JPS58186880A - 画像入力装置 - Google Patents
画像入力装置Info
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- JPS58186880A JPS58186880A JP57070040A JP7004082A JPS58186880A JP S58186880 A JPS58186880 A JP S58186880A JP 57070040 A JP57070040 A JP 57070040A JP 7004082 A JP7004082 A JP 7004082A JP S58186880 A JPS58186880 A JP S58186880A
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- dimensional
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- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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- G06V10/10—Image acquisition
- G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
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- Character Input (AREA)
- Image Input (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、産業用ロボットもしくは広〈産業用自動機械
のための″眼″としての画像入力装置（センサ）の改良
に関する。
のための″眼″としての画像入力装置（センサ）の改良
に関する。
従来より、生産工程の自動化・効率向上を目的として、
種々の光学的なセンサが提案・実用化さｎている。なか
でも、最近のロボット化の波にのり、テレビカメラ等を
利用した゛眼″の開発はさかんに行われており、対象物
と背景との明暗が明確なものに限って実用化もさ扛始め
ている。
種々の光学的なセンサが提案・実用化さｎている。なか
でも、最近のロボット化の波にのり、テレビカメラ等を
利用した゛眼″の開発はさかんに行われており、対象物
と背景との明暗が明確なものに限って実用化もさ扛始め
ている。
しかしながら、対象物と背景との明暗差の少ないもの、
例えば溶接ワークのように表面にじみや錆や傷のあるも
のからその溶接線を抽出するような場合には、２値レベ
ルで画像をとり込むやり方では溶接線を認識することは
不可能で、多値レベル、すなわち画像の濃淡を区別する
ために、４〜８ビツトの階調にＡ／Ｄ変換してとり込む
やり方が試みられている。この方法は、前記２値画像に
比べ、格段にデータ数が増えるので、それを記憶するメ
モリの容量や計算する計算機の性能に大容量、高速性を
要求され、産業用の“眼″としては、価格的に見合わな
いのが現状である。しかし、これら対象物と背景との明
暗の分離が容易でないものは、数多く存在し、このため
の“眼″に対する要求はきわめて強いものがある。
例えば溶接ワークのように表面にじみや錆や傷のあるも
のからその溶接線を抽出するような場合には、２値レベ
ルで画像をとり込むやり方では溶接線を認識することは
不可能で、多値レベル、すなわち画像の濃淡を区別する
ために、４〜８ビツトの階調にＡ／Ｄ変換してとり込む
やり方が試みられている。この方法は、前記２値画像に
比べ、格段にデータ数が増えるので、それを記憶するメ
モリの容量や計算する計算機の性能に大容量、高速性を
要求され、産業用の“眼″としては、価格的に見合わな
いのが現状である。しかし、これら対象物と背景との明
暗の分離が容易でないものは、数多く存在し、このため
の“眼″に対する要求はきわめて強いものがある。
本発明は、このような背景を踏まえてなされたもので、
対象物と背景との明暗分離が困難な場合にも、十分に適
用できる産業用の眼”としての画像入力装置を提供せん
とするものである。
対象物と背景との明暗分離が困難な場合にも、十分に適
用できる産業用の眼”としての画像入力装置を提供せん
とするものである。
第１図は、本発明による装置の一構成例を示すもので、
この図をみても明らかなように本発明は、はぼ平行光束
にされた光束を対象物に投光し、その連続した投光スポ
ットの折れ曲がり点が対象の認識すべき稜線であること
から、この折れ曲がり位置を認識することにより物体の
形状や溶接線を検出せんとするものである。
この図をみても明らかなように本発明は、はぼ平行光束
にされた光束を対象物に投光し、その連続した投光スポ
ットの折れ曲がり点が対象の認識すべき稜線であること
から、この折れ曲がり位置を認識することにより物体の
形状や溶接線を検出せんとするものである。
以下、第１図に従って、本発明の詳細な説明する。
（Ｉ）はほぼ平行な光束を設定するための発光装置であ
って、例えばＬＥＤやレーザダイオードを光源１に用い
る場合には、平行光束にするだめのレンズ光学系２を必
要とするが、Ｈｅ−Ｎｅレーザのようなガスレーザ使用
の場合には、レンズ光学系２は不要の場合もある。この
ようにして設定した平行光束３は二次元走査装置（ＩＩ
）に入力される。この二次元走査装置（ｎ）は、例えば
２個のガルバノメータ４，５で構成してもよいし、Ｔ
ｅ Ｏ２素子を利用した光偏向素子等を２個利用しても
よい。
って、例えばＬＥＤやレーザダイオードを光源１に用い
る場合には、平行光束にするだめのレンズ光学系２を必
要とするが、Ｈｅ−Ｎｅレーザのようなガスレーザ使用
の場合には、レンズ光学系２は不要の場合もある。この
ようにして設定した平行光束３は二次元走査装置（ＩＩ
）に入力される。この二次元走査装置（ｎ）は、例えば
２個のガルバノメータ４，５で構成してもよいし、Ｔ
ｅ Ｏ２素子を利用した光偏向素子等を２個利用しても
よい。
いずれにしても、そのうちの１個は平行光束を一軸（Ｘ
軸）方向に走査させるもので、残りの１個は前記−軸に
直角な一軸（Ｙ軸）方向に走査させるものである。図で
は、対象物としての溶接ワーク６に平行光束を投光走査
させた例を示しである。
軸）方向に走査させるもので、残りの１個は前記−軸に
直角な一軸（Ｙ軸）方向に走査させるものである。図で
は、対象物としての溶接ワーク６に平行光束を投光走査
させた例を示しである。
さて、このようにして投光さｎたスポット像７を検出す
るのが、レンズ系８および二次元光電変換素子９とで構
成さ扛る二次元光電変換装置（Ｉｌｌ）である。ここに
、二次元光電変換素子９は例えば位置検出素子（ＰＳＤ
素子）が考えられ、スポット像７の位置は、ＰＳＤ素子
の中心を原点とする二次元座標のアナログ電圧として出
力される。次に（問は前記光電変換装置（１）の出力を
メモリ素子１ｏの中へとり込むだめの装置であって、１
１は光電変換素子制御回路、Ａ／Ｄ変換回路およびメモ
リ素子１０とのインターフェース回路からなる回路であ
り、また１２はメモリ素子１ｏにとり込むタイミングに
合わせて、走査装置（…）や発光装置（１）およびＡ／
Ｄ変換回路１１等の各タイミングをとるための制御回路
である。なお、メモリ素子１ｏの内容は必要に応じて他
の中央処理装置（ＣＰＵ）から読み取ることも可能であ
る。
るのが、レンズ系８および二次元光電変換素子９とで構
成さ扛る二次元光電変換装置（Ｉｌｌ）である。ここに
、二次元光電変換素子９は例えば位置検出素子（ＰＳＤ
素子）が考えられ、スポット像７の位置は、ＰＳＤ素子
の中心を原点とする二次元座標のアナログ電圧として出
力される。次に（問は前記光電変換装置（１）の出力を
メモリ素子１ｏの中へとり込むだめの装置であって、１
１は光電変換素子制御回路、Ａ／Ｄ変換回路およびメモ
リ素子１０とのインターフェース回路からなる回路であ
り、また１２はメモリ素子１ｏにとり込むタイミングに
合わせて、走査装置（…）や発光装置（１）およびＡ／
Ｄ変換回路１１等の各タイミングをとるための制御回路
である。なお、メモリ素子１ｏの内容は必要に応じて他
の中央処理装置（ＣＰＵ）から読み取ることも可能であ
る。
本発明では、上記のように制御回路１２によって装置全
体のタイミングがとらｎるので二次元走査装置（Ｉｔ）
と光電変換装置（ＩＩＩ）の位置関係が明確であれば、
光電変換素子９の信号にもとすいて、ワーク６土のスポ
ット像７の光電変換素子９の面を原点とする三次元座標
を計算することも可能である。
体のタイミングがとらｎるので二次元走査装置（Ｉｔ）
と光電変換装置（ＩＩＩ）の位置関係が明確であれば、
光電変換素子９の信号にもとすいて、ワーク６土のスポ
ット像７の光電変換素子９の面を原点とする三次元座標
を計算することも可能である。
また発光装置（１）も必要な時のみ発光させるため、連
続発光の場合に比べ、瞬時的に大出力のビームを出しう
る利点がある。
続発光の場合に比べ、瞬時的に大出力のビームを出しう
る利点がある。
また本発明では、発光装置に特定波長の光（例えば、レ
ーザダイオードとして、λ＝８３０ｎｍ）を使用し、か
つそれを前記制御回路１２の信号に同期させて発光させ
、レンズ系８に干渉フィルタを付加し、また回路１１に
前記発光周波数の信号を通すバンドパスフィルタを付加
すｎば、より外乱光ノイズに強い画像入力装置を構成で
きる。
ーザダイオードとして、λ＝８３０ｎｍ）を使用し、か
つそれを前記制御回路１２の信号に同期させて発光させ
、レンズ系８に干渉フィルタを付加し、また回路１１に
前記発光周波数の信号を通すバンドパスフィルタを付加
すｎば、より外乱光ノイズに強い画像入力装置を構成で
きる。
次に第２図の本発明による応用例について説明する。
図において、７はスポット像、１３は溶接ワーク、１４
は本発明による装置（センサ）、１６は溶接線である。
は本発明による装置（センサ）、１６は溶接線である。
この例は、同図（八に示すように、隅肉溶接の開始点Ｓ
を検出し、さらに溶接線１５を検出するためのセンサと
して応用した場合の一例である。この場合、もし平行光
束の走査が一次元（例えば第１図Ｘ軸のみ）のものであ
れば、同の）に示すように投光さ扛たスポット像７の折
扛曲がり点Ｐ１ から、Ｐｌ が溶接線１５上の一点で
あることはわかるが、溶接開始点Ｓを見つけるためには
、このセンサ１４を順次一定方向に移動させて、平行光
束を走査させて２２点を得、この操作を繰り返踵折れ曲
がり点がなくなるまで行うことが要求される。この方法
は、時間が多くかかりすぎて非能率である。
を検出し、さらに溶接線１５を検出するためのセンサと
して応用した場合の一例である。この場合、もし平行光
束の走査が一次元（例えば第１図Ｘ軸のみ）のものであ
れば、同の）に示すように投光さ扛たスポット像７の折
扛曲がり点Ｐ１ から、Ｐｌ が溶接線１５上の一点で
あることはわかるが、溶接開始点Ｓを見つけるためには
、このセンサ１４を順次一定方向に移動させて、平行光
束を走査させて２２点を得、この操作を繰り返踵折れ曲
がり点がなくなるまで行うことが要求される。この方法
は、時間が多くかかりすぎて非能率である。
本発明では、二次元走査を用いるので同図（Ｃ）に示す
ように一度に８点や溶接線１５の傾き方向も判明でき、
きわめて効率がよい。なお、８点の検出精度は、走査の
きめの細かさによシ決めらｎる。
ように一度に８点や溶接線１５の傾き方向も判明でき、
きわめて効率がよい。なお、８点の検出精度は、走査の
きめの細かさによシ決めらｎる。
以上の例は、平行光束ビームをテレビカメラの走査と同
じように走査した例であって、本発明では、特に走査の
形態を拘束するものではない。
じように走査した例であって、本発明では、特に走査の
形態を拘束するものではない。
第３図は、第１図における装置（ＩＶ）の一実施例を示
したもので、光電変換素子としてＰＳＤ素子を使用した
場合を示している。ＰＳＤ素子からの出力信号は、ＰＳ
Ｄ素子制御回路１６を介して、Ｘ軸、Ｙ軸信号に分けら
れ、マルチプレクサ１７に入力さｇ、ＣＰＵ１８の選択
信号に従って順次Ａ／Ｄ変換回路１９に入力される。そ
こでＡ／Ｄ変換されたデータは、メモリ装置２ｏに記憶
される。
したもので、光電変換素子としてＰＳＤ素子を使用した
場合を示している。ＰＳＤ素子からの出力信号は、ＰＳ
Ｄ素子制御回路１６を介して、Ｘ軸、Ｙ軸信号に分けら
れ、マルチプレクサ１７に入力さｇ、ＣＰＵ１８の選択
信号に従って順次Ａ／Ｄ変換回路１９に入力される。そ
こでＡ／Ｄ変換されたデータは、メモリ装置２ｏに記憶
される。
ここでのメモリ装置２ｏへの取り込みタイミングは、Ａ
／Ｄ変換のタイミングと等価である。
／Ｄ変換のタイミングと等価である。
さて、走査装置には、ガルバノメータ４，５を使用し、
このタイミングおよび回転角の制御は、ＣＰＵ１ Ｂか
らのガルバノメータ角度制御ディジタル出力を、マルチ
プレクサ２１を介して、Ｄ／Ａ変換回路２２に入力し、
バッファ回路２３を介してガルバノメータ４，５に出力
することで得ている。また発光源１としては、レーザダ
イオードを使用し、この発光タイミングもまたＣＰｏｌ
８からの発光指令パルスをＮＡＮＤゲート２４．ＮＯ
Ｔゲート２６．抵抗２６．２７およびコンデンサ２８で
構成した同期式発振回路に入力し、その出力をバッファ
回路２９を介することで制御している。
このタイミングおよび回転角の制御は、ＣＰＵ１ Ｂか
らのガルバノメータ角度制御ディジタル出力を、マルチ
プレクサ２１を介して、Ｄ／Ａ変換回路２２に入力し、
バッファ回路２３を介してガルバノメータ４，５に出力
することで得ている。また発光源１としては、レーザダ
イオードを使用し、この発光タイミングもまたＣＰｏｌ
８からの発光指令パルスをＮＡＮＤゲート２４．ＮＯ
Ｔゲート２６．抵抗２６．２７およびコンデンサ２８で
構成した同期式発振回路に入力し、その出力をバッファ
回路２９を介することで制御している。
次に本発明の装置を溶接線の認識に利用した具体例につ
いて述べる。第１図の光源１としては、レーザダイオー
ド（λ＝８３０ｎｍ）で、発光周期は１０ＫＨ２，４，
５はガルバノメータで、ガルバノメ〜り４の走査周期は
５０Ｈ２、同５のそれは２ ｃｓ Ｈｚ である。すな
わち、ガルバノメータ５の角度を一定にした状態で、ガ
ルバノメータ４の走査を行い、−走査が完了すると、ガ
ルバノメータ５を一定角度傾けてまたガルバノメータ４
の走査を行うわけである。走査ピッチは、ワーク面上の
寸法に換算して、ガルバノメータ４は０．３ Ｍ 、同
５は１萌に相当する。またセンサとワーク間距離は１０
０ ｍである。Ａ／Ｄ変換素子は各８ビット稍度、メモ
リ素子へのとり込みは１０ ＫＨｚ である。この場
合、溶接開始点の検出精度は、溶接線方向で±１藺、溶
接線に直角方向で±０．３鰭であった。また干渉フィル
タやバンドパスフィルタの使用により、検出点近傍３０
ｍ５＋のところで、アーク溶接を行っても検出に支障は
なかった。
いて述べる。第１図の光源１としては、レーザダイオー
ド（λ＝８３０ｎｍ）で、発光周期は１０ＫＨ２，４，
５はガルバノメータで、ガルバノメ〜り４の走査周期は
５０Ｈ２、同５のそれは２ ｃｓ Ｈｚ である。すな
わち、ガルバノメータ５の角度を一定にした状態で、ガ
ルバノメータ４の走査を行い、−走査が完了すると、ガ
ルバノメータ５を一定角度傾けてまたガルバノメータ４
の走査を行うわけである。走査ピッチは、ワーク面上の
寸法に換算して、ガルバノメータ４は０．３ Ｍ 、同
５は１萌に相当する。またセンサとワーク間距離は１０
０ ｍである。Ａ／Ｄ変換素子は各８ビット稍度、メモ
リ素子へのとり込みは１０ ＫＨｚ である。この場
合、溶接開始点の検出精度は、溶接線方向で±１藺、溶
接線に直角方向で±０．３鰭であった。また干渉フィル
タやバンドパスフィルタの使用により、検出点近傍３０
ｍ５＋のところで、アーク溶接を行っても検出に支障は
なかった。
以上述べてきたように本発明によれば、対象物と背景と
の明暗のつきがたいものの認識に特に有効であり、二次
元走査を行うことから、対象物の特徴点（例えば、溶接
ワークの場合であると溶接開始点やコーナ点等）の認識
も効率よく行うことができ、また光電変換素子の信号の
メモリ素子へのとり込みに同期させて、光源の発光や走
査タイミングを制御するので、三次元測定や光源の大出
力化による検出精度の向上等が図れる。干渉フィルタや
バンドパスフィルタを付加することで、アーク光等の光
ノイズのあるところでもスポット像を鼻好にとり込むこ
とが可能で、溶接をしながら溶接線を倣うセンサとして
も有効であることが確認された。したがって産業用ロボ
ットの眼”として十分に使用できるものであり、その産
業性は犬なるものである。
の明暗のつきがたいものの認識に特に有効であり、二次
元走査を行うことから、対象物の特徴点（例えば、溶接
ワークの場合であると溶接開始点やコーナ点等）の認識
も効率よく行うことができ、また光電変換素子の信号の
メモリ素子へのとり込みに同期させて、光源の発光や走
査タイミングを制御するので、三次元測定や光源の大出
力化による検出精度の向上等が図れる。干渉フィルタや
バンドパスフィルタを付加することで、アーク光等の光
ノイズのあるところでもスポット像を鼻好にとり込むこ
とが可能で、溶接をしながら溶接線を倣うセンサとして
も有効であることが確認された。したがって産業用ロボ
ットの眼”として十分に使用できるものであり、その産
業性は犬なるものである。
第１図は本発明による画像入力装置の一実施例のブロッ
ク図、第２図（８）（Ｂ）（Ｑは本発明による装置を溶
接線、溶接開始点検出に適用した一例の説明図、第３図
は第１図における装置（ｆＶ）の一実施例のブロック図
である。 （１）・・・・・・はぼ平行光束を設定する手段、（Ｉ
ｔ）・・・・・二次元的に走査する手段、（１）・・・
・・・二次元光電変換手段、３・−・・・・平行光束、
６・−・・・・対象物（溶接ワーク）、７・・・・・・
スポット像、８・・−・・・レンズ系、９・・・・・・
二次元光電変換素子、１ｏ・・・・・・メモリ素子、１
１・・・・・・光電変換素子制御回路。 Ａ／Ｄ変換回路およびインターフェース回路からなる回
路、１２・・・・・・制御回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
ク図、第２図（８）（Ｂ）（Ｑは本発明による装置を溶
接線、溶接開始点検出に適用した一例の説明図、第３図
は第１図における装置（ｆＶ）の一実施例のブロック図
である。 （１）・・・・・・はぼ平行光束を設定する手段、（Ｉ
ｔ）・・・・・二次元的に走査する手段、（１）・・・
・・・二次元光電変換手段、３・−・・・・平行光束、
６・−・・・・対象物（溶接ワーク）、７・・・・・・
スポット像、８・・−・・・レンズ系、９・・・・・・
二次元光電変換素子、１ｏ・・・・・・メモリ素子、１
１・・・・・・光電変換素子制御回路。 Ａ／Ｄ変換回路およびインターフェース回路からなる回
路、１２・・・・・・制御回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (1)
- はぼ平行光束を設定する手段と、前記平行光束を二次元
的に走査する手段と、前記走査光が対象物に照射されて
得られるスポット像を検出する二次元光電変換手段と、
前記二次元光電変換手段の信号をメモリ素子へ読み込む
手段とから構成され、前記メモリ素子への読み込みタイ
ミングに同期させて前記平行光束の発光タイミングおよ
び二次元的に走査する走査タイミングを制御するように
構成したことを特徴とする画像入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070040A JPH0634223B2 (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 画像入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070040A JPH0634223B2 (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 画像入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186880A true JPS58186880A (ja) | 1983-10-31 |
| JPH0634223B2 JPH0634223B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=13420068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57070040A Expired - Lifetime JPH0634223B2 (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634223B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100310132B1 (ko) * | 1997-11-18 | 2001-11-15 | 신현준 | 2차원 레이저 스캐닝 시스템 |
| JP2008518195A (ja) * | 2003-10-03 | 2008-05-29 | オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド | 乗員検出システム |
| CN109008806A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-18 | 东莞市光劲光电有限公司 | 一种基于led智能灯定位的扫地机器人定位***及方法 |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57070040A patent/JPH0634223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100310132B1 (ko) * | 1997-11-18 | 2001-11-15 | 신현준 | 2차원 레이저 스캐닝 시스템 |
| JP2008518195A (ja) * | 2003-10-03 | 2008-05-29 | オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド | 乗員検出システム |
| CN109008806A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-18 | 东莞市光劲光电有限公司 | 一种基于led智能灯定位的扫地机器人定位***及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0634223B2 (ja) | 1994-05-02 |
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