JPS62229011A - 直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 - Google Patents
直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法Info
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- JPS62229011A JPS62229011A JP7340286A JP7340286A JPS62229011A JP S62229011 A JPS62229011 A JP S62229011A JP 7340286 A JP7340286 A JP 7340286A JP 7340286 A JP7340286 A JP 7340286A JP S62229011 A JPS62229011 A JP S62229011A
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 4
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、自動車や家電製品の生産ラインにおける部品
の組付は等のために、対象物、特に実質的に矩形状をな
す四つの直線部分をもった物体の位置ずれ、姿勢角及び
寸法を自動計測する方法に関するものである。
の組付は等のために、対象物、特に実質的に矩形状をな
す四つの直線部分をもった物体の位置ずれ、姿勢角及び
寸法を自動計測する方法に関するものである。
[従来の技術]
生産ラインにおける作業を自動化するため、従来から各
種方式のパターン認識技術が開発されている。このよう
なパターン認識技術は、何らかの手段により対象物自体
の形状、姿勢等を判別しようとするものであり、そのパ
ターン認識のために使用する装置が比較的複雑で高価な
ものとなるのが通例である。
種方式のパターン認識技術が開発されている。このよう
なパターン認識技術は、何らかの手段により対象物自体
の形状、姿勢等を判別しようとするものであり、そのパ
ターン認識のために使用する装置が比較的複雑で高価な
ものとなるのが通例である。
しかるに、各種工場における組付は作業1例えば、自動
車の車体°や家電製品の本体に対する各種部品の組付け
の自動化に際しては、必ずしも上述したようなパターン
認識技術を必要としない、即ち、認識等の対象になる自
動車の車体、家電製品の本体、IC基板等は、通常、実
質的に矩形状をなし、またそれらの認識対象物自体が矩
形状でなくても、矩形状の台車に載せて移動させるとか
、その対象物上に矩形部分が存在する場合が多い。
車の車体°や家電製品の本体に対する各種部品の組付け
の自動化に際しては、必ずしも上述したようなパターン
認識技術を必要としない、即ち、認識等の対象になる自
動車の車体、家電製品の本体、IC基板等は、通常、実
質的に矩形状をなし、またそれらの認識対象物自体が矩
形状でなくても、矩形状の台車に載せて移動させるとか
、その対象物上に矩形部分が存在する場合が多い。
しかも、このように対象物が矩形状をなす場合には、認
識しようとする対象物として多数種のものが混在してい
ても、縦横の寸法を計測することによりその形状を識別
することができる。
識しようとする対象物として多数種のものが混在してい
ても、縦横の寸法を計測することによりその形状を識別
することができる。
従って、対象物の認識は、実質的に矩形状をなす部分の
基準位置に対する位置ずれ、基準姿勢に対する姿勢角の
傾き、及び縦横の寸法を正確に計測できれば充分であり
、それによって認識装置自体を著しく簡単化し、安価に
提供することが可能になる。
基準位置に対する位置ずれ、基準姿勢に対する姿勢角の
傾き、及び縦横の寸法を正確に計測できれば充分であり
、それによって認識装置自体を著しく簡単化し、安価に
提供することが可能になる。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明者らは、上述した矩形状対象物の姿勢及び寸法の
認識を行うに際し、ITVカメラその他のイメージセン
サによる対象物の2次元画像を利用して、できるだけ簡
単な演算処理により、しかもできるだけ少ない数のイメ
ージセンサで、正確に計測する方法について検討し、本
発明をなすに至ったものである。
認識を行うに際し、ITVカメラその他のイメージセン
サによる対象物の2次元画像を利用して、できるだけ簡
単な演算処理により、しかもできるだけ少ない数のイメ
ージセンサで、正確に計測する方法について検討し、本
発明をなすに至ったものである。
即ち1本発明の目的は、認識対象物が矩形状をなすのが
通例であることに着目し、上述した工場における組付は
作業等において、一般的なパターン認識技術を利用する
ことなく、複数のイメージセンサの画像の簡単な処理に
よって、正確に位置ずれ、姿・勢角及び寸法を計測可能
にすることにある。
通例であることに着目し、上述した工場における組付は
作業等において、一般的なパターン認識技術を利用する
ことなく、複数のイメージセンサの画像の簡単な処理に
よって、正確に位置ずれ、姿・勢角及び寸法を計測可能
にすることにある。
[問題点を解決するための手段]
上記目的を達成するため、本発明においては、実質的に
矩形状をなす対象物の姿勢及び寸法を計測する計測域に
、基準位置にある平均的寸法の矩形状の対象物の周囲各
辺に対してそれらを視野内のほぼ中央におさめる四つの
イメージセンサを配置し、各イメージセンサによって得
