JPH0942915A - 穴位置検出装置 - Google Patents
穴位置検出装置Info
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- JPH0942915A JPH0942915A JP7195292A JP19529295A JPH0942915A JP H0942915 A JPH0942915 A JP H0942915A JP 7195292 A JP7195292 A JP 7195292A JP 19529295 A JP19529295 A JP 19529295A JP H0942915 A JPH0942915 A JP H0942915A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】各種変動があったとしても正確に穴位置を検出
することができる。 【解決手段】ねじ穴４が設けられた対象物３を照明する
照明装置１と、照明されたねじ穴４を含む対象物３を撮
像するＴＶカメラ２と、撮像された画像からねじ穴４の
中心の候補点を検出する中心候補点検出装置５と、中心
候補点検出装置５によって検出された候補点から放射状
に広がる方向に沿って存在する画像データを、方向毎に
中心候補点からの距離に従って並べ換える画像変換装置
６と、画像変換装置６によって並べ換えられた画像をも
とに中心候補点からの距離毎に明るさの値を加算して投
影分布を作成する画像投影装置７と、画像変換装置６に
よって並べ換えられた画像をもとに明るさが変化するエ
ッジ位置を検出するエッジ検出装置８と、投影分布とエ
ッジ位置をもとに、ねじ穴４の中心位置を検出する中心
位置検出装置９を具備する。
することができる。 【解決手段】ねじ穴４が設けられた対象物３を照明する
照明装置１と、照明されたねじ穴４を含む対象物３を撮
像するＴＶカメラ２と、撮像された画像からねじ穴４の
中心の候補点を検出する中心候補点検出装置５と、中心
候補点検出装置５によって検出された候補点から放射状
に広がる方向に沿って存在する画像データを、方向毎に
中心候補点からの距離に従って並べ換える画像変換装置
６と、画像変換装置６によって並べ換えられた画像をも
とに中心候補点からの距離毎に明るさの値を加算して投
影分布を作成する画像投影装置７と、画像変換装置６に
よって並べ換えられた画像をもとに明るさが変化するエ
ッジ位置を検出するエッジ検出装置８と、投影分布とエ
ッジ位置をもとに、ねじ穴４の中心位置を検出する中心
位置検出装置９を具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ締めロボット
用の視覚センサ、無人走行台車の走行マークの位置検出
センサ、各種位置決め用の視覚センサ（対象の位置が円
で示されている）等に好適な穴位置検出装置に関する。
用の視覚センサ、無人走行台車の走行マークの位置検出
センサ、各種位置決め用の視覚センサ（対象の位置が円
で示されている）等に好適な穴位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、組み立てロボットの一種であ
る、ねじ締めロボットにおいては、ねじ穴位置を検出す
るための視覚センサとして、ねじ穴位置検出装置が設け
られている。
る、ねじ締めロボットにおいては、ねじ穴位置を検出す
るための視覚センサとして、ねじ穴位置検出装置が設け
られている。
【０００３】従来の、ねじ穴位置検出装置について、図
１０を参照しながら説明する。従来のねじ穴位置検出装
置は、図１０（ａ）に示すように、照明装置１０１によ
ってめじ穴１０２が設けられた対象物１０３を照射しな
がら、ＴＶカメラ１０４によってねじ穴１０２の近傍を
撮像する。この結果、図１０（ｂ）に示すような画像が
得られる。
１０を参照しながら説明する。従来のねじ穴位置検出装
置は、図１０（ａ）に示すように、照明装置１０１によ
ってめじ穴１０２が設けられた対象物１０３を照射しな
がら、ＴＶカメラ１０４によってねじ穴１０２の近傍を
撮像する。この結果、図１０（ｂ）に示すような画像が
得られる。
【０００４】パターン照合装置１０５は、ＴＶカメラ１
０４によって得られた画像について、対象位置を順次変
更しながら各位置における参照パターンとの類似度を調
べる。最大値検索装置１０６は、パターン照合装置１０
５によって求められた各箇所における類似度から最大値
を求めて、ねじ穴位置を判別する。
０４によって得られた画像について、対象位置を順次変
更しながら各位置における参照パターンとの類似度を調
べる。最大値検索装置１０６は、パターン照合装置１０
５によって求められた各箇所における類似度から最大値
を求めて、ねじ穴位置を判別する。
【０００５】従来では、図１０（ｂ）に示す画像におい
て、ねじ穴の大きさは一定であり、かつ同図に示すよう
に、ねじ穴１０４の周辺は明るく、ねじ穴の中が暗く撮
像される。従って、パターン照合装置１０５において、
予め図１１に示すような参照パターンを登録しておくこ
とで、入力された画像と参照パターンとの類似度を求
