JPH10170223A - Positioning system and its method - Google Patents

Positioning system and its method

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JPH10170223A
JPH10170223A JP35310596A JP35310596A JPH10170223A JP H10170223 A JPH10170223 A JP H10170223A JP 35310596 A JP35310596 A JP 35310596A JP 35310596 A JP35310596 A JP 35310596A JP H10170223 A JPH10170223 A JP H10170223A
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JP
Japan
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positioning
template
image
zoom
wide
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JP35310596A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadahiro Kamijo
直裕 上条
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning system and its method for quickly and accurately positioning a robot arm and a production tool. SOLUTION: An image pickup means 3 equipped with an image forming means 2 consisting of a zoom lens which can be changed into a wide position 2A or a tele-position 2B is fixed on a position moving means 10, and the image pickup means 3 carrys out a broad view photographing at the wide position 2A, and an image processing means 4 discovers a detection object out of taken-in broad view images by a template matcing method, and operates a movable stage so that a characteristic point in the image may be located at the center of a picture to optionally roughly position, and when the photographing is enlargedly carried out at the tele-position 2B, a computer 4 recognizes the characteristic point on the broad view image by the template matching method, and operates the moving stage 10 so that the characteristic point may be located at the center of the picture to carry out highly accurate positioning.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理を用いた
位置決めシステムと位置決め方法に関し、特に、生産の
自動化等におけるロボットアームや生産用ツール等の位
置決めシステムと位置決め方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning system and a positioning method using image processing, and more particularly to a positioning system and a positioning method for a robot arm and a production tool in automation of production and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、画像処理技術を応用した、製品の
認識や位置検出、生産ツールの位置決めが、半導体業界
や自動車産業等を中心に盛んに行われている。特に半導
体チップはそのサイズが似通ったものが多く、単一の光
学系で複数種に対応可能な位置決めシステムや、ズーム
機構を適用することにより簡単に複数種に対応可能な位
置決めシステムが提案されている。
2. Description of the Related Art At present, recognition and position detection of products and positioning of production tools using image processing technology are actively performed mainly in the semiconductor industry and the automobile industry. In particular, many semiconductor chips are similar in size, and a positioning system that can handle multiple types with a single optical system and a positioning system that can easily handle multiple types by applying a zoom mechanism have been proposed. I have.

【0003】このような従来技術として、例えば特開平
4−355938号公報で開示されているものがある。
これは、ICの外形寸法に応じてズーム光学系の視野範
囲を設定することにより、複数種のICのリード形状及
び位置、姿勢の検出を可能にするものである。
As such a conventional technique, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-355938.
This enables detection of lead shapes, positions, and postures of a plurality of types of ICs by setting the field of view of a zoom optical system according to the external dimensions of the ICs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来技術は、ICのような種類によって製品サイ
ズに大差の無いケースにおいては、視野確保という点に
おいて有効であるものの、その位置決め動作にはやはり
移動機構系の精度に依存しなければならないという不都
合があった。
However, in the case where the product size does not greatly differ depending on the type of IC, the above-described prior art is effective in securing the field of view, but the positioning operation is difficult. Again, there is a disadvantage that the accuracy must be dependent on the moving mechanism system.

【0005】また、生産の合理化をするに際し、生産部
品の配置やメーカー名等の印字・印刷の配置などの、細
かい変更のみを行うものとし、また同一部品を使用して
いる場合などは、移動機構に対し、それら対象物の位置
を教示するよりもその都度検出するほうが生産スケジュ
ールに左右されず、ライン落ち等の偶発事故にも対応で
きるため、多品種混合生産の場合などに有効となるので
あるが、従来技術ではこのような構成に柔軟な対応が困
難であるという問題があった。
In order to rationalize production, only small changes such as the layout of production parts and the printing and printing of the manufacturer name and the like are made. It is effective in the case of multi-mix production, because detecting the position of each object to the mechanism every time is not affected by the production schedule and it can cope with accidental accidents such as line drop, etc. However, the prior art has a problem that it is difficult to flexibly deal with such a configuration.

【0006】本発明は、前記のような従来技術における
問題点を解決するためなされたもので、生産の自動化等
においてロボットアームや生産用ツールの位置決めを、
迅速かつ高精度に実行する位置決めシステムと位置決め
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and is intended for positioning a robot arm and a production tool in production automation or the like.
It is an object of the present invention to provide a positioning system and a positioning method that execute quickly and with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る位置決めシステムは、ズーム機構を有する
結像手段と、該結像手段を経て検出対象である物体を撮
影する撮像手段と、該撮像手段を載置して移動させる位
置移動手段と、該撮像手段が入力した画像データを処理
する画像処理手段を備え、前記ズーム機構は少なくとも
ワイド位置とテレ位置に切り替え可能であり、前記撮像
手段は、前記ズーム機構を前記ワイド位置に設定して、
前記物体上の特徴点を含む広視野撮影をし、前記画像処
理手段は、取り込まれた広視野画像中からテンプレート
マッチングにより前記特徴点を認識して、画面の中心に
なるよう前記位置移動手段により仮の粗い位置決めを行
い、ついで前記撮像手段は、前記ズーム機構を前記テレ
位置に設定して、前記物体上の特徴点が画面中心部に現
われる拡大撮影をし、前記画像処理手段は、取り込まれ
た拡大視野画像に基づきテンプレートマッチングにより
前記特徴点を認識して、画面の中心になるよう前記位置
移動手段により高精度な位置決めを行う構成としたこと
を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a positioning system according to the present invention comprises: imaging means having a zoom mechanism; imaging means for photographing an object to be detected via the imaging means; A position moving unit for mounting and moving the imaging unit; and an image processing unit for processing image data input by the imaging unit, wherein the zoom mechanism can be switched at least between a wide position and a tele position. Means for setting the zoom mechanism to the wide position,
The wide-field imaging including the feature point on the object is performed, and the image processing unit recognizes the feature point by template matching from the captured wide-field image, and the position moving unit performs the center recognition on the screen by the position moving unit. The provisional coarse positioning is performed, and then the imaging unit sets the zoom mechanism to the telephoto position, performs enlarged photographing in which a feature point on the object appears in the center of the screen, and the image processing unit The feature point is recognized by template matching based on the enlarged field-of-view image, and highly accurate positioning is performed by the position moving means so as to be at the center of the screen.

