KR100199514B1 - 형상검출장치 - Google Patents

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KR100199514B1
KR100199514B1 KR1019950000566A KR19950000566A KR100199514B1 KR 100199514 B1 KR100199514 B1 KR 100199514B1 KR 1019950000566 A KR1019950000566 A KR 1019950000566A KR 19950000566 A KR19950000566 A KR 19950000566A KR 100199514 B1 KR100199514 B1 KR 100199514B1
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마사토시 나카무라
노리유키 스즈키
미스즈 타카미
킨지 호리카미
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모리시따 요오이 찌
마쓰시따덴끼상교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 공장의 생산라인의 조립공정에서, 대상물을 촬상수단에 의해 촬상해서 얻게되는 화상정보로부터, 대상물의 형상위치

Description

형상검출장치
제1도는 본 발명의 형상검출장치의 구성을 표시한 블록도.
제2도는 본 발명의 형상검출장치의 동작을 표시한 순서도.
제3도는 본 발명의 제 1실시예의 방사상샘플링라인윈도우의 평면도.
제4도는 본 발명의 형상검출장치의 에지점검출의 원리의 일예를 표시한 도면.
제5도는 본 발명의 형상검출장치의 에지점검출의 원리의 다른 예를 표시한 도면.
제6도는 본 발명의 형상검출장치의 에지점검출의 원리의 다른 예를 표시한 도면.
제7도는 본 발명의 제 2실시예의 다각형근사임의형상윈도우의 평면도.
제8도는 본 발명의 제 2실시예의 샘플링라인윈도우의 평면도.
제9도는 본 발명의 제 2실시예의 검출형상의 평면도.
제10도는 종래예의 형상검출장치의 구성을 표시한 블록도.
제11도는 원형윈도우의 동작을 표시한 도면.
제12도는 원형윈도우의 동작을 표시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 시각센서 2 : 화상메모리
3 : 윤곽형상검출수단 4 : 농도차검출용라인윈도우
5 : 원형윈도우 6 : 바깥쪽화상데이터
7 : 안족화상데이터 11 : 개략위치판정수단
12 : 에지점검출수단 13 : 형상설정수단
14a~14h : 방사상샘플링라인윈도우 15a~15h : 검출에지점
16 : 근사적원중심 17 : 검출피크점
18 : 검출피크점 19 : 검출피크점
20a,20b : 농도구배 21 : 다각형근사임의형상윈도우
22 : 농도차검출용라인윈도우 23A~23L : 다각형정점
24 : 샘플링라인윈도우 25 : 검출에지점
26A~26L : 근사직선 27A~27L : 근사직선교차점
본 발명은 공장의 생산라인의 조립공정에서, 대상물을 촬상수단에 의해 촬상해서 얻게되는 화상정보로부터, 대상물의 형상위치자세를 인식하고, 기계동작의 위치결정이나 양부(良否)판정을 행하는 시각인식에 사용되는 형상검출장치에 관한 것이다.
형상검출장치에는, 종래부터, 용도 및 대상물의 형상에 맞추어서, 여러가지의 형상검출원리가 사용되고 있으나, 본 발명에 관련이 있는 형상검출원리를 사용하는 형상검출장치의 종래예를 제10도~제12도에 의거해서 설명한다.
제10도는, 종래예의 구성을 표시한 블록도이고, 이 종래예는, 형상검출대상물이 판금에 뚫어진 나사구멍과 같이, 화상상에서 윤곽선이외에는 명암의 콘트라스트가 없는 원형대상물의 중심의 위치를 검출하고, 나사고정조립공정에서의 기계동작이 위치 결정등에 사용되는 것이다.
제10도에 있어서, 텔레비젼카메라와 같은 시각센서(1)는, 형상을 검출해야할 대상물을 촬상하여 그 화상정보를 출력한다. 화상메모리(2)는, 시각센서(1)가 출력한 화상정보를 디지틀화하고 화상데이터로서 기억한다. 윤곽선형상검출수단(3)은, 제11도에 표시한 바와 같이, 대상물의 화상의 형상에 맞춘 원형윈도우(5)에 의해서, 화상메모리(2)가 기억하고 있는 화상데이터를 주사하고, 원형윈도우(5)가 대상물의 화상에 일치하는 위치를 검출한다.
