JPH05240629A - 画像検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 明瞭かつ安定な画像を短い点灯継続時間で得
て、ひいては長寿命化を達成する。 【構成】 透光性のある板２の上方および下方にそれぞ
れＥＬ面発光体３、４を配置してあるとともに、これら
が外乱光を大幅に低減するケーシング７内に配置されて
あり、点灯制御部９によって画像取り込みに必要な所定
時間だけ取り込み画像の種類に対応するＥＬ面発光体
３、４を選択的に点灯させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像検出方法および
その装置に関し、さらに詳細にいえば、光源を点灯させ
た状態において対象物の状態、形状に関する情報を含む
光を画像検出手段により検出する画像検出方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ボウルフィーダを主要部とす
る部品供給装置においては、メカ的な部品整列機構を設
けて部品を整列させる代わりに、部品の貯蔵を行なうボ
ウルのまわりに設けられた部品搬送トラックの所定領域
を照明装置により照明し、照明装置により照明された領
域の画像をＣＣＤカメラなどからなる画像検出装置によ
り検出し、検出した画像に基づいて部品の種別、位置、
向き等を識別し、識別結果に基づいて産業用ロボットを
動作させることにより所望の部品を所望の位置に供給す
るようにした構成のものが知られている。但し、画像検
出装置による部品識別を確実化するために、対象部品と
して白い材質のものを選択し、部品供給トラックに黒い
塗料を施しておくことによりコントラストをはっきりさ
せるようにしている（「ビジョンを用いた部品供給シス
テム」、株式会社日立製作所生産技術研究所、高橋通
郎、昭和６３年１月２９日、精密工学会自動組立専門委
員会第６２回研究発表会、参照）。

【０００３】このような構成を採用すれば、コントラス
トがはっきりした状態で画像検出装置により部品搬送ト
ラック上の画像を取り込むのであるから、部品の種別を
正確に識別でき、所望の部品を産業用ロボットにより取
り込むことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の部品供給
装置を採用した場合には、適用される製品によっては部
品が白い材料で形成されているという保証が全くないた
め、コントラストがはっきりせず、部品識別精度が低下
するという不都合を有しているとともに、部品搬送トラ
ックの上方から照明装置により照明している関係上、反
射光を画像検出装置に取り込むのであるから、部品の材
質等に起因する表面状態によって反射光の状態が変化
し、部品識別精度が大きく変動するという不都合があ
る。したがって、適用可能な部品の種類が大幅に限られ
てしまう。さらに照明装置および画像検出装置が部品搬
送トラックの上方に配置されているのであるから、部品
の取り出しを行なう産業用ロボットとの間で干渉を生じ
てしまう可能性が高いという不都合もある。この不都合
を解消させようとすれば、照明装置および画像検出装置
を著しく高い位置に配置しなければならず、これら装置
の支持が不安定になってしまうとともに、支持の不安定
を防止しようとすれば、支持部を強固にする必要が生
じ、コストアップを招いてしまう。

【０００５】このような不都合を解消するために、本件
発明者らは、部品搬送トラックの所定位置に開口を形成
して、開口に透光性のある板を設け、透光性のある板の
上方および下方にそれぞれ照明装置を配置してあるとと
もに、下方の照明装置に起因する反射光、上方の照明装
置に起因する透過光をそれぞれ取り込むことのできる所
定位置にＣＣＤカメラなどからなる画像検出装置を配置
した構成の部品供給装置を考えた。

【０００６】この構成の部品供給装置であれば、上方の
照明装置のみを点灯させて画像検出装置によりシルエッ
ト像を取り込んで２値化処理を施すことにより、部品の
材質、色、表面状態の影響を完全に排除した画像を得る
ことができ、逆に、下方の照明装置のみを点灯させて画
像検出装置により反射像を取り込んで２値化処理を施す
ことにより、シルエット像のみでは正確な識別を達成で
きない部品については主として部品の表面状態を示す画
像を得ることができる。したがって、シルエット像のみ
に基づいて、またはシルエット像と反射像に基づいて部
品の高精度の識別を達成できる。

