JPH0767102A - パーツフィーダの画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 搬送路上の撮像部に生じた汚れや傷具合に応
じてしきい値を決定し、そのしきい値によって２値化さ
れた画像出力に基づいて部品の形状等を判別できるよう
なパーツフィーダの画像処理装置を提供する。 【構成】 搬送路上で下方から照らし出された撮像部分
に部品が搬送される前に、カメラ２は汚れや傷の生じた
撮像部分を撮像して背影画像を取込む。その画像出力は
Ａ／Ｄコンバータ７で濃淡データに変換され濃淡メモリ
１７に記憶される。ＣＰＵ１８はその濃淡データを用い
てしきい値を演算し比較回路８に入力する。次に、部品
を撮像部分に搬送し、撮像部分の画像出力をＡ／Ｄコン
バータ７で濃淡データに変換して比較回路８に入力す
る。比較回路８は画像出力としきい値とを比較し２値化
し、２値データを２値メモリ２５に入力する。ＣＰＵ１
８は２値メモリ２５に記憶された２値データをもとに部
品の形状等を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はパーツフィーダの画像
処理装置に関し、特に、振動を与えながら部品を搬送す
るパーツフィーダにおいて、搬送される部品を撮像して
その姿勢や方向や形状などを判別することができるよう
な画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーツフィーダは、部品に振動を与えな
がら搬送し、所定の撮像部分に搬送された部分に光源か
ら光を照射し、そのシルエット像をＣＣＤカメラで撮像
する。そして、その撮像出力を画像処理し、その部品の
姿勢や形状を判別して所望の姿勢や形状でない部品を空
気噴出装置から圧縮空気を噴出して排除する。

【０００３】図５は、上述のパーツフィーダによって部
品の姿勢を判別する動作を説明するための図であり、特
に、図５（ａ）は、ＣＣＤカメラで撮像された部品の画
像の一例であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ｂラ
インにおける濃淡データとしきい値との関係を示した図
であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の濃淡データを２値
化した２値データを示した図である。

【０００４】搬送路上の所定の撮像部分に部品３が搬送
されると、ＣＣＤカメラは、搬送方向であるＸ方向に対
して垂直方向で水平走査線を走査して、部品３を図５
（ａ）に示すように画像１内で撮像する。図５（ａ）に
おけるＡ−Ｂラインの撮像出力は、図５（ｂ）に示すよ
うな濃淡データとして出力される。濃淡データは、図５
（ｂ）における所定のしきい値で２値化され、図５
（ｃ）に示すような２値データとして記憶される。２値
データは撮像された部品の形状などを表現できるように
演算され、その演算結果に基づいて、撮像された部品
は、予めティーチングされた部品と同じ姿勢や形状であ
るか判別される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、搬送されて
くる部品には、錆や油などが付着しているものが含まれ
ている場合がある。この場合には、部品に付着した錆や
油が撮像部分の一部を汚したり傷つけたりしてしまう。
これによって、部品判別に以下のような問題が生じる。

【０００６】図６は、そのように撮像部分が汚れたり傷
つけられた場合の部品の判別における問題を説明するた
めの図であり、特に、図６（ａ）は、ＣＣＤカメラで撮
像された部品と汚れの画像の一例であり、図６（ｂ）
は、図６（ａ）のＡ−Ｂラインにおける濃淡データとし
きい値との関係を示した図であり、図６（ｃ）は、図６
（ｂ）の濃淡データを２値化した２値データを示した図
である。