제11도는 제10도의 윤곽형상검출수단(3)이 윤곽선형상윈도우에 의해서, 원형대상물의 위치 및 중심위치를 고속으로 검출하는 원리를 설명하는 것이고, 원형윈도우(5)는 원형대상물의 기준화상의 윤곽선과 형상이 일치하는 윤곽선형상윈도우이다. 이 원형윈도우(5)에는, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가, 원형윈도우(5)에 직교하도록 해서 배치되어 있다. 이들의 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)는, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출한다.
윤곽형상검출수단(3)은, 화상메모리(2)에 기억되어 있는 화상을, 원형윈도우(5)에서 주사한다. 이 주사를 행하면서, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6) 와 안쪽화상데이터(7)를 각 주사위치에서, 각 농도차검출용라인윈도우 (4a) ~(4h)가 검출하는 바깥쪽화상데이터(6)와 안쪽화상데이터(7)와의 화상농도차를 조사하고, 그 화상농도차가 농도차한계치이상인지 아닌지를 검출하고, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)중에서, 농도차한계치이상의 화상농도차인 농도차검출용라인윈도우계수가 가장 많은 원형윈도우(5)의 위치를, 원형대상물의 화상위치로서 검출한다. 이 검출방법은, 간단한 측정과 비교에 의해 행할 수 있으므로, 고속검출이 가능하다.
그러나, 상기의 종래에의 구성에서는, 원형윈도우(5)는, 원형의 화상이 주사위치에 있는지 아닌지를 신속히 검출할 수 있으므로, 검출해야할 화상의 근처까지는, 큰 주사피치로 신속히 주사할 수 있으나, 화상의 진(眞)의 위치를 검출하려면, 근접한 후의 주사피치를 세밀하게 해서, 원형윈도우(5)를 정확하게 원형화상에 일치시킬 필요가 있으며, 고속화에 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.
또, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)에 의한 위치검출정밀도는, 윈도우(4a)~(4h)의 길이의 1/2로 되므로, 윈도우(4a)~(4h)의 길이를 검출정밀도에 대응하는 허용길이이하로 짧게 설정한 경우에, 원형대상물의 화상의 직경과 원형윈도우(5)의 직경이 일치하지 않고, 예를 들면, 제12도에 표시한 바와 같이, 원형윈도우(5)의 직경이, 원형대상물의 화상의 직경보다 작아진 경우엔, 상기와 같이, 농도차한계치이상의 화상농도차가 있는 농도차검출용라인윈도우의 계수가 가장 많은 원형윈도우(5)의 위치는, 원형대상물의 화상과 동심위치로는 되지 않고, 원형윈도우(5)가 원형대상물의 화상의 윤곽선에 내접하는 위치로 되고, 원형윈도우(5)의 직경과 원형대상물의 화상의 직경과의 차의 1/2의 오차가 발생하는 일이 있다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기의 문제점을 해결하여, 주사윈도우를 대상물의 화상과 정확하게 일치시키지 않아도, 주사윈도우의 형상과 대상물의 화상의 형상이 일치하고 있지 않아도, 정확하게 또한 신속히 대상물의 화상의 위치를 검출할 수 있는 형상검출장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 형상을 검출해야할 대상물을 촬상하여 그 화상정보를 출력하는 시각센서와, 상기 시각센서가 출력한 화상정보를 디지틀화하여 화상데이터로서 기억하는 화상메모리와, 대상물의 화상의 개략위치를 판정하는 개략위치판정수단과, 상기 개략위치판정수단이 판정한 화상의 개략위치에, 화상농도를 검출하는 소정길이의 샘플링라인윈도우를 복수개 설치하고, 이들의 샘플링라인윈도우상에서의 화상농도의 에지점을, 대상물의 화상의 윤곽점위치로서 검출하는 에지점검출수단과, 상기 에지점검출수단이 검출한 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽성을 설정하는 형상 설정수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 개략위치판정수단은, 원형주사윈도우에서 대상물의 원형화상의 개략위치를 판정하고, 형상설정수단이 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 연산식이 원의 방정식인것이 적합하다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 개략위치판정수단은, 임의형상의 대상물의 화상의 윤곽선을 다각형근사한 다각형근사임의형상주사원도우에서 대상물의 화상의 개략위치를 판정하고, 형상설정수단이, 근사한 다각형의 다각형정점에서 구분되는 영역마다, 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽성을 설정하는 연산식의 직선의 방정식인것이 적합하다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 에지점검출수단은 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터 화상데이터를 1차미분처리하고, 그 미분피크치가 있는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 것이 적합하다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 에지점검출수단은, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터를 1차미분처리하고, 미리 결정된 미분한계치를 최초에 넘는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 것이 적합하다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 상기의 과제를 해결하기 위하여, 에지점검출수단은, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 정해진 간격에 있어서의 농도차와 상기 정해진 간격과의 비를 산출해서 농도구배를 구하고, 그 농도구배가 미리 정해진 농도구배한계치와 가장 일치하는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 것이 적합하다.
