JP6877233B2 - ボルト位置の検出方法およびシステム - Google Patents

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本発明は、ボルト位置の検出方法およびシステムに関するものである。
従来、ボルトの締付作業や締付後の検査を行うときは、ボルトの中心位置を目視で確認しながら作業を実施している（例えば、特許文献１を参照）。特にボルトの締付後の検査をするときは、ボルトとマーキングとの位置関係をチェックしている。
一方、従来のボルト位置などを検出する技術として、例えば、特許文献２〜４に記載のものが知られている。特許文献２は、撮像方向の異なる複数の画像からボルト位置を判定するものである。特許文献３は、画像濃度の基準値に対する差に応じてボルト位置を判定するものである。特許文献４は、ボルト締付後のナットの外観をカメラで撮影し、取得した画像を２値化処理等してボルト位置を判定するものである。
特開２０１４−２２８４６５号公報 特開平６−１２７４４４号公報 特開平８−１４２９４７号公報 特開２００９−２１０２７６号公報
ところで、図５に示すように、締付後の検査はピンテール破断後なので、その外観をカメラで撮影して２値化した画像には、ピンテール破断面１とマーキング２が混在することになる。これらは合成されているため両者を区別してボルト位置３を判定するのが難しく、ボルト位置の検出精度の低下を招くおそれがあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ボルト位置を高精度に検出することのできるボルト位置の検出方法およびシステムを提供することを目的とする。
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るボルト位置の検出方法は、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出する方法であって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影ステップと、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理ステップと、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出方法は、上述した発明において、判定ステップは、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出するステップと、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定するステップと、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出するステップと、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定するステップとを有することを特徴とする。
また、本発明に係るボルト位置の検出システムは、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出するシステムであって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影手段と、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理手段と、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出システムは、上述した発明において、判定手段は、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出する手段と、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定する手段と、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出する手段と、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定する手段とを有することを特徴とする。
本発明に係るボルト位置の検出方法によれば、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出する方法であって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影ステップと、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理ステップと、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定ステップとを備えるので、２値化処理の際にボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト位置を従来よりも高精度に検出することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出方法によれば、判定ステップは、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出するステップと、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定するステップと、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出するステップと、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定するステップとを有するので、解析的な手法により、ピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することができるという効果を奏する。
また、本発明に係るボルト位置の検出システムによれば、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出するシステムであって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影手段と、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理手段と、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定手段とを備えるので、２値化処理の際にボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト位置を従来よりも高精度に検出することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出システムによれば、判定手段は、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出する手段と、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定する手段と、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出する手段と、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定する手段とを有するので、解析的な手法により、ピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することができるという効果を奏する。