【0008】前記のような、粗い位置決めと高精度な位
置決めによる、二段構えの撮影およびマッチング処理に
より、同様の特徴を持つ検出特徴が広い面積を持つ複数
種の部品の表面の異なる位置に配置されていても、複数
種の部品各々について、検出特徴点と撮像手段の相対位
置を高精度に合わせることが可能になる。
As described above, by two-stage shooting and matching processing by rough positioning and high-precision positioning, detection characteristics having similar characteristics are arranged at different positions on the surface of a plurality of types of parts having a large area. However, the relative positions of the detected feature points and the imaging means can be adjusted with high accuracy for each of the plurality of types of components.

【0009】本発明に係る位置決め方法は、請求項1記
載の位置決めシステムを用い、位置決めを実行する前手
順として、ズーム機構をワイド位置とテレ位置に夫々設
定して検出標準物体を撮影し、前記検出標準物体の特徴
点が中心となる画像をそれぞれテンプレートとして格納
する手順と、前記ズーム機構を前記ワイド位置に設定し
て画像を撮像し、テンプレートマッチングにより撮像範
囲内から検出対象物を探し、前記検出対象物の特徴点と
前記テンプレートの特徴点との相対距離を検出する手順
と、検出された相対距離から、前記ズーム機構がワイド
位置にあるときの粗い精度の位置決めをする手順と、前
記粗い精度の位置決め後、前記ズーム機構を前記テレ位
置に設定して画像を撮像し、前記検出対象物の特徴点と
前記テンプレートの特徴点との相対距離を検出する手順
と、検出された相対距離から、前記ズーム機構がテレ側
位置にあるときの精密な位置決めをする手順とを有する
ことを特徴とする。
In a positioning method according to the present invention, as a pre-procedure for performing positioning using the positioning system according to the first aspect, a zoom mechanism is set to a wide position and a tele position to photograph a detection standard object. The procedure of storing the image centered on the feature point of the detection standard object as a template, setting the zoom mechanism to the wide position, capturing an image, searching for an object to be detected from within the imaging range by template matching, A step of detecting a relative distance between a feature point of a detection target and a feature point of the template; a step of performing coarse positioning when the zoom mechanism is at a wide position based on the detected relative distance; After the positioning of the accuracy, the zoom mechanism is set to the tele position to capture an image, and the feature points of the detection target and the template A step of detecting a relative distance between the feature points, from the detected relative distance, wherein the zoom mechanism and a procedure for the precise positioning when in the telephoto side position.

【0010】前記の構成により、検出対象物が所望の対
象物であることの確認と、粗い位置決めにより、特徴点
を画像面内から外れさせることなく仮位置決めを行い、
精密な位置決めにより高精度な位置決めが可能になる。
[0010] With the above-described configuration, provisional positioning is performed by confirming that the detection target is a desired target and by performing coarse positioning without causing a feature point to be out of the image plane.
Precise positioning enables high-precision positioning.

【0011】あるいは、本発明に係る位置決め方法は、
前記においてズーム機構がワイド位置の際のテンプレー
トのみを格納しておき、前記テンプレートをズーム比の
倍率だけ拡大した画像をテレ位置の際のテンプレートと
して利用する構成によっても実現できる。
Alternatively, the positioning method according to the present invention comprises:
In the above, it is also possible to realize a configuration in which only the template when the zoom mechanism is in the wide position is stored, and an image obtained by enlarging the template by the magnification of the zoom ratio is used as the template when in the tele position.

【0012】前記の構成により、テンプレート格納に要
する画像メモリ量を削減するとともにメモリ上への画像
読出時間に費やす時間が削減される。
With the above configuration, the amount of image memory required for storing a template is reduced, and the time spent for reading an image on the memory is reduced.

【0013】あるいは、本発明に係る位置決め方法は、
前記ズーム機構を徐々に段階的にワイド位置からテレ位
置へ調整する手順と、徐々に段階的に調整されるズーム
比に対応したテンプレートを格納しておく手順と、それ
ぞれの段階で格納されているテンプレートを読出して、
マッチングにより位置決めを行う手順を有する構成によ
っても実現できる。
Alternatively, the positioning method according to the present invention comprises:
A procedure for gradually adjusting the zoom mechanism from the wide position to the telephoto position, a procedure for storing a template corresponding to a zoom ratio that is gradually and gradually adjusted, and a procedure for storing the template. Read the template,
It can also be realized by a configuration having a procedure for performing positioning by matching.

