JPS62229014A - 直角部分をもつ対象物の位置ずれ及び姿勢角の自動計測方法 - 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】 【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、特にその外形状の一部等
に少なくとも一つの直角部分をもつ物体の位置及び姿勢
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１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、または少なくともその外形状の一部
に認識の基準とすることが可能な直角部分を備えている
。ざらに、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く、しかも認識しようと
する対象物はその形状自体が既知であるのが通例である
。

従って、実質的に矩形状をなす部分、さらに詳しくは、
その一部をなす直角部分等を基準として、対象物の位置
すれと姿勢、即ち矩形部分等の基準位置に対する位置ず
れ及び基準姿勢に対する姿勢角の傾きを正確に認識でき
れば充分であり、それによって装器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、少なくとも直角部分を備えている矩形状
対象物等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
きるだけ簡単な前立処理により、しかもできるだけ少な
い数のイメージセンサで、正確に位置ずれ及び姿勢を計
Ｊｉｌｔ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、本発明の目的は、認識対象物が姿勢認識の基準と
なる直角部分を有する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、イメージセンサの
画像の簡単な処理によって、正確に位置ずれ及び姿勢角
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１本発明においては、少なくと
も一つの直角部分をもつ対象物の位こすれ及び姿勢角を
計測する計測域に、基準位置にある対象物の上記直角部
分を視野内のほぼ中央におさめるイメージセンサを配置
し、その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直交二辺の直線の方程式を算出し、
それに基づく演算により、対象物の位置ずれ及び姿勢角
を計１］１１１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。

第１図に示すように、いま１位置ずれ及び姿勢角の計測
対象物Ａが存在する空間に、基準位置における対象物Ａ
ｏの中心に原点Ｏを宥するｘ−ｙ座標系を設定する。計
測対象物Ａは、実質的に矩形状をなすものであるが、少
なくとも姿勢認識の基準となる直角部分を有するもので
あればよく、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、対象となる物が直角部分をもたな
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の一部などを計測対象
にしても差支えない。

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．Ｐ：ｌ及びＰ４、任意姿勢をとる
対象物Ａの角部をＰｉ、Ｐ；、Ｐｉ及びＰｊとし、また
、上記計測対象物Ａの各辺を、直線ｕ、ｍ、ｓ及びｔに
よって示している。

なお、ここでは対象物Ａ自体の形状が既知であり、特に
対象物Ａの幅Ｗ及び長さＨが既知である場合を前提にし
ている。

上記対象物Ａの位置ずれ及び姿勢角を計測する計８１１
域には、基準位置にある矩形状の対象物ＡＯの直交する
二辺（直線文、ｍ）の交点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Ｖｌを配置
する。

上記対象物Ａがベルトコンベヤ等により移送され、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。

そこで、上記位置ずれ及び姿勢角の計測のため、上記イ
メージセンサＶｌにより、対象物Ａの二辺、即ち直線文
１ｍの交差位置を画像として検出し、それらの方程式を
求める。この画像上の直線の方程式は、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１例えばイメ
ージセンサＶｌ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
出可能にすると共に、直線見及びｍについてのデータを
分離可能として、各直線ごとに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見１ｍ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Ｖｊ文上の点列を構成する各点（ｘ＋ｔ、ｙ＋
＋）をそれに代入して、平均的な勾配Ａ１及び切片ＢＩ
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、 ｘ＝Ａ２ｙ＋８２ とし、直線ｍ上の点列を構成する各点（ｘ２＋＋ｙＮ）
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Ｐｉの座標を（ｘ＋、ｙｔ）とすると、
その四点において直線１．ｍが交差することから、 ｙｔ　＝Ａ＋ｘ＋　＋Ｂｌ　　　　　　　　赤１１ｅ（
１）ｘ＋　”Ａ２ｙｌ　＋８２　　　　　　　　ａ　・
・（２）が成立し、これらの（１）（２）式に基づき。

を得る。

また、直線１．ｍの交点である対象物の角Ｐｉの座標が
、 拳Φ・（５） であることから、ΔＸ及びΔｙは次式により与えられ、
上記（３）（４）式との関連においてそれらのΔＸ及び
Δｙの値が求められる。

さらに。

Ａ’１ｗ　　ｔａｎ（＋ であることから、 θ＝１４．ｆｌ’、、−、、、’　（ＡＩ）　　　　　
　　　　・・・（８）として０を求めることができる。

なお１以上においては、直線見９ｍを表わす方程式の交
点座標に基づいてΔＸ及びΔｙを計算しているが、直線
１．ｍの切片からその計算を行うこともできる。即ち、
直線１．ｍの交点である対象物の角部Ｐｉの座標が（５
）式で与えられることから、直線文１ｍの切片Ｂｌ、Ｂ
２を、 として求め、これらに基づいてΔＸ及びΔｙを計算する
こともできる。

このように、上述した計測方法によれば、上記イメージ
センサＶｌに接続した演算装置で上述した簡単な演算を
行うことによって、対象物Ａのｘ　４ｉｈ及びｙ軸方向
の位置ずれΔＸ、Δｙ、並びに基準姿勢に対する姿勢角
０を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、対象物の角に単
一のイメージセンサを配置し、そ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
、対象物の位置ずれ及び姿勢角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
る直角部分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
認識またはそれに亭じた技術により、その対象物の位置
ずれ及び姿勢角を計測する場合等に比して、演算処理が
極めて筒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。

【図面の簡単な説明】

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。 ■１・・イメージセンサ、 Ａ・・対象物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも一つの直角部分をもつ対象物の位置ずれ
   及び姿勢角を計測する計測域に、基準位置にある対象物
   の上記直角部分を視野内のほぼ中央におさめるイメージ
   センサを配置し、その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直交二辺の直線の方程
   式を算出し、それに基づく演算により、対象物の位置ず
   れ及び姿勢角を計測することを特徴とする直角部分をも
   つ対象物の位置ずれ及び姿勢角の自動計測方法。