JPH05272946A

JPH05272946A - 物体判別装置

Info

Publication number: JPH05272946A
Application number: JP4101610A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamamoto; 克己山本; Tadashi Koyama; 正小山; Tateo Yamauchi; 健郎山内
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-22
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JP3109620B2

Abstract

(57)【要約】【目的】物体の判別に際し、対象物の位相の確定が不
要でかつ、短時間で多種類のものを判別できるようにす
ること。【構成】アルミホイール１をＣＣＤカメラ３１で撮像
し、この撮像データを視覚装置３３内で処理して、アル
ミホイール１の種類を判別する。即ち、前記撮像データ
からアルミホイール１の形状穴１１の長手方向を算出
し、この長手方向とホイール中心１２と形状穴１１の重
心とを結ぶ直線とのなす角度とあらかじめ登録された多
種類のアルミホイールの前記角度に相当するものとを比
較してアルミホイール１の種類を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体判別装置に関する
ものであり、特に多種類の対象物を短時間で判別できる
物体判別装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用アルミホイールの形状穴
を確認して、その種類を判別する作業が必要であった。
そのため、図７に示すように、形状穴１１・ホイール中
心１２及びナット穴１３を有するアルミホイール１を位
相確定装置３４の上において、このアルミホイール１の
位相を確定した後に、アルミホイール１の点線１１ａで
囲った形状穴１１をＣＣＤカメラ３１で撮像していた。
そして、この撮像データをコード３２を介して視覚装置
３３ａへ送り、図８に示すように、あらかじめ視覚装置
３３ａに登録した各種アルミホイールの形状穴パターン
と比較していた。例えば、まずアルミホイール４の形状
穴４１と比較し、不一致の結果が出ると、次にアルミホ
イール５の形状穴５１と比較して、不一致の結果が出た
後に、アルミホイール１の形状穴１１と比較してマッチ
ングした結果がでると、前記撮像データの形状穴はアル
ミホイール１の形状穴１１と同じ種類のものであると判
別することになった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にアルミ
ホイールの形状穴は、同じ種類のものが環状に並んでい
るものが多く、またアルミホイール自体特別な突起が少
ない。そのため、位相確定装置３４の精度が良くないの
で、その位相確定が困難であった。そして、位相が合っ
ていないと、視覚装置３３ａにおいて同じ種類の登録し
た形状パターンとマッチングしようとしても認識できな
かった。またこのことは、アルミホイールの位置が変わ
っても同様であった。更にこのような方式は、１パター
ン登録するのに比較的大きなメモリを必要とするので、
多種類の登録は、視覚装置３３ａのメモリの関係上難し
いという問題があった。また、処理時間に関しても、１
種類についての視覚認識時間が長いことをを必要とする
ため、多くの種類を比較すると非常に長い時間を必要と
するという欠点があった。これを解決するためには、形
状穴の面積・個数等の持徴量を抽出し、これから種類を
判別する方法が考えられる。しかしながらこのようにし
ても、例えば図８に示すアルミホイール４とアルミホイ
ール１のように形状穴の向きが異なるのみで他が同じで
あるワークの種類を判別することはできない。そこで本
発明では上記課題を解決しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】物体の表面に分離された
複数のパターンを撮像する手段と、この撮像データを記
憶する記憶手段と、前記撮像データを二値化する二値化
手段と、この二値化された撮像データから前記複数のパ
ターンを抽出する手段と、抽出された各パターンの長手
方向を算出する手段と、抽出された前記各パターンから
他のパターンとの相対的な位置の基準となる基準パター
ンを算出する手段と、前記各パターンの重心と前記基準
パターンとを結ぶ直線と前記長手方向とのなす角度を算
出する手段と、前記各パターンの算出された前記角度と
物体の種類ごとにあらかじめ登録されている前記角度に
相当するものとを比較する手段とを具備する物体判別装
置。