【0014】前記の構成により、大幅なズーム比変更に
伴う特徴点の画像面内からの外れ等を防止することが可
能になる。
With the above configuration, it is possible to prevent a feature point from deviating from the image plane due to a significant change in the zoom ratio.

【0015】あるいは、本発明に係る位置決め方法は、
前記において位置決め後に特徴点の画像を撮像し、記憶
デジタルズームによる拡大を施して次のステップでのテ
ンプレートとする手順を備える構成によっても実現でき
る。
Alternatively, the positioning method according to the present invention comprises:
In the above, the present invention can also be realized by a configuration including a procedure of capturing an image of a feature point after positioning, enlarging the image by storage digital zoom, and using the image as a template in the next step.

【0016】前記の構成により、テンプレートの解像度
不足を補って、より高精度な位置決めが可能になる。
According to the above-described configuration, a more precise positioning can be achieved by compensating for the lack of resolution of the template.

【0017】あるいは、本発明に係る位置決め方法は、
ズーム機構を徐々に段階的にワイド位置からテレ位置へ
調整可能とし、各ズーム比撮像後のマッチング段階で、
直前の取り込み画像を該ズーム比に基づき拡大処理した
ものをテンプレートとすることを特徴とする。
Alternatively, the positioning method according to the present invention comprises:
The zoom mechanism can be gradually adjusted from the wide position to the tele position gradually, and at the matching stage after each zoom ratio imaging,
A template obtained by enlarging the immediately preceding captured image based on the zoom ratio is used as a template.

【0018】前記の構成により、それぞれの段階での莫
大な容量のテンプレートを格納するハードと、テンプレ
ートを読みだす時間の削減が可能になり、高速で高精
度、高信頼性な位置決めが実現される。
With the above configuration, it is possible to reduce the time required to read a template and the hardware for storing a huge amount of template at each stage, and realize high-speed, high-accuracy, and highly-reliable positioning. .

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。図1は、本発明に係る位置決めシステムの一実
施形態の構成図である。図1に示されるように、本発明
に係る位置決めシステム1は、L方向、H方向への移動
機構を持つ移動ステージ(位置移動手段)10上に、ズ
ームレンズからなるズーム機構(結像手段)2を備えた
CCDカメラを、撮像手段3として固定する。ズーム機
構2は、少なくともワイド位置2Aとテレ位置2Bに切
り替え可能である。コンピュータ(画像処理手段)4
は、撮像手段3が入力した画像データを取り込み、画像
処理、移動ステージの制御、ズームレンズの制御を行
う。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a positioning system according to the present invention. As shown in FIG. 1, a positioning system 1 according to the present invention includes a zoom mechanism (image forming means) including a zoom lens on a moving stage (position moving means) 10 having a moving mechanism in L and H directions. 2 is fixed as the image pickup means 3. The zoom mechanism 2 is switchable between at least the wide position 2A and the tele position 2B. Computer (image processing means) 4
Captures image data input by the imaging unit 3 and performs image processing, control of a moving stage, and control of a zoom lens.

【0020】動作を説明すると、撮像手段3は、ズーム
機構2を先ずワイド位置2Aに設定して、検出物体上の
特徴点を含む全体の広視野撮影をする。コンピュータ4
は、取り込まれた広視野画像中からテンプレートマッチ
ングにより、画像全体から他の特徴やノイズと誤解検出
すること無しに検出対象物を探し、画像中のテンプレー
トの位置を示す特徴点を認識して、ついで特徴点が画面
の中心になるよう移動ステージ10を操作し、解像度が
粗いままの、仮の粗い位置決めを行う。
In operation, the imaging means 3 sets the zoom mechanism 2 to the wide position 2A first, and performs wide-field photographing of the entire area including the feature points on the detected object. Computer 4
In the captured wide-field image, template matching is performed to search for a detection target from the entire image without misunderstanding as other features or noise, and feature points indicating the position of the template in the image are recognized. Next, the moving stage 10 is operated so that the feature point is located at the center of the screen, and provisional coarse positioning is performed while the resolution remains coarse.

【0021】ついで撮像手段3は、ズーム機構2をテレ
位置2Bに設定して、検出物体上の特徴点が画面中心部
に現われる拡大撮影をする。コンピュータ4は、取り込
まれた拡大視野画像に基づきテンプレートマッチングに
より特徴点を認識して、画面の中心になるよう移動ステ
ージ10を操作し、高精度な位置決めを行う。このと
き、ワイド位置で仮位置決めを実施済みであるので、最
大で ズーム比×仮位置決め精度 の移動で高解像度時の位置決めを完了できるため、位置
決め速度の向上が実現できる。
Next, the image pickup means 3 sets the zoom mechanism 2 at the tele position 2B, and performs enlarged photographing in which a feature point on the detected object appears at the center of the screen. The computer 4 recognizes feature points by template matching based on the captured enlarged field-of-view image, operates the moving stage 10 so as to be at the center of the screen, and performs highly accurate positioning. At this time, since the tentative positioning has already been performed at the wide position, the positioning at the time of high resolution can be completed by the movement of the zoom ratio × the tentative positioning accuracy at the maximum, so that the positioning speed can be improved.

