JPS6180003A - 実長換算補正機能付き視覚システム - 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、ワーク等の物体を視覚センサにより撮像して
得た撮像情叩を処理して前記物体の面積周囲長等の特徴
値や物体の重心等の位置を検出する視覚センサ処理シス
テムに関し、特に、視覚センサ座標系の実長の補正方式
に関する。

従来の技術 従来、ロボットを含むシステムを自動化する為に、ＣＣ
Ｄ固体カメラ等の視覚センサを使用して物体の位置や特
徴値を求め、これらの情報から物体の種別を判別し、種
別や位置をロボットに通知することが行なわれている。

この場合、物体の位置は、物体を視覚センサにより撮像
したときの画面が例えば第３図の１に示すものとすると
、物体２の例えば重心Ｐを算出し、視覚センサ座標系Ｘ
Ｙにおける重心Ｐの座標（Ｘｐ、Ｙｐ）を物体２の位置
とする。今、視覚センサ座標系ＸＹのＸ軸。

Ｙ軸方向のスケール（視覚センサの画素配列方向に座標
軸をとる場合、視覚センサの単位画素長に等しい）が共
にｍとすると、重心Ｐは視覚センサ座標系Ｘ、ＹのＸ軸
から距離ＩＩｍＸｐだけ離れ、Ｙ軸方向から距Ｐｈ１１
　ｍ　Ｙ　ｐだけ離れた位置にあることが判り、視覚セ
ンサ座標系ｘｙの原点０の位置を口ポット側に教示して
おき、ｍＸｐ、ｍＹｐのデータをロボットに通知してや
れば、ロボットは物体２の重心の位置を判別することが
可能となる。また、一般に、物体の特徴値としては、面
積１周囲長、最大径、最小径、平均径、孔の個数、形状
の複雑度等が採用され、第３図に示したように物体を撮
像したのち、その撮像信号を処理することで物体２の特
徴値を求める。この場合も、例えば面積を例にとれば、
物体２が占める画素の個数に単位画素の面積（Ｘ軸のス
ケールとＹ軸のスケールを乗じた値）を掛けた値を物体
２の面積としている。

物体の特徴値を使用した物体の識別は、基準となる複数
種の物体の特徴値を上述した方法で算出してメモリに予
め記憶させておき、被識別物体の特徴値をメモリに記憶
した基準の特徴値と比較することにより被識別物体が予
め予定された複数種別の物体の内のいずれのものである
かを判別するものであり、この識別結果をロボットに通
知してやることにより、ロボットに物体の種別に応じた
動作を行なわせることが可能となる。

ところで、従来のこの種システムにおいては、視覚セン
サと被識別物体との距離が常に一定であることを前提と
している。この為、被識別物体の識別処理を行なう段階
（実行時）には、教示時に覚えこませた視覚センサ座標
系のスケールｍをそのまま使用して物体の位置、特徴値
を算出している。

しかしながら、搬送器上に載せられて搬送される物体を
搬送器の上方から視覚センサにより撮像する場合、物体
の上面が撮像されることになり、搬送器と視覚センサと
の距離が一定であっても、物体の高さが変ると物体の上
面と視覚センサとの距離は常に一定にならない。この為
、例えば第４図に示すように、視覚センサの視野が同図
の直線３ａ、３ｂで挾まれた範囲とすると、遠くに置か
れた平面４と近くに置かれた平面５とは同一の面積であ
ると判別してしまう。同様な問題は、周囲長、最大径、
最小径、平均径や、物体の重心の位置情叩についても生
じ、また、物体が置かれる平面が上下方向に変化する環
境下でも生じる。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような従来の問題点を解決したもので、視
覚センサと物体との距離が変っても、正しく物体の特徴
値や位置を算出できるようにすることにある。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、対象物体を視覚
センサにより撮像して得た撮像情報を処理して前記対象
物体の特徴値と位置を検出する視覚システムにおいて、
オートフォーカス機構と被写体までの距離を算出する機
能を有する視覚センサと、前記視覚センサの座標系の基
準スケールを前記視覚センサから所定の距離ｐ０に配置
した平面上の長さを基準として教示する手段と、実行時
に前記視覚センナから出力される距離情報１１と前記所
定距離ｌｏとの比に応して補正した前記対象物体の特徴
値と位置を求める手段とを設ける。

