JP4765942B2 - Monitoring device and monitoring method, and control device and control method - Google Patents
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本発明は、撮像画像に対して画像処理を行って監視あるいは制御する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for performing monitoring and control by performing image processing on a captured image.
近年のビデオカメラや画像認識、画像処理の技術の発展に伴い、自動組立装置などの可動部材の動作を監視あるいは制御する分野で、画像認識を利用して監視あるいは制御を行う技術が開発されている。例えば、組立工程において、撮像された画像に対して画像認識を行なって工程を監視することが行なわれている。この場合、撮像された画像に対して画像認識を実行するタイミングは、可動部材の位置等を各種センサにより検出して、その検出信号を受けるプログラマブルロジックコントローラ(PLC)によって与えられる。 With the recent development of video cameras, image recognition, and image processing technologies, technologies for monitoring or controlling using image recognition have been developed in the field of monitoring or controlling the operation of movable members such as automatic assembly equipment. Yes. For example, in an assembly process, image recognition is performed on a captured image and the process is monitored. In this case, the timing for executing image recognition on the captured image is given by a programmable logic controller (PLC) that detects the position of the movable member by various sensors and receives the detection signal.
自動組み立てや検査が行われる設備では、可動ユニットを高速に移動させること、あるいは複数の可動ユニットを同時に動作させることが多い。複数の可動ユニットが高速に移動する設備では、監視対象すなわち撮像対象である可動ユニットが、別の可動ユニットの動作により、カメラによる撮像を妨げられることがあった。例えば、撮像を妨げる可動ユニットが真空チャックを備える作業ロボットであれば、空気配管あるいは電気配線が束になっており、高速移動中には撮像画面に多大の影響を与える。このような場合、PLCは、画像処理の精度を保証するために、撮像を妨害する可能性のある可動ユニットが撮像の妨げにならない移動端に停止したことを判断して、撮像画像の画像処理を実行させる指令を出していた。その結果、画像処理の開始までに待ち時間が発生し、設備のサイクルタイムを短縮することが困難であった。 In facilities where automatic assembly and inspection are performed, the movable unit is often moved at high speed, or a plurality of movable units are operated simultaneously. In a facility in which a plurality of movable units move at high speed, a movable unit that is a monitoring target, that is, an imaging target, may be prevented from being captured by a camera due to the operation of another movable unit. For example, if the movable unit that hinders imaging is a work robot equipped with a vacuum chuck, air piping or electrical wiring is bundled, and the imaging screen is greatly affected during high-speed movement. In such a case, in order to guarantee the accuracy of the image processing, the PLC determines that the movable unit that may interfere with imaging has stopped at the moving end that does not interfere with imaging, and performs image processing of the captured image. The command to execute was issued. As a result, there is a waiting time before the start of image processing, and it is difficult to shorten the cycle time of the equipment.
図13(a)(b)を参照して、従来の問題点を説明する。図13の(a)は、従来の可動部材を有する設備の制御装置における監視あるいは制御のための画像処理を概念的に示した図であり、(b)は、その画像処理のタイミングを説明するための図である。 Conventional problems will be described with reference to FIGS. 13 (a) and 13 (b). FIG. 13A is a diagram conceptually showing image processing for monitoring or control in a control device for a facility having a conventional movable member, and FIG. 13B illustrates the timing of the image processing. FIG.
設備70は、第1の可動部材71と第2の可動部材72を備え、ビデオカメラ73が第1の可動部材71を監視している。ビデオカメラ73で撮像された画像は、画像処理部75に入力し、画像処理部75では、PLC76からの命令に同期して画像処理を行なう。PLC76は、第1および第2の可動部材71、72の位置に関する信号をセンサ74−1、74−2から受信して、画像処理部75において画像処理を開始するタイミングを決定する。画像処理の結果はPLCに送られ、異常があれば設備を停止するなどの処置をとる。
The
第1の可動部材71は、位置p1とp2とを移動し、第2の可動部材72は、位置p3とp4とを移動する。第1の可動部材71が、位置p1に移動した後、第2の可動部材72は、カメラ73による第1の可動部材71の撮像を妨げる位置p4に移動し、その後位置p3に戻るとする。
The first movable member 71 moves between the positions p1 and p2, and the second
第1の可動部材71を監視するために、第1の可動部材71が位置p1にあり、第2の可動部材72が位置p3にあるときに撮像された画像を画像処理する必要がある。そのために、従来は、センサ74−2により第1の可動部材71が位置p1に停止していること、センサ74−1により第2の部材72が位置p3にいることを確認した時点で、PLC76が画像処理部75に画像処理の開始を指令するようにしている。
In order to monitor the first movable member 71, it is necessary to perform image processing on an image captured when the first movable member 71 is at the position p1 and the second
画像処理部75による画像処理のタイミングを、図13(b)に示す。第1の可動部材71が所定の位置に到達(t1)してから、その上方に第2の可動部材72が移動する。その後第2の可動部材72が、第1の可動部材の上方から退避(t2)したことを確認してから、撮像画像に対して画像処理が行われる。従来では、画像処理の精度を確保するために、第2の可動部材72がカメラ73の撮像を妨げない位置すなわち位置p3にまで退避したことを確認するための待ち時間WTが必要であった。この待ち時間WTは、画像処理の精度に関係するので、短縮することは困難で、したがって、設備のサイクルタイムを短縮することも困難であった。このような画像処理の開始までの待ち時間が、例えば0.5秒であったとしても、サイクルタイムが3秒であれば、待ち時間の割合が大きく、サイクルタイムの短縮ができないばかりに、設備を増やさなければならないという問題も生じていた。
The timing of image processing by the
