JPH0446814B2 - - Google Patents

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JPH0446814B2
JPH0446814B2 JP28622386A JP28622386A JPH0446814B2 JP H0446814 B2 JPH0446814 B2 JP H0446814B2 JP 28622386 A JP28622386 A JP 28622386A JP 28622386 A JP28622386 A JP 28622386A JP H0446814 B2 JPH0446814 B2 JP H0446814B2
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JP
Japan
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cable tie
wire coil
intersections
image
camera device
Prior art date
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Expired
Application number
JP28622386A
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JPS63138938A (ja
Inventor
Junichi Fujisawa
Kazuyoshi Myazawa
Mitsutoshi Kubo
Mitsuo Yasuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS63138938A publication Critical patent/JPS63138938A/ja
Publication of JPH0446814B2 publication Critical patent/JPH0446814B2/ja
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Labeling Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、線材コイルの物流管理に於いて、結
束バンドにコイル番号等を印字したラベルの自動
貼付を行う際に必要とする結束バンドの位置検出
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
鉄鋼成品である線材コイルの物流管理は、輸送
途中に荷くずれを防止するため結束機による数点
(3〜8点)のバンド結束を行ない、形状の安定
固定化を図つている。更にこれら成品の所在を明
らかにするために線材コイルのコイル番号等を符
した金札の取付、あるいは結束バンドへのラベル
の貼付等を人手を介して行つている。
本発明が解決しようとする問題点は、同発明者
らが特願昭61−76750号(特開昭62−235039号公
報参照)で出願提出した結束バンドへの「ラベル
自動貼付方法及びその装置」に結束バンドの三次
元位置検出技術を組入れてラベルの自動貼付を最
終目的としたものである。結束バンドは概略線材
コイル形状に倣つて位置されるが、その形状は線
径、コイル長さ(単重)により大きく異なり、コ
イルリングやコイル端部のはね出しによつても著
しく影響される。更に線材圧延直後のリール装置
による巻取形状は一定でなく、結束機へ至る搬送
過程に於いても乱れは生じ、且つ結束機による結
束強制力も限界があり成品への疵発生防止の配慮
等から固定化する程度のものである。従つて結束
バンドの位置及び形状は不安定な状態となつてい
る。
もしこれが安定状態を維持することが可能であ
れば、従来技術を用いてのラベルの自動貼付は容
易ならしめるものであり、固定化された位置に対
し一つの動作を繰返すことにより達成出来る。し
かし実際には結束バンドの位置と形状の安定化
は、前述の諸条件のため技術的に困難となつてい
る。
即ちラベル貼付の自動化を図るには、結束バン
ドの三次元位置検出技術を必要とする。従来技術
としては多くのものが考えられる。その1つに画
像処理技術として特公昭58−32324公報のステレ
オ画像の三次元解析があり2台のカメラから得ら
れたアナログ信号をデジタル変換し、2枚の画像
の対応する点を探索するもので、相互相関を用い
る方法(パターンマツチング)や、重なる画素間
の絶対和を用いる方法等がある。又、二次元解析