め、ねじ穴位置を検出することができる。
て、ねじ穴の大きさは一定であり、かつ同図に示すよう
に、ねじ穴１０４の周辺は明るく、ねじ穴の中が暗く撮
像される。従って、パターン照合装置１０５において、
予め図１１に示すような参照パターンを登録しておくこ
とで、入力された画像と参照パターンとの類似度を求
め、ねじ穴位置を検出することができる。
【０００６】参照パターンを用いた前述した検出方法
を、より詳細に説明する。図１０（ｂ）の入力画像は、
ディジタル化されて、個々の画素の明るさをＩi,j
（ｉ，ｊ＝１，２，…，Ｎ）（Ｎは入力画像の一辺の画
素数であり、入力画像の大きさによって変化するが一般
的には５００（画素）程度）とし、また参照パターンの
個々の画素の明るさをＪm,n （ｍ，ｎ＝１，２，…，２
Ｍ）（Ｍは参照パターンの一辺の半分の画素数であり、
参照パターンの大きさによって変化するが、ここでは例
えば２Ｍ＝５０（画素）程度）とする。
を、より詳細に説明する。図１０（ｂ）の入力画像は、
ディジタル化されて、個々の画素の明るさをＩi,j
（ｉ，ｊ＝１，２，…，Ｎ）（Ｎは入力画像の一辺の画
素数であり、入力画像の大きさによって変化するが一般
的には５００（画素）程度）とし、また参照パターンの
個々の画素の明るさをＪm,n （ｍ，ｎ＝１，２，…，２
Ｍ）（Ｍは参照パターンの一辺の半分の画素数であり、
参照パターンの大きさによって変化するが、ここでは例
えば２Ｍ＝５０（画素）程度）とする。
【０００７】図１２に示すように、パターン照合装置１
０５は、入力画像での位置（ｉ，ｊ）＝（Ｍ，Ｍ）を開
始点として、参照パターンを順次、水平方向に移動させ
ながら、後述する式（１）で示される各位置における正
規化相関係数Ｃi,j を計算して求める。参照パターンを
水平に移動させて、ｉ＝Ｎ−Ｍの位置までくると、ｊの
値を１増やして、再び左から右に水平方向に移動させな
がら各位置における正規化相関係数Ｃi,j を計算して求
める。この結果、各位置における正規化相関係数Ｃi,j
の値、すなわちＣM,M 〜ＣN-M,N-M の値が得られる。
０５は、入力画像での位置（ｉ，ｊ）＝（Ｍ，Ｍ）を開
始点として、参照パターンを順次、水平方向に移動させ
ながら、後述する式（１）で示される各位置における正
規化相関係数Ｃi,j を計算して求める。参照パターンを
水平に移動させて、ｉ＝Ｎ−Ｍの位置までくると、ｊの
値を１増やして、再び左から右に水平方向に移動させな
がら各位置における正規化相関係数Ｃi,j を計算して求
める。この結果、各位置における正規化相関係数Ｃi,j
の値、すなわちＣM,M 〜ＣN-M,N-M の値が得られる。
【０００８】
【数１】
【０００９】なお、式（１）における（μI ，μJ ）、
（σI ，σJ ）はそれぞれ入力画像Ｉと参照パターンＪ
の明るさの平均と標準偏差であり、前記式（２），
（３）で表わされる。
（σI ，σJ ）はそれぞれ入力画像Ｉと参照パターンＪ
の明るさの平均と標準偏差であり、前記式（２），
（３）で表わされる。
【００１０】正規化相関係数Ｃi,j は、入力画像のパタ
ーンと参照パターンの類似度を表わしており、両者が正
確に一致すると最大値１をとる。従って、正規化相関係
数Ｃi,j の値が最大となる点（ｉ，ｊ）を、最大探索装
置１０６によって探すことにより、その点（ｉ，ｊ）が
参照パターンの中心、すなわち穴の中心位置を表わすこ
とになり、穴位置を正確に検出することができる。
ーンと参照パターンの類似度を表わしており、両者が正
確に一致すると最大値１をとる。従って、正規化相関係
数Ｃi,j の値が最大となる点（ｉ，ｊ）を、最大探索装
置１０６によって探すことにより、その点（ｉ，ｊ）が
参照パターンの中心、すなわち穴の中心位置を表わすこ
とになり、穴位置を正確に検出することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の穴位
置検出装置では、穴位置を正確に検出するために、入力
画像のパターンと参照パターンの類似度値が最大値１と
なるように、図１１に示すような入力画像に含まれる穴
のパターンと全く同じ参照パターンを予め登録しておか
なければならない。
置検出装置では、穴位置を正確に検出するために、入力
画像のパターンと参照パターンの類似度値が最大値１と
なるように、図１１に示すような入力画像に含まれる穴
のパターンと全く同じ参照パターンを予め登録しておか
なければならない。
【００１２】しかし、実際に入力される画像は、照明の
状態（外乱光による影響等）により必ずしも参照パター
ンのような明るさとは一致せず、正規化相関計数Ｃi,j
の最大値が１未満となることがある。この場合、穴位置
を正確に検出することが困難となり、特に入力画像と参
照パターンの明るさが極端に異なる時は最大値が発見で
きず、穴位置の検出が不可能となってしまうことがあっ
た。
状態（外乱光による影響等）により必ずしも参照パター
ンのような明るさとは一致せず、正規化相関計数Ｃi,j
の最大値が１未満となることがある。この場合、穴位置
