JP2017182113A - ワーク判定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークが載置場所に表裏が正しい状態で配置されているかを判定することができるワーク判定装置を提供する。
【解決手段】テンプレート画像エッジ検出部３４は、載置場所に配置されているワークとパターンマッチングさせるためのテンプレートエッジ画像を生成する。ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、ワークを撮影したワーク撮影画像データのワーク撮影エッジ画像を生成する。ワーク位置検出部３６１は、テンプレートエッジ画像とワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせて、ワークの位置を検出する。表裏判定用特徴画像抽出部３８はテンプレート裏画像を生成し、テンプレート画像から、テンプレート画像とテンプレート裏画像とが重なり合うエッジを差し引いて表裏判定用特徴画像を抽出する。表裏判定部３６２は、表裏判定用特徴画像をワークの位置に移動させ、ワーク撮影エッジ画像と表裏判定用特徴画像との類似度を算出して、ワークの表裏を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークが載置場所に表裏が正しい状態で配置されているかを判定することができるワーク判定装置及び方法に関する。

ベンディングマシン等の加工機で金属のワークを加工する際に、所定の載置場所に配置されているワークをワーク保持用ロボットで保持させて、加工機に搬入することがある。この場合、画像演算処理装置が、パターンマッチング用のテンプレート画像と、載置場所に配置されているワークをカメラによって撮影した撮影画像とをパターンマッチングさせることによって、ワークが載置場所内のどこにどのような向きで配置されているかを検出することができる。

特開平７−３１９５２５号公報 特開２０００−２８８９７４号公報

作業者が誤って載置場所にワークを裏向きに配置してしまうことがある。ワークの表面と裏面とで特徴差が小さいと、表向きに配置されたワークと裏向きに配置されたワークとで、画像演算処理装置によるテンプレート画像とワークの撮影画像とのパターンマッチングによる合致率に大差が出ないことがある。

すると、裏向きに配置されたワークがワーク保持用ロボットで保持されて加工機によって加工されてしまう。裏向きに配置されたワークが加工された製品は不良品となってしまう。

このような問題を解決するために、ワークの表面用及び裏面用それぞれのテンプレート画像を用意し、ワークの撮影画像と表面用及び裏面用それぞれのテンプレート画像とをパターンマッチングさせることが考えられる。ワークの撮影画像と表面用のテンプレート画像とのパターンマッチングによる合致率が、ワークの撮影画像と裏面用のテンプレート画像とのパターンマッチングによる合致率よりも高ければ、ワークは正しく表向きに配置されていると判定することができる。

しかしながら、ワークの撮影画像と表面用及び裏面用それぞれのテンプレート画像とをパターンマッチングさせる方法では、パターンマッチングに要する処理時間が２倍必要となり、非効率的である。パターンマッチングに要する処理時間をさほど増大させることなく、効率的かつ的確にワークの表裏を判定する方法が求められる。

本発明は、ワークが載置場所に表裏が正しい状態で配置されているかを効率的かつ的確に判定することができるワーク判定装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、載置場所に配置されているワークとパターンマッチングさせるためのテンプレート画像のエッジを検出して、テンプレートエッジ画像を生成するテンプレート画像エッジ検出部と、前記載置場所に配置されているワークを撮影したワーク撮影画像データのエッジを検出して、ワーク撮影エッジ画像を生成するワーク撮影画像エッジ検出部と、前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせて、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置を検出するワーク位置検出部と、前記テンプレート画像の表裏を反転させて前記ワークの裏面を示すテンプレート裏画像を生成し、前記テンプレート画像から、前記テンプレート画像と前記テンプレート裏画像とが重なり合うエッジを差し引くことにより、前記ワークの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像を抽出する表裏判定用特徴画像抽出部と、前記表裏判定用特徴画像を前記ワーク位置検出部によって検出された前記ワークの位置に移動させ、前記ワーク撮影エッジ画像と前記表裏判定用特徴画像との類似度を算出して、類似度に基づいて前記載置場所に配置されている前記ワークの表裏を判定する表裏判定部とを備えることを特徴とするワーク判定装置を提供する。

また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、載置場所に配置されているワークとパターンマッチングさせるためのテンプレート画像のエッジを検出して、テンプレートエッジ画像を生成するテンプレート画像エッジ検出工程と、前記載置場所に配置されているワークを撮影したワーク撮影画像データのエッジを検出して、ワーク撮影エッジ画像を生成するワーク撮影画像エッジ検出工程と、前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせて、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置を検出するワーク位置検出工程と、前記テンプレート画像の表裏を反転させて前記ワークの裏面を示すテンプレート裏画像を生成し、前記テンプレート画像から、前記テンプレート画像と前記テンプレート裏画像とが重なり合うエッジを差し引くことにより、前記ワークの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像を抽出する表裏判定用特徴画像抽出工程と、前記表裏判定用特徴画像を前記ワーク位置検出工程にて検出された前記ワークの位置に移動させ、前記ワーク撮影エッジ画像と前記表裏判定用特徴画像との類似度を算出して、類似度に基づいて前記載置場所に配置されている前記ワークの表裏を判定する表裏判定工程とを含むことを特徴とするワーク判定方法を提供する。

