＣＰＵ１０はロボット１１に対して演算結果を出力して、一連の処理を終了する。
【００５９】
なお、ロボット１１はＣＰＵ１０からの結果出力に基づいてパレット１上のクランクシャフト２をその上段側のものから順に把持して、加工ラインに供給するものである。
【００６０】
このように上記実施例の画像処理装置は、被検出物(エンジンのクランクシャフト２参照)上の長手方向(長軸方向参照)に画像処理用の基準ラインＬを設定する基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)と、上記基準ラインＬ上における上記被検出物の予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)された被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置の被検出物(クランクシャフト２参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上記被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)の検出が正常であると判定する判定手段(ステップＳ２１参照)とを備えたものである。
【００６１】
この構成によれば、上述の設定手段(ステップＳ１９参照)は、被検出物(クランクシャフト２参照)の長手方向に画像処理用の基準ラインＬを設定し、判定手段(ステップＳ２１参照)は、設定手段(ステップＳ１９参照)で設定された基準ラインＬ上における上記被検出物の予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)された被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置の被検出物(クランクシャフト２参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定して、これらの明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上述の被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)の検出が正常であると判定する。
【００６２】
このように基準ラインＬ上における被検出物(クランクシャフト２参照)上の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１とで明度差が大きくなり、容易かつ高精度に被検出部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)を検出することができて、被検出物(クランクシャフト２参照)の検出信頼性の向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００６３】
また、上記被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)は被検出物(クランクシャフト２参照)における離間した少なくとも２つの特徴部位に設定され、これらの特徴部位の位置(座標系のｘ，ｙ参照)および姿勢(角度θ１，θ２参照)に基づいて基準ラインＬを設定するものである。
【００６４】
この構成によれば、被検出物(クランクシャフト２参照)において互に離間した特徴のある少なくとも２部位を被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に特定し、これらの特徴部位の位置、姿勢に基づいて基準ラインＬを設定するので、該基準ラインＬの設定精度が向上する。
【００６５】
さらに、上記特徴部位は被検出物(クランクシャフト２参照)の両端部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)にそれぞれ設定されたものである。
この構成によれば、上述の特徴部位(つまり被検出部位)を被検出物(クランクシャフト２参照)の中で離間距離が最大の両端部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に設定したので、基準ラインＬの設定精度がさらに向上する。
【００６６】
加えて、上記基準ラインＬは被検出物(クランクシャフト２参照)上の頂部または頂部近傍部(但し、載置状態下における頂部またはその近傍部)に設定されたものである。
この構成によれば、被検出物(クランクシャフト２参照)上の頂部または頂部近傍(明レベル検出部位１４〜１７)と背景としての暗レベル検出部位１８〜２１との明暗レベルの大きな変化が利用できるので、最終検出精度の向上を図ることができる。
【００６７】
しかも、上記実施例の画像処理装置は、エンジンのクランクシャフト２上の長軸方向に画像処理用の基準ラインＬを設定する基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)と、上記基準ラインＬ上における上記クランクシャフトの予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)されたノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル(ジャーナル部２Ｊ参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上記ノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅの検出が正常であると判定する判定手段(ステップＳ２１参照)とを備えたものである。
【００６８】
