WO1996032222A1 - Procede de reconnaissance d'un trou de vis - Google Patents

Description

明細書 ネジ穴位置認識方法 技術分野

本発明は、 ネジ締めロボッ ト用視覚認識装置の位 e認識方法において、 特に、 撮像 手段で複数穴に対して撖像された濃淡画像から、 それぞれの位 «を検出しネジ締めを 行うネジ穴位置認識方法に関するものである。 背景技術

近年、撖像装置で撮像された澳淡画像から対象物の位 eを検出する位 e認識方法が、 各種生産設備におけるロボッ 卜の視覚認識装 eに広く使用されている。

上記装置に使用される位置認織方法の中からネジ穴の位 sを認識する場合の従来 例を説明する 6

図 5は、従来例の位置認識方法を使用する位置認識装置の構成を示すブロック図で あり、 これは円形対象物の中心位置を検出する場合である。図 5において、 20は図示 せざる対象物を撖像して映像信号を出力する撖像手段、 21は前記撖像手段 20で撖像 し得られた映像信号を濃淡画像データとして記憶する濃淡画像記憶手段、 22は図 6で 後述する輪郭走査ウインド Aによって前記濃淡画像データを走査する濃淡画像走査 手段で走査データを得る。 23は前記走査データを使用して対象物の位置を演算する位 置演算手段である。

図 6は図 5で使用する輪郭走査ウインド Aの構成を示すものであり、図 6において、 24は円形対象物の輪郭に等しい輪郭走査で、 25は、 この輪郭走査 24に直交し、 この 輪郭走査 24 の内外の画像澳度を測定する微度相 |¾1ラインであり、 輪郭走査ウインド Λはこの餿 / 相 f¾lライン 25を祓数設けたウインドである。

次に図 5に示す位 ii認識装^における位 f 認識動作を図 6の輪郭走杏-ライン Λを 川いた ¾合について説明する。 撖像手段 20で撖像された映像信号 (画像データ）は濃淡画像記憶手段 21に記憶され る。 これは円形対象物の画像データであり、 これを澳淡画像走査手段 22で図 6 で示すところの輪郭走査ウイ ン ド Aにより走査し、 各濃度相関ライン 25 ごとに位置 演算手段 23で演算し、 その値が所定しきい値より大きな澳度相関ライン 25の本数が 極大になる輪郭走査ゥィ ン ド Aの位置が円形対象物の位置として検出できる。

この場合の位置演算手段 23は濃度相関ライン 25において対象物の輪郭より内側測 定点の測定浪度計測値と、 対象物の輪郭より外側測定点の測定濃度計測値と、 の差の 絶対値を演算するものである。

しかしながら、 上記の従来の位置認識方法では、 図 2に例示する濃淡画像データか ら複数のネジ穴を締める場合、 上下穴のズレ量が大きいときは、 ネジ締めを行わず、 かつネジ穴の 1点 1点を認識しながらネジ締めを行うので位置認識のための処理時 間が長くかかるという問題点があった。

本発明は、 上記従来例の問題点を解決するもので、 複数穴の上穴と下穴のズレ量か 大きい場合は、 ズレ量の小さいものからネジ締めを行い、 すべての穴を締めることを 可能にし、 また 2点を検出した後、 その他の穴の補正量を算出し、 高速に処理するこ とを可能にするネジ穴位置認識方法を提供することを目的とする。 発明の開示

本発明は上記目的を達成するため、 撖像手段で複数のネジ穴対象物を撖像して濃淡 画像を得、 この濃淡画像上の上穴対象物の円形状の輪郭に等しい輪郭走査と、 この輪 郭走査に直交し、 この輪郭走査の内外の画像澳度を则定する濃度相関ラインを複数設 けた輪郭走査ウイ ン ドによって前記濃淡画像を遨淡画像走査手段で走査し、 前記各港 度相関ラインごとに、 所定数の内側画像濃度測定点からなる内側濃度相関ラインの測 LifAf^計測値と、 所^数の外側西像徴 &測 ¾点からなる外側 度相 1¾ラインの測定港 ^計測値との の絶対値を位置^算手段で ¾¾算し、 この絶対値が所定澳度しきい値よ り大きな^^相 liiJラインの本数が極大になる ii 記輪郭^ ^ゥィ ン ドの位 を上穴対 象物の i、'/ in.として検！ liし、 その iなより下穴 W象物の輪 nに等しい輪郭走 ウイ ン ド と下穴の走査範囲を設定して前記の方法で検出された下穴中心位置と、前記上穴中心 位置との距離ズレ fiをズレ i演算手段で算出し、 このズレ; fiを複数の穴の全てについ て求めてズレ量の最小のものからネジ締めを行い、 その他の上下穴のズレ iを小さく することを特徴とする。