本発明のワーク判定装置及び方法によれば、ワークが載置場所に表裏が正しい状態で配置されているかを効率的かつ的確に判定することができる。

加工システムの全体的な構成例を示す斜視図である。 加工システムで加工するワークの一例を示す斜視図である。 一実施形態のワーク判定装置及びワーク保持用ロボットの制御装置を含む加工システムの全体的な構成例を示すブロック図である。 図３の画像演算処理装置３及びロボット制御装置５の内部構成例を示すブロック図である。 一実施形態のワーク判定装置の動作及び一実施形態のワーク判定方法を説明するための第１の部分的なフローチャートである。 一実施形態のワーク判定装置の動作及び一実施形態のワーク判定方法を説明するための第２の部分的なフローチャートである。 一実施形態のワーク判定装置の動作及び一実施形態のワーク判定方法を説明するための第３の部分的なフローチャートである。 一実施形態のワーク判定装置の動作及び一実施形態のワーク判定方法を説明するための第４の部分的なフローチャートである。 一実施形態のワーク判定装置及び方法で用いるワーク撮影画像の一例を示す図である。 一実施形態のワーク判定装置及び方法で用いるテンプレート画像を示す図である。 一実施形態のワーク判定装置及び方法で用いる塗りつぶしテンプレート画像を示す図である。 一実施形態のワーク判定装置及び方法で用いるテンプレート裏画像を示す図である。 塗りつぶしテンプレート画像とテンプレート裏画像とをマッチング処理した状態を示す図である。 塗りつぶしテンプレート画像とテンプレート裏画像との重なりエッジを示す図である。 塗りつぶしテンプレート画像から重なりエッジを差し引くことによって抽出される表裏判定用特徴画像を示す図である。 塗りつぶしテンプレート画像及びワーク撮影画像のエッジを検出するために用いる係数行列の一例を示す図である。 塗りつぶしテンプレート画像またはワーク撮影画像のエッジのエッジ強度を説明するための図である。 テンプレート画像と塗りつぶしテンプレート画像のそれぞれをソーベル（Sobel）変換した状態を比較するための図である。 テンプレートエッジ画像とワーク撮影エッジ画像とのマッチング処理を説明し、テンプレートエッジ画像の位置が、テンプレートエッジ画像とワーク撮影エッジ画像との類似度が比較的小さくなる位置にある状態を示す概念図である。 テンプレートエッジ画像とワーク撮影エッジ画像とのマッチング処理を説明し、テンプレートエッジ画像の位置が、テンプレートエッジ画像とワーク撮影エッジ画像との類似度が比較的大きくなる位置にある状態を示す概念図である。 ローディング台にワークが表向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像と、ローディング台にワークが裏向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像とを示す図である。 表裏判定用特徴画像の拡大及び回転を示す図である。 ローディング台にワークが表向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像と拡大及び回転させた表裏判定用特徴画像との類似度を算出する処理と、ローディング台にワークが裏向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像と拡大及び回転させた表裏判定用特徴画像との類似度を算出する処理とを説明するための図である。

以下、一実施形態のワーク判定装置及び方法について、添付図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて、載置場所に配置されているワークをワーク保持用ロボットで保持させて、加工機に搬入するように構成されている加工システムの全体的な構成例を説明する。図１に示す構成例において、加工機１０はベンディングマシンであり、ワーク保持用ロボット２０は、ワークを吸着または把持してベンディングマシンへと搬送するワーク搬送ロボットである。

加工機はベンディングマシンに限定されることはなく、パンチングマシン、レーザマシン等の任意の加工機でよい。

加工機１０は、上下方向に移動自在の上部テーブル１０１と、固定されている下部テーブル１０２とを有する。上部テーブル１０１にはパンチ金型Ｔｐが装着され、下部テーブル１０２にはダイ金型Ｔｄが装着されている。加工機１０には、後述するＮＣ装置２（図３に図示）と接続された表示・操作部２１（操作ペンダント）が装着されている。

加工機１０の前方には、多関節のワーク保持用ロボット２０が設置されている。ワーク保持用ロボット２０はガイドレール２０１上に配置されており、ガイドレール２０１に沿って移動自在に構成されている。

ワーク保持用ロボット２０の前方には、ワークＷの載置場所であるローディング台３０が設置されている。ワークＷは、図２に示すような所定の形状を有する金属の板材である。ここでは、ワークＷは矩形状であり、部分的な切り起こし部Ｗ０を有する。切り起こし部Ｗ０は、細長く切り欠いた矩形状の穴Ｗ０１と、穴Ｗ０１の両端に連結し、穴Ｗ０１の長手方向と直交する方向に伸びた切り込みＷ０２及びＷ０３を有する。ローディング台３０には、複数枚のワークＷが積み重ねられている。

複数枚のワークＷは、ローディング台３０に、面方向の位置がずれないように正確に積み重ねられているとは限らず、図１に示すように、面方向の位置がずれた状態で積み重ねられていることがある。ワークＷが図１に示すように配置されている状態が、ワークＷが正しく表向きに配置されている状態であるとする。

ローディング台３０の近傍には、ローディング台３０の設置面に対して所定の高さまで延びる支柱４０１が配置されている。支柱４０１は、所定の高さまで垂直方向に延び、ローディング台３０側に水平方向に折れ曲がり、さらに、加工機１０の方向へと折れ曲がっている。支柱４０１の先端部には、カメラ４が装着されている。

カメラ４は、ローディング台３０に置かれたワークＷを撮影するように構成されている。ローディング台３０上でのワークＷの位置はずれることがあるから、カメラ４は、ローディング台３０の全体を撮影するのがよい。例えば、ローディング台３０の角部Ｐ０の位置を、カメラ４がローディング台３０を撮影した撮影画像の原点とする。ワーク保持用ロボット２０の原点位置は、撮影画像の原点と一致するように設定されている。

図３を用いて、加工機１０及びワーク保持用ロボット２０を制御する制御装置の構成及び動作を説明する。図３において、ＣＡＭ１は、図示していないＣＡＤで生成されたワークＷを示すＣＡＤデータを保持している。ＮＣ装置２は、加工機１０を制御する。表示・操作部２１は、ＮＣ装置２に接続されている。

ＮＣ装置２には、画像演算処理装置３とロボット制御装置５が接続されている。画像演算処理装置３は、本実施形態のワーク判定装置を構成する。画像演算処理装置３は、例えばパーソナルコンピュータで構成することができる。画像演算処理装置３には、カメラ４が接続されている。

後述するように、画像演算処理装置３は、ローディング台３０に置かれたワークＷの位置を検出し、検出した位置情報をロボット制御装置５に供給する。画像演算処理装置３は、ワークＷの位置を検出するのに併せて、ワークＷがローディング台３０に表裏が正しい状態で配置されているかを判定する。ロボット制御装置５は、ワークＷが表向きに配置されていれば、ワークＷの位置情報に基づいてワーク保持用ロボット２０を制御する。

図３に示す構成例では、加工機１０を制御するＮＣ装置２と、ワーク判定装置を構成する画像演算処理装置３と、ワーク保持用ロボット２０を制御するロボット制御装置５とを別々に設けているが、これは単なる一例である。

ＮＣ装置２に画像演算処理装置３の機能を持たせることによって、ＮＣ装置２がワーク判定装置を構成してもよい。ＮＣ装置２とロボット制御装置５とが一体化されていてもよい。ロボット制御装置５に画像演算処理装置３の機能を持たせることによって、ロボット制御装置５がワーク判定装置を構成してもよい。

図３において、ＣＡＭ１は、ＣＡＤデータをＮＣ装置２に転送する。ＮＣ装置２は、受け取ったＣＡＤデータを画像演算処理装置３に転送する。

図４を用いて、画像演算処理装置３の機能的な内部構成を説明する。図４に示すように、画像演算処理装置３は、テンプレート画像作成部３１，テンプレート画像塗りつぶし部３２，テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３，テンプレート画像エッジ検出部３４を有する。

