JPH0425584B2 - - Google Patents

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JPH0425584B2
JPH0425584B2 JP57116853A JP11685382A JPH0425584B2 JP H0425584 B2 JPH0425584 B2 JP H0425584B2 JP 57116853 A JP57116853 A JP 57116853A JP 11685382 A JP11685382 A JP 11685382A JP H0425584 B2 JPH0425584 B2 JP H0425584B2
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JP
Japan
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slit
rectangular parallelepiped
light
detecting
image
Prior art date
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JP57116853A
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English (en)
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JPS598086A (ja
Inventor
Yasuo Nakagawa
Takanori Ninomya
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH0425584B2 publication Critical patent/JPH0425584B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/60Type of objects
    • G06V20/64Three-dimensional objects

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機械部品や電子部品の位置決めや形
状認識に係り、特に背景平面上に載置された直方
体状部品のその平面形状を画像処理によつて抽出
することによつて、その直方体状部品の位置、姿
勢状態が容易に検出されるようにした直方体状部
品の平面形状検出装置に関する。
従来の形状検出法の最も一般的なものは、ラン
プなどで対象物を照明し、その像をTVカメラな
どで検出するものであり、これは暗い色のテーブ
ル上に明るい色の物体がある場合など、明暗がは
つきりした物体の形状検出には有効であるが、均
一色で構成されるシーンや、機械加工面を持つ金
属物体など製造現場に多く実在し、自動化対象で
ある多くのシーンでは有効ではない。例えば、切
削面を有する機械部品では、照明と検出の方向を
一定に保つても、カツターマークの向きによつて
一つの面が明るくも、暗くも検出される。このよ
うな対象では、上記した従来方式は有効ではな
い。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決す
べく、簡単な構成により、背景平面上に載置され
た直方体状部品の表面状態、色、明暗等に影響さ
れることなく、直方体状部品のその平面形状の位
置、姿勢状態が安定にして、しかも確実に検出さ
れ得る直方体状部品の平面形状検出装置を提供す
るにある。
本発明は、上記目的を達成するために、直方体
状部品の平面形状検出装置の構成要件として、光
源を有し、且つスリツト状の光を投光して、背景
平面状に載置された直方体状にスリツト輝線を形
成する投光光学手段と、該投光光学手段の投光光
軸に対して所定の角度傾斜した検出光軸を有し、
且つ上記投光光学手段によつて直方体上に形成さ
れたスリツト輝線を含む2次元画像を検出する画
像検出手段と、少なくとも上記直方体とスリツト
状の光とを相対的にスリツト状の光の長手方向と
交わる方向に走査する走査手段と、該走査手段に
よつて走査され、上記画像検出手段から検出され
る複数の2次元画像信号の各々から直方体が載置
された背景平面上のスリツト輝線信号を消去して
少なくとも直方体上面のスリツト輝線信号を抽出
する抽出手段と、該抽出手段から抽出される少な
くとも複数の直方体上面のスリツト輝線信号にも
とづいて上記直方体の背景平面上の位置、または
背景平面内の姿勢を検出する検出手段とを具備せ
しめるようにしたものである。
以下に附図を参照しながら、実施例を用いて本
発明を一層詳細に説明するが、それらは例示に過
