JPS5914076A - 円形パタ−ンの中心位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、工業用テレビジョンカメラ（ＩＴＶカメラ
）等によって撮像される対象物の撮像パターンが、特に
所定の大きさの突起部をもつ円形パターンとなるような
場合の、該円形パターンの中心位置を検出するだめの検
出装置に関する。

第１図はＩＴＶカメラ等の撮像デバイスによって撮像さ
れた対象物の撮像パターンを示す説明図である。

すなわち、第１図ＣＡ）に示されるような突起のない円
形パターンの中心座標（Ｘｃ　ｔ　Ｙｃ　）は、Ｘ軸方
向の最大、最小値（Ｘｘ　ｒ　Ｘｎ　）およびＹ軸方向
の最大、最小値（Ｙｘ、Ｙユ）から次式の如き演算をす
ることによって求めることができる。

Ｘｃ　”　（Ｘｘ　十Ｘｎ　）　／２ Ｙ６＝（ＹＸ十Ｙ。）／２ ・・・・・・・・・・・・（１） しかし、第１図（１３）の如き突起りがある場合には、
Ｘ軸方向の最大値が大きくなるために、上記（１）式で
算出される中心座標はＸ方向にずれることがわかる（０
→０′、Ｘｏ−＋Ｘｏ′）。したがって、円形パターン
自体、つまり突起を除いた円形パターンの中心を求める
ためには、このずれを修正する必要があるが、このため
の修正は簡単かつ迅速に行なわれることが望ましい。

ところで、従来、完全な円形でないパターンの中心位置
を検出する方法としては、面積中心を演算によって求め
る方法または円の輪郭を追う方法等が知られている。し
かし、面積中心を求める方法では該突起によって中心位
置がずれるため、高精度の検出ができないという欠点を
有している。

一方、円の輪郭を追う方法では突起の検出、除去のため
に大量のデータ処理が必要とされるばかシでなく長時間
を要し、さらには装置が大規模で高価になるという欠点
を有している。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、小突起
をもつ円形対象物パターンの中心位置を高速かつ高精度
に検出することができ、しかも安価な検出装置を提供す
ることを目的とする。

その特徴は、対象物をラスク走査して得られる撮像出力
を所定のしきい値レベルで２値化し、該２値化されたデ
ータから対象物の座標データを抽出し、該抽出された座
標データにもとづいて次の如き演算をすることによシ、
所定の大きさの突起部をもつ円形パターンの円形部の中
心位置を検出するようにした点にある。

（イ）前記座標情報から少なくともＸ、Ｙ軸方向の最大
、最小値をそれぞれ抽出するとともに、Ｘ軸方向の最大
値と最小値との差で表わされるＸ軸方向の直径と、Ｙ軸
方向の最大値と最小値との差で表わされるＹ軸方向の直
径とを比較し、これらが互いに等しいものと判定された
ときは各軸方向の最大値と最小値との平均値をもって各
軸方向の中心位置を決定する。

（ロ）Ｘ（Ｙ）軸方向の直径がｙ　（ｘ）軸方向のそれ
よυも大きいときは、ｙ　（ｘ）軸方向の各成分は正し
いものとしてその最大値と最小値との平均値をもってｙ
　（ｘ）軸方向の中心位置を決定すゐとともに、前記ｙ
　（ｘ）軸方向の直径の半分に和尚する値、すなわち半
径を算出する。

（ハ）前記ｘ　（ｙ）座標の最小値に半径を加算してｘ
　（ｙ）軸上の第１の仮想中心座標とする一方、Ｘ（Ｙ
）座標の最大値から半径を減算してｘ　（ｙ）軸上の第
２の仮想中心座標とし、該第１．第２の仮想中心座標に
おけるｙ　（ｘ）座標の最大値、最小値が既に求められ
ているｙ　（ｘ）座標に一致したときの第１または第２
の仮想中心座標のいずれかをｘ　（ｙ）軸方向の中心位
置と決定する。なお、どの場合の突起は１つだけであっ
て、その大きさは第１図（Ｃ’）の斜線部Ｓ内に入る大
きさとする。すなわち、突起がどの方向にあっても、Ｘ
、Ｙ軸方向のいずれか一方の投影長（Ａｘ　ｔを）のみ
が変わシ、その両方がともに変わるような突起は、ここ
では考えていない。これは、以下の説明からも明らかな
ように、いずれか一方の軸の座標情報は正しいものと仮
定してその中心を決定するためである。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図はこの発明の実施例を示す構成図、第３図は中心
位置検出のための手順を示すフローチャート、第４図は
円形パターンの中心を求める手法を説明する説明図であ
る。

第２図において、１は検査対象物、２は撮像デバイス（
ＩＴＶカメラ）、３は２値化回路、４は特徴抽出回路、
５は）ｔＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の記憶回路
、６はデータ処理装置である。

すなわち、小突起のある円形の対象物１は撮像デバイス
２によシラフタ走査して読み取られる。撮像デバイス２
からの撮像出力は２値化回路３において例えば０”、′
１”の２値付号に変換される。特徴抽出回路４では、＃
２値信号のａｔ　Ｏ”がら１”または“１＃から“０”
への変化点の座標位置を抽出し、記憶回路５は該座標位
置データを記憶する。データ処理装置６は該記憶された
データにもとづいて次の如き演算を行なう。

以下、演算の手順について第３図を参照して説明する。

動作が開始されると（■）、まず記憶されたデータから
Ｘ軸方向の最大、最小値Ｘ工、Ｘ０およびＹ軸方向の最
大、最小値ＹＸ、Ｙ！１が抽出される（Ｏ）。次いで、
（Ｘｘ　−Ｘｎ　）　＋　（Ｙｘ　　Ｙｎ　）を算出す
ルトとモニ、これらを互いに比較する（θ）。その結果
Ｘ、−Ｘユ＝Ｙｘ−Ｙｎであれば、先の（１）式によっ
て中心座標を算出しく０）、動作を終了する（０）。上
記θにおける比較の結果、Ｘｘ　　Ｘｎ　＞　Ｙｘ　−
Ｙｎであれば、（１）式からＹ軸方向の中心位置Ｙ０を
決定するとともに、Ｌ＝−ｉ−（ＹＸ−Ｙｎ）なる演算
をして円の半径りを求め（の）、該半径を用いて次の如
き演算を行ない、仮想の中心位置Ｘ。１．ｘ０２を求め
る。

Ｘｏ１＝Ｘヨ＋Ｌ Ｘｏ２＝Ｘｘ−Ｌ そして、ｘ＝　Ｘｃｌ　、　ｘ＝ｘｃ２のそれぞれにお
けるＹｘ。

Ｙｎ、つまｊ５　Ｙｘｌ　、　Ｙｎ、　、　ＹＸ２　、
　Ｙｎ２を求める（０）。すなわち、突起による中心の
ずれは一方向にしかない場合を想定しているので、仮想
の中心位置Ｘ。１゜Ｘｏ２のいずれか一方は必ず正しい
中心位置座標であり、該正しい中心位置座標におけるＹ
軸方向の最大、最小値Ｙ工、Ｙｎは既に抽出されている
ＹＸ。

Ｙｎの値と一致する筈である。したがって、ＸａｌｔＸ
ｃ２におけるＹＸｌ、ＹｎｌまたはＹＸ２．Ｙｎ２のう
ち、最初に得られたＹｘ、Ｙｎと一致する方をＸ。と決
定する。

なお、フロー上はのの如＜　Ｙｎｌ　＝　Ｙｎ、かつＹ
ｘｌ　−７− Ｙ工であるか否かを判断し、ＹＥＳならばＸ。１をＸ。

とじ（の）、ＮｏならばＸｏ２をＸｏとして（■）、一
連の動作を終了する（■）。上記（θ）において、（Ｘ
ｘ−Ｘｎ）＜　（Ｙｘ　　Ｙｎ　）となる場合は、Ｘ軸
方向の成分を基準としてＹ軸方向の中心位置を求める場
合であるから、上記動作またはフローにおいてＸ、！：
Ｙとを入れ替えるだけで（フローの■からのを参照され
たい。）、上記と全く同様に説明できるものである。

第４図は円形パターンの中心を求める手法を図式的に示
したもので、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）は第３図のにお
いて等号が成立する場合であシ、また第４図（Ｃ）　ｔ
　（Ｄ）は第３図においてθからの、θへと進む場合で
ある。

以上のように、この発明によれば、第２図で示される如
き簡単な装置と第３図の如き簡単な手法とによシ小突起
をもつ円形パターンの中心座標を精度よく、しかも高速
に検出することが可能となるものである。

なお、この発明は、ランダムに配置されたロー８− タシャフトの中心にマンドリル（心棒）を入れ、これを
持ち上げて搬送するロボット装置において、該ロータシ
ャフトの中心を検出する場合に適用することかできる。

なお、この場合の撮像画像が第１図または第４図に示さ
れる如くなるものである。

また、この発明は、ロボット装置におけるロータシャフ
トと同様に、円形の部分にキー溝のついたもの、アイス
クリームのフタまたは容器のキャップシールなど、円形
に一部突起があるもの〜円形部の中心検出が必要なもの
一般に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は検査対象物の撮像パターンを説明するだめの説
明図、第２図はこの発明の実施例を示す構成図、第３図
は中心位置検出のための手順を示すフローチャート、第
４図は円形パターンの中心を求める手法を説明するため
の説明図である。 符号説明 １・・・・・・検査対象物、２・・・・・・撮像デバイ
ス（テレビカメラ）、３・・・・・・２値化回路、４・
・・・・・特徴抽出回路、訃・・・・・記憶回路、６・
・・・・・データ処理装置、Ｄ・・・・・・突起部、Ｓ
・・・・・・斜線部、Ｏ・・・・・・パターンの中心 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 １１− 第１２ （Ａ）（Ｂ） 第　３　図 第　４　図 （Ａ）（１３） （Ｃ）（＋：ｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水平（Ｘ）方向の走査を順次垂直（Ｙ）方向に繰シ返す
   ことにより対象物を撮像する撮像手段と、該撮像手段か
   らの撮像出力を所定のしきい値レベルで２値化する２値
   化手段と、該２値化された撮像出力から検査対象物の座
   標情報を抽出する特徴抽出手段と、該抽出された座標情
   報を記憶する記憶手段と、該記憶された座標情報にもと
   づいて下記の如き演算を行なう演算手段とを備え、該演
   算結果にもとづいて所定の大きさの突起を有する円形対
   象物パターンの円形部の中心位置を検出するよ５にした
   円形パターンの中心位置検出装置。 記 （イ）前記座標情報から少なくともＸ、Ｙ軸方向の最大
   、最小値をそれぞれ抽出するとともに、Ｘ軸方向の最大
   値と最小値との差で表わされるＸ軸方向の直径成分と、
   Ｙ軸方向の最大値と最小値との差で表わされるＹ軸方向
   の直径成分とを比較し、これらが互いに等しいものと判
   定されたときけ各軸方向の最大値と最小値との平均値を
   もって各軸方向の中心位置を決定する。 （ロ）Ｘ　（Ｙ）軸方向の直径成分がｙ　（ｘ）軸方向
   のそれよりも大きいときは、ｙ　（ｘ）軸方向の各成分
   は正しいものとしてその最大値と最小値との平均値をも
   ってｙ　（ｘ）軸方向の中心位置を決定するとともに、
   前記Ｙ（Ｘ）軸方向の直径成分の半分に和尚する値、す
   なわち半径成分を算出する。 （ハ）前記ｘ　（ｙ）座標の最小値に半径成分を加算し
   てｘ　（ｙ）軸上の第１の仮想中心座標とする一方、Ｘ
   （Ｙ）座標の最大値から半径を減算してＸ　（Ｙ）軸上
   の第２の仮想中心座標とし、該第１．第２の仮想中心座
   標におけるｙ　（ｘ）座標の最大値、最小値が既に求め
   られているｙ　（ｘ）座標に一致したときの第１または
   第２の仮想中心座標のいずれかをＸ（Ｙ）軸方向の中心
   位置と決定する。