【0022】前記のように、本発明の位置決めシステム
は、多品種混合生産を実施している製造ラインにおい
て、ロボット等による自動組み付けの際、部品や印刷・
印字等位置決めに関する指標となりうる物体の配置が固
有であるそれぞれに品種に対し、先ずズーム機構をワイ
ド側にして物体を撮像することにより粗い位置決めを行
い、ついでズーム機構をテレ側へ切り替えて解像度を高
めて物体を撮像することにより、高精度な位置決めを可
能にする。
As described above, the positioning system according to the present invention can be used for parts and printing /
First, coarse positioning is performed by setting the zoom mechanism to the wide side and imaging the object, and then switching the zoom mechanism to the tele side to increase the resolution for each product that has a unique arrangement of objects that can be an index for positioning such as printing. High-accuracy positioning is enabled by imaging the object at an elevated position.

【0023】すなわち、粗い位置決めと高精度な位置決
めによる、二段構えの撮影およびマッチング処理によ
り、同様の特徴を持つ検出特徴が広い面積を持つ複数種
の部品の表面の異なる位置に配置されていても、複数種
の部品各々について、検出特徴点と撮像手段の相対位置
を高精度に合わせることが可能になる。
That is, by two-stage shooting and matching processing by rough positioning and high-precision positioning, detection features having similar features are arranged at different positions on the surface of a plurality of types of parts having a large area. Also, the relative position between the detected feature point and the imaging means can be adjusted with high accuracy for each of the plurality of types of components.

【0024】つぎに、前記図1に示される位置決めシス
テムを用いた位置決め方法の詳細を以下に説明する。図
2および図3に示すように、ズーム機構の状態がワイド
位置の場合で、同一の特徴点(検出対象)5a、5bを
表面に持つ異なる部品6a、6bの画像中を、図7に示
すテンプレート画像7により走査し、特徴点5a、5b
それぞれの場合で相関をとり、パターンマッチングによ
り切り欠き部8と誤検出すること無しに、位置を検出し
て、仮位置決めを行う。
Next, the details of the positioning method using the positioning system shown in FIG. 1 will be described below. As shown in FIGS. 2 and 3, FIG. 7 shows images of different parts 6 a and 6 b having the same feature points (detection targets) 5 a and 5 b on the surface when the state of the zoom mechanism is the wide position. Scanning is performed using the template image 7, and the feature points 5a and 5b
In each case, a correlation is obtained, the position is detected, and provisional positioning is performed without erroneously detecting the notch 8 by pattern matching.

【0025】次に、図5および図6に示すように、ズー
ム機構の状態がテレ位置の場合で、同一の特徴点5a、
5bの拡大画像51a、51bと、図7に示すテレ位置
でのテンプレート画像71との相関をとり、パターンマ
ッチングにより位置検出し、よって精度の高い位置決め
を行う。
Next, as shown in FIGS. 5 and 6, when the state of the zoom mechanism is the telephoto position, the same characteristic points 5a,
Correlation between the magnified images 51a and 51b of 5b and the template image 71 at the tele position shown in FIG. 7 is performed, the position is detected by pattern matching, and positioning with high accuracy is performed.

【0026】前記動作の処理フローを図8に示す。ズー
ム機構の状態がワイド位置で画像を取り込み(ステップ
S1)、ワイド位置のテンプレート画像を読みだし(ス
テップS2)てパターンマッチングし(ステップS
3)、仮位置決めを実行し(ステップS4)、ついでズ
ームしてテレ位置とし(ステップS5)、テレ位置のテ
ンプレート画像を読みだし(ステップS6)てパターン
マッチングし(ステップS7)、高精度位置決めを実行
する(ステップS8)。
FIG. 8 shows a processing flow of the above operation. When the state of the zoom mechanism is at the wide position, the image is captured (step S1), the template image at the wide position is read (step S2), and pattern matching is performed (step S1).
3) Perform temporary positioning (step S4), then zoom to the tele position (step S5), read the template image at the tele position (step S6), perform pattern matching (step S7), and perform high-precision positioning. Execute (step S8).

【0027】本発明の位置決め方法は、ズーム機構によ
りワイド側で粗い位置決めを行い、同時に検出対象の物
体を画像面内に捕えるよう調節し、ついでズーム機構を
テレ側に切り替えて、解像度を高め高精度な位置決めを
するものであり、このような段階的な位置決めの実行に
より、画像面周縁での位置決めなど、急激なズーム比の
変更によって画像面から検出対象が外れることが避けら
れる。すなわち従来のように解像度を高めることで視野
が減少し、画像取り込みの前の仮位置決めの際に、検出
対象の物体が画像面内から外れるといった不都合を防止
できる。
According to the positioning method of the present invention, coarse positioning is performed on the wide side by the zoom mechanism, and at the same time, the object to be detected is adjusted to be captured in the image plane. Then, the zoom mechanism is switched to the tele side to increase the resolution and increase the resolution. Accurate positioning is performed, and by performing such stepwise positioning, it is possible to prevent a detection target from coming off the image surface due to a sudden change in the zoom ratio, such as positioning at the periphery of the image surface. That is, the field of view is reduced by increasing the resolution as in the related art, and inconveniences such as the object to be detected coming out of the image plane can be prevented at the time of provisional positioning before image capturing.