【０００５】

【作用】上記構成の物体判別装置によると、ワーク等の
物体の表面に分離された複数のパターンを撮像し、この
撮像データを記憶し、さらにこの撮像データを二値化
し、この二値化された撮像データから前記複数のパター
ンを抽出し、抽出された各パターンの長手方向を算出
し、前記各パターンの中から他のパターンとの相対的な
位置の基準となる基準パターンを算出し、前記各パター
ンの重心と前記中心パターンとを結ぶ直線と前記長手方
向とのなす角度を算出して、この角度と物体の種類ごと
にあらかじめ登録されている前記角度に相当するものと
を比較し、角度が一致した種類をその物体の種類と判別
する。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例のフローチャート、図２
は本発明の前記一実施例の概略を示した斜視図である。
図１・図２において、円形のアルミホイール１は形状穴
１１、ホイール中心１２及びナット穴１３を有してい
る。形状穴１１は、アルミホイール１の外観装飾であ
り、ホイール中心１２を中心として同一円周上に等間隔
に配置されている。ホイール中心１２は円形の穴状であ
る。また、ナット穴１３もホイール中心１２を中心とす
る同一円周上に等間隔に配置されている。これらの形状
穴１１・ホイール中心１２及びナット穴１３は、アルミ
ホイール１の他の部分より暗く見えることになる。しか
し、アルミホイール１の後方から光を照射した場合は、
形状穴１１・ホイール中心１２及びナット穴１３がアル
ミホイール１の他の部分より明るく見える。このように
形状穴１１、ホイール中心１２及びナット穴１３とアル
ミホイール１の他の部分との明暗を明確にすることによ
り、アルミホイール１の視認を行う。

【０００７】ＣＣＤカメラ３１はアルミホイール１の外
形を撮像し、撮像データをコード３２を介して視覚装置
３３へ送る。視覚装置３３は図３に示す様にＣＣＤカメ
ラ３１からのデータを入力するインターフェース６０、
中央処理装置（ｃｐｕ）６１、ＲＡＭ６２、およびＲＯ
Ｍ６３を備えている。ＲＡＭ６２はＣＣＤカメラ３１か
らの撮像データを記憶する撮像データ記憶領域６２ａ、
この撮像データを二値化したデータを記憶する二値化デ
ータ記憶領域６２ｂ、および後述するステップ１におい
て登録される複数のホイールに関する条件を記憶するホ
イールデータ記憶領域６２ｃを有している。ＲＯＭ６３
は撮像データ記憶領域６２ａに記憶される撮像データを
明部と暗部に分ける二値化処理を行い、これを二値化デ
ータ記憶領域６２ｂに記憶する二値化プログラム６３ａ
を記憶している。また、ＲＯＭ６３は、二値化データ記
憶領域６２ｂに記憶された二値化データの中から形状穴
１１、ホイール中心１２及びナット穴１３に対応した複
数のパターンを抽出するパターン抽出プログラム６３
ｂ、これらの抽出されたパターンの面積・重心及び長手
方向を算出するプログラム６３ｃ、複数のパターンの中
からホイール中心を基準パターンとして算出するプログ
ラム６３ｄ、抽出した全てのパターンについての角度を
後述する方法によって算出するプログラム６３ｅを記憶
している。さらにＲＯＭ６３には以上述べたプログラム
によって出力される視認されたホイールのデータと、ホ
イールデータ記憶領域６２ｂに登録されたホイールデー
タとを比較してホイールの種類を判別するホイール比較
プログラム６３ｆを記憶している。

【０００８】以上の構成により図１のフローチャートに
示す動作をする。まずステップ１では、ワークの種類ご
とに各ホイールの各条件即ち形状穴の面積・長さ・角度
及び個数に相当するものを設定する。これらの形状穴に
関する各値はある程度の誤差範囲をもって設定され、後
述するステップ８から１１および１４で用いられる。さ
らにｓｙｕｒｕｉ即ちホイールの種類数を設定登録す
る。ステップ２では、ＣＣＤカメラ３１・コード３２お
よび視覚装置３３により対象となるアルミホイール１の
視覚計測をする。即ち、アルミホイール１を撮像し、こ
の撮像データを記憶する。さらにこの撮像データを二値
化し、この二値化された撮像データから前記複数のパタ
ーンを抽出し、抽出された各パターンの個数・重心位置
及び面積を算出し、この各パターンの長手方向を算出す
る。この後、抽出されたパターンの中から基準パターン
となるものを選択する。基準パターンは本実施例におい
てホイール中心１２である。アルミホイール１はＣＣＤ
カメラ３１の下の任意の位置に置かれているため、抽出
された各パターンの面積と、あらかじめ設定されている
ホイール中心１２の面積とを順次比較していくことによ
り、複数のパターンの中からホイール中心１２を検出
し、このホイール中心１２を基準パターンとして確定で
きる。またこの後抽出された前記各パターンの重心と前
記基準パターンの中心とを結ぶ直線の長さを算出し、後
述する方法で図４に示すようにこの直線と前記長手方向
とのなす角度αを算出する。さらに、視認されたパター
ンの総数を抽出し、これをｏｂｊ−ｃｎｔとして記憶す
る。従って本実施例の場合は、形状穴１１が５個、ナッ
ト穴１３が５個、ホイール中心１２が１個であるので、
ｏｂｊ−ｃｎｔは１１となる。

