JP2000266862A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射された光を乱反射する表面を有する物体
を検出する低価格の物体検出装置を提供する。 【解決手段】 光を全反射するよう表面処理した反射板
２２の前に光を乱反射する表面を有する物体１０を設置
して、光照射用ランプ２４から所定角度θ１をもって強
い光を照射すると共に照射される光に対して所定角度θ
２をもって配置された受光カメラ２６により物体１０か
らの乱反射光を受光する。この映像は電子制御ユニット
３０により２値化処理を行ない、物体１０の特徴部分の
範囲の輝度を有する画素数をカウントする処理などによ
り物体１０を特定する。物体１０が薄板状のものであれ
ば、輝度を有する画素数により物体１０が一つか二つ以
上かを判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体検出装置に関
し、詳しくは、照射された光を乱反射する表面を有する
物体を検出する物体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の物体検出装置としては、
白色の背景に有色の被検出物体を配置したものを背景と
共に画像入力し、そのコントラストに対して画像処理を
行なうことにより被検出物体を検出するものが提案され
ている。この装置では、あまり強くない光を被検出物体
の正面から照射すると共に被検出物体の正面から撮影し
た映像を用いて被検出物体の検出を行なう。

【０００３】また、他の物体検出装置として、被検出物
体からの反射光を受光して画像入力し、被検出物体に相
当する画像の画素数が設定した基準値を下回るときに被
検出物体が基準を満たしていないと判定するものが提案
されている（例えば、特開平７−１０３９０３号公報な
ど）。この装置では、受光部は、被検出物体が光源から
受けた光を反射する方向に受光部を設置している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有色物
体を検出する装置では、物体を検出するために画像入力
装置や画像処理装置に高度なものが必要となり、装置の
コストが高くなるという問題があった。有色物体を検出
するためには、その色によっては十分なコントラストが
生じないため、入力した画像を単に２値化する処理だけ
では検出できず、色を考慮する必要があり、その色を考
慮するために画像入力装置も画像処理装置も高精度なも
のとなる。

【０００５】また、反射光を受光して物体を検出するも
のでは、表面粗度が高く照射された光を十分に反射でき
ない物体は検出できないという問題があった。

【０００６】本発明の物体検出装置は、照射された光を
乱反射する表面を有する物体を検出することを目的の一
つとする。また、本発明の物体検出装置は、低価格の物
体検出装置を提供することを目的の一つとする。さら
に、本発明の物体検出装置は、薄板状の物体が一物体か
二以上の物体かを判定することを目的の一つとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の物体検出装置は、上述の目的の少なくとも一部を
達成するために以下の手段を採った。

【０００８】本発明の物体検出装置は、照射された光を
乱反射する表面を有する物体を検出する物体検出装置で
あって、前記物体を配置する該物体より滑らかな表面処
理がなされた反射部材と、前記物体が配置された前記反
射部材の該物体と該反射部材とに第１の所定の角度をも
って所定光量以上の光を照射する光照射手段と、該照射
された光に対して第２の所定の角度をもって配置され、
前記物体および前記反射部材からの乱反射光を検出する
乱反射光検出手段と、該検出された乱反射光に基づいて
前記物体を認定する物体認定手段とを備えることを要旨
とする。

【０００９】この本発明の物体検出装置では、光照射手
段が、照射された光を乱反射する表面を有する物体が配
置されたこの物体より滑らかな表面処理がなされた反射
部材に第１の所定の角度をもって所定光量以上の光を照
射し、この照射された光に対して第２の所定の角度をも
って配置された乱反射光検出手段が、物体と反射部材と
からの乱反射光を検出する。物体認定手段は、この検出
された乱反射光に基づいて物体を認定する。ここで、
「所定光量以上の光」は物体に乱反射させ、その乱反射
光を検出するのに必要な光量以上の光を意味する。

【００１０】この本発明の物体検出装置によれば、物体
からの乱反射光に基づいて物体を検出することができ
る。したがって、光をよく反射しない表面を持つ物体を
検出することができる。また、本発明の物体検出装置に
よれば、物体からの乱反射光を検出して認定するから、
入力に対して色を考慮する必要がなく、乱反射光検出手
段や物体認定手段を低価格のもので構成することができ
る。

