JPS62159206A - 球状物の位置決め方法 - Google Patents

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】 （発明の関連する分野） 本発明は、例えば、球状物の所定位置に刻印、印刷など
を施すに際し、規則的に配設された凹部若しくは凸部を
光学的に読み取り、そしてその球状物の赤道線および子
午線に沿って整列する状態に自動的に位置決めする方法
に関するものである。

（従来の技術） 球状物の一例としてのゴルフボールは、その表面に、種
々のマーク、文字等が刻印されているが、高品質なゴル
フボールでは、一般に、それぞれのボールのディンプル
パターンとの関連の下で、いずれのボールにたいしても
相対的に同じ位置にマークその他が施されている。たと
えば、ゴルフボールには、そのディンプルの配列の仕方
により、ｌ軸対称のディンプル配列のボール、３軸対称
のディンプル配列のボールがあり、これらの軸線を、ボ
ールに普遍な地軸に例えると、ディンプルが赤道線に沿
って整列しており、このディンプルの整列した赤道線の
位置に合わせてマークが刻印されている。このことによ
り、ゴルファ−は、その刻印を目印としていつも同じ方
向から打つことができ、この結果として、打角等のバラ
ツキが少なくなると信じられている。

従来、同一位置にトレードマークを刻印するためのゴル
フボールの位置決めは、作業者の手作業にておこなわれ
ていたことから、ゴルフボールの製造コストの低減が困
難であった一方、その労働も視覚的労働で、単調な繰り
返し作業であるため、労働条件の改善も困難であった。

そこで、出願人は、この手作業にておこなわれていた位
置決めを自動化するための提案を、特開昭６０−４００
７２号明細書にて開示した。この方法は、支持台に形成
され、ディンプルに係合可能な複数の突起を有する凹部
に、ゴルフボールを任意に投入し、支持台に振動を与え
ることにてゴルフボールを凹部内で回転させ、ディンプ
ルと突起との係合によってゴルフボールの回転を停止さ
せることにより、ゴルフボールを所定の位置に位置決め
するものである。

（問題点） しかしながら、上記方法では、振動によって、ボールを
凹部内で任意に回転させることから、ゴルフボールの凹
部内への投入から、それが突起と係合するまでの時間が
不規則となり、また位置決め精度も悪いという欠点があ
った。

本発明の目的は、上記欠点を除去してゴルフボールを精
度良く且つ短時間に位置決めすることができる方法を提
供せんとするにある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の方法により、規則的に配置された凹部若しくは
凸部を有する球状物を、自動的に位置決めするに際し、
球状物の側方から照明を当て、この照明により、球状物
に形成される影を光学系（例えば球状物の前方に配置さ
れたカメラ）で読み取った後、読み取り画像を（例えば
カメラに内蔵される光電変換部で）電気信号に変換する
とともに（例えば画像処理装置にて前処理および画像デ
ータ圧縮を行って）特定の画像データとし、この画像デ
ータを、前記光学系の光軸の回りで、その全周にわたっ
て求めた後、画像データが最大値となった位置に球状物
を位置決めする第一の工程と、球状物のこの位置決め姿
勢で、それを球状物のその姿勢での赤道線方向へ９０度
回動させる第２の工程とを順次にかつ自動的に行い、前
記第一の工程を球状物の位置決め姿勢における赤道線方
向の少なくとも３箇所において９０度毎に繰り返すこと
を特徴とする。

（作　用） この位置決め方法によれば、例えば照明装置により、球
状物の側方から適切な照明を当てることにより、球状物
のディンプルが作る影を強調し、これを光学系、例えば
カメラにて読み取った後、その読み取り結果を、電気信
号、例えばデジタル信号に変換するとともに、これも例
えば画像処理装置において、前処理にて電気信号から、
予め測定しておいたディンプルのない状態のデータであ
るバックグラウンドデータを減算することにより、ディ
ンプルパターンにより形成された影のみの画像データ（
即ち濃淡画像）を得、また、画像データ圧縮にて夫々の
減算値の絶対値を取り、所定数の画素分加算することに
より、明暗パターンをさらに強調し画像データ間の比較
を行い易くする。

この画像データを光学系の光軸の回りでその全周にわた
って求め、その最大値となった位置が、他の位置の値に
比べて規則的に整列している度合が強いことから、その
位置に球状物を位置決めする。