実施例 第１図は本発明を実施するシステムのハードウェア構成
の一例を示すブロック図であり、１０はオートフォーカ
ス機構と被写体までの距離を算出する機能を有する視覚
センサであり、その撮像信号はモニタテレビ１１と２値
化回路１２に入力され、距離情報はインクフェイス回路
１３を介してマイクロコンピュータ１４に読取られる。

２値化回路１２は撮像信号を所定の闇値と比較すること
により例えば物体部分が“１”、背景部分が“０”とな
る２値化撮像信号を発生し、フレームメモリ１５はこの
２値化撮像信号を１画面分記憶する。マイクロコンビ、
−夕１４は、＼データバス、アドレスバス、コントロー
ルバスヲ含むバス１６を介して、フレームメモリ１５．
インクフェイス回路１３．キーボード１７゜ＲＡＭ１８
．ＣＲＴ１９に接続される。キーボード１７は本システ
ムを教示モード、実行モードに変更する指令や各種の指
令、データを入力する為のキーを有する。ＣＲＴ　１９
はフレームメモリ１５に記憶された２値画像を表示させ
る為のものである。またＲＡＭ１Ｂは教示データの記憶
領域や演算用領域を有するメモリであり、インクフェイ
ス回路１３は距離情報の受は渡しの他に図示しないロボ
ットとの情報の受は渡しや、図示しない物***置検出器
からの検出信号の受は渡しを行なう。

オートフォーカス機構と被写体までの距離を算出する機
能とを有する視覚センサ１０としては、例えばＥｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ　Ｎｏｖ、１７，１９８３．ｐｐ、５４
−５６に記載されているような米ハネウェル社製のもの
を採用することができる。勿論、他の種類の視覚センサ
も使用することができる。

次に本実施例の作用を、教示時と実行時に分けて説明す
る。

〔教示時〕

■キーホード１７を操作してマイクロコンピュータ挿を
教示モードにする。

■視覚センサ座標系ＸＹの原点Ｏが視野の中心にくるよ
うに、且つＸ軸方向が視野の例えば横方向に一致し、Ｙ
軸方向が視野の縦方向に一致するように視覚センサ座標
系ＸＹを設定する。

■視覚センサ１０の視覚センサ座標系ＸＹの基準となる
スケールｍｓを教示する。ここで、基本となるスケール
とは、視覚センサ１０から所定の距離ｉ。

に配置した平面上の長さに基づいて設定したスケールを
いう。このようなスケールの教示は従来より各種の方法
が提案されており、任意の方法を採用して教示する。−
例を示せば、視覚センサ２から距ｆｅｌｔ　ｌ　ｏの平
面上に２個の図形をその重心を所定圧１ｆｆｉｌｌ　Ｌ
だけ離し且つＸ軸と平行に置き、この２個の図形を視覚
センサ１０で撮像させ、その２値化画像を処理して２個
の図形の重心をそれぞれ求めさせ、その重心間が視覚セ
ンサの画素数にして０個あった場合、Ｌ／ＤをＸ軸方向
の基準スケールとしてメモリ１８に記憶させる。同様に
してＹ軸方向のスケールをメモリ１８に記憶する。なお
、Ｙ軸方向のスケールがＸ軸方向と同一であればＹ軸方
向のスケールの教示処理は省略できる。以下、Ｘ軸とＹ
軸のスケールは等しいものとして説明する。

また、視覚センサ座標系の教示とスケールの教示とを同
時に行なわせることも可能である。スケールを教示させ
た際の距離β０は、基準距離としてメモリＩ８に記憶さ
せる。

■種別Ａの物体の上面が距離ｉ０になるように視覚セン
サ１０の視野内において撮像させ、２値化画像を処理さ
せて種別Ａの物体の特徴値を基準特徴値としてメモリ田
に記憶させる。同様にして、予定された全ての種別Ｂ、
　　Ｃの物体について上記と同様にしてその特徴値をメ
モリ比に記１．ａさせる。

〔実行時〕

■キーボード１７のキーを操作してマイクロコンピュー
タｌ＋を実行モードにする。

■図示しない１般送器により識別物体か視覚センサ１０
の視野内に入ると、これが図示しない検出器により検出
され、インタフェイス回路１３を介して入力された検出
器からの検出信号によりマイクロコンピュータ１４は例
えば第２図に示すような処理を実行する。

■先ず、２値化回路１２の１画面分の２値化画像信号を
フレームメモリ１５に取り込む。

■インクフェイス回路１３より距離情報Ｉ！、を読取り
、メモリ田に記憶された基準距離ｌｏとの比（ｊｉ！＋
／ｊ！ｏ）を基準スケールｍｓに乗することにより補正
されたスケールｍｓ“を求める。

■フレームメモリ１５の内容を処理して識別物体の重心
の位置を補正したスケールｍ　ｓ　’　の下に算出する
。

［相］フレームメモリ１５の内容を処理して識別物体の
各特徴値を補正したスケールｍｓ’　の下に算出する。

■算出した各特徴値をメモリ１８に記憶した基準特徴値
と逐次比較し、比識別物体がいずれの種別の物体である
かを識別する。

＠物体の識別結果と、物体の位置情報をインクフェイス
回路１３を介して図示しないロボットに通知する。

以上の実施例は、スケールを距離情ａｌ＋に応じて修正
し、物体の位置、特徴値を算出するようにしたが、スケ
ールは教示時のものを採用し、算出した位置、特徴値を
教示時の基準孔Ａｌｌ　７！ｏと実行時の距離７！１と
の比（βＩ／ｅｏ）で補正するようにしても同様の結果
が得られる。この場合、補正後の位置情報１周囲長、最
大径、最小径、平均径は、算出した位置情報に（β＋／
ｊ２ｏ）を乗することにより、また面積は算出した面積
に（１゜／βｏ）２を乗することにより求めることがで
きる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、オートフォーカス
機構と被写体までの距離を算出する機能を有する視覚セ
ンサを設け、教示時に、前記視覚センサの座標系のスケ
ールｍｓを前記視覚センサから所定の距離１！　０に配
置した平面上の長さを基準として設定し、実行時に、前
記視覚ヒンサから出力される距離情報１＋が出力された
場合、実行時のスケールを（Ｊ＋／７！ｏ）　　・ｍｓ
と補正したのち物体の位置、特徴値を算出するか、或は
教示時のスケールを下に算出した位置、特徴値を（ｊ２
＋／６ｏ）により補正するものであり、視覚センサと物
体との距離が変化しても、同一物体であれば、算出され
る面積１周囲長、最大径、最小径。

平均径や物体の位置は同しになり、物体の特徴値や位置
を物体と視覚センサとの距離に拘わらす常に正しく求め
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するシステムのハードウェア構成
例の一例を示すブロック図、第２図は本発明の実行時の
処理の一例を示すフローチャート第３図は視覚センサの
視野の一例を示す図、第４図は従来の問題点の説明図で
ある。 ＩＯは視覚センサ、１２は２値化回路、Ｉ３はインクフ
ェイス回路、１４はマイクロコンピュータ、１５は２値
化画像を記憶するフレームメモリ、１８は特徴値等を記
憶するＲＡＭである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対象物体を視覚センサにより撮像して得た撮像情報を処
   理して前記対象物体の特徴値と位置を検出する視覚シス
   テムにおいて、オートフォーカス機構と被写体までの距
   離を算出する機能を有する視覚センサと、前記視覚セン
   サの座標系の基準スケールを前記視覚センサから所定の
   距離ｌ＿０に配置した平面上の長さを基準として教示す
   る手段と実行時に前記視覚センサから出力される距離情
   報ｌ＿１と前記所定距離ｌ＿０との比に応じて補正した
   前記対象物体の特徴値と位置を求める手段とを具備した
   ことを特徴とする実長換算補正機能付き視覚システム。