本発明は、上記の問題に鑑み、画像処理部による画像処理のタイミングを画像処理部で自律的に決定し、その結果設備の動作時間を短縮することができる監視装置、監視方法、および制御装置、制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a monitoring device, a monitoring method, and a control device that can autonomously determine the timing of image processing by the image processing unit in the image processing unit and, as a result, reduce the operating time of the equipment. An object is to provide a control method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の監視装置の発明は、第1の部材(3、10)と、前記第1の部材に対して相対的に移動する第2の部材(5、41、43)と、前記第1の部材を撮像する撮像部(6、51)と、前記撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部(7、53)を備え、前記第1の部材(3、10)は、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係により、前記撮像部による撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を有し、かつ前記第1の部材(3、10)は可動部(3、11〜22)を有し、前記少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2)は、さらに前記第1の部材(3、10)の可動部が停止していることを示すものであり、前記画像処理部(7、53)は、前記撮像部(6、51)により撮像された画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を第1の画像処理により判断し、前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of the monitoring device according to
請求項1の監視装置の発明では、第2の画像処理を実行するタイミングを画像処理部が自律的に決定するので、第1の部材あるいは第2の部材の位置の確定を待つことなく、第2の画像処理を実行することができる。また、第1の部材あるいは第2の部材の位置を検出するセンサを省略することもできる。さらに、第1の部材が可動部分を有していても、確実な監視を行うことができる。
In the invention of the monitoring device of
請求項2に記載の監視装置の発明は、前記第2の部材(41、43)は可動部材であって、前記第1の部材に対して作業を行うロボットであることを特徴とする。これにより、ロボットの作業の前後を確実に監視することができる。 According to a second aspect of the present invention, the second member (41, 43) is a movable member, and is a robot that operates on the first member. Thereby, it is possible to reliably monitor before and after the robot work.
さらに請求項3に記載の制御装置の発明は、第1の部材(3、10)と、前記第1の部材に対して相対的に移動する第2の部材(5、41、43)と、 前記第1の部材と前記第2の部材の少なくとも一方の動作を制御する動作制御部(8、55)と、前記第1の部材を撮像する撮像部(6、51)と、前記撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部(7、53)を備え、前記第1の部材(3、10)は、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係に起因して前記撮像部による撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を有し、前記画像処理部(7、53)は、前記撮像部(6、51)により撮像された画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を第1の画像処理により判断し、前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行し、該第2の画像処理の結果により前記動作制御部(8、55)の制御を変更することを特徴とする。
Furthermore, the invention of the control device according to
請求項3の制御装置の発明では、第2の画像処理を実行するタイミングを画像処理部により自律的に決定するので、第1の部材あるいは第2の部材の位置の確定を待つことなく、第2の画像処理を実行することができ、制御のサイクルタイムを短縮することができる。また、第1の部材あるいは第2の部材の位置を検出するセンサを省略することもでき、装置自体を簡素化できる。 In the invention of the control device according to the third aspect , since the timing for executing the second image processing is autonomously determined by the image processing unit, the first member or the second member can be determined without waiting for confirmation of the position of the second member. 2 image processing can be executed, and the control cycle time can be shortened. Further, the sensor for detecting the position of the first member or the second member can be omitted, and the apparatus itself can be simplified.
さらに、請求項4に記載の制御装置の発明は、前記第1の部材(3、10)は可動部分を有し、前記少なくとも1つの特徴部分は、さらに前記第1の部材(3、10)の可動部分が停止していることを示すことを特徴とする。これにより、第1の部材が可動部分を有していても、確実な制御を行うことができる。 Furthermore, in the control device according to claim 4 , the first member (3, 10) has a movable part, and the at least one characteristic part is further the first member (3, 10). It is characterized by showing that the movable part is stopped. Thereby, even if the 1st member has a movable part, reliable control can be performed.
請求項5に記載の制御装置の発明は、前記第2の可動部材(41、43)は、前記第1の部材に対して作業を行うロボットであることを特徴とする。これにより、ロボットの作業の前後を監視することができ、有効な制御を行うことができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the second movable member (41, 43) is a robot that performs an operation on the first member. As a result, it is possible to monitor the robot before and after work, and to perform effective control.
請求項6に記載の制御方法の発明では、第1の部材(3、10)に対して、第2の部材(5、41、43)を相対的に移動させる工程を含む制御方法であって、前記第1の部材(3、10)に設けられた、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係により、撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を含んで前記第1の部材を撮像し、前記第1の部材(3、10)を撮像した画像に対して第1の画像処理を行なって、前記第1の部材を撮像した画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を判定し、前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行し、該第2の画像処理の結果により、制御の変更を行うことを特徴とする。
The invention of the control method according to
請求項6の制御方法の発明では、第2の画像処理を実行するタイミングを第1の画像処理により決定するので、第1の部材あるいは第2の部材の位置の確定を待つことなく、第2の画像処理を実行することができ、制御のサイクルタイムを短縮することができる。また、第1の部材あるいは第2の部材の位置を検出するセンサを省略することもできる。
In the invention of a control method of
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、その前に、本発明の理解を容易にするために、図13の従来例の問題点を説明する図と対比できる図により、本発明の概要を説明する。 In the following, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but before that, in order to facilitate understanding of the present invention, a diagram that can be compared with a diagram for explaining the problems of the conventional example of FIG. Thus, the outline of the present invention will be described.