としては、境界線抽出や、特徴抽出が比較的汎用
技術として用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし上述した従来技術は鉄鋼産業特有の環境
により適用出来ない場合が多い。現に線材結束バ
ンドを三次元位置検出するためには、(1)生産プロ
セスに時間障害を与えない検出方法であること
(十数秒の要求)、(2)結束バンドの幅は狭く(約32
mm)ラベル(25mmw×230mml貼付に於いてはみ出
しを発生させない高精度な検出方法であること、
等の制約条件を満足したものでなければならな
い。これに対しステレオ画像による三次元解析
は、計算処理時間がかかり過ぎるという難点を有
し、更に(3)結束バンドと線材とは同一色であり、
同様の金属光沢であり、原画像はかなり複雑であ
る、という制約から、パターンマツチングのそれ
自体が難しいものである。
境界線抽出については、画像中から対象物の
辺・縁を抽出する方法であり、画像を適当なしき
い値で2値化し、0,1の変化点を境界点として
比較的短時間に連結された境界線が得られる点で
優れているが、今回の如く、コントラストの悪い
画像には不適当である。
又特徴抽出については、画像中から対象物の面
積、長さ、個数等の特徴を抽出する方法に於いて
も同様で、コントラストの悪い画面には不適当と
しており、結局、画像処理技術に於いては、照明
技術を含めた原画像の取込み技術を含めて課題を
有している。
〔問題点を解決するための手段・作用〕
本発明は上述問題点に鑑みなされたもので、線
材コイルの結束バンドの位置検出として高精度で
且つ短時間にしかも長期安定稼動が達成できる機
械的(接触式)検出器と画像処理装置を適度に調
和させた三次元的位置検出方法を提供するもので
ある。
すなわち、多関節ロボツトを用いて巻径の異な
る線材コイルの結束バンドにラベルを貼付する装
置において、 接触式検出器および画像処理装置への映像信号
検知のカメラ装置をアームの先端に設けたロボツ
トハンドで動作させ、線材コイルの結束バンドの
位置検出を行うに際して、 最初に前記接触式検出器を線材コイル外径面へ
その中心方向に向つて移動させることにより該線
材コイルの外径面を接触検出し線材コイルの外径
からその中心軸を求めて、前記カメラ装置が線材
コイルの該中心軸を基軸として円周上を探索動作
するための動作経路を決定し、 次にカメラ装置を前記動作経路に従つて断続移
動させながら撮像し、カメラ装置から取込んだ該
撮像の二次元映像信号を前記画像処理装置にて画
像二値化処理し、線材コイルの円周面に沿つたX
軸上の複数点で、線材コイルの中心軸に平行する
Y軸方向に走査して白黒交点数を求め、該白黒交
点数の少ない位置を結束バンド位置情報とし、次
いで該結束バンド位置情報をもとにしてその長手
方向のY軸上の複数点をX軸方向に走査して、前
述と同様にして白黒交点数を求め該交点数が2点
でかつ交点間隔が結束バンド幅相当のものを複数
箇所抽出し、その複数箇所の結束バンド幅方向の
中央座標値から結束バンドの傾きを算出すること
により結束バンドの実際の位置を検出する線材結
束バンド位置検出方法である。
以下、具体的内容について、図示に基づき説明
する。
第2図は線材コイル1と結束バンド2の状態を
示したものでaは結束バンド2が凸状となつてい
る、bは結束バンド2が傾いている、cはコイル
外形が小さい、dは円周角度方向にずれている。
これらの状態は複合されたものとなり、結束バン
ド2の位置と形状は、極めてばらつきの大きいも
のである。
第1図は本発明の特徴を、実施例を基に最も簡
単に表わしたもので、ロボツトのハンド5に接触
式検出器を内蔵したエアーシリンダ3と画像処理
装置への映像信号検知のカメラ装置4及び照明装
置6とを取付けている。実際にはこの他ラベル貼
付装置等を取付けているが、本図からは省略して
ある。
では、第4図に示す画像処理動作順のステツプ
1からステツプ6のフローチヤートに従つて説明
する。先ず初めにステツプ1、画像の取込みとし
て、エアーシリンダ3を下方向に押し出し、エア
ー源を遮断した状態で、ロボツトハンド5を徐々
に下降させ、接触式検出器が動作した点を線材コ
イル外形として認識する。認識データについては
ロボツトの座標系で三次元X−Y−Z方向で表現
することが出来る。この内、必要なデータはZ軸
座標のみで線材コイル外径の中心軸を割り出し、
ロボツトハンドに取付けられたカメラ装置4の動
作経路を決定する。つまりカメラ装置4で撮らえ
る画像は結束バンド2の面に対し極力真上からの