を正確に検出することが困難となり、特に入力画像と参
照パターンの明るさが極端に異なる時は最大値が発見で
きず、穴位置の検出が不可能となってしまうことがあっ
た。
【００１３】また、図１３に示すように、ねじ穴１０２
に対するＴＶカメラ１０４の位置が変動する場合（例え
ば、参照パターンを生成する時には図中位置Ａであっ
て、対象物の撮像を行なう時には位置Ｂであるような場
合）には、ねじ穴１０２の見え方も変化してしまう。従
って、実際の入力画像中のねじ穴部分の画像は、図１４
に示すように、理想的な参照パターンとは異なった画像
となってしまう。
に対するＴＶカメラ１０４の位置が変動する場合（例え
ば、参照パターンを生成する時には図中位置Ａであっ
て、対象物の撮像を行なう時には位置Ｂであるような場
合）には、ねじ穴１０２の見え方も変化してしまう。従
って、実際の入力画像中のねじ穴部分の画像は、図１４
に示すように、理想的な参照パターンとは異なった画像
となってしまう。
【００１４】さらに、ねじ穴１０２の周辺部分が汚れて
いたり、ＴＶカメラ１０４の対象物１０３までの距離が
変化する場合には、入力画像中でのねじ穴１０２の見か
けの大きさが変化したりするために、従来の検出方法で
は穴位置の検出が困難となっていた。
いたり、ＴＶカメラ１０４の対象物１０３までの距離が
変化する場合には、入力画像中でのねじ穴１０２の見か
けの大きさが変化したりするために、従来の検出方法で
は穴位置の検出が困難となっていた。
【００１５】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたもので、各種変動があったとしても正確に穴位
置を検出することができる穴位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。
なされたもので、各種変動があったとしても正確に穴位
置を検出することができる穴位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、穴が設けられ
た対象物面を照明する照明装置と、前記照明装置によっ
て照明された前記穴を含む対象物面を撮像する撮像装置
と、前記撮像装置によって撮像された画像から前記穴の
中心の候補点を検出する中心候補点検出手段と、前記撮
像装置によって撮像された画像の前記中心候補点検出手
段によって検出された候補点から放射状に広がる方向に
沿って存在する画像データを、方向毎に中心候補点から
の距離に従って並べ換える画像変換手段と、前記画像変
換手段によって並べ換えられた画像をもとに、前記中心
候補点からの距離毎に明るさの値を加算して投影分布を
作成する画像投影手段と、前記前記画像変換手段によっ
て並べ換えられた画像をもとに、明るさが変化するエッ
ジ位置を検出するエッジ検出手段と、前記画像投影手段
によって得られた投影分布と、前記エッジ検出手段によ
って得られたエッジ位置をもとに、前記穴の中心位置を
検出する中心位置検出手段とを具備したことを特徴とす
る。
た対象物面を照明する照明装置と、前記照明装置によっ
て照明された前記穴を含む対象物面を撮像する撮像装置
と、前記撮像装置によって撮像された画像から前記穴の
中心の候補点を検出する中心候補点検出手段と、前記撮
像装置によって撮像された画像の前記中心候補点検出手
段によって検出された候補点から放射状に広がる方向に
沿って存在する画像データを、方向毎に中心候補点から
の距離に従って並べ換える画像変換手段と、前記画像変
換手段によって並べ換えられた画像をもとに、前記中心
候補点からの距離毎に明るさの値を加算して投影分布を
作成する画像投影手段と、前記前記画像変換手段によっ
て並べ換えられた画像をもとに、明るさが変化するエッ
ジ位置を検出するエッジ検出手段と、前記画像投影手段
によって得られた投影分布と、前記エッジ検出手段によ
って得られたエッジ位置をもとに、前記穴の中心位置を
検出する中心位置検出手段とを具備したことを特徴とす
る。
【００１７】このような構成によれば、中心候補点検出
手段（装置）は、撮像装置において撮像された画像にお
いて、最も暗い小領域の中心点を穴の中心点の候補とし
て出力する。画像変換手段（装置）は、その中心候補点
を中心として放射状に広がる方向に沿った画像データを
並べ換えて新たに画像とする。画像投影手段（装置）
は、その画像（明るさ）を１つの方向（中心候補点から
同距離（またはその近傍））で加算して１次元の投影分
布を生成する。エッジ検出手段（装置）は、並べ換えに
よって生成された画像に対して、１方向の明るさの変化
からエッジ（明るさの変化の大きい）位置を検出する。
そのエッジ位置と投影分布は、中心位置検出手段（装
置）に入力され、穴の真の中心位置の検出に用いられ
る。
手段（装置）は、撮像装置において撮像された画像にお
いて、最も暗い小領域の中心点を穴の中心点の候補とし
て出力する。画像変換手段（装置）は、その中心候補点
を中心として放射状に広がる方向に沿った画像データを
並べ換えて新たに画像とする。画像投影手段（装置）