この構成によれば、基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)は、エンジンのクランクシャフト２上の長軸方向に画像処理用の基準ラインＬを設定し、上述の判定手段(ステップＳ２１参照)は基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)で設定された基準ラインＬ上における上記クランクシャフトの予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)されたノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル(ジャーナル部２Ｊ参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定して、これらの明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時にノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅの検出が正常であると判定する。
【００６９】
このように基準ラインＬ上におけるワークとしてのクランクシャフト２(詳しくはジャーナル部２Ｊ上)の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１とで明度差が大きくなって、容易かつ高精度にノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅを検出することができて、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００７０】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の被検出物(いわゆるワーク)は、実施例のエンジンのクランクシャフト２に対応し、
以下同様に、
被検出部位は、両端部に位置する特徴部位としてのノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに対応し、
基準ライン設定手段は、ＣＰＵ１０制御によるステップＳ１９に対応し、
判定手段は、ステップＳ２１に対応し、
基準位置は、端点１２，１３に対応し、
特徴部位の位置は、座標系の(ｘ，ｙ)に対応し、
特徴部位の姿勢は、角度θ１，θ２に対応し、
被検出物の両端部は、ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、被検出部位をワークの両端部以外の部分に設定する場合には、基準ラインと併せて延長ラインを設定するように構成してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
この発明によれば、被検出物(いわゆるワーク)上の長手方向に基準ラインを設定し、この基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するので、容易かつ高精度に被検出部を検出することができ、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像処理装置を示す制御回路ブロック図。
【図２】 パレットに段積みされたワークの平面図。
【図３】 画像処理を示すフローチャート。
【図４】 図３につづくフローチャート。
【図５】 基準ラインの設定を示す説明図。
【図６】 明暗レベル検出部位を示す説明図。
【図７】 補正前のヒストグラムを示す説明図。
【図８】 補正後のヒストグラムを示す説明図。
【符号の説明】
２…クランクシャフト(被検出物)
２Ｎ…ノーズ部(特徴部位)
２Ｅ…エンド部(特徴部位)
２Ｊ…ジャーナル部(クランクジャーナル)
１２，１３…端点(基準点)
１４〜２１…明暗レベル検出部位
α，β…所定範囲
Ｓ１９…基準ライン設定手段
Ｓ２１…判定手段
Ｌ…基準ライン
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、パレット上に井桁状に段積みされたエンジンのクランクシャフトその他のワークを撮像手段で撮像し、撮像された画像からワークの位置を検出するような画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の画像処理装置においてワークの位置を検出する場合、ＣＣＤカメラ等の撮像手段から取込んだ画像を２値化してワークと背景(パレットや他のワーク)との分離を行ない、分離されたワーク画像に対して位置検出を実行するが、諸種の外乱要因によりワークと背景との分離が比較的困難なため、ワーク検出の信頼性が低下する。
【０００３】
また、上述の２値化処理において画像全体を同一のしきい値にて２値化した場合には、照明の影響、ワークおよびパレットの状態が様々に異なり、ワーク上の各部位に対する最適しきい値が異なるため、ワーク全体の背景からの分離が困難であった。
【０００４】
さらにワークの全体を一度に認識すると、上述の外乱要因により画像処理時間が大となる。
特に、エンジンのクランクシャフトのような鋳造品ワークをパレット上に井桁状かつ複数の段積みし、このワークの位置検出を行なう場合には、ワークの錆による変色、搬送途中におけるワークの位置ずれ、粉塵、油、ミスト等によるパレットの変色等の外乱要因により、パレット(背景)上のワークを適確に検出することが極めて困難であった。
【０００５】
ところで、従来の画像処理装置としては特開平５−２２５３３６号公報に記載のものと、特開平５−２７８２０５号公報に記載のものとがある。