본 발명의 형상검출장치는, 시각센서가, 형상을 검출해야할 대상물을 촬상해서 그 화상정보를 출력하고, 화상메모리가 상기 시각센서가 출력한 화상정보를 디지틀화하여 화상테이터로서 기억하고, 개략위치판정수단이, 대상물의 화상의 개략위치를 판정하는 데까지는, 종래에로부터 알려지고 있는 어떠한 방법을 사용해도 된다.
본 발명의 위치검출장치가 특징으로 하는 작용은 하기와 같은 것이다.
먼저, 상기 개략위치판정수단이 판정한 화상의 윤곽선위치에, 화상농도를 검출하는 소정길이의 샘플링라인윈도우를 복수개 설치하고, 이들의 샘플링라인윈도우상에서의 화상농도의 에지점을, 대상물의 화상의 윤곽점위치로서 검출하는 에지점검출수단을 구비하므로써, 주사윈도우의 위치가, 대상물의 화상의 윤곽의 위치에 일치하고 있지 않아도, 그 위치의 어긋남이 상기의 샘플링라인윈도우의 길이속에 들어가 있으면, 샘플링라인윈도우상에서의 화상농도의 에지점을 대상물의 화상의 윤곽점위치로서 검출 할 수 있으므로, 대상물의 화상의 윤곽점위치를 정확하게 검출할 수 있다. 상기의 위치어긋남의 발생은, 주사윈도우의 형상과 크기가 대상물의 화상의 형상과 크기에 일치하지 않기 때문에 어긋남과, 주사윈도우의 주사위치의 어긋남과의 두가지가 원인으로 되지만, 상기와 같이, 어긋남이 있어도 정확하게 검출할 수 있으므로, 주사윈도우의 형상과 크기가 대상물의 화상과 크기에 일치하고 있지 않아도, 또한, 주사원도우의 주사에 있어서 주사윈도우를 대상물의 화상과 정확하게 일치시키지 않아도, 정확하게 대상물의 화상과 위치를 검출할 수 있다.
그리고, 상기 에지점검출수단이 검출한 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 형상설정수단을 구비하므로서, 임의의 형상의 대상물의 화상의 윤곽선을 근사하게 할 수 있다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 개략위치판정수단의 주사윈도우가 원형주사윈도우이고, 형상설정수단이 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 연산식이 원의 방정식인 경우에는, 원형대상물의 중심위치의 검출과, 직경의 검출을 정확하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 개략위치판정수단의 주사윈도우가 임의형상의 대상물의 화상의 윤곽선을 다각형근사한 다각형근사임의형상주사원도우이고, 형상설정수단이 근사한 다각형의 다각형정점에서 구분되는 영역마다, 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 연산식이 직선의 방정식인 경우에는, 임의 형상의 대상물의 위치의 검출과, 형상의 설정을 정확하게 행할 수 있다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 에지점검출수단이, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터를 1차미분처리하고, 그 미분피크치가 어느 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 경우에는, 검출에지점을 이론상 오차없이 검출할 수 있다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 에지점검출수단이, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터를 1차 미분처리하고, 미리 결정된 미분한계치를 최초에 넘는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 경우에는, 연산시간이 짧게 되어 검출을 고속화할 수 있다. 또한, 검출에지점에 약간의 오차가 있으나, 이 오차는, 구해야할 윤곽선에 대해서, 그 안쪽 또는 바깥쪽에 같은 방향으로 같은 정도 어긋나고 있으므로, 위치의 연산결과에 발생하는 오차는 무시할 수 있는 정도로 된다. 또, 안쪽과 바깥쪽으로 부터 검출하면, 대상물의 화상이, 다른 화상과 동심형상으로 포개져 있는 경우에, 동심형상으로 되어 있는 2개의 화상을 분리 할 수 있다.