【０００９】図５は前記角度αの算出方法を示してい
る。図５において、図形Ｔが与えられており、この図形
の形状の特徴を後述するＭ（ｐ，ｑ）が表わしている。
図形Ｔの各画素（ｆ_i,j) が質量１の重さを持つものと
して、次の（ｐ，ｑ）の組み合わせによりＭ（ｐ，ｑ）
を計算することにする。

【数１】したがって

【数２】となるのでＭ（０，０）は図形Ｔの面積を表わしてい
る。また、

【数３】となるので、Ｍ（１，０）は各画素のＪ軸からの距離の
総和を示す。さらに、

【数４】となるので、Ｍ（０，１）は各画素のＩ軸からの距離の
総和を示す。したがって、この図形Ｔの重心の座標
（ｍ，ｎ）は次のようになる。ｍ＝Ｍ（１，０）／Ｍ（０，０）……(5) ｎ＝Ｍ（０，１）／Ｍ（０，０）……(6)さらに

【数７】

【数８】

【数９】より、図５の図形Ｔの長手方向（主軸方向）とＪ軸との
なす角度θは次式を満足する。

【数１０】従って(10)式からθが求められ、これと上述の回転中心
に相当する基準パターンの中心と前記重心とを結ぶ直線
とのなす角αを求めることができる。

【００１０】以上の処理の終了後ステップ３ではＳ＝０
とする。ここでＳは後述するステップ８から１１の各判
別式の全てを満たして、現在照合中の形状穴と一致する
と認められたパターンの数を示す形状穴照合個数であ
る。ステップ４では、ｉ＝０とする。ここでｉはステッ
プ１で登録されたホイールの種類を示す値であり、ｉと
登録されたホイールは対応している。従ってｉの値を変
化させることは、比較するホイールの種類を変更するこ
とになり、同時にｉの値は比較したホイールの数を示す
カウンタの役割を行い、最大値はステップ１で設定され
たｓｙｕｒｕｉとなる。ステップ５では、ｉ＜ｓｙｕｒ
ｕｉを判定し、ＹＥＳであればステップ６へ進み、ＮＯ
であれば該当種類なしとなりＥＮＤとなる。即ちｉ＝ｓ
ｙｕｒｕｉであれば、ステップ４及び後述するステップ
１５により、ｓｙｕｒｕｉ＋１回後述するステップ７及
びステップ１４でＮＯと判定されたことになるので、上
述のように該当種類なしとなる。すなわち視認されたワ
ークが登録されているいずれかの種類のものでないこと
になる。ステップ６では、ｎ＝０とする。ここで、ｎは
視認された各パターンと登録された形状穴を比較した回
数を示す形状穴カウンタであり、最大値は視認されたパ
ターンの総数ｏｂｊ−ｃｎｔとなる。ステップ７では、
ｎ＜ｏｂｊ−ｃｎｔを判定し、ＹＥＳであればステップ
８へ進み、ＮＯであればステップ１４へ進む。ステップ
６及び後述するステップ１３により、ｎ＝ｏｂｊ−ｃｎ
ｔであれば、ｏｂｊ−ｃｎｔ＋１回目の形状穴の比較に
なるからである。

【００１１】ステップ８では、視認されたパターンの中
の順次抽出されるパターンが特定の種類の形状穴の面積
条件内に入るかどうかを判定し、ＹＥＳであればステッ
プ９へ進み、ＮＯであればステップ１３へ進む（すなわ
ちステップ１２をスキップさせる）。ここで視認抽出さ
れたパターンの面積は、上述のようにステップ２で抽出
されたパターンの面積であり、特定の種類の形状穴の面
積条件は、上述のようにステップ１で設定されたものの
うちでステップ４，１５で決定されているカウントｉで
特定される登録されたホイールの形状穴に対応する面積
である。従って、ＹＥＳであれば、次の形状穴の条件と
比較するためにステップ９へ進み、ＮＯであればその形
状穴の比較は終了して、ステップ１２をスキップしてス
テップ１３へ進むことになる。この時ＮＯが選択される
場合としては、比較対象であるパターンが、ナット穴１
３を示すパターン等の形状穴１１以外のパターンである
場合と、形状穴であっても、現在判別中の登録されたホ
イールとは違うホイールの形状穴である場合とがある。
これは以下に説明するステップ９、ステップ１１も同様
である。ステップ９では、視認抽出されたパターンがス
テップ４，１５で決定されている種類カウンタｉで特定
されるホイールの形状穴の距離条件内に入るかどうかを
判定し、ＹＥＳであればステップ１０へ進み、ＮＯであ
ればステップ１２をスキップしてステップ１３へ進む。
ここで、視認抽出されたパターンの距離は、上述のよう
にステップ２で抽出されたパターンについての重心とホ
イール中心１２との距離であり、特定の種類の形状穴の
距離条件は、上述のように、ステップ１で設定されたも
のである。そして、ステップ８の場合と同様に判定のＹ
ＥＳ又はＮＯにより、ステップ１０又はステップ１３へ
進むことになる。ステップ１０では、ステップ４・１５
で指定されている種類が角度判定を必要としているか否
かを判定する。例えば、今図８のアルミホイール５に示
される種類と同一か否かを比較する場合には、図４に示
す角度αをみるまでもなくアルミホイール５の種類のワ
ークかどうかわかる。そこでこのようなときにはステッ
プ１０でＮＯとなる。これに対し、図８でアルミホイー
ル４に例示する種類かどうかを判定しているときには、
角度αをみないと図８でアルミホイール１で示されてい
る種類かあるいはアルミホイール４の種類かわからな
い。そこで、このような種類に対してはステップ１０が
ＹＥＳとなる。ステップ１１では、視認抽出されたパタ
ーンの角度判定をし、ＹＥＳであればステップ１２へ進
み、ＮＯであればステップ１３へ進む。ここで、視認抽
出されたパターンの角度は、上述のステップ２で算出し
た前記角度αであり、上述のようにステップ１で設定さ
れた特定種類の穴の形状の前記角度と比較される。判定
結果がＹＥＳであればステップ１２へ進み、ＮＯであれ
ばステップ１３へ進む。

【００１２】ステップ１２では、形状穴照合個数Ｓに１
を加える。このＳの値は、上述の各条件のすべてを満足
した形状穴の個数を示すことになる。ステップ１３で
は、形状穴カウントｎに１を加える。このｎはパターン
の判定処理個数を示す。ステップ１３よりステップ７へ
もどる。前述のように、ステップ１３でｎが１インクリ
メントされ、抽出されたパターンの中から次に比較する
パターンを選び出す。ステップ７でＮＯとなると、すな
わち全部の形状穴についての比較が終了され、視認され
た全てのパターンについての比較が終了したことが確認
されると、ステップ１４が実行される。ステップ１４で
は、上記各条件を満足したパターンの個数Ｓが特定種類
の個数条件内に入るかどうか判定する。判定結果がＹＥ
Ｓであれば、種類判別完了となり、ＥＮＤになる。一
方、判定結果がＮＯであれば、ステップ１５に進む。こ
のステップ１４における個数条件はホイール１に形成さ
れた形状穴１１の正確な個数（本実施例の場合は５）に
対してある程度誤差範囲をもたせて設定されている。こ
れは視覚装置３３の精度を考慮してステップ８から１１
で用いられる面積・距離・及び角度の各条件もある程度
の誤差幅をもって設定されているため、作業環境が悪い
場合には、形状穴１１以外のパターンを形状穴１１とし
て認識してしまう場合を考慮してのことである。ステッ
プ１５では、種類カウンタｉに１を加え、比較するホイ
ールをｉのものからｉ＋１のものに変更する。その後ス
テップ５へもどる。ステップ５では上述のようにｉ＜ｓ
ｙｕｒｕｉの判別を行う。さらに次のステップへと順次
進み、ＥＮＤになるまでの判定が行われる。このように
して、ホイール等の種類が判別される。