また、画像演算処理装置３は、ワーク撮影画像エッジ検出部３５，マッチング処理部３６，表裏判定用特徴画像抽出部３８を有する。マッチング処理部３６は、ワーク位置検出部３６１と表裏判定部３６２とを含む。

テンプレート画像作成部３１〜マッチング処理部３６、及び、表裏判定用特徴画像抽出部３８のそれぞれは、ソフトウェアモジュールによって構成することができる。テンプレート画像作成部３１〜マッチング処理部３６、及び、表裏判定用特徴画像抽出部３８の少なくとも一部をハードウェアによって構成してもよい。ソフトウェアとハードウェアとを組み合わせてもよく、両者の使い分けは任意である。

図４に示す画像演算処理装置３の動作を、図５Ａ〜図５Ｄのフローチャートを参照しながら説明する。図５Ａにおいて、ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、ステップＳ１０にて、カメラ４より出力されたワーク撮影画像データを取得する。ワーク撮影画像データは、カメラ４がローディング台３０に置かれたワークＷを撮影したデジタル静止画像データである。

図６は、ワーク撮影画像データが示すワーク撮影画像Ｗ３０を概念的に示している。ワーク撮影画像Ｗ３０は、ローディング台３０上で最上位に配置されたワークＷの画像を含む。

テンプレート画像作成部３１は、ステップＳ２１にて、ＮＣ装置２より転送されたＣＡＤデータを取得する。テンプレート画像作成部３１は、ステップＳ２２にて、ＣＡＤデータを画像データに変換して、図７に示すようなテンプレート画像ＴＷを作成する（テンプレート画像作成工程）。テンプレート画像ＴＷは、ワークＷを示すワーク線画像ＩｍＷを含む。図７〜図１２，図１９及び図２０において、一点鎖線で示す矩形はそれぞれの画像（画像データ）の外縁を示している。

ＣＡＤデータは、例えば、ワークＷの形状の各点を示す座標がＣＳＶ形式で表されているデータである。テンプレート画像作成部３１は、ＣＳＶ形式のデータに基づいてワークＷの形状を示すワーク線画像ＩｍＷを含むテンプレート画像ＴＷを作成する。ワーク線画像ＩｍＷは、ワークＷの外形線を示す画像である。ワークＷは図２に示すように面内に切り起こし部Ｗ０を有するので、ワーク線画像ＩｍＷは、切り起こし部Ｗ０を示す切り起こし画像ＩｍＷ０を含む。

このときのワーク線画像ＩｍＷの大きさは、ワークＷの実寸に即した大きさである必要がある。そこで、予め１画素当たりの長さを求めておけば、テンプレート画像作成部３１は、ワークＷの寸法を何画素で表現すればよいかを算出することができる。テンプレート画像作成部３１は、算出した画素数となるようにワーク線画像ＩｍＷを描画する。

具体的には、１画素の長さが０．５ｍｍに相当し、ワークＷの所定部分の長さが１０ｃｍであったとすれば、その部分を２００画素で表現すればよい。

テンプレート画像塗りつぶし部３２は、ステップＳ２３にて、ワーク線画像ＩｍＷの内部を例えば白で塗りつぶす（塗りつぶしテンプレート画像作成工程）。図８は、ワーク線画像ＩｍＷの外形線の内部を塗りつぶしたワーク塗りつぶし画像ＩｍＷｗを含むテンプレート画像ＴＷｗを示している。図８におけるハッチングは、ワーク線画像ＩｍＷの内部を塗りつぶしていることを示す。以下、テンプレート画像ＴＷｗを塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗと称することとする。

図８に示すように、切り起こし画像ＩｍＷ０の内部は塗りつぶさないのがよい。テンプレート画像塗りつぶし部３２は、ワーク線画像ＩｍＷの外形線の内部で、内部に存在する閉じた領域以外を所定の色で塗りつぶせばよい。ワーク線画像ＩｍＷの内部を塗りつぶしてワーク塗りつぶし画像ＩｍＷｗとする理由については後述する。

図５ＡにおけるステップＳ２１〜Ｓ２３は、ＣＡＤデータに基づいて、パターンマッチング用のテンプレート画像（塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗ）を作成する塗りつぶしテンプレート画像作成処理を示している。

ところで、ＣＡＤデータに基づいてパターンマッチング用のテンプレート画像を作成するのではなく、予め、作業者が、カメラによってワークを撮影してパターンマッチング用のテンプレート画像を作成してもよい。但し、作業者が、ワークを撮影してパターンマッチング用のテンプレート画像を作成するのは煩雑である。よって、ＣＡＤデータに基づいてパターンマッチング用のテンプレート画像を作成することが好ましい。

表裏判定用特徴画像抽出部３８には、テンプレート画像塗りつぶし部３２によって生成された塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗが供給される。表裏判定用特徴画像抽出部３８には、ステップＳ３１にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗをの表裏を反転させることによって、図９に示すテンプレート裏画像ＩＴＷｗを作成する。テンプレート裏画像ＩＴＷｗは、ワーク線画像ＩｍＷを反転した反転ワーク塗りつぶし画像ＩｍＩＷｗを含む。反転ワーク塗りつぶし画像ＩｍＩＷｗは、反転切り起こし画像ＩｍＩＷ０を含む。

表裏判定用特徴画像抽出部３８は、ステップＳ３２にて、図８に示す塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗと、図９に示すテンプレート裏画像ＩＴＷｗとをマッチングさせる。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗとテンプレート裏画像ＩＴＷｗとをマッチングさせると、図１０に示すようになる。表裏判定用特徴画像抽出部３８は、ステップＳ３３にて、図１１に示すように、重なり合ったエッジ（重なりエッジ）ＥＯＬを抽出する。

表裏判定用特徴画像抽出部３８は、ステップＳ３４にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗから重なりエッジＥＯＬを差し引いて、図１２に示す表裏判定用特徴画像ＦＷを抽出する（表裏判定用特徴画像抽出工程）。表裏判定用特徴画像ＦＷは、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗから切り起こし画像ＩｍＷ０のみを抽出した画像に相当する。

図５ＡにおけるステップＳ３１〜Ｓ３４は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗより表裏判定用特徴画像ＦＷを抽出する表裏判定用特徴画像抽出処理を示している。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、図５ＢのステップＳ４１にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを拡大または縮小する最低倍率をｍｉｎ、最大倍率をｍａｘ、倍率の増分をｋと設定する。