또, 본 발명의 형상검출장치는, 에지점검출수단이, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 정해진 간격에 있어서의 농도차와 상기 정해진 간격과의 비를 산출해서 농도구배를 구하고, 그 농도구배가 미리 정해진 농도구배한계치와 가장 일치하는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가지는 경우에는, 연산시간이 짧게되어 검출을 고속화할 수 있다. 또한, 검출에지점에 약간의 오차가 있으나, 이 오차는, 구해야할 윤곽선에 대해서, 그 안쪽과 바깥쪽에 같은방향으로 같은정도 어긋나고 있으므로, 위치의 연산결과에 발생하는 오차는 무시할 수 있는 정도로 된다. 또, 안쪽 또는 바깥쪽으로 부터 검출하면, 대상물의 화상이, 다른 화상과 동심형상으로 포개져 있는 경우에, 동심형상으로 되어 있는 2개의 화상을 분리 할 수 있다.
본 발명의 형상검출장치의 실시예를 제1도~제9도, 및, 제11도, 제12도에 의거해서 설명한다.
제1도, 제2도는, 본 발명의 형상검출장치의 기본구성을 표시한 블록도 및 그 동작을 나타내는 순서도이다. 또, 제4도~제6도는, 본 발명의 기본적인 형상검출원리를 표시한 도면이다. 제3도는 제 1실시예에 있어서의, 제7도, 제8도는 제 2실시예에 있어서의 각각의 대상물의 형상에 맞춘 동작을 표시한 도면이다.
먼저, 대상물의 화상의 형상이 원형인 경우에 사용하는 제 1실시예를 제 1도~제 6도에 의거해서 설명한다.
제1도에 있어서, 시각센서(1)와 화상메모리(2)와 개략위치판정수단(11)과는, 종래에의 시각센서(1)와 화상메모리(2)와 윤곽형상검출수단(3)과 마찬가지이고, 에지점검출수단(12)과 형상설정수단(13)이 본 발명의 특징을 구성한다.
텔레비젼카메라등의 시각센서(1)는, 형상을 검출해야할 대상물을 촬상하고 그 화상정보를 출력한다. 화상메모리(2)는, 시각센서(1)가 출력한 화상정보를 디지틀화하고 화상데이터로서 기억한다. 개략위치판정수단(11)은, 제11도에 표시한 바와 같이 대상물의 화상의 형상에 맞춘 원형윈도우(5)에 의해서, 화상메모리(2)가 기억하고 있는 화상데이터를 주사하고, 원형윈도우(5)가 대상물의 화상에 일치하는 위치를 검출한다. 원형윈도우(5)는 원형대상물의 기준화상의 윤곽선과 형상과 크기가 일치하는 윤곽선형상윈도우이다. 이 원형윈도우(5)에는, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가 원형윈도우(5)에 직교하도록 해서 배치되어 있다. 이들의 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)는, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출한다.
그리고, 윤곽선형상검출수단(3)은, 화상메모리(2)에 기억되어 있는 화상을, 원형윈도우(5)에서 주사한다. 이 주사를 행하면서, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출하고, 각 주사위치에서, 각 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가 검출하는 바깥쪽화상데이터(6)와 안쪽화상데이터(7)와의 화상농도차를 조사하여, 그 화상농도차가 농도차한계치이상인지 아닌지를 검출하고, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)중에서, 농도차한계치이상의 화상농도차인 농도차검출용라인윈도우의 개수가 가장 많은 원형윈도우(5)의 위치를, 원형대상물의 화상위치로서 검출한다. 이 경우의, 검출조작과 비교조작과는 둘다 간단하므로, 검출을 고속화할 수 있다.
그러나, 이 검출방법은, 발명이 해결할려고 하는 과제의 난에서 설명한 바와 같이 원형윈도우(5)의 직경이 원형대상물의 화상의 원형상의 윤곽선의 직경에 일치하고 있는 것이 전제이지만, 양자를 항상 일치시키는 것이 곤란하고, 또, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)의 길이를, 위치검출정밀도에 대응하는 길이로 하면, 예를 들면, 제12도에 표시한 바와같이, 원형윈도우(15)의 직경이, 원형대상물의 화상의 직경보다 작아진 경우에는, 농도차한계치이상의 화상농도차인 농도차검출용라인윈도우의 개수가 가장 많은 원형윈도우(5)의 위치는, 원형대상물의 화상과 동심위치로는 되지 않고, 원형윈도우(5)가 원형대상물의 화상에 내접하는 위치로 되고, 원형윈도우(5)의 직경과 원형대상물의 화상의 직경과의 차이 1/2의 오차가 발생하고, 구해진 중심위치는, 대상물의 화상의 실제의 중심점은 아니고, 근사적중심위치로 된다.