また、 複数のネジ穴対象物に対して、 そのうちの 2点を撖像手段で撮像して港淡画 像を得、前記方法により検出された位置からワーク全体の回転角度を回転角度演算手 段で算出し、 他の穴の補正位 Sを同時に穴位置補正 i演算手段で算出する。

本発明によれば、 対象物を撖像手段で得られた画像データについて、 対象物の円形 状の輪郭に直交する濃度相関ラインを複数設けた輪郭走査ゥィンドにより画像を走 査し、 前記円形状の輪郭より内側測定点の測定濃度計測値と、 前記円形状の輪郭より 外側測定点の測定濃度計測値との差の絶対値が所定しきい値より大きな濃度相関ラ ィンの本数が極大になる輪郭走査ウインドの位 Sを対象物の位置として検出し、上下 穴のズレ量を検出し、 複数ある穴のうちズレ量の最小のものからネジ締めを行う。 ま た、 複数ある穴のうち 2点の位 Sを上記の方法で検出した後、 2点の回転角度を算出 してその他の穴の補正量を算出することで祓数の穴のネジ締めを高速に行うことが できる。 図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施例における複数穴ネジ締め方法を使用する位置認識装 の 主要部の構成を示すブロック図である。

図 2は、本発明の一実施例における複数穴ネジ締め方法で使用する港淡画像データ の一例を示す図である。

図 3は、 本発明の一実施例で使用する輪郭走査ゥィンド Aの構成を示す図である。 図 4は、 図 3の輪郭定^ウイン ドの一部の詳細図である。

図 5は、 従米例の位遛認識方法を使川する位 認識装^の構成を示すブロック図で あ

m 6は、 I 5の ί;ΐ米例で使川する輪郭 ゥィンドの 成を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1は、 本発明の一実施例におけるネジ穴位置認識方法を使用する位置認識装置の 主要部の構成を示すプロック図である。

図 1において、 撮像手段 1は図示せざる対象物を撖像して映像信号を出力し、 港淡 画像記憶手段 2に前記映像信号を濃淡画像データとして記憶する。 そして港淡画像走 査手段 3は前記輪郭走査ウイ ンド A (図 3参照）によって前記濃淡画像データを走査し、 走査データを得、 位置演算手段 4で前記走査データを使用して対象物の位 fiを演算す る。 前記各手段 1 ~ 4によって得られた上穴の位置と下穴の位 から上下穴のズレ量 をズレ量演算手段 5で算出する。 また 2点の位置も前記各手段 1 ~ 4によって得られ、 それらの位置から回転角度演算手段 6で回転角度を算出し、 他の穴位置の補正置を穴 位置補正量演算手段 7で算出する。

図 2は、 図 1の港淡画像データの一例を示し、 8は上穴対象物、 9は下穴対象物で ある。 ここで 2点検出補正する場合は、 上穴対象物 8と同様、 上穴対象物であり通常 対角に存在する穴 10を検出した方が誤差は小さい。

図 3は、 本実施例 (図 1 )で使用する輪郭走査ゥィ ンド Aの構成を示し、 11は、 上穴 対象物 8の画像の円形の直径と等 い直径を有する輪郭走査、 12a~ 12h は、 輪郭走 査 11に直交し、 この輪郭走査 11の内外の画像濃度を測定する復数本の港度相関ライ ンである。

図 4は、 本実施例で使用する輪郭走査ゥィ ン ド Aの濃度相関ライン I2a~ 12hの中 の代表例として、 12cの詳細を示し、 13cは濃度相関ライ ン 12cの輪郭走査位置、 14c, 15c, lGcは内側餿度相関ライン Bを栊成する所定数の内側画像漠度測定点、 17c, 18c, 1ί)οは外側濃度相閱ライン Cを構成する所定数の外側画像濃度測定点である。

次に、 本実施例における位置認識動作を図 1 〜図 4に ¾づいて説明する。

まず、 図 1に示す撖像手段 1 で図示せざる対象物を ¾像して濃淡画像を得、 餿淡画 像 ¾tS^段 2に,] (： させる。 この^淡画像では、 I 2に示すように上穴対象物 8と下 穴対象物 9がある。 またこれは— Ψ.—穴であってもかまわない。 この ¾合に、 上下穴ま たは単一穴の位置を検出する本実施例の動作を以下に説明する。