図1は、本発明の概要を説明するための図である。設備1は、第1の可動部材3と第2の可動部材5を備え、第1の可動部材3を監視するために、第1の可動部材3を撮像するカメラ6が配置されている。図1では、カメラ6は、第1の可動部材3の真上に位置しているが、適宜角度をもたせて配置することもできる。カメラ6で撮像される画像は、画像処理部7に入力される。第1の可動部材3上には、第2の可動部材5により撮像が妨げられる場合がある部分に特徴部分4が指定されている。特徴部分4は、マーカを貼付してもよいし、第1の可動部材の他とは異なる箇所であってもよい。
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the present invention. The
画像処理部7では、カメラ6で撮像された画像を所定時間ごとに入力して、画像上の所定の位置に特徴部分4があるかないかを第1の画像処理で判定することにより、監視あるいは制御を目的とする第2の画像処理を開始するタイミングを自律的に決定する。すなわち、第1の可動部材3は、位置p1とp2とを移動し、第2の可動部材5は、第1の可動部材3が位置p1にあるときに、位置p4に移動し、その後位置p3に戻るとすると、画像上の所定の位置で、特徴点4を見出すことにより、第1の可動部材3は位置p1にあり、第2の可動部材5は、撮像の妨げにならない位置にあることがわかる。位置p3に移動するまであるいは移動したときの画像で特徴点4を見出すことができれば、その画像により目的とする第2の画像処理を行なうことができる。したがって、画像処理のタイミングを従来のような待ち時間をおくことなく決定することができる。そして、画像処理の結果はPLCに送られ、異常があれば設備を停止するなど設備の制御を変更することができる。
The
このように、本発明によれば、カメラ6が撮像した画像の特徴点の存在を画像処理部7で判定して、画像処理部7が自律的に画像処理を行なうタイミングを見出す。したがって、従来のPLCによる画像処理のタイミングの決定に比べて、第2の可動部材が移動端に戻ったことを確認する待ち時間を省略することができ、その分だけサイクルタイムを短縮することができる。さらに、第1および第2の部材の位置の確認のためのセンサも必要ではなくなる。
Thus, according to the present invention, the
なお、図1は、本発明の概要を図13の従来例に対比させて説明するためのものであり、本発明は、第1の可動部材および第2の可動部材の動きを図1に示す動きに限定するものではない。第2の可動部材の動きは、第1の可動部材の撮像に邪魔になるような動きを示すものであれば、どのような動きであってもよい。さらには、第1の部材と第2の部材が相対的に移動して、第2の部材が第1の部材のカメラによる撮像を妨害するような位置になることがあればよい。すなわち、第1の部材と第2の部材のどちらかが可動であればよく、両方ともに可動である必要はない。 FIG. 1 is for explaining the outline of the present invention in comparison with the conventional example of FIG. 13, and the present invention shows the movement of the first movable member and the second movable member in FIG. It is not limited to movement. The movement of the second movable member may be any movement as long as it shows a movement that hinders imaging of the first movable member. Furthermore, it is only necessary that the first member and the second member move relative to each other so that the second member is positioned so as to prevent the first member from capturing an image by the camera. That is, either the first member or the second member may be movable, and both need not be movable.
以下、図2〜12を参照して、本発明の1実施形態である部品洗浄設備の監視あるいは制御を説明する。 Hereinafter, with reference to FIGS. 2-12, monitoring or control of the components washing equipment which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
図2は、本発明の1実施形態である部品洗浄設備の概略を示す図であり、図3、4は、部品洗浄設備の部品洗浄機を説明する説明図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a component cleaning facility according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams illustrating a component cleaning machine of the component cleaning facility.
部品洗浄設備100は、部品を洗浄するための部品洗浄機10を備えている。部品洗浄機10は、洗浄液33が満たされた洗浄槽30と、中心軸Oを中心に間歇的に回動するインデックス保持枠11とを有する。インデックス保持枠11の周縁部には、部品を保持するインデックス12〜23(図3、4参照)を、水平軸のまわりに揺動可能に保持している。インデックス保持枠11は、中心軸Oを中心に間歇的に回動し、インデックス保持枠11の下部に移動するインデックスが洗浄液33を潜り抜けることによって、インデックスに保持された部品を洗浄する。
The
洗浄された部品をインデックスから取り出すために、作業ロボットである部品取出しローダ41が配置されている。部品取出しローダ41は、洗浄された部品を載置するインデックスが所定位置(図3、4:部品取り出しステーションST1参照)に到着して停止しているときに、洗浄された部品を取り出す。取り出された部品は、部品取出しローダ41により組付けステーション(図示せず)に運ばれ、所定の位置に組み付けられる。
In order to take out the cleaned parts from the index, a parts take-out
また、洗浄すべき部品をインデックスに投入するために、部品投入ローダ43が配置される。部品投入ローダ43は、洗浄済みの部品が取り出されたインデックスが、所定位置(図3、4:部品投入ステーションST3)に到着して停止しているときに、洗浄すべき部品を投入する。なお、投入される部品は、部品投入ローダが、部品を供給するパーツフィーダ(図示せず)から運んでくる。
In addition, a
本実施形態では、部品取り出しローダ41および部品投入ローダ43は、真空チャックを用いている。真空チャックは、気圧の差を利用して部品を吸着して取出し、部品の吸着を止めることにより、部品を投入あるいは組付けることができる。