られた画像から計測域にある対象物上の上記周囲各辺の
方程式を算出し、それらに基づく演算により、対象物の
位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測するという技術的手段
を採用している。
矩形状をなす対象物の姿勢及び寸法を計測する計測域に
、基準位置にある平均的寸法の矩形状の対象物の周囲各
辺に対してそれらを視野内のほぼ中央におさめる四つの
イメージセンサを配置し、各イメージセンサによって得
られた画像から計測域にある対象物上の上記周囲各辺の
方程式を算出し、それらに基づく演算により、対象物の
位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測するという技術的手段
を採用している。
[実施例]
以下に図面を参照して本発明の方法をさらに具体的に説
明する。
明する。
第1図に示すように、いま、姿勢及び寸法の計測対象物
Aが存在する空間に、基準位置における対象物A(+の
中心に原点0を有するx−y座標系を設定する。計測対
象物Aとしては、縦横の寸法を異にする複数種のものが
混在するが、いずれも実質的に矩形状をなすものを対象
とする。矩形状の対象物とは、例えば自動車の車体を平
面的に見たものであっても、あるいは家電製品の本体や
IC基板等であってもよい、さらには、対象となる物が
矩形状でない場合には、その上に付されている矩形状の
部分、あるいはその物を載置した矩形状の台などを計測
対象物Aとしても差支えない、また、縦横の寸法を異に
する複数種の計測対象物Aが混在するということは、例
えば部品の組付は等のために計測域に順次送られてくる
自動車の車体として、幅W及び長さHについての寸法を
異にする複数車種の車体が混在していることなどを意味
している。
Aが存在する空間に、基準位置における対象物A(+の
中心に原点0を有するx−y座標系を設定する。計測対
象物Aとしては、縦横の寸法を異にする複数種のものが
混在するが、いずれも実質的に矩形状をなすものを対象
とする。矩形状の対象物とは、例えば自動車の車体を平
面的に見たものであっても、あるいは家電製品の本体や
IC基板等であってもよい、さらには、対象となる物が
矩形状でない場合には、その上に付されている矩形状の
部分、あるいはその物を載置した矩形状の台などを計測
対象物Aとしても差支えない、また、縦横の寸法を異に
する複数種の計測対象物Aが混在するということは、例
えば部品の組付は等のために計測域に順次送られてくる
自動車の車体として、幅W及び長さHについての寸法を
異にする複数車種の車体が混在していることなどを意味
している。
第1図においては、基準位置における矩形状対象物aO
の角部をPI*P2.P3及びP4、任意姿勢をとる対
象物Aの角部をPi、Pi*P5及びPikし、また、
上記計測対象物Aの各辺を、直線見、m、5及び七によ
って示している。
の角部をPI*P2.P3及びP4、任意姿勢をとる対
象物Aの角部をPi、Pi*P5及びPikし、また、
上記計測対象物Aの各辺を、直線見、m、5及び七によ
って示している。
上記対象物Aの位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測する計
測域には、基準位置にある平均的寸法の矩形状の対象物
^0の周囲各辺(直線1.m、s。
測域には、基準位置にある平均的寸法の矩形状の対象物
^0の周囲各辺(直線1.m、s。
t)のそれぞれに対して、その各辺を視野内のほぼ中央
におさめるITVカメラその他適宜のイメージセンサV
l、V21V31V4 ヲ配el + 6 。
におさめるITVカメラその他適宜のイメージセンサV
l、V21V31V4 ヲ配el + 6 。
上記対象物Aがベルトコンベヤ等により移送すれ、計測
域に達したときには、通常、第1図に示すように、基準
位置に対する任意量の位置ずれ及び任意量の姿勢角の傾
きを有している。即ち、対象物Aの中心が座標系の原点
0に対してX軸及びy軸方向にそれぞれΔX及びΔyだ
けの位置ずれをもち、また角θだけ対象物の基準姿勢に
対して傾斜している。
域に達したときには、通常、第1図に示すように、基準
位置に対する任意量の位置ずれ及び任意量の姿勢角の傾
きを有している。即ち、対象物Aの中心が座標系の原点
0に対してX軸及びy軸方向にそれぞれΔX及びΔyだ
けの位置ずれをもち、また角θだけ対象物の基準姿勢に
対して傾斜している。
そこで、上記位置ずれ、姿勢角及び寸法の計測のため、
上記イメージセンサVl、V2.V3.V4により、そ
れぞれ対象物Aの周囲各辺、即ち直線文。
上記イメージセンサVl、V2.V3.V4により、そ
れぞれ対象物Aの周囲各辺、即ち直線文。
m、s、tの位置を画像として検出し、それらの直線の
方程式を算出して、以下に説明するような演算を行うこ
とにより、対象物AのX軸及びy軸方向の位置ずれΔX
、Δy、基準姿勢に対する姿勢角θ、さらに対象物の幅
W及び長さHを求めることができる。
方程式を算出して、以下に説明するような演算を行うこ
とにより、対象物AのX軸及びy軸方向の位置ずれΔX
、Δy、基準姿勢に対する姿勢角θ、さらに対象物の幅
W及び長さHを求めることができる。
まず、上記イメージセンサV l * V 2 * V
3 * V aの出力に基づく対象物Aの周囲各辺の
直線見、 m 、 s 。
3 * V aの出力に基づく対象物Aの周囲各辺の
直線見、 m 、 s 。
tの方程式は、一般に利用されている各種手段によって
求めることができ、例えばイメージセンサVl、V2.