【００１１】こうした本発明の物体検出装置において、
前記物体認定手段は、前記乱反射光検出手段により検出
された乱反射光に対して画像処理を行なって前記物体を
認定する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、より正確に物体を検出することができる。この態様
の本発明の物体検出装置において、前記物体認定手段に
おける前記画像処理は、前記検出された乱反射光を２値
化する処理を含み、前記物体認定手段は、前記２値化さ
れたデータのうち前記物体に相当するデータに基づいて
一つの物体であるか２以上の物体であるかを認定する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、薄板状
の物体に対して一物体か二以上の物体かを判定すること
ができるから、薄板状の物体を部品として組み付ける製
造機器に本発明の物体検出装置を取り付けることによ
り、正しく部品を組み付けることができ、部品が二つ重
なったものを組み付けるといった不都合を回避すること
ができる。

【００１２】また、本発明の物体検出装置において、前
記第１の所定の角度は前記反射部材の面に対して３０度
ないし６０度の角度であるものとしたり、前記第２の所
定の角度は前記光照射手段による光の照射角に対して３
０度ないし６０度の角度であるものとすることもでき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、物体１０を検出しようと
している本発明の一実施例である物体検出装置２０の構
成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例
の物体検出装置２０は、光を全反射するように表面処理
した反射板２２と、反射板２２に対して所定角度θ１の
角度をもって強い光を照射する光照射用ランプ２４と、
光照射用ランプ２４から照射される光に対して所定角度
θ２をもって配置され物体１０からの乱反射光を受光す
る受光カメラ２６と、画像処理などを行なう電子制御ユ
ニット３０と、物体１０の判定結果を表示する白黒ＣＲ
Ｔ４０とを備える。

【００１４】光照射用ランプ２４は、物体１０の表面に
より乱反射した光が受光カメラ２６により感度よく受光
できる程度の光量の光を照射できるものであり、実施例
では、自動車のヘッドランプに使われているようなハロ
ゲンライトを用いた。なお、光量は、検出物体の表面の
粗度や受光カメラ２６の感度により定められるものであ
る。また、光照射用ランプ２４から照射する光の角度θ
１は、照射した光の反射板２２による反射光が受光カメ
ラ２６に受光されないような角度に設定されると共に、
物体１０の表面による乱反射が生じやすい角度に設定さ
れる。実施例では、反射板２２に対して垂直から３０度
ないし６０度好ましくは４０度ないし５０度の角度とし
た。

【００１５】受光カメラ２６は、物体１０の表面におけ
る乱反射光を受光できる一般的なカメラであり、物体１
０の色を識別しないモノトーンのカメラでも差し支えな
い。受光カメラ２６を設置する角度θ２は、反射板２２
の反射光を受光しない角度であって物体１０の表面から
の乱反射光を受光できる角度に設定されるものであり、
実施例では、反射板２２に対して垂直、すなわち光照射
用ランプ２４から照射される光に対して３０度ないし６
０度好ましくは４０度ないし５０度の角度とした。

【００１６】電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３２を中
心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとし
て構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ３
４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ３６と、画像出
力を司るグラフィックコントローラ３８と、入出力ポー
ト（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット３０
には、受光カメラ２６により撮影された画像や認識スタ
ートスイッチ４２からのスイッチ信号などが入力ポート
を介して入力されており、電子制御ユニット３０から
は、白黒ＣＲＴ４０への画像信号がグラフィックコント
ローラ３８を介して出力されている。

【００１７】こうして構成された実施例の物体検出装置
２０による物体１０の検出に係る動作について説明す
る。図２は、電子制御ユニット３０により実行される物
体認識処理ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、認識スタートスイッチ４２からの
スタートスイッチ信号がオンとされたときに実行される
ものである。