In the present embodiment, the component pick-up
洗浄された部品が取り出されたか、洗浄すべき部品が投入されたかを確認するために、例えば撮像素子としてCCDを用いるビデオカメラのようなカメラ51が設けられている。カメラ51により撮像された画像は、連続的に所定のタイミング(例えば0.1秒ごと)で画像処理部53に入力される。画像処理部53は、撮像された画像に対して、後に説明するように自律的に同期をとり、部品の取出しおよび部品の投入をチェックするために最適なタイミングで画像処理を行なう。その結果、エラーが発見されると、設備100を制御するPLC55に、エラー信号を送り、PLCは、設備100の動作を停止するように制御する。
A
図3は、図2のインデックス保持枠11を説明するための説明図であり、図4は、インデックス保持枠11の上面図である。インデックス保持枠11は、鉛直面内に配置された円形の支持枠で、その周辺部に部品を保持する部品保持部材であるインデックス12〜23を支持している。インデックス12は、部品保持部121〜123(図4参照)を有する。本実施形態では、部品保持部121は、スプリングを保持し、部品保持部122は、ワッシャを保持し、部品保持部123は、Eリングを保持している。その他のインデックス13〜23も、同一の構成をもつ。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the
インデックス12〜23は、中心角30°毎に配置され、反時計回りに間歇的に30°移動する。インデックス12〜23は、円形の軌道を描いて動くので、部品が落下しないように、揺動自在に、常に部品支持部が上になるように支持されている。しかしながら、図4に示すように、部品取出しステーションST1、部品投入ステーションST3では、部品の取出しあるいは投入のために、ロック部材27、28によりインデックスがロックされるようになっている。
The
図3は、洗浄槽30の洗浄液33に、インデックス16〜22が浸漬している状態を示す。インデックス保持枠11は、間歇的に30°回転するので、インデックス保持枠11の回転により、インデックスは順次洗浄されてゆく。図3では、インデックス12〜14が、インデックス保持枠11の上部にあり、カメラ51はこのインデックス12〜14を監視する。なお、部品の取出しあるいは投入の際に、部品が洗浄槽内に落下するのを防ぐために、平板状の落下防止部材25が設けられている。落下防止部材25は、インデックス保持枠11とは独立した部材で、洗浄槽30に対して固定されている。
FIG. 3 shows a state in which the
図3、4では、インデックス12は、部品取出しステーションST1に停止している。インデックス12が保持する洗浄済みの部品は、部品取出しローダにより取り出される。インデックス13は、中間ステーションST2に停止している。中間ステーションには、部品取出しステーションST1で部品が取り出されたインデックスが到着するので、中間ステーションにある部品を監視することにより、部品取出しステーションST1での部品取り出しの確認を行うことできる。インデックス14は、部品投入ステーションST3に停止している。部品投入ステーションST3では、部品投入ローダにより、インデックスの部品保持部に洗浄すべき部品が投入される。
In FIGS. 3 and 4, the
前述のように、部品取出しローダ41(図3参照)は、部品取出しステーションST1で、インデックスの部品保持部から洗浄済みのスプリング、ワッシャ、Eリングを取り出す。部品取出しローダ41は、部品取出しステーションST1と、取り出した洗浄済み部品を組付ける組付けステーションとを往復する。また、部品投入ローダ43(図3参照)は、部品投入ステーションST3で、インデックスの部品保持部に洗浄すべきスプリング、ワッシャ、Eリングを投入する。部品投入ローダ43は、部品取出しステーションST3と、洗浄すべき部品を供給するパーツフィーダとを往復する。
As described above, the component take-out loader 41 (see FIG. 3) takes out the cleaned spring, washer, and E-ring from the component holding unit of the index at the component take-out station ST1. The component take-out
図4は、カメラ50により撮像される画面の一例でもある。本実施形態では、部品の取り出しあるいは投入のチェックのための画像処理の同期をとるために、インデックス静止検出エリアA1またはA2と、部品取出し用マーカ251、部品投入用マーカ252を設けている。インデックス静止検出用エリアA1またはA2は、インデックスが静止あるいは停止していることを検出するための画像処理エリアを示す。本実施形態では、監視対象画面に応じて、インデックス静止検出用エリアA1とA2は、どちらか一方のみを使用する。インデックス静止検出用エリアA1またはA2で、例えば形状パターンマッチングの手法によりインデックスを認識したときに、インデックスは静止あるいは停止していると判断する。インデックス静止検出用エリアは、エリアA1、A2に限らず、画像処理によりインデックスが停止していることを判定できる個所であればどこに設定してもよい。
FIG. 4 is also an example of a screen imaged by the camera 50. In the present embodiment, in order to synchronize image processing for checking whether a part is taken out or put in, an index stationary detection area A1 or A2, a
さらに、インデックスの静止を保証するために、ロック部材27あるいは28がロック位置にあるか否かを、画像上でのロック部材の位置により判断することを追加してもよい。例えば、インデックス静止エリアA2の画像とともに、ロック部材27、28の少なくとも1つの画像を使用して、ロックがかかっていることを確かめて、インデックスの静止を判断すれば、さらに確実にインデックスの静止が判断できる。
Furthermore, in order to guarantee the stillness of the index, it may be added to determine whether or not the
なお、インデックス静止検出エリアを設けたのは、インデックスにマーカを設けると、マーカはインデックスとともに洗浄液に浸漬して、洗浄液に悪影響を与える可能性があるからである。洗浄液に悪影響を与えなければ、インデックスにマーカを設けてもよい。 The reason why the index stationary detection area is provided is that if a marker is provided in the index, the marker may be immersed in the cleaning liquid together with the index, which may adversely affect the cleaning liquid. If the cleaning liquid is not adversely affected, a marker may be provided on the index.