ぎず、本発明の枠を越えることなしに、いろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。
第1図および第2図は、少なくとも平面内での
位置、姿勢を検出しようとする直方体状部品から
なる対象物が、それぞれ固定のテーブル、または
コンベア(背景平面)の上に置かれている場合に
おける本発明による形状検出装置の構成の一例を
示すブロツク図で、固定のテーブル1またはモー
タで駆動されるコンベア1′上の対象物2の形状
を検出するものである。形状検出装置は、光源を
有し、且つスリツト状の光を対象物2上に垂直方
向から投光して、対象物2上にスリツト輝線3を
形成するスリツト投光器(投光光学手段)4、該
スリツト投光器4の投光光軸に対して所定の角度
傾斜した検出光軸を有し、且つスリツト投光器4
によつて直方体状部品上に形成されたスリツト輝
線3を含む2次元画像を斜め横から検出する像検
出器(画像検出手段)5、投光器4および像検出
器5をテーブル1および対象物2に対し相対的に
移動させる送り機構(対象物とスリツト状の光と
を相対的にスリツト状の光の長手方向と交わる方
向に操作する操作手段)6(第1図では送り機構
として送りネジ6を表示した。摺動機構は必要で
あるが自明なので図示せず。第2図においては、
コンベアの送り機構6′。)、送りモータ7または
7′、モータ制御回路8、および像検出器5から
検出されるスリツト輝線信号より光切断線を抽出
する光切断線抽出回路9、検出された光切断線信
号を第6図に示すように2値化した上、第7図に
示すように、テーブル1上に形成されたスリツト
輝線に基づく光切断線信号を“0”に消去する一
方、対象物2の上面に形成されたスリツト輝線に
基づく光切断線信号を“1”として抽出する2値
化回路(抽出手段)10、送りモータの速度、位
置と光切断線の抽出のタイミングを制御する制御
回路11、および2値化回路10より得られる2
値信号を一時記憶するとともに得られた2値画像
より対象物の形状、位置を認識する2値画像処理
装置(検出手段)12から構成される。図の破線
で囲まれた部分は自動組立機、形状検査選別機、
ロボツト・システムなどに視覚サブシステムとし
て組込まれるものであり、装置本体13により起
動信号を制御回路11が受付け、その指令により
形状の識別や対象物の位置、姿勢を検出し、2値
画像処理装置12より装置本体13に検出結果を
伝えるものである。
以下、その動作を説明する。第3図は、本実施
例におけるスリツト輝線の投光、検出状態を示し
ている。この場合、像検出器5からは第4図に示
す光切断像が検出される。すなわち、対象物2お
よびテーブル1またはコンベア1′上に投光され
たスリツト輝線中、像検出器5から見える部分、
すなわち死角にならない部分が観察され、死角に
なる部分は輝線が見えない。光切断線抽出回路9
は、第4図の検出像より光切断線を抽出する。す
なわち、第4図の検出像の縦方向、z方向の各映
像信号について、あらかじめ設定した閾値V1
上の部分の中心点を求めれば、良い。一例とし
て、第4図の一点鎖線で示す部分の映像信号が第
5図のようである時、z1とz2の中点としてそのx
座標における光切断線の値Zを求めることができ
る。これを画面全体すなわちすべてのx座標につ
いて求めることにより、光切断線Z(x)を求め
ることができる。なお、ここで一つの縦方向の映
像信号が常にV1より小さい時は、そのx座標の
出力値はゼロ、すなわちZ(x)=0とする。これ
により、死角になつた部分は光切断線の値がゼロ
を持つことになる。第6図に第4図から得られる
光切断線を例示する。なお、光切断線の抽出方法
は上記の方法の他に本出願人になる先願に係る発
明に記載された方法であつてもよい。2値化回路
10では、光切断線抽出回路9で得られた光切断
線を閾値Z1と比較することにより2値化する。第
6図には閾値Z1を破線で示している。そして第7
図に得られた2値信号を示している。ここで、閾
値Z1はあらかじめ設定する一定値であつてもよい
し、検出された光切断線のZ値に対する頻度分布
より、コンベアまたはテーブルの平均Z値、対象
物上面の平均Z値を求め、その中間値としてZ1
求めてもよい。以上により、一本のスリツト輝線
から一本の2値信号が得られる。これをコンベア
またはテーブル上の検出範囲全面にわたつて、す
なわち対象物2が固定のテーブル上にあるときは
送り機構6,7によりy方向に投光器4および像
検出器5を移動させながら2値信号の検出を繰返
すことにより、2値画像処理装置12のメモリ上
に対象物の2値画像を得ることができる。第8図
に得られる2値画像の例を示す。第8図では値1
に対応する部分を斜線で、0に対応する部分を無
地で示している。こゝで、送りモータ7は、ステ
ツプ・モータで、y座標をステツプ位置に対応さ
せることにより、y方向の座標に対応させること