ローディング台３０上のワークＷをカメラ４で撮影するとき、積み重ねられているワークＷの枚数によって最上位のワークＷの撮影画像の大きさは変化する。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを最低倍率ｍｉｎから最大倍率ｍａｘの範囲で増分ｋごとに拡大または縮小させれば、ワークＷの撮影画像の大きさが変化しても、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗをワークＷの撮影画像の大きさとほぼ一致させることができる。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４２にて、倍率ｂをｍｉｎと設定し、ステップＳ４３にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗをｂ倍する（テンプレート画像拡大縮小工程）。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４４にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗの角度ｉを０°に初期化する。例えば、図８に示す塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗの左右方向の辺がワーク撮影画像Ｗ３０の水平方向と平行となる角度を角度０°とすればよい。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４５にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを角度ｉだけ回転させる（テンプレート画像回転工程）。但し、ステップＳ４４からステップＳ４５に移行した場合、角度ｉは０°であるから、実質的には、テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを回転させない。

テンプレート画像エッジ検出部３４は、図５ＣのステップＳ５１にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジを検出する（テンプレート画像エッジ検出工程）。テンプレート画像エッジ検出部３４は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジを検出するために、ソーベル変換を用いるのが好適である。

図１３の（ａ）は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗの水平方向のエッジを検出するためのフィルタであり、図１３の（ｂ）は塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗの垂直方向のエッジを検出するためのフィルタである。それぞれのフィルタは３行３列の係数行列によって構成される。

テンプレート画像エッジ検出部３４は、ある注目画素を中心として、注目画素と、注目画素の上下左右及び斜め方向の８画素との合計９画素に対して、図１３の（ａ）に示すフィルタのそれぞれ対応する位置の係数を乗算する。テンプレート画像エッジ検出部３４は、９画素それぞれの乗算結果を加算して水平方向のエッジを検出する。

また、テンプレート画像エッジ検出部３４は、注目画素を中心とした９画素に対して、図１３の（ｂ）のフィルタのそれぞれ対応する位置の係数を乗算する。テンプレート画像エッジ検出部３４は、９画素それぞれの乗算結果を加算して垂直方向のエッジを検出する。

テンプレート画像エッジ検出部３４は、検出した水平方向のエッジと垂直方向のエッジとを加算することによって、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジを検出する。

このとき、テンプレート画像エッジ検出部３４は、エッジを構成するそれぞれの画素において、エッジの強度と勾配方向を算出するのがよい。図１４において、それぞれの円は画素を示している。ハッチングを付して示す注目画素に対して、ソーベル変換によって水平方向のエッジの値（エッジ強度Ｅｈ）が５、垂直方向のエッジの値（エッジ強度Ｅｖ）が１と検出されたとする。

図１４に示すように、水平方向のエッジ強度Ｅｈと、垂直方向のエッジ強度Ｅｖは、それぞれ、水平方向のベクトルＥｈ、垂直方向のベクトルＥｖと考えることができる。

水平方向のベクトルＥｈと垂直方向のベクトルＥｖとの合成ベクトルＥｈｖの大きさはそれぞれの画素におけるエッジ強度、合成ベクトルＥｈｖの方向はエッジ勾配方向を示す。エッジ強度Emagnitudeは式（１）で、エッジ勾配方向Edirectionは式（２）で表すことができる。

テンプレート画像エッジ検出部３４は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジを構成する全ての画素において、エッジ強度Emagnitudeとエッジ勾配方向Edirectionとを求める。

テンプレート画像エッジ検出部３４は、エッジ強度Emagnitudeのみを求めてもよく、エッジ勾配方向Edirectionのみを求めてもよい。テンプレート画像エッジ検出部３４は、少なくともエッジ強度Emagnitudeを求めるのがよく、エッジ強度Emagnitudeとエッジ勾配方向Edirectionとの双方を求めるとさらによい。

図５Ｃに戻り、ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、ステップＳ５２にて、ワーク撮影画像データに基づき、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジを検出する（ワーク撮影画像エッジ検出工程）。ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジを検出する前にノイズ低減処理を施してもよい。

ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、テンプレート画像エッジ検出部３４と同様に、図１３の（ａ）及び（ｂ）のフィルタを用いるソーベル変換によってワーク撮影画像Ｗ３０のエッジを検出する。ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、テンプレート画像エッジ検出部３４と同様に、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジを構成する全ての画素において、エッジ強度Emagnitudeとエッジ勾配方向Edirectionとを求めるのがよい。

ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、エッジ強度Emagnitudeのみを求めてもよく、エッジ勾配方向Edirectionのみを求めてもよい。ワーク撮影画像エッジ検出部３５は、少なくともエッジ強度Emagnitudeを求めるのがよく、エッジ強度Emagnitudeとエッジ勾配方向Edirectionとの双方を求めるとさらによい。

マッチング処理部３６は、ステップＳ５３にて、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジと塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジとをマッチング処理する（マッチング処理工程）。

ここで、テンプレート画像塗りつぶし部３２がワーク線画像ＩｍＷの内部を塗りつぶして塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗとする理由を説明する。

図１５の（ａ）は、テンプレート画像ＴＷのエッジ近傍の画素値を示している。図１５の（ａ）の左方向がワーク線画像ＩｍＷの外側、右方向がワーク線画像ＩｍＷの内側である。テンプレート画像ＴＷをソーベル変換すると、エッジが互いの間に間隔を有する２本線の状態で検出されてしまう。

図１５の（ｂ）は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジ近傍の画素値を示している。同様に、図１５の（ｂ）の左方向がワーク塗りつぶし画像ＩｍＷｗの外側、右方向がワーク塗りつぶし画像ＩｍＷｗの内側である。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗをソーベル変換することにより、エッジは太くはなるものの間隔を有さない２本線の状態、即ち、実質的に１本線の状態となり、エッジが適切に検出される。

仮に、マッチング処理部３６が、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジとエッジが間隔を有する２本線の状態で検出されたテンプレート画像ＴＷのエッジとをマッチング処理すると、誤差が発生して適切なマッチング処理が行われない。マッチング処理部３６が、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジと塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジとをマッチング処理することによって、適切なマッチング処理が行われる。

図１６を用いて、マッチング処理部３６によるマッチング処理の詳細を説明する。図１６において、ＥＴＷは、テンプレート画像エッジ検出部３４が塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗをソーベル変換したテンプレートエッジ画像を概念的に示している。ＥＷ３０は、ワーク撮影画像Ｗ３０をソーベル変換したワーク撮影エッジ画像を概念的に示している。

図１６においては、理解を容易にするために、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０のそれぞれのエッジを構成する画素を拡大して概念的に示している。