本実施形態では、部品取出し用マーカ251、部品投入用マーカ252は、例えば白い地色に黒い円を配したもので、撮像した画像から算出された黒い円の重心が所定の位置にあるか否かを判定して、各マーカの存在を認識することができる。
In the present embodiment, the component pick-up
部品取出し用マーカ251は、固定部材である部品落下防止部材25上の場所に設けられている。部品取出し用マーカ251は、部品取出しローダ41が、部品取出しステーションST1に移動して部品を取出し、取り出した部品を保持して部品組付けステーションから移動するまで、部品取出しローダ41により撮像が邪魔される。しかしながら、部品取出し用マーカ251は、部品取出しローダ41が部品取り出しステーションST1から移動すると、撮像が可能となる。すなわち、撮像された画像中の部品取出し用マーカ251の像は、部品の取出し監視のための画像処理に不適な画像が撮像されているのか、あるいは部品の取出し監視のための画像処理に適する画像が撮像されているのかを、画像上で判断する指標となる。
The
部品投入用マーカ252も、固定部材である部品落下防止部材25上の場所に設けられる。部品投入用マーカ252は、部品投入ローダ43が部品取出しステーションST3に移動して部品を投入し、部品組付けステーションから移動するまで、部品投入ローダ41により撮像が邪魔される。しかしながら、部品投入用マーカ252は、部品投入ローダ43が部品取り出しステーションST3から移動すると、撮像が可能となる。すなわち、撮像された画像中の部品投入用マーカ252の像は、部品の投入監視のための画像処理に不適な画像が撮像されているのか、あるいは部品の投入監視のための画像処理に適する画像が撮像されているのかを、画像上で判断する指標となる。
The
部品取出し用マーカ251、部品投入用マーカ252は、特別にマーカを配置するのではなく、部品落下防止部材25に、画像処理に適する画像か否かが判断できる場所にある周囲と識別できる例えばビスなどの部材あるいは特徴があればそれをマーカとすることもできる。
The
次に、図5を参照して、本実施形態で用いる、カメラと画像処理部とで構成される視覚装置を説明する。 Next, with reference to FIG. 5, a visual device composed of a camera and an image processing unit used in this embodiment will be described.
CCDを用いた監視用カメラ51はUSB接続のUSBカメラであり、画像処理部53にUSB2により接続されている。画像処理部53は、出力部としての液晶モニタ56に接続し、入力部としてのキーボード57あるいはマウス(図示せず)等にUSBハブ59を介して接続される。USBハブには、ドングルキー58が接続され、画像者折ソフトの不正使用を防止することができる。このような構成で、オペレータは、画像処理部に入力された画像を、液晶モニタで確認することができる。また、キーボード57あるいはマウスにより画像処理ソフトを操作することができる。
A monitoring
以下、具体的な部品取出しあるいは部品投入の監視あるいは確認動作を説明する。まず、部品投入ステーションST3の画像を対象にして、部品の取出しあるいは投入を監視する例を説明する。図6(a)(b)(c)、図7(a)(b)は、カメラ51により撮像された、部品投入ステーションST3の画像のいくつかを、本発明の説明のために抽出した例である。これらの画像は、具体的には、0.1秒間隔で画像処理装置に取り込まれる静止画像から抽出される。
Hereinafter, a specific part take-out or part input monitoring or confirmation operation will be described. First, an example of monitoring the removal or insertion of a component for the image of the component loading station ST3 will be described. FIGS. 6A, 6B, 7C, and 7A and 7B are examples in which some of the images of the component loading station ST3 captured by the
ここで、図6、7の画像が、図4を90度回転させたものとなっているのは、図6、7を、実際の監視画像に基づいて作成したことによるもので、画像の向きは、本発明に本質的なものでない。 Here, the images in FIGS. 6 and 7 are obtained by rotating FIG. 4 by 90 degrees because the images in FIGS. 6 and 7 are created based on the actual monitoring image. Is not essential to the present invention.
図6(a)は、部品取出しステーションST1において取出しローダにより洗浄済み部品が取り出された後、投入ステーションにインデックス14が到着した時点で撮像された画像である。撮像された画像からは、インデックス静止検出エリアA1にインデックス14が撮像され、部品投入ローダ用マーカが撮像されている。これにより、インデックス14が静止していること、部品投入ローダが撮像の邪魔をしていないことがわかる。したがって、この画像を用いて、画像処理部で部品保持部141、142、143の画像を解析する。解析手法は、公知のものを適宜使用できるが、本実施形態では、主として形状パターンマッチングを用いている。しかし、形状パターンマッチングは、エッジを検出するものであるから、実際の部品がなくても、部品の痕跡を誤判定してしまうことがある。このような場合は、画像を2値化して面積を求めて比較する方法を採用してもよい。いずれにしろ、適宜公知の画像処理技術を使用することができる。
FIG. 6A shows an image captured when the
このような画像処理により、部品保持部141〜143に部品が残っているか否かが判定される。部品が残っていなければ、次ぎの部品投入処理に進む。もし部品が残っていれば、このまま処理を進めれば、部品の2重投入となるので、エラー情報を発して、設備を止める。
By such image processing, it is determined whether or not a component remains in the
次に図6(b)は、部品投入ローダ43が、投入ステーションST3に到着して、部品を投入している際の画像を示す。この画像では、インデックス静止検出エリアA1、部品投入ローダ用マーカは、ともに部品投入ローダ43に邪魔されて、画像に写っていない。部品投入ローダ43には、真空チャック用の配管あるいは電気配線(図示せず)が存在し、また高速動作する部品投入ローダ43の画像は流れるので、部品投入ローダによる撮像画像への影響は、広い範囲に及ぶものである。
Next, FIG. 6B shows an image when the
図6(c)は、洗浄すべき部品がインデックス14の部品保持部141、142、143を投入した後、部品投入ローダ43が退避した時点の画像である。ここでは、インデックス静止検出エリアA1が検出され、部品投入ローダ用マーカ252が検出され、インデックス14が静止していること、部品投入ローダが撮像の邪魔にならないことを示している。したがって、この画像を用いて、画像処理部で部品保持部141〜143の画像を解析する。このような画像処理により、部品保持部141〜13にスプリング、ワッシャ、Eリングが投入されたかを確認できる。部品が投入されていれば、次ぎに進む。もし部品が投入されていなければ、エラー情報を発して、設備を止める。
FIG. 6C is an image when the
図7(a)は、インデックスが30°回転する途中の画像である。図7の画像では、インデックス14が画面から去り、インデックス13が、画面に現れている。ここには、インデックス静止検出エリアA1にインデックスが検出されていない。したがって、この画像では、部品の有無の判定に用いることはできないと判断されるので、そのための画像処理は行わない。なお、実際の画像では、インデックス回転中は、インデックスはもっとぶれてあるいは流れて写るものである。
FIG. 7A shows an image in the middle of the index being rotated by 30 °. In the image of FIG. 7, the
図7(b)は、投入ステーションにインデックス13が到着した時点の画像である。この画像は、1サイクル進んだだけで図6(a)と同じ画像である。したがって、図6(a)を参照して説明した処理と同じ処理が行なわれることになる。
FIG. 7B is an image when the
なお、図6、7では、投入ステーションST3のロック機構28の画像は示されていないが、前述のように、インデックスの静止の確認の精度を上げるために、インデックス検出エリアA1と投入ローダ用マーカ252の確認だけでなく、投入ステーションST3にあるインデックスのロック機構28が動作していることを画像上で確認するようにしてもよい。
6 and 7, the image of the