図１は、本発明に係るボルト位置の検出方法およびシステムの実施の形態を示す概略フローチャート図である。 図２は、２値化の閾値の増加に伴って、検出される画像の面積が変化する様子を示す図である。 図３は、２値化部分の面積と形状による適合度の判定フローチャート図である。 図４は、設定半径を超えた２値化部分の面積の削除に関する説明図である。 図５は、２値化処理によって検出される画像の一例を示す図である。
以下に、本発明に係るボルト位置の検出方法およびシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
（ボルト位置の検出方法）
まず、本発明に係るボルト位置の検出方法の実施の形態について説明する。
本発明に係るボルト位置の検出方法は、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して高精度に検出する方法である。
［全体の処理フロー］
図１は、本発明の全体的な概略フローチャートである。この図に示すように、まず、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影し、ボルト中心を含む画像を取得する（ステップＳ１１：撮影ステップ）。
次に、２値化の閾値を初期化するとともに、適合回数を初期化する（ステップＳ１２）。ここで、適合回数は、後述のステップＳ１４、Ｓ１６で使用するパラメータである。また、２値化の閾値が例えば１から１００までの１００段階の値の場合には、閾値の初期値を１としてもよい。図２に、２値化の閾値の変化に応じて検出部分が変化している様子を示す。マーキングを含めたボルト端部周辺がプレート等の背景から分離して検出されている。図２（１）は２値化の閾値を初期化、（２）、（３）は２値化の閾値を増加、（４）は２値化の閾値が最大の場合である。この図２には、図４や図５と同じような２値化検出部分の形状が含まれる。
次に、初期値の閾値を用いて、取得した画像に対する２値化処理を行い、この２値化処理によって検出される画像の面積と形状が、所定の最適な範囲にあるか否かの判定を行う（ステップＳ１３：画像処理ステップ、判定ステップ）。最適な範囲にあるか否かの判定は、図３に示すように、あらかじめ設定した所定の適合度合格条件を満たすか否かによって判定するが（ステップＳ２６、Ｓ２７）、その具体的な処理内容は後述する。
この判定の結果、適合度合格条件を満たすと判定された場合には（ステップＳ１３でＹｅｓ）、適合回数を１増やして（ステップＳ１４）、処理をステップＳ１５に進める。一方、適合度合格条件を満たさないと判定された場合には（ステップＳ１３でＮｏ）、ステップＳ１４を飛ばして処理をステップＳ１５に進める。
ステップＳ１５においては、２値化の閾値が最大か否かについて判定を行う。この結果、２値化の閾値が最大でない場合には（ステップＳ１５でＮｏ）、２値化の閾値を増加させて（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に戻り処理を続ける。
一方、２値化の閾値が最大である場合には（ステップＳ１５でＹｅｓ）、適合回数が所定の基準回数以上か否かについて判定を行う（ステップＳ１６）。この結果、基準回数以上である場合には（ステップＳ１６でＹｅｓ）、重心位置をボルト中心位置と判定して（ステップＳ１７）、処理を終了する。すなわち、後述のステップＳ２６（図３を参照）の適合度合格条件を満たした回数が基準回数以上（例えば１０回以上）の場合に、重心位置をボルト中心位置と判定する。逆に、基準回数以上でない場合には（ステップＳ１６でＮｏ）、ステップＳ１７を飛ばして処理を終了する。
［２値化部分の面積と形状による適合度の判定フロー］
次に、上記のステップＳ１３（画像処理ステップ、判定ステップ）の具体的な判定内容について説明する。
図３は、上記のステップＳ１３における判定フローチャートである。図４は、２値化により検出された想定ボルト位置Ｐの周りの画像部分を示している。これらの図に示すように、まず、２値化により検出した画像部分Ｓの全体の面積を算出する（ステップＳ２１）。次に、図３に示すように、算出した画像部分Ｓの面積が、あらかじめ設定した面積Ａ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。この結果、Ａ以下であると判定された場合には（ステップＳ２２でＹｅｓ）、以降のステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を飛ばして、処理を終了する。一方、Ａ以下でないと判定された場合には（ステップＳ２２でＮｏ）、処理をステップＳ２３に進める。
図３および図４に示すように、ステップＳ２３では、画像部分Ｓの重心位置Ｇを算出する処理を行う。次に、算出した重心位置Ｇを中心とする半径Ｒの円を設定する。そして、重心位置Ｇから、２値化により検出した画像部分の外周線までの距離が半径Ｒ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。この半径Ｒは、例えば想定しているボルト半径の１．３倍〜１．７倍程度の値に設定することが望ましい。この結果、半径Ｒ以上であると判定された場合には（ステップＳ２４でＹｅｓ）、この半径Ｒを超えた画像部分Ｔの面積を削除して、削除した後の面積を画像部分Ｓの全体の面積として更新し（ステップＳ２５）、処理をステップＳ２６に進める。更新後の面積は、円の内側部分にある画像の面積となる。一方、半径Ｒ以上でないと判定された場合には（ステップＳ２４でＮｏ）、ステップＳ２５を飛ばして処理をステップＳ２６に進める。なお、図４の例では、２値化により検出した画像部分の外周線Ｃ１のうち、重心位置Ｇからの距離が半径Ｒ以上となるのは外周線Ｃ２であり、この外周線Ｃ２と円とで囲まれた右側の画像部分Ｔの面積が削除されることになる。
ステップＳ２５で削除した２値化の画像部分Ｔはマーキングした部分であることが多く、残った２値化の画像部分は想定ボルト位置Ｐとより一致してくる。ステップＳ２３〜Ｓ２５の処理を複数回繰り返すことにより、残った２値化部分は想定ボルト位置Ｐとさらに一致してボルト中心位置の検出精度が上がる。
ステップＳ２６では、２値化により検出した画像部分の面積Ｘが、あらかじめ設定した面積Ａと面積Ｂの間にあるか否かを判定する。より具体的には、Ａ＜Ｘ＜Ｂの関係（適合度合格条件）を満たすか否かを判定する。この結果、関係を満たす場合には（ステップＳ２６でＹｅｓ）、適合度合格と判定して（ステップＳ２７）、処理を終了する。処理を終了した後は、図１のステップＳ１４に進める。一方、関係を満たさない場合には（ステップＳ２６でＮｏ）、ステップＳ２３に戻って処理を進める。
なお、上記のＡとしては、例えば想定ボルト面積の０．５〜０．９の範囲の値、Ｂは１．５〜２．５の範囲の値とすることが望ましい。
このように、本実施の形態では、重心位置Ｇから所定の距離（半径Ｒ）以上離れた画像部分Ｔの面積を画像部分Ｓ全体の面積から除外する処理を、２値化の閾値を変化させながら繰り返す。そして、除外処理後の面積が適合度合格条件（所定の要件）を満たす場合に、その重心位置Ｇをボルトの中心位置と判定する。
このため、本実施の形態によれば、２値化処理の際に、解析的な手法を用いてボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト中心位置を従来よりも高精度に検出することができる。
