JPH03184747A - 工作機械における工作物の自動照合認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械に供給される工作物を自動的に照合
認識する装置、詳しくは、工作機械に供給される工作物
をイメージセンサ等の撮影手段で撮影し、その画像を画
像処理装置で処理することによって工作物の寸法形状を
自動的に照合認識する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近時、半導体の進歩と相まって、イメージセンサの高機
能化と低価格化が実現され、製品の照合、認識工程の自
動化分野で、その実用化が広まっている。イメージセン
サは、適当な照明条件を与えられた対象物の像をレンズ
により内部の画素に結象させ、これを、電気信号として
取り出す機能をもつ。そして、イメージセンサにより得
られた画像情報は、一般的に、第９図に示すような画像
処理フローにより処理される、この画像処理フローは、
適当な照明条件を与えられた対象物の像を、イメージセ
ンサ、たとえばＣＯＤカメラ等の撮影手段を用いて撮影
することによってアナログ量の映像信号として取り出し
、取り出した映像信号をＡ／Ｄ変換によりデジタル数値
化して画像メモリに記憶する方法である。こうして得ら
れた画像情報は、コンピユータ−により処理され、対象
物の照合判定等を可能にする。対象物の照合判定をする
方法は、パターンマツチング法、特徴抽出法の２つに大
別され、前者はあらかじめ標準パターンを画像メモリに
記憶しておき、各画素ごと（あるいは複数画素のマトリ
ックスごと）に入カバターンと比較し照合を行なうのに
対して、後者は対象物に固有の幾何学的特徴を抽出し、
これを標準特徴値と比較することにより照合を行なう。

それぞれの方法の長所、短所は、パターンマツチング法
の場合、標準パターンの変更が容易である反面、対象物
の機械的位置ずれに弱く、特別抽出法の場合、対象物の
機械的位置ずれに強い反面、標準パターンの変更が困難
な事である。

従って、工作機械における工作物のように多種にわたる
対象物の照合判定を行なう場合には、標準パターンの変
更が容易なパターンマツチング法が通していると考えら
れ、また、技術的にも可能である。

しかし、後述するように、その実用化の面では、必らず
しも目的を遠戚するに至っていない。このため、これに
代わる簡便な方法として、工作物を固定するパレットに
照合用の基準穴なり符号となるドッグを取り付け、これ
を加工前に他の計測手段により計測し、この結果を予め
設定した結果と照合して工作物の自動照合および判定を
行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の画像処理装置を、工作機械における工作物の照合
認識の自動化工程に応用する場合、以下の問題点があっ
た。

■　パターンマツチング法は、あらかじめ画像メモリに
記憶された工作物の標準パターンの画像データと、撮影
手段により画像メモリに入力される入カバターンの画像
データとを各画素（あるいは複数画素のマトリックス）
毎に比較し照合判定を行なうため、画像メモリのメモリ
容量、判定機能を行なうコンピューターの容量を大きく
しなければならない。従って、画像処理装置として、価
格が高くなる。

■　全画素、あるいは、広い画素領域にわたって走査を
行なうため照合判定時間が長くかかる。

■　工作物の大きさにより撮影手段の視野を変更する場
合、撮影手段を移動するため特別の移動装置を必要とす
るか、あるいは複数台の撮影手段を設置する必要があっ
た。

■　ＣＯＤカメラ等のイメージセンサは、画素数が決ま
っているため、その分解能は視野の広さによって決まる
。従って、工作物の大きさにより分解能を調節するため
には、■と同様、特別の移動装置あるいは複数台の撮影
手段を必要とする。

また、工作物を固定するバレットに照合用の基準穴なり
符号となるドッグを取付け、これを計測する方法の場合
、工作物の認識機能が不十分であり、また、基準穴なり
ドッグの設定を作業者に依存しているため、認定くスが
生じたり、その設定に多大の時間を要する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたもので、垂直
方向に移動可能で、かつ、高精度に位置決めされる工作
機械の主軸頭と、上記主軸頭に取付けられ、上記主軸頭
とともに垂直方向に移動するイメージセンサ等の撮影手
段と、前後左右に移動可能で、かつ、高精度に位置決め
される工作機械の作業テーブルと、前記作業テーブル面
上に設けられた工作物の寸法形状を認識するための任意
の特徴線と、上記イメージセンサ等の撮影手段から得ら
れる画像を処理するための画像処理装置で構成される。