에지점검출수단(12)은, 상기의 근사적중심위치로부터 실제의 중심위치를 검출하는 수단이고, 제 3도에 표시한 바와 같이, 근사적중심위치(16)로부터 소정길이의 복수의 방사상샘플링라인윈도우(14a)~(14h)를 설정하고, 각 방사상샘플링라인윈도우(14a)~(14h)에서, 각 에지점(15a)~(15h)을 구하고, 이들의 에지점(15a)~(15h)을 정확한 윤곽점위치로서 검출한다.
형상설정수단(13)은 상기와같이 해서 에지점검출수단(12)이 얻은 정확한 윤곽점위치를 사용하여, 원의 방정식에 의거해서 대상물의 화상의 원형상을 검출하고, 그 중심위치를 구한다.
제2도는, 본 실시예의 동작을 표시한 순서도이다.
스텝(1)의 화상을 화상메모리(2)에 도입하는 공정에 있어서, 시각센서(1)가 형상을 검출해야할 대상물을 촬상해서 그 화상정보를 출력하고, 화상메모리(2)가, 시각센서(1)가 출력하는 화상정보를 디지틀화해서 화상데이터로서 기억한다.
스텝(2)의 대상물의 개략위치를 검출하는 공정에 있어서, 제 1도의 개략위치판정수단(11)이 종래예와 마찬가지로, 제11도에 표시한 바와같이 해서, 대상물의 화상의 형상을 맞춘 원형윈도우(5)에 의해서, 화상메모리(2)가 기억하고 있는 화상데이터를 주사하고, 원형윈도우(5)가, 대상물의 화상에 일치하는 위치를 검출한다. 원형윈도우 (5)는 원형대상물의 기준화상의 윤곽선과 형상이 일치하는 윤곽선형상윈도우이고, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가, 원형윈도우(5)에 직교하도록 해서 배치되어 있다. 이들의 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)는, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출한다. 그리고, 이 원형윈도우(5)에서 화상메모리(2)에 기억되어 있는 화상을 주사한다. 이 주사에 있어서, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가, 원형윈도우(5)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출하고, 각 주사위치에서 각 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)가 검출하는 바깥쪽화상데이터(6)와 안쪽화상데이터(7)와의 화상농도차를 조사하여, 그 화상농도차가 농도차한계치이상인지 아닌지를 검출하고, 농도차검출용라인윈도우(4a)~(4h)중에서, 농도차한계치이상의 화상농도차가 있는 계수가 가장 많은 원형윈도우(5)의 위치를, 원형대상물의 근사적 위치로서 검출한다.
스텝(3)의 방사상샘플링라인윈도우에 의한 에지점검출공정에 있어서, 제3도에 표시한 바와 같이, 근사적중심위치(16)로부터 소정길이의 복수의 방사상샘플링라인윈도우 (14a)~(14h)를 설정하고, 각 방사상샘플링라인윈도우 (14a)~(14h)상에서, 각 에지점 (15a)~(15h)을 구하고, 이들의 에지점(15a)~(15h)을 정확한 윤곽점위치로서 검출한다.
제4도~제6도에, 상기의 에지점(15a)~(15h)을 구하는 원리를 표시한다.
제4도에 표시한 방법에서는, 상기 방사상샘플링라인윈도우(14a)~ (14h)상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터 화상데이터에 대해서 1차미분처리를 행하고, 그 1차분의 미분피크치로 되는 위치를 검출에지점(17a)~(17h)으로서 검출한다. 이 검출방법에 의하면, 에지점 그것의 위치를 검출할 수 있으나, 각 방사상샘플링라인윈도우(14a)~(14h)의 전체길이를 1차 미분하고, 또, 그 미분피크치를 구하므로, 시간이 걸린다. 이 대책으로서, 에지점 그것의 위치는 아니나, 대략 일정한 경향으로 마찬가지로 어긋나고 있는점을, 에지점으로서 검출하고, 이 대략 일정한 경향의 어긋남을, 중심위치의 연산공정에 의해 상호 제거되도록 하는 방법을 제5도, 제6도에 표시한다.
제5도에 표시한 방법에서는, 상기 방사상샘플링라인윈도우(14a)~ (14h)상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터에 대해서 1차미분처리를 행하고, 미리 결정된 미분한계치 L을 최초에 넘는 위치를 검출에지점(18a)~(18h)으로서 검출한다. 이 방법에서는, 진(眞)의 검출에지점(17a)~(17h)과의 사이에 오차 a가 있으나, 이 오차a는, 구해야할 윤곽선에 대해서, 그 안쪽 또는 바깥쪽에 같은 방향으로 같은 정도 어긋나고 있으므로, 위치의 연산결과로 발행하는 오차는 무시할 수 있는 정도로 된다.
제6도에 표시한 방법에서는, 상기 방사상샘플링라인윈도우(14a)~ (14h)상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 정해진 간격에 있어서의 농도차와 상기 정해진 간격과의 비를 산출해서 농도구배(20a),(20b)를 구하고, 미리 정해진 농도구배한계치와 가장 일치하는 위치를 검출에지점(19a)~(19h)으로서 검출한다. 이 방법에서는, 진의 검출에지점(17a)~(17h)과의 사이에 오차 b가 있으나, 이 오차 b는, 구해야할 윤곽선에 대해서, 그 안쪽 또는 바깥쪽에 같은 방향으로 같은 정도 어긋나고 있으므로, 위치의 연산결과로 발행하는 오차는 무시할 수 있는 정도로 된다.
또한, 제5도, 제6도에 표시한 방법의 경우에는, 안쪽과 바깥쪽으로부터 검출하면, 대상물의 화상이 다른 화상의 동심형상으로 포개져 있는 경우에, 동심형상으로 포개진 2개의 화상을 분리할 수 있다.
스텝(4)의 검출에지점으로부터 대상물의 근사형상의 검출공정에 있어서, 상기의 스텝(4)에서 구해진 검출에지점(17a)~(17h), (18a)~(18h), (19a)~(19h)에 대해서 미리 정해진 간격으로 3개의 검출에지점의 조합을 복수 짜내고, 이들 3개의 에지점으로부터 원의 방정식에 의거해서 원의 중심좌표를 구하고, 그 중심좌표의 빈도그래프의 피크점을, 대상물의 화상의 진의 중심위치로서 검출한다.
본 실시예는, 대상물의 화상이 원형상의 경우이나, 대상물의 화상이 원이외의 임의형상의 경우에도, 원형상의 경우와 마찬가지로 해서, 대상물의 화상의 진의 중심위치를 검출할 수 있다.
다음에, 대상물의 화상의 형상을 원이외의 임의형상의 경우에 사용하는 제 2실시예를 제7도~제9도에 의거해서 설명한다.
제7도는 대상물의 화상의 형상의 원이외의 임의형상의 경우에 사용하는, 다각형근사임의형상윈도우(21)를 표시하고 있다.
제2실시예는 그 다각형근사임의형상윈도우(21)를 사용하는 이외는, 제 1실시예와 마찬가지이므로, 마찬가지부분의 설명은 생략한다.
제7도의 다각형근사임의형상윈도우(21)는 검출할려고 하는 대상물의 화상의 기준적인 윤곽선을 다각형으로 근사하게 한 것이다. 그리고, 다각형근사임의형상윈도우(21)의 각변에는, 농도차검출용라인윈도우(22)가 복수개 설치되어 있다.
이 다각형근사임의형상윈도우(21)를 사용해서, 화상메모리(2)가 기억하는 화상데이터를 주사하면, 상기의 제11도의 경우와 마찬가지로, 복수의 농도차검출용라인윈도우(22)가, 다각형근사임의형상윈도우(21)의 바깥쪽과 안쪽에서, 바깥쪽화상데이터(6)와, 안쪽화상데이터(7)를 검출하고, 각 주사위치에서, 각 농도차검출용라인윈도우(22)가 검출하는 바깥쪽화상데이터(6)와 안쪽화상데이터(7)와의 화상농도차를 조사하여, 그 화상농도차가 농도차한계치이상인지 아닌지를 결정하고, 농도차검출용라인윈도우(22)중에서, 농도차한계치이상의 화상농도차가 있는 농도차검출용라인윈도우(22)의 계수가 가장 많은 다각형근사임의형상윈도우(21)의 위치를, 대상물의 임의형상의 화상이 존재하는 화상위치로서 검출한다.