【０００７】また、上記本件発明者らが考えた部品供給
装置に用いられる照明装置については、下方の照明装置
としては、反射像を取り込むのに十分な光量を得るため
に照度の高い蛍光灯を採用し、上方の照明装置としては
シルエット像を得るのは比較的少ない光量で良いこと、
および反射像取り込み時に背景を特別に設ける必要がな
いという利点を持たせるために、ＥＬ（エレクトロ・ル
ミネッセンス）発光体等の面発光体を採用している。

【０００８】しかし、蛍光灯は管壁温度が４０度程度に
おいて所定の波長の光の放射効率が最大になり、しかも
２０〜２５度における静止空気中での点灯により放射効
率が最大になる管壁温度が得られるように設定されてい
る。したがって、蛍光灯が使用される周囲温度によって
蛍光灯の照度が変動することに起因して以下の不都合が
発生する。例えば、反射像を画像検出手段により取り込
むに当たって、反射像取り込みに必要な時間だけ蛍光灯
を点灯すると、管壁温度が十分には上昇しないので所定
の波長の光の放射効率が低くなってしまい、反射像を２
値化して得られる２値化像がばらつき、識別精度が低下
してしまう。また、反射像に基づく処理を反復する毎に
ばらつき量が変動する恐れがあるので、識別精度が一層
低下してしまう。この問題に対して本件発明者らはＥＬ
面発光体を点灯している時間だけ蛍光灯を消灯し、残り
の時間は蛍光灯の点灯を継続することにより、管壁温度
の低下を防止し、２値化処理を施すことにより得られる
２値化像のばらつきをほとんど皆無にした発明を既に考
えている。

【０００９】しかし、この蛍光灯駆動方法を採用する
と、画像検出の必要がない期間も蛍光灯が点灯したまま
になり、寿命が短くなってしまう不都合がある。なお、
以上は部品供給装置に適用した場合について説明した
が、部品供給装置以外の装置であっても、シルエット像
と反射像とを画像検出装置により取り込み２値化処理を
施す装置であって、反射像用の照明装置として蛍光灯を
使用した場合には同様の問題が生じる。

【００１０】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、画像検出精度を低下させることなく、点
灯時間を必要最小限の時間に短縮でき、ひいては長寿命
化を達成できる画像検出方法およびその装置を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の画像検出方法は、透光性のある板の上方
および下方に配置された固体発光体の一方を画像取り込
みに必要な所定時間だけ点灯させて透光性のある板上の
対象物のシルエット像を検出し、少なくとも一方の固体
発光体側からの外乱光の侵入を防止した状態で他方の固
体発光体を画像取り込みに必要な所定時間だけ点灯させ
て透光性のある板上の対象物の反射像を検出する。

【００１２】請求項２の画像検出装置は、透光性のある
板の上方および下方にそれぞれ配置された固体発光体
と、固体発光体からの光により透光性のある板上の対象
物のシルエット像または反射像を検出する画像検出手段
と、２つの固体発光体、透光性のある板および画像検出
手段を収容し外乱光を遮光するケーシングと、画像検出
手段による画像取り込みに必要な所定時間だけ取り込み
画像の種類に対応する固体発光体を点灯させる固体発光
体駆動手段とを有している。

【００１３】なお、本明細書において固体発光体とは、
気体の存在を必要としない発光体を総称するものであ
り、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）発光体、ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）などの光源を含んでいる。

【００１４】

【作用】請求項１の画像検出方法であれば、反射像を検
出するに当たって、シルエット像用の固体発光体側から
の外乱光の侵入を防止した状態で固体発光体を発光させ
るので、外乱光に打ちかつ照度は必要ではなく、固体発
光体を点灯することにより、十分安定した画像を得るこ
とができる。また、固体発光体は気体が存在していない
関係上、蛍光灯と比較して周囲温度による安定性が良好
で、立ち上がり特性も良好であるから、光源駆動を画像
取り込みに必要な所定時間だけ点灯させるだけに短縮で
き、ひいては長寿命化を達成できる。