この第一の工程を球状物の位置決め姿勢における赤道線
方向の少なくとも３箇所において９０度毎に繰り返すこ
とにより、赤道線の位置を精度良く見つけ出し、そこに
位置決めすることができる。

（実施例） 図面につきこの発明の詳細な説明する。

本発明を実施するに用いられる装置は、第１図に示す構
成となる。１は凹部若しくは凸部を有する球状物（例え
ばゴルフボール）、２はこの球状物に影のパターンを作
り出す照明装置であり、３はゴルフボールの影のパター
ンを読み取り、次段に接続されている画像処理装置４に
画像データを伝送する光学−電気系である。画像処理装
置４では得られた画像データから必要とするゴルフボー
ルのディンプルの影の濃淡パターンだけを抽出し、さら
にディンプル配列の方向を評価する演算を行い、次段に
接続されている制御装置５に演算結果に基づき、そこに
電気接続されているアクチュエータ６の一部であるステ
ップモータ制御回路１３およびステップモータ１６．１
６を介してバキュームチャック１７．１７即ち球状物１
をＹ、Ｚ軸の回りに回転させる。尚ここでは、Ｚ軸は、
球状物１に水平にその中心を通る光学−電気系３の軸線
と同一軸線方向を意味するものとし、Ｙ軸は、球状物１
の中心を通りＺ軸に垂直な方向を意味するものとする。

以下に各装置のさらに詳細な作動を説明する。

照明装置２は、照明源および照明光学系を有し、照明源
は、その性能において、照度可変型とし、凹部若しくは
凸部を有する球状物に最適の明暗を与え得るとともに球
状物から反射した光が強すぎることによる光学−電気系
３に含まれるカメラ１０の飽和を防止する作用を行うよ
うに、照明源および照明光学系を配置する。その実際の
配置の仕方は、第２図にしめすようにして行う。第２図
では、ゴルフボール１の中心を通り図面に平行且つ水平
な方向に向く軸線（ここにＺ軸とする）と平行に、ゴル
フボールの中心を通りＺ軸に垂直な軸線（ここにＺ軸と
する）のカメラ側へ照明装置２，２をオフセットして配
設して、ゴルフボールのカメラ側の面に対し、照明光源
を側方から照射することにより前記作用をカメラ１０に
対し及ぼすことができる。

さらに、ゴルフボール１の側方から照射される光はコヒ
ーレント光であるのが好ましい。例えば１個の光源、例
えばレーザー光源からハーフミラ−により分光して側方
から照射させることもできる。

また、照明装置２には、カメラの感度が高くなる波長の
光を放出するようなフィルタをかぶせるのが好ましい。

次に、カメラ３は、光学的結像系、例えば球面レンズを
具える２次元配列ＣＣＤカメラ（図示せず）または、光
学的結像系にシリンドリカルレンズ１９を具える１次元
配列ＣＣＤカメラとすることもできる。前者の場合には
、画像データは、例えば１００×１００画素として得ら
れ、後者の場合には、画像データは、例えばＩ　Ｘ２５
６画素として得られる。

さらに、カメラ３には、画像処理装置４にデジタル信号
を出力するＡ／Ｄ変換器１２およびこれに続くカメラコ
ントローラ１１を具える。

画像処理装置４は、第１図に示すように、カメラ１０か
ら送られてくるデジタル画像データ信号を画像認識し易
いように演算処理する加算器２０を具えている。この加
算器２０は、次段に接続される制御装置５からのコマン
ドに従って、カメラ１０からデータを送り始めるように
指示し、カメラ１０はそれを受けて１画素当たり８ビツ
ト長のく２５６階調の濃淡を表わす）画像データを送り
、画像データを受は取った加算器は、夫々１００画素毎
に即座に加算し、その（積算）データが有効となった時
、１００画素の合計のデータ信号を制御装置５に送る。

即ちカメラ３は、画像処理装置内の加算器２０に、例え
ば１００　Ｘ１００画素の、データを送り、加算器２０
は積算（カラム圧縮）により、１００個の疑似画像デー
タを制御装置５に送る。上記カラム圧縮とは、カメラの
画像データ１００　Ｘ１００画素の２次元データである
がこのデータを縦方向について画素データを積分し横方
向にｌ×１００画累の１次元データとすることである。

