JPH0810129B2 - 対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 - Google Patents
対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法Info
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- JPH0810129B2 JPH0810129B2 JP61027649A JP2764986A JPH0810129B2 JP H0810129 B2 JPH0810129 B2 JP H0810129B2 JP 61027649 A JP61027649 A JP 61027649A JP 2764986 A JP2764986 A JP 2764986A JP H0810129 B2 JPH0810129 B2 JP H0810129B2
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 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、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。
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。
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、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、バッテリ、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、及び基準姿勢に対
する姿勢角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
製品の基準となる寸法を計測対象に付加すれば充分であ
り、それによっ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。
車の車体に対するエンジン、バッテリ、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、及び基準姿勢に対
する姿勢角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
製品の基準となる寸法を計測対象に付加すれば充分であ
り、それによっ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、対象物に簡単なマークを付してそれを利用し、ある
いはそのマークに代わる基準孔などを利用して、位置ず
れ、姿勢角及び寸法の計測を、簡単且つ安価な装置によ
り実施可能にすることにある。
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、対象物に簡単なマークを付してそれを利用し、ある
いはそのマークに代わる基準孔などを利用して、位置ず
れ、姿勢角及び寸法の計測を、簡単且つ安価な装置によ
り実施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、
任意形状の３個の基準マークを付設し、寸法が異なる複
数の対象物上においては、それらの基準マークのうちの
少なくとも寸法計測に使用する２個の基準マークをその
対象物に応じた異なる離間距離を置いて配置し、画像入
力装置によって得た対象物の画像から、各基準マークの
重心位置の座標を計測し、これら３個の基準マークのう
ちから選択した相隣接する２個のマークの重心位置の座
標値に基づく演算により対象物の姿勢角を、上記３個の
基準マークのうちから選択した２個のマークの重心位置
の座標値に基づく演算により対象物の位置ずれをそれぞ
れ計測し、かつ３個の基準マークのうちから任意に選択
した１個の基準マークの重心位置と上記により算出した
姿勢角、位置ずれに基づく演算により寸法が異なる対象
物上の寸法計測用の基準マーク間の座標軸方向の離間距
離を計測する、という技術的手段を採用している。
は、姿勢及び寸法を計測すべき対象物上の離間位置に、
任意形状の３個の基準マークを付設し、寸法が異なる複
数の対象物上においては、それらの基準マークのうちの
少なくとも寸法計測に使用する２個の基準マークをその
対象物に応じた異なる離間距離を置いて配置し、画像入
力装置によって得た対象物の画像から、各基準マークの
重心位置の座標を計測し、これら３個の基準マークのう
ちから選択した相隣接する２個のマークの重心位置の座
標値に基づく演算により対象物の姿勢角を、上記３個の
基準マークのうちから選択した２個のマークの重心位置
の座標値に基づく演算により対象物の位置ずれをそれぞ
れ計測し、かつ３個の基準マークのうちから任意に選択
した１個の基準マークの重心位置と上記により算出した
姿勢角、位置ずれに基づく演算により寸法が異なる対象
物上の寸法計測用の基準マーク間の座標軸方向の離間距
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
によっ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、その画像から簡単な処理により各基準
マークの重心位置の座標を計測し、それらの座標値等に
基づく簡単な演算により、容易に対象物の位置ずれ、姿
勢角、及び基準となる部分の寸法を計測することができ
る。
によっ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、その画像から簡単な処理により各基準
マークの重心位置の座標を計測し、それらの座標値等に
基づく簡単な演算により、容易に対象物の位置ずれ、姿
勢角、及び基準となる部分の寸法を計測することができ
る。
また、このように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ェ
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、従って工場の生産ライ等
における利用に極めて好適である。
置からの画像の信号を処理するための装置をハードウェ
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、従って工場の生産ライ等
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。
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
法についての計測対象物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
ネット内を平面的に見たものであっても、あるいは自動
車の車体であっても、さらにIC基板等であっても差支え
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。
法についての計測対象物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
ネット内を平面的に見たものであっても、あるいは自動
車の車体であっても、さらにIC基板等であっても差支え
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。
本発明では、上記対象物Ａとして、大小複数種のもの
が混在する場合を想定し、それらの各対象物上に３個の
基準マーク1,2,3を付設する。これらの基準マークのう
ち、基準マーク1,2は、上記ｘ−ｙ座標系のｙ軸に対し
て対称の位置に付設し、また基準マーク３は基準マーク
１と対象物Ａの中心に対して点対称の位置に付設してい
るが、必ずしもこのような配置に限るものではなく、後
述する各種制限の範囲内において適宜位置に設けること
ができる。
が混在する場合を想定し、それらの各対象物上に３個の
基準マーク1,2,3を付設する。これらの基準マークのう
ち、基準マーク1,2は、上記ｘ−ｙ座標系のｙ軸に対し
て対称の位置に付設し、また基準マーク３は基準マーク
１と対象物Ａの中心に対して点対称の位置に付設してい
るが、必ずしもこのような配置に限るものではなく、後
述する各種制限の範囲内において適宜位置に設けること
ができる。
大きさが異なる複数の対象物、あるいは少なくとも製
品の基準位置の寸法が異なる複数の対象物上の各基準マ
ークは、その製品等の大きさに応じた相似位置に設置す
るのが好ましいが、少なくとも、寸法計測に使用する二
つの基準マークをその大きさに応じた相似位置に配設す
るなど、一定の制限の下で異なる離間距離を置いて配設
すればよい。また、上記基準マーク1,2,3の配置位置
は、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
望ましい。さらに、上記各基準マークの形状、大きさは
適宜選定することができる。
品の基準位置の寸法が異なる複数の対象物上の各基準マ
ークは、その製品等の大きさに応じた相似位置に設置す
るのが好ましいが、少なくとも、寸法計測に使用する二
つの基準マークをその大きさに応じた相似位置に配設す
るなど、一定の制限の下で異なる離間距離を置いて配設
すればよい。また、上記基準マーク1,2,3の配置位置
は、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
望ましい。さらに、上記各基準マークの形状、大きさは
適宜選定することができる。
これらの基準マーク1,2,3は、それを対象物Ａ上の塗
料によって描記したり、あるいは対象物Ａに対するラベ
ルの貼着等によって付設することもできるが、対象物Ａ
上の有形物体、例えばボルトの頭部、既存の穴等をこの
基準マークとして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、止むことを得ず
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。
料によって描記したり、あるいは対象物Ａに対するラベ
ルの貼着等によって付設することもできるが、対象物Ａ
上の有形物体、例えばボルトの頭部、既存の穴等をこの
基準マークとして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、止むことを得ず
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、姿
勢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。
勢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1,2,3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1,2,3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、基準マークに画像入力
装置を近接配置して撮像することにより、分解能を高
め、計測精度を向上せることができる。
入力装置により、上記基準マーク1,2,3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1,2,3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、基準マークに画像入力
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基準マ
ークについての画像の信号は、画像処理装置において処
理することにより、基準マーク1,2,3の重心位置P1,P2及
びP3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、 によって与えられるため、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。
ークについての画像の信号は、画像処理装置において処
理することにより、基準マーク1,2,3の重心位置P1,P2及
びP3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、 によって与えられるため、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1,2,3の重心位置P1,
P2及びP3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）,P3（x3,x3） とすると、それらの座標値が、 によって表わされる。
P2及びP3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）,P3（x3,x3） とすると、それらの座標値が、 によって表わされる。
なお、上式におけるW,Hのうち少なくとも一方は、基
準位置にある対象物Ａ上の複数種の対象物の判別のため
の基準として用いる寸法で、Ｗは２個の基準マーク１と
基準マーク２または３との間のｘ軸方向の離間距離、Ｈ
は２個の基準マーク１または２と基準マーク３との間の
ｙ軸方向の離間距離である。
準位置にある対象物Ａ上の複数種の対象物の判別のため
の基準として用いる寸法で、Ｗは２個の基準マーク１と
基準マーク２または３との間のｘ軸方向の離間距離、Ｈ
は２個の基準マーク１または２と基準マーク３との間の
ｙ軸方向の離間距離である。
従って、γ＝（y1−y2）／（x2−x1）と定義し、相隣
接する基準マーク１及び２について計測した重心位置の
座標値P1（x1,y1）,P2（x2,y2）からそれぞれ計算して
整理すると、 γ＝−tan θ となり、この式から、 θ＝tan-1（−γ） によりθが求められる。
接する基準マーク１及び２について計測した重心位置の
座標値P1（x1,y1）,P2（x2,y2）からそれぞれ計算して
整理すると、 γ＝−tan θ となり、この式から、 θ＝tan-1（−γ） によりθが求められる。
上記γの値は、二つの基準マークの重心位置を結ぶ直
線の傾きを表わすものであり、このγがＷ及びＨと無関
係に計算できることが必要であるため、逆に、２個の基
準マークを付設する際に、それらをＷ及びＨと無関係に
γが計算できる位置に設置することが必要である。
線の傾きを表わすものであり、このγがＷ及びＨと無関
係に計算できることが必要であるため、逆に、２個の基
準マークを付設する際に、それらをＷ及びＨと無関係に
γが計算できる位置に設置することが必要である。
また、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３について計測
した重心位置の座標値P1（x1,y1）,P3（x3,y3）から、 という簡単な演算によって求めることができる。
ずれΔｘ及びΔｙは、基準マーク１及び３について計測
した重心位置の座標値P1（x1,y1）,P3（x3,y3）から、 という簡単な演算によって求めることができる。
この位置ずれは、他の基準マークの座標値からも比較
的簡単に求め得るのは勿論である。
的簡単に求め得るのは勿論である。
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）及び（x3,y3）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），（dx3,
dy3）として求めることもでき、これらの値によっても
上記Δx,Δｙを同様に簡単に求めることができる。
における座標（x1,y1），（x2,y2）及び（x3,y3）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），（dx3,
dy3）として求めることもでき、これらの値によっても
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
なる寸法、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、 に基づき、 Ｗ＝２｛−（X2cosθ＋Y2sinθ） ＋（Δxcosθ＋Δysinθ）｝ Ｈ＝２｛−（X2sinθ＋Y2cosθ） ＋（Δxsinθ＋Δycosθ）｝ によって求めることができる。
なる寸法、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、 に基づき、 Ｗ＝２｛−（X2cosθ＋Y2sinθ） ＋（Δxcosθ＋Δysinθ）｝ Ｈ＝２｛−（X2sinθ＋Y2cosθ） ＋（Δxsinθ＋Δycosθ）｝ によっ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1,2,3の
重心位置P1,P2及びP3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。
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1,2,3の
重心位置P1,P2及びP3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
ードウェア化すると共に、その計測の実時間処理を行う
ことができる。
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
ードウェア化すると共に、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であ
る。 1,2,3……基準マーク、 Ａ……対象物。
る。 1,2,3……基準マーク、 Ａ……対象物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 重郎 神奈川県鎌倉市梶原４丁目７番１号 株式 会社野村総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−81768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165503（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】姿勢及び寸法を計測すべき対象物上の離間
位置に、任意形状の３個の基準マークを付設し、寸法が
異なる複数の対象物上においては、それらの基準マーク
のうちの少なくとも寸法計測に使用する２個の基準マー
クをその対象物に応じた異なる離間距離を置いて配置
し、画像入力装置によって得た対象物の画像から、各基
準マークの重心位置の座標を計測し、これら３個の基準
マークのうちから選択した相隣接する２個のマークの重
心位置の座標値に基づく演算により対象物の姿勢角を、
上記３個の基準マークのうちから選択した２個のマーク
の重心位置の座標値に基づく演算により対象物の位置ず
れをそれぞれ計測し、かつ３個の基準マークのうちから
任意に選択した１個の基準マークの重心位置と上記によ
り算出した姿勢角、位置ずれに基づく演算により寸法が
異なる対象物上の寸法計測用の基準マーク間の座標軸方
向の離間距離を計測することを特徴とする対象物の姿勢
及び寸法の自動計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027649A JPH0810129B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61027649A JPH0810129B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62185104A JPS62185104A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH0810129B2 true JPH0810129B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=12226766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61027649A Expired - Lifetime JPH0810129B2 (ja) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | 対象物の姿勢及び寸法の自動計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810129B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0348707A (ja) * | 1989-07-18 | 1991-03-01 | Fujitsu Ltd | プリント板の孔自動抽出装置 |
| CN110726368B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-07-20 | 广东长盈精密技术有限公司 | 产品中心的机械坐标的获取方法 |
| CN111134722B (zh) * | 2020-01-15 | 2022-08-23 | 吉林大学第一医院 | 一种超声检查最优体位获得及多参数量化测定的方法 |
| CN113532331B (zh) * | 2020-04-17 | 2023-08-08 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种非接触式转角测量系统及方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5981768A (ja) * | 1983-08-29 | 1984-05-11 | Hitachi Ltd | パタ−ン信号修復方法および装置 |
| JPH0652167B2 (ja) * | 1984-02-08 | 1994-07-06 | シチズン時計株式会社 | 画像処理方法 |
-
1986
- 1986-02-10 JP JP61027649A patent/JPH0810129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62185104A (ja) | 1987-08-13 |
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