は、その画像（明るさ）を１つの方向（中心候補点から
同距離（またはその近傍））で加算して１次元の投影分
布を生成する。エッジ検出手段（装置）は、並べ換えに
よって生成された画像に対して、１方向の明るさの変化
からエッジ（明るさの変化の大きい）位置を検出する。
そのエッジ位置と投影分布は、中心位置検出手段（装
置）に入力され、穴の真の中心位置の検出に用いられ
る。
【００１８】このため、穴を含む画像が外乱光により明
るさが変化していたり、撮像装置と穴との位置関係が変
化して画像上における穴の見掛けの大きさが変化した
り、穴の内側の側面が画像に含まれていても、正確に穴
の中心位置を検出することができる。
るさが変化していたり、撮像装置と穴との位置関係が変
化して画像上における穴の見掛けの大きさが変化した
り、穴の内側の側面が画像に含まれていても、正確に穴
の中心位置を検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本実施形態に係わる
ねじ穴位置検出装置の構成を示すブロック図である。図
１に示すように、照明装置１、ＴＶカメラ２、中心候補
点検出装置５、画像変換装置６、画像投影装置７、エッ
ジ検出装置８、及び中心位置検出装置９を含んで構成さ
れている。
施の形態について説明する。図１は本実施形態に係わる
ねじ穴位置検出装置の構成を示すブロック図である。図
１に示すように、照明装置１、ＴＶカメラ２、中心候補
点検出装置５、画像変換装置６、画像投影装置７、エッ
ジ検出装置８、及び中心位置検出装置９を含んで構成さ
れている。
【００２０】照明装置１は、対象物３に設けられたねじ
穴４の位置を検出するために、ねじ穴４の近傍の画像を
撮像する際の照明を施す。ＴＶカメラ２は、ねじ穴４の
位置を検出するための処理に供される画像を、照明装置
１によって照明が施された、ねじ穴４が設けられた対象
物３の面上を撮像することにより入力する。
穴４の位置を検出するために、ねじ穴４の近傍の画像を
撮像する際の照明を施す。ＴＶカメラ２は、ねじ穴４の
位置を検出するための処理に供される画像を、照明装置
１によって照明が施された、ねじ穴４が設けられた対象
物３の面上を撮像することにより入力する。
【００２１】中心候補点検出装置５は、ＴＶカメラ２に
よって入力された画像に対して、予め登録された参照パ
ターンを用いて、各位置（ｉ，ｊ）における正規化相関
係数Ｃi,j を求める方法を用いて、ねじ穴４が存在する
中心位置の候補点（中心候補点）を検出する。
よって入力された画像に対して、予め登録された参照パ
ターンを用いて、各位置（ｉ，ｊ）における正規化相関
係数Ｃi,j を求める方法を用いて、ねじ穴４が存在する
中心位置の候補点（中心候補点）を検出する。
【００２２】画像変換装置６は、中心候補点検出装置５
によって検出された中心候補点をもとに、中心候補点か
ら放射状に広がる方向に沿って存在する画像データ（画
素）を、方向毎に中心候補点からの距離に従って並べ換
えを行なうことにより画像変換を行なう。
によって検出された中心候補点をもとに、中心候補点か
ら放射状に広がる方向に沿って存在する画像データ（画
素）を、方向毎に中心候補点からの距離に従って並べ換
えを行なうことにより画像変換を行なう。
【００２３】画像投影装置７は、画像変換装置６による
画像変換により生成された画像をもとに、中心候補点か
ら同距離（またはその近傍）に存在した画像データが並
ぶ１方向で明るさの値を加算し、投影分布を作成する。
画像変換により生成された画像をもとに、中心候補点か
ら同距離（またはその近傍）に存在した画像データが並
ぶ１方向で明るさの値を加算し、投影分布を作成する。
【００２４】エッジ検出装置８は、画像変換装置６によ
る画像変換により生成された画像をもとに、中心候補点
からの方向毎に、明るさが変化する位置（エッジ位置）
を検出する。
る画像変換により生成された画像をもとに、中心候補点
からの方向毎に、明るさが変化する位置（エッジ位置）
を検出する。
【００２５】中心位置検出装置９は、画像投影装置７に
よって作成された投影分布と、エッジ検出装置８によっ
て検出されたエッジ位置をもとにして、穴の中心位置を
検出する。
よって作成された投影分布と、エッジ検出装置８によっ
て検出されたエッジ位置をもとにして、穴の中心位置を
検出する。
【００２６】次に、本実施の形態における動作について
説明する。照明装置１によって照明された対象物３の面
に存在するねじ穴４の近傍を、ＴＶカメラ２によって撮
像する。この結果、図２に示すような画像が得られる。
図２においては、ねじ穴４の像、及びねじ穴４の内部の
側面１０が写っている。
説明する。照明装置１によって照明された対象物３の面
に存在するねじ穴４の近傍を、ＴＶカメラ２によって撮
像する。この結果、図２に示すような画像が得られる。
図２においては、ねじ穴４の像、及びねじ穴４の内部の
側面１０が写っている。
【００２７】画像中の各部分の明るさは、対象物３の面
上では明るく、ねじ穴４の内部の側面１０では、やや暗
く、ねじ穴４は暗く写っている。まず、中心候補点検出