【００１８】物体認識処理ルーチンが実行されると、電
子制御ユニット３０のＣＰＵ３２は、まず受光カメラ２
６により撮影された画像を入力し（ステップＳ１０
０）、入力した画像を２値化処理を施す処理を実行する
（ステップＳ１０２）。２値化処理については誤差拡散
やディザ法など種々のものが周知技術として知られてい
る。次に、ＣＰＵ３２は２値化した画像データの所定範
囲のデータに基づいてその形状などを特定するための処
理を実行する（ステップＳ１０４）。例えば、一部に特
有の形状を持つ物体の場合では、その特有の形状の一部
分の範囲における輝度を有する画素数をカウントする処
理などが該当する。そして、この処理の結果を用いて物
体が目標の物体と一致するか否かを判定し（ステップＳ
１０６〜Ｓ１１０）、その判定結果を白黒ＣＲＴ４０に
表示して（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了す
る。

【００１９】次に、この実施例の物体検出装置２０をウ
ェーブワッシャ１０Ｂの組み付けに適用した場合につい
て説明する。図３はウェーブワッシャ１０Ｂを一つ取り
上げる様子を例示する説明図であり、図４は実施例の物
体検出装置２０によりウェーブワッシャ１０Ｂを認識し
ている様子を例示する説明図である。ウェーブワッシャ
１０Ｂは、鋼材により形成されており、図３に示すよう
にワッシャ立て５０に複数個重ねられている。このウェ
ーブワッシャ１０Ｂに磁気を与えると、ウェーブワッシ
ャ１０Ｂ間に反発力が生じるから、これによりウェーブ
ワッシャ１０Ｂを一つだけワッシャホルダー５２により
取り上げることができる。ワッシャホルダー５２は、図
４に例示するように、ウェーブワッシャ１０Ｂを光を全
反射するよう表面処理され先端から下部に向けてテーパ
ーを有する支持棒２２Ｂに設置する。この状態で実施例
の物体検出装置２０によりウェーブワッシャ１０Ｂの認
識が行なわれる。なお、実施例では、全自動化するため
に、ワッシャホルダー５２によりウェーブワッシャ１０
Ｂが支持棒２２Ｂに設置されたときに認識スタートスイ
ッチ４２がオンとされるようになっている。

【００２０】ウェーブワッシャ１０Ｂの認識は、図５に
例示する部品検査処理ルーチンにより行なわれる。この
ルーチンは、図２の物体認識処理ルーチンの起動と同様
に、認識スタートスイッチ４２がオンとされたときに実
行される。このルーチンが実行されると、ＣＰＵ３２
は、まず受光カメラ２６により撮影された画像を入力し
（ステップＳ２００）、入力した画像を２値化処理を施
す処理を実行する（ステップＳ２０２）。そして、２値
化した画像データの所定範囲における輝度を有する画素
数ＧＣをカウントする処理を実行する（ステップＳ２０
４）。図６は、受光カメラ２６により入力した画像を２
値化処理したものを白黒ＣＲＴ４０により表示した際の
様子を示す説明図である。実施例における所定範囲は、
この場合図中枠６０の範囲である。この枠６０の範囲に
は、ウェーブワッシャ１０Ｂからの乱反射光による輝度
しか含まれない。

【００２１】次に、カウントした輝度を有する画素数Ｇ
Ｃを閾値ＧＬと閾値ＧＨとにより設定される範囲内にあ
るか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２０
６）。閾値ＧＬは、製造誤差などにより生じるウェーブ
ワッシャ１０Ｂの許容最小厚みに基づきこれに画像処理
による誤差や受光カメラ２６や光照射用ランプ２４の設
置による誤差を許容する値として設定され、閾値ＧＨは
逆にウェーブワッシャ１０Ｂの許容最大厚みに基づいて
設定される。輝度を有する画素数ＧＣが閾値ＧＬと閾値
ＧＨとにより設定される範囲にあれば、ウェーブワッシ
ャ１０Ｂは正常な部品であると判定し（ステップＳ２０
８）、画素数ＧＣが閾値ＧＬ以下のときにはウェーブワ
ッシャ１０Ｂは不良品であると判定し（ステップＳ２０
９）、画素数ＧＣが閾値ＧＨ以上のときにはウェーブワ
ッシャ１０Ｂは不良品であるか二つ以上のウェーブワッ
シャ１０Ｂが支持棒２２Ｂに設置されていると判定して
（ステップＳ２１０）、判定結果を白黒ＣＲＴ４０に表
示して（ステップＳ２１２）、本ルーチンを終了する。
なお、実施例では、正常以外の判定については組み付け
作業を一時停止し、その旨を作業員などに知らせるため
に警報を発するものとしている。