【０００７】図６（ａ）に示した部品の形状や姿勢が図
５（ａ）に示したものと同じであるとすれば、部品判別
のための２値データは同じであるはずであるが実際は異
なる。すなわち、図６（ａ）におけるＡ−Ｂラインの撮
像出力は、図６（ｂ）に示すように部品３と汚れ５とに
よって輝度の低下した濃淡データとして出力される。こ
の濃淡データを所定のしきい値で２値化すると、図６
（ｃ）に示すような２値データとなる。この２値データ
は、図５（ｃ）に示した２値データに比べて幅の広いも
のである。これは、図６（ｂ）において濃淡データの○
で示した部分がしきい値を下回ってしまった部分を含む
からである。ここで、しきい値のレベルを下げればこの
ような事態を回避できるとも考えられるが、錆や油の付
着した部品を搬送し続ければ撮像部分の汚れ具合は増加
するので、いずれは図６（ｂ）に示すような状態になる
と考えられる。したがって、このように汚れをも２値化
した２値データが演算されても、撮像された部品の判別
を正確には行なうことができない。

【０００８】一方、２値データに基づいて部品の形状や
姿勢などを判別するのではなく、濃淡データをそのまま
記憶し各走査線ごとに微分すれば、その変化量の大きな
位置を部品のエッジとして検出できるとも考えられる。
しかし、この場合には微分演算のための時間が必要であ
り、また変化量に対してしきい値を決定することは困難
である等の問題があり、画像処理の高速化には不適当で
ある。

【０００９】ゆえに、この発明は、上記のような問題を
解決し、たとえば部品に付着した錆や油によって撮像部
分が汚れたり傷つけられたりしてしまうというような後
発的な要因が発生したとしても、部品に関する撮像出力
のみを２値化して部品の形状などを高速に判別できるよ
うなパーツフィーダの画像処理装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るパ
ーツフィーダの画像処理装置は、振動を与えながら部品
を搬送路上で順次搬送し、撮像位置に搬送された部品を
撮像し、その撮像出力を所定のしきい値で２値化して記
憶し、部品の方向や形状や姿勢などを判別して異種の部
品を排除し、所望の部品のみを通過させるパーツフィー
ダにおいて、部品を搬送させる前に、撮像位置を撮像し
た画像に基づいて、各画素ごとにしきい値を決定するし
きい値決定手段と、撮像出力としきい値決定手段で決定
されたしきい値とを比較して順次２値化する比較手段と
を備える。

【００１１】請求項２では、請求項１のしきい値決定手
段は、所定の時間間隔で撮像された撮像部分における画
像の時間変化に応答して、しきい値を決定する。

【００１２】

【作用】この発明に係るパーツフィーダの画像処理装置
は、汚れや傷などの生じた部分を含む撮像位置を撮像
し、その画像に基づいてしきい値を各画素ごとに決定
し、部品を撮像した撮像出力と決定されたしきい値とを
比較することで２値化できる。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明の一実施例によるパーツフ
ィーダの画像処理装置の概略ブロック図である。

【００１４】図１を参照して、下方から光源によって照
らされた搬送路上の撮像部分を撮像するために、たとえ
ばＣＣＤカメラのようなカメラ２が設けられる。その撮
像出力は、Ａ／Ｄコンバータ７に入力されてデジタル信
号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ７の出力は、濃淡メ
モリ１７および比較回路８に入力される。濃淡メモリ１
７に記憶された背影画像に関する濃淡データは、ＣＰＵ
１８に入力されて演算され、しきい値が決定される。Ｃ
ＰＵ１８は決定したしきい値を比較回路８に入力する。
比較回路８はＡ／Ｄコンバータ７によって入力される部
品や汚れなどを含む画像出力をしきい値と比較して２値
化し、２値メモリ２５に入力する。２値メモリ２５は入
力された２値データを記憶し、ＣＰＵ１８によって部品
の形状等の演算が行なわれる。