装置５は、ＴＶカメラ２によって入力された図２に示す
ような画像に対して、画像中でのねじ穴４の中心点の候
補を探索する。中心候補点検出装置５は、前述した「従
来技術の説明」における正規化相関係数Ｃi,j を求める
方法を用いる。すなわち、図３に示すような、ねじ穴４
のパターンを模擬した参照パターンを用いて、相関値が
最も高くなった位置（ｉ，ｊ）をねじ穴４の位置の中心
点の候補とする。
上では明るく、ねじ穴４の内部の側面１０では、やや暗
く、ねじ穴４は暗く写っている。まず、中心候補点検出
装置５は、ＴＶカメラ２によって入力された図２に示す
ような画像に対して、画像中でのねじ穴４の中心点の候
補を探索する。中心候補点検出装置５は、前述した「従
来技術の説明」における正規化相関係数Ｃi,j を求める
方法を用いる。すなわち、図３に示すような、ねじ穴４
のパターンを模擬した参照パターンを用いて、相関値が
最も高くなった位置（ｉ，ｊ）をねじ穴４の位置の中心
点の候補とする。
【００２８】この候補点は、本来のねじ穴４の中心に近
い位置となるが、外乱光や、ねじ穴４の見え方や大きさ
の違い（ＴＶカメラ２の位置の変動等）により、必ずし
もねじ穴４の中心と一致しない。以下、画像変換装置
６、画像投影装置７、エッジ検出装置８、及び中心位置
検出装置９によって、正確なねじ穴４の中心を検出する
処理を実行する。
い位置となるが、外乱光や、ねじ穴４の見え方や大きさ
の違い（ＴＶカメラ２の位置の変動等）により、必ずし
もねじ穴４の中心と一致しない。以下、画像変換装置
６、画像投影装置７、エッジ検出装置８、及び中心位置
検出装置９によって、正確なねじ穴４の中心を検出する
処理を実行する。
【００２９】画像変換装置６は、図４に示すように、ね
じ穴４の中心候補点Ｐを中心に放射上に広がる、画像の
ｉ軸となす角がθ1 ，θ2 ，…，θk の線分ｌ1,ｌ2,ｌ
3,…，ｌk 上にある画像（画素の値）を、図５に示すよ
うに、それぞれ線分毎に点Ｐからの距離ｒに応じて行方
向に並べ換えを行なう。ここで、ｌ1,ｌ2,ｌ3,…，ｌk
は、１周３６０°を等間隔に分割する。この時、個々の
線分ｌk （ｋ＝１，２，…，Ｋ。例えばＫ＝１６）は、
必ずしも画像上の各画素の上にないので、線分に最も近
い画素をサンプリングして並べ換えを行なう。
じ穴４の中心候補点Ｐを中心に放射上に広がる、画像の
ｉ軸となす角がθ1 ，θ2 ，…，θk の線分ｌ1,ｌ2,ｌ
3,…，ｌk 上にある画像（画素の値）を、図５に示すよ
うに、それぞれ線分毎に点Ｐからの距離ｒに応じて行方
向に並べ換えを行なう。ここで、ｌ1,ｌ2,ｌ3,…，ｌk
は、１周３６０°を等間隔に分割する。この時、個々の
線分ｌk （ｋ＝１，２，…，Ｋ。例えばＫ＝１６）は、
必ずしも画像上の各画素の上にないので、線分に最も近
い画素をサンプリングして並べ換えを行なう。
【００３０】このようにして生成された図５に示すよう
な画像に対して、画像投影装置７は、図６（ａ）に示す
ように、垂直方向に各画素（点Ｐからの距離ｒが等しい
各線分上の画素）の明るさを加算して明るさの和Ｓを求
め、図６（ｂ）に示すような、点Ｐからの距離ｒを横軸
とした１次元の投影分布を求める。
な画像に対して、画像投影装置７は、図６（ａ）に示す
ように、垂直方向に各画素（点Ｐからの距離ｒが等しい
各線分上の画素）の明るさを加算して明るさの和Ｓを求
め、図６（ｂ）に示すような、点Ｐからの距離ｒを横軸
とした１次元の投影分布を求める。
【００３１】一方、エッジ検出装置８は、画像変換装置
６によって生成された図５に示す画像をもとに、画像の
各行の水平方向に各画素の明るさの変化を調べて、明る
さが大きく変化する位置（エッジ位置）をＬ箇所検出す
る。すなわち、中心候補点Ｐからの放射上の各方向毎に
エッジ位置（中心候補点Ｐからの距離）を検出する。
６によって生成された図５に示す画像をもとに、画像の
各行の水平方向に各画素の明るさの変化を調べて、明る
さが大きく変化する位置（エッジ位置）をＬ箇所検出す
る。すなわち、中心候補点Ｐからの放射上の各方向毎に
エッジ位置（中心候補点Ｐからの距離）を検出する。
【００３２】図７には、図５中のある１つの行ｌk の明
るさの分布を示している。エッジ検出装置８は、図７
（ｂ）に示す微分オペレータを、画像の各行（例えばｌ
k ）に対して水平方向に掛けて、その微分値のうち正の
ピーク値を大きい順に、図７（ｃ）に示すように、Ｌ箇
所検出する。なお、図７中では、Ｌ＝３として、点Ｑ1
k，Ｑ2k，Ｑ3kを検出している。
るさの分布を示している。エッジ検出装置８は、図７
（ｂ）に示す微分オペレータを、画像の各行（例えばｌ
k ）に対して水平方向に掛けて、その微分値のうち正の
ピーク値を大きい順に、図７（ｃ）に示すように、Ｌ箇
所検出する。なお、図７中では、Ｌ＝３として、点Ｑ1
k，Ｑ2k，Ｑ3kを検出している。
【００３３】エッジ検出装置８は、各行について同様に
してエッジ位置を検出し、結果として、Ｋ×Ｌ個のエッ
ジ位置Ｑik（ｉ＝１，２，…，Ｌ、ｋ＝１，２，…，
Ｋ）を検出する。
