JPH08287252A - ネジ穴位置認識方法 - Google Patents

ネジ穴位置認識方法

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JPH08287252A
JPH08287252A JP7085584A JP8558495A JPH08287252A JP H08287252 A JPH08287252 A JP H08287252A JP 7085584 A JP7085584 A JP 7085584A JP 8558495 A JP8558495 A JP 8558495A JP H08287252 A JPH08287252 A JP H08287252A
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JP
Japan
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density
image
hole
contour
calculated
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JP7085584A
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Misuzu Takano
みすゞ 高野
Yoshihiro Itsuzaki
嘉浩 逸崎
Kinji Horigami
欣司 堀上
Kazumasa Okumura
一正 奥村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30164—Workpiece; Machine component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複数の穴に対して対象物の円形状を利用して
穴の位置を検出し、効率良くまたは高速にネジ締めを行
う。 【構成】 円形状のネジ穴対象物を撮像手段１で撮像し
て濃淡画像を得、この濃淡画像上の円形状の輪郭に等し
い輪郭走査とこの輪郭走査に直交しこの輪郭走査の内外
の画像濃度を測定する濃度相関ラインを複数設けた輪郭
走査ウィンドによって前記濃淡画像を走査手段３で走査
し、各濃度相関ラインごとに所定数の内側画像濃度測定
点からなる内側濃度相関ラインの測定濃度計測値と所定
数の外側画像濃度測定点からなる外側濃度相関ラインの
測定濃度計測値との差の絶対値を位置演算手段４で演算
し、この絶対値が所定濃度しきい値より大きな濃度相関
ラインの本数が極大になる前記輪郭走査ウィンドの位置
を対象物の位置として検出し、ズレ量演算手段５で上下
穴のズレ量を算出し、上下穴のズレ量の最小のものから
ネジ締めを行うことによって他の穴のズレ量の補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ネジ締めロボット用視
覚認識装置の位置認識方法において、特に、撮像手段で
複数穴に対して撮像された濃淡画像から、それぞれの位
置を検出してネジ締めを行うネジ穴位置認識方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、撮像装置で撮像された濃淡画像か
ら対象物の位置を検出する位置認識方法が、各種生産設
備におけるロボットの視覚認識装置に広く使用されてい
る。
【０００３】上記装置に使用される位置認識方法の中か
らネジ穴の位置を認識する場合の従来例を説明する。
【０００４】図５は、従来例の位置認識方法を使用する
位置認識装置の構成を示すブロック図であり、これは円
形対象物の中心位置を検出する場合である。図５におい
て、20は図示せざる対象物を撮像して映像信号を出力す
る撮像手段、21は前記撮像手段20で撮像し得られた映像
信号を濃淡画像データとして記憶する濃淡画像記憶手
段、22は図６で後述する輪郭走査ウィンドＡによって前
記濃淡画像データを走査する濃淡画像走査手段で走査デ
ータを得る。23は前記走査データを使用して対象物の位
置を演算する位置演算手段である。
【０００５】図６は図５で使用する輪郭走査ウィンドＡ