マッチング処理部３６は、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の所定位置にテンプレートエッジ画像ＥＴＷを配置して両者の類似度を算出し、テンプレートエッジ画像ＥＴＷを水平方向または垂直方向に１画素ずつずらしながら両者の類似度を算出する。

図１６に示すように、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの画素Ｐ１とワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の画素Ｐ３２とが対応する位置にあるとき、マッチング処理部３６は、両者の類似度を算出する。マッチング処理部３６は、テンプレートエッジ画像ＥＴＷのそれぞれのエッジの画素とワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の画素との類似度を算出する。

マッチング処理部３６は、例えば、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの画素とワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の対応する位置の画素の値の差分値を求め、全ての画素について差分値を積分した積分値を、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０との全体の類似度とすることができる。この場合、積分値が小さいほど類似度が高くなる。

図１６の場合、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０のエッジとテンプレートエッジ画像ＥＴＷのエッジとは位置がずれているので、類似度は比較的小さくなる。

図１７は、マッチング処理部３６がテンプレートエッジ画像ＥＴＷをずらして、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの画素Ｐ１とワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の画素Ｐ３１２とが対応する位置にある状態を示している。図１７の場合、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０のエッジとテンプレートエッジ画像ＥＴＷのエッジとは位置が近いので、類似度は比較的大きくなる。

このように、マッチング処理部３６は、テンプレートエッジ画像ＥＴＷを水平方向または垂直方向に１画素ずつずらしながら、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０とが最も類似するテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置を探索する。

マッチング処理部３６は、上述した水平方向のエッジ強度Ｅｈと垂直方向のエッジ強度Ｅｖとエッジ強度Emagnitudeとを用いて、類似度を算出してもよい。テンプレートエッジ画像ＥＴＷにおける画素の水平方向のエッジ強度Ｅｈ１、垂直方向のエッジ強度Ｅｖ１、エッジ強度EmagnitudeをＥｍ１、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０における画素の水平方向のエッジ強度Ｅｈ３、垂直方向のエッジ強度Ｅｖ３、エッジ強度EmagnitudeをＥｍ３とすると、対応する位置の画素の類似度Ｄｓは、式（３）によって求めることができる。

Ｄｓ＝（Ｅｈ１×Ｅｈ３＋Ｅｖ１×Ｅｖ３）／（Ｅｍ１×Ｅｍ３） …（３）

マッチング処理部３６は、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの全ての画素についてワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０との類似度Ｄｓを求める。マッチング処理部３６は、全ての画素について求めた類似度Ｄｓを積分した積分値を、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０との全体の類似度とすることができる。

式（３）を用いる場合、画素が類似しているほど、類似度Ｄｓの値が大きくなり、類似度Ｄｓの積分値も大きくなる。以下、式（３）を用いて類似度Ｄｓを求める場合を例として説明する。マッチング処理部３６は、さらにエッジ勾配方向Edirectionを比較して類似度を算出してもよい。

図５Ｃに戻り、マッチング処理部３６は、ステップＳ５４にて、最も高い類似度を変数scoreに保存する。マッチング処理部３６内のワーク位置検出部３６１は、ステップＳ５５にて、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０に対する最も類似度が高いテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置を検出する。これによって、マッチング処理部３６（ワーク位置検出部３６１）は、ローディング台３０に置かれた最上位のワークＷの位置を検出することができる。

但し、ステップＳ５５では、１つの選択した角度と大きさの塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗに基づくテンプレートエッジ画像ＥＴＷによって、ワークＷの大まかな位置が検出されているに過ぎない。ワークＷの位置が正確に検出されていないこともある。

図５ＣにおけるステップＳ５１〜Ｓ５５は、選択した角度と大きさの塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗに基づくテンプレートエッジ画像ＥＴＷを用いて、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０の位置を探索するワーク撮影エッジ画像位置探索処理を示している。

マッチング処理部３６は、ステップＳ６１にて、最初のマッチング処理であるか否かを判定する。最初のマッチング処理であれば（YES）、即ち、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗの倍率ｂをｍｉｎ、角度ｉを０°としたときのテンプレートエッジ画像ＥＴＷを用いたマッチング処理であれば、マッチング処理部３６は、ステップＳ６２にて、変数scoreを最大類似度Maxscoreに設定して、処理を図５ＢのステップＳ４６に戻す。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４６にて、角度ｉを１°増大させ、ステップＳ４７にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させたか否かを判定する。角度ｉの増分は１°に限定されない。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを回転させるのは、ローディング台３０上のワークＷは種々の角度で配置されている可能性があるからである。

塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させていなければ（NO）、テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４５にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを角度ｉだけ回転させる。ステップＳ４６からステップＳ４７を経てステップＳ４５に移行した場合、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗは角度ｉだけ回転される。

ステップＳ４５の後、図５Ｃのワーク撮影エッジ画像位置探索処理では、角度ｉを１°とした塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗに基づくテンプレートエッジ画像ＥＴＷによって最も高い類似度が変数scoreに保存される。また、ワーク撮影エッジ画像位置探索処理では、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０に対する最も類似度が高いテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置が検出される。

マッチング処理部３６は、ステップＳ６１にて、最初のマッチング処理ではない（NO）と判定するので、ステップＳ６３にて、Maxscore＜scoreであるか否かを判定する。Maxscore＜scoreであれば（YES）、角度ｉを０°としたときに得られた変数scoreよりも角度ｉを１°としたときに得られた変数scoreの方が大きいということである。

マッチング処理部３６は、ステップＳ６４にて、変数scoreを最大類似度Maxscoreに設定し、このときの倍率ｂ、角度ｉ、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置を記憶して、処理を図５ＢのステップＳ４６に戻す。

ステップＳ６３にて、Maxscore＜scoreでなければ（NO）、マッチング処理部３６は、処理を図５ＢのステップＳ４６に戻す。

テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４６にて、再び、角度ｉを１°増大させ、ステップＳ４７にて、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させていなければ（NO）、同様に、図５ＣのステップＳ５１〜Ｓ５５及びＳ６１〜Ｓ６４を繰り返す。

塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させるまで図５ＣのステップＳ５１〜Ｓ５５及びＳ６１〜Ｓ６４を繰り返すことにより、それぞれの角度ｉにおける変数scoreのうち、最大類似度Maxscoreを示す角度ｉが求められる。

ステップＳ４７にて塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させていれば（YES）、テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４８にて、倍率ｂをｋだけ増大させる。テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３は、ステップＳ４９にて、倍率ｂが最大倍率ｍａｘより大きくなったか否かを判定する。