【００１５】図２は、図１に示した実施例の動作を説明
するためのフロー図であり、図３は、図１に示した実施
例の動作を具体的に説明するための図である。特に、図
３（ａ）は、撮像部分に汚れが生じた状態の画像の一例
であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ｂラインに沿
う濃淡データＤ_b としきい値Ｄ_m を示した図であり、図
３（ｃ）は、図３（ａ）における画像に部品が搬送され
た状態の画像の一例であり、図３（ｄ）は、図３（ｃ）
のＡ−Ｂラインに沿う濃淡データＤ_p としきい値Ｄ_m を
示した図であり、図３（ｅ）は、図３（ｄ）の濃淡デー
タＤ_p を２値化した２値データを示した図である。以
下、図２および図３を参照して動作について具体的に説
明する。

【００１６】撮像部分には、錆や油などが付着した部品
が搬送されることで、汚れや傷が生じている。撮像部分
の背影画像を撮像するためには、撮像部分に部品を進入
させないような機構が必要であり、その機構としてたと
えばストッパを用いる。これにより、撮像部分には部品
が進入しないため、カメラ２は水平走査線を走査して、
図３（ａ）に示すような汚れ５を生じた撮像部分の背影
画像３５を撮像する。撮像された背影画像３５の撮像出
力は、Ａ／Ｄコンバータ７でデジタル信号に変換され、
たとえば水平走査線の１本である図３（ａ）のＡ−Ｂラ
インに沿って図３（ｂ）の濃淡データＤ_b で示される信
号が出力される。この濃淡データＤ_b は、撮像部分が下
方から照らし出されているため、図３（ａ）の汚れ５に
相当する部分の輝度が低下した信号になっている。この
濃淡データＤ_b は濃淡メモリ１７に格納される。ＣＰＵ
１８は、図３（ｂ）に示すようなしきい値Ｄ_m を得るた
めに、濃淡データＤ_b から所定の値Ａを引く演算を行な
う。しきい値Ｄ_m （Ｄ_m ＝Ｄ_b −Ａ）が決定されたの
で、撮像部分に部品が進入しないように動作していたス
トッパーの動作を停止し、部品を順次撮像部分へ搬送す
る。

【００１７】次に、汚れ５の生じた撮像部分に部品３が
搬送され、部品３と汚れ５とを伴う画像３６を図３
（ｃ）に示すようにカメラ２が水平走査線を走査して撮
像する。撮像された画像３６の画像出力は、Ａ／Ｄコン
バータ７でデジタル信号に変換され、図３（ｃ）のＡ−
Ｂラインに沿って図３（ｄ）の濃淡データＤ_p で示され
る信号が出力される。この濃淡データＤ_p は比較回路８
に入力され、比較回路８はＣＰＵ１８によって入力され
るしきい値Ｄ_m と濃淡データＤ_p とを画素ごとに順次比
較し図３（ｅ）に示すうよな２値データに２値化する。
さらに、比較回路８が、濃淡データＤ_p としきい値Ｄ_m
とを各画素ごとに比較するため、図示していないシリア
ル−パラレル変換器によって２値データはパラレルデー
タに変換される。このようにパラレルデータに変換され
た２値データは２値メモリ２５に格納される。ＣＰＵ１
８は、２値メモリ２５に記憶された２値データを演算
し、演算された部品と予めティーチングされた部品との
形状や姿勢を比較してその部品が所望の部品であるかの
判別を行なう。

【００１８】以上のような動作によって撮像部分に搬送
された部品の画像出力のみを２値化して記憶するが、撮
像部分に錆や油などの付着した部品が搬送されるたびに
汚れや傷の度合はひどくなる。したがって、部品の判別
が所定の設定回数行なわれた場合には、判別の回数をカ
ウントしているカウンタをリセットし、撮像部分にスト
ッパーによって部品が搬送されるのを停止させ、カメラ
２は撮像部分の背影画像を新たに撮像する。これによ
り、濃淡メモリ１７には汚れや傷の度合に応じた濃淡デ
ータＤ_p が記憶されるので、ＣＰＵ１８は新たなしきい
値を設定できる。したがって、ストッパーの動作を解除
し、部品を撮像部分に搬送すれば、新たなしきい値で部
品のみの画像出力を２値化できるとともに２値化メモリ
２５に記憶できる。

