JPS63223505A - 位置合わせ方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号を処理して二次元撮像装置の視野の
中にある物体の形状や面積を抽出しその位置を測定する
ことにより、所定の位置合わせを実現する方法及びその
方法を実施するために直接使用する装置に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の装置として特開昭６０−１８９７９３号
の「セグメント表示器の検査装置ｊがある。第４図はこ
の装置の内容を示すブロックであり、１は例えば電子チ
ューナに組み込まれた複数桁のセグメント表示器、２は
その表示器１の表示面を含む一定領域を撮像するＴＶカ
メラ、３はそのＴＶカメラ２からのアナログ映像信号を
２値化する回路、４はその２値化回路３から得られる２
値画像データの１画面分（静止画）をＤＭＡ転送で直接
格納可能な画像メモリ、５はそのメモリ４と同容量の演
算用メモリ　（後述のＣＰＵに含まれる。）、６は画像
処理及び表示器１の制御用のＣＰＵ、７はＣＰＵ６から
のセグメント駆動信号で表示器１を駆動するドライバー
である。

第５図はこの装置の作用説明図である。表示器１がＴＶ
カメラ２の撮像視野内に搬入されると、その位置で表示
器１を停止させ、１フレーム（画面）分の画像を撮像す
る。このとき、表示器１は無表示にしておき、これによ
って得られた画像データを初期データとして演算用メモ
リ５に格納する。第５図（ａ）はこの初期データの説明
図であり、撮像視野１０の中にチューナ１１が納まり、
その中の表示器１には何も表示されていない、この演算
用メモリ５へのデータ取込みにはＣＰＵ６が介在する。

次に、ＣＰＵ６によりチューナ１１の電源オンすると共
に表示信号を出力して表示器１を駆動する。この状態で
１フレ一ム分の画像データ（第２画像データ）を得て、
これをＤＭＡ転送で画像メモリ４に格納する。第５回申
）はこの第２画像データの内容を示す図であり、表示器
１にｒＥＣＬ　１２３」なる表示（セグメント点灯）が
なされている点が第５図（ａ）の表示内容と異なる。Ｃ
ＰＵ６はメモリ５．６内の２フレ一ム分の画像データを
ドツト単位で比較（排他的論理和をとる）し、不＝致部
分（変化部分）を抽出してその不一致画像データ（第３
画像データ）を画像メモリ４（又は演算用メモリ５）に
上書きする。

第５図（Ｃ）はこの第３画像データの内容を示す図であ
り、この時の変化分’ＥＣＬ　１２３Ｊが上記した表示
器１に表示される表示信号と一致していれば、表示器１
が正常に動作していると判断する。

この判断には第６図で示したソフトウェアスクリーンＷ
が用いられ、このスクリーンＷに対しセグメントＳの位
置が第６回申）に示すようにＸ方向にずれていたり、或
いはＹ方向にずれている場合はスクリーンＷの位置を修
正して表示器の良否を判定する。これには、各表示器１
に表示する内容を共通のパターンにしておいて、第３画
像データを格納した画像メモリ４上をサーチして変化部
分’ＥＣＬ１２３Ｊのエツジを検出し、そのエツジの中
心座標がＸ、Ｙ方向共に画像メモリ４上の定位置にある
か否かを検出する。第６図（ｂｌに示すように「ずれ１
がある場合は、その分ソフトウェアスクリーンＷの中心
座標を修正し、修正後のスクリーンＷで変化部分に対す
る良否判定を行う。これら一連の処理は全てＣＰＵ６の
ソフトウェアにより行なわれる。