倍率ｂが最大倍率ｍａｘより大きくなっていなければ（NO）、テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３はステップＳ４４及びＳ４５を繰り返し、マッチング処理部３６はステップＳ５１〜Ｓ５５及びＳ６１〜Ｓ６４を繰り返す。また、テンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３はステップＳ４６〜Ｓ４９を繰り返す。

倍率ｂが最大倍率ｍａｘより大きくなっていれば（YES）、最大倍率ｍａｘまでの全ての倍率ｂで、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを３６０°回転させるまでステップＳ５１〜Ｓ５５及びＳ６１〜Ｓ６４が繰り返されたということである。

このように、ワーク位置検出部３６１は、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの複数の大きさ及び複数の角度のうち、大きさと角度の組を１つ選択し、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０に対するテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置をずらしながら、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０とをマッチングさせる。ワーク位置検出部３６１は、マッチングの結果、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０との類似度が最も高いテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置を予備的にワークＷの位置を検出する。

ワーク位置検出部３６１は、大きさと角度の組を順次異ならせて、大きさと角度の複数の組それぞれで、同様にテンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０とをマッチングさせて、テンプレートエッジ画像ＥＴＷとワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０との類似度が最も高いテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置を予備的にワークＷの位置を検出する。

ワーク位置検出部３６１は、複数の組のうち類似度が最も高い組におけるテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置を、最終的にローディング台３０に置かれたワークＷの位置であると検出する（ワーク位置検出工程）。

式（３）を用いる場合を例とすれば、ワーク位置検出部３６１は、全ての組のテンプレートエッジ画像ＥＴＷによって算出された類似度Ｄｓの積分値のうち、最も大きい値の積分値が得られたテンプレートエッジ画像ＥＴＷの位置をワークＷの位置と決定すればよい。

以上のようにして、ステップＳ６４では、全ての倍率ｂと全ての角度ｉとの組み合わせのうち、最大類似度Maxscoreが得られたときの倍率ｂ、角度ｉ、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置が記憶されることになる。

図５ＢにおけるステップＳ４１〜Ｓ４３、Ｓ４８及びＳ４９は、塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを最低倍率ｍｉｎから最大倍率ｍａｘまでの範囲で、増分ｋごとに拡大または縮小する塗りつぶしテンプレート画像拡大縮小処理を示している。図５ＣにおけるステップＳ６１〜Ｓ６４は、最大類似度Maxscoreを示すときの倍率ｂ、角度ｉ、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置を検出して記憶する最大類似度条件記憶処理を示している。

ステップＳ４９にて倍率ｂが最大倍率ｍａｘより大きくなっていれば（YES）、マッチング処理部３６内の表裏判定部３６２は、図５ＤのステップＳ７１にて、表裏判定用特徴画像抽出部３８がステップＳ３４にて抽出した表裏判定用特徴画像ＦＷの画素数が０より大きいか否かを判定する。

表裏判定用特徴画像ＦＷの画素数が０より大きければ（YES）、表裏判定部３６２は、ステップＳ７２にて、最大類似度Maxscoreとなったマッチング処理で得られた倍率ｂ、角度ｉ、テンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置を読み出す。表裏判定部３６２は、ステップＳ７３にて、表裏判定用特徴画像ＦＷを倍率ｂで拡大または縮小し、角度ｉだけ回転させ、表裏判定用特徴画像ＦＷをテンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置へと移動させる。

表裏判定用特徴画像ＦＷを最大類似度Maxscoreが得られたときの倍率ｂで拡大または縮小し、角度ｉだけ回転させることによって、表裏判定用特徴画像ＦＷはワーク撮影画像Ｗ３０内のワークＷの大きさ及び角度に対応した大きさ及び角度となる。テンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置は、ワーク撮影画像Ｗ３０内のワークＷの位置（ローディング台３０上のワークＷの位置）を示す。よって、表裏判定用特徴画像ＦＷをテンプレートエッジ画像ＥＴＷの検出位置へと移動させれば、表裏判定用特徴画像ＦＷはワークＷの位置に対応する位置へと移動する。

表裏判定部３６２は、ステップＳ７４にて、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷとの類似度を算出し、ステップＳ７５にて、類似度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（表裏判定工程）。ここでも、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷとが類似すればするほど類似度を示す値が高くなるとする。

類似度が閾値以上であれば（YES）、ワークＷはローディング台３０に表裏が正しい状態で配置されているということであり、マッチング処理部３６は、処理をステップＳ８１に移行させる。閾値未満であれば（NO）、ワークＷはローディング台３０に表裏が正しい状態で配置されていないということであり、マッチング処理部３６（表裏判定部３６２）は、処理をステップＳ８２に移行させる。

ステップＳ７１にて表裏判定用特徴画像ＦＷの画素数が０より大きくなければ（NO）、表裏判定部３６２は、ステップＳ７６にて、表裏判定不可であると決定し、処理をステップＳ８１に移行させる。表裏判定用特徴画像ＦＷの画素数が０より大きくない（画素数が０である）ということは、図５ＡのステップＳ３４にて、ワークＷの表裏を判定するための特徴画像が抽出できなかったということである。表向きのワークＷとの裏向きのワークＷとで形状に差がなければ、表裏判定用特徴画像ＦＷの画素数は０となる。

図５ＤにおけるステップＳ７１〜Ｓ７６は、ローディング台３０に配置されているワークＷが正しく表向きに配置されているか否か判定する表裏判定処理を示している。

マッチング処理部３６は、ステップＳ８１にて、ワークＷの位置情報（ワーク位置情報）をロボット制御装置５に転送して処理を終了させる。マッチング処理部３６（表裏判定部３６２）は、ステップＳ８２にて、ＮＣ装置２に、ワークＷが正しく表向きに配置されていないことを示すエラー情報を送信して処理を終了させる。

エラー情報を受信したＮＣ装置２は、表示・操作部２１にワークＷが裏向きに配置されていることを表示させてもよいし、ワーク保持用ロボット２０によってワークＷを保持させないよう、ロボット制御装置５を制御してもよい。

図１８〜図２０を用いて、ステップＳ７３〜Ｓ７５の処理を具体的に説明する。図１８の（ａ）は、ローディング台３０にワークＷが正しく表向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０を示している。図１８の（ａ）及び（ｂ）においては、簡略化のため、最上位のワークＷのワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０のみが示されている。ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０は、ワークＷの外周部のエッジＥＷと切り起こし部Ｗ０のエッジＥＷ０とを含む。

ワークＷは、ローディング台３０の角部Ｐ０（図１参照）を原点（０，０）としたときワークＷの左下角部が所定の座標（ｘ，ｙ）に位置して、反時計回りに３０°回転しているとする。

