JPH0435685B2 - - Google Patents
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- JPH0435685B2 JPH0435685B2 JP2765086A JP2765086A JPH0435685B2 JP H0435685 B2 JPH0435685 B2 JP H0435685B2 JP 2765086 A JP2765086 A JP 2765086A JP 2765086 A JP2765086 A JP 2765086A JP H0435685 B2 JPH0435685 B2 JP H0435685B2
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- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、自動車や家電製品における部品の組
付け、基板へのICの組付け等のために、対象物
の位置ずれ及び姿勢角を自動計測する方法に関す
るものである。
付け、基板へのICの組付け等のために、対象物
の位置ずれ及び姿勢角を自動計測する方法に関す
るものである。
［従来の技術］
生産工場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。
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、自動車の車体に対するエンジン、バツテリ、
燃料タンク等の組付け、家電製品の本体に対する
各種部品の組付け、基板へのICの組付け等の自
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
になる自動の車体、家電製品の本体、IC基板等
は、形状が一定であるのが通例であるため、それ
らの形状を改めて判別する必要はなく、単にそれ
らの認識対象物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を計測すれば充分で
あり、それによつて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。
ば、自動車の車体に対するエンジン、バツテリ、
燃料タンク等の組付け、家電製品の本体に対する
各種部品の組付け、基板へのICの組付け等の自
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
になる自動の車体、家電製品の本体、IC基板等
は、形状が一定であるのが通例であるため、それ
らの形状を改めて判別する必要はなく、単にそれ
らの認識対象物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を計測すれば充分で
あり、それによつて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］
本発明の目的は、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、対象物にその位置ずれ、姿勢角
及び寸法の計測に必要な最低限のマークを付し、
そのマークを利用して簡単且つ安価にそれらを計
測可能にすることにある。
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、対象物にその位置ずれ、姿勢角
及び寸法の計測に必要な最低限のマークを付し、
そのマークを利用して簡単且つ安価にそれらを計
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、本発明の計測方法に
おいては、姿勢を計測すべき対象物上に、方向性
を有する基準マークを付設し、画像入力装置によ
つて得たＳ−Ｔ直角座標系上の対象物の画像か
ら、上記方向性基準マークの姿勢角を、マーク図
形のＳ軸への射影図形におけるＳ軸方向の最大幅
Asと、Ｔ軸方向の最大高さをとる点のＳ座標と
射影図形のＳ軸上の一端部との間の幅ｐに基づい
て、それらの比で与えられるＱ値をパラメータと
して計測すると共に、方向性基準マークの重心位
置の座標値及び上述の姿勢角に基づく演算によ
り、上記対象物の位置ずれを計測する、という技
術的手段を採用している。
おいては、姿勢を計測すべき対象物上に、方向性
を有する基準マークを付設し、画像入力装置によ
つて得たＳ−Ｔ直角座標系上の対象物の画像か
ら、上記方向性基準マークの姿勢角を、マーク図
形のＳ軸への射影図形におけるＳ軸方向の最大幅
Asと、Ｔ軸方向の最大高さをとる点のＳ座標と
射影図形のＳ軸上の一端部との間の幅ｐに基づい
て、それらの比で与えられるＱ値をパラメータと
して計測すると共に、方向性基準マークの重心位
置の座標値及び上述の姿勢角に基づく演算によ
り、上記対象物の位置ずれを計測する、という技
術的手段を採用している。
［発明の効果］
このような本発明の計測方法によれば、画像入
力装置によつて得られた対象物の画像に対して、
複雑な処理を施す必要はなく、その画線における
方向性基準マークについての簡単な処理により対
象物の姿勢角を計測できると共に、基準マークの
重心位置の座標値に基づく簡単な演算により、対
象物の位置ずれを計測することができる。しか
も、それらの計測に際して、対象物に単に１個の
方向性基準マークを付設するだけでよいという点
でも、計測作業上において有利なものである。
力装置によつて得られた対象物の画像に対して、
複雑な処理を施す必要はなく、その画線における
方向性基準マークについての簡単な処理により対
象物の姿勢角を計測できると共に、基準マークの
重心位置の座標値に基づく簡単な演算により、対
象物の位置ずれを計測することができる。しか
も、それらの計測に際して、対象物に単に１個の
方向性基準マークを付設するだけでよいという点
でも、計測作業上において有利なものである。
また、このように対象物の姿勢を簡単に計測で
きるため、画像入力装置の画像の信号を処理する
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、上記画像の信号の実時間処理が
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。
きるため、画像入力装置の画像の信号を処理する
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、上記画像の信号の実時間処理が
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。
［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。
体的に説明する。
第１図に示すように、いま、位置ずれ及び姿勢
角の計測対象物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。この計測対象物Ａは、例えば
自動車のボンネツト内を平面的に見たものであつ
ても、あるいは自動車の車体であつても、さらに
IC基板等であつても差支えない。また、ここで
は以下の数式による説明を簡単化するため、ｘ−
ｙ座標系の原点を基準位置にある対象物Ａの中心
に設定した場合について説明するが、上記原点は
適宜位置に設定すすることができる。
角の計測対象物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。この計測対象物Ａは、例えば
自動車のボンネツト内を平面的に見たものであつ
ても、あるいは自動車の車体であつても、さらに
IC基板等であつても差支えない。また、ここで
は以下の数式による説明を簡単化するため、ｘ−
ｙ座標系の原点を基準位置にある対象物Ａの中心
に設定した場合について説明するが、上記原点は
適宜位置に設定すすることができる。
上記対象物Ａには、その上に１個の方向性基準
マーク１を付設する。この方向性基準マーク１
は、図示したような２等辺３角形ばかりでなく、
方向性のある任意形状のマークを使用することが
でき、それを対象物Ａ上の適宜位置に設けること
ができる。
マーク１を付設する。この方向性基準マーク１
は、図示したような２等辺３角形ばかりでなく、
方向性のある任意形状のマークを使用することが
でき、それを対象物Ａ上の適宜位置に設けること
ができる。
また、この基準マーク１は、それを対象物Ａ上
に塗料によつて描記したり、あるいは対象物に対
するラベルの貼着等によつて付設することもでき
るが、対象物Ａ上の有形物体で方向性のある形状
を有するものをそのまま利用することもできる。
但し、その周辺に同様の形状を有するものが存在
しないことが、誤認識を防止する上で望ましく、
止むを得ずそれらが存在する場合には、分別を容
易にするため、色マークを用いるのが効果的であ
る。
に塗料によつて描記したり、あるいは対象物に対
するラベルの貼着等によつて付設することもでき
るが、対象物Ａ上の有形物体で方向性のある形状
を有するものをそのまま利用することもできる。
但し、その周辺に同様の形状を有するものが存在
しないことが、誤認識を防止する上で望ましく、
止むを得ずそれらが存在する場合には、分別を容
易にするため、色マークを用いるのが効果的であ
る。
上記対象物Ａがベルトコンベヤ等により移送さ
れ、位置ずれ及び姿勢角の計測域に達したときに
は、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。
れ、位置ずれ及び姿勢角の計測域に達したときに
は、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、上記位置ずれ及び姿勢角の計測のた
め、まず、ITVカメラ等の画像入力装置により、
上記方向性基準マーク１を画像として撮像する。
この画像入力装置は、対象物の全体を視野内にお
さめるものである必要はなく、基準マークに画像
入力装置を近接配置することにより分解能を高
め、計測精度を向上させることができる。
め、まず、ITVカメラ等の画像入力装置により、
上記方向性基準マーク１を画像として撮像する。
この画像入力装置は、対象物の全体を視野内にお
さめるものである必要はなく、基準マークに画像
入力装置を近接配置することにより分解能を高
め、計測精度を向上させることができる。
このようにして画像入力装置により入力された
方向性基準マーク１についての画像の信号は、画
像処理装置において次のような処理を行うことに
より、マークの方向、即ち対象物の方向が計測さ
れる。
方向性基準マーク１についての画像の信号は、画
像処理装置において次のような処理を行うことに
より、マークの方向、即ち対象物の方向が計測さ
れる。
第２図には画像入力装置の視野内における映像
の一例を示している。この映像からマーク１の姿
勢角θを計測するには、パラメータとして、以下
に説明するＱ値なるものを用いる。
の一例を示している。この映像からマーク１の姿
勢角θを計測するには、パラメータとして、以下
に説明するＱ値なるものを用いる。
いま、第３図イに示すように、固定さたＳ−Ｔ
直角座標系に任意の姿勢角θで平面図形Ｐが置か
れていたとすると、ここで、θは反時計回り方向
を正、その反対を負とする。第３図ロに示すよう
に、上記平面図形ＰのＳ軸への射影をとり、その
射形図形ＰのＳ軸方向の最大幅をAs、Ｔ軸方向
の最大高さｈをとる点のＳ座標と射影図形P′のＳ
軸の一方（図では左側）の端部との間の幅をAp
としたとき、AsとApの比がＱ値であり、これを
姿勢角計測用のパラメータとする。
直角座標系に任意の姿勢角θで平面図形Ｐが置か
れていたとすると、ここで、θは反時計回り方向
を正、その反対を負とする。第３図ロに示すよう
に、上記平面図形ＰのＳ軸への射影をとり、その
射形図形ＰのＳ軸方向の最大幅をAs、Ｔ軸方向
の最大高さｈをとる点のＳ座標と射影図形P′のＳ
軸の一方（図では左側）の端部との間の幅をAp
としたとき、AsとApの比がＱ値であり、これを
姿勢角計測用のパラメータとする。
Ｑ＝Ap／As
ここで、２等辺３角形を例にとり、上式に従つ
てＱ値を算出した結果を第４図に示す。
てＱ値を算出した結果を第４図に示す。
このようにして得られるＱ値は、第４図から明
らかなように、θ＝０を中心とする一定範囲内
で、姿勢角θと一義的に対応し、従つて上記Ｑ値
の計測によつて姿勢角θを求め得ることがわか
る。なお、姿勢角が一定範囲をこえたとき（第４
図で、α／２＜θ＜−α／２のとき）には、Ｑ値によつ て直ちに姿勢角θを求めることができなくなる
が、実際上、姿勢角θが極端に大きくなることは
あり得ないため、計測に支障を来たすようなこと
はない。
らかなように、θ＝０を中心とする一定範囲内
で、姿勢角θと一義的に対応し、従つて上記Ｑ値
の計測によつて姿勢角θを求め得ることがわか
る。なお、姿勢角が一定範囲をこえたとき（第４
図で、α／２＜θ＜−α／２のとき）には、Ｑ値によつ て直ちに姿勢角θを求めることができなくなる
が、実際上、姿勢角θが極端に大きくなることは
あり得ないため、計測に支障を来たすようなこと
はない。
また、対象物の位置ずれの計測に際しては、ま
ず、上記画像の信号を画像処理装置で処理するこ
とにより、方向性基準マーク１の重心位置P1が
測定される。この重心位置の測定は、公知の手段
により容易に行うことができるが、その一例を簡
単に説明ると、Ｘ−Ｙ直角座標系上に基準マーク
が置かれているとした場合、重心位置の座標
（XG，YG）は、 XG＝∫Xds／∫ds，YG＝∫Yds／∫ds によつて与えられるため、この演算を行う演算装
置を画像入力装置に接続すればよい。但し、dsは
図形の微小面積である。
ず、上記画像の信号を画像処理装置で処理するこ
とにより、方向性基準マーク１の重心位置P1が
測定される。この重心位置の測定は、公知の手段
により容易に行うことができるが、その一例を簡
単に説明ると、Ｘ−Ｙ直角座標系上に基準マーク
が置かれているとした場合、重心位置の座標
（XG，YG）は、 XG＝∫Xds／∫ds，YG＝∫Yds／∫ds によつて与えられるため、この演算を行う演算装
置を画像入力装置に接続すればよい。但し、dsは
図形の微小面積である。
上記により測定された方向性基準マーク１の重
心位置P1は、それをｘ−ｙ座標系から見たとき
の座標を、P1（x1，y1）とすると、その座標値が、 P1（Ｗ／２cosθ−Ｈ／２sinθ＋Δx，Ｗ／２sinθ＋Ｈ
／２cosθ＋ Δy） によつて表わされる。
心位置P1は、それをｘ−ｙ座標系から見たとき
の座標を、P1（x1，y1）とすると、その座標値が、 P1（Ｗ／２cosθ−Ｈ／２sinθ＋Δx，Ｗ／２sinθ＋Ｈ
／２cosθ＋ Δy） によつて表わされる。
なお、上式おけるＷ及びＨは、基準位置にある
対象物Ａ上の基準マーク１の重心位置とｘ及びｙ
軸との間の離間距離の２倍に相当する値であり、
これらの値は予め計測により求めておくことがで
きる。
対象物Ａ上の基準マーク１の重心位置とｘ及びｙ
軸との間の離間距離の２倍に相当する値であり、
これらの値は予め計測により求めておくことがで
きる。
また、上記方向性基準マーク１の重心位置は、
基準位置にある対象物Ａ上の基準マークの重心位
置に対する相対位置、即ち図中に示したｘ軸及び
ｙ軸方向の位置ずれdx，dyとして求めることも
できる。この場合、dx，dyは、 dx＝Ｗ／２（cosθ−１）−Ｈ／２sinθ＋Δx dy＝Ｗ／２sinθ＋Ｈ／２（cosθ−１）＋Δy によつて与えられ、従つて、上式に基づいて対象
物Ａの中心位置のｘ軸及びｙ軸方向の位置ずれ
Δx及びΔyを求めると、 Δx＝dx＋Ｗ／２（１−cosθ）＋Ｈ／２sinθ Δy＝dy−Ｗ／２sinθ＋Ｈ／２（１−cosθ） という簡単な演算によつて求めることができる。
基準位置にある対象物Ａ上の基準マークの重心位
置に対する相対位置、即ち図中に示したｘ軸及び
ｙ軸方向の位置ずれdx，dyとして求めることも
できる。この場合、dx，dyは、 dx＝Ｗ／２（cosθ−１）−Ｈ／２sinθ＋Δx dy＝Ｗ／２sinθ＋Ｈ／２（cosθ−１）＋Δy によつて与えられ、従つて、上式に基づいて対象
物Ａの中心位置のｘ軸及びｙ軸方向の位置ずれ
Δx及びΔyを求めると、 Δx＝dx＋Ｗ／２（１−cosθ）＋Ｈ／２sinθ Δy＝dy−Ｗ／２sinθ＋Ｈ／２（１−cosθ） という簡単な演算によつて求めることができる。