また、インデックスの静止と投入ローダの退避を1箇所で判断できる部分があれば、その部分を画像上で確認することのみで、画像処理を開始するようにしてもよい。本実施形態では、インデックスのスプリングを保持するための部品保持部の形状あるいは台座、例えばインデックス13では、その部品保持部131の形状あるいは台座を検出するようにすれば、この部品保持部の形状あるいは台座の検出のみに同期して、部品の有無を確認する画像処理を開始するようにできる。その他、インデックスの静止または投入ローダの退避を検出できる部分があれば、これを組み合わせて画像処理の開始の同期をとることができる。
Further, if there is a portion where the index can be stationary and the loading loader can be determined at one location, the image processing may be started only by confirming the portion on the image. In the present embodiment, the shape or pedestal of the component holding portion for holding the index spring, for example, in the
以上の例では、部品投入ステーションST3に到着したインデックスのみを撮像した画像を用いるので、一画面で撮像できる撮像対象である一本のインデックスを大きく撮像でき、部品の有無の検出精度を上げることができる。 In the above example, since an image obtained by imaging only the index that has arrived at the component input station ST3 is used, one index that is an imaging target that can be imaged on one screen can be imaged greatly, and the detection accuracy of the presence or absence of components can be improved. it can.
次に、図8を参照して、本実施形態の部品監視あるいは設備制御の処理動作のフローを説明する。 Next, with reference to FIG. 8, a flow of processing operations for component monitoring or facility control according to the present embodiment will be described.
まず、ステップS1では、部品投入ステーションST3にあるインデックス静止検出エリアA1の画像を確認して、インデックスが静止している否かを判定する。インデックスが回転中で停止していない場合は、ステップS1を繰り返す。インデックスが静止していると判定されれば、ステップS2に進む。 First, in step S1, an image of the index still detection area A1 in the component loading station ST3 is confirmed to determine whether or not the index is still. If the index is rotating and not stopped, step S1 is repeated. If it is determined that the index is stationary, the process proceeds to step S2.
ステップS2では、投入ローダ用マーカ252の画像を確認して、投入ローダ43が投入ステーションST3から退避したか否かが判定される。投入ローダ用マーカ252が確認できない場合は、投入ローダが退避していないと判断されるので、ステップS2を繰り返す。投入ローダ用マーカ252を確認すると、投入ローダ43が退避したと判断される。ステップS1とステップS2とが肯定的に判定されると、自律的に同期がとれたということになり、部品検出の画像解析に進む。
In step S2, the image of the
ステップS3〜S5は、すべての部品保持部に部品があるかないかを検出するステップである。部品投入前のチェックでは、すべての部品保持部に部品がおかれていないということを確認する。これに対して、部品投入後のチェックは、すべての部品保持部に部品がおかれていることを確認する。このようにして、二重組付けあるいは組付け忘れを防止することができる。 Steps S <b> 3 to S <b> 5 are steps for detecting whether or not there are components in all the component holding units. In the check before putting parts, it is confirmed that no parts are placed in all the parts holding parts. On the other hand, the check after putting in the parts confirms that the parts are placed in all the part holding parts. In this way, double assembly or forgetting assembly can be prevented.
ステップS3では、Eリング用の部品保持部の画像を処理して、Eリングの有無を確認する。ステップS4では、ワッシャ用の部品保持部の画像を処理して、ワッシャの有無を確認する。ステップS5では、スプリング用の部品保持部の画像を処理して、スプリングの有無を確認する。なお、ステップS3〜S5の順番はこれに限定されるものではない。 In step S3, the image of the E-ring component holder is processed to check the presence or absence of the E-ring. In step S4, the image of the component holder for the washer is processed to check the presence or absence of the washer. In step S5, the image of the spring component holding part is processed to confirm the presence or absence of the spring. Note that the order of steps S3 to S5 is not limited to this.
ステップS3〜S5まで終了して、その結果により、例えば画像処理がうまく実行されていないものがあれば、画像処理のリトライを要求するか否かを判定する。リトライを要求しなければ、ステップS7に進み、ステップS3〜S5において、部品保持部の部品の有無について、満足すべき結果が得られたか否かが判定される。所望の結果が得られない場合、すなわち、少なくとも1つの部品保持部の画像について、部品投入後の画像にもかかわらず部品が検出できなかった場合や、部品投入前の画像に部品が検出された場合には、ステップS8に進み、エラー情報をPLCに送り、設備の動作を停止する。 Steps S3 to S5 are completed, and if there is, for example, an image process that has not been executed successfully, it is determined whether or not to request a retry of the image process. If no retry is requested, the process proceeds to step S7, and in steps S3 to S5, it is determined whether or not a satisfactory result has been obtained with respect to the presence or absence of a component in the component holding unit. When a desired result is not obtained, that is, when an image of at least one component holding unit cannot be detected despite the image after the component is input, or a component is detected in the image before the component is input In the case, the process proceeds to step S8, error information is sent to the PLC, and the operation of the equipment is stopped.