してエッジ位置を検出し、結果として、Ｋ×Ｌ個のエッ
ジ位置Ｑik（ｉ＝１，２，…，Ｌ、ｋ＝１，２，…，
Ｋ）を検出する。
【００３４】こうして、画像投影装置７によって作成さ
れた図６に示すような投影分布と、エッジ検出装置８に
よって検出されたエッジ位置Ｑikは、中心位置検出装置
９に入力される。
れた図６に示すような投影分布と、エッジ検出装置８に
よって検出されたエッジ位置Ｑikは、中心位置検出装置
９に入力される。
【００３５】まず、中心位置検出装置９は、図６（ｂ）
の投影分布において、図８に示すように縦軸である明る
さの和Ｓの最大値Ｓmax 、最小値Ｓmin を求め、さらに
以下の式（４）（５）を与える中心候補点Ｐからの距離
ｒ1 ，ｒ2 を求める。
の投影分布において、図８に示すように縦軸である明る
さの和Ｓの最大値Ｓmax 、最小値Ｓmin を求め、さらに
以下の式（４）（５）を与える中心候補点Ｐからの距離
ｒ1 ，ｒ2 を求める。
【００３６】 Ｓ1 ＝０．９（Ｓmax −Ｓmin ）＋Ｓmin …（４） Ｓ2 ＝０．１（Ｓmax −Ｓmin ）＋Ｓmin …（５） すなわち、図８に示すように、ねじ穴４の周囲の位置
は、中心候補点Ｐから次の距離の範囲に存在することが
わかる。
は、中心候補点Ｐから次の距離の範囲に存在することが
わかる。
【００３７】ｒ2 −α≦ｒ≦ｒ1 ＋α …（６） ここで、αは、誤差を考慮するためのマージンである。
式（６）は、図９において、半径ｒの穴の真の中心を
Ｔ、中心候補点Ｐとし、中心候補点Ｐを中心として穴に
内接する円の半径をｒ2 、中心候補点Ｐを中心として穴
に外接する円の半径をｒ1 とした時、中心候補点Ｐから
穴の周囲までの距離は、以下の式（７）の範囲にあるこ
とから導かれる。
式（６）は、図９において、半径ｒの穴の真の中心を
Ｔ、中心候補点Ｐとし、中心候補点Ｐを中心として穴に
内接する円の半径をｒ2 、中心候補点Ｐを中心として穴
に外接する円の半径をｒ1 とした時、中心候補点Ｐから
穴の周囲までの距離は、以下の式（７）の範囲にあるこ
とから導かれる。
【００３８】ｒ2 ≦ｒ≦ｒ1 …（７） すなわち、中心候補点Ｐから放射状に広がる方向に画像
を観測すると、半径ｒ2 の円までは穴の中である暗い画
素のみであるが、ｒ2 より大きくなると穴の周辺の明る
い部分が増加し、ｒ1 を越えると明るい部分のみにな
る。つまり、図８の投影分布において、明るさの和Ｓが
増加し始める位置が距離ｒ2 であり、飽和し始める位置
が距離ｒ1 になるからである。
を観測すると、半径ｒ2 の円までは穴の中である暗い画
素のみであるが、ｒ2 より大きくなると穴の周辺の明る
い部分が増加し、ｒ1 を越えると明るい部分のみにな
る。つまり、図８の投影分布において、明るさの和Ｓが
増加し始める位置が距離ｒ2 であり、飽和し始める位置
が距離ｒ1 になるからである。
【００３９】また、ねじ穴４の画像上での半径ｒ0 は、
次式（８）で推定することができる。 ｒ0 ＝（ｒ1 ＋ｒ2 ）／２ …（８） さて、このようにして得られた（６）式で示される距離
の範囲に基づいて、エッジ検出装置８によって検出され
たＫ×Ｌ個のエッジ位置Ｑik（ｉ＝１，２，…，Ｌ、ｋ
＝１，２，…，Ｋ）の内、中心候補点Ｐからの距離が
（６）式の範囲内にあるもののみを残し、範囲外のもの
は全て捨てる。
次式（８）で推定することができる。 ｒ0 ＝（ｒ1 ＋ｒ2 ）／２ …（８） さて、このようにして得られた（６）式で示される距離
の範囲に基づいて、エッジ検出装置８によって検出され
たＫ×Ｌ個のエッジ位置Ｑik（ｉ＝１，２，…，Ｌ、ｋ
＝１，２，…，Ｋ）の内、中心候補点Ｐからの距離が
（６）式の範囲内にあるもののみを残し、範囲外のもの
は全て捨てる。
【００４０】残ったエッジ位置Ｑikの多くは、穴の周囲
の円によって生じたものであり、それ以外の穴の側面
や、ノイズ等によって生じたエッジ位置（図７（ｃ）で
はＱ1，Ｑ2 ）は除かれる。
の円によって生じたものであり、それ以外の穴の側面
や、ノイズ等によって生じたエッジ位置（図７（ｃ）で
はＱ1，Ｑ2 ）は除かれる。
【００４１】中心位置検出装置９は、残されたエッジ位
置の点の集合Ｑikを、最小自乗法を用いて半径ｒ0 の円
にフィッテングさせる。その結果として、フィッテング
した半径ｒ0 の円の中心が、穴の真の中心位置として検
出できる。
置の点の集合Ｑikを、最小自乗法を用いて半径ｒ0 の円
にフィッテングさせる。その結果として、フィッテング
した半径ｒ0 の円の中心が、穴の真の中心位置として検
出できる。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、穴
が設けられた対象物面を照明する照明装置と、照明装置
によって照明された穴を含む対象物面を撮像する撮像装
置と、撮像装置によって撮像された画像から穴の中心の
候補点を検出する中心候補点検出装置と、撮像装置によ
って撮像された画像の中心候補点検出装置によって検出
された候補点から放射状に広がる方向に沿って存在する
画像データを、方向毎に中心候補点からの距離に従って