前者の特開平５−２２５３３６号公報に記載のものは、測定対象物(いわゆるワーク)の画像情報を入力し、入力された画像を微分処理して微分画像を形成し、複数のしきい値を設けて上述の微分画像を２値化して２値画像を形成し、この２値画像から境界線(いわゆるエッジ)を抽出するという画像処理一般的なものであって、同公報にはワークの長手方向に画像処理用の基準ラインを設定し、この基準ライン上の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するという技術思想は開示されていない。
【０００６】
後者の特開平５−２７８２０５号公報に記載のものは、画像計測を行なう画像処理装置において、２値化しきい値を測定対象物体(いわゆるワーク)の濃度情報をもとに測定対象物体内の位置に応じて可変にするという画像処理一般的なものであって、この公報にもワークの長手方向に画像処理の基準ラインを設定し、この基準ライン上の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するという技術思想は開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、被検出物(いわゆるワーク)上の長手方向に基準ラインを設定し、この基準ライン上における被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定することにより、容易かつ高精度に被検出部を検出することができ、被検出物検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる画像処理装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による画像処理装置は、被検出物上の長手方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、上記基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記被検出部位の検出が正常であると判定する判定手段とを備えたものである。
【０００９】
上記構成の被検出物は、ワークとしてのエンジンのクランクシャフトに、長手方向は長軸方向に、被検出部位は、クランクシャフトのノーズ部およびエンド部に、検出値は明度または輝度にそれぞれ設定してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、上述の設定手段は、被検出物の長手方向に画像処理用の基準ラインを設定し、判定手段は、設定手段で設定された基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらの明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上述の被検出部位の検出が正常であると判定する。
【００１１】
このように基準ライン上における被検出物上の明レベル検出部位と、背景上の暗レベル検出部位とで明度差が大きくなり、容易かつ高精度に被検出部を検出することができて、被検出物の検出信頼性の向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００１２】
ここで、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内であると、被検出部位の検出が正常であると判定できる理由について述べる。
【００１３】
被検出部位の検出が正常でない場合は、基準位置から明暗レベル検出部位の各位置の設定に正規位置からのずれが生じることとなり、この結果、本来（被検出部位の検出が正常な場合）ならば基準ライン上の明レベル検出部位に設定されるべきはずの位置が暗レベル検出部位（位置）に設定されてしまったり、あるいは、その逆に、暗レベル検出部位に設定されるべきはずの位置が明レベル検出部位（位置）に設定されてしまったりする、という事態が生じ、このように各レベル検出部位の位置設定が正常に行なわれなければ、当然のことながら当該明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値は所定範囲内とはならない。
【００１４】
また、上記明暗レベル検出部位を複数設定することにより、被検出部位の検出が正常に行なわれない際の上記各明レベル検出部位、暗レベル検出部位の位置設定の上記逆転（位置設定の間違い）が起こりやすくなり、この結果、被検出部位の検出が正常に行なわれた場合にのみ、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出がそれぞれ所定範囲内となり、このため上記判定手段での判定精度を確保することができ、明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内であると、被検出部位の検出が正常であると判定することができるものである。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、上記被検出部位は被検出物における離間した少なくとも２つの特徴部位に設定され、これらの特徴部位の位置および姿勢に基づいて基準ラインを設定するものである。
【００１６】
上記構成によれば、被検出物において互に離間した特徴のある少なくとも２部位を被検出部位に特定し、これらの特徴部位の位置、姿勢に基づいて基準ラインを設定するので、該基準ラインの設定精度が向上する。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、上記特徴部位は被検出物の両端部にそれぞれ設定されたものである。