〔作用〕

作業テーブル面上で工作物が載置された部分は、イメー
ジセンサ等の撮影手段で撮影するとその部分だけ上記特
徴線が欠落した画像となる。この画像を画像処理装置で
処理した画像データと、あらかじめ画像メモリに記憶し
た基準特徴線の画像データとをパターンマツチング法に
より照合することにより、特徴線の欠落部分が判定でき
、この結果から工作物の寸法および形状の判定ができる
。

そして、イメージセンサ等の撮影手段を工作機械の主軸
頭に取り付けたので、主軸頭の上下動を利用することで
工作物に合わせて視野領域の拡大、縮小並びに分解能の
調節が可能となり、また、作業テーブルのＸＳＹ軸方向
の移動を利用することで、工作物の分割撮影が可能とな
る。分割撮影によって得られた画像は、工作機械側のＸ
、Ｙ、Ｚ！！Ｉｔ座標値より容易に接続処理できる。

〔実施例〕

本発明の実施例を以下説明する。

第１図で本発明の実施例の構成を示す。

（１〉は工作機械（Ｍ）の作業テーブルでＸ、Ｙ軸方向
に、（２）は主軸頭でＺ軸方向に、それぞれサーボモー
タ（図示せず）により高精度に位置決めされる。上記主
軸Ｂ（２）には加工用主軸（図示せず）の他に工作物撮
影用にＣＣＤカメラ（３）が取付けられており、上記主
軸’ａ　（２）のＺ軸方向の移動に伴い、テーブル上の
視野の拡大、縮小を自動的に行なう。（４）は工作機械
制御用のパソコンで、位置決めのほか上記ＣＣＤカメラ
（３〉で撮影した画像データを処理する機能を合わせ持
っている。上記作業テーブル（１）の作業面上には、工
作物を固定するためのキー＠　（５）が正方格子状に設
けられ、上記ＣＣＤカメラ（３）で容易に認識できるよ
うに着色処理されている。この着色処理は簡単にはペン
キによる塗装でもよい。本実施例では、工作物の寸法形
状を認識するための特徴線として、この着色処理された
キー＃　（５）で作られる格子を用いる。

以上の構成の下で、作業テーブル（１）上の工作物（７
）を撮影する場合を説明する。

ＣＣＤカメラ（３）により第２図に示すような原画像が
得られ、このカラー画像を色により識別することにより
第３図に示す入力画像データが得られる。第３図に示す
入力画像データは、画像処理装置（４）のフレームメモ
リ内に画素として記憶され、そして予め別のフレームメ
モリに登録された第４図に示す基準格子と照合（パター
ンマツチング）を行なうことにより、工作物（７）の寸
法形状の識別が可能となる。

即ち、第３図に示す入力画像データでは、上記特徴線で
ある格子（６）が工作物（７）の載置された部分だけ欠
落しているが、第４図に示す基準格子の画像データとの
照合により上記欠落部の画素数と欠落箇所がわかり、欠
落部の画素数および欠落箇所により工作物（７）の寸法
、形状の照合判定ができるのである。

この場合、第７図に示す従来方法では、全画素あるいは
広い領域にわたる画素を画像データーとしてフレームメ
モリに記憶させ、そして、記憶させた画素ごとに順次走
査し照合を行なうが、本発明では、特徴線である格子（
６）に対応する画像データのみフレームメモリに記憶さ
せ、そして、その画素のみ抽出し走査を行ない照合する
。工作物の識別、照合をするためには、限られた最少限
のデータで十分であるという考えに基づく。

一方、工作ｖ！Ａ（７）が小さく、また、形状が複雑な
場合には、上記特徴線である格子（６）の間隔を小さく
することにより識別機能の向上を図る必要があるが、こ
の場合でも、格子（６〉に対応する画像データのみ処理
することで、フレームメモリのメモリの節約ができ、さ
らに、走査、照合時間を短縮することができる。

