JPH0435686B2 - - Google Patents

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JPH0435686B2
JPH0435686B2 JP2765186A JP2765186A JPH0435686B2 JP H0435686 B2 JPH0435686 B2 JP H0435686B2 JP 2765186 A JP2765186 A JP 2765186A JP 2765186 A JP2765186 A JP 2765186A JP H0435686 B2 JPH0435686 B2 JP H0435686B2
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JP
Japan
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mark
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attitude angle
measured
axis
Prior art date
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Expired
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JP2765186A
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English (en)
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JPS62185105A (ja
Inventor
Hidehiko Takano
Shoichi Kimura
Shigeo Toda
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP2765186A priority Critical patent/JPS62185105A/ja
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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、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。
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
になる自動車の車体、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物の傾きを計測すればよ
く、さらに大小複数種の製品が混在する場合が
多々見られるが、この場合には製品の寸法を計測
対象に付加すれば充分であり、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方向性基準マークを含
む複数のマークを付し、それたのマークを利用し
て簡単且つ安価にそれらの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、姿勢及び寸法を計測すべき対象物上の
離間位置に、方向性を有する方向性基準マーク及
び適宜の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、各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及び基準マーク間の軸線方
向距離を計測する、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、その画像における
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、二つの基準マ
ークの重心位置の座標値に基づく簡単な演算によ
り、対象物の位置ずれ及び基準マーク間の軸線方
向距離を計測することができる。しかも、それら
計測に際して、対象物に単に方向性基準マークと
適宜の基準マークの各1個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及び寸法を簡単
に計測できるため、画像入力装置からの画像の信
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。
第1図に示すように、いま、位置ずれ、姿勢角
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。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ることができる。
上記対象物Aには、その上に方向性基準マーク
1及び適宜形状の基準マーク2の各1個を付設す
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、上
記基準マーク2は、方向性基準マーク1と対象物
A中心に対して点対象の位置に付設しているが、
適宜位置に設けることができ、この場合に、対象
物Aの対角位置など、後述の画像入力装置との関
係で支障がない範囲内において、できるだけ間隔
を置いて設けるのが計測精度上望ましく、その形
状、大ききさは適宜選定することができる。
この基準マーク1,2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、姿勢角及び寸法の計測域に達した
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、まず、ITVカメラ等の画像入力装置に
より、上記基準マーク1,2を画像として撮像す
る。この画像入力装置は、各基準マーク1,2に
共通のものを用いることもできるが、各マークご
とに個別的に用いてもよく、その場合に、基準マ
ーク画像入力装置を近接配置して撮像することに
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。
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、パラメータとしては、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、固定された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。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
射影図形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
軸上の一方(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。
このようにして得られた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。
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、基準マーク1,2の重心位置P1及び
P2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
例を簡単に説明すると、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基準マーク1,2の重心
位置P1及びP2は、それをx−y座標系から見た
ときの座標を、それぞれ、 P1(x1,y1),P2(x2,y2) とすると、それらの座標値が、 P1(W/2cosθ−H/2sinθ+Δx,W/2sinθ +H/2cosθ+Δy) P2(−W/2cosθ+H/2sinθ+Δx,−W/2sin
θ −H/2cosθ+Δy) によつて表わされる。
なお、上式におけるWは、基準位置にある対象
物A上の2個の基準マーク1及び2間のx軸方向
の離間距離、Hは2個の基準マーク1及び3間の
y軸方向の離間距離である。
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は、基準マーク1及び2について
計測した重心位置の上記座標値P1(x1,y1),P2
(x2,y2)から、 Δx=x1+x2/2,Δy=y1+y2/2 という簡単な演算によつて求めることができる。
なお、上記基準マーク1,2の重心位置は、x
−y座標における座標(x1,y1),(x2,y2)とし
てではなく、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(dx1,dy1),
(dx2,dy2)として求めることもでき、これらの
値によつても上記Δx,Δyを同様に簡単に求める
ことができる。
さらに、大小複数種の対象物を判別するための
基準とする寸法、即ち上記W及びHの値は、Δx,
Δy及びθの値が上述したところにより既知であ
るため、例えば基準マーク2の重心位置の座標
値、 x2=−W/2cosθ+H/2sinθ+Δx y2=−W/2sinθ−H/2cosθ+Δy に基づき、 W=2{−(X2cosθ+Y2sinθ) +(Δxcosθ+Δysinθ)} H=2{(X2sinθ−Y2cosθ) −(Δxsinθ−Δycosθ)} 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、姿勢角及び寸法は、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1,2の重心位置P1及びP2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
基準マークを利用して、簡単且つ安価に位置ず
れ、姿勢角及び寸法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。
【図面の簡単な説明】
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。 1,2……基準マーク、A……対象物。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 姿勢及び寸法を計測すべき対象物上の離間位
    置に、方向性を有する方向性基準マーク及び適宜
    の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、各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
    物の位置ずれ及び基準マーク間の軸線方向距離を
    計測することを特徴とする方向性基準マーク等に
    よる対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法。
JP2765186A 1986-02-10 1986-02-10 方向性基準マ−ク等による対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 Granted JPS62185105A (ja)

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JP2765186A JPS62185105A (ja) 1986-02-10 1986-02-10 方向性基準マ−ク等による対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法

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JPS62185105A JPS62185105A (ja) 1987-08-13
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