上記構成によれば、上述の特徴部位(つまり被検出部位)を被検出物の中で離間距離が最大の両端部に設定したので、基準ラインの設定精度がさらに向上する。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、上記基準ラインは被検出物上の頂部または頂部近傍部に設定されたものである。
上記構成の頂部または頂部近傍部は、被検出物をパレット上に段積みする場合には、パレットに載置された状態下における頂部または頂部近傍部に設定してもよい。
【００１９】
上記構成によれば、被検出物上の頂部または頂部近傍(明レベル検出部位)と背景としての暗レベル検出部位との明暗レベルの大きな変化が利用できるので、最終検出精度の向上を図ることができる。
【００２０】
この発明による画像処理装置は、また、エンジンのクランクシャフト上の長軸方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、上記基準ライン上における上記 クランクシャフトの予め検出されたノーズ部またはエンド部に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記ノーズ部またはエンド部の検出が正常であると判定する判定手段とを備えたものである。
【００２１】
上記構成によれば、基準ライン設定手段は、エンジンのクランクシャフト上の長軸方向に画像処理用の基準ラインを設定し、上述の判定手段は基準ライン設定手段で設定された基準ライン上における上記クランクシャフトの予め検出されたノーズ部またはエンド部に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらの明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時にノーズ部、エンド部の検出が正常であると判定する。
【００２２】
このように基準ライン上におけるワークとしてのクランクシャフト(詳しくはクランクジャーナル上)の明レベル検出部位と、背景上の暗レベル検出部位とで明度差が大きくなって、容易かつ高精度にノーズ部、エンド部を検出することができて、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００２３】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は画像処理装置を示すが、この実施例では説明の便宜上、被検出物(いわゆるワーク)としてパレット上に井桁状に段積みされたエンジンの鋳造品クランクシャフトを例示して説明する。
【００２４】
図１は画像処理装置の制御回路を示し、パレット１上にはワークとしてのクランクシャフト２(図２参照)が井桁状かつ上下複数段(例えば上下５段)に段積みされたワーク群３が載置されている。
【００２５】
上述のワーク群３の上方にはクランクシャフト２を照明する照明装置４が設けられている。この照明装置４による複数のクランクシャフト２の照明は均一照明と成すことが望ましい。
【００２６】
制御手段としてのＣＰＵ１０は、ＣＣＤカメラ(撮像手段)５、ＲＯＭ６(プログラム記憶手段)、ＲＡＭ７(データ記憶手段)、モニタ８およびＣＰＵ内部に構成された画像処理部９を有し、このＣＰＵ１０はＣＣＤカメラ５からの入力に基づいて、ＲＯＭ６に格納されたプログラムに従って、モニタ８および画像処理部９を駆動制御すると共に、クランクシャフト２を把持して加工ラインへ供給するところのロボット１１に対してロボット移動量を出力し、またＲＡＭ７は必要な各種データを記憶する。
【００２７】
図２はパレット１上に井桁状に段積みされた複数のクランクシャフト２の平面図であって、上述のＣＣＤカメラ５は図２の状態のワークを上方から撮像する。また、クランクシャフト２は図６にも示すように、ノーズ部２Ｎと、エンド部２Ｅと、バランスウエイト２Ｂと、クランクアーム２Ａと、クランクピン２Ｐと、ジャーナル部２Ｊとを備えている。
【００２８】
ここで、上述のＣＰＵ１０は、エンジンのクランクシャフト２上の長手方向としての長軸方向に画像処理用の基準ラインＬ(図５、図６参照)を設定する基準ライン設定手段(図４に示すフローチャートのステップＳ１９参照)と、
この基準ラインＬの予め検出(ステップＳ８、Ｓ１３参照)された被検出部位としてのノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置としての端点１２，１３からそれぞれ所定距離位置のジャーナル部２Ｊ上の明レベル検出部位１４，１５，１６，１７(図６参照)と、背景上の暗レベル検出部位１８，１９，２０，２１(図６参照)とを設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における検出値(図８の明度参照)が同図に示すジャーナル部２Ｊの所定範囲α内および背景の所定範囲β内の時に、ノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅの検出が正常であると判定する判定手段(図４に示すフローチャートのステップＳ２１参照)と、
を兼ねる。
【００２９】
上述の基準位置からのそれぞれの所定距離位置に相当するデータはＲＡＭ７の所定エリアに予め記憶されている。
また、上述の被検出部位はクランクシャフト２における離間した２つの特徴部位としてその両端に位置するノーズ部２Ｎと、エンド部２Ｅとに設定されており、このノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの座標系の位置および姿勢(角度または傾き)に基づいて上述の基準ラインＬを設定するように構成している。
【００３０】
さらに上述の基準ラインＬはパレット１に載置された状態下におけるクランクシャフト２の頂部または頂部近傍に設定されている。
