JPH0410002B2 - - Google Patents

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JPH0410002B2
JPH0410002B2 JP7340486A JP7340486A JPH0410002B2 JP H0410002 B2 JPH0410002 B2 JP H0410002B2 JP 7340486 A JP7340486 A JP 7340486A JP 7340486 A JP7340486 A JP 7340486A JP H0410002 B2 JPH0410002 B2 JP H0410002B2
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posture
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2sinθ
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JP7340486A
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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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
ける部品の組付け等のために、対象物、特に実質
的に矩形状をなす物体の位置ずれ、姿勢角及び寸
法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
うとするものであり、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け作業、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い。
しかも、このように対象物が矩形状をなす場合に
は、認識しようとする対象物として多数種のもの
が混在していても、縦横の寸法を計測することに
よりその形状を識別することができる。
従つて、対象物の認識は、実質的に矩形状をな
す部分の基準位置に対する位置ずれ、基準姿勢に
対する姿勢角の傾き、及び縦横の寸法を正確に計
測できれば充分であり、それによつて認識装置自
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、上述した矩形状対象物の姿勢及
び寸法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、できるだけ簡単な演算処理により、しか
もできるだけ少ない数のイメージセンサで、正確
に計測する方法について検討し、本発明をなすに
至つたものである。
即ち、本発明の目的は、認識対象物が矩形状を
なすのが通例であることに着目し、上述した工場
における組付け作業等において、一般的なパター
ン認識技術を利用することなく、複数のイメージ
センサの画像の簡単な処理によつて、正確に位置
ずれ、姿勢角及び寸法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、本発明においては、
実質的に矩形状をなす対象物の姿勢及び寸法を計
測する計測域に、基準位置にある平均的寸法の矩
形状の対象物における対角位置の直角部分を視野
内のほぼ中央におさめる二つのイメージセンサを
配置し、それらのイメージセンサによつて得られ
た画像から計測域にある対象物の各辺の直線の方
程式を算出し、それらに基づく演算により、対象
物の位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測するという
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、姿勢及び寸法の計
測対象物Aが存在する空間に、基準位置における
対象物A0の中心に原点Oを有するx−y座標系
を設定する。計測対象物Aとしては、縦横の寸法
を異にする複数種のものが混在するが、いずれも
実質的に矩形状をなすものを対象とする。矩形状
の対象物とは、例えば自動車の車体を平面的に見
たものであつても、あるいは家電製品の本体や
IC基板等であつてもよい。さらには、対象とな
る物が矩形状でない場合には、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
形状の台などを計測対象物Aとしても差支えな
い。また、縦横の寸法を異にする複数種の計測対
象物Aが混在するということは、例えば部品の組
付け等のために計測域に順次送られてくる自動車
の車体として、幅W及び長さHについての寸法を
異にする複数車種の車体が混在していることなど
を意味している。
第1図においては、基準位置における矩形状対
象物A0の角部をP1,P2,P3及びP4、任意姿勢を
とる対象物Aの角部をP1′,P2′,P3′及びP4′とし、
また、上記計測対象物Aの各辺を、直線l,m,
s及びtによつて示している。
上記対象物Aの位置ずれ、姿勢角及び寸法を計
測する計測域には、基準位置にある平均的寸法の
矩形状の対象物A0における対角位置の直角部分
(直線l,mの交点、及び直線s,tの交点)を
視野内のほぼ中央におさめる二つのITVカメラ
その他適宜のイメージセンサV1,V2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O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、姿勢角及び寸法の計測
のため、上記イメージセンサV1,V2により、そ
れぞれ対象物Aの対角位置の直角部分、即ち直線
l,mの交点,及び直線s,tの交点の位置を画
像として検出し、それらの各直線の方程式を算出
して、以下に説明するような演算を行うことによ
り、対象物Aのx軸及びy軸方向の位置ずれΔx,
Δy、基準姿勢に対する姿勢角θ、さらに対象物
の幅W及び長さHを求めることができる。
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つて求めることができ、例え
ばイメージセンサV1,V2によつて得た画像を、
矩形状対象物A内とそれ以外の部分の明るさの差
によつて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、各直線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lの方程式を、 y=A1X+B1 とし、直線l上の点列を構成する各点(x1i,
y1i)をそれに代入して、平均的な勾配A1及び切
片B1を求めると、それらは、 によつて与えられる。
同様にして、直線mの方程式を、 x=A2y+B2 とし、直線m上の点列を構成する各点(x2i,
y2i)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、 によつて与えられる。
一方、対象物A0の角部P2に対して位置がずれ
ている対象物Aの角部P2′の座標を(x1,y1)と
すると、そのP2′点において直線l,mが交差す
ることから、 y1=A1X1+B1 …(1) x1=A2y1+B2 …(2) が成立し、これらの(1)(2)式に基づき、 x1=A2・B1+B2/1−A1・A2 …(3) y1=A1・B2+B1/1−A1・A2 …(4) を得る。
また、直線l,mの交点である対象物の角
P2′の座標が、 P2′={(W/2cosθ−H/2sinθ+Δx), (W/2sinθ+H/2cosθ+Δy}…(5) であることから、Δx及びΔyに次式により与えら
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。
Δx=−W/2cosθ+H/2sinθ+x1 …(6) Δy=−W/2sinθ−H/2cosθ+y1 …(7) さらに、 A1=tanθ であることから、 θ=tan-1(A1) …(8) としてθを求めることができる。
しかしながら、上記(6)(7)式は、未知のW及びH
を含んでいるので、それを消去する必要がある。
そこで、イメージセンサV2の出力を上記W及
びHの計測に利用することになる。この場合も上
述した場合と全く同様であつて、直線s,tの式
に、それらの直線上の点列を構成する各点の座標
値(x3i,y3i)(x4i,y4i)をそれに代入すると、
平均的な勾配A3,A4及び切片B3,B4は、 によつて与えられる。
一方、対象物Aの角部P4′の座標を(x2,y2
とすると、そのP4′点において直線s,tが交差
することから、 y2=A2x2+B3 …(9) x2=A4y2+B4 …(10) が成立し、これらの(9)(10)式に基づき、 x2=A4・B3+B4/1−A3・A4 …(11) y2=A3・B4+B3/1−A3・A4 …(12) を得る。
また、直線s,tの交点である対象物の角
P4′の座標が、 P4′={(−W/2cosθ+H/2sinθ+Δx), (−W/2sinθ−H/2cosθ+Δy)} であることから、Δx及びΔyは次式により与えら
れる。
Δx=W/2cosθ−H/2sinθ+x2 …(13) Δy=W/2sinθ+H/2cosθ+y2 …(14) 従つて、(6)及び(13)式から、 −W cosθ+H sinθ +(x1−x2)=0 …(15) (7)及び(14)式から、 −W sinθ−H cosθ +(y1−y2)=0 …(16) が得られ、これらの(15)(16)式に基づき、 W=(x1−x2)cosθ +(y1−y2)sinθ …(17) H=−(x1−x2)sinθ +(y1−y2)cosθ …(18) により、W及びHを及めることができる。
また、これらのH及びWの値を前述した(6)(7)式
に代入することにより、Δx及びΔyの値も求めら
れる。
なお、以上においては、直線l,m及び直線
s,t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、それらの直線の切片
からその計算を行うこともできる。例えば、直線
l,mの交点である対象物の角部P2′の座標が(5)
式で与えられることから、直線l,mの切片B1
B2並びに直線s,tの切片B3,B4を、 B1=−tanθ(W/2cosθ−H/2sinθ+Δx) +W/2sinθ+H/2cosθ+Δy B2=tanθ(W/2sinθ+H/2cosθ+Δy) +W/2cosθ−H/2sinθ+Δx B3=−tanθ(−W/2cosθ+H/2sinθ+Δx) −W/2sinθ−H/2cosθ+Δy B4=tanθ(−W/2sinθ−H/2cosθ+Δy) −W/2cosθ+H/2sinθ+Δx として求め、これらに基づいてΔx,Δy,W及び
Hを計算するともできる。
このように、上述した計測方法によれば、上記
二つのイメージセンサ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つて、対象物Aの
x軸及びy軸方向の位置ずれΔx,Δy、基準姿勢
に対する姿勢角θ、並びに対象物の寸法H及びW
を簡単に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
の対角位置に二つ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つて、対象物の位置ず
れ、姿勢角及び寸法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準じた技術により、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、演算処理が極めて簡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
ードウエ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、従つて工場の生産
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。 V1,V2……イメージセンサ、A……対象物。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 実質的に矩形状をなす対象物の姿勢及び寸法
    を計測する計測域に、基準位置にある平均的寸法
    の矩形状の対象物における対角位置の直角部分を
    視野内のほぼ中央におさめる二つのイメージセン
    サを配置し、そられのイメージセンサによつて得
    られた画像から計測域にある対象物の各辺の直線
    の方程式を算出し、それらに基づく演算により、
    対象物の位置ずれ、姿勢角及び寸法を計測するこ
    とを特徴とする直角部分をもつ対象物の姿勢及び
    寸法の自動計測方法。
JP7340486A 1986-03-31 1986-03-31 直角部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 Granted JPS62229012A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7340486A JPS62229012A (ja) 1986-03-31 1986-03-31 直角部分をもつ対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法

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JPS62229012A JPS62229012A (ja) 1987-10-07
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JP2617014B2 (ja) * 1990-04-26 1997-06-04 日本リライアンス 株式会社 シート測長システム
US6974947B2 (en) * 2002-04-08 2005-12-13 Agilent Technologies, Inc. Apparatus and method for sensing rotation based on multiple sets of movement data
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CN114004875B (zh) * 2021-10-29 2025-11-25 北京市商汤科技开发有限公司 一种物体尺寸测量方法、装置、计算机设备及存储介质

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