JPS61877A

JPS61877A - 形状認識装置

Info

Publication number: JPS61877A
Application number: JP12065084A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Aoki; 貴行青木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1986-01-06
Also published as: JPH0417472B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し発明の技術分野］この発明は、例えば工作機械に供給される部品等の外周
形状の認識を行なう形状認識装置に関する。

［発明の技術的背切］例えば、一般に箱物ど呼ばれる板金加工品を得るための
ペンディング・マシンに供給される打ち抜き部品は、第
２図に示すように、その外周内部の形状は穴が多数開い
ているなど複雑であっても、その外周形状は比較的単純
な幾何学図形を有している。このように比較的単純な外
周形状を有する部品を加工する工作機械において、複数
種類の部品が混在した状態で供給され７，−場合にこれ
らの部品の形状パターンを識別してその中から所要の部
品を抽出しようとするときには、内部の穴′Ｊ：で形状
認識を行なう必要はなく、外周の比較的単純な形状に着
目した簡単で高速処理可能な形状認識を行なえることが
有効である。

［発明の目的及び概要］この発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的は、
図形の外周形状の認識をその内部形状に関係なく高速か
つ正確に行なえるＪ：うにした形状認識装置を提供する
ことにある。

上記目的を達成するため、この発明は、第１図に示すよ
うに、被認識図形をＮ像ヂる１最像手段１と、撮像した
図形について、当該被認識図形に対して；ｑ定した仮想
座標系における当該被認識図形外周の連続する背景との
境界座標を順次検出して行き、夫々の検出時における各
座標軸」ニの座標変位に応じて各座標軸に対して夫々設
定されている可変設定値を増加し又は減少して行く外周
変位演算手段３と、当該可変設定値に基づいて当該被認
識図形の外周形状を認識する認識手段５とを有すること
をその要旨とする。

［発明の実施例］以下、図面を用いてこの発明の一実施例について説明づ
る。

まず、この実施例の構成を第３図に示すブロック構成図
を用いて説明する。

画像入力装置１１は、形状認識すべき部品を撮像して［
Ｑ信号を出力するもので、例えばＩＴＶカメラやマス１
〜リツクス状に配列された光電変換素子等が用いられて
いる。この画像入力装＠１１は、マイクロコンピュータ
１３に接続されている。

マイク０コンビフータ１３は、画像入力装＠１１からの
撮像信号を入力し、後述する処理を行なうことにより、
部品が所要の形状パターンを右１）でいるか否かを判別
する。尚、マイクロコンピュータ１３は、ＣＰＵ１５、
ＲＡＭ１７、ＲＯＭ１９、入出力ボート２１を有する構
成である。

次に、この実施例の作用を第４図に示す動作説明図並び
に第５図に示すマイクロコンビコータ１３の処理フロー
チャートを用いて説明Ｊ−る。

まず、認識しようとする対象部品２３は予めガイド等に
当接されて所定方向に姿勢を整えられた上で画像入力装
置１１によって撮像される。この姿勢の矯正は、対象部
品２３の外周形状が、第４図に示すように、例えば平行
又は直角の直線を主体として構成される略矩形状である
ならば、その各辺が画像入力装置１１の搬像視野内に設
定された仮想直交座標系の２軸、つまりＸ軸及びＹ　ｑ
ｌｌに対し夫々平行又は直角になるように行なわれる。

画像入力装置１１は、撮像視野を前記Ｘ軸及びＹ軸の方
向にそって所定個数に分割した画素毎に、対象部品２３
を撮像したのか背切をＲ像したのかに応じて２値化され
た撮像信号を出力する。

マイクロコンビコータ１３は、まず前記撮像信号の値を
画素毎に読込み画素の座標に応じＩｃ　ＲＡＭ１７のア
ドレスに、この読み込んだ値を記憶するくステップ１０
０）。

次に、ＲＡＭ１７内を走査して、撮像信号の値を順次調
べることにより、対象部品２３の外周線」二に位置する
一画素、例えば画素Ａをまず抽出する（ステップ１１０
）。

そして、最初に抽出した画素Ａから出発して、外周線」
二に隣接して存在する画素を一定方向、例えば矢印で示
す右廻り方向に順次抽出して行く（ステップ１２０）。

このステップは、前回抽出した画素の近傍に存在する各
画素の撮像信号値を調べることにより行なわれる。

この時、新たに画素を抽出する度に、当該新たに抽出し
た画素の前回抽出した画素に対するＸ座標及びＹ座標の
変位を演算する（ステップ１３０）。

次に、Ｘ座標変位をＹ座標の関数とした変位関数Ｙ　（
ｙ　）及びＹ座標変位をＸ座標の関数とじた変位関数Ｘ
（×）を求める。これは、次のようにして行なう。すな
わち、前回抽出した画素のｕ＋！・標を（ｘｉ、　ｙｉ
）　、新たに抽出した画素の座標を（ｘｉ＋△×、ｙ１
＋△ｙ）とすればＸ座標変位は△×、Ｙ座標変位は△ｙ
と求まる。そして、第１表に示ずにうに、この座標変位
△×及び△ｙの正負に応じて、Ｙ座標ｙｉに対する変位
関数Ｙ（ｙ）の値Ｙ（ｙｉ）及びＸ座標ｘｉに対する変
位関数Ｘ（ｘ）の値Ｘ（Ｘｉ）をインクレメント又はデ
ク１ノメン１−シていく（ステップ１４０）。但し、最
初に画素Δを抽出した時には、変位関数Ｘ（ｘ）、、Ｙ
（Ｖ）の値は全ての座標に対して零に初期設定１ノでお
く。