このように構成した画像処理装置の作用を図３、図４に示すフローチャートを参照して以下に詳述するが、図３、図４のフローチャートは一連のものであって、図示の便宜上、分割して示している。また以下に述べる各ステップは当該ステップの内容に対応するそれぞれの手段を構成するものである。
【００３１】
ステップＳ１(画像取込み手段)で、ＣＰＵ１０はＣＣＤカメラ５が撮像した撮像画像の取込みを実行する。次にステップＳ２(濃淡前処理手段)で、ＣＰＵ１０はワークとしての最上段のクランクシャフト２と背景(下段側のクランクシャフトおよびパレット１参照)とを分離して２値化を容易に実行するための前処理として濃淡前処理を実行する。
この濃淡前処理は、原画像(取込んだ画像)を微分処理および平滑化して平滑化画像を形成する。
【００３２】
次にステップＳ３(２値化手段)で、ＣＰＵ１０は上述の平滑化画像を所定しきい値を用いて２値化(詳しくは２値画像化)し、平滑化画像の明部を白に、平滑化画像の暗部を黒とし、複数のラベルを形成する。
【００３３】
次にステップＳ４(ノイズ除去手段)で、ＣＰＵ１０は２値ノイズ除去を実行した後に、次のステップＳ５(ラベリングおよび特徴量抽出手段)で、ＣＰＵ１０はラベリング処理(ラベルを付けて１つずつ切り出す処理)および面積、長さ(フィレ径のこと)、重心等の特徴量の抽出処理を実行する。
【００３４】
次にステップＳ６(判定手段)で、ＣＰＵ１０は上述のラベリング処理＆特徴量抽出処理に基づいて当該ラベルの面積およびフィレ径がノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに相当する比較的大きいものであるか否かのチェック(判定)を実行し、チェックＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、チェックＯＫ時には次のステップＳ７，Ｓ１２に移行する。
【００３５】
ここで、以下に述べるステップＳ７〜Ｓ１１までの処理と、ステップＳ１２〜Ｓ１６までの処理とは、処理時間の短縮を図る目的で平行処理されるものである。
上述のステップＳ７(特徴部位判定手段)で、ＣＰＵ１０は特定部位候補検出判定としてのノーズ判定を実行する。
【００３６】
すなわち、図５に示すノーズ部２Ｎのラベル面積(詳しくはラベル画像の面積)がその最小値と最大値との間にあるか否かの面積判定と、座標系のｘ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定と、座標系ｙ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定とを実行する。
【００３７】
また、図５に示すノーズ部２Ｎの長手方向の長さａと、これに直交する方向の長さｂ，ｃとがそれぞれ該当する長さの最小値と最大値との間にあるか否かの特徴形状判定とを実行する。なお、上述の最小値、最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００３８】
さらに３つの長さａ，ｂ，ｃと、座標系のｘ軸に対する角度θ１とから部位を特定して、端点１２の座標上の位置(ｘ１，ｙ１)を検出し、ノーズ判定ＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、ノーズ判定ＯＫ時には次のステップＳ８に移行する。
【００３９】
上述のステップＳ８(対象検出手段)で、ＣＰＵ１０は当該ラベルがノーズ部２Ｎであると検出し、次のステップＳ９で、ＣＰＵ１０は以前のノーズ部と同位置にあるか否か、換言すれば２値化時の以前のしきい値で対象データをとってあるか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１１にスキップする一方、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ１０に移行する。
【００４０】
このステップＳ１０で、ＣＰＵ１０は以前のノーズ部と同位置にあることに対応して、ノーズデータの差し替えを実行する。つまり、各２値化時の検出対象物で、同一位置にあるものは、特徴量の基準値に近いものを採用する。
次にステップＳ１１(データ保存手段)で、ＣＰＵ１０は対象データとしてのノーズ部２ＮのデータをＲＡＭ７の所定エリアに保存する。
【００４１】
一方、上述のステップＳ１２(特徴部位判定手段)では、ＣＰＵ１０は特定部位候補検出判定としてのエンド判定を実行する。
【００４２】
すなわち、図５に示すエンド部２Ｅのラベル面積(詳しくはラベル画像の面積)がその最小値と最大値との間にあるか否かの面積判定と、座標系のｘ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定と、座標系ｙ方向に投影した長さとしての同方向のフィレ径がその最小値と最大値との間にあるか否かのフィレ径判定とを実行する。
【００４３】
また、図５に示すエンド部２Ｅの長手方向の長さｄと、これに直交する方向の長さｅ，ｆとがそれぞれ該当する長さの最小値と最大値との間にあるか否かの特徴形状判定とを実行する。なお、上述の最小値、最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００４４】
さらに３つの長さｄ，ｅ，ｆと、座標系のｘ軸に対する角度θ２とから部位を特定して、端点１３の座標上の位置(ｘ２，ｙ２)を検出し、エンド判定ＮＧ時にはステップＳ１７にスキップする一方、エンド判定ＯＫ時には次のステップＳ１３に移行する。
【００４５】
上述のステップＳ１３(対象検出手段)で、ＣＰＵ１０は当該ラベルがエンド部２Ｅであると検出し、次のステップＳ１４で、ＣＰＵ１０は以前のエンド部と同位置にあるか否か、換言すれば２値化時の以前のしきい値で対象データをとってあるか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１６にスキップする一方、ＹＥＳ判定時には次のステップＳ１５に移行する。