V3.V4によって得た画像を矩形状対象物A内とそれ
以外の部分の明るさの差によって2値化し、微分等の適
宜処理を施すことにより、その直線上の点列を抽出可能
として、それらの点列を構成する各点の座標を求め、そ
れらの座標値を直線1、m、s、tの方程式に代入して
勾配及び切片を求める、などの手段を用いることができ
る。
求めることができ、例えばイメージセンサVl、V2.
V3.V4によって得た画像を矩形状対象物A内とそれ
以外の部分の明るさの差によって2値化し、微分等の適
宜処理を施すことにより、その直線上の点列を抽出可能
として、それらの点列を構成する各点の座標を求め、そ
れらの座標値を直線1、m、s、tの方程式に代入して
勾配及び切片を求める、などの手段を用いることができ
る。
即ち、直線文の方程式を、
y=A1x+81
とし、直線立上の点列を構成する各点(x++、y++
)をそれに代入して、平均的な勾配AI及び切片B1を
求めると、それらは、 によって与えられる。
)をそれに代入して、平均的な勾配AI及び切片B1を
求めると、それらは、 によって与えられる。
同様にして、直線mの方程式を、
y=A2x+82
とし、直線m上の点列を構成する各点(xzi;yz’
t)をそれに代入して、平均的な勾配A2及び切片B2
を求めると、それらは、 によって与えられる。
t)をそれに代入して、平均的な勾配A2及び切片B2
を求めると、それらは、 によって与えられる。
また、対象物Aoの角部P2に対して位置がずれている
対象物Aの角部p5の座標は、 ・・・(1) によって表わされる。
対象物Aの角部p5の座標は、 ・・・(1) によって表わされる。
従って、直線見が角θの傾きを有し、且つ25点を通る
ことから、その直線文の方程式を求めると、 となり、勾配AI及び切片B1は。
ことから、その直線文の方程式を求めると、 となり、勾配AI及び切片B1は。
A1= tanθ −−−
(2)と表わされる。
(2)と表わされる。
また、同様にして直i1mの方程式は。
となり、勾配A2及び切片B2は。
A2ニーtaJIθ
よ、ゎ6 !N6 m ” ”
’ (0従って、上記(2)式より。
’ (0従って、上記(2)式より。
θ=taT1−1(A1)・・・(5)としてθを求め
ることができ、また、直!Ill、mを表わす方程式の
切片に基づき、即ち上記(3)及び(0式より。
ることができ、また、直!Ill、mを表わす方程式の
切片に基づき、即ち上記(3)及び(0式より。
として、ΔX及びΔyを求めることができる。
しかしながら、これらの(6)(7)式は未知のW及び
Hを含んでいるので、それを消去する必要がある。
Hを含んでいるので、それを消去する必要がある。
そこで、イメージセンサV3.V4の出力を上記W及び
Hの計測に利用することになる。この場合にも、上述し
た場合と同様にして、直線s、tの式に、それらの直線
上の点列を構成する各点の座標値(x:++、y3+)
(xat、ynt)をそれに代入して、平均的な勾配
A 3 + A 4及び切片83.B4を求め、対象物
Aの角部Pjの座標との関係から、直線Sについて1、
’、 A3= tanθ ・・・(8) を得る。
Hの計測に利用することになる。この場合にも、上述し
た場合と同様にして、直線s、tの式に、それらの直線
上の点列を構成する各点の座標値(x:++、y3+)
(xat、ynt)をそれに代入して、平均的な勾配
A 3 + A 4及び切片83.B4を求め、対象物
Aの角部Pjの座標との関係から、直線Sについて1、
’、 A3= tanθ ・・・(8) を得る。
同様に、直線tについて1
、’、 Aa=−tanθ
・・・(9)
を得る。
そして、 (8)X tan θ−(9)により、(8
)+ (9)tanθにより、 が得られ、(6)(10)式からΔXを消去して。
)+ (9)tanθにより、 が得られ、(6)(10)式からΔXを消去して。
(7)(11)式からΔyを消去して、を得る。
ここで、
c = cos θ、 D = s’+nθ。
と置くと、上記(12)(13)式は。
C・W−D −H+E= O
D争W+C・H+F=0
と表わされ、これらにより、次式のようにH及びWを求
めることができる。
めることができる。
また、これらのH及びWの値を前述した(6)(7)式
に代入することにより、ΔX及びΔyの値も求められる
。
に代入することにより、ΔX及びΔyの値も求められる
。
なお、以上においては、直線、l、m、s、tを表わす
方程式の切片に基づいてΔX及びΔyを計算しているが
、直線文9mあるいは直線s、tの交点座標からその計
算を行うこともできる0例えば、直線文1mの交点であ
る対象物の角部Piの座標を(x+、y+) 、角部P
4の座標を(!2.Y2)とすると、それらの座標値は
、 によって与えられ、これらに基づいて、ΔX、Δy、W
及びHを計算することもできる。
方程式の切片に基づいてΔX及びΔyを計算しているが
、直線文9mあるいは直線s、tの交点座標からその計
算を行うこともできる0例えば、直線文1mの交点であ
る対象物の角部Piの座標を(x+、y+) 、角部P
4の座標を(!2.Y2)とすると、それらの座標値は
、 によって与えられ、これらに基づいて、ΔX、Δy、W
及びHを計算することもできる。
このように、上記イメージセンサVl、V2.V3.V
4に接続した演算装置で、上述した演算を行うことによ
って、対象物AのX軸及びy軸方向の位置ずれΔX、Δ
y、基準姿勢に対する姿勢角θ、並びに対象物の寸法H
及びWを簡単に求めることができる。
4に接続した演算装置で、上述した演算を行うことによ
って、対象物AのX軸及びy軸方向の位置ずれΔX、Δ
y、基準姿勢に対する姿勢角θ、並びに対象物の寸法H
及びWを簡単に求めることができる。
[発明の効果]
このような本発明の計測方法によれば、四つのイメージ
センサの出力に基づいて上述した式についての演算を行
うという簡易な手段によって、対象物の位置ずれ、姿勢
角及び寸法を正確に計測することができ、特に、イメー
ジセンサを利用して対象物上における各辺の直線の方程
式を求めるにすぎないので、イメージセンサにより対象
物の全体を観察して、パターン認識またはそれに準じた
技術により、その対象物の位置ずれ、姿勢角及び寸法を
計測する場合等に比して、演算処理が極めて簡単になる
ばかりでなく、非常に正確な測定を行うことができる。
センサの出力に基づいて上述した式についての演算を行
うという簡易な手段によって、対象物の位置ずれ、姿勢
角及び寸法を正確に計測することができ、特に、イメー
ジセンサを利用して対象物上における各辺の直線の方程
式を求めるにすぎないので、イメージセンサにより対象
物の全体を観察して、パターン認識またはそれに準じた
技術により、その対象物の位置ずれ、姿勢角及び寸法を
計測する場合等に比して、演算処理が極めて簡単になる
ばかりでなく、非常に正確な測定を行うことができる。
また、このように簡単に計測できるため、イメージセン
サからの出力を処理するための装置をハードウェア化す
ることが容易であるばかりでなく、実時間処理が可能と
なり、従って工場の生産ライン等における利用に極めて
好適である。
サからの出力を処理するための装置をハードウェア化す
ることが容易であるばかりでなく、実時間処理が可能と
なり、従って工場の生産ライン等における利用に極めて
好適である。
第1図は本発明に係る計測方法のについての説明図であ
る。 Vl、V2.V3.V4 ・* イ)−シセンサ、A・
・対象物。
る。 Vl、V2.V3.V4 ・* イ)−シセンサ、A・
・対象物。
Claims (1)
- 1、実質的に矩形状をなす対象物の姿勢及び寸法を計測
する計測域に、基準位置にある平均的寸法の矩形状の対
象物の周囲各辺に対してそれらを視野内のほぼ中央にお
さめる四つのイメージセンサを配置し、各イメージセン
サによって得られた画像から計測域にある対象物上の上
記周囲各辺の方程式を算出し、それらに基づく演算によ
り、対象物の位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測すること
を特徴とする直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自
動計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61073402A JP2558096B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61073402A JP2558096B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62229011A true JPS62229011A (ja) | 1987-10-07 |
JP2558096B2 JP2558096B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=13517164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61073402A Expired - Lifetime JP2558096B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 直線部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2558096B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1986
- 1986-03-31 JP JP61073402A patent/JP2558096B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN117251921B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-04-30 | 重庆中环建设有限公司 | 一种用于智能孔位设计系统生成图形文件的尺寸标记方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2558096B2 (ja) | 1996-11-27 |
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