図１８（ｂ）は、ローディング台３０にワークＷが誤って裏向きに配置されているときのワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０を示している。ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０は、ワークＷの外周部のエッジＥＷと切り起こし部Ｗ０のエッジＥＷ０とを含む。ここでのエッジＥＷ０は切り起こし部Ｗ０をワークＷの裏面から見たときのエッジである。同様に、ワークＷは左下角部が座標位置（ｘ，ｙ）に位置して、反時計回りに３０°回転しているとする。

図１８の（ａ）及び（ｂ）の場合、最大類似度Maxscoreが得られたときの角度ｉは３０°である。最大類似度Maxscoreが得られたときの倍率ｂは１．２であったとする。図１９に示すように、表裏判定部３６２は、表裏判定用特徴画像ＦＷを１．２倍し、反時計回りに３０°回転させて、表裏判定用特徴画像ＦＷ’とする。表裏判定用特徴画像ＦＷに含まれる切り起こし画像ＩｍＷ０も１．２倍となり、反時計回りに３０°回転して、切り起こし画像ＩｍＷ０’となる。

図１８の（ａ）に図１９に示す表裏判定用特徴画像ＦＷ’を重ねると、図２０の（ａ）のような状態となる。切り起こし部Ｗ０のエッジＥＷ０と切り起こし画像ＩｍＷ０’とは完全には重ならないこともあるが、ここでは便宜上、エッジＥＷ０と切り起こし画像ＩｍＷ０’とが完全に重なっているとする。

表裏判定部３６２がワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷ’との類似度を算出すると、エッジＥＷ０と切り起こし画像ＩｍＷ０’とが重なっているため、類似度は比較的大きな値となり、所定の閾値以上となる。よって、表裏判定部３６２は、ワークＷは表向きに配置されていると判定することができる。

図１８の（ｂ）に図１９に示す表裏判定用特徴画像ＦＷ’を重ねると、図２０の（ｂ）のような状態となる。表裏判定部３６２がワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷ’との類似度を算出すると、エッジＥＷ０と切り起こし画像ＩｍＷ０’とは完全にずれた位置にあるため、類似度は極めて小さい値となり、閾値未満となる。よって、表裏判定部３６２は、ワークＷは裏向きに配置されていると判定することができる。

図４において、ロボット制御装置５内のロボット座標変換部５１は、入力されたワーク位置情報を、ワーク保持用ロボット２０をどのように動かすかを決めるロボット座標に変換する。ロボット座標は、ワーク保持用ロボット２０の回転角、ガイドレール２０１上の位置、関節の角度のうちの少なくとも１つである。

ロボット制御装置５は、ロボット座標に基づいてワーク保持用ロボット２０を動かし、ローディング台３０上の最上位のワークＷを保持させる。ワーク保持用ロボット２０は、ワークＷを加工機１０へと搬送し、加工後のワークＷを所定の位置に搬出する。

前述のように、ワーク保持用ロボット２０の原点位置は撮影画像の原点と一致しているから、上記のように検出したワークＷの位置はそのままワーク保持用ロボット２０がワークＷを保持する位置となる。

以上説明したように、本実施形態のワーク判定装置は、表裏判定用特徴画像抽出部３８と、表裏判定部３６２とを備える。表裏判定用特徴画像抽出部３８は、テンプレート画像（塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗ）の表裏を反転させてワークの裏面を示すテンプレート裏画像ＩＴＷｗを生成する。表裏判定用特徴画像抽出部３８は、テンプレート画像から、テンプレート画像とテンプレート裏画像ＩＴＷｗとの重なりエッジＥＯＬを差し引くことにより、ワークＷの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像ＦＷを抽出する。

表裏判定部３６２は、表裏判定用特徴画像ＦＷ（またはＦＷ’）をワーク位置検出部３６１によって検出されたワークＷの位置に移動させ、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷとの類似度を算出して、類似度に基づいてワークＷの表裏を判定する。

従って、本実施形態のワーク判定装置によれば、ワーク撮影画像Ｗ３０と表面用及び裏面用それぞれのテンプレート画像とをパターンマッチングさせる必要がないため、パターンマッチングに要する処理時間をさほど増大させることなく、効率的かつ的確にワークＷの表裏を判定することができる。

本実施形態のワーク判定方法は、ワークＷの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像ＦＷを抽出する表裏判定用特徴画像抽出工程と、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷ（またはＦＷ’）との類似度に基づいてワークＷの表裏を判定する表裏判定工程とを含む。本実施形態のワーク判定方法によれば、効率的かつ的確にワークＷの表裏を判定することができる。

本実施形態のワーク判定装置は、テンプレート画像を所定の大きさの範囲で複数の大きさに拡大または縮小し、複数の角度に回転させるテンプレート画像拡大縮小・回転処理部３３を備える構成とすることが好ましい。本実施形態のワーク位置検出方法は、テンプレート画像拡大縮小・回転工程を含む構成とすることが好ましい。

このように構成すれば、積み重ねられているワークＷの枚数によって最上位のワークＷの撮影画像の大きさが変化しても、ワークＷが任意の角度で配置されていても、ワークＷの位置を的確に検出することができる。

本実施形態のワーク判定装置及び方法は、表裏判定用特徴画像ＦＷを、拡大または縮小したテンプレート画像の大きさに対応するように拡大または縮小し、テンプレート画像の角度に対応するように回転させる。従って、本実施形態のワーク判定装置及び方法によれば、テンプレート画像を拡大または縮小させても、テンプレート画像を回転させても、ワーク撮影エッジ画像ＥＷ３０と表裏判定用特徴画像ＦＷとの類似度を的確に算出でき、ワークＷの表裏を判定することができる。

ところで、載置場所に配置されているワークＷとパターンマッチングさせるためのテンプレート画像としては、ワークＷの形状を示すＣＡＤデータに基づいて作成されたワークＷの外形線を線画像で示すテンプレート画像の内部を塗りつぶした塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを用いるのがよい。

塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを用いれば、ワークＷを撮影してテンプレート画像を作成するという煩雑な作業が不要となる。ワークＷを撮影する場合、一般的には、撮影専用の作業台が用いられる。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを用いれば、撮影専用の作業台が不要となり、環境が変化しても、テンプレート画像を作成し直す必要はない。塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗを用いれば、エッジが適切に検出されるので、ワーク撮影画像Ｗ３０のエッジと塗りつぶしテンプレート画像ＴＷｗのエッジとのマッチングが的確に行われる。

本発明は以上説明した本実施形態に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において種々変更可能である。