並べ換える画像変換装置と、画像変換装置によって並べ
換えられた画像をもとに、中心候補点からの距離毎に明
るさの値を加算して投影分布を作成する画像投影装置
と、前記画像変換装置によって並べ換えられた画像をも
とに、明るさが変化するエッジ位置を検出するエッジ検
出装置と、画像投影装置によって得られた投影分布と、
エッジ検出装置によって得られたエッジ位置をもとに、
穴の中心位置を検出する中心位置検出装置とを具備して
いるので、穴の内部の側面が見えていたり、穴周辺部分
が汚れていたり、また撮像装置（ＴＶカメラ）と対象物
面との距離が変化して穴の画像上での見掛け上の大きさ
が変化するなど、各種変動があった場合であっても、そ
れらの影響を受けることなく、正確に穴の中心位置を検
出することができるものである。
が設けられた対象物面を照明する照明装置と、照明装置
によって照明された穴を含む対象物面を撮像する撮像装
置と、撮像装置によって撮像された画像から穴の中心の
候補点を検出する中心候補点検出装置と、撮像装置によ
って撮像された画像の中心候補点検出装置によって検出
された候補点から放射状に広がる方向に沿って存在する
画像データを、方向毎に中心候補点からの距離に従って
並べ換える画像変換装置と、画像変換装置によって並べ
換えられた画像をもとに、中心候補点からの距離毎に明
るさの値を加算して投影分布を作成する画像投影装置
と、前記画像変換装置によって並べ換えられた画像をも
とに、明るさが変化するエッジ位置を検出するエッジ検
出装置と、画像投影装置によって得られた投影分布と、
エッジ検出装置によって得られたエッジ位置をもとに、
穴の中心位置を検出する中心位置検出装置とを具備して
いるので、穴の内部の側面が見えていたり、穴周辺部分
が汚れていたり、また撮像装置（ＴＶカメラ）と対象物
面との距離が変化して穴の画像上での見掛け上の大きさ
が変化するなど、各種変動があった場合であっても、そ
れらの影響を受けることなく、正確に穴の中心位置を検
出することができるものである。
【図１】本発明の実施の形態に係わるねじ穴検出装置の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】本実施の形態における撮像された画像の一例を
示す図。
示す図。
【図３】本実施の形態の中心候補点検出装置５において
用いられる参照パターンを説明するための図。
用いられる参照パターンを説明するための図。
【図４】本実施の形態の画像変換装置６における画像変
換を説明するための図。
換を説明するための図。
【図５】本実施の形態の画像変換装置６における画像変
換によって得られた画像の一例を示す図。
換によって得られた画像の一例を示す図。
【図６】本実施の形態の画像投影装置７における投影分
布の作成動作を説明するための図。
布の作成動作を説明するための図。
【図７】本実施の形態のエッジ検出装置８におけるエッ
ジ位置検出の動作を説明するための図。
ジ位置検出の動作を説明するための図。
【図８】本実施の形態の中心位置検出装置９における投
影分布から距離の範囲を求める方法を説明するための
図。
影分布から距離の範囲を求める方法を説明するための
図。
【図９】本実施の形態の中心位置検出装置９における距
離の範囲の具体的な意味を説明するための図。
離の範囲の具体的な意味を説明するための図。
【図１０】従来のねじ穴位置検出装置の構成を示すブロ
ック図。
ック図。
【図１１】従来のねじ穴位置検出装置で用いられる参照
パターンの一例を示す図。
パターンの一例を示す図。
【図１２】従来のねじ穴位置検出装置におけるパターン
照合を説明するための図。
照合を説明するための図。
【図１３】従来のねじ穴位置検出装置においてＴＶカメ
ラ１０４が異なる位置で撮像する状況を説明するための
図。
ラ１０４が異なる位置で撮像する状況を説明するための
図。
【図１４】従来のねじ穴位置検出装置においてＴＶカメ
ラ１０４が異なる位置で撮像した際の画像の一例を示す
図。
ラ１０４が異なる位置で撮像した際の画像の一例を示す
図。
１ 照明装置 ２ ＴＶカメラ ５ 中心候補点検出装置 ６ 画像変換装置 ７ 画像投影装置 ８ エッジ検出装置 ９ 中心位置検出装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【数１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 9/20 9061−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３５Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】 穴が設けられた対象物面を照明する照明
装置と、 前記照明装置によって照明された前記穴を含む対象物面
を撮像する撮像装置と、 前記撮像装置によって撮像された画像から前記穴の中心
の候補点を検出する中心候補点検出手段と、 前記撮像装置によって撮像された画像の前記中心候補点
検出手段によって検出された候補点から放射状に広がる