【0028】あるいは、本発明の位置決め方法は、ワイ
ド位置からテレ位置へのズーム比だけ、ワイド側で撮像
した検出対象の物体の画像を拡大し、この拡大画像をテ
レ側でのテンプレートとして活用する構成とすることも
できる。すなわち、前記のようなテレ位置でのテンプレ
ート71の格納、読出の代わりに、ズーム機構がワイド
位置の際のテンプレート7のみを格納しておき、前記テ
ンプレートをズーム比の倍率だけ拡大した画像をテレ位
置の際のテンプレートとして利用する構成とする。例え
ば簡単のためズーム比を整数倍に限定して、画像データ
の拡大を容易にする。
Alternatively, according to the positioning method of the present invention, the image of the object to be detected captured on the wide side is enlarged by the zoom ratio from the wide position to the tele position, and this enlarged image is used as a template on the tele side. It can also be configured. That is, instead of storing and reading out the template 71 at the tele position as described above, only the template 7 when the zoom mechanism is at the wide position is stored, and an image obtained by enlarging the template by a zoom ratio is displayed. It is configured to be used as a template for positioning. For example, for simplicity, the zoom ratio is limited to an integer multiple to facilitate enlargement of image data.

【0029】この位置決め方法の処理フローを図9に示
す。なお前記図8の処理フローと同じステップは同一番
号を付けてある。前記図8の処理フローと異なり、ステ
ップS5の後に、ワイド位置のテンプレート画像をズー
ム比だけ拡大し(ステップS16)、パターンマッチン
グする(ステップS7)。
FIG. 9 shows a processing flow of this positioning method. The same steps as those in the processing flow of FIG. 8 are given the same numbers. Unlike the processing flow of FIG. 8, after step S5, the template image at the wide position is enlarged by the zoom ratio (step S16), and pattern matching is performed (step S7).

【0030】このように、ワイド位置の際のテンプレー
トのみを格納しておき、前記テンプレートをズーム比の
倍率だけ拡大した画像をテレ位置の際のテンプレートと
して利用することにより、テンプレート格納に要する画
像メモリ量を削減するとともにメモリ上への画像読出時
間に費やす時間を削減できる。
As described above, only the template at the wide position is stored, and an image obtained by enlarging the template by the magnification of the zoom ratio is used as the template at the tele position. The amount of data can be reduced, and the time spent for reading the image on the memory can be reduced.

【0031】また、本発明の他の位置決め方法は、ズー
ム機構を徐々に段階的にワイド位置からテレ位置へ調整
する手順と、徐々に段階的に調整されるズーム比に対応
したテンプレートを格納しておく手順と、それぞれの段
階で格納されているテンプレートを読出して、マッチン
グにより位置決めを行う手順を有する。すなわち、ズー
ム機構のワイド側からテレ側への調整を、徐々に段階的
に行い、その都度、予め、格納してあるそれぞれの段階
に対応したズーム比でのテンプレートを読出して、順次
高精度な位置決めを行う。
According to another positioning method of the present invention, a procedure for gradually and gradually adjusting a zoom mechanism from a wide position to a telephoto position and storing a template corresponding to a gradually and gradually adjusted zoom ratio are stored. And a procedure for reading the template stored at each stage and performing positioning by matching. That is, the adjustment of the zoom mechanism from the wide side to the tele side is gradually performed step by step, and in each case, a template stored in advance at a zoom ratio corresponding to each of the steps is read out, and sequentially high-precision. Perform positioning.

【0032】これは、図10に示すように、ズーム比×
n1倍、×n2倍、×n3倍に対応したテンプレート7
01、702、703を格納しておき、ズームレンズの
ズーム比を調整する都度、その段階でのテンプレートを
読出し、パターンマッチングにより、位置検出、位置決
めを行うものである。
This is, as shown in FIG.
Template 7 corresponding to n1 times, × n2 times, × n3 times
01, 702, and 703 are stored, and each time the zoom ratio of the zoom lens is adjusted, the template at that stage is read out, and position detection and positioning are performed by pattern matching.

【0033】この位置決め方法の処理フローを図11に
示す。なお前記図8の処理フローと同じステップは同一
番号を付けてある。前記図8の処理フローと異なり、ス
テップS5の後に、テレ位置のテンプレート画像群から
対応したテンプレートを読出し(ステップS26)、パ
ターンマッチング(ステップS7)して位置決めする
(ステップS8)。さらにステップS29からステップ
S5にループされる。
FIG. 11 shows a processing flow of this positioning method. The same steps as those in the processing flow of FIG. 8 are given the same numbers. Unlike the processing flow of FIG. 8, after step S5, the corresponding template is read from the template image group at the telephoto position (step S26), and the position is determined by pattern matching (step S7) (step S8). Further, the process loops from step S29 to step S5.

【0034】前記の構成により、大幅なズーム比変更を
していく際に、視野から検出対象の物体の特徴点が外れ
るのを防止でき、安定した位置決めが可能なる。
With the above-described configuration, it is possible to prevent the feature point of the object to be detected from deviating from the field of view when the zoom ratio is largely changed, thereby enabling stable positioning.