の構成を示すものであり、図６において、24は円形対象
物の輪郭に等しい輪郭走査で、25は、この輪郭走査24に
直交し、この輪郭走査24の内外の画像濃度を測定する濃
度相関ラインであり、輪郭走査ウィンドＡはこの濃度相
関ライン25を複数設けたウィンドである。
【０００６】次に図５に示す位置認識装置における位置
認識動作を図６の輪郭走査ラインＡを用いた場合につい
て説明する。
【０００７】撮像手段20で撮像された映像信号(画像デ
ータ)は濃淡画像記憶手段21に記憶される。これは円形
対象物の画像データであり、これを濃淡画像走査手段22
で図６で示すところの輪郭走査ウィンドＡにより走査
し、各濃度相関ライン25ごとに位置演算手段23で演算
し、その値が所定しきい値より大きな濃度相関ライン25
の本数が極大になる輪郭走査ウィンドＡの位置が円形対
象物の位置として検出できる。
【０００８】この場合の位置演算手段23は濃度相関ライ
ン25において対象物の輪郭より内側測定点の測定濃度計
測値と、対象物の輪郭より外側測定点の測定濃度計測値
と、の差の絶対値を演算するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の位置認識方法では、図２に例示する濃淡画像デー
タから複数のネジ穴を締める場合、上下穴のズレ量が大
きいときは、ネジ締めを行わず、かつネジ穴の１点１点
を認識しながらネジ締めを行うので位置認識のための処
理時間が長くかかるという問題点があった。
【００１０】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
もので、複数穴の上穴と下穴のズレ量が大きい場合は、
ズレ量の小さいものからネジ締めを行い、すべての穴を
締めることを可能にし、また２点を検出した後、その他
の穴の補正量を算出し、高速に処理することを可能にす
るネジ穴位置認識方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、撮像手段で複数のネジ穴対象物を撮像して濃
淡画像を得、この濃淡画像上の上穴対象物の円形状の輪
郭に等しい輪郭走査と、この輪郭走査に直交し、この輪
郭走査の内外の画像濃度を測定する濃度相関ラインを複
数設けた輪郭走査ウィンドによって前記濃淡画像を濃淡
画像走査手段で走査し、前記各濃度相関ラインごとに、
所定数の内側画像濃度測定点からなる内側濃度相関ライ
ンの測定濃度計測値と、所定数の外側画像濃度測定点か
らなる外側濃度相関ラインの測定濃度計測値との差の絶
対値を位置演算手段で演算し、この絶対値が所定濃度し
きい値より大きな濃度相関ラインの本数が極大になる前
記輪郭走査ウィンドの位置を上穴対象物の位置として検
出し、その位置より下穴対象物の輪郭に等しい輪郭走査
ウィンドと下穴の走査範囲を設定して前記の方法で検出
された下穴中心位置と、前記上穴中心位置との距離ズレ
量をズレ量演算手段で算出し、このズレ量を複数の穴の
全てについて求めてズレ量の最小のものからネジ締めを
行い、その他の上下穴のズレ量を小さくすることを特徴
とする。
【００１２】また、複数のネジ穴対象物に対して、その
うちの２点を撮像手段で撮像して濃淡画像を得、前記方
法により検出された位置からワーク全体の回転角度を回
転角度演算手段で算出し、他の穴の補正位置を同時に穴
位置補正量演算手段で算出する。
【００１３】
【作用】本発明によれば、対象物を撮像手段で得られた
画像データについて、対象物の円形状の輪郭に直交する
濃度相関ラインを複数設けた輪郭走査ウィンドにより画
像を走査し、前記円形状の輪郭より内側測定点の測定濃
度計測値と、前記円形状の輪郭より外側測定点の測定濃
度計測値との差の絶対値が所定しきい値より大きな濃度
相関ラインの本数が極大になる輪郭走査ウィンドの位置
を対象物の位置として検出し、上下穴のズレ量を検出
し、複数ある穴のうちズレ量の最小のものからネジ締め
を行う。また、複数ある穴のうち２点の位置を上記の方
法で検出した後、２点の回転角度を算出してその他の穴
の補正量を算出することで複数の穴のネジ締めを高速に