１ ＣＡＭ
２ ＮＣ装置
３ 画像演算処理装置
４ カメラ
５ ロボット制御装置
１０ 加工機
２０ ワーク保持用ロボット
３０ ローディング台（載置場所）
３１ テンプレート画像作成部
３２ テンプレート画像塗りつぶし部
３３ テンプレート画像拡大縮小・回転処理部
３４ テンプレート画像エッジ検出部
３５ ワーク撮影画像エッジ検出部
３６ マッチング処理部
３８ 表裏判定用特徴画像抽出部
３６１ ワーク位置検出部
３６２ 表裏判定部
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. 載置場所に配置されているワークとパターンマッチングさせるためのテンプレート画像のエッジを検出して、テンプレートエッジ画像を生成するテンプレート画像エッジ検出部と、
   前記載置場所に配置されているワークを撮影したワーク撮影画像データのエッジを検出して、ワーク撮影エッジ画像を生成するワーク撮影画像エッジ検出部と、
   前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせて、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置を検出するワーク位置検出部と、
   前記テンプレート画像の表裏を反転させて前記ワークの裏面を示すテンプレート裏画像を生成し、前記テンプレート画像から、前記テンプレート画像と前記テンプレート裏画像とが重なり合うエッジを差し引くことにより、前記ワークの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像を抽出する表裏判定用特徴画像抽出部と、
   前記表裏判定用特徴画像を前記ワーク位置検出部によって検出された前記ワークの位置に移動させ、前記ワーク撮影エッジ画像と前記表裏判定用特徴画像との類似度を算出して、類似度に基づいて前記載置場所に配置されている前記ワークの表裏を判定する表裏判定部と、
   を備えることを特徴とするワーク判定装置。
2. 前記テンプレート画像を所定の大きさの範囲で複数の大きさに拡大または縮小し、複数の角度に回転させるテンプレート画像拡大縮小・回転処理部をさらに備え、
   前記テンプレート画像エッジ検出部は、前記テンプレート画像の複数の大きさ及び複数の角度のそれぞれで、前記テンプレート画像のエッジを検出して、複数のテンプレートエッジ画像を生成し、
   前記ワーク位置検出部は、前記テンプレートエッジ画像の複数の大きさ及び複数の角度における大きさと角度の複数の組それぞれで、前記ワーク撮影エッジ画像に対する前記テンプレートエッジ画像の位置をずらしながら前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせたとき、前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像との類似度が最も高い前記テンプレートエッジ画像の位置であり、前記複数の組のうち類似度が最も高い組における前記テンプレートエッジ画像の位置を、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置であると検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク判定装置。
3. 前記表裏判定部は、前記表裏判定用特徴画像を、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の大きさに対応するように拡大または縮小し、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の角度だけ回転させ、拡大または縮小及び回転させた前記表裏判定用特徴画像を、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の位置に移動させることを特徴とする請求項２に記載のワーク判定装置。
4. 前記ワークの形状を示すＣＡＤデータに基づいて、前記ワークの外形線を線画像で示すテンプレート画像を作成するテンプレート画像作成部と、
   前記外形線の内部を所定の色で塗りつぶして、塗りつぶしテンプレート画像を作成するテンプレート画像塗りつぶし部と、
   をさらに備え、
   前記テンプレート画像エッジ検出部は、前記塗りつぶしテンプレート画像のエッジを検出して、前記塗りつぶしテンプレート画像のエッジを前記テンプレートエッジ画像として用いる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク判定装置。
5. 載置場所に配置されているワークとパターンマッチングさせるためのテンプレート画像のエッジを検出して、テンプレートエッジ画像を生成するテンプレート画像エッジ検出工程と、
   前記載置場所に配置されているワークを撮影したワーク撮影画像データのエッジを検出して、ワーク撮影エッジ画像を生成するワーク撮影画像エッジ検出工程と、
   前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせて、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置を検出するワーク位置検出工程と、
   前記テンプレート画像の表裏を反転させて前記ワークの裏面を示すテンプレート裏画像を生成し、前記テンプレート画像から、前記テンプレート画像と前記テンプレート裏画像とが重なり合うエッジを差し引くことにより、前記ワークの表裏を判定するための表裏判定用特徴画像を抽出する表裏判定用特徴画像抽出工程と、
   前記表裏判定用特徴画像を前記ワーク位置検出工程にて検出された前記ワークの位置に移動させ、前記ワーク撮影エッジ画像と前記表裏判定用特徴画像との類似度を算出して、類似度に基づいて前記載置場所に配置されている前記ワークの表裏を判定する表裏判定工程と、
   を含むことを特徴とするワーク判定方法。
6. 前記テンプレート画像を所定の大きさの範囲で複数の大きさに拡大または縮小し、複数の角度に回転させるテンプレート画像拡大縮小・回転工程をさらに含み、
   前記テンプレート画像エッジ検出工程にて、前記テンプレート画像の複数の大きさ及び複数の角度のそれぞれで、前記テンプレート画像のエッジを検出して、複数のテンプレートエッジ画像を生成し、
   前記ワーク位置検出工程にて、前記テンプレートエッジ画像の複数の大きさ及び複数の角度における大きさと角度の複数の組それぞれで、前記ワーク撮影エッジ画像に対する前記テンプレートエッジ画像の位置をずらしながら前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像とをマッチングさせたとき、前記テンプレートエッジ画像と前記ワーク撮影エッジ画像との類似度が最も高い前記テンプレートエッジ画像の位置であり、前記複数の組のうち類似度が最も高い組における前記テンプレートエッジ画像の位置を、前記載置場所に配置されている前記ワークの位置であると検出する
   ことを特徴とする請求項５に記載のワーク判定方法。
7. 前記表裏判定工程にて、前記表裏判定用特徴画像を、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の大きさに対応するように拡大または縮小し、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の角度だけ回転させ、拡大または縮小及び回転させた前記表裏判定用特徴画像を、前記類似度が最も高い組の前記テンプレートエッジ画像の位置に移動させることを特徴とする請求項６に記載のワーク判定方法。
8. 前記ワークの形状を示すＣＡＤデータに基づいて、前記ワークの外形線を線画像で示すテンプレート画像を作成するテンプレート画像作成工程と、
   前記外形線の内部を所定の色で塗りつぶして、塗りつぶしテンプレート画像を作成する塗りつぶしテンプレート画像作成工程と、
   をさらに含み、
   前記テンプレート画像エッジ検出工程にて、前記塗りつぶしテンプレート画像のエッジを検出して、前記塗りつぶしテンプレート画像のエッジを前記テンプレートエッジ画像として用いる
   ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のワーク判定方法。

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