JPH06123611A - 部品姿勢判別装置の教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 部品姿勢判別において、部品の正姿勢を自動
的にコンピュータに記憶させること。 ［構成］ 部品を正方向の姿勢で流すことにより、正方
向姿勢の画像、次いで逆方向の姿勢で流すことにより逆
方向の画像をＨ得る。これらの差をとることにより差分
画像Ｉを得る。この差分画像Ｉを停止させてウインド９
０を矢印方向に移動させて、黒画素が最大になる位置を
自動的に検出する。これにより、正方向逆方向の姿勢を
テンプレートに記憶させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は部品姿勢判別装置の教示
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】自動組立てライン等にお
いては、送給する部品（以下、ワークという）に方向性
がある場合、送給途中において、その姿勢を判別し、不
良姿勢のワークは選別機構で排除するようにする。

【０００３】このワーク姿勢の判別は、従来、ワーク送
給路上にアタッチメントを設ける等の機械的手段を用い
て行なっているが、機械的手段では、ワークの形状によ
って、姿勢判別ができないものがある他、ワークの形状
が変わると、アタッチメントも変更しなくてはならない
ので、ワークの変更が面倒であった。

【０００４】近年、イメージセンサ、その画像出力を処
理する画像処理技術が発達してきたので、二次元イメー
ジセンサ（特に、ＣＣＤカメラ）を用いて移動している
ワークを撮像し、このイメージセンサの画像出力を処理
してワーク姿勢を判別する方法が提案されているが、こ
の種のイメージセンサの画像入力時間は、例えば１／６
０ｓｅｃと大きく、その画像出力の処理にも時間がかか
るので、ワーク移送速度、ワーク移送間隔に制約を受
け、上記駆動組立ライン等の処理能力を充分に高めるこ
とができないという問題があり、又、画像処理装置が画
像データを取込むタイミングを与えるために、ワークが
イメージセンサの視野内に入ったことを検出する位置セ
ンサを別置する必要があった。

【０００５】そこで、本出願人は、画像入力速度の速い
ライン型のＣＣＤイメージセンサを用いて、上記位置セ
ンサを用いることなく、移動するワークの二次元画像を
得ることができ、ワーク姿勢の判別を、前記した機械的
手段では難しいワーク形状の場合でも、高速・短時間
に、かつワーク移動速度の影響を受けることなく正確に
行なうことができるワーク姿勢判別装置を特願平２−１
０６４４８号として提案した。

【０００６】図４はこのワーク姿勢判別装置をブロック
図で示したものである。同図において１０は照明用光源
であって、搬送装置（例えば図７に示すロータリフィー
ダ）２０のワーク搬送路２１上のワークＷを、ワーク移
動方向（紙面表裏方向）に対して直角をなす水平方向か
ら照射する。３０はライン型イメージセンサ（この例で
は、ライン型のＣＣＤカメラ）であって、ワーク搬送路
２１を挟んで光源１０と相対する位置にあり、上記光源
１０により照射されているワークＷを撮像し、その画像
データを信号Ｉの形で送出し、この画像データは画像処
理装置４０の物体検知回路４１に供給される。この画像
処理装置４０はこの物体検知回路４１の他、教示時用の
画像メモリ４２、テンプレート・メモリ４３、マッチン
グ・メモリ４４、判定回路（比較回路を含む）４５を備
えている。５０は教示装置である。なお、ＣＣＤカメラ
３０は、その画素配列の向き（ライン方向）が、移動す
るワークＷに対して図６で鎖線で示す如き向きとなるよ
うに配設されており、一定周期で、１ライン分の画像デ
ータを出力する。ＣＣＤカメラ３０としては、例えば、
有効画素数：１２８画素、クロック周波数：１ＭＨｚ、
画像入力時間：２５０μｓｅｃのものを使用する。

【０００７】上記物体検出回路４１は画像データに「黒
画素」のない状態から「黒画素」が存在する状態に移っ
た第１のタイミングから、入力される画像データを送出
し始め、「黒画素」が存在する状態から「黒画素」が消
滅した状態に移った第２のタイミングで、入力された画
像データの送出を中断する。

【０００８】この構成については、まず、順方向の姿勢
で移動するワークＷをＣＣＤカメラ３０で撮像して、そ
の二次元画像を画像メモリ４２に格納したのち、この画
像メモリ４２から画像データを教示装置５０へ読み出し
て該教示装置５０の画面上にワークＷの画像を写し出
す。画面に写し出されたこの画像上の所定位置、すなわ
ち形状が変化する変化位置の両側に、画像外と画像内に
跨がる縦向き（Ｙ方向に長い）の矩形枠を設定する。こ
の例では、図６に示す如く、ワークＷの台部Ｗ２とこの
直後に基部Ｗ２とからなっている。枠６１を、ワークＷ
の基部Ｗ２に、矩形枠６２を基部Ｗ₁ に設定する。この
矩形枠６１、６２はＸ方向の座標は異なるが、大きさ、
Ｙ方向の座標は同じである。設定した矩形枠６１の画像
データを（ＦＯＲＷＡＲＤテンプレート）、矩形枠６２
内の画像データ（ＢＡＤＫＷＡＲＤテンプレート）をテ
ンプレート・メモリ４３に記憶させる。