【００４６】
このステップＳ１５で、ＣＰＵ１０は以前のエンド部と同位置にあることに対応して、エンドデータの差し替えを実行する。つまり、各２値化時の検出対象物で、同一位置にあるものは、特徴量の基準値に近いものを採用する。
次にステップＳ１６(データ保存手段)で、ＣＰＵ１０は対象データとしてのエンド部データ２ＥをＲＡＭ７の所定エリアに保存する。
【００４７】
次にステップＳ１７(完了判定手段)で、ＣＰＵ１０は全てのラベルに対するチェックが完了したか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ１８に移行し、次のラベルを設定し、上述の各ステップＳ６〜Ｓ１６からなるフローチャートの繰返し処理により、次のラベルに対するチェックを実行する。
一方、上述のステップＳ１７で、全ラベルチェック完了であると判定された時(ＹＥＳ判定時)には、図４に示すステップＳ１９に移行する。
【００４８】
このステップＳ１９(基準ライン設定手段)で、ＣＰＵ１０は座標(ｘ１，ｙ１)で示されるノーズ部２Ｎ側の端点１２と、座標(ｘ２，ｙ２)で示されるエンド部２Ｅ側の端点１３とを結ぶように基準ラインＬ(図５参照)を設定する。
【００４９】
次にステップＳ２０で、ＣＰＵ１０はノーズ部、エンド部間のピッチおよび角度チェックを実行する。
すなわち、図５に示すノーズ部２Ｎ側の端点１２とエンド部２Ｅ側の端点１３との間のピッチＰが最小値と最大値との間にあるか否かの部位間ピッチ判定と、角度θ１，θ２がそれぞれ最小値と最大値との間にあるか否かの角度判定とを実行し、ＮＧ時にはステップＳ２３にスキップする一方、ＯＫ時には次のステップＳ２１に移行する。ここで、上述の最小値と最大値に相当するデータは予めＲＡＭ７に記憶されている。
【００５０】
上述のステップＳ２１(判定手段)で、ＣＰＵ１０は稜線輝度チェックを実行する。
すなわち、図６に示すノーズ部２Ｎ側の端点１２とエンド部２Ｅ側の端点１３との間の輝度ヒストグラム(図７参照)を求める。図７に示す輝度ヒストグラムは横軸に長さをとり、縦軸に明度をとったクランクシャフト２におけるジャーナル部２Ｊの頂部または頂部近傍部に相当する稜線のヒストグラムである。
【００５１】
次に上述の両端点１２，１３の照度差に対するヒストグラムを補正して、図７のものを図８に示すように補正する。なお、説明の便宜上、補正後の図８のヒストグラム上にジャーナル部２Ｊ上の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１と同一の符号を示している。
【００５２】
次に各検出部位１４〜１７、１８〜２１の明部輝度値と暗部輝度値とをそれぞれ求め、明レベル検出部位１４〜１７の輝度値が図８に示す所定範囲α内で、かつ暗レベル検出部位１８〜２１の輝度値が図８に示す所定範囲β内にあるか否かを判定し、この条件を満たす正常時にはノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの検出が適正であると判定する。なお、上述の所定範囲α，βに相当するデータはＲＡＭ７の所定エリアに予め記憶されている。
【００５３】
ここで、上述の所定範囲α，β内か否かの判定により、被検出部位としてのノーズ部２Ｎとエンド部２Ｅとの検出が正常であるか否かをチェックする手段に代えて、明レベル検出部位１４〜１７の明部輝度値が図８に示す所定のしきい値ＴＨ以上であり、かつ暗レベル検出部位１８〜２１の暗部輝度値がしきい値ＴＨ以下であるか否かに基づいて稜線輝度チェックを実行するように構成してもよい。
【００５４】
このような処理内容のステップＳ２１における稜線輝度チェックのＮＧ時にはステップＳ２３にスキップし、ＯＫ時には次のステップＳ２２に移行する。
上述のステップＳ２２(ワーク候補登録手段)で、ＣＰＵ１０は稜線輝度チェックＯＫのワーク候補をＲＡＭ７の所定エリアに全て登録する。
【００５５】
次にステップＳ２３で、ＣＰＵ１０は全組合せのチェックが完了したか否かを判定する。この実施例では図２で示したようにパレット１上にクランクシャフト２を井桁状に段積みしているので２つのワークすなわち２つのノーズ部２Ｎと２つのエンド部２Ｅとの組合せチェックが完了したか否かを判定し、ＮＯ判定時にはステップＳ２４に移行して、次の組合せのチェックを実行すべく上述の各ステップＳ１９〜Ｓ２２による処理を実行する一方、ＹＥＳ判定時にはステップＳ２５に移行する。
【００５６】
このステップＳ２５で、ＣＰＵ１０はワークとしてのクランクシャフト２が適正に検出できたか否かを判定し、クランクシャフト２が検出できなかった時(ＮＯ判定時)にはステップＳ２６(２値化しきい値変更手段)に移行し、このステップＳ２６で、ＣＰＵ１０は２値化時のしきい値を更新した後に、図３に示すステップＳ３にリターンして再トライを実行する一方、クランクシャフト２が検出できた時(ＹＥＳ判定時)には次のステップＳ２７に移行する。
【００５７】
このステップＳ２７で、ＣＰＵ１０はワークとしてのクランクシャフト２を決定すると共に、ワーク位置の算出を実行する。すなわち、図５に示す端点１２，１３間の中心位置ＣＥの座標(ｘｇ，ｙｇ)を求めると共に、クランクシャフト２全体の角度θを求める。
【００５８】
次にステップＳ２８(ロボット移動量算出手段)で、ＣＰＵ１０はロボット１１の移動量、具体的にはロボットアームの移動量を算出し、次のステップＳ２９(結果出力手段)で、ＣＰＵ１０はロボット１１に対して演算結果を出力して、一連の処理を終了する。
【００５９】
