JPH06160022A - 画像位置補正装置 - Google Patents

画像位置補正装置

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JPH06160022A
JPH06160022A JP4332528A JP33252892A JPH06160022A JP H06160022 A JPH06160022 A JP H06160022A JP 4332528 A JP4332528 A JP 4332528A JP 33252892 A JP33252892 A JP 33252892A JP H06160022 A JPH06160022 A JP H06160022A
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plane
real
mark
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JP4332528A
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Shinichi Takahashi
慎一 高橋
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動で偏倚角度、比率、および偏倚量を計算
できる画像位置補正装置を提供する。 【構成】 MPU26は、駆動手段14にてマーク20
a、b付きのワーク12が載せられたテーブル10を実
平面上で移動および回転させ、各移動および回転の前後
のマーク20a、bの実平面座標値を求めると共に、カ
メラ16a、bで捕らえた実画像を論理平面における論
理画像データとして第1メモリ24aから第3メモリ2
4cに記憶する。マーク20a、bの実平面座標値と各
メモリ24a〜24c内のマーク20a、bの論理平面
座標値とから、論理平面座標系と実平面座標系の間の座
標変換パラメータとしての実平面座標軸に対する論理平
面座標軸の偏倚角度と距離の比率と実平面座標原点に対
する論理平面座標原点の偏倚量を求める。MPU26
は、この座標変換パラメータを使用し、テーブル10上
のワーク12をカメラ16a、bで捕らえながら所定位
置に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像位置補正装置に関
し、一層詳細には位置決めのためのマークを有するワー
クを保持・移動・回転させるテーブルの直交座標系と、
ワークの画像処理を行う論理平面の直交座標系との間の
座標変換パラメータを自動的に生成する画像位置補正装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えばワークの位置決めを行うに
は、計算機を利用した画像位置補正装置が使用されてい
る。この画像位置補正装置には、ワークを保持可能であ
り、基準となるX−Y直交座標系平面である実平面内を
X−Y方向へ移動可能であると共に、実平面に対して垂
直な軸線を中心に回転可能なテーブルと、テーブルを移
動および回転させるための駆動手段と、実平面を捕らえ
た視野内の画像を画素毎のデータである実画像データと
して取り込むためのカメラと、テーブルが初期位置に在
るときの実画像データを基に、X−Y直交座標系平面で
あり視野と同一の広がりを有する論理平面における画素
のデータである論理画像データを構成するための第1メ
モリと、カメラを介して実画像データを取り込み、第1
メモリへ論理画像データとして記憶し、駆動手段を介し
てテーブルを移動させる制御手段とから構成されてい
る。
【0003】さらに、一般的にテーブルが移動及び回転
する実平面の座標系と、入力手段の視野と同一の広がり
を有する論理平面の座標系との間にはズレが生じている
ため、カメラにより論理平面の座標系内に取り込まれた
論理画像データが実平面座標系内のどの位置に対応する
かを演算するための座標変換パラメータである両座標系
間の偏倚角度(両座標系間の角度のズレ量)、比率(論
理平面座標系の1画素に対する実平面座標系の距離の比
率)、および偏倚量(両座標系の座標原点のズレ量)を
記憶するための第2メモリが画像位置補正装置内に設け
られている。なお、上記偏倚角度、比率、および偏倚量
は次の手順にて算出された後、第2メモリ内に作業者に
より入力されている。
【0004】作業者がテーブル上に基準となる物体、
例えばマークが表示されたワークを載せる。 作業者が駆動手段を操作してテーブルを移動させ、マ
ークを実平面座標系内で初期位置(第1座標)から、例
えばX軸と平行な方向へ所定距離だけ離れた第1の移動
位置(第2座標)まで移動させると共に、論理平面内で
のマークの移動前の第3座標と移動後の第4座標とをカ
メラを介して読み取る。 作業者が駆動手段を操作して、テーブルを実平面の座
標原点を中心に所定角度だけ回転させ、マークを実平面
座標内で初期位置から第3の移動座標(第5座標)まで
回転移動させると共に、論理平面座標系内でのマークの
移動後の第6座標をカメラを介して読み取る。 作業者は第3座標と第4座標とから両座標間の長さを
計算し、長さと所定距離とから論理平面の1画素に対す
る実平面の距離の比率を計算で求める。また、第3座標
と第4座標とから実平面の座標軸に対する論理平面の座
標軸の偏倚角度を計算して求める。 さらに、作業者は回転前の第1座標と第3座標、回転
後の第5座標と第6座標、および上記の比率と偏倚角度
とから、実平面の座標原点と論理平面の座標原点との間
の偏倚量を計算で求める。
【0005】上記構成により、画像位置補正装置は、制
御手段が、カメラを介して第1メモリへ取り込まれた論
理画像データからワークの論理平面の座標を計算し、さ
らに入力されている座標変換パラメータを用いてワーク
の実平面の座標を計算した後、実平面座標内の目的位置
の座標への移動量、移動方向、および回転角度を計算
し、駆動手段を介してテーブルを移動させることで、ワ
ークを目的位置に位置決めする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の画像位置補正装置には次のような課題がある。偏
倚角度、比率、および偏倚量を計算するための基礎デー
タとなるマークの座標の計測は、駆動手段を制御してテ
ーブルを移動・回転させて求める必要があるため、画像
位置補正装置を操作できる専門の作業者でないと行えな
い上、偏倚角度、比率、および偏倚量を作業者が計算し
ているために時間がかかるという課題がある。従って、
本発明は自動で偏倚角度、比率、および偏倚量を計算で
きる画像位置補正装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は次の構成を備える。すなわち、位置決めのため
のマークが付されたワークを保持可能であり、基準とな
るX−Y直交座標系平面である実平面内をX−Y方向へ
移動可能であると共に、該実平面に対して垂直な軸線を
中心に回転可能なテーブルと、該テーブルを移動および
回転させるための駆動手段と、前記マークを含む実平面
を捕らえた視野内の画像を画素毎のデータである実画像
データとして取り込むための入力手段と、前記マークが
初期位置に在るときの前記実画像データを基に、X−Y
直交座標系平面であり前記視野と同一の広がりを有する
論理平面における画素のデータである第1の論理画像デ
ータを構成するための第1の記憶手段と、前記マークが
前記実平面内において、前記初期位置に対し所定距離X
方向またはY方向へ移動した第1の移動位置に在るとき
の実画像データを基に、前記論理平面における画素のデ
ータである第2の論理画像データを構成するための第2
の記憶手段と、前記マークが前記実平面内において、前
記初期位置または前記第1の移動位置に対し所定角度回
転移動した第2の移動位置に在るときの実画像データを
基に、前記論理平面における画素のデータである第3の
論理画像データを構成するための第3の記憶手段と、前
記第1の論理画像データと第2の論理画像データから前
記実平面の座標軸に対する前記論理平面の座標軸の偏倚
角度、および前記論理平面上における所定数の画素に対
する前記実平面上における距離の比率を求め、前記第1
の論理画像データまたは第2の論理画像データと前記第
3の論理画像データから前記実平面の座標軸原点に対す
る前記論理平面の座標軸原点のX−Y方向の偏倚量とを
求める演算手段と、前記入力手段を介して前記実画像デ
ータを取り込み、前記第1の記憶手段へ第1の論理画像
データとして記憶し、前記駆動手段を介して前記マーク
を前記第1の移動位置または第2の移動位置へ移動さ
せ、前記入力手段を介して前記実画像データを取り込
み、前記第2の記憶手段へ前記第2の論理画像データと
して記憶し、または前記第3の記憶手段へ前記第3の論
理画像データとして記憶し、前記演算手段を介して前記
偏倚角度、比率および偏倚量を求める制御手段とを具備
することを特徴とする。
【0008】
【作用】制御手段が、入力手段を介してマークが初期位
置に在るときの実画像データを取り込み、第1の記憶手
段へ第1の論理画像データとして記憶し、駆動手段を介
してマークを第1の移動位置または第2の移動位置へ移
動させた後、再度入力手段を介して実画像データを取り
込み、第2の記憶手段へ第2の論理画像データとして記
憶し、または第3の記憶手段へ第3の論理画像データと
して記憶し、演算手段を介して第1の論理画像データと
第2の論理画像データから実平面の座標軸に対する論理
平面の座標軸の偏倚角度と論理平面上の所定数の画素に
対する実平面上の距離の比率を求め、第1の論理画像デ
ータまたは第2の論理画像データと第3の論理画像デー
タから実平面の座標軸原点に対する論理平面の座標軸原
点のX−Y方向の偏倚量を求めるため、専門の作業者が
不要となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。まず、図1と共に本実施例の画像位
置補正装置の構成について説明する。なお、本実施例の
画像位置補正装置は、ワークの一例であるグリーンシー
トの位置合わせを行う画像位置補正装置である。
【0010】10は、グリーンシート12を保持可能で
あり、基準となるX−Y直交座標系平面である実平面内
をX−Y方向へ移動可能であると共に、実平面に対して
垂直な軸線を中心にθ方向へ回転可能なテーブルであ
る。14は、テーブル10を移動および回転させるため
の駆動手段であり、例えばモータ等を用いて構成されて
いる。また、16a、16bは、実平面を捕らえた視野
内の画像を画素毎のデータである実画像データとして取
り込むための入力手段としての第1カメラと第2カメラ
であり、第1カメラ16aと第2カメラ16bはテーブ
ル10の上方に、その視野18a、18b内にテーブル
10に保持されたグリーンシート12上のマーク20
a、20bを捕らえるように設置されている。また、第
1カメラ16aおよび第2カメラ16bには、CCD素
子群(不図示)が内蔵されているため、各視野18a、
18b内におけるマーク20a、20b画像を構成する
画素毎の電圧データを出力可能となっている。
【0011】22はROMであり、画像位置補正装置を
制御するマイクロプロセッサのオペレーティングシステ
ムや、テーブル10の制御プログラム、座標変換パラメ
ータの計算プログラム等が記憶されている。なお、RO
M22の制御プログラム、座標変換パラメータの計算プ
ログラム等はICメモリカードやフレキシブルディスク
等の外部メモリに記憶しておいてもよい。
【0012】24はRAMであり、メモリエリアを少な
くとも第1メモリ24a、第2メモリ24b、第3メモ
リ24cに分割されている。第1の記憶手段である第1
メモリ24aには、マーク20aが初期位置Aに在ると
きの実画像データを基に、X−Y直交座標系平面であり
視野と同一の広がりを有する論理平面における画素のデ
ータである第1の論理画像データを記憶する。第2の記
憶手段である第2メモリ24bには、マーク20aが実
平面内において、初期位置Aに対しX軸方向へ例えば所
定距離α移動した第1の移動位置Bに在るときの実画像
データを基に、論理平面における画素のデータである第
2の論理画像データを記憶する。第3の記憶手段である
第3メモリ24cは、マーク20aが実平面内におい
て、例えば第1の移動位置Bに対し実平面の座標原点O
tを中心に所定角度β回転移動した第2の移動位置Cに
在るときの実画像データを基に、論理平面における画素
のデータである第3の論理画像データを記憶する。その
他、RAM24には後述する手順で求められた座標変換
パラメータや、入力されたコマンド、演算結果等が記憶
される。
【0013】26は制御手段および演算手段としての機
能を有するMPUである。制御手段としてMPU26
は、カメラ16a、16bを介して実画像データを取り
込むと共に、取り込まれた実画像データを論理画像デー
タとして各メモリへ記憶させ、また駆動手段14を制御
してテーブル10を移動・回転させる。また、演算手段
としてMPU26は、各メモリへ記憶された各論理画像
データからグリーンシート12上のマーク20a、20
bの論理座標を求めると共に、第1の論理画像データと
第2の論理画像データを基に得られた論理座標から実平
面の座標軸に対する論理平面の座標軸の偏倚角度θ1、
および論理平面上における1画素に対する実平面上にお
ける距離の比率P1を求め、第2の論理画像データと第
3の論理画像データを基に得られた論理座標から実平面
の座標軸原点Otに対する論理平面の座標軸原点Ocの
X−Y方向の偏倚量Q1(実平面の座標上での論理平面
の座標軸原点の座標)を求める。なお、本実施例では、
比率P1は論理平面上の最小単位である1画素に対する
実平面上での距離としたが、例えば複数画素を最小単位
とした実平面上での距離としても良い。その他、MPU
26は演算および装置各部の制御を、制御プログラムお
よびオペレータの指示に従って行う。
【0014】また、MPU26には入力装置の一例であ
るキーボード(不図示)が接続されており、オペレータ
がMPU26へ各種コマンドやデータを入力する。入力
装置としてはキーボードに限らずマウス等種々の物が用
いられる。また、オペレータがMPU26へ各種コマン
ドやデータを入力する際に、MPU26へ入力されたコ
マンドやデータを表示したり、MPU26が演算等で処
理した情報等を出力するための出力装置、例えばディス
プレイ(CRTまたはLCD)等を設けても良い。
【0015】次に、図1、図2、および図3のフローチ
ャートを参照して、グリーンシート12の位置決めを行
うに当たって必要となる各カメラの論理平面の座標系か
ら実平面の座標系への座標変換パラメータを求める動作
(キャリブレーション動作)について詳細に説明する。
まず、第1カメラのキャリブレーション動作について説
明する。なお、グリーンシート12は搬送装置(不図
示)により、そのマーク20a、20bがそれぞれ第1
カメラ16aの視野18a内、および第2カメラ16b
の視野18b内となるようにテーブル10上に配置され
ている。キャリブレーション動作の開始指示が入力され
ると(ステップ100)、MPU26はROM22から
キャリブレーション制御プログラム等を読出し、RAM
24の各メモリをクリアする(ステップ102)。次
に、MPU26は第1カメラ16aを介して視野18a
内の実画像データを取り込み(ステップ104)、第1
の論理画像データとして第1メモリ24aに記憶させる
(ステップ106)。
【0016】次に、MPU26は駆動手段14を制御し
て、テーブル10を駆動し、マーク20aを図2(a)
のようにX軸方向に平行に所定距離α移動させる(ステ
ップ108)。なお、マーク20aは初期位置At(X
t1、Yt1)から第1の移動位置Bt(Xt2、Yt
2)まで移動する。その後、MPU26は第1カメラ1
6aを介して視野18a内の実画像データを取り込み
(ステップ110)、第2の画像データとして第2メモ
リ24bに記憶させる(ステップ112)。
【0017】次に、MPU26は再度駆動手段14を制
御して、テーブル10を移動および回転させ、マーク2
0aを図2(b)のように第1の移動位置Bから実平面
の座標原点Otを中心に所定角度β回転移動した第2の
移動位置Ct(Xt3、Yt3)まで移動させる(ステ
ップ114)。なお、この際にも第2の移動位置Cは第
1カメラ16aの視野18a内に含まれている。その
後、MPU26は第1カメラ16aを介して視野18a
内の実画像データを取り込み(ステップ116)、第3
の画像データとして第3メモリ24cに記憶させる(ス
テップ118)。以上で座標変換パラメータの基礎デー
タの取得が終了する。
【0018】次に、MPU26は、第1メモリ24aに
記憶された第1の画像データからマーク20aの論理平
面での初期位置Acの座標(Xc1、Yc1)を求め、
第2メモリ24bに記憶された第2の画像データからマ
ーク20aの第1の移動位置Btに対応する論理平面で
の点Bcの座標(Xc2、Yc2)を求め、第3メモリ
24cに記憶された第3の画像データからマーク20a
の第2の移動位置Ctに対応する論理平面での点Ccの
座標(Xc3、Yc3)を求めてそれぞれRAM24内
に記憶する(ステップ120)。次に、MPU26は求
められた初期位置Ac、点Bc、および点Ccの座標を
基に、ROM24内に記憶された座標変換パラメータの
計算プログラムに従って座標変換パラメータとしての偏
倚角度θ1、比率P1、および偏倚量Q1を求め(ステ
ップ122)、RAM24内に記憶する(ステップ12
4)。また、ステップ122で全ての座標変換パラメー
タを求める代わりに、偏倚角度θ1と比率P1はステッ
プ112とステップ114の間で求め、ステップ122
では偏倚量Q1を求めるようにしても良い。また、ステ
ップ114でのテーブル10の移動は、移動前の座標と
移動後の座標が計測できれば良く、必ずしもステップ1
08での移動位置を始点として移動する必要はない。
【0019】なお、座標変換パラメータの演算処理につ
いて説明すると、まず初期位置Acと点Bcの座標を基
に下記の数式1を用いて偏倚角度θ1を求める。
【数1】 次に、同じく初期位置Acと点Bcの座標を基に下記の
数式2を用いて比率P1を求める。
【数2】 最後に、点Bcの座標、点Ccの座標、偏倚角度θ1、
および比率P1を基に下記の数式3を用いて偏倚量Q1
を求める。
【数3】 従って、上述した手順で求めた座標変換パラメータを用
いて、論理平面座標(Xc、Yc)から実平面座標(X
t、Yt)への変換は、下記の数式4を用いて行えるこ
ととなる。
【数4】
【0020】第2カメラについても、上述した第1カメ
ラと同様にしてキャリブレーション動作を行い、座標変
換パラメータを求める.
【0021】次に、図4のフローチャートを画像位置補
正装置の位置決め動作について説明する。まず、位置決
め動作の開始指示が入力されると(ステップ200)、
搬送装置(不図示)により運ばれたワーク12をテーブ
ル10上に保持する(ステップ202)。次に、MPU
26はRAM24の各メモリをクリアし、第1カメラ1
6aを介して視野18a内の実画像データを取り込み、
第1の論理画像データとして第1メモリ24aに記憶さ
せる。また、同様に第2カメラ16bを介して視野18
b内の実画像データを取り込み、第2の論理画像データ
として第2メモリ24bに記憶させる(ステップ20
4)。次に、MPU26は第1メモリ24aおよび第2
メモリ24b内の論理画像データから、ワーク12に付
されたマーク20a、20bのそれぞれの論理平面の座
標を求め(ステップ206)、各座標について上記の数
式4を用いて実平面上での各マーク20a、20bの座
標を計算する(ステップ208)。
【0022】さらに、MPU26は、予め決められた実
平面上での位置決め位置座標と計算した各マーク20
a、20bの座標とから、テーブル10の移動量および
回転角度を求め、制御手段14を制御してテーブル10
を駆動し、ワーク12を予め決められた位置に位置決め
する(ステップ210)。最後に、ワーク12に加工装
置(不図示)により加工等が施されたのち、MPU26
はテーブル10を制御して、ワーク12の保持を解除す
る(ステップ212)。また、上記ステップを繰り返す
ことで、一旦座標変換パラメータを求めたのちは、ワー
クの位置決めを連続して行える。
【0023】以上、本発明の好適な実施例について種々
述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改
変を施し得るのはもちろんである。
【0024】
【発明の効果】本発明に係る画像位置補正装置を用いる
と、制御手段が、入力手段を介してマークが初期位置に
在るときの実画像データを取り込み、第1の記憶手段へ
第1の論理画像データとして記憶し、駆動手段を介して
マークを第1の移動位置または第2の移動位置へ移動さ
せた後、再度入力手段を介して実画像データを取り込
み、第2の記憶手段へ第2の論理画像データとして記憶
し、または第3の記憶手段へ第3の論理画像データとし
て記憶し、演算手段を介して第1の論理画像データと第
2の論理画像データから実平面の座標軸に対する論理平
面の座標軸の偏倚角度と論理平面上の所定数の画素に対
する実平面上の距離の比率を求め、第1の論理画像デー
タまたは第2の論理画像データと第3の論理画像データ
から実平面の座標軸原点に対する論理平面の座標軸原点
のX−Y方向の偏倚量を求めるため、座標変換パラメー
タが自動的に短時間で得られ、専門の作業者が不要とな
り、作業効率が向上する等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像位置補正装置の実施例の構成
を示したブロックダイアグラム。
【図2】その画像位置補正装置のキャリブレーション動
作時の実平面座標系と論理平面系の関係を示す図であ
り、(a)はマークをX軸方向へ直線移動した際の図、
(b)はマークを実平面の座標原点を中心に回転させた
際の図である。
【図3】キャリブレーション動作を示したフローチャー
ト。
【図4】位置決め動作を示したフローチャート。
【符号の説明】
10 テーブル 12 ワーク 14 駆動手段 16a 第1カメラ 16b 第2カメラ 18a、18b 視野 20a、20b マーク 24a 第1メモリ 24b 第2メモリ 24c 第3メモリ 26 MPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位置決めのためのマークが付されたワー
    クを保持可能であり、基準となるX−Y直交座標系平面
    である実平面内をX−Y方向へ移動可能であると共に、
    該実平面に対して垂直な軸線を中心に回転可能なテーブ
    ルと、 該テーブルを移動および回転させるための駆動手段と、 前記マークを含む実平面を捕らえた視野内の画像を画素
    毎のデータである実画像データとして取り込むための入
    力手段と、 前記マークが初期位置に在るときの前記実画像データを
    基に、X−Y直交座標系平面であり前記視野と同一の広
    がりを有する論理平面における画素のデータである第1
    の論理画像データを構成するための第1の記憶手段と、 前記マークが前記実平面内において、前記初期位置に対
    し所定距離X方向またはY方向へ移動した第1の移動位
    置に在るときの実画像データを基に、前記論理平面にお
    ける画素のデータである第2の論理画像データを構成す
    るための第2の記憶手段と、 前記マークが前記実平面内において、前記初期位置また
    は前記第1の移動位置に対し所定角度回転移動した第2
    の移動位置に在るときの実画像データを基に、前記論理
    平面における画素のデータである第3の論理画像データ
    を構成するための第3の記憶手段と、 前記第1の論理画像データと第2の論理画像データから
    前記実平面の座標軸に対する前記論理平面の座標軸の偏
    倚角度、および前記論理平面上における所定数の画素に
    対する前記実平面上における距離の比率を求め、前記第
    1の論理画像データまたは第2の論理画像データと前記
    第3の論理画像データから前記実平面の座標軸原点に対
    する前記論理平面の座標軸原点のX−Y方向の偏倚量と
    を求める演算手段と、 前記入力手段を介して前記実画像データを取り込み、前
    記第1の記憶手段へ第1の論理画像データとして記憶
    し、前記駆動手段を介して前記マークを前記第1の移動
    位置または第2の移動位置へ移動させ、前記入力手段を
    介して前記実画像データを取り込み、前記第2の記憶手
    段へ前記第2の論理画像データとして記憶し、または前
    記第3の記憶手段へ前記第3の論理画像データとして記
    憶し、前記演算手段を介して前記偏倚角度、比率および
    偏倚量を求める制御手段とを具備することを特徴とする
    画像位置補正装置。
JP4332528A 1992-11-17 1992-11-17 画像位置補正装置 Pending JPH06160022A (ja)

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