この処理により縦方向に規則的な明暗パターンがある場
合、この明暗パターンが強調され１次元データに反映す
る。このことにより、ディンプルの影のパターンが縦方
向に並んだときその明暗パターンが非常に強く現れるこ
とになる。しかし、前述のように、光学的結像系にシリ
ンドリカルレンズ１９、カメラに１次元配列ＣＣＤカメ
ラを用いた場合には、上述のカラム圧縮と同様な作用を
光学系で行っているため、カラム圧縮は省略することが
できる。

さらに画像処理装置４では、疑似画像データを制御装置
５に送る前に、前処理を行う。それは、得られた画像デ
ータからディンプル以外で生じる画像パターンのデータ
（いわゆるバックグランドデータ）を減算することでデ
ィンプルの影の成分を除いた表面が滑らかな球状物の画
像データのことをいう。このバックグラウンドデータは
前もってランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）　Ｇこ記（
意しておいて、随時取り出すことができるようにする。

かように演算処理された画像データは、抽出したデータ
からディンプルパターンが縦または横方向に整列してい
るかを評価するに十分となる。その評価の仕方は以下の
ようになる。

まずディンプルパターンは、それが縦または横方向に整
列すると、適切な照明により、子午線または赤道線付近
が最大の暗部となり、その周囲に向かって徐々に明るく
なり、またディンプルの整列時の方が不整列時より暗部
の強度が大きくなることを種々の実験の結果により確か
めた。この事実に基づいて、数値が小さくなるほど明る
く、数値が大きくなるほど暗いことを表わすこの明暗バ
ノーンの数値が、最大値となるところが、前記子午線ま
たは赤道線であると評価することができる。

なお、実験結果により、位置決めのアルゴリズムの初期
にゴルフボールの明暗パターンが（最大値−最小値）÷
最小値〉１．５を満足すると、位置決め工程が短縮され
てより好適となることが分かっている。

制御装置５はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）　とし、こ
のマイクロプロセッサは、画像処理装置４を介してカメ
ラ１０の制御および画像データの取込みタイミングを制
御するとともに、画像処理と同期させてアクチュエータ
６．６の制御を行う。

アクチユエータ６は、主に２つの機構、即ちゴルフボー
ルの向きを補正する機械式回転装置（ステップモータ）
１６と、ゴルフボールをつかむバキュームチャック１７
とからなる。ステップモータ１６は、それをＸ、Ｙ、Ｚ
軸夫々に配設して、それの回転動作により、ゴルフボー
ルの向きを補正することができるが、実際には第１図に
示すように、それらの２軸、例えばＹ、Ｚ軸、における
回転動作の組合せで充分であることを確かめた。そこで
本例では、Ｙ、Ｚ軸について回転自在となるように２個
のステップモータ１６．１６を配設する。

また、バキュームチャック１７．１７は、相互に直交し
て配置され、出入れ可能な構造を持ち、これはさらに、
カメラ２の視野面に対しゴルフボールの方向が常に一定
となるように、ステップモータ１６、１６に連結する。

ここでステップモータには、これの低速時における振動
の問題を解決するため、高い分解能例えば１回転２５０
００ステツプの分解能があるものを選択するのが好まし
い。さらに、前記２個のバキュームチャック１７．１７
は、その一方がその軸で回転する前にゴルフボールをつ
かみ、その他方の動作にはつかんでいたゴルフボールを
放すとともに他方の軸によるゴルフボールの回転に機械
的な影響を与えないように、一定距離だけ引込むように
ステップモータ制御回路１３を介して制御装置４で制御
される。この引込み動作は、真空系（図示せず）と連結
されている電磁弁１５の作動により発生されるバキュー
ムエアによってなされている。このバキュームチャック
１７の接触面には、合成ゴムを貼着して、高い摩擦係数
を有させて、製造工程で生ずるボール直径のバラツキを
許容しえるようにするとともにステップモータ１６によ
って生ずる回転移動中のゴルフボールを強固に固定する
役目もはたしている。

このステップモータは、そのほかに制御回路として、ス
テップモータ制御回路１３および電磁弁の為のリレー１
４を含んでいる。これらの作動については説明を省略す
る。

次に位置決め手順について説明する。位置決めの手順は
、第３図のフローチャートに示すように行われる。以下
にそれを記すと； １）開始：位置決めするゴルフボールを手動または自動
で所定の位置に挿入する。

