JPS62229010A - 直線部分をもつ対象物の位置ずれ及び姿勢角の自動計測方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車や家電製品の生産ラインにおける部品
の組付は等のために、対象物、特にその外形状の一部等
に直交二辺の直線部分を備えた物体の位置及び姿勢を自
動計測する方法に関するものである。

Ｃ従来の技術］ 生産ライン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、姿勢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は作業、例えば、自動
車の車体や家電製品の本体に対する各種部品の組付けの
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１通常、実質
的に矩形状をなし、または少なくともその外形状の一部
に認玩の基準とすることが可能な直交二辺を備えている
。さらに、それらの認識対象物自体が矩形状でなくても
、矩形状の合量に載せて移動させるとか、その対象物上
に矩形部分が存−在する場合が多く、しかも認識しよう
とする対象物はその形状自体が既知であるのが通例であ
る。

従って、実質的に矩形状をなす部分、さらに詳しくは、
その一部をなす直交二辺等の基準となる部分を利用して
、対象物の位置すれと姿勢、即ち矩形部分の基準位置に
対する位置ずれ及び基準姿勢に対する姿勢角の傾きを正
確に認識できれば充分であり、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］ 木発明者らは、少なくとも直交二辺を備えている矩形状
対象物等の認識を行うに際し、ＩＴＶカメラその他のイ
メージセンサによる対象物の２次元画像を利用して、で
きるだけ簡単な演算処理により、しかもできるだけ少な
い数のイメージセンサで、正確に位置ずれ及び姿勢を計
測する方法について検討し、本発明をなすに至ったもの
である。

即ち１本発明の目的は、認識対象物が姿勢認識の基準と
なる直交二辺を有するのが通例であることに着目し、上
述した工場における組付は作業等において、一般的なパ
ターン認識技術を利用することなく、二つのイメージセ
ンサの画像の簡単な処理によって、正確に位置ずれ及び
姿勢角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１本発明においでは、少なくと
も周辺に直交二辺を有する対象物の位置ずれ及び姿勢角
を計測する計測域に、基準位置にある対象物の直交二辺
に対してそれらをそれぞれ視野内のほぼ中央におさめる
二つのイメージセンサを配置し、各イメージセンナによ
って得られた画像から計測域にある対象物上の上記直交
二辺の直線の方程式を算出し、それらに基づく演算によ
り、対象物の位置ずれ及び姿勢角を計測するという技術
的手段を採用している。

［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Ａ
Ｏの中心に原点０を有するｘ−ｙ座標系を設定する。計
測対象物Ａは、実質的に矩形状をなすものであるが、少
なくとも周辺に姿勢認識の基準となる直交二辺を有する
ものであればよく、例えば自動車の車体を平面的に見た
ものであっても、あるいはＩＣ基板等であってもよい。

さらには、対象となる物が直交する二辺をもたない場合
には、その上に付されている矩形状の部分、あるいはそ
の物をａＸした矩形状の台などを計測対象物Ａとしても
差支えない。

第１図においては、基準位置における矩形状対象物ＡＯ
の角部をＰＩ、Ｐ２．Ｐ３及びＰ４、任意姿勢をとる対
象物Ａの角部をｐｒ、ｐ乏、ｐ；及びＰａとし、また、
上記計測対象物Ａの各辺を、直線文、ｍ、ｓ及びｔによ
って示している。

なお、ここでは対象物Ａ自体の形状が既知であり、特に
対象物Ａの幅Ｗ及び長さＨが既知である場合を前提にし
ている。

上記対象物Ａの位置ずれ及び姿勢角を計測する計測域に
は、基準位置にある矩形状の対象物ＡＯの直交する二辺
　（直線文、ｍ）を視野内のほぼ中央におさめるＩＴＶ
カメラその他適宜のイメージセンサｖｌ、ｖ２を配置す
る。

上記対象物Ａがベルトコンベヤ等により移送され、計測
域に達したときには、通常、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、上記位置ずれ及び姿勢角の計測のため、上記イ
メージセンサｖｌ、ｖ２により、対象物Ａの二辺、即ち
直線文２ｍの位置を画像として検出し、それらの方程式
を求める。この直線の方程式は、一般に利用されている
各種手段によって求めることができ、例えばイメージセ
ンサｖｌ、ｖ２によって得た画像を矩形状対象物Ａ内と
それ以外の部分の明るさの差によって２値化し、微分等
の適宜処理を施すことにより、その直線上の点列を抽出
可能として、それらの点列を構成する各点の座標を求め
、それらの座標値を直線ｌ、ｍの方程式に代入して勾配
及び切片を求める、などの手段を用いることができる。

即ち、直線旦の方程式を。

ｙ＝ＡＨｘ十８１ とし、直線見上の点列を構成する各点（ｘ＋１．ｙ＋＋
）をそれに代入して、平均的な勾配Ａ１及び切片Ｂ１を
求めると、それらは、 によって与えられる。

同様にして、直線ｍの方程式を、 ｘ＝Ａ２ｙ＋８２ とし、直線ｍ上の点列を構成する各点（ｘ２＋、ｙ２＋
）をそれに代入して、平均的な勾配Ａ２及び切片Ｂ２を
求めると、それらは、 によって与えられる。

また、対象物Ａｏの角部Ｐ２に対して位置がずれて・・
・（１） によって表わされる。

従って、直線文が角θの傾きを有し、且つＰｉ点を通る
ことから、その直線文の方程式を求めると、 となり、勾配Ａ１及び切片Ｂ１は、 Ａ１＝　ｔａｎθ　　　　　　　　　　　　　　＠−（
２）と表わされる。

また、同様にして直線ｍの方程式は、 となり、勾配Ａ２及び切片Ｂ２は、 Ａ２＝−ｔａｎθ ・・・（４） と表わされる。

従って、上記（２）式より、 θ＝　　ｊａｎ＝（Ａ＋）　　　　　　　　　・φ慟（
５）としてθを求めることができ、また、直線文１ｍを
表わす方程式の切片に基づき、即ち上記（３〕及び（４
）式より。

として、ΔＸ及びΔｙを求めることができる。

なお１以上においては、直線文２ｍを表わす方程式の切
片に基づいてΔＸ及びΔｙを計算しているが、直線４１
．ｍの交点座標からその計算を行うこともできる。即ち
、直線ｌ、ｍの交点である対象物の角部阿の座標を（ｘ
＋、ｙ＋）とすると、それらは、 によって与えられ、この関係と前記（１）式に基づいて
、ΔＸ及びΔｙを計算することもできる。

このように、上述した計測方法によれば、上記イメージ
センサＶ　ｌ　＋　Ｖ　２に接続した演算装置で上述し
た演算を行うことによって、対象物ＡのＸ軸及びｙ軸方
向の位置ずれΔＸ、Δｙ、並びに基準姿勢に対する姿勢
角θを簡単に求めることができる。

［発明の効果コ このような本発明の計測方法によれば、二つのイメージ
センナの出力に基づいて上述した式についての演算を行
うという簡易な手段によって、対象物の位置ずれ及び姿
勢角を正確に計測することができ、特に、二つのイメー
ジセンサを利用して対象物上における直交二辺の直線の
方程式を求めるにすぎないので、イメージセンサにより
対象物の全体を観察して、パターン認識またはそれに準
じた技術により、その対象物の位置ずれ及び姿勢角を計
測する場合等に比して、演算処理が極めて簡単になるば
かりでなく、非常に正確な測定を行うことができる。

また、このように簡単に計測できるため、イメージセン
サからの出力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、実時間処理が可能と
なり、従っ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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る計測方法のについての説明図であ
る。 Ｖｌ、Ｖ２　番・イメージセンサ、 Ａ・・対象物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも周辺に直交二辺を有する対象物の位置ず
   れ及び姿勢角を計測する計測域に、基準位置にある対象
   物の直交二辺に対してそれらをそれぞれ視野内のほぼ中
   央におさめる二つのイメージセンサを配置し、各イメー
   ジセンサによって得られた画像から計測域にある対象物
   上の上記直交二辺の直線の方程式を算出し、それらに基
   づく演算により、対象物の位置ずれ及び姿勢角を計測す
   ることを特徴とする直線部分をもつ対象物の位置ずれ及
   び姿勢角の自動計測方法。