ステップS7において、ステップS3〜S5の結果がすべて満足すべきものである場合には、このフローを終了してステップS1に戻る。 In step S7, when all the results of steps S3 to S5 are satisfactory, this flow is ended and the process returns to step S1.
次に図9〜12は、部品取出しステーションと部品投入ステーションとを1枚の画像に撮像した例で、この画像を用いて、部品取出しステーションと部品投入ステーションとを同時に監視する例を説明する。 Next, FIGS. 9 to 12 illustrate an example in which the component take-out station and the component take-up station are captured in one image, and an example in which the component take-out station and the component take-up station are simultaneously monitored using this image will be described.
図9に示すように、この例では、画像処理を開始するための同期をとるために、取出しローダ用マーカ251と、投入ローダ用マーカ252と、インデックス静止検出エリアA2を使用する。もちろん、先の例にように、投入ステーションにあるインデックス静止検出エリアA1を使用してもよい。なお、インデックスの静止を確認するために、ロックがかかっているか否かをロック機構27、28の部材の位置で判定することを付加してもよい。
As shown in FIG. 9, in this example, an
図9に示す画像は、取出しステーションST1にあるインデックス12では、取出しローダ41による部品取出し処理が終了し、取出しローダ41は、組付けステーション側に移動し、また、投入ステーションST3にあるインデックス14では、まだ投入ローダ43による部品の投入が行われていない瞬間を撮像したものである。
In the image shown in FIG. 9, at the
撮像された図9の画像からは、インデックス静止検出エリアA2にインデックス13が認識され、部品取出しローダ用マーカ251、部品投入ローダ用マーカ252が認識される。したがって、この画像から、インデックスは静止しており、部品取出しローダ41は、取り出しステーションST1から退避し、部品投入ローダ43は、部品投入ステーションから退避していることがわかる。
From the captured image of FIG. 9, the
したがって、この画像を用いて、取出しステーションST1、中間ステーションST2、投入ステーションST3にあるそれぞれのインデックス12〜14の部品保持部の画像が処理され、部品の有無が判定される。
Therefore, using this image, the images of the component holding portions of the
次に、投入ステーションST3に部品投入ローダ41が移動し、インデックス14の部品保持部141、142、143にEリング、ワッシャ、スプリングを投入する。その後、部品投入ローダ41は、パーツフィーダ側に移動する。
Next, the
図10に、部品投入後部品投入ローダが投入ステーションから移動した時点の画像を示す。このときも、インデックス静止検出エリアA2にインデックス13が認識され、部品取出しローダ用マーカ251、部品投入ローダ用マーカ252が認識される。したがって、この画像を用いて、取出しステーションST1、中間ステーションST2、投入ステーションST3にあるそれぞれのインデックス12〜14の部品保持部の画像が処理され、部品の有無が判定される。
FIG. 10 shows an image when the component loading loader moves from the loading station after component loading. Also at this time, the
ここで、投入ステーションST3のインデックス14に所定の部品があること、インデックス12、13に部品が存在しないことが確認されると、ロック機構27、28によるインデックスのロックがはずれ、インデックスが、反時計回りに30°回転して、インデックス14に保持された各部品は洗浄槽に向かう。この状態を図11に示す。この状態では、インデックス検出エリアA2にインデックスが正しく認識されないので、この画像に対しては、画像処理は行なわない。
Here, when it is confirmed that there is a predetermined part in the
図12は、インデックスが30°回転し終わって、投入ステーションST3にインデックス13が到着して静止し、中間ステーションST2は、インデックス12が到着して静止している。取出しステーションST1では、洗浄済み部品を載置したインデックス22が到着して、部品取出しローダ41が、インデックス22の部品保持部から部品が取り出す作業を行っている時点で撮像された画像である。この場合、図12に見られるように、部品取出しローダ用マーカ251は、取出しローダ41の画像の陰になって撮像されず、画像処理によっても当然認識されない。したがって、取出しステーションST1にあるインデックス22の様子を検出することはできない。
In FIG. 12, after the index has been rotated by 30 °, the
しかしながら、インデックス静止検出エリアA2にインデックス13が正しく認識され、部品投入ローダ用マーカ252が認識できるので、中間ステーションST2、投入ステーションST3のチェックは可能である。したがって、この画像では、中間ステーションST2にあるインデックス14、投入ステーションST3にあるインデックス13の部品保持部の部品の有無を判定する。
However, since the
取出しステーションST1において、部品取出しローダ41による部品取出し作業が終わって、部品取出しローダ41が、取り出した部品を組付けるために、部品組付けステーションに移動すると、図9に示す画像と同一の状態に戻る。ただし、1サイクル進んでいるので、投入ステーションST3ではインデックス13が停止し、中間ステーションST2ではインデックス12が停止し、取出しステーションST1ではインデックス22が停止する。この状態から図9〜図12に示す処理が繰り返されることになる。
In the take-out station ST1, when the part take-out operation by the part take-out
図9〜12で示した例では、投入ステーションST3と取出しステーションST1と、さらには中間ステーションST2を含めて、同時にチェックすることができるので、投入ステーションST3のみを監視するのに比較して、よりリアルタイムでの判定が可能となる。 In the example shown in FIGS. 9 to 12, since it is possible to check simultaneously including the input station ST3, the take-out station ST1, and further the intermediate station ST2, compared to monitoring only the input station ST3, more Judgment in real time is possible.