【００１５】請求項２の画像検出装置であれば、固体発
光体駆動手段の駆動により、固体発光体の一方から発せ
られた光により透光性のある板上の対象物のシルエット
像を画像検出手段に取り込み、他方から発せられた光に
より透光性のある板上の対象物の反射像を画像検出手段
に取り込む。この場合において、２つの固体発光体、透
光性のある板および画像検出手段は外乱光を遮光するケ
ーシングにより収容されているので、反射像を検出する
に当たって外乱光の影響を排除でき、固体発光体からの
比較的低照度の光で十分安定した画像を得ることができ
る。また、固体発光体は気体が存在していない関係上、
蛍光灯と比較して周囲温度による安定性が良好で、立ち
上がり特性も良好であるから、光源駆動を画像取り込み
に必要な所定時間だけ点灯させるだけに短縮でき、ひい
ては長寿命化を達成できる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。まず、この発明の画像検出方法の一実施例と
しての部品像検出方法を説明する。この部品像検出方法
においては、図３に示すように、透光性のある板２の上
方と下方にそれぞれＥＬ面発光体３，４を配置し、透光
性のある板２上の部品１０にそれぞれのＥＬ面発光体
３，４からの光を照射して、部品１０のシルエット像ま
たは反射像を画像検出部６に取り込むようになってい
る。

【００１７】図１は部品像検出方法の処理動作を説明す
るフローチャートである。まず、ステップＳＰ１におい
て透光性のある板２上に部品１０がセットされているか
否かを判別し、部品１０がセットされていると判別され
た場合には、ステップＳＰ２においてシルエット像用の
ＥＬ面発光体３を点灯し、ステップＳＰ３において画像
検出部６によってシルエット像を取り込み、ステップＳ
Ｐ４においてシルエット像用ＥＬ面発光体３を消灯す
る。次いで、ステップＳＰ５において部品１０の反射像
を検出する必要があるか否かを判別し、反射像を検出す
る必要があると判別された場合は、ステップＳＰ６にお
いて反射像用のＥＬ面発光体４を点灯し、ステップＳＰ
７において画像検出部６によって反射像を取り込み、ス
テップＳＰ８において反射像用のＥＬ面発光体４を消灯
して一連の処理を終了する。なお、ステップＳＰ５にお
いて反射像を検出しないと判別された場合はそのまま一
連の処理を終了する。

【００１８】ステップＳＰ５の判別処理の詳細を説明す
れば、シルエット像の画像取り込みによって得られた２
値化画像に基づく特徴値（面積、周囲長など）により部
品１０の識別が十分高精度であると判別された場合は反
射像の取り込みを行なわず、シルエット像の画像取り込
みだけでは部品１０の識別の精度が不十分であると判別
された場合は、反射像の検出を行なうものである。

【００１９】以上の説明から明らかなように、シルエッ
ト像用ＥＬ面発光体３および反射像用ＥＬ面発光体４を
画像取り込みに必要な所定時間だけ点灯させるだけでよ
く、しかもＥＬ面発光体は立ち上がり特性が良好である
とともに、周囲温度による照度変動が蛍光灯と比較して
著しく少ないので、光源の点灯時間を大幅に短縮でき、
長寿命化できる。また、反射像を取り込む場合は外乱光
を遮光しているので、蛍光灯と比較して低照度のＥＬ光
源を用いても十分に明瞭な反射像を得ることができる。

【００２０】

【実施例２】図２はこの発明の画像検出方法の他の実施
例としての部品像検出方法を説明するフローチャートで
ある。この部品像検出方法が第１実施例の方法と異なる
点は、反射像を取り込む場合に外乱光が遮光されている
か否かを判別するステップを設け、外乱光が遮光されて
いない場合は遮光状態が確保されるまで、反射像の画像
取り込みを行なわないようにした点のみである。

【００２１】フローチャートに従って説明すれば、ま
ず、ステップＳＰ１において透光性のある板２上に部品
１０がセットされているかどうかを判別し、部品１０が
セットされていると判別された場合には、ステップＳＰ
２においてシルエット像用のＥＬ面発光体３を点灯し、
ステップＳＰ３において画像検出部６によってシルエッ
ト像を取り込み、ステップＳＰ４においてシルエット像
用ＥＬ面発光体３を消灯する。次いで、ステップＳＰ５
において部品１０の反射像を検出する必要があるか否か
を判別し、反射像を検出する必要があると判別された場
合は、ステップＳＰ６において外乱光が遮光されている
か否かを判別し、外乱光が遮光されていると判別された
場合にはステップＳＰ７において反射像用のＥＬ面発光
体４を点灯し、ステップＳＰ８において画像検出部６に
よって反射像を取り込み、ステップＳＰ９において反射
像用のＥＬ面発光体４を消灯して一連の処理を終了す
る。なお、ステップＳＰ５において反射像を検出しない
と判別された場合はそのまま一連の処理を終了する。ま
た、ステップＳＰ６において外乱光が遮光されていない
と判別された場合には、ステップＳＰ１０において外乱
光を遮光し、再びステップＳＰ６の処理を行なう。

【００２２】この実施例によれば外乱光が確実に遮光さ
れているか否かを判別し、遮光されていない場合に外乱
光を遮光するステップが設けられているので、識別され
た部品１０の取り出し等を行なった後に遮光を行なって
いない場合であっても、確実に外乱光を遮光した状態で
反射像検出を達成できる。

【００２３】

【実施例３】図３はこの発明の画像検出装置の一実施例
を示すブロック図である。この画像検出装置は、部品搬
送トラック１の所定位置に設けられた透明アクリル板等
の透光性のある板２と、透光性のある板２の上方に設け
られ、シルエット像の取り込み時に点灯されるとともに
反射像取り込み時に背景として機能するＥＬ面発光体３
と、透光性のある板２の下方に設けられ、反射像を取り
込み時に点灯されるＥＬ面発光体４と、透光性のある板
２とＥＬ面発光体４の間に設置されたハーフミラー５
と、ハーフミラー５により反射される光の光路の所定位
置に配置されたＣＣＤカメラ等からなる画像検出部６
と、２つのＥＬ面発光体３，４、透光性のある板２およ
び画像検出部６を収容する外乱光遮光用のケーシング７
と、画像検出部６からの画像信号を入力として２値化処
理等の画像処理を行なう画像信号処理部８と、画像信号
処理部８からの画像処理指示信号を入力として２つのＥ
Ｌ面発光体３，４の点灯を制御する点灯制御部９とを有
している。

【００２４】図４は点灯制御部９の構成の詳細を示すブ
ロック図であり、画像処理指示信号が１回目の画像処理
を指示する信号であるか、２回目の画像処理を指示する
信号であるかを判別する判別部９ａと、１回目の画像処
理を指示する信号であることを示す判別部９ａからの判
別信号に基づいて、シルエット像を取り込むのに必要な
時間だけＥＬ面発光体３を点灯させるシルエット像用Ｅ
Ｌ面発光体駆動部９ｂと、２回目の画像処理を指示する
信号に応答してＥＬ面発光体４を点灯させる反射像用Ｅ
Ｌ面発光体駆動部９ｃとを有している。

【００２５】上記の構成の画像検出装置の作用を図５に
示すタイムチャートをも参照しつつ説明する。部品搬送
トラック１上を移動して透光性のある板２の上に到達す
れば、部品１０の搬送を一時停止させてから（図５中ｔ
０参照）、画像信号処理部８は１回目の画像処理を行な
うべきことを指示する画像処理指示信号を点灯制御部９
に供給するので、シルエット像用ＥＬ面発光体駆動部９
ｂにより、ＥＬ面発光体３が点灯される。この点灯継続
時間は画像検出部６による画像取り込みを行なわせるた
めに必要な所定時間（図５中Ｔ１参照）であり、画像取
り込み所要時間（図５中Ｔ０参照）よりも長く設定され
ている。そして、ＥＬ面発光体３からの光により得られ
る部品１０のシルエット像を画像検出部６により取り込
み、画像信号処理部８により２値化処理、特徴値抽出処
理等を行なって部品１０の種別を識別する。この識別の
結果、部品１０の識別の精度が低く正確に部品を識別す
るためには、例えば裏表判別が必要であると判別された
場合には、画像信号処理部８は２回目の画像処理を行な
うべきことを指示する画像処理信号を点灯制御部９に供
給するので、反射像用ＥＬ面発光体駆動部９ｃにより、
ＥＬ面発光体４が点灯される。この点灯継続時間は画像
検出部６による画像取り込みを行なわせるために必要な
所定時間（図５中Ｔ２参照）であり、画像取り込み所要
時間（図５中Ｔ０参照）よりも長く設定されている。そ
して、ＥＬ面発光体４からの光により得られる部品１０
の反射像を画像検出部６により取り込み、画像信号処理
部８により２値化処理、特徴値抽出処理等を行なって部
品１０の裏表判別等を行なう。

【００２６】以上の説明から明らかなように、シルエッ
ト像を検出する１回目の画像処理を行なう場合には、部
品の材質、表面状態等の影響を全く受けないので、適用
可能な部品の範囲を著しく拡大できるとともに、１回目
の画像処理では不十分な場合にのみ反射光に基づく処理
を行なって裏表判別等を行なうので、外形が同じであっ
ても凹所、孔、突出部、湾曲方向等が異なる状態を確実
に識別でき、部品識別精度を著しく高めることができ
る。

【００２７】更に、この画像検出装置では、ケーシング
７が２つのＥＬ面発光体３，４、透光性のある板２、画
像検出部６を全て中に収容し外乱光を遮光しているの
で、照度の低いＥＬ面発光体４を使用しても、取り込ま
れる反射像のＳ／Ｎ比を低下させることなく部品識別の
精度を高めることができるとともに、立ち上がり特性が
良好なＥＬ面発光体をシルエット像用光源および反射像
用光源の両方に採用することにより、点灯継続時間を大
幅に短縮でき、長寿命化を達成できる。

【００２８】なお、この画像検出装置を部品供給装置に
適用する場合には、部品識別結果に基づいて産業用ロボ
ットにより部品１０の取り出しを行なう必要があるの
で、ＥＬ面発光体３をケーシング７の部品取り出し用の
蓋と兼用することが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、外乱
光の影響を大幅に低減した状態で反射像を得るので、照
明が比較的低い固体発光体を用いても十分に明瞭で安定
した反射像を得ることができ、しかも固体発光体は立ち
上がり特性が良く、照度の温度依存性が小さいので点灯
継続時間を短くすることができ、長寿命化を達成でき
る。

【００３０】請求項２の発明も、外乱光の影響を大幅に
低減した状態で反射像を得るので、照明が比較的低い固
体発光体を用いても十分に明瞭で安定した反射像を得る
ことができ、しかも固体発光体は立ち上がり特性が良
く、照度の温度依存性が小さいので点灯継続時間を短く
することができ、長寿命化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像検出方法の一実施例としてのフ
ローチャートである。

【図２】この発明の画像検出方法の他の実施例としての
フローチャートである。

【図３】この発明の画像検出装置の一実施例として部品
供給装置の要部の概略を示す縦断面図である。

【図４】点灯制御部の詳細を示すブロック図である。

【図５】この発明の画像検出装置の動作を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

２ 透光性のある板 ３，４ ＥＬ面発光体 ６ 画
像検出部 ７ ケーシング ９ 点灯制御部 １０ 物品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性のある板（２）の上方および下方
   に配置された固体発光体（３）（４）の一方を画像取り
   込みに必要な所定時間だけ点灯させて透光性のある板
   （２）上の対象物（１０）のシルエット像を検出し、少
   なくとも一方の固体発光体側からの外乱光の侵入を防止
   した状態で他方の固体発光体を画像取り込みに必要な所
   定時間だけ点灯させて透光性のある板（２）上の対象物
   （１０）の反射像を検出することを特徴とする画像検出
   方法。
2. 【請求項２】 透光性のある板（２）の上方および下方
   にそれぞれ配置された固体発光体（３）（４）と、固体
   発光体（３）（４）からの光により透光性のある板
   （２）上の対象物（１０）のシルエット像または反射像
   を検出する画像検出手段（６）と、２つの固体発光体
   （３）（４）、透光性のある板（２）および画像検出手
   段（６）を収容し外乱光を遮光するケーシング（７）
   と、画像検出手段（６）による画像取り込みに必要な所
   定時間だけ取り込み画像の種類に対応する固体発光体を
   点灯させる固体発光体駆動手段（９）とを有しているこ
   とを特徴とする画像検出装置。