２）Ｚ軸回転アルゴリズム： （ア）Ｚ軸のバキュームチャックをＯＮＬ、、（イ）画
像の取込み、データ圧縮処理をし、（つ）バックグラウ
ンドを減算、それぞれの値の絶対値を取り１００個の要
素分加算して１つの値とし、 （１）前の値と比較して現在の値が最大値または最小値
であった場合は、その値とその時の回転角度を夫々記憶
し、 （オ）Ｚ軸について１変分回転させ、 （力）（ア）〜（オ）までのステップを全部で１９０度
分繰り返し、１９０度分終了したら次へ進む。

（キ）（１）で記憶した最大値の位置にゴルフボールを
Ｚ軸について戻し、 （り）Ｚ軸のバキュームチャックをＯＦＦにする３）デ
ータ検証： （ア）前段で記憶した最大値の位置のデータが（最大値
−最小値）÷最小値が１．５より大きいなら６）へ進み
、もしそうでない時は４）へ進む、 ４）３０度Ｙ軸回転：Ｙ軸のバキュームチャックをＯＮ
シ、ゴルフボールをＹ軸につき３０度回転させ、Ｙ軸の
バキュームチャックをＯＦＦ　Ｌ、５）へ進む、 ５〉３０度Ｚ軸回転：Ｚ軸のバキュームチャックを［１
１１１Ｌ、ゴルフボールをＺ軸につき３０度回転させ、
Ｚ軸のバキュームチャックをＯＦＦ　Ｌ、２）へ戻る、 ６）９０度Ｙ軸回転：Ｙ軸のバキュームチャックをＯＮ
し、Ｙ軸について９０度回転させ、Ｙ軸のバキュームチ
ャックをＯＦＦする。

７）４回繰り返したか：２）、６）のステップを３回繰
り返す。

８）位置決め動作終了： となる。この手順で特に、ステップ３）、４）は、位置
決めミスの可能性を除く為に、最初だけデータを検証す
ることとした。また１、５という定数は、経験的にラフ
な判定レベルとして決定した。Ｚ軸回転アルゴリズムを
４回繰り返すのは、ゴルフボールの位置決め精度により
決定された回数であり精度／処理時間が最も効果的であ
る、という理由による。これによりゴルフボールは所定
位置に位置決めさせることができる。

以上、この発明を図示例に基づいて構成とともに説明し
たが、このような方法および構成の一部を応用すると、
立体の表面に形成された複雑であるが規則的な凹凸パタ
ーンを認識することが可能である。

（効　果） この発明によれば、光学−電気系および画像処理により
、この画像処理したデータに基づいてゴルフボールの位
置を変えるアクチュエータ系を制御装置により制御しな
がら、はぼゴルフボール全体を走査して、位置決めを行
うようにしたので、ゴルフボールの位置決めに費やす時
間を短縮し且つ一定時間で位置決めすることができ、人
件費の削Ｍとあいまってコストダウンになるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のゴルフボール位置決め方法の実施に
使用されている装置の略配置図、第２図は光源、ゴルフ
ボール、カメラの位置関係を説明する説明図、 第３図はゴルフボールの位置決めを行うためのフローチ
ャート図である。 １・・・球状物　　　　　　　２・・・照明装置３・・
・光学−電気系　　　　４・・・画像処理装置５・・・
制御装置　　　　　　６・・・アクチュエータＩＯ・・
・カメラ １１・・・カメラコントローラ　１２・・・Ａ／Ｄ変換
器１３・・・ステップモータ制御回路 １４・・・電磁弁リレー　　　　１５・・・電磁弁１６
・・・ステップモータ １７・・・バキュームチャック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、規則的に配置された凹部若しくは凸部を有する球状
   物を、凹部若しくは凸部が、球状物の姿勢に応じて変化
   する球状物の赤道線および子午線に沿う方向へ整列する
   状態に位置決めするに際し、 前記球状物の側方から照明を当て、この照 明により、球状物に形成される影を光学系で読み取った
   後、読み取り画像を電気信号に変換するとともに演算処
   理を行い画像データとし、この画像データを、前記光学
   系の光軸の回りで、その全周にわたって求めた後、画像
   データが最大値となった位置に球状物を位置決めする第
   一の工程と、球状物のこの位置決め姿勢で、それを球状
   物の赤道線方向へ９０度回動させる第２の工程とを順次
   に且つ自動的に行い、前記第一の工程を球状物の赤道方
   向の少なくとも３か所において９０度毎に繰り返すこと
   を特徴とする球状物の位置決め方法。