【0035】また、本発明の別の位置決め方法は、ワイ
ド位置で特徴点の画像を撮像し、この画像を基に記憶デ
ジタルズームによって数段階の拡大を施して、各ズーム
でのテンプレートとする手順を備える。すなわち、ワイ
ド位置で得たテンプレートを数段階に拡大して適用す
る。図12に示す動作フローのように、各ズーム比での
テンプレートの格納、読出の代わりに、ズーム毎に、ワ
イド位置で得られたテンプレートをズーム比だけ拡大し
て(ステップS32)、そのズーム比でのテンプレート
として用いる。
Further, another positioning method according to the present invention is a method of taking an image of a feature point at a wide position, performing several steps of enlargement by a stored digital zoom based on the image, and forming a template at each zoom. Prepare. That is, the template obtained at the wide position is enlarged and applied in several steps. As in the operation flow shown in FIG. 12, instead of storing and reading templates at each zoom ratio, the template obtained at the wide position is enlarged by the zoom ratio for each zoom (step S32), and the zoom ratio is changed. Use as a template for

【0036】前記の構成により、莫大な容量を必要とす
るテンプレートを格納しておくメモリ容量を削減し、テ
ンプレートを読みだす時間を削減することで、位置決め
の時間を短縮することを可能にし、かつテンプレートの
解像度不足を補って、より高精度な位置決めが可能にな
る。
With the above configuration, the memory capacity for storing templates requiring an enormous capacity is reduced, and the time required for reading out the templates is reduced, so that the positioning time can be reduced. More accurate positioning can be achieved by compensating for the lack of resolution of the template.

【0037】本発明のさらに別の位置決め方法は、図1
3に示す動作フローのように、各ズーム比撮像後のマッ
チング段階で、直前の取り込み画像を該ズーム比に基づ
き拡大処理したものをテンプレートとし(ステップS4
1)、これを用いてパターンマッチングする。すなわ
ち、ズーム比を調整し、パターンマッチング、位置検
出、位置決め後、生画像を次の段階でのテンプレートの
元画像とする。画像の拡大比はそれぞれの段階で、n1
倍、n2/n1倍、n3/n2倍、・・・となる。
Still another positioning method of the present invention is shown in FIG.
As in the operation flow shown in FIG. 3, in the matching stage after each zoom ratio imaging, a template obtained by enlarging the immediately preceding captured image based on the zoom ratio is used as a template (step S4).
1), pattern matching is performed using this. That is, after adjusting the zoom ratio and performing pattern matching, position detection, and positioning, the raw image is used as the original image of the template in the next stage. The magnification ratio of the image is n1 at each stage.
Times, n2 / n1 times, n3 / n2 times,...

【0038】前記の構成により、それぞれの段階での莫
大な容量のテンプレートを格納するハードと、テンプレ
ートを読みだす時間の削減が可能になり、高速で高精
度、高信頼性な位置決めが実現される。
With the above-described configuration, it is possible to reduce the time required to read a template and the hardware for storing a huge amount of template at each stage, thereby realizing high-speed, high-accuracy, and highly-reliable positioning. .

【0039】前記のように本発明に係る位置決めシステ
ムと位置決め方法は、生産の自動化等による、ロボット
アームの位置決めや生産用ツールの位置決めを画像処理
を用いて行う際において、迅速かつ高精度の処理をなす
ために、先ず広視野の検出を行って、画像取り込みを行
う前の仮の粗い位置決めをし、続く段階で1画素ピッチ
あたりの解像度の高い検出を行って位置決め精度を高
め、このようにして二段構えで高精度、高信頼度の位置
決めを可能にするものである。
As described above, the positioning system and the positioning method according to the present invention provide a quick and high-precision processing for performing the positioning of the robot arm and the positioning of the production tool by using image processing by automation of production or the like. In order to achieve the above, first, a wide field of view is detected, and provisional coarse positioning before image capture is performed. In the subsequent stage, high-resolution detection per pixel pitch is performed to improve positioning accuracy. This enables high-precision, highly-reliable positioning in two stages.

【0040】したがって、本発明に係る位置決めシステ
ムと位置決め方法の適用分野としては、例えば、製品自
体の大きさと、製品表面に印字されているメーカーロ
ゴ、製品名等の位置決めの際の指標となりうる特徴点と
のサイズの差が大きい複写機等の自動生産ライン等があ
り、これら分野に応用して好適なものである。
Therefore, as an application field of the positioning system and the positioning method according to the present invention, for example, the size of the product itself, a maker logo printed on the surface of the product, a feature that can be an index at the time of positioning, etc. There is an automatic production line for a copying machine or the like having a large difference in size from a point, and is suitable for application to these fields.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項1
に係る位置決めシステムによれば、検出対象の物体をズ
ーム機構を利用して、第1段階として低解像度ではある
が広視野の画像により特徴点の粗い位置決めをし、これ
によって画像面内でのおおよその位置を検出し、ついで
第2段階として高解像度な拡大画像に基づきより高精度
の位置決めをするものであるから、高信頼性な位置決め
が可能になる。
As described in detail above, claim 1 of the present invention
According to the positioning system according to the first aspect, the feature point is coarsely positioned by using a low-resolution but wide-field image as a first step by using a zoom mechanism for the object to be detected, and thereby the approximate position in the image plane is determined. Is detected, and as a second step, positioning with higher accuracy is performed based on a high-resolution enlarged image, so that highly reliable positioning can be performed.

【0042】本発明の請求項2に係る位置決め方法によ
れば、パターンマッチングを位置決めに用いて、広視野
のため画像面内に存在している他の特徴と区別して粗い
位置決めができ、その後、高解像度な画像により、高精
度、高信頼性な位置決めができる。
According to the positioning method according to the second aspect of the present invention, coarse positioning can be performed by using pattern matching for positioning by distinguishing it from other features existing in the image plane for a wide field of view. High-resolution images enable highly accurate and reliable positioning.