ができる。またDCモータを使用し、エンコーダ
でy方向座標を知ることもできる。なお、得られ
た2値信号は、2値画像処理装置12内で2値画
像として処理し、その形状識別や姿勢、位置の検
出を得なうことができる。
以上の実施例において、スリツト投光器として
は、スリツト状の光の帯を発する投光器を示した
が、これはスポツト光を高速走査する方式であつ
てもよい。また像検出器としてはTVカメラを用
い、これを90゜回転して設置することにより、z
軸方向をTVカメラの水平走査方向と一致させて
使用することができる。また像検出器としては、
TVカメラ以外に、一次元イメージセンサとガル
バノミラーの組合せなど各種の2次元走査方式に
撮像方式を用いることができる。
さらに光切断法の光学系構成として、上方より
スリツト光を投光し、斜めから検出する例を例示
したが、第9図に示すように斜めからスリツト光
を投光し、上方より検出する方式や、第10図に
示すように斜めからスリツト光を投光し、反対側
斜め方向から検出する方式であつてもよい。さら
に、第11図に示すように上方よりスリツト光を
投光し、両斜め方向から検出する方式であつても
よい。第11図の方式では一方の像検出器で死角
になつた部分が他方では死角でないことがあり、
より正確な形状検出が可能となる。この場合、像
検出器5、光切断線抽出回路9、および2値化回
路10は2式必要となり、得られた2つの2値信
号の論理和をとり、これを最終的な2値信号とし
て2値画像処理装置12に記憶すればよい。
以上説明した通り、本発明によれば、簡単な構
成により背景平面上に載置された直方体状部品の
表面状態、色、明暗等に影響されることなく、直
方体状部品のその平面形状の位置や姿勢が安定
に、しかも正確に検出し得ることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は形状を検出しようとする対象物が固定
のテーブル上に置かれている場合の本発明による
直方体状部品の平面形状検出装置の構成を示すブ
ロツク図、第2図は対象物がモータで駆動される
コンベア上に置かれている場合の本発明による直
方体状部品の平面形状検出装置の構成を示すブロ
ツク図、第3図は第1図または第2図に示す装置
における検出状態を説明する図、第4図は検出さ
れた光切断像の例を示す図、第5図は一つの映像
信号と光切断線の値の求め方を説明する図、第6
図は抽出された光切断線の例を示す図、第7図は
得られた2値信号の例を示す図、第8図は2値画
像として検出された形状の例を示す図、第9図か
ら第11図までは、本発明による直方体状部品の
平面形状検出装置の中で使用される、それぞれ異
つた実施の態様の光学系の構成図である。 1……テーブル、1′……コンベア、2……対
象物、3……スリツト輝線、4……スリツト投光
器、5……像検出器、6,6′……送り機構、7,
7′……送りモータ、8……モータ制御回路、9
……光切断線抽出回路、10……2値化回路、1
1……制御回路、12……2値画像処理装置、1
3……装置本体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光源を有し、且つスリツト状の光を投光し
    て、背景平面上に載置された直方体上にスリツト
    輝線を形成する投光光学手段と、該投光光学手段
    の投光光軸に対して所定の角度傾斜した検出光軸
    を有し、且つ上記投光光学手段によつて直方体上
    に形成されたスリツト輝線を含む2次元画像を検
    出する画像検出手段と、少なくとも上記直方体と
    スリツト状の光とを相対的にスリツト状の光の長
    手方向と交わる方向に走査する走査手段と、該走
    査手段によつて走査され、上記画像検出手段から
    検出される複数の2次元画像信号の各々から直方
    体が載置された背景平面上のスリツト輝線信号を
    消去して少さくとも直方体上面のスリツト輝線信
    号を抽出する抽出手段と、該抽出手段から抽出さ
    れる少さくとも複数の直方体上面のスリツト輝線
    信号にもとづいて上記直方体の背景平面状の位
    置、または背景平面内の姿勢を検出する検出手段
    とを備えたことを特徴とする直方体上部品の平面
    形状検出装置。
JP57116853A 1982-07-07 1982-07-07 直方体状部品の平面形状検出装置 Granted JPS598086A (ja)

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JPS598086A JPS598086A (ja) 1984-01-17
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