行うことができる。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の一実施例におけるネジ穴位
置認識方法を使用する位置認識装置の主要部の構成を示
すブロック図である。
【００１５】図１において、撮像手段１は図示せざる対
象物を撮像して映像信号を出力し、濃淡画像記憶手段２
に前記映像信号を濃淡画像データとして記憶する。そし
て濃淡画像走査手段３は前記輪郭走査ウィンドＡ(図３
参照)によって前記濃淡画像データを走査し、走査デー
タを得、位置演算手段４で前記走査データを使用して対
象物の位置を演算する。前記各手段１〜４によって得ら
れた上穴の位置と下穴の位置から上下穴のズレ量をズレ
量演算手段５で算出する。また２点の位置も前記各手段
１〜４によって得られ、それらの位置から回転角度演算
手段６で回転角度を算出し、他の穴位置の補正量を穴位
置補正量演算手段７で算出する。
【００１６】図２は、図１の濃淡画像データの一例を示
し、８は上穴対象物、９は下穴対象物である。ここで２
点検出補正する場合は、上穴対象物８と同様、上穴対象
物であり通常対角に存在する穴10を検出した方が誤差は
小さい。
【００１７】図３は、本実施例(図１)で使用する輪郭走
査ウィンドＡの構成を示し、11は、上穴対象物８の画像
の円形の直径と等しい直径を有する輪郭走査、12a〜12h
は、輪郭走査11に直交し、この輪郭走査11の内外の画像
濃度を測定する複数本の濃度相関ラインである。
【００１８】図４は、本実施例で使用する輪郭走査ウィ
ンドＡの濃度相関ライン12a〜12hの中の代表例として、
12cの詳細を示し、13cは濃度相関ライン12cの輪郭走査
位置、14c，15c，16cは内側濃度相関ラインＢを構成す
る所定数の内側画像濃度測定点、17c，18c，19cは外側
濃度相関ラインＣを構成する所定数の外側画像濃度測定
点である。
【００１９】次に、本実施例における位置認識動作を図
１〜図４に基づいて説明する。
【００２０】まず、図１に示す撮像手段１で図示せざる
対象物を撮像して濃淡画像を得、濃淡画像記憶手段２に
記憶させる。この濃淡画像では、図２に示すように上穴
対象物８と下穴対象物９がある。またこれは単一穴であ
ってもかまわない。この場合に、上下穴または単一穴の
位置を検出する本実施例の動作を以下に説明する。
【００２１】まず、図１に示す濃淡画像走査手段３が図
３に示す輪郭走査ウィンドＡを使用して、濃淡画像記憶
手段２によって記憶させた濃淡画像の左上から右方向に
走査し始め、一画素移動する度に位置演算手段４が演算
する。即ち、各濃度相関ラインＢ，Ｃごとに、所定数の
内側画像濃度測定点からなる内側濃度相関ラインＢの測
定濃度計測値14c＋15c＋16cと、所定数の外側画像濃度
測定点からなる外側濃度相関ラインＣの測定濃度測定値
17c＋18c＋19cとの差の絶対値を演算し、この絶対値が
所定濃度しきい値より大きな濃度相関ラインの本数が最
も大きくなる前記輪郭走査ウィンドＡの位置を上穴、下
穴、単一穴の位置として検出する。
【００２２】上下穴に対して位置を検出した後、ズレ量
演算手段５でそれぞれのズレ量を求めズレ量の最小のも
のからネジ締めを行う。
【００２３】次に２点検出補正の場合は、各手段１〜４
で検出された２点の位置を(ｘ１´，ｙ１´)、(ｘ２
´，ｙ２´)としたとき、予め基準位置として与えられ
たα(ｘ１´，ｙ１´)、β(ｘ２´，ｙ２´)からの補正
量はそれぞれ
【００２４】
【数１】 αｘ＝ｘ１−ｘ１´，αｙ＝ｙ１−ｙ１´ βｘ＝ｘ２−ｘ２´，βｙ＝ｙ２−ｙ２´ となる。
【００２５】αを基準として２点間の距離が(ｘ０，ｙ
０)のとき基準角度は
【００２６】
【数２】
【００２７】となり、測定角度は
【００２８】
【数３】
【００２９】となる。これより回転角度は、回転角度演
算手段６により
【００３０】
【数４】θ＝θ１−θ０ で算出できる。
【００３１】実際のネジ締め位置をαを基準として
(ｘ，ｙ)としたとき、この座標は回転角度より、
【００３２】
【数５】
【００３３】に変換されるのでネジ締め位置の補正量ｚ
ｘ，ｚｙは、位置補正量の穴位置補正量演算手段７によ
り、
【００３４】
【数６】
【００３５】で算出できる。同様にして複数のネジ締め
位置を登録しておくことにより２点の検出から他の位置
の補正量を算出することができる。
【００３６】このようにして、複数穴のネジ締めを効率
良くまた高速に行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明のネジ穴位置
認識方法は、ネジ締めを行おうとする複数の対象物の上
下穴の位置を検出し、ズレ量の最小のものからネジ締め
を行うことによって、ズレ量の補正を行うことができ
る。また、２点の穴を検出した後、その回転角度から他
の穴の補正量を算出することによりネジ締めを効率良く
または高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における複数穴ネジ締め方法
を使用する位置認識装置の主要部の構成を示すブロック
図である。
【図２】本発明の一実施例における複数穴ネジ締め方法
で使用する濃淡画像データの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例で使用する輪郭走査ウィンド
Ａの構成を示す図である。
【図４】図３の輪郭走査ウィンドの一部の詳細図であ
る。
【図５】従来例の位置認識方法を使用する位置認識装置
の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の従来例で使用する輪郭走査ウィンドの構
成を示す図である。
【符号の説明】
１…撮像手段、 ２…濃淡画像記憶手段、 ３…輪郭走
査ウィンドによる濃淡画像走査手段、 ４…位置演算手
段、 ５…ズレ量演算手段、 ６…回転角度演算手段、
７…各複数の穴位置補正量演算手段、 12a〜12h，25
…濃度相関ライン、 13c…輪郭走査位置、 14c，15
c，16c…内側画像濃度測定点、 17c，18c，19c…外側
画像濃度測定点、 Ａ…輪郭走査ウィンド、 Ｂ…内側
濃度相関ライン、 Ｃ…外側濃度相関ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 一正 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像手段で複数のネジ穴対象物を撮像し
    て濃淡画像を得、この濃淡画像上の上穴対象物の円形状
    の輪郭に等しい輪郭走査と、この輪郭走査に直交し、こ
    の輪郭走査の内外の画像濃度を測定する濃度相関ライン
    を複数設けた輪郭走査ウィンドによって前記濃淡画像を
    濃淡画像走査手段で走査し、前記各濃度相関ラインごと
    に、所定数の内側画像濃度測定点からなる内側濃度相関
    ラインの測定濃度計測値と、所定数の外側画像濃度測定
    点からなる外側濃度相関ラインの測定濃度計測値との差
    の絶対値を位置演算手段で演算し、この絶対値が所定濃
    度しきい値より大きな濃度相関ラインの本数が極大にな
    る前記輪郭走査ウィンドの位置を上穴対象物の位置とし
    て検出し、その位置より下穴対象物の輪郭に等しい輪郭
    走査ウィンドと下穴の走査範囲を設定して前記の方法で
    検出された下穴中心位置と、前記上穴中心位置との距離
    ズレ量をズレ量演算手段で算出し、このズレ量を複数の
    穴の全てについて求めてズレ量の最小のものからネジ締
    めを行い、その他の上下穴のズレ量を小さくすることを
    特徴とするネジ穴位置認識方法。
  2. 【請求項２】 複数のネジ穴対象物に対して、そのうち
    の２点を撮像手段で撮像して濃淡画像を得、前記方法に
    より検出された位置からワーク全体の回転角度を回転角
    度演算手段で算出し、他の穴の補正位置を穴位置補正量
    演算手段で算出することを特徴とする請求項１記載のネ
    ジ穴位置認識方法。
JP7085584A 1995-04-11 1995-04-11 ネジ穴位置認識方法 Pending JPH08287252A (ja)

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