【0043】本発明の請求項3に係る位置決め方法によ
れば、パターンマッチングに利用するテンプレートを格
納するハードウエアを削減し、また、処理時間も画像デ
ータ読出時間から、メモリ上でのデータ処理にまで削減
でき、よって安価かつ高速な位置決めが可能になる。
According to the positioning method of the third aspect of the present invention, the hardware for storing the template used for pattern matching is reduced, and the processing time is reduced from the image data reading time to the data processing on the memory. And high-speed positioning can be performed at low cost.

【0044】本発明の請求項4に係る位置決め方法によ
れば、ズーム比を段階的に変更調整して、その都度、そ
れぞれのズーム比に対応したテンプレートで位置決めを
行うから、ズーム比を大幅にに変更調整した場合や、画
像面内周縁部での位置決めを必要とする場合などにおい
ても、画像面から特徴点が外れるのを防止することがで
き、最終的に位置決めの信頼性を高めることが可能にな
る。
According to the positioning method according to the fourth aspect of the present invention, the zoom ratio is changed stepwise and adjusted, and each time the positioning is performed using the template corresponding to each zoom ratio, the zoom ratio is greatly increased. In the case of changing and adjusting to, or when it is necessary to position at the inner edge of the image plane, it is possible to prevent feature points from deviating from the image plane, and ultimately improve the reliability of positioning. Will be possible.

【0045】本発明の請求項5に係る位置決め方法によ
れば、テンプレート作成の際の画像拡大に伴うデジタル
ノイズを削減でき、高精度な位置決めを可能にするとい
う効果を奏する。
According to the positioning method according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to reduce the digital noise accompanying the image enlargement at the time of creating the template, and to achieve the effect of enabling highly accurate positioning.

【0046】本発明の請求項6に係る位置決め方法によ
れば、メモリ容量とテンプレート画像の読出時間を削減
でき、よって安価にして高速の位置決めを可能にする。
According to the positioning method according to the sixth aspect of the present invention, the memory capacity and the time required to read the template image can be reduced, thereby enabling high-speed positioning at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る位置決めシステムの一実施形態の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a positioning system according to the present invention.

【図2】図1の位置決めシステムの画面例の模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of a screen example of the positioning system of FIG. 1;

【図3】図1の位置決めシステムの画面例の模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic view of a screen example of the positioning system of FIG. 1;

【図4】テンプレート画像を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a template image.

【図5】ズーム拡大された特徴点の図である。FIG. 5 is a view of a feature point enlarged in zoom;

【図6】ズーム拡大された特徴点の図である。FIG. 6 is a view of a feature point that has been zoomed in;

【図7】ズーム拡大されたテンプレート画像である。FIG. 7 is a zoomed-in template image.

【図8】本発明に係る位置決め方法の実施形態のフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart of an embodiment of a positioning method according to the present invention.

【図9】本発明に係る位置決め方法の別の実施形態のフ
ローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart of another embodiment of the positioning method according to the present invention.

【図10】本発明に係る位置決め方法のさらに別の実施
形態の動作の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an operation of still another embodiment of the positioning method according to the present invention.

【図11】図10に示された位置決め方法のフローチャ
ートである。
11 is a flowchart of the positioning method shown in FIG.

【図12】本発明に係る位置決め方法他の実施形態のフ
ローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart of another embodiment of the positioning method according to the present invention.