方向に沿って存在する画像データを、方向毎に中心候補
点からの距離に従って並べ換える画像変換手段と、 前記画像変換手段によって並べ換えられた画像をもと
に、前記中心候補点からの距離毎に明るさの値を加算し
て投影分布を作成する画像投影手段と、 前記前記画像変換手段によって並べ換えられた画像をも
とに、明るさが変化するエッジ位置を検出するエッジ検
出手段と、 前記画像投影手段によって得られた投影分布と、前記エ
ッジ検出手段によって得られたエッジ位置をもとに、前
記穴の中心位置を検出する中心位置検出手段とを具備し
たことを特徴とする穴位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195292A JPH0942915A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 穴位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195292A JPH0942915A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 穴位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942915A true JPH0942915A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16338735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7195292A Withdrawn JPH0942915A (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 穴位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0942915A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000064981A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | ラインフローファン及びその製造方法及びその製造装置及び組み立て装置 |
| KR100750084B1 (ko) * | 2006-07-21 | 2007-08-22 | (주)동서전자 | 액정 모니터용 내부케이스의 나사홀 불량검사장치 |
| US8244040B2 (en) | 2009-08-05 | 2012-08-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Object position recognition system, object positioning system, and system and method for adjoining objects |
| CN109373901A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-22 | 易思维（天津）科技有限公司 | 位于平面上的孔的中心位置的计算方法 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP7195292A patent/JPH0942915A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000064981A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | ラインフローファン及びその製造方法及びその製造装置及び組み立て装置 |
| KR100750084B1 (ko) * | 2006-07-21 | 2007-08-22 | (주)동서전자 | 액정 모니터용 내부케이스의 나사홀 불량검사장치 |
| US8244040B2 (en) | 2009-08-05 | 2012-08-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Object position recognition system, object positioning system, and system and method for adjoining objects |
| CN109373901A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-22 | 易思维（天津）科技有限公司 | 位于平面上的孔的中心位置的计算方法 |
| WO2020113978A1 (zh) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 易思维天津科技有限公司 | 位于平面上的孔的中心位置的计算方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |