JPH0688707A

JPH0688707A - 位置検出方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0688707A
Application number: JP3272743A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nakamura; 雅俊中村; Yasushi Mizuoka; 靖司水岡; Kazumasa Okumura; 一正奥村; Akira Kobayashi; 彰小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】必要領域のみを走査し、誤検出のない安定し
た位置検出を行う。【構成】夫々一つずつの基準点を含んだ少なくとも２
つの特定部分の２次元パターンを標準パターンとして、
被検出位置とそれらの相互位置関係と共に予め記憶し、
位置検出対象物の２次元パターンの、映像信号から第１
部分パターンを逐次切り出し、一つ目の前記標準パター
ンに最も良く一致する第１部分パターンの位置及びその
中にある前記基準点の位置を求め、他の標準パターンに
対応する部分パターンが存在する標準パターン検索領域
を少なくとも一つ設定し、前記標準パターン検索領域か
ら第２部分パターンを逐次切り出し、これら第２部分パ
ターンから、前記他の標準パターンに最も良く一致する
第２部分パターンの位置及びその中にある前記基準点の
位置を求め、予め決まっている前記相互位置関係から、
被検出位置を求めることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ制御装置におけ
る、位置検出対象物の位置検出方法とその装置に関し、
特に、位置検出対象物の２次元的なパターンの２次元平
面内で、被検出位置を、非接触で、自動的に検出する位
置検出方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の位置検出方法は、例えば、特公昭
６０−１７１５２号公報に記載のように、位置検出対象
物上における、被検出位置との相互位置関係が既知の、
複数の特定部分の２次元パターンを、夫々標準パターン
として予め記憶しておき、入力された位置検出対象物の
像を含む２次元パターンから、部分パターンを逐次切り
出し、この切り出された部分パターンと前記複数の標準
パターンとを比較して、少なくとも２つの前記標準パタ
ーンに対して夫々最もよく一致する部分パターンについ
て、前記の入力された位置検出対象物の像における夫々
の位置を求め、これらの位置の少なくとも２つと被検出
位置との前記既知の相互位置関係から、被検出位置を求
めている。

【０００３】次に、従来の位置検出装置を図６に基づい
て説明する。

【０００４】図６において、撮像部１が撮像した位置検
出対象物の２次元パターンの映像信号４は、前処理回路
５を経由して、２次元パターン記憶回路６に入力され
る。この場合、撮像部１は、同期信号発生回路２からの
出力でラスタ走査されており、走査ビームの座標は座標
発生回路３からゲート回路１３を介して座標記憶回路１
４に与えられる。

【０００５】２次元パターン切り出し回路７には、走査
進行と共に撮像部１の視野内での局部的な２次元パター
ンが入力され、この入力された２次元パターンは、入力
と同時に、標準パターン記憶回路８が記憶している一個
の標準パターンの内容と次々に比較され、両者の一致の
度合が一致度検出回路９によって検出される。この一致
度検出回路９の出力は、一致度記憶回路１２の内容と比
較回路１０で比較され、一致度検出回路９の出力の方が
一致度が高い場合は、ゲート１１を開いてこの新しい一
致度を一致度記憶回路１２に送って内容を更新すると共
に、ゲート１３を開いて、その時の座標発生回路３の出
力を記憶回路１４に送り記憶されていた座標値を更新す
る。

【０００６】このようにして、一個の標準パターンに対
して、１フレーム時間で、これに一致度合が最も高い部
分パターンの座標が決まる。従って、標準パターンを記
憶している標準パターン記憶回路２６、２７、２８の内
容を、フレーム毎に、切り換え回路２９を通して標準パ
ターン記憶回路８に送出すると共に、フレーム毎に、切
り換え回路１５、１６を経由して一致度記憶回路１７、
１８、１９の何れか一つ、及び、記憶回路２０、２１、
２２の何れか一つに一致度と座標を書き込むことによ
り、３回のフレームで、３つの標準パターンに対する最
も高い一致度とそれが検出された位置が求められる。一
致度情報は判定回路２３によって比較され、その比較結
果に基づいて、２つの部分パターンに対して一致度が最
も高い座標位置が選択回路２４を通じて演算回路２５に
送られ、被検出位置の座標が算出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の位置検
出方法及びその装置では、標準パターンに対応する部分
パターンの位置を検出するためには、各標準パターンに
対して、夫々、位置検出対象物の全体像を走査して、全
く不必要な領域も切り出して、これら切り出し領域の総
てについて一致度を比較するので、長時間かかるばかり
ではなく、正規の所望位置以外の類似している部分パタ
ーンの中から、一致度が最も高い部分パターンが検出さ
れてしまうことがあるという問題点を有していた。

【０００８】又、上記のように、全く不必要な領域も切
り出して、これら切り出し領域の総てについて、部分パ
ターンの比較を高速で行うためには、並列処理を行う複
数の位置検出回路を用いなければならず、大規模なハー
ドウエアが必要になるという問題点を有していた。

【０００９】本発明は、上記の問題点を解決し、小規模
なハードウエア構成で、必要な領域のみを走査して、誤
検出のない、安定した位置検出を行う位置検出方法及び
その装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の位置検出方法
は、上記の課題を解決するために、標準パターン記憶工
程で、位置検出対象物の被検出位置とは別位置にあり、
且つ、夫々一つずつの基準点を含んだ少なくとも２つの
特定部分の２次元パターンを夫々標準パターンとして、
被検出位置とそれらの相互位置関係と共に予め記憶し、
２次元パターン入力工程で、位置検出対象物の２次元パ
ターンを映像信号として発信し、第１切り出し工程で、
前記映像信号から第１部分パターンを逐次切り出し、第
１比較工程で、これらの第１部分パターンから、一つ目
の前記標準パターンに最も良く一致する第１部分パター
ンの位置とその中にある前記基準点の位置とを求め、検
索領域設定工程で、複数の前記標準パターン間の相互位
置関係に基づいて、前記一つ目の標準パターンに最も良
く一致する第１部分パターンを検出した位置から、他の
標準パターンに対応する部分パターンが存在すると推定
できる標準パターン検索領域を少なくとも一つ設定し、
第２切り出し工程で、前記標準パターン検索領域から第
２部分パターンを逐次切り出し、第２比較工程で、これ
ら第２部分パターンから、前記他の標準パターンに最も
良く一致する第２部分パターンの位置とその中にある前
記基準点の位置とを求め、演算工程で、前記第１、第２
比較工程で求められた少なくとも２つの前記基準点の位
置と被検出位置間の予め決まっている前記相互位置関係
から、位置検出対象物の被検出位置を演算して求めるこ
とを特徴とする。

【００１１】又、演算工程で、位置検出対象物の被検出
位置を演算すると共に、基準点間の線分の方向が、正規
方向に対して水平面内で回転している角度を、位置検出
対象物の水平面内の回転角度として演算することが好適
である。

【００１２】又、第２比較工程で、標準パターン検索領
域内の総ての第２部分パターンから、他の標準パターン
に最も良く一致する第２部分パターンを検索できない場
合には、位置検出対象物の被検出位置の検出不可能の信
号を発信することが好適である。

【００１３】本発明の位置検出装置は、上記の問題点を
解決するために、夫々一つずつの基準点を含んだ少なく
とも２つの標準パターンを、被検出位置とそれらの相互
位置関係と共に予め記憶する標準パターン記憶手段と、
位置検出対象物の２次元パターンを映像信号として発信
する２次元パターン入力手段と、前記映像信号から第１
部分パターンを逐次切り出す第１切り出し手段と、これ
らの第１部分パターンから、一つ目の前記標準パターン
に最も良く一致する第１部分パターンの位置とその中に
ある前記基準点の位置とを求める第１比較手段と、複数
の前記標準パターン間の相互位置関係に基づいて、前記
一つ目の標準パターンに最も良く一致する第１部分パタ
ーンを検出した位置から、他の標準パターンに対応する
部分パターンが存在すると推定できる標準パターン検索
領域を少なくとも一つ設定する検索領域設定手段と、前
記標準パターン検索領域から第２部分パターンを逐次切
り出す第２切り出し手段と、これら第２部分パターンか
ら、前記他の標準パターンに最も良く一致する第２部分
パターンの位置とその中にある前記基準点の位置とを求
める第２比較手段と、前記第１、第２比較手段で求めら
れた少なくとも２つの前記基準点の位置と被検出位置間
の予め決まっている前記相互位置関係から、位置検出対
象物の被検出位置を演算して求める演算手段とを有する
ことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の位置検出方法は、上記の構成によっ
て、標準パターン記憶工程で、夫々一つずつの基準点を
含んだ少なくとも２つの標準パターンをそれらの相互位
置関係と共に予め記憶し、先ず、１つ目の標準パターン
に対応する部分パターンを検出するために、第１切り出
し工程で、位置検出対象物全体の映像信号から第１部分
パターンを逐次切り出し、第１比較工程で、これらの第
１部分パターンから、一つ目の前記標準パターンに最も
良く一致する第１部分パターンの位置とその中にある前
記基準点の位置とを求める。

【００１５】続いて、他の標準パターンに対応する部分
パターンを、検索領域を限定して検出効率を高め、且
つ、類似パターンを誤検出すること無く検出するため
に、検索領域設定工程で、前記の記憶された標準パター
ン間の相互位置関係に基づいて、前記一つ目の標準パタ
ーンに最も良く一致する第１部分パターンを検出した位
置から、他の標準パターンに対応する部分パターンが存
在すると推定できる標準パターン検索領域を少なくとも
一つ設定し、第２切り出し工程で、前記標準パターン検
索領域から第２部分パターンを逐次切り出し、第２比較
工程で、これらの第２部分パターンから、前記他の標準
パターンに最も良く一致する第２部分パターンの位置と
その中にある前記基準点の位置とを求める。

【００１６】続いて、演算工程で、前記第１、第２比較
工程で求められた少なくとも２つの前記基準点の位置と
前記の予め決まっている相互位置関係から、位置検出対
象物の被検出位置が演算によって求められる。

【００１７】又、演算工程で、基準点間の線分の方向
が、正規方向に対して水平面内で回転している角度を演
算することによって、位置検出対象物の水平面内の回転
角度を求めることができる。

【００１８】又、第２比較工程で、標準パターン検索領
域内の総ての第２部分パターンから、他の標準パターン
に最も良く一致する第２部分パターンを検索できない場
合には、位置検出対象物の被検出位置の検出不可能と判
断することができる。

【００１９】本発明の位置検出装置の作用は、前記本発
明の位置検出方法と同様なので、その説明を省略する。

【００２０】

【実施例】本発明の位置検出方法の一実施例をプリント
基板の装着位置検出に使用した場合を図１から図４に基
づいて説明する。

【００２１】図２に示すプリント基板Ｋに対して電子部
品を正確に装着するためには、電子部品の装着位置Ｐ点
の座標と、図４に示す、プリント基板Ｋが水平面内で正
規の方向θ₀から回転している角度αを検出する必要が
ある。

【００２２】図１は、本発明の一実施例方法のフローチ
ャートである。

【００２３】ステップ＃１の標準パターン記憶工程にお
いて、図２に示すように、プリント基板Ｋの被検出位置
Ｐとは別位置にあり、且つ、夫々一つずつの基準点Ａ、
Ｂを含んだ少なくとも２つの特定部分の２次元パターン
を夫々標準パターンａ、ｂ（図２、図３に示す）とし
て、被検出位置Ｐとそれらの相互位置関係と共に予め記
憶し、ステップ＃２に進む。

【００２４】ステップ＃２の２次元パターン入力工程に
おいて、プリント基板の２次元パターンを映像信号とし
て発信し、ステップ＃３に進む。

【００２５】ステップ＃３の第１切り出し工程におい
て、前記映像信号から第１部分パターンを逐次切り出
し、ステップ＃４に進む。

【００２６】ステップ＃４の第１比較工程において、こ
れらの第１部分パターンから、一つ目の前記標準パター
ンａに最も良く一致する第１部分パターンの位置とその
中にある前記基準点Ａの位置とを求め、ステップ＃５に
進む。

【００２７】ステップ＃５の検索領域設定工程におい
て、前記一つ目の標準パターンａに最も良く一致する第
１部分パターンを検出した位置から、前記標準パターン
ａ、ｂ間の相互位置関係に基づいて、他の標準パターン
ｂに対応する部分パターンが存在すると推定できる標準
パターン検索領域を少なくとも一つ設定し、ステップ＃
６に進む。

【００２８】ステップ＃６の第２切り出し工程におい
て、前記標準パターン検索領域から第２部分パターンを
逐次切り出し、ステップ＃７に進む。

【００２９】ステップ＃７の第２比較工程において、こ
れら第２部分パターンから、前記他の標準パターンｂに
最も良く一致する第２部分パターンの位置とその中にあ
る前記基準点Ｂの位置とを求める。若し、標準パターン
ｂに最も良く一致する第２部分パターンの位置が求まら
ない場合（総ての一致度がある値以下の場合）は、プリ
ント基板Ｋの不良もしくはプリント基板Ｋの供給状態の
不良と判断し、位置検出不可能の信号を出す。求まった
場合は、ステップ＃８に進む。

【００３０】ステップ＃８の演算工程において、前記第
１、第２比較工程で求められた少なくとも２つの前記基
準点Ａ、Ｂの位置と被検出位置Ｐ間の予め決まっている
前記相互位置関係から、位置検出対象物の被検出位置及
びプリント基板Ｋの水平面内での回転ずれを演算して求
める。

【００３１】次に、これを詳しく説明する。ステップ＃
１の標準パターン記憶工程で、標準パターンａ、ｂと、
基準点Ａ、Ｂと、被検出位置Ｐとそれらの相互位置関係
とが記憶されているので、プリント基板Ｋ上の基準点
Ａ、Ｂの位置が判れば、Ａ、Ｂ、Ｐの位置関係は、図４
に示すようになり、基準点Ａ、Ｂの座標をＡ（Ｘ_A、Ｙ
_A）、Ｂ（Ｘ_B、Ｙ_B）とすると、その距離ｒと方向θ
は夫々式（１）と式（２）によって求められ、これらの
値から正確にＰ点の座標を演算できる。

【００３２】

【数１】

【００３３】

【数２】

【００３４】又、プリント基板Ｋの水平面内の方向が正
しい場合の、Ａ点からＢ点への方向θ₀が予め記憶され
ているので、プリント基板Ｋの水平面内の方向がずれて
いる場合は、その回転ずれ角度αは、式（３）によって
求められ、実装する場合には、電子部品を水平面内で角
度αだけ回転させる必要がある。

【００３５】

【数３】

【００３６】本発明の位置検出装置の一実施例をプリン
ト基板の位置検出に使用した場合を図５に基づいて説明
する。

【００３７】図５において、本実施例は、標準パターン
記憶回路８、２６、２７、２８と切替え回路２９を有す
る標準パターン記憶手段と、撮像部１と前処理回路５と
２次元パターン記憶回路６を有する２次元パターン入力
手段と、第１切り出し手段と第２切り出し手段とを兼ね
る２次元パターン切り出し回路７と、第１比較手段と第
２比較手段との一部と検索領域設定手段とを兼ねる検索
領域記憶回路３０、３２、３３、３４と座標発生回路３
１と切換え回路３５と、第１比較手段と第２比較手段と
を兼ねる一致度検出回路９と比較回路１０とゲート１
１、１３と記憶回路１２、１４と切換え回路１５、１６
と記憶回路１７から２２と、演算手段２５とを有する。

【００３８】次に、本実施例の動作を説明する。撮像部
１からの映像信号４は、前処理回路５を経由して、２次
元パターン記憶回路６に記憶される。この２次元パター
ンに対して、検索領域記憶回路３２に設定された標準パ
ターン検索領域のみを座標発生回路３１により順次走査
し読出していく、走査の進行に伴って局部的な２次元パ
ターンが２次元パターン切り出し回路７により切り出さ
れ、その切り出された部分パターンと、標準パターン記
憶回路８に予め記憶しておいた標準パターンとの一致度
を、一致度検出回路９により求めていく。そして、この
一致度とこれまでの最大の一致度を記憶している記憶回
路１２の内容（初期状態では０を設定しておく）とを比
較回路１０により比較し、今回検出した一致度の方が大
きい場合にはゲート１１、１３を開いて、その時の座標
と一致度とを記憶回路１２、１４に記憶していく。これ
により、検索領域記憶回路３２に設定された前記標準パ
ターン検索領域内において、標準パターンとの一致度が
最も高い部分パターンの位置とその一致度が、夫々記憶
回路１４と１２に記憶される。

【００３９】そして、標準パターン記憶回路８の内容
を、切り換え回路２９によって、標準パターン記憶回路
２６、２７、２８に予め記憶させた内容に切り換えると
同時に、一致度と座標を記憶させる先も夫々切り換え回
路１５、１６を経由して１７、１８、１９と２０、２
１、２２に記憶させることにより、複数の標準パターン
に対応する部分パターンの位置と一致度を求めることが
できる。又この時、各標準パターンに対応する部分パタ
ーンの標準パターン検索領域についても、切り換え回路
３５により検索領域記憶回路３２、３３、３４に予め記
憶させた内容に切り換えることとする。但し、検索領域
記憶回路３３、３４には、第１の標準パターンの位置座
標に対する他の標準パターンの相対位置座標を記憶して
おき、第１の標準パターンに最も良く一致した部分パタ
ーンの位置座標（記憶回路２０の内容）とたしあわせて
標準パターン検索領域を設定する。そして、第１の標準
パターンに最も良く一致した部分パターンの位置座標を
検索する際には、位置座標記憶回路２０の内容を０に初
期化し、検索領域記憶回路３２の内容がそのまま標準パ
ターン検索領域として指定されるようにしておく。ここ
で、検索領域記憶回路３２の内容はプリント基板全体の
領域であり、検索領域記憶回路３３、３４の内容は、他
の標準パターンが存在すると推定される標準パターン検
索領域の位置座標を、第１の標準パターンの位置座標に
対する相対位置座標に置き換えたものである。そして、
各標準パターンの検索を行う前に、その前に検索した最
高の一致度を記憶する記憶回路１２の内容を０に初期化
し、前の最高の一致度が残らないようにする。以上のよ
うにして、先ず、第１の標準パターンに最も良く一致す
る部分パターンの位置を求め、第１の標準パターンの位
置座標に対する他の標準パターンの位置座標の相対位置
関係から、他の標準パターンに最も良く一致する部分パ
ターンが存在すると推定される標準パターン検索領域を
設定して、その領域のみを効率良く検索して、他の標準
パターンに最も良く一致する部分パターンの位置座標を
求める。その結果を演算回路２５に入力し、式（１）、
式（２）、式（３）に基づいた演算処理と、図２、図３
に示す基準点Ａ、Ｂと被検出位置Ｐとの相対位置関係か
ら、被検出位置Ｐの位置座標と、プリント基板Ｋの水平
面内での方向ずれαとを演算できる。但し、一致度が所
定値以下の場合は、一致する部分パターンが存在しない
と判定する。

【００４０】本発明の位置検出方法及びその装置は、上
記の実施例に限らず種々の態様が可能である、例えば、
検索領域記憶回路３２の内容は、実施例ではプリント基
板全体の領域になっているが、第１の標準パターンに対
して領域が限定された標準パターン検索領域であっても
良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明の位置検出方法及びその装置は、
第２以後の標準パターンに最も良く一致する部分パター
ンを検索する際に、この最も良く一致する部分パターン
が存在する標準パターン検索領域を設定し、検索する領
域を最小限に抑えることができるので、検索処理の高速
化のために、従来技術で行っている検索処理回路の並列
化が必要でなくなり、小規模な回路構成で高速処理かで
きるという効果を奏する。

【００４２】又、標準パターンに最も良く一致する部分
パターンを検索する領域が最小範囲に限られるので、標
準パターンに類似のパターンを誤検出する可能性が無く
なり、誤検出のない、安定した位置検出を行うことがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置検出方法の一実施例のフローチャ
ートである。

【図２】図１の原理図である。

【図３】図１の原理図である。

【図４】図１の原理図である。

【図５】本発明の位置検出装置の一実施例の構成図であ
る。

【図６】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１撮像部５前処理回路６２次元パターン記憶回路７２次元パターン切り出し回路８、２６、２７、２８標準パターン記憶回路９一致度検出回路１０比較回路１１、１３ゲート１２、１４、１７から２２記憶回路１５、１６、２９、３５切り換え回路２５演算回路３０、３２、３３、３４検索領域記憶回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林彰大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】標準パターン記憶工程で、位置検出対象
物の被検出位置とは別位置にあり、且つ、夫々一つずつ
の基準点を含んだ少なくとも２つの特定部分の２次元パ
ターンを夫々標準パターンとして、被検出位置とそれら
の相互位置関係と共に予め記憶し、２次元パターン入力
工程で、位置検出対象物の２次元パターンを映像信号と
して発信し、第１切り出し工程で、前記映像信号から第
１部分パターンを逐次切り出し、第１比較工程で、これ
らの第１部分パターンから、一つ目の前記標準パターン
に最も良く一致する第１部分パターンの位置とその中に
ある前記基準点の位置とを求め、検索領域設定工程で、
複数の前記標準パターン間の相互位置関係に基づいて、
前記一つ目の標準パターンに最も良く一致する第１部分
パターンを検出した位置から、他の標準パターンに対応
する部分パターンが存在すると推定できる標準パターン
検索領域を少なくとも一つ設定し、第２切り出し工程
で、前記標準パターン検索領域から第２部分パターンを
逐次切り出し、第２比較工程で、これら第２部分パター
ンから、前記他の標準パターンに最も良く一致する第２
部分パターンの位置とその中にある前記基準点の位置と
を求め、演算工程で、前記第１、第２比較工程で求めら
れた少なくとも２つの前記基準点の位置と被検出位置間
の予め決まっている前記相互位置関係から、位置検出対
象物の被検出位置を演算して求めることを特徴とする位
置検出方法。
【請求項２】演算工程で、位置検出対象物の被検出位
置を演算すると共に、基準点間の線分の方向が、正規方
向に対して水平面内で回転している角度を、位置検出対
象物の水平面内の回転角度として演算する請求項１に記
載の位置検出方法。
【請求項３】第２比較工程で、標準パターン検索領域
内の総ての第２部分パターンから、他の標準パターンに
最も良く一致する第２部分パターンを検索できない場合
には、位置検出対象物の被検出位置の検出不可能の信号
を発信する請求項１又は２に記載の位置検出方法。
【請求項４】夫々一つずつの基準点を含んだ少なくと
も２つの標準パターンを、被検出位置とそれらの相互位
置関係と共に予め記憶する標準パターン記憶手段と、位
置検出対象物の２次元パターンを映像信号として発信す
る２次元パターン入力手段と、前記映像信号から第１部
分パターンを逐次切り出す第１切り出し手段と、これら
の第１部分パターンから、一つ目の前記標準パターンに
最も良く一致する第１部分パターンの位置とその中にあ
る前記基準点の位置とを求める第１比較手段と、複数の
前記標準パターン間の相互位置関係に基づいて、前記一
つ目の標準パターンに最も良く一致する第１部分パター
ンを検出した位置から、他の標準パターンに対応する部
分パターンが存在すると推定できる標準パターン検索領
域を少なくとも一つ設定する検索領域設定手段と、前記
標準パターン検索領域から第２部分パターンを逐次切り
出す第２切り出し手段と、これら第２部分パターンか
ら、前記他の標準パターンに最も良く一致する第２部分
パターンの位置とその中にある前記基準点の位置とを求
める第２比較手段と、前記第１、第２比較手段で求めら
れた少なくとも２つの前記基準点の位置と被検出位置間
の予め決まっている前記相互位置関係から、位置検出対
象物の被検出位置を演算して求める演算手段とを有する
ことを特徴とする位置検出装置。