また、上記の一連の処理はコンピュータを用いれば短時間で処理可能である。したがって、ボルト周囲の画像を撮影してから短時間で複数のボルト中心位置を高精度に検出することができる。また、ボルト位置検出に関する専門知識がなくても本実施の形態を適用すれば、画像を撮像するだけでボルト位置の検出を容易に行える。
（ボルト位置の検出システム）
次に、本発明に係るボルト位置の検出システムの実施の形態について説明する。
本実施の形態に係るボルト位置の検出システムは、上記のボルト位置の検出方法をシステムとして具現化したものである。より具体的には、本実施の形態に係るボルト位置の検出システムは、図示しないカメラなどの撮影手段と、コンピュータプログラム、データベース、メモリなどのハードウェアを用いて構成される画像処理手段と、判定手段とを備える。これら撮影手段による撮影、画像処理手段による画像処理、判定手段による判定処理は、それぞれ上記のボルト位置の検出方法における撮影ステップ、画像処理ステップ、判定ステップの処理に相当する。
したがって、上記のように構成したボルト位置の検出システムによれば、上記のボルト位置の検出方法と同様、２値化処理の際に、解析的な手法を用いてボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト中心位置を従来よりも高精度に検出することができる。
以上説明したように、本発明に係るボルト位置の検出方法によれば、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出する方法であって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影ステップと、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理ステップと、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定ステップとを備えるので、２値化処理の際にボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト位置を従来よりも高精度に検出することができる。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出方法によれば、判定ステップは、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出するステップと、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定するステップと、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出するステップと、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定するステップとを有するので、解析的な手法により、ピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することができる。
また、本発明に係るボルト位置の検出システムによれば、プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出するシステムであって、マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影手段と、撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理手段と、２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定手段とを備えるので、２値化処理の際にボルト端部のピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することが可能となり、ボルト位置を従来よりも高精度に検出することができる。
また、本発明に係る他のボルト位置の検出システムによれば、判定手段は、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出する手段と、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定する手段と、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出する手段と、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定する手段とを有するので、解析的な手法により、ピンテール破断面とマーキングの位置を適切に区別することができる。
以上のように、本発明に係るボルト位置の検出方法およびシステムは、高力ボルトなどのボルトの締付後の締付状態の検査に有用であり、特に、締付後のボルトの中心位置を高精度に検出するのに適している。
Ｃ１，Ｃ２ 外周線
Ｇ 重心位置
Ｐ 想定ボルト位置
Ｒ 半径
Ｓ 画像部分
Ｔ 除外する画像部分

Claims (4)

  1. プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出する方法であって、
    マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影ステップと、
    撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理ステップと、
    ２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定ステップとを備えることを特徴とするボルト位置の検出方法。
  2. 判定ステップは、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出するステップと、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定するステップと、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出するステップと、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載のボルト位置の検出方法。
  3. プレートにナットを介して締付けたボルトの位置を、締付け前のプレートに施されたマーキングと区別して検出するシステムであって、
    マーキングを含むボルトの端部の周囲を撮影する撮影手段と、
    撮影して取得した画像を２値化処理する画像処理手段と、
    ２値化処理の際に、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出し、算出した重心位置から所定の距離以上離れた部分の画像の面積を画像全体の面積から除外する処理を２値化の閾値を変化させながら繰り返し、除外処理後の面積が所定の要件を満たす場合に、その重心位置をボルトの中心位置と判定する判定手段とを備えることを特徴とするボルト位置の検出システム。
  4. 判定手段は、２値化処理された画像全体の面積および重心位置を算出する手段と、算出した重心位置を中心とする所定の半径の円を設定する手段と、重心位置から円の半径を超えた部分の画像の面積を、算出した画像全体の面積から除外して円の内側部分の画像の面積を算出する手段と、算出した円の内側部分の画像の面積が所定の範囲にあるか否かを判定する手段とを有することを特徴とする請求項３に記載のボルト位置の検出システム。
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