【図13】本発明に係る位置決め方法のさらに他の実施
形態のフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart of still another embodiment of the positioning method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位置決めシステム 2 ズーム機構(結像手段) 2A ワイド位置 2B テレ位置 3 CCDカメラ(撮像機) 4 コンピュータ(画像処理手段) 5a、5b、51a、51b 検出対象上の特徴 6a、6b 検出対象物 7、71、701 テンプレート・テンプレート群 8 部品の切り欠き部分 10 移動ステージ(位置移動手段) Reference Signs List 1 positioning system 2 zoom mechanism (imaging means) 2A wide position 2B tele position 3 CCD camera (imaging device) 4 computer (image processing means) 5a, 5b, 51a, 51b Features on detection target 6a, 6b Detection target 7 , 71, 701 Template / template group 8 Notched part of component 10 Moving stage (position moving means)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ズーム機構を有する結像手段と、該結像
手段を経て検出対象である物体を撮影する撮像手段と、
該撮像手段を載置して移動させる位置移動手段と、該撮
像手段が入力した画像データを処理する画像処理手段を
備え、 前記ズーム機構は少なくともワイド位置とテレ位置に切
り替え可能であり、 前記撮像手段は、前記ズーム機構を前記ワイド位置に設
定して、前記物体上の特徴点を含む広視野撮影をし、 前記画像処理手段は、取り込まれた広視野画像中からテ
ンプレートマッチングにより前記特徴点を認識して、画
面の中心になるよう前記位置移動手段により仮の粗い位
置決めを行い、 ついで前記撮像手段は、前記ズーム機構を前記テレ位置
に設定して、前記物体上の特徴点が画面中心部に現われ
る拡大撮影をし、 前記画像処理手段は、取り込まれた拡大視野画像に基づ
きテンプレートマッチングにより前記特徴点を認識し
て、画面の中心になるよう前記位置移動手段により高精
度な位置決めを行う構成としたことを特徴とする位置決
めシステム。
1. An imaging means having a zoom mechanism, an imaging means for photographing an object to be detected through the imaging means,
A position moving unit that mounts and moves the imaging unit; and an image processing unit that processes image data input by the imaging unit, wherein the zoom mechanism is switchable at least between a wide position and a tele position. The means sets the zoom mechanism to the wide position, performs wide-field imaging including a feature point on the object, and the image processing means determines the feature point by template matching from the captured wide-field image. Recognizing the image, performing temporary coarse positioning by the position moving means so as to be at the center of the screen. Then, the imaging means sets the zoom mechanism to the tele position so that the feature point on the object is positioned at the center of the screen. The image processing means recognizes the feature points by template matching based on the captured enlarged field-of-view image. Positioning system being characterized in that a structure to perform high-precision positioning by comprising as said position moving means.
【請求項2】 請求項1記載の位置決めシステムを用
い、 位置決めを実行する前手順として、ズーム機構をワイド
位置とテレ位置に夫々設定して検出標準物体を撮影し、
前記検出標準物体の特徴点が中心となる画像をそれぞれ
テンプレートとして格納する手順と、 前記ズーム機構を前記ワイド位置に設定して画像を撮像
し、テンプレートマッチングにより撮像範囲内から検出
対象物を探し、前記検出対象物の特徴点と前記テンプレ
ートの特徴点との相対距離を検出する手順と、 検出された相対距離から、前記ズーム機構がワイド位置
にあるときの粗い精度の位置決めをする手順と、 前記粗い精度の位置決め後、前記ズーム機構を前記テレ
位置に設定して画像を撮像し、前記検出対象物の特徴点
と前記テンプレートの特徴点との相対距離を検出する手
順と、 検出された相対距離から、前記ズーム機構がテレ側位置
にあるときの精密な位置決めをする手順とを有すること
を特徴とする位置決め方法。
2. As a pre-procedure for executing positioning using the positioning system according to claim 1, the zoom mechanism is set to a wide position and a tele position, and a detection standard object is photographed.
A procedure for storing an image centered on the feature point of the detection standard object as a template, and setting the zoom mechanism to the wide position to capture an image, searching for a detection target object from an imaging range by template matching, A step of detecting a relative distance between a feature point of the detection object and a feature point of the template; and a step of performing coarse-accuracy positioning when the zoom mechanism is in a wide position from the detected relative distance. After positioning with coarse accuracy, setting the zoom mechanism to the tele position, capturing an image, and detecting a relative distance between a feature point of the detection target and a feature point of the template; and a detected relative distance. A step of performing precise positioning when the zoom mechanism is at the telephoto position.
【請求項3】 前記位置決め方法において、ズーム機構
がワイド位置の際のテンプレートのみを格納しておき、
前記テンプレートをズーム比の倍率だけ拡大した画像を
テレ位置の際のテンプレートとして利用することを特徴
とする請求項2記載の位置決め方法。
3. In the positioning method, only a template when the zoom mechanism is at a wide position is stored.
The positioning method according to claim 2, wherein an image obtained by enlarging the template by a magnification of a zoom ratio is used as a template at a telephoto position.
【請求項4】 前記位置決め方法において、前記ズーム
機構を徐々に段階的にワイド位置からテレ位置へ調整す
る手順と、徐々に段階的に調整されるズーム比に対応し
たテンプレートを格納しておく手順と、それぞれの段階
で格納されているテンプレートを読出して、マッチング
により位置決めを行う手順を有することを特徴とする請
求項2記載の位置決め方法。
4. A step of adjusting the zoom mechanism from a wide position to a telephoto position in a stepwise manner in the positioning method, and storing a template corresponding to a zoom ratio adjusted in a stepwise manner. 3. The positioning method according to claim 2, further comprising the steps of: reading a template stored at each stage and performing positioning by matching.
【請求項5】 前記位置決め方法において、位置決め後
に特徴点の画像を撮像し、記憶デジタルズームによる複
数段階の拡大を施して、各ズームでのテンプレートとす
る手順を備えることを特徴とする請求項4記載の位置決
め方法。
5. The positioning method according to claim 4, further comprising a step of taking an image of a feature point after positioning, performing enlargement in a plurality of stages by a storage digital zoom, and using the image as a template at each zoom. Positioning method.
【請求項6】 前記位置決め方法において、ズーム機構
は徐々に段階的にワイド位置からテレ位置へ調整可能と
し、各ズーム比撮像後のマッチング段階で、直前の取り
込み画像を該ズーム比に基づき拡大処理したものをテン
プレートとすることを特徴とする請求項2記載の位置決
めシステム。
6. In the positioning method, the zoom mechanism is capable of gradually adjusting the zoom position from the wide position to the tele position in a stepwise manner, and in a matching step after capturing each zoom ratio, the immediately preceding captured image is enlarged based on the zoom ratio. The positioning system according to claim 2, wherein the template is used as the template.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006078303A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Sokkia Co Ltd Control method of measuring apparatus
JP2010032282A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Japan Atomic Energy Agency Method and system for measuring three-dimensional position of marker

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006078303A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Sokkia Co Ltd Control method of measuring apparatus
JP4551164B2 (en) * 2004-09-09 2010-09-22 株式会社 ソキア・トプコン measuring device
JP2010032282A (en) * 2008-07-28 2010-02-12 Japan Atomic Energy Agency Method and system for measuring three-dimensional position of marker

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