【００１９】なお、しきい値を求めるために背影画像の
濃淡データを所定の値で引いたが、これは撮像部分を下
方から照らしたシルエット像を２値化したためであり、
反射光を用いて部品の形状等を判別する場合には背影自
体が暗いため、背影画像の濃淡データに所定の値を加え
たものをしきい値として用いればよい。

【００２０】さらに、しきい値を求めるために用いた所
定の値ＡはＡ＝Ｋ・Ｄ_b （Ｋは定数）であってもよい。

【００２１】さらに、濃淡データＤ_b ，Ｄ_p 、しきい値
Ｄ_m および所定の値Ａは、説明を簡単にするために１つ
のデータであるかのように表現されたが、実際は走査線
番号と画素との関係でマトリックス状のデータである。

【００２２】図４は、図１に示した概略ブロック図にお
けるカメラを除く部分を具体的に示した回路図である。

【００２３】図４を参照して、カメラ２などで撮像部分
を撮像した撮像出力であるＮＴＳＣ信号は、Ａ／Ｄコン
バータ７に入力されてデジタル信号に変換される。Ａ／
Ｄコンバータ７の出力は、ＣＭＰ（コンパレータ）１１
の入力端子Ｐおよび３ステートゲート９に入力される。
３ステートゲート９は、信号を矢印ａまたは矢印ｂ方向
に伝達する状態もしくはｘ印ｃで示すようなどの方向に
も伝達しない状態の３つの状態をとる。後で説明する３
ステートゲート１３，１５，２１，２３も３ステートゲ
ート９と同様な３つの状態をとる。３ステートゲート９
の出力は３ステートゲート１３の入力に接続され、３ス
テートゲート９，１３の状態に応じて、３ステートゲー
ト９または３ステートゲート１３の出力はＣＭＰ１１の
入力端子Ｑに入力される。３ステートゲート１３の出力
は濃淡メモリ１７と３ステートゲート１５の入力に接続
される。ＣＭＰ１１の出力は、入力端子Ｐに入力された
信号と入力端子Ｑに入力された信号とを比較した１ビッ
トの信号であり、Ｓ／Ｐ変換回路１９に入力され、シリ
アル／パラレル変換される。Ｓ／Ｐ変換回路１９の出力
は３ステートゲート２１に入力され、３ステートゲート
２１の出力は２値メモリ２５および３ステートゲート２
３の入力に接続される。

【００２４】３ステートゲート２３と上述した３ステー
トゲート１５はともにＣＰＵ１８のデータバスに接続さ
れ、ＣＰＵ１８のアドレスバスからアドレス信号Ａ１が
アドレスセレクタ３１およびアドレスセレクタ３３に入
力される。アドレスセレクタ３１には、アドレス信号Ａ
１のほかにアドレスカウンタ２７の出力であるアドレス
信号Ａ２が入力されている。アドレスカウンタ２７は、
１ビットの信号を８ビットの信号に修正するための１／
８修正回路２９にアドレス信号Ａ２を出力する。１／８
修正回路２９の出力は、修正されてアドレス信号Ａ３と
なり、アドレスセレクタ３３に入力される。アドレスセ
レクタ３１は入力されるアドレス信号Ａ１，Ａ２の一方
を選択して濃淡メモリ１７に出力し、アドレスカウンタ
３３は入力されるアドレス信号Ａ１，Ａ３の一方を選択
して２値メモリ２５に出力する。

【００２５】次に、動作について説明する。まず、汚れ
や傷を含む撮像部分の背影画像に関する濃淡データＤ_b
を濃淡メモリ１７に格納させる動作について説明をす
る。設定条件として、３ステートゲート９，１３は矢印
ａの状態、３ステートゲート１５はｘ印ｃの状態および
アドレスセレクタ３１はアドレスカウンタ２７の出力で
あるアドレス信号Ａ２を選択するような設定を行なう。
このような設定条件の下で、ストッパーは部品が撮像部
分に進入するのを停止し、カメラ２が汚れの部分を含む
撮像部分を撮像して背影画像を取込む。カメラ２の撮像
出力であるＮＴＳＣ信号はＡ／Ｄコンバータ７に入力さ
れてデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信
号は、３ステートゲート９，１３，１５の状態からわか
るように３ステートゲート９，１３を介して、濃淡メモ
リ１７に入力される。濃淡メモリ１７は、アドレスカウ
ンタ２７の出力であるアドレス信号Ａ２によってアドレ
スが指定されており、その指定されたアドレスに入力さ
れたデジタル信号を濃淡データＤ_b として格納する。な
お、Ａ／Ｄコンバータ７の出力がＣＭＰ１１の入力端子
Ｐに、３ステートゲート９の出力がＣＭＰ１１の入力端
子Ｑに入力されているが、３ステートゲート２１の状態
をｘ印ｃの状態にしておけば、３ステートゲート２１の
出力が２値メモリ２５に記憶されることはない。

【００２６】次に、濃淡メモリ１７に格納された濃淡デ
ータＤ_b に基づいて、しきい値Ｄ_mを決定する動作につ
いて説明する。設定条件として、３ステートゲート１３
はｘ印ｃの状態、３ステートゲート１５は矢印ａの状態
およびアドレスセレクタ３１はＣＰＵ１８のアドレスバ
スからの出力であるアドレス信号Ａ１を選択するような
設定を行なう。このような設定条件により、ＣＰＵ１８
は濃淡メモリ１７に格納された濃淡データＤ_b を３ステ
ートゲート１５を介して、データバスに取込むことがで
きる。ＣＰＵ１８は、しきい値Ｄ_m を求めるために、Ｄ
_m ＝Ｄ_b −Ａというような演算を行ない、濃淡メモリ１
７のアドレスを指定するためにアドレスバスを介してア
ドレス信号Ａ１をアドレスセレクタ３１に出力する。ア
ドレスセレクタ３１はアドレス信号Ａ１を選択して濃淡
メモリ１７に出力するので、濃淡メモリ１７は、３ステ
ートゲート１５の状態を矢印ｂの状態にすれば濃淡デー
タＤ_b が書換えられたしきい値Ｄ_m を格納できる。な
お、３ステートゲート２３の状態をｘ印ｃの状態にして
おけば、３ステートゲート１５の出力が２値メモリ２５
に格納されなくて済む。

【００２７】次に、濃淡メモリ１７に書換えられて格納
されたしきい値Ｄ_m に基づいて、カメラ２の画像出力Ｎ
ＴＳＣ信号を２値化しながら２値化メモリ２５に格納す
る動作について説明する。設定条件として、３ステート
ゲート９，１５はｘ印ｃの状態、３ステートゲート１３
は矢印ｂの状態、３ステートゲート２１は矢印ａの状
態、アドレスセレクタ３１はアドレス信号Ａ２を選択お
よびアドレスセレクタ３３はアドレス信号Ａ３を選択す
るような設定を行なう。このような設定条件の下におい
て、部品が撮像部分に進入することを停止させていたス
トッパーの動作を止めることで、撮像部分には部品が順
次搬送される。カメラ２は部品と汚れとを含む撮像部分
の画像を取込み、Ａ／Ｄコンバータ７に入力する。Ａ／
Ｄコンバータの出力は、ＣＭＰ１１の入力端子Ｐに入力
される。アドレスカウンタ２７からアドレス信号Ａ２が
アドレスセレクタ３１を介して濃淡メモリ１７に入力さ
れているので、濃淡メモリ１７に格納されたしきい値Ｄ
_b が３ステートゲート１３を介してＣＭＰ１１の入力端
子Ｑに入力される。入力端子Ｑに入力されるしきい値Ｄ
_b はアドレスカウンタ２７がカウントするカウントごと
の信号であるため、ＣＭＰ１１は２つの入力をバイト単
位で比較してＰ＞Ｑの場合にＬレベルの１ビットの信号
をＳ／Ｐ変換回路１９に入力する。Ｓ／Ｐ変換回路１９
は、シリアルデータをたとえば８ビットようなパラレル
データに変換し、３ステートゲート２１を介して２値メ
モリ２５に入力する。２値メモリ２５は、アドレスカウ
ンタ２７の出力であるアドレス信号Ａ２が修正された８
ビットのアドレス信号Ａ３が入力されているので、パラ
レルデータを指定されたアドレスに格納できる。このよ
うに２値メモリ２５に格納されたパラレルデータは、Ｃ
ＭＰ１１によって、部品の部分のみがＬレベルとなった
２値データになっている。

【００２８】次に、２値メモリ２５に格納された２値デ
ータとティーチングされた部品のデータとを比較して、
撮像された部品が所望の形状や姿勢の部品であるかの判
別を行なうことについて説明する。設定条件として、３
ステートゲート２３は矢印ａの状態およびアドレスセレ
クタ３３はアドレス信号Ａ１を選択するような設定を行
なう。このような設定条件により、ＣＰＵ１８は、２値
メモリ２５に格納された２値データを３ステートゲート
２３を介して取込むことができ、予めティーチングされ
たデータと比較できる。この比較によって、撮像された
部品が予めティーチングされた部品と同じ形状や姿勢を
なしているかどうかの判別が行なわれる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、汚れ
や傷などの生じた撮像位置に搬送される部品を撮像して
も、その撮像出力を汚れや傷などに応じた各画素ごとの
しきい値に基づいて２値化するので、２値化されたデー
タをそのまま部品の形状等の判別に用いることができ、
高速な処理を行なえる。さらに、一定期間ごとに汚れや
傷などの生じた撮像部分を撮像することにより、汚れや
傷具合の時間変化に応答するしきい値を決定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるパーツフィーダの画
像処理装置の概略ブロック図である。

【図２】図１に示した実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。

【図３】図１に示した実施例の動作を具体的に説明する
ための図である。

【図４】図１に示した概略ブロック図の一部を除く部分
を具体的に示した回路図である。

【図５】従来のパーツフィーダの画像処理装置によって
部品の姿勢や形状などを判別する動作を説明するための
図である。

【図６】従来のパーツフィーダの画像処理装置によって
部品の姿勢や形状などを判別する上での問題を説明する
ための図である。

【符号の説明】

３ 部品 ５ 汚れ ７ Ａ／Ｄコンバータ ８ 比較回路 ９，１３，１５，２１，２３ ３ステートゲート １１ ＣＭＰ １７ 濃淡メモリ １８ ＣＰＵ １９ Ｓ／Ｐ変換回路 ２５ ２値メモリ ２７ アドレスカウンタ ２９ １／８修正回路 ３１，３３ アドレスセレクタ ３５ 背影画像 ３６ 画像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動を与えながら部品を搬送路上で順次
   搬送し、撮像位置に搬送された部品を撮像し、その撮像
   出力を所定のしきい値で２値化して記憶し、前記部品の
   方向や形状や姿勢などを判別して異種の部品を排除し、
   所望の部品のみを通過させるパーツフィーダにおいて、 前記部品を搬送させる前に、前記撮像位置を撮像した画
   像に基づいて、各画素ごとにしきい値を決定するしきい
   値決定手段と、 前記撮像出力と前記しきい値決定手段で決定されたしき
   い値とを比較して順次２値化する比較手段とを備えたパ
   ーツフィーダの画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記しきい値決定手段は、所定の時間間
   隔で撮像された前記撮像位置における画像の時間変化に
   応答して、しきい値を決定することを特徴とする、請求
   項１記載のパーツフィーダの画像処理装置。