二次元画像とするためにコイル中心軸を基軸とし
た円周上を探索動作させる(第1図b)。又、画
像取込み時はカメラ装置を停止状態に保つ必要か
ら、ロボツトハンドは断続動作としている。次に
ステツプ2のカメラ装置から得られる画像を二値
化するが、かなり複雑で、二値化画像例として第
3図に示しており、(a)は結束バンドが無い場合
(図中の白が線材に相当する:1′)、bはカメラ
視野のほぼ中央に結束バンド2′がある場合で上
下の画像が欠けている。c及びdは画像から結束
バンド2′がはみ出ている場合、等で、やはりこ
れらについても対象物を取り巻く種々の要因が複
合され極めて不安定な画像状態となつている。こ
れに対し、画像処理装置を用いて精度良く位置検
出を行う方法を順を追つて説明する。
(1) ステツプ3.縦線交点数判定:画像のY座標に
適当画素間隔で線引きを行ない、その線引き部
を走査し、白と黒との変化点を交点とし、その
交点数を求める。第3図a画像であれば交点数
は多数検出され、結束バンドは、画像内に無い
と判断する。第3図b〜(d)に於いては極度に交
点数が少なくなるため、目的とする対象物の存
在の可能性を判断することが出来る。
(2) ステツプ4.カメラ装置の移動:第3図c,d
画像については対象物らしきものが側方に片寄
つているため、先に、求めた交点数の少ない線
のX座標を画像中心となるように、すなわち、
視野中心に結束バンド2を撮らえるようにカメ
ラ装置をX−Y平面上で移動させる。
(3) ステツプ5.横線判定:先のX座標と基に結束
バンド幅の約2倍の幅に相当するウインドウ処
理を画像ノイズを少なくするという目的で行
い、ウインドウ内でX座標に平行に適当画素間
隔で線引きし走査を行う。(1)のステツプ3.縦線
交点数判定と同様に交点数を求め、交点数が2
点で且つ交点間隔が結束バンド幅に相当するも
ののみを対象物として判断し、2つの交点の中
央座標値をデータとして格納する。尚、この線
引きは画像のY座標の略中央部から下方向(又
は上方向)に行ない、対象物と判断した時点
で、検査範囲を下方向、あるいは上方向からと
切換えて極力3点のデータを各々離れた点で求
めるようにしている。
(4) ステツプ6.位置演算:求めた3点の座標値を
点A(x1,y1)、点B(x2,y2)、点C(x3,y3
とすると、中央値の点Bは経験的に一番画像が
安定しているため、それを基点として点A,B
間、点B,C間とでの方程式 θ1=tan-1[(y1−y2)/(x1−x2)] ……(1) θ2=tan-1[(y2−y3)/(x2−x3)] ……(2) から結束バンドの2つの傾きを求め、両者の平
均傾き(θ=(θ1+θ2)/2)から、結束バン
ド座標として(x2,y2,θ)を決定する。尚、
Z方向については初期に求めており、改めて演
算する必要は無い。
このように本発明法の特徴は、必要とした三次
元位置検出を二次元で考えることが出来、高級な
演算処理を行うことなく、容易に、結束バンドの
位置を精度良く、且つ短時間に実施出来る点にあ
る。又、画像処理についても、次のような特徴を
有する。同一素材である線材と結束バンドとに於
いてS/N(信号対雑音比)の良い画像を得るた
め、照明方法に大分部の工夫をしたとしても結束
バンドの面の僅かな傾きや捻れによつて画像は大
きく変化し実用に供さない。本法では第1図aに
示すカメラ位置4の両側に簡単な照明装置6を2
個取付けているだけでその位置関係はほぼ概略で
あり、カメラに適当な輝度レベルを与えるだけの
ものである。そのため、第3図bの如くより複雑
な画像となる傾向にあるが特に問題としていな
い。即ち交点を求める場合にそれが黒が白になつ
た点あるいはその逆の点を結束バンドの交点とし
て何ら定義していないため、特に前記(3)のステツ
プ5、横線判定に於いて、黒に幅も白い幅も対象
物として認識させている点である。
〔実施例〕
本発明の実施例として第5図のラベル自動貼付
装置について述べる。基本構成としては、ロボツ
ト9を中心としたシステムとなつている。ロボツ
トハンド5には前記説明した装置等が取付けられ
ているが作図上複雑となるため一部省略してい
る。動作としては、搬出コンベア7上の線材コイ
ル1がロボツトの直前で停止した時にプリンタ装
置8により印字発行したラベル11を帯鋼(幅32
mm×厚み1mm)の結束バンド2に自動貼付するも
のである。又、プリンタ装置8から発行するラベ
ルは幅25mm×長さ230mmと細長く、最近の流通業
界の主流となるバーコードが印字されており、ラ
ベルの剥離及び貼付動作は同発明者らが特願昭61
−76750号で発明出願提出している特殊な真空式
ローラ10を用い達成される。
この様な自動化機械では各部のひとつひとつの
機能が重要な役割を担うが、中でも特に結束バン
ド位置検出技術については重要で、難しく、新規
である。
実施した2500コイルの線材コイルは5〜50mmφ
の線径範囲であり、これらコイル外径を計測した
後のカメラ装置の円周上の画像取込み位置は4点
にて行ない、設備の構成上最も結束バンドがある
と思われる水平45度の位置を最初とし、結束バン
ドが無い場合はその前後の角度位置にて逐次実施
した。これは処理時間短縮を図る上で有効であ
る。又目標とする検出精度は結束バンドから貼付
ラベルがはみ出さない程度としており、例えば結
束バンド中心(x2,y2)誤差がゼロとした時の傾
き(θ2)は±1.5度以内の精度が必要である。こ
れに対し合格率は99.5%以上を達成しており、生
産設備に要求される機能を十分に満足している。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明は、線材コイルの結束バンド
の三次元的な位置検出を、機械的検出器と画像処
理装置を適度に調和させ、高度な照明技術を簡易
的な方法で、高精度検出並びに処理時間短縮とい
う課題を克服したものである。
又、これは線材コイル以外の鋼板コイル等に於
いても十分に適用出来る発明であり、その応用範
囲は広く且つ有益に活用出来得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の説明図、第2図は線材コ
イルと結束バンドの状態を示す図、第3図は線材
コイルと結束バンドの二値化画像を示す図、第4
図は画像処理方法の動作順を示すフローチヤート
図、第5図は本発明方法による一実施例の説明図
である。 1……線材コイル、1′……画像の線材、2…
…結束バンド、2′……画像の結束バンド、3…
…接触式検出器、4……カメラ装置、5……ロボ
ツトハンド、6……照明装置、7……搬出コンベ
ア、8……プリンタ装置、9……ロボツト、10
……真空式ローラー、11……ラベル、12……
画像処理装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 接触式検出器および画像処理装置への映像信
    号検知のカメラ装置をアームの先端に設けたロボ
    ツトハンドで動作させ、線材コイルの結束バンド
    の位置検出を行うに際して、 最初に前記接触式検出器を線材コイル外径面へ
    その中心方向に向つて移動させることにより該線
    材コイルの外径面を接触検出し、線材コイルの外
    径からその中心軸を求めて、前記カメラ装置が線
    材コイルの該中心軸を基軸として円周上を探索動
    作するための動作経路を決定し、 次にカメラ装置を前記動作経路に従つて断続移
    動させながら撮像し、カメラ装置から取込んだ該
    撮像の二次元映像信号を前記画像処理装置にて画
    像二値化処理し、線材コイルの円周面に沿つたX
    軸上の複数点で、線材コイルの中心軸に平行する
    Y軸方向に走査して白黒交点数を求め、該白黒交
    点数の少ない位置を結束バンド位置情報とし、次
    いで該結束バンド位置情報をもとにしてその長手
    方向のY軸上の複数点をX軸方向に走査して、前
    述と同様にして白黒交点数を求め該交点数が2点
    でかつ交点間隔が結束バンド幅相当のものを複数
    箇所抽出し、その複数箇所の結束バンド幅方向の
    中央座標値から結束バンドの傾きを算出すること
    により結束バンドの実際の位置を検出する線材結
    束バンド位置検出方法。
JP28622386A 1986-12-01 1986-12-01 線材結束バンド位置検出方法 Granted JPS63138938A (ja)

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JP2620014B2 (ja) * 1992-02-17 1997-06-11 多摩川精機株式会社 ラベラー自動制御方法
JP4875851B2 (ja) * 2005-04-13 2012-02-15 シグノード株式会社 レーザ印字を用いた製品管理システム
KR101173869B1 (ko) 2010-08-26 2012-08-14 삼성에스디아이 주식회사 스웨이징 장치

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