【０００９】以上の準備を行なったのち、ワーク供給ラ
インからワーク搬送装置２１上に順次移載されてくるワ
ークＷの姿勢判別を行なわせる。物体検知回路４１が出
力する画像データはマッチング・メモリ４４に格納され
る。、マッチング・メモリ４４は物体検知回路４１がシ
ーケンシャルに送出する１ライン分の画像データを受け
て上記テンプレートとの整合・不整合を判定し得るマッ
チング用画像データを格納する。判定回路４５は物体検
知回路４１が１ライン分の画像データを出力するタイミ
ング毎に、テンプレート・メモリ４３に格納されている
テンプレートとマッチング・メモリ４４が取込んだマッ
チング用画像データと比較して、「黒画素」の数の差を
検出し、この差がしきい値以下であれば整合（マッチン
グ）と判定し、しきい値以上である場合には不整合と判
定する。すなわち、、まず、マッチング・メモリ４４に
格納されたマッチング用画像データをＦＯＲＷＡＲＤテ
ンプレートと比較する動作を行ない、整合が取れた場合
には、次いで、順次更新されるマッチング・メモリ４４
内の、マッチング用画像データをＢＡＣＫＷＡＲＤテン
プレートと比較し、判定回路４５は整合の順序が最初、
ＦＯＲＷＡＲＤテンプレート、次いで、ＢＡＣＫＷＡＲ
Ｄテンプレートの順である場合にワークＷの姿勢が順方
向の姿勢であると判別して合格信号を発生し、他の場合
には不合格信号を発生する。

【００１０】具体的には、ノイズによる判定精度の低下
を防ぐために、例えば上記矩形枠６１、６２の巾を５ド
ット分とし、図５に示す如く、ｎ個（本例では、ｎ＝
５）のライン・メモリ５１_M1〜５１_M5からなるテンプレ
ート・メモリ５１に上記ＦＯＲＷＡＲＤテンプレートを
格納する。同様に、図示しないが他のｎ個のライン・メ
モリに上記ＢＡＣＫＷＡＲＤテンプレートを格納する。
マッチング・メモリ５２はテンプレート・メモリ５１と
同じ大きさのライン・メモリ５２_M1〜５２_M5を有する先
入れ先出し（ＦＩＦＯ）のメモリとする。これらのライ
ン・メモリはＣＣＤカメラ３０の１走査ライン分の画像
データを格納するメモリ容量を有している。５４はＣＣ
Ｄカメラ３０の１画素分のデータを読み込むタイミング
を与えるパルス発生回路である。マッチング・メモリ５
２の各ライン・メモリ５２_M1〜５２_M5はパルス発生回路
５４のパルスを受ける毎に、最先に格納した１画素分の
データを前段のメモリに送ると共に後段のメモリが送り
出した上記１画素分のデータを格納する。判定回路５３
は、マッチング・メモリ５２におけるライン・メモリ５
２_M1のデータをテンプレート・メモリ５１_M1のデータ
と、ライン・メモリ５２_M2のデータをテンプレート・メ
モリ５１_M2のデータとライン・メモリ５２_M3のデータを
テンプレート・メモリ５１_M3のデータと、ライン・メモ
リ５２_M4のデータをテンプレート・メモリ５１_M4のデー
タと、ライン・メモリ５２_M5のデータをテンプレート・
メモリ５１_M5のデータとそれぞれ照合する。

【００１１】このようなハードウエア構成を取れば、上
記照合動作を、ＣＣＤカメラ３０から１走査ライン分の
画像データを取込んでいる間に行なうことができるの
で、判定処理時間を短くすることができる。図５及び図
６のワーク姿勢判別装置では、ワーク移動方向（Ｘ方
向）に対して直角をなす方向、すなわち方向Ｙ（高さ方
向）における画像データの変化の順序（大から小へ、小
から大へ）からワーク姿勢を判別するので、ワークＷ後
端が検知されるのを待つことなく、ワーク姿勢を判別す
ることができる利点がある。

【００１２】然るに上記従来例では、ワークＷの正方向
姿勢及び逆方向姿勢の矩形枠６１及び６２を設定し、こ
の位置での黒画素の数をカウントし、ワークＷの進行方
向により黒画素の大の方が先か後かを判定することによ
り、正方向か逆方向かを判定するようにしているのであ
るが、いずれにしてもこの矩形枠６１及び６２の設定は
教示装置５０を操作者が実際にワークＷを正方向及び逆
方向で流すことにより、正方向の前端部近く及び逆方向
の前端部近くで正方向と逆方向との姿勢を確実に認定し
得る位置をディスプレイをみながら矩形枠６１、６２の
位置を定めるのであって、いずれにしもその操作は厄介
である。

【００１３】又図８に示すようなウインド７０が一つで
ワークの正方向か逆方向かを判定する方法も開発されて
いる。すなわち、このワークＷが正方向の姿勢でライン
センサの前方に至り、最も形状が大きく変化する部分を
やはり操作者が教示装置を操作しながら設定するのであ
るが、今図８のＢで示すように１２８ドット数でなる１
ラインを連続した３ラインでウインド７０を構成し、こ
れによりワークＷの正姿勢を判定する場合について説明
すると、“１”の状態ではウインド７０には何ら黒画素
が表われず、ワークが進んで“２”の状態になると最右
側のラインにその先端部の黒画素が得られ、更に“１”
〜“２”間の距離を進むと“３”の状態になり、黒画素
が最右側及び真ん中のラインに図示する如く表われ、更
に等ピッチ進んで“４”の状態になると３つのラインに
全て黒画素が表われるが、このときをまだ正姿勢の判断
の時点とせず、この従来例では“５”の状態でウインド
７０がワークＷを検知したときに、正姿勢と判断するよ
うにしている。すなわち、図８のＢの最も左側に示され
ているように、テンプレート・メモリに“５”の位置に
おいてワークＷの姿勢を判定するようにしておけば、今
ワークＷが移送されていてウインド７０が“５”の位置
に対応する位置に到来したときにＣＣＤカメラ３０によ
り黒画素の数をカウント（段階７１）し、これがテンプ
レート・メモリに記憶されている黒画素の数が既に設定
されているのでこれを比較し（ステップ７２）、一致数
が判定レベルの数より大であればステップ７３で正方向
と判定するようにしており、又、小であれば異方向とス
テップ７４で判定して、所定のリジェクト手段を作動
し、これを所定の移送路から排除するようにしている。

【００１４】図８のような教示方法においても、やはり
教示装置５０を操作しながら操作者はウインド７０を正
方向で移送されてきたワークＷの前端部がこのウインド
の位置、すなわちラインセンサの直前方に至ってから
“５”の位置に至るまでを検知していき、５の位置に至
ったときにテンプレート・メモリにこの位置における黒
画素の数をカウントしてメモりさせるのであるが、正方
向と判断するには精密な操作を行なう必要がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、操作者はラインセンサの前を唯単に正
方向にして部品を流すことと、逆方向の姿勢で唯流すだ
けで自動的にウインドの位置を定めることができる、部
品姿勢判別装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、ライン
方向と交差する向きに移送される部品を撮像するライン
型のイメージセンサ、このイメージセンサが順次送出す
る１ライン分の画像データのうち画像取込み用同期信号
に同期する画像データを取込む同期回路、この同期回路
が取込んだ画像データを順次入力して部品を検知する物
体検知回路、この物体検知回路が部品を検知している間
の前記画像データを順次入力されるマッチング・メモ
リ、教示装置により教示された部品特徴部分の画像デー
タを格納するテンプレート・メモリ及び前記マッチング
・メモリの画像データを該テンプレート・メモリの画像
データと比較する判定回路を備えた部品姿勢判別装置の
教示方法において、前記教示装置は、正方向姿勢の部品
の画像と逆方向姿勢の部品の画像との間の差引きにより
差分画像を形成し、該差分画像を走査するように部品の
移送方向に沿って前記テンプレート・メモリに画像デー
タを記憶させる画像範囲を定めるウインドを移動させ、
最大面積画像を得る位置を検出し、該位置における最大
面積画像に対応する画像データを前記テンプレート・メ
モリに記憶させるようにしたことを特徴とする部品姿勢
判別装置の教示方法、によって達成される。

【００１７】

【作用】正方向姿勢の部品を操作者がラインセンサの前
方を流す。又、逆方向の姿勢の部品も流す。これによ
り、教示装置内ではこれら姿勢の画像を相差し引くこと
により差分画像を形成する。この差分画像は正方向と、
逆方向の差異を黒画素で表わすものであるからウインド
を移動させてこの黒画素による最大面積画像を得る位置
を検出すれば、正方向又は逆方向、すなわち正方向の姿
勢を自動的にテンプレート・メモリに記憶することがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例により部品姿勢判別装
置について図面を参照して説明する。

【００１９】図１においては、ラインセンサの前をワー
クを操作者が正方向にして流すことにより、Ａなる入力
画像を得る。本実施例では、より正確に正方向のワーク
姿勢を記憶するために、何回かラインセンサの前を流
す。そして、今仮に次に正方向にながしたワークの画像
をＢとすれば、これらを重ね合わせることによりオーバ
ーラップした部分の画像を得ることができる。これを図
１でＣの画像で表わしているがＡ、Ｂ、Ｃなる重ね合わ
せ操作をラインセンサの前をワークを流すことにより自
動的に得ることができる。いわば、正方向姿勢の平均的
な画像がＣである。

【００２０】図２に示すように、今度は逆方向の姿勢の
部品を何回か流すことにＤ、Ｅ、Ｆなる画像を順次、得
ることにより、逆方向姿勢ワークの平均的画像を得るこ
とができる。

【００２１】このようにして正方向の平均的な画像を図
３においてＧとして表わし、又、逆方向姿勢のワークの
平均的な画像をＨとして表わす。そして本発明によれ
ば、平均的な画像ＧとＨとの差分をとる。すなわち、共
通の黒画素の部分は白抜きとなり、重なっていない部分
が黒画素となり、これがＩで示される。

【００２２】この差分画像Ｉに対し、ウインド９０を矢
印の方向に所定の速度で移動させる。この場合、ウイン
ド９０は従来例と同様に３本のラインでなっているもの
とする。この３本のラインでなるウインド９０が停止し
ている差分画像Ｉを操作するときに順次、規定された位
置での黒画素の数をインプットしていき、これを順次、
あるピッチで定められた位置での黒画素の数を順次、カ
ウントしていき、これが最大値となる位置でウインド９
０の位置を定める。図３の例ではこのような位置は２箇
所あるが、前方におけるすなわち、ワークの先端部がラ
インセンサの前に到達してから前方側に設定されたウイ
ンド９０に達して黒画素が所定値以上カウントすれば、
正姿勢であると判断することができる。

【００２３】以上述べたように本発明の方法によれば、
ワークの正姿勢又は逆姿勢に対するウインドの位置を自
動的に設定することができ、操作者に面倒な作業を行な
わせない。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００２５】例えば以上の実施例では、正方向と逆方向
の姿勢の差分画像を正確に得るために、それぞれ重ね合
わせ操作を行なわせることにより、いわば平均的画像を
得るようにしたが、勿論これは部品の移送状態によって
は、１回宛流すことにより差分画像を得ることができ
る。又、部品の形状については図示されたものに限らな
いことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の部品姿勢判
別装置によれば、部品の正姿勢に対するウインドの位置
を自動的に設定することができ、操作を円滑に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の操作方法を説明するための模式図であ
る。

【図２】同様に操作を説明するための模式図である。

【図３】同様に同操作を説明するための模式図である。

【図４】従来例の部品姿勢判別装置のブロック図であ
る。

【図５】図４における要部のブロック図である。

【図６】図４の装置で姿勢判別されるワークの例を示す
正面図である。

【図７】同装置において適用される搬送装置の一例を示
す断面図である。

【図８】Ａは他従来例の部品姿勢選別装置の教示方法を
示す模式図であり、Ｂも同様な模式図である。

【符号の説明】

９０ ウインド Ｉ 差分画像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライン方向と交差する向きに移送される
   部品を撮像するライン型のイメージセンサ、このイメー
   ジセンサが順次送出する１ライン分の画像データのうち
   画像取込み用同期信号に同期する画像データを取込む同
   期回路、この同期回路が取込んだ画像データを順次入力
   して部品を検知する物体検知回路、この物体検知回路が
   部品を検知している間の前記画像データを順次入力され
   るマッチング・メモリ、教示装置により教示された部品
   特徴部分の画像データを格納するテンプレート・メモリ
   及び前記マッチング・メモリの画像データを該テンプレ
   ート・メモリの画像データと比較する判定回路を備えた
   部品姿勢判別装置の教示方法において、前記教示装置
   は、正方向姿勢の部品の画像と逆方向姿勢の部品の画像
   との間の差引きにより差分画像を形成し、該差分画像を
   走査するように部品の移送方向に沿って前記テンプレー
   ト・メモリに画像データを記憶させる画像範囲を定める
   ウインドを移動させ、最大面積画像を得る位置を検出
   し、該位置における最大面積画像に対応する画像データ
   を前記テンプレート・メモリに記憶させるようにしたこ
   とを特徴とする部品姿勢判別装置の教示方法。
2. 【請求項２】 前記正方向姿勢及び逆方向姿勢の部品の
   画像は、各々の姿勢で部品を複数回、前記イメージセン
   サの前方を移送させ、このとき該イメージセンサで検出
   される複数の画像を重合させて、全てが重合する部分と
   している請求項１に記載の部品姿勢判別装置の教示方
   法。