例えば、第４図において、前回抽出した画素がＢ１でそ
の座標が（ｘｂ、　ｙｂ）であれば、新たに抽出した画
素Ｂ２の座標は（ｘｂ＋△ｘ　、　ｙｂ）と表記される
。この時、Ｘ座標が増加しているのでＹ座標ｙｂに対す
る変位関数の値Ｙ（ｙｂ）をインクレメントする。また
、前回抽出した画素が０１でイの◆ 座標が（ｘｃ、　ｙｃ）であれば、新たに抽出した画素
Ｃ２の座標は（ｘｃ、　ｙｃ〜△ｙ）と表記される。こ
第　　１　　表の時、Ｙ座標が減少しているのでＸ座標ＸＣに３りｊ８
する変位関数の１ｉｔＩＸｆｘｃ）４デク１ノメントづ
る。

以上の処理を、最初の画素Ａから出発して連続する外周
線上の画素を次々と抽出して再び前記画素Ａにもどるま
で行なうことにより（ステーツブ１５０）、外周線上の
全ての外線に対する変位関数Ｘ（Ｘ）、Ｙ（Ｖ）の値が
求まる。

こうして得た変位関数Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）の波形は、第
４図に示すように夫々正負のパルスを有するが、当該パ
ルスは対象部品２３の外周線を、これを構成する辺（こ
分解し、当該辺を画素抽出を行った矢印の方向の方向成
分を有する辺ベクトルとみなした場合の当該辺ベク］−
ルのＹ軸方向成分及びＸ軸方向成分を夫々表わしている
。寸なわら、変位関数Ｘ（×）は、その正のパルスが辺
ベクトルＤＥと［Ｇどを、その負のパルスが辺ベク１〜
ル、）△と１」１とを表わしでいる。また、Ｙ軸投影関
数Ｙ　（ｙ　）は、その正のパルスが辺ベク１ヘルＡ　
ＤどＥＦとを、その角のパルスが辺ベク１ヘルＧ１−１
とＩＪとを表わしている。

従がって、変位関数Ｘ（ｘ）、Ｙ（ｙ）は、外周線の形
状パターンに応じて異なる正負パルス配列を有すること
になり、Ｊ：ってこの点に着目することにより対象部品
２３の外周形状の認識を行なうことができる。

そこで、変位関数Ｘ　＜Ｘ　＞の正負のパルスの個数を
夫々ＮＸ　、　Ｎｉとし、変位関数Ｙ　（ｙ　）の正負
のパルスの個数をＮ※、Ｎｉとして、これらを各形状パ
ターンについての特徴値と定義する（ステップ１６０）
。

第２表は、各種形状パターンと、そねらについての変位
関数×（ｘ〉及びＹ（Ｖ）の夫々の正負のパルス配列と
、それらによって得られる特徴値Ｎｘ　、Ｎ”ｘ　、　
Ｎｇ、Ｎｉを示している。同表かられかるＪ：うに、一
般的には各種形状パターンにＪ、り特徴値に何らかの差
異が生じるので、当該特徴値を利用し′Ｃ１形状パター
ンの認識が可能となる。

ここで、前記特徴値を用いて形状パターンの認識を行な
う場合、複相なパターンマツチングを無くすため、特徴
値を含んだ算術演算式により形状用　　２　　表識別値Ｎ”を求め、当該形状識別値Ｎ′を用いて形状パ
ターンを識別する１、（ステップ１７０．１８０　）。

ここで、前記算術演算式は、形状識別値Ｎ′が識別しよ
うとする対象部品２３の形状パターンの特徴を明確に表
１ことがでさるにうに配虞して定めればよい。その−例
としてｘｗ−（ＮＸ　＋Ｎｘ　＞　Ｘ　（ＮＶ　＋ｘ’；　＞
Ｎ”　＝　（Ｎ支→−Ｎシ）×（Ｎシ十Ｎシ）等が用い
ることができる。このようにして得た形状識別値Ｎ９に
より前記第２表に示づような形状パターンを識別するこ
とができる。

ところが、例えば第３表に示づ′ような形状パターンは
、前記第２表のＮＯ，４及びＮｏ、７のものと同一の特
徴値となるため、これらの形状パターンは特徴値のみで
は識別できない。そこＣ１このような場合には、次の述
べるような方法を（Ｍ用することにより、形状パターン
の識別が可能と４する（ステ・ツブ２００．２１０）。