【００１３】以上のように、図１のフローチャートで
は、アルミホイール等の回転中心を有する物体の形状穴
の前記面積・距離・角度及び個数の４条件によって前記
物体の種類を判別している。しかし、すでに前記面積・
距離及び個数が判別していて、前記角度だけが不明の物
体の種類を判別するためには例えば図８のアルミホイー
ル４かアルミホイール１のいずれかのワークであること
まではわかっているとき、前記角度の判定をすることに
より、物体の種類を最終的に判別できることになる。ま
た、図１のフローチャートにおいては、ステップ８にて
パターンの面積を判定し、ステップ９において形状穴の
距離を判定しているが、この検査装置が扱う物体が例え
ば図８のアルミホイール４かアルミホイール１のいずれ
かの物体であるようなときには、これらのステップ８・
９を省略して、ステップ７から直ちにステップ１０に進
むようにすることもできる。このようにすると、パター
ンの前記角度のみを判定条件とする物体判別装置を形成
することができる。この場合においては、従来まったく
判定条件として用いなかった前記角度を判定しているの
で、物体の同一形状穴の位置が同じであっても、その長
手方向が異なるように形成されているものを判別するこ
とができる。図６は変形例の説明図である。本実施例で
は中心パターンであるホイール中心１２から形状穴１１
の長手方向に対する角度によって形状穴１１を特定して
いるが、図６に示すように、視覚座標系の中心（ホイー
ル中心に相当する）に対する物体Ｐの角度θ₁の代わり
に任意の物体Ｑを中心としたときの物体Ｐの長手方向の
傾きα₁を用いて判別するようにしても良い。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の物
体判別装置によれば、物体の形状穴の位置が同じであっ
てもその長手方向が異なる場合を判別することができる
ので、物体の形状穴の分類を細かく判別することができ
る。そのため、例えば自動車のアルミホイールの形状穴
を細かく分類して判別することができるので、アルミホ
イールの種類をふやすことができるとともに、その判別
を容易にできる。また、従来例のように物体の位相を確
定することなく、種類判別を行うことができ、更にデー
タ値の範囲チェックによる種類判別なので、視覚装置の
メモリも小容量ですみ、多種類の種類判別が可能とな
る。また物体の判別は、視覚装置の内部的な処理となる
ので、判別時間も短くてすむことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のフローチャートである。

【図２】図１で示す本発明の一実施例の概略を示す斜視
図である。

【図３】図１で示す本発明の一実施例のブロックダイヤ
グラムである。

【図４】図１で示す本発明の一実施例の判別の対象とな
るアルミホイールの平面図である。

【図５】図１で示す本発明の一実施例において、角度α
の算出方法を示す図である。

【図６】本発明の変形例の説明図である。

【図７】従来例の概観斜視図である。

【図８】従来例における物体判別の手順の説明図であ
る。

【符号の説明】

１アルミホイール１１形状穴１２ホイール中心３１ＣＣＤカメラ３３視覚装置６１中央処理装置６２ＲＡＭ６２ａ撮像データ記憶領域６２ｃホイールデータ記憶領域６３ＲＯＭ６３ａ撮像データ二値化プログラム６３ｂパターン抽出プログラム６３ｃ面積・重心・長手方向算出プログラム６３ｄ基準パターン算出プログラム６３ｅ角度算出プログラム６３ｆホイール比較プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の表面に分離された複数のパターン
を撮像する手段と、この撮像データを記憶する記憶手段
と、前記撮像データを二値化する二値化手段と、この二
値化された撮像データから前記複数のパターンを抽出す
る手段と、抽出された各パターンの長手方向を算出する
手段と、抽出された前記各パターンから他のパターンと
の相対的な位置の基準となる基準パターンを算出する手
段と、前記各パターンの重心と前記基準パターンとを結
ぶ直線と前記長手方向とのなす角度を算出する手段と、
前記各パターンの算出された前記角度と物体の種類ごと
にあらかじめ登録されている前記角度に相当するものと
を比較する手段とを具備することを特徴とする物体判別
装置。