なお、ロボット１１はＣＰＵ１０からの結果出力に基づいてパレット１上のクランクシャフト２をその上段側のものから順に把持して、加工ラインに供給するものである。
【００６０】
このように上記実施例の画像処理装置は、被検出物(エンジンのクランクシャフト２参照)上の長手方向(長軸方向参照)に画像処理用の基準ラインＬを設定する基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)と、上記基準ラインＬ上における上記被検出物の予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)された被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置の被検出物(クランクシャフト２参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上記被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)の検出が正常であると判定する判定手段(ステップＳ２１参照)とを備えたものである。
【００６１】
この構成によれば、上述の設定手段(ステップＳ１９参照)は、被検出物(クランクシャフト２参照)の長手方向に画像処理用の基準ラインＬを設定し、判定手段(ステップＳ２１参照)は、設定手段(ステップＳ１９参照)で設定された基準ラインＬ上における上記被検出物の予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)された被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置の被検出物(クランクシャフト２参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定して、これらの明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上述の被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)の検出が正常であると判定する。
【００６２】
このように基準ラインＬ上における被検出物(クランクシャフト２参照)上の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１とで明度差が大きくなり、容易かつ高精度に被検出部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)を検出することができて、被検出物(クランクシャフト２参照)の検出信頼性の向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００６３】
また、上記被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)は被検出物(クランクシャフト２参照)における離間した少なくとも２つの特徴部位に設定され、これらの特徴部位の位置(座標系のｘ，ｙ参照)および姿勢(角度θ１，θ２参照)に基づいて基準ラインＬを設定するものである。
【００６４】
この構成によれば、被検出物(クランクシャフト２参照)において互に離間した特徴のある少なくとも２部位を被検出部位(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に特定し、これらの特徴部位の位置、姿勢に基づいて基準ラインＬを設定するので、該基準ラインＬの設定精度が向上する。
【００６５】
さらに、上記特徴部位は被検出物(クランクシャフト２参照)の両端部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)にそれぞれ設定されたものである。
この構成によれば、上述の特徴部位(つまり被検出部位)を被検出物(クランクシャフト２参照)の中で離間距離が最大の両端部(ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅ参照)に設定したので、基準ラインＬの設定精度がさらに向上する。
【００６６】
加えて、上記基準ラインＬは被検出物(クランクシャフト２参照)上の頂部または頂部近傍部(但し、載置状態下における頂部またはその近傍部)に設定されたものである。
この構成によれば、被検出物(クランクシャフト２参照)上の頂部または頂部近傍(明レベル検出部位１４〜１７)と背景としての暗レベル検出部位１８〜２１との明暗レベルの大きな変化が利用できるので、最終検出精度の向上を図ることができる。
【００６７】
しかも、上記実施例の画像処理装置は、エンジンのクランクシャフト２上の長軸方向に画像処理用の基準ラインＬを設定する基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)と、上記基準ラインＬ上における上記クランクシャフトの予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)されたノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル(ジャーナル部２Ｊ参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定し、これら明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時に上記ノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅの検出が正常であると判定する判定手段(ステップＳ２１参照)とを備えたものである。
【００６８】
この構成によれば、基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)は、エンジンのクランクシャフト２上の長軸方向に画像処理用の基準ラインＬを設定し、上述の判定手段(ステップＳ２１参照)は基準ライン設定手段(ステップＳ１９参照)で設定された基準ラインＬ上における上記クランクシャフトの予め検出(ステップＳ８，Ｓ１３参照)されたノーズ部２Ｎまたはエンド部２Ｅに対する基準位置(端点１２，１３参照)からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル(ジャーナル部２Ｊ参照)上および背景上に複数の明暗レベル検出部位１４〜２１を設定して、これらの明暗レベル検出部位１４〜２１における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲α，β内の時にノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅの検出が正常であると判定する。
【００６９】
このように基準ラインＬ上におけるワークとしてのクランクシャフト２(詳しくはジャーナル部２Ｊ上)の明レベル検出部位１４〜１７と、背景上の暗レベル検出部位１８〜２１とで明度差が大きくなって、容易かつ高精度にノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅを検出することができて、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる。
【００７０】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の被検出物(いわゆるワーク)は、実施例のエンジンのクランクシャフト２に対応し、
以下同様に、
被検出部位は、両端部に位置する特徴部位としてのノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに対応し、
基準ライン設定手段は、ＣＰＵ１０制御によるステップＳ１９に対応し、
判定手段は、ステップＳ２１に対応し、
基準位置は、端点１２，１３に対応し、
特徴部位の位置は、座標系の(ｘ，ｙ)に対応し、
特徴部位の姿勢は、角度θ１，θ２に対応し、
被検出物の両端部は、ノーズ部２Ｎ、エンド部２Ｅに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、被検出部位をワークの両端部以外の部分に設定する場合には、基準ラインと併せて延長ラインを設定するように構成してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
この発明によれば、被検出物(いわゆるワーク)上の長手方向に基準ラインを設定し、この基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定して、これらのレベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に被検出部位の検出が正常であると判定するので、容易かつ高精度に被検出部を検出することができ、ワーク検出の信頼性向上と、画像処理時間の短縮とを図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像処理装置を示す制御回路ブロック図。
【図２】 パレットに段積みされたワークの平面図。
【図３】 画像処理を示すフローチャート。
【図４】 図３につづくフローチャート。
【図５】 基準ラインの設定を示す説明図。
【図６】 明暗レベル検出部位を示す説明図。
【図７】 補正前のヒストグラムを示す説明図。
【図８】 補正後のヒストグラムを示す説明図。
【符号の説明】
２…クランクシャフト(被検出物)
２Ｎ…ノーズ部(特徴部位)
２Ｅ…エンド部(特徴部位)
２Ｊ…ジャーナル部(クランクジャーナル)
１２，１３…端点(基準点)
１４〜２１…明暗レベル検出部位
α，β…所定範囲
Ｓ１９…基準ライン設定手段
Ｓ２１…判定手段
Ｌ…基準ライン
Claims (5)
- 被検出物上の長手方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、
上記基準ライン上における上記被検出物の予め検出された被検出部位に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置の被検出物上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記被検出部位の検出が正常であると判定する判定手段とを備えた
画像処理装置。 - 上記被検出部位は被検出物における離間した少なくとも２つの特徴部位に設定され、
これらの特徴部位の位置および姿勢に基づいて基準ラインを設定する
請求項１記載の画像処理装置。 - 上記特徴部位は被検出物の両端部にそれぞれ設定された
請求項２記載の画像処理装置。 - 上記基準ラインは被検出物上の頂部または頂部近傍部に設定された
請求項１記載の画像処理装置。 - エンジンのクランクシャフト上の長軸方向に画像処理用の基準ラインを設定する基準ライン設定手段と、
上記基準ライン上における上記クランクシャフトの予め検出されたノーズ部またはエンド部に対する基準位置からそれぞれ所定距離位置のクランクジャーナル上および背景上に複数の明暗レベル検出部位を設定し、これら明暗レベル検出部位における明暗レベルの検出値がそれぞれ所定範囲内の時に上記ノーズ部またはエンド部の検出が正常であると判定する判定手段とを備えた
画像処理装置。
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