その第１は、形状パターンの周長を求めて、これを形状
パターンの識別に利用する方法である。

第　　３　　表この周長は、外形線を構成する辺の長さの総和であるか
ら、変位関数Ｘ（ｘ）及びＹ（ｙ）の正負のパルスの絶
対値の総和により簡単に求まる。

また第２の方法は、形状パターンの面積を利用１−る方
法である。この面積は、変位関数×（×）又はＹ　（ｙ
　）のいずれか一方の関数の正負パルスの絶対値と当該
パルスの配列間隔とから簡単に求まる。

第３の方法は、形状パターンの重心位置を利用する方法
である。この重心位置は、そのＸ座標は変位関数×（×
）の、またＹ座標は変位関数Ｙ（ｙ）の夫々の正９パル
スの絶対値と配列間隔とかＩ：）簡単に求まる。

以上のように、変位関数Ｘ　（ｘ　）及びＹ（ｙ）から
簡単な演算により得られる形状パターンの特徴を示づ各
神佑、つまり前記形状識別値Ｎ″、周長、面積、重心位
置等のうちからいくつかの値を適宜選択し組み合わせる
ことにより、一層正確な形状パターンの認識が可能とな
る。例えば、前記第３表に示した形状パターンは、いず
れも形状識別Ｍｉ　Ｎ″′（こ周長をイ（１用づること
によって前２第１表のＮｏ、４及びＮｏ、７の形状パタ
ーンから区別することができる。

従って、予めＲＡＭ１７に所要の形状パターンが有する
前記各神佑を記憶させておぎ、この記憶値に演算した値
が一致するか否かによって、当該対象部品２３が所要の
形状パターンをｈするか否かを判別する（ステップ１９
０，２２０）。

ところで、前述したように、対象部品２３は予　−めガ
イド等により姿勢が整えられた上Ｃｉｉ！ｉｉ像入力装
置１１により撮像されるが、この姿勢としては９０°ご
とに方向の異った四つの姿勢が考えられる。そこで、次
に対象部品２３の姿勢認識を行なう（ステップ２３０）
。この処理は、姿勢が異なると特徴値が規則性をもって
変化″！ｒることを利用する。第４表は対象部品２３の
姿勢が９０°づつ右廻りに回転した際に、回転角度が０
°の場合の特徴値を夫々ａ１ｂ、ｃ、ｄとして各姿勢に
ｊ１３　＆：Ｊる特ｙｌ値を示したものである。

第４表かられかるように、姿勢が変化しても特第４表徴値はその値の入れ換えがあるｌどけなので、所要の形
状パターンの特徴値がとるべき値ａ　、　ｂ　、Ｃ。

ｄを予めＲＡＭ１７に記憶させておぎ、当該記憶Ｉノだ
値と検出された特徴値とを３４４さゼれば簡単に対象部
品２３の姿勢を判別り−ることができる。

尚、特徴値としては、前述したように両投形関数Ｘ（Ｘ
）及びＹ（ｙ）の正負のパルス数を単に計数するたりて
なく、正負のパルスの配列のパターン、すなわら例えば
千十、十−１〜−〜、−十の四種類の配列パターンの出
現頻度を関数Ｘ（×）及びＹ　（ｙ　）について夫々計
数しで、これを特徴値とすることも考えられ、これにｊ
；り更に複雑な形状パターンの識別が可能となる。

［発明の効果］以上説明した　ように、この発明は、被認識図形の外周
の連続でる背景との境界座標を順次検出し、夫々の検出
時における各座標軸トの座標変位に応じて各座標軸に対
して夫々設定されている可変設定値を増加し又は減少し
た結果得られた前記可変設定値に基づいて当該被認識図
形の外周形状を認識り−ることどしＩＣため、当該被認
識図形の外周形状の認識をその内部形状に関係すること
＜’Ｅ　＜簡単な処理で高速かつ正確に行なうことがで
きる効果が４＠られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は被認識図形の一例を
示す図、第３図はこの発明の一実施例のブロック構成図
、第４図は第３図の動作説明図、第５図は第３図の処理
フローチャート図である。１・・・振作手段３・・・外周変位演算手段５・・・ｉＪ！　ｉｊｉ手段第１ｗＩ第２図

Claims

【特許請求の範囲】

被認識図形を撮像する撮像手段と、撮像した図形につい
て、当該被認識図形に対して設定した仮想座標系におけ
る当該被認識図形外周の連続する背景との境界座標を順
次検出して行き、夫々の検出時における各座標軸上の座
標変位に応じて各座標軸に対して夫々設定されている可
変設定値を増加し又は減少して行く外周変位演算手段と
、当該可変設定値に基づいて当該被認識図形の外周形状
を認識する認識手段とを有することを特徴とする形状認
識装置。