上述したところから明らかなように、対象物の
位置ずれ及び姿勢角は、簡単な演算により容易に
計測することができ、このような演算は、基準マ
ーク１の重心位置を計測する画像処理装置に簡単
な演算回路を接続することにより実現することが
できる。
位置ずれ及び姿勢角は、簡単な演算により容易に
計測することができ、このような演算は、基準マ
ーク１の重心位置を計測する画像処理装置に簡単
な演算回路を接続することにより実現することが
できる。
以上に詳述したように、本発明の自動計測方法
によれば、対象物の形状が予め定められている組
付け作業等において、複雑、高価なパターン認識
技術を利用することなく、また対象物の画像に対
して複雑な処理を施すことなく、対象物に付した
単一の方向性基準マークを利用して、簡単且つ安
価に位置ずれ及び姿勢角を計測することができ、
しかも画像の信号を処理するための装置を容易に
ハードウエア化すると共に、その計測の実時間処
理を行うことができる。
によれば、対象物の形状が予め定められている組
付け作業等において、複雑、高価なパターン認識
技術を利用することなく、また対象物の画像に対
して複雑な処理を施すことなく、対象物に付した
単一の方向性基準マークを利用して、簡単且つ安
価に位置ずれ及び姿勢角を計測することができ、
しかも画像の信号を処理するための装置を容易に
ハードウエア化すると共に、その計測の実時間処
理を行うことができる。
第１図は本発明に係る計測方法についての説明
図、第２図は画像入力装置の視野の正面図、第３
図イ，ロはＱ値の計測に関する説明図、第４図は
２等辺３角形のＱ値の変化を示す線図である。 １……基準マーク、Ａ……対象物。
図、第２図は画像入力装置の視野の正面図、第３
図イ，ロはＱ値の計測に関する説明図、第４図は
２等辺３角形のＱ値の変化を示す線図である。 １……基準マーク、Ａ……対象物。
Claims (1)
- １ 姿勢を計測すべき対象物上に、方向性を有す
る基準マークを付設し、画像入力装置によつて得
たＳ−Ｔ直角座標系上の対象物の画像から、上記
方向性基準マークの姿勢角を、マーク図形のＳ軸
への射影図形におけるＳ軸方向の最大幅Asと、
Ｔ軸方向の最大高さをとる点のＳ座標と射影図形
のＳ軸上の一端部との間の幅Apに基づいて、そ
れらの比で与えられるＱ値をパラメータとして計
測すると共に、方向性基準マークの重心位置の座
標値及び上述の姿勢角に基づく演算により、上記
対象物の位置ずれを計測することを特徴とする方
向性基準マークによる対象物の姿勢の自動計測方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2765086A JPS62185106A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 方向性基準マ−クによる対象物の姿勢の自動計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2765086A JPS62185106A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 方向性基準マ−クによる対象物の姿勢の自動計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62185106A JPS62185106A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH0435685B2 true JPH0435685B2 (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=12226792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2765086A Granted JPS62185106A (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 方向性基準マ−クによる対象物の姿勢の自動計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62185106A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5521843A (en) * | 1992-01-30 | 1996-05-28 | Fujitsu Limited | System for and method of recognizing and tracking target mark |
| JP5287152B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2013-09-11 | オムロン株式会社 | ３次元モデルの作成方法および物体認識装置 |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP2765086A patent/JPS62185106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62185106A (ja) | 1987-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |