JPH0417472B2

JPH0417472B2 -

Info

Publication number: JPH0417472B2
Application number: JP12065084A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Aoki
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1992-03-26
Also published as: JPS61877A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］この発明は、例えば工作機械に供給される部品
等の外周形状の認識を行なう形状認識装置に関す
る。［発明の技術的背景］例えば、一般に箱物と呼ばれる板金加工品を得
るためのベンデイング・マシンに供給される打ち
抜き部品は、第２図に示すように、その外周内部
の形状は穴が多数開いているなど複雑であつて
も、その外周形状は比較的単純な幾何学図形を有
している。このように比較的単純な外周形状を有
する部品を加工する工作機械において、複数種類
の部品が混在した状態で供給された場合にこれら
の部品の形状パターンを識別してその中から所要
の部品を抽出しようとするときには、内部の穴ま
で形状認識を行なう必要はなく、外周の比較的単
純な形状に着目した簡単で高速処理可能な形状認
識を行なえることが有効である。［発明の目的及び概要］この発明は、上記に鑑みなされたもので、その
目的は、図形の外周形状の認識をその内部形状に
関係なく高速かつ正確に行なえるようにした形状
認識装置を提供することにある。上記目的を達成するため、この発明は、第１図
に示すように、被認識図形を撮像する撮像手段１
と、撮像した図形について、当該被認識図形の一
辺と直交座標XYのうち一軸を合わせて設定した
仮想座標系における当該被認識図形外周の連続す
る背景との境界座標を順次検出して行き、夫々の
検出時における各座標軸ＸまたはＹ上の座標変位
に応じて各座標軸に対しその軸と直交するＹまた
はＸの変化量をその変化の発生する位置毎に増加
し又は減少して記憶して行く外周変位演算手段２
と、当該変位演算手段２の記憶内容により求まる
各軸毎の変位関数Ｘ（ｘ），Ｙ（ｙ）から求まる特
徴値と各形状毎に予め設定された特徴値とを比較
することにより被認識図形の形状を認識する形状
認識手段３とを有することをその要旨とする。［発明の実施例］以下、図面を用いてこの発明の一実施例につい
て説明する。まず、この実施例の構成を第３図に示すブロツ
ク構成図を用いて説明する。画像入力装置１１は、形状認識すべき部品を撮
像して撮像信号を出力するもので、例えばITV
カメラやマストリツクス状に配列された光電変換
素子等が用いられている。この画像入力装置１１
は、マイクロコンピユータ１３に接続されてい
る。マイクロコンピユータ１３は、画像入力装置
１１からの撮像信号を入力し、後述する処理を行
なうことにより、部品が所要の形状パターンを有
しているか否かを判別する。尚、マイクロコンピ
ユータ１３は、CPU１５、RAM１７、ROM１
９、入出力ポート２１を有する構成である。次に、この実施例の作用を第４図に示す動作説
明図並びに第５図に示すマイクロコンピユータ１
３の処理フローチヤートを用いて説明する。まず、認識しようとする対象部品２３は予めガ
イド等に当接されて所定方向に姿勢を整えられた
上で画像入力装置１１によつて撮像される。この
姿勢の矯正は、対象部品２３の外周形状が、第４
図に示すように、例えば平行又は直角の直線を主
体として構成される略矩形状であるならば、その
各辺が画像入力装置１１の撮像視野内に設定され
た仮想直交座標系の２軸、つまりＸ軸及びＹ軸に
対し夫々平行又は直角になるように行なわれる。画像入力装置１１は、撮像視野を前記Ｘ軸及び
Ｙ軸の方向にそつて所定個数に分割した画素毎
に、対象部品２３を撮像したのか背景を撮像した
のかに応じて２値化された撮像信号を出力する。マイクロコンピユータ１３は、まず前記撮像信
号の値を画素毎に読込み画素の座標に応じた
RAM１７のアドレスに、この読み込んだ値を記
憶する（ステツプ１００）。次に、RAM１７内を走査して、撮像信号の値
を順次調べることにより、対象部品２３の外周線
上に位置する一画素、例えば画素Ａをまず抽出す
る（ステツプ１１０）。そして、最初に抽出した画素Ａから出発して、
外周線上に隣接して存在する画素を一定方向、例
えば矢印で示す右廻り方向に順次抽出して行く
（ステツプ１２０）。このステツプは、前回抽出し
た画素の近傍に存在する各画素の撮像信号値を調
べることにより行なわれる。この時、新たに画素を抽出する度に、当該新た
に抽出した画素の前回抽出した画素に対するＸ座
標及びＹ座標の変位を演算する（ステツプ１３
０）。次に、Ｘ座標変位をＹ座標の関数とした変位関
数Ｙ（ｙ）及びＹ座標変位をＸ座標の関数とした
変位関数Ｘ（ｘ）を求める。これは、次のように
して行なう。すなわち、前回抽出した画素の座標
を（xi，yi）、新たに抽出した画素の座標を（xi
＋△ｘ，yi＋△ｙ）とすればＸ座標変位はΔx、
Ｙ座標変位はΔyと求まる。そして、第１表に示
すように、この座標変位Δx及び△ｙの正負に応
じて、Ｙ座標yiに対する変位関数Ｙ（ｙ）の値Ｙ
（yi）及びＸ座標xiに対する変位関数Ｘ（ｘ）の値
Ｘ（xi）をインクレメント又はデクレメントして
いく（ステツプ１４０）。但し、最初に画素Ａを
抽出した時には、変位関数Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）の値
は全ての座標に対して零に初期設定しておく。例えば、第４図において、前回抽出した画素が
B₁でその座標が（xb，yb）であれば、新たに抽
出した画素B₂の座標は（xb＋△ｘ，yb）と表記
される。この時、Ｘ座標が増加しているのでＹ座
標ybに対する変位関数の値Ｙ（yb）をインクレメ
ントする。また、前回抽出した画素がC₁でその
座標が（xc，yc）であれば、新たに抽出した画
素C₂の座標は（xc，yc−△ｙ）を表記される。
こ

【表】の時、Ｙ座標が減少しているのでＸ座標xcに対
する変位関数の値Ｘ（xc）をデクレメントする。以上の処理を、最初の画素Ａから出発して連続
する外周線上の画素を次々と抽出して再び前記画
素Ａにもどるまで行なうことにより（ステツプ１
５０）、外周線上の全ての座標に対する変位関数
Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）の値が求まる。こうして得た変位関数Ｘ（ｘ），Ｙ（ｙ）の波形
は、第４図に示すように夫々正負のパルスを有す
るが、当該パルスは対象部品２３の外周線を、こ
れを構成する辺に分解し、当該辺を画素抽出を行
つた矢印の方向の方向成分を有する辺ベクトルと
みなした場合の当該辺ベクトルのＹ軸方向成分及
びＸ軸方向成分を夫々表わしている。すなわち、
変位関数Ｘ（ｘ）は、その正のパルスが辺ベクト
ルDE→とFG→とを、その負のバルスが辺ベクトル
JA→とHI→とを表わしている。また、Ｙ軸変位関数
Ｙ（ｙ）は、その正のパルスが辺ベクトルAD→と
EF→とを、その負のパルスが辺ベクトルGH→とIJ→と
を表わしている。従がつて、変位関数Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）は、外周
線の形状パターンに応じて異なる正負パルス配列
を有することになり、よつてこの点に着目するこ
とにより対象部品２３の外周形状の認識を行なう
ことができる。そこで、変位関数Ｘ（ｘ）の正負のパルスの個
数を夫々₊ Nx，_- Nxとし、変位関数Ｙ（ｙ）の正負
のパルスの個数を₊ Ny，_- Nyとして、これらを各形
状パターンについての特徴値と定義する（ステツ
プ１６０）。第２表は、各種形状パターンと、それらについ
ての変位関数Ｘ（ｘ）及びＹ（ｙ）の夫々の正負の
パルス配列と、それらによつて得られる特徴値₊ N
ｘ，_- Nx，₊ Ny，_- Nyを示している。同表からわか
るように、一般的には各種形状パターンにより特
徴値に何らかの差異が生じるので、当該特徴値を
利用して、形状パターンの認識が可能となる。ここで、前記特徴値を用いて形状パターンの認
識を行なう場合、複雑なパターンマツチングを無
くすため、特徴値を含んだ算術演算式により形状

【表】

【表】識別値N^*を求め、当該形状識別値N^*を用いて形
状パターンを識別する（ステツプ１７０，１８
０）。ここで、前記算術演算式は、形状識別値N^*
が識別しようとする対象部品２３の形状パターン
の特徴を明確に表すことができるように配慮して
定めればよい。その一例として N^*＝（₊ Nx＋_- Nx）×（₊ Ny＋_- Ny） N^*＝（₊ Nx＋₊ Ny）×（_- Nx＋_- Ny）等が用いることができる。このようにして得た形
状識別値N^*により前記第２表に示すような形状
パターンを識別することができる。ところが、例えば第３表に示すような形状パタ
ーンは、前記第２表のNo.４及びNo.７のものと同一
の特徴値となるため、これらの形状パターンは形
状認識値のみでは識別できない。そこで、このよ
うな場合には、次の述べるような方法を併用する
ことにより、形状パターンの識別が可能となる
（ステツプ２００，２１０）。その第１は、形状パターンの周長を求めて、こ
れを形状パターンの識別に利用する方法である。

【表】この周長は、外形線を構成する辺の長さの総和
であるから、変位関数Ｘ（ｘ）及びＹ（ｙ）の正負
のパルスの絶対値の総和により簡単に求まる。また第２の方法は、形状パターンの面積を利用
する方法である。この面積は、変位関数Ｘ（ｘ）
又はＹ（ｙ）のいずれか一方の関数の正負パルス
の絶対値と当該パルスの配列間隔とから簡単に求
まる。即ち、各変位関数Ｘ（ｘ），Ｙ（ｙ）は、形
状の追跡により、追跡方向の変位に応じてその量
に見合つたパルスを得たものであるので、パルス
発生順位と、それまでの移動量とを組み合わせれ
ば、元の図形を得ることができるので、この図形
の面積を計算することができる。第３の方法は、形状パターンの重心位置を利用
する方法である。この重心位置は、そのＸ座標は
変位関数Ｘ（ｘ）の、またＹ座標は変位関数Ｙ
（ｙ）の夫々の正負パルスの絶対値と配列間隔と
から簡単に求まる。即ち、上記第２の方法で示し
たように、パルス発生順位から図形面積が求まる
ので、Ｘ及びＹ軸上でこの面積が1/2となる交点
座標を求めることにより、重心を求めることがで
きる。以上のように、変位関数Ｘ（ｘ）及びＹ（ｙ）か
ら簡単な演算により得られる形状パターンの特徴
を示す各種値、つまり前記形状識別値N^*、周長、
面積、重心位置等のうちからいくつかの値を適宜
選択し組み合わせることにより、一層正確な形状
パターンの認識が可能となる。例えば、前記第３
表に示した形状パターンは、いずれも形状識別値
N^*に周長を併用することによつて前記第１表の
No.４及びNo.７の形状パターンから区別することが
できる。従つて、予めRAM１７に所要の形状パターン
が有する前記各種値を記憶させておき、この記憶
値に演算した値が一致するか否かによつて、当該
対象部品２３が所要の形状パターンを有するか否
かを判別する（ステツプ１９０，２２０）。ところで、前述したように、対象部品２３は予
めガイド等により姿勢が整えられた上で画像入力
装置１１により撮像されるが、この姿勢としては
90゜ごとに方向の異つた四つの姿勢が考えられる。
そこで、次に対象部品２３の姿勢認識を行なう
（ステツプ２３０）。この処理は、姿勢が異なると
特徴値が規則性をもつて変化することを利用す
る。第４表は対象部品２３の姿勢が90゜づつ右廻
りに回転した際に、回転角度が0゜の場合の特徴値
を夫々ａ，ｂ，ｃ，ｄとして各姿勢における特徴
値を示したものである。第４表からわかるように、姿勢が変化しても特

【表】徴値はその値の入れ換えがあるだけなので、所要
の形状パターンの特徴値がとるべき値ａ，ｂ，
ｃ，ｄを予めRAM１７に記憶させておき、当該
記憶した値と検出された特徴値とを対比させれば
簡単に対象部品２３の姿勢を判別することができ
る。尚、特徴値としては、前述したように両変位関
数Ｘ（ｘ）及びＹ（ｙ）の正負のパルス数を単に計
数するだけでなく、正負のパルスの配列のパター
ン、すなわち例えば＋＋、＋−、−−、−＋の四種
類の配列パターンの出現頻度を関数Ｘ（ｘ）及び
Ｙ（ｙ）について夫々計数して、これを特徴値と
することも考えられ、これにより更に複雑な形状
パターンの識別が可能となる。［発明の効果］以上説明したように、この発明は特許請求の範
囲に記載の通りの形状認識装置であるので、当該
認識図形の外周形状をその内部形状に関係するこ
となく、簡単な処理で高速かつ正確に認識するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は被認識図形
の一例を示す図、第３図はこの発明の一実施例の
ブロツク構成図、第４図は第３図の動作説明図、
第５図は第３図の処理フローチヤート図である。１……撮像手段、３……外周変位演算手段、５
……認識手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１被認識図形を撮像する撮像手段と、撮像した
図形について、当該被認識図形の一辺と直交座標
XYのうち一軸を合わせて設定した仮想座標系に
おける当該被認識図形外周の連続する背景との境
界座標を順次検出して行き、夫々の検出時におけ
る各座標軸ＸまたはＹ上の座標変位に応じて各座
標軸に対しその軸と直交するＹまたはＸの変化量
をその変化の発生する位置毎に増加し又は減少し
て記憶して行く外周変位演算手段と、当該変位演
算手段の記憶内容により求まる各軸毎の変位関数
Ｘ（ｘ），Ｙ（ｙ）から求まる特徴値と各形状毎に
予め設定された特徴値とを比較することにより被
認識形状の形状を認識する形状認識手段とを有す
ることを特徴とする形状認識装置。