次に、工作機械（Ｍ）の移動を利用して工作物（７）の
認識、照合を行なう場合について説明する。

第５図は、主軸頭（２）に取付けられたＣＣＤカメラ（
３）の作業テーブル（１）面上からのＺ軸方向位置（Ｚ
）と視野領域（Ｓ）との関係を表わした図である。

ＣＣＤカメラ（３）の作業テーブル（１）面上の視野領
域（Ｓ）は、主軸頭（２）の上下動に伴い拡大、縮小さ
れるが、本図から明らかなように、視野領域（Ｓ）の寸
法は、主軸頭（２）のＺ軸座標値から容易に算出可能で
ある。一方、ＣＣＤカメラ（３）の画素数は決まってい
るため、視野領域（Ｓ）の寸法を算出することによって
、−画素当りの対応寸法を知ることができる。また、主
軸頭（２）を上方へ移動し視野領域（Ｓ）を大きくする
と、−画素当りの対応寸法が大きくなるため分解能は低
下し、下方へ移動すると分解能は向上する。

工作物（７）が小さい場合には、主軸頭（２）を下方へ
移動させ、分解能を向上させることにより、その識別機
能を高める。

また、工作物（７）が大きい場合には、作業テーブル（
１）のＸ軸、Ｙ軸移動を利用して、第６図に示すように
、テーブル面を数面（第６図では４面）に分割し撮影す
れば上記と同様の効果が得られる。こうして得られた分
割画面は、作業テーブル（１）（７）Ｘ、Ｙ、Ｚ！ｄｉ
座標値から容易に接続処理ならびにテーブル全面の再構
成が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、イメージセンサ等の撮影手段により撮影した
工作物を、工作物の寸法形状を認識するための任意の特
徴線の欠落部分としてとらえ、この画像データと予め別
のフレームメモリに登録された基準とする特徴線の画像
データとを比較判定することで工作物の自動照合を行な
うため、上記特徴線に対応する画像データのみ抽出走査
すればよく、フレームメモリの容量およびコンピュータ
ーの容量を小さくできるという利点がある。また、画像
データの処理演算時間も短縮できる。従って、工作物の
寸法形状の自動照合、判定を低価格の画像処理装置で迅
速かつ、高精度に行なうことが可能となる。

さらに、工作機械の主軸頭と作業テーブルの移動を利用
することによって、工作物の大きさに応じた視野領域お
よび分Ｎ能の調節、また、工作物の分割撮影ならびに分
割画面の接続処理を容易にしかも高精度に行なうことが
でき、工作物の認識機能が向上する。−船釣に、工作機
械の加工工程においては工作物の照合装置に対するコス
ト的制約が大きく、また、工作物も多種にわたるため、
従来どうしても作業者に依頼せざるを得ない部分が多か
ったが、本発明は、上述したように、低価格でしかも多
種にわたる工作物の認識を容易に行える工作物の照合認
識装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本実施例の構成を示した正面図である。第２
図はＣＯＤカメラで撮影した原画像、第３図は第２図に
示した原画像の処理画像、第４図は基準格子の処理画像
を示した図である。第５図は、ＣＯＤカメラの２軸方向
位置と視野領域の関係を示す図、第６図は、４つの分割
画像と再構成された画像を示した図である。第７図は、
従来の画像走査を、第８図は本実施例の画像走査を示し
た図である。第９図は、従来の一般的な画像処理フロー
図である。 特許　出　願人　大阪機工株式会社 代　　　　理　　　　人　　　ｒ工　　原　　　省　　
吾第 図 第 図 第 ３ 閃 第 図 第 囚 第 図 第 ４月 第 図 １ご昭４ｆＬ （創動１１Ｆ￥　７１１−リ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直方向に移動可能で、かつ、高精度に位置決め
   される工作機械の主軸頭と、上記主軸頭に取付けられ、
   上記主軸頭とともに垂直方向に移動するイメージセンサ
   等の撮影手段と、前後左右に移動可能で、かつ、高精度
   に位置決めされる工作機械の作業テーブルと、前記作業
   テーブル面上に設けられた工作物の寸法形状を認識する
   ための任意の特徴線と、上記イメージセンサ等の撮影手
   段から得られる画像を処理するための画像処理装置とを
   具備する工作機械における工作物の自動照合認識装置。