本例での画像処理の手法は、先に説明した手法と同様で、インデックス静止検出エリアA2でインデックス14を認識するのは、形状パターンマッチングであり、部品取出しローダ用マーカ251、部品投入ローダ用マーカ252を認識するのは、重心検出である。また、インデックス12〜14の部品保持部の画像を認識するのは、形状パターンマッチングであり、必要であれば、二値化して面積比較を行なう処理を併用している。しかしながら、画像処理の手法はこれらに限定されるものではない。適宜公知の画像処理技術を使用することができる。
The image processing method in this example is the same as the method described above, and it is shape pattern matching that recognizes the
1 設備
3 第1の部材
4 特徴部分
5 第2の部材
6 カメラ
7 画像処理装置
8 PLC
100 部材戦場装置
10 部材洗浄機
11 インデックス保持部材
12〜22 インデックス
121、122、123 部品保持部
131、132、133 部品保持部
141、142、143 部品保持部
25 部品落下防止部材
251 取出しローダ用マーカ
252 投入ローダ用マーカ
27、28 ロック部材
ST1 部品取出しステーション
ST2 中間ステーション
ST3 部品投入ステーション
30 洗浄槽
33 洗浄液
41 部品取出しローダ
43 部品投入ローダ
51 カメラ
53 画像処理部
55 PLC
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の部材に対して相対的に移動する第2の部材(5、41、43)と、
前記第1の部材を撮像する撮像部(6、51)と、
前記撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部(7、53)
を備え、
前記第1の部材(3、10)は、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係により、前記撮像部による撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を有し、かつ前記第1の部材(3、10)は可動部(3、11〜22)を有し、前記少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2)は、さらに前記第1の部材(3、10)の可動部が停止していることを示すものであり、
前記画像処理部(7、53)は、前記撮像部(6、51)により撮像された画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を第1の画像処理により判断し、
前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行する、
ことを特徴とする監視装置。 A first member (3, 10);
A second member (5, 41, 43) that moves relative to the first member;
An imaging unit (6, 51) for imaging the first member;
Image processing unit (7, 53) for processing an image picked up by the image pickup unit
With
The first member (3, 10) is prevented from being imaged by the imaging unit due to the positional relationship between the first member (3, 10) and the second member (5, 41, 43). And at least one feature (4, A1, A2, 251, 252), and the first member (3, 10) has a movable part (3, 11-22), The two characteristic parts (4, A1, A2) further indicate that the movable part of the first member (3, 10) is stopped,
The image processing unit (7, 53) determines whether or not the characteristic portion (4, A1, A2, 251, 252) is present in the image captured by the imaging unit (6, 51) by the first image processing. And
Second image processing is performed on the image according to the presence or absence of the characteristic portion (4, A1, A2, 251, 252).
A monitoring device characterized by that.
前記第1の部材に対して相対的に移動する第2の部材(5、41、43)と、
前記第1の部材と前記第2の部材の少なくとも一方の動作を制御する動作制御部(8、55)と、
前記第1の部材を撮像する撮像部(6、51)と、
前記撮像部により撮像された画像を処理する画像処理部(7、53)
を備え、
前記第1の部材(3、10)は、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係に起因して前記撮像部による撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を有し、
前記画像処理部(7、53)は、前記撮像部(6、51)により撮像された画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を第1の画像処理により判断し、
前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行し、
該第2の画像処理の結果により前記動作制御部(8、55)の制御を変更する
ことを特徴とする制御装置。 A first member (3, 10);
A second member (5, 41, 43) that moves relative to the first member;
An operation control section (8, 55) for controlling the operation of at least one of the first member and the second member;
An imaging unit (6, 51) for imaging the first member;
Image processing unit (7, 53) for processing an image picked up by the image pickup unit
With
The first member (3, 10) prevents imaging by the imaging unit due to a positional relationship between the first member (3, 10) and the second member (5, 41, 43). At least one feature (4, A1, A2, 251, 252) that may be
The image processing unit (7, 53) determines whether or not the characteristic portion (4, A1, A2, 251, 252) is present in the image captured by the imaging unit (6, 51) by the first image processing. And
Depending on the presence or absence of the feature (4, A1, A2, 251, 252), the second image processing is performed on the image,
The control apparatus characterized by changing the control of the operation control unit (8, 55) according to the result of the second image processing.
前記第1の部材(3、10)に設けられた、該第1の部材(3、10)と前記第2の部材(5、41、43)との位置関係により、撮像を妨げられることがある少なくとも1つの特徴部分(4、A1、A2、251、252)を含んで前記第1の部材を撮像し、
前記第1の部材(3、10)を撮像した画像に対して第1の画像処理を行なって、前記第1の部材を撮像した画像中の前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無を判定し、
前記特徴部分(4、A1、A2、251、252)の有無に応じて、該画像に対して第2の画像処理を実行し、
該第2の画像処理の結果により、制御の変更を行うことを特徴とする制御方法。 A control method including a step of moving the second member (5, 41, 43) relative to the first member (3, 10),
Imaging may be hindered by the positional relationship between the first member (3, 10) and the second member (5, 41, 43) provided on the first member (3, 10). Imaging the first member including at least one feature (4, A1, A2, 251, 252);
A first image processing is performed on an image obtained by imaging the first member (3, 10), and the feature portions (4, A1, A2, 251, 252) in the image obtained by imaging the first member. )
Depending on the presence or absence of the feature (4, A1, A2, 251, 252), the second image processing is performed on the image,
A control method, wherein control is changed according to a result of the second image processing.
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