まず、図 1に示す濃淡画像走査手段 3が図 3に示す輪郭走査ウインド Aを使用して、 濃淡画像記憶手段 2によって記憶させた港淡画像の左上から右方向に走査し始め、一 画素移動する度に位置演算手段 4が演箅する。 即ち、 各港度相関ライン B, Cごとに、 所定数の内側画像港度測定点からなる内側港度相関ライン Bの測定濃度計測値 14c + 15c + 16cと、所定数の外側画像濃度測定点からなる外側濃度相関ライン Cの測定濃度 測定値 17c+18c+19cとの差の絶対値を演算し、 この絶対値 所定港度しきい値より 大きな港度相関ラインの本数が最も大きくなる前記輪郭走査ゥィンド Aの位置を上 穴、 下穴、 単一穴の位置として検出する。

上下穴に対して位置を検出した後、 ズレ量演算手段 5でそれぞれのズレ量を求めズ レ量の最小のものからネジ締めを行う。

次に 2点検出補正の場合は、 各手段 1〜 4で検出された 2点の位 を

(x l '， y l ')、（x 2 ' , y 2 ' )としたとき、予め基準位置として与えられた α(χ 1 ' , y 1 * )、 ^(x 2 ' , y 2 ' )からの補正量はそれぞれ

a x = x l — x l ' , a y = y l — y l

^ x = x 2 - x 2 ' , ^ y = y 2 - y 2 '

となる。

aを基準として 2点間の距離が（x 0, y 0)のとき基準角度は

-， y〇

Θ 0 =tan ^J

χθ となり、 測定角度は y 0 - a y + β y

Θ 1 =tan"

となる。 これより回転 Λ度は、 角度 iiim: 段 6により

0 = 0 \ - Θ 0 で算出できる。

実際のネジ締め位置を aを基準として（X , y )としたとき、 この座標は回転角度よ

0、

X * = xcos Θ― ysin Θ + x

y * = sin θ + y sin Θ + a y に変換されるのでネジ締め位置の補正量 z X , z yは、 位置補正量の穴位置補正量演 算手段 7により、

Z X = X *— X

z y = y * - y で算出できる。 同様にして複数のネジ締め位置を登録しておくことにより 2点の検出 から他の位 Sの補正量を算出することができる。

このようにして、 複数穴のネジ締めを効率良くまた高速に行うことができる。

産業用の利用可能性

以上説明したように本発明のネジ穴位置認識方法は、 ネジ締めを行おうとする複数 の対象物の上下穴の位置を検出し、 ズレ量の最小のものからネジ締めを行うことによ つて、 ズレ； 1の補正を行うことができる。 また、 2点の穴を検出した後、 その回転角 度から他の穴の補正虽を算出することによりネジ締めを効率良くまたは高速に行う ことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 撮像手段で複数のネジ穴対象物を撖像して濃淡画像を得、 この港淡面像上の上 穴対象物の円形状の輪郭に等しい輪郭走査と、 この輪郭走査に直交し、 この輪郭走査 の内外の画像港度を測定する港度相関ラインを複数設けた輪郭走査ゥィ ンドによつ て前記港淡画像を濃淡画像走査手段で走査し、 前記各濃度相関ラインごとに、 所定数 の内側画像濃度測定点からなる内側濃度相関ラインの測定港度計測値と、所定数の外 側面像濃度測定点からなる外側濃度相関ラインの測定濃度計測値との差の絶対値を 位置演算手段で演算し、 この絶対値が所定濃度しきい値より大きな濃度相関ラインの 本数が極大になる前記輪郭走査ウインドの位置を上穴対象物の位置として検出し、 そ の位置より下穴対象物の輪郭に等しい輪郭走査ゥィンドと下穴の走査範囲を設定し て前記の方法で検出された下穴中心位置と、前記上穴中心位置との距離ズレ量をズレ 量演算手段で算出し、 このズレ量を複数の穴の全てについて求めてズレ Sの最小のも のからネジ締めを行い、 その他の上下穴のズレ量を小さくすることを特徴とするネジ 穴位置認識方法。

2 . 複数のネジ穴対象物に対して、 そのうちの 2点を撖像手段で撖像して濃淡画像 を得、前記方法により検出された位置からワーク全体の回転角度を回転角度演算手段 で算出し、他の穴の補正位置を穴位置補正量演算手段で算出することを特徴とする請 求項 1記載のネジ穴位置認識方法。