【００２２】以上説明した実施例の物体検出装置２０に
よれば、光を乱反射する物体を検出することができる。
しかも、物体の形状などの特徴を特定して比較すること
により物体が目標の物体であるかを判定することができ
る。また、実施例の物体検出装置２０によれば、物体の
表面からの乱反射光に基づいて物体を検出するから、受
光カメラ２６は色を識別する必要もなく、画像処理もモ
ノトーンの２値化処理でよいから、物体検出装置２０を
安価なもので構成することができる。

【００２３】ウェーブワッシャ１０Ｂの検査に実施例の
物体検出装置２０を適用した場合によれば、ウェーブワ
ッシャ１０Ｂが正常品か否かを判定できると共に、ウェ
ーブワッシャ１０Ｂが二つ以上設置されたのを確実に検
出することができる。この結果、ウェーブワッシャ１０
Ｂが二つ組み付けられることによる不都合を回避するこ
とができる。

【００２４】実施例の物体検出装置２０の適用の一例と
してウェーブワッシャ１０Ｂの検査に適用した場合つい
て説明したが、光を乱反射する如何なる物体に対しても
適用することができるのは勿論である。

【００２５】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 物体１０を検出しようとしている本発明の一
実施例である物体検出装置２０の構成の概略を示す構成
図である。

【図２】 電子制御ユニット３０により実行される物体
認識処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図３】 ウェーブワッシャ１０Ｂを一つ取り上げる様
子を例示する説明図である。

【図４】 実施例の物体検出装置２０によりウェーブワ
ッシャ１０Ｂを認識している様子を例示する説明図であ
る。

【図５】 電子制御ユニット３０により実行される部品
検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図６】 受光カメラ２６により入力した画像を２値化
処理したものを白黒ＣＲＴ４０により表示した際の様子
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 物体、１０Ｂ ウェーブワッシャ、２０ 物体検
出装置、２２ 反射板、２２Ｂ 支持棒、２４ 光照射
用ランプ、２６ 受光カメラ、３０ 電子制御ユニッ
ト、３２ ＣＰＵ、３４ ＲＯＭ、３６ ＲＡＭ、３８
グラフィックコントローラ、４０ 白黒ＣＲＴ、４２
認識スタートスイッチ、５０ ワッシャ立て、５２
ワッシャホルダー。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射された光を乱反射する表面を有する
   物体を検出する物体検出装置であって、 前記物体を配置する該物体より滑らかな表面処理がなさ
   れた反射部材と、 前記物体が配置された前記反射部材の該物体と該反射部
   材とに第１の所定の角度をもって所定光量以上の光を照
   射する光照射手段と、 該照射された光に対して第２の所定の角度をもって配置
   され、前記物体および前記反射部材からの乱反射光を検
   出する乱反射光検出手段と、 該検出された乱反射光に基づいて前記物体を認定する物
   体認定手段とを備える物体検出装置。
2. 【請求項２】 前記物体認定手段は、前記乱反射光検出
   手段により検出された乱反射光に対して画像処理を行な
   って前記物体を認定する手段である請求項１記載の物体
   検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の物体検出装置であって、 前記物体認定手段における前記画像処理は、前記検出さ
   れた乱反射光を２値化する処理を含み、 前記物体認定手段は、前記２値化されたデータのうち前
   記物体に相当するデータに基づいて一つの物体であるか
   ２以上の物体であるかを認定する手段である物体検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１の所定の角度は、前記反射部材
   の面に対して３０度ないし６０度の角度である請求項１
   ないし３いずれか記載の物体検出装置。
5. 【請求項５】 前記第２の所定の角度は、前記光照射手
   段による光の照射角に対して３０度ないし６０度の角度
   である請求項１ないし４いずれか記載の物体検出装置。