이 검출방법은, 간단한 측정조작과 비교에 의해 행할 수 있으므로, 고속검출이 가능하다.
제8도는 본 실시예에서 사용하는 샘플링윈도우(24)를 표시한다. 제3도와 마찬가지로해서, 상기에 의해서 검출된 다각형근사임의형상윈도우(21)의 위치에 있어서, 이 다각형근사임의형상윈도우(21)의 각변에, 복수의 샘플링라인윈도우(24)를 직교시켜서 설치한다. 이들의 샘플링라인윈도우(24)상에 있어서, 제4도~제6도에 표시한 상기의 방법에 의해, 검출에지점(25)을 검출한다.
제9도는, 제8도에서 얻게된 다수의 검출에지점(25)을, 제7도에 표시한 다각형근사임의형상윈도우(21)의 다각형정점(23A)~(23L)에서 구분되는 영역마다, 직선의 방정식에 의해 직선근사하게 해서(26A)~(26L)의 근사직선을 구하여, 그들의 교차점을 근사직선교차점(27A)~(27L)으로서 검출하고, 이들을 대상물의 화상위치로서 검출한다.
본 발명의 형상검출장치는, 소정길이의 복수의 샘플링라인윈도우의 화상농도의 요지점을 검출하고, 이들을 대상물의 화상의 윤곽선상의 점으로 하므로, 주사윈도우의 형상크기가 대상물의 화상의 형상의 크기가 일치하고 있지 않아도, 또한 주사윈도우의 주사에 있어서, 주사윈도우를 대상물의 화상과 정확하게 일치하게 하지 않아도, 그들의 어긋남이, 샘플링라인윈도우의 결여속에 들어가 있으면, 정확하게 대상물의 화상의 위치를 검출할 수 있으므로, 고정밀도이고 신속한 위치검출을 할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 형상을 검출해야할 대상물을 촬상하여 그 화상정보를 출력하는 시각센서와, 상기 시각센서가 출력한 화상정보를 디지틀화하여 화상데이터로서 기억하는 화상메모리와, 대상물의 화상의 개략위치를 판정하는 개략위치판정수단과, 상기 개략위치판정수단이 판정한 화상의 개략위치에, 화상농도를 검출하는 소정길이의 샘플링라인윈도우를 복수개 설치하고, 이들의 샘플링라인윈도우상에서의 화상농도의 에지점을, 대상물의 화상의 윤곽점위치로서 검출하는 에지점검출수단과, 상기 에지점검출수단이 검출한 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽성을 설정하는 형상설정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 형상검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개략위치판정수단은, 원형주사윈도우에서 대상물의 원형화상의 개략위치를 판정하고, 형상설정수단이 복수의 윤곽점위치로 부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 연산식이 원의 방정식인 것을 특징으로 하는 형상검출장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개략위치판정수단은, 임의형상의 대상물의 화상의 윤곽성을 다각형 근사한 다각형근사임의형상주사윈도우에서 대상물의 화상의 개략위치를 판정하고, 형상설정수단이, 근사한 다각형의 다각형정점에서 구분되는 영역마다, 복수의 윤곽점위치로부터 대상물의 화상의 윤곽선을 설정하는 연산식이 직선의 방정식인 것을 특징으로 하는 형상검출장치.
  4. 제1항, 제2항, 제3항에 있어서, 상기 에지점검출수단은, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터를 1차미분처리하고, 그 미분피크치가 있는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가진 것을 특징으로 하는 형상검출장치.
  5. 제1항, 제2항, 제3항에 있어서, 상기 에지점검출수단은, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 화상데이터를 1차미분처리하고, 미리 결정된 미분한계치를 최초에 넘는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출하는 검출부를 가진 것을 특징으로 하는 형상검출장치.
  6. 제1항, 제2항, 제3항에 있어서, 상기 에지점검출수단은, 샘플링라인윈도우상에 있어서, 그 안쪽 또는 바깥쪽으로부터, 정해진 간격에 있어서의 농도차와 상기 정해진 간격과의 비를 산출해서 농도구배를 구하고, 그 농도구배가 미리 정해진 농도구배한계치와 가장 일치하는 위치를 검출에지점으로서 검출하는 검출부를 가진것을 특징으로 하는 형상검출장치.
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