第７図は特開昭５９−３５０６４号（認識方法及び認識
装置）で開示されているもので、組立品２１の中にある
円形の穴２２の位置を正確に測定し、この穴２２内にマ
ニプレータ２３で円筒状の部品２４を差し込む場合、撮
像装置２５で組立品２１を撮像して、映像情報処理回路
２６に送り、この映像情報処理回路２６で、予め分かっ
ている特定形状部分である穴２２のおよその中心Ｐを基
に、第８図に示す映像情報から複数個の部分映像情報、
例えば４つの長方形の中の映像情報Ａ−Ｄを切り出し、
その中の映像情報の分布状態、例えば色或いは明るさの
分布状態から、上、下、左、右のどちらにずれているか
を調べ、そのずれの量を演算することにより、穴２２の
位置を正確に測定するようにしたものである。

しかし、上記したような技術では、物体の大体の位置が
分かっていることが前提条件として挙げられる。従って
、ずれが大きい場合や複数のパターン等からなる複雑な
パターンの場合は、その判別が難しく、検査の自動化等
がし難いという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、既知位置情報を含む特定の形状の物体
像を、異なる座標系にある撮像装置で撮像して物体座標
系を仲介して両座種糸の対応をとることにより、容易に
装置としての所望の位置合わせを実現することにある。

〔発明の構成〕

このために本発明の位置合わせ方法は、対象物体上に表
示した位置合わせ用パターンの該対象物体上に設定した
第一の座標系における座標値と、上記二次元撮像装置に
より上記位置合わせ用パターンを撮影して上記二次元撮
像装置の視野上に設定した第二の座標系における座標値
を求め、該両座標値から上記対象物体と上記二次元撮像
装置相対位置を求め、該相対位置と上記第二の座標系座
標値から、上記二次元撮像装置上の領域を対象物体上の
領域に一義的に対応させるようにした。

またこの方法を実施するために直接使用する装置は、対
象物体上に表示した位置合わせ用パターンの該対象物体
上に設定した第一の座標系における座標値を求める手段
と、上記二次元撮像装置により上記位置合わせ用パター
ンを撮影して該二次元撮像装置の視野上に設定した第二
の座標系における座標値を求める手段と、該両座標値か
ら上記対象物体と上記二次元撮像装置の相対位置を求め
る手段と、座標変換手段とを具備し、上記相対位置と上
記第二の座標系座標値とから上記座標変換手段により上
記二次元撮像装置上の領域を上記対象物体上の領域に一
義的に対応させるように構成した。

〔実施例〕

まず、対象物位置決め精度は主として次の３項目から影
響を受ける。

■、ＸＹステージ等の対象物移送手段の位置決め精度 ■、対象物と移送手段との取付誤差 ■、対象物自身の寸法のバラツキ 従って、対象物の総合の位置決め精度は、これらの和（
■十〇＋■）となり、単純には各項の絶対値を小さくす
ることがその精度向上につながる。

しかし、このためのコスト負担は著しく大きくなり、ま
た事実上限界があって所望の精度を実現することができ
ない場合もある。そこで、本発明では対象物の目的部分
をセンサで検出して、・実際の誤差を事実上修正する方
法を採っている。

即ち、本発明では、位置情報を持った形状一定の単一パ
ターン或いは属性の異なる基準パターンの並びからなる
複数パターンを位置決め用パターン（位置表示パターン
）として用い、画像処理によりその中心座標等を求めて
座標計算を行い、二次元撮像装置座標系と物体座標系と
の対応をとることにより、等価的に位置合わせを行う。

対象物に平面ディスプレイ等の表示体を用いた場合、表
示面上に画素に対応した座標系が設定されてその位置が
既知となり、また位置合わせ用のパターンも自由に生成
することが可能となる。しかし、ディスプレイそのもの
が検査対象となる場合には、画素中に欠陥が含まれてい
ることが想定される。従って、位置合わせ用パターンの
設定に当たっては多少の欠陥も許容できるようなパター
ンの設定が必要となる。

このために、雑音除去を目的とした前処理等の取り易い
テストパターンの設定が望まれるが、例えば形状情報が
既知の矩形のパターン１個を設定すること等により、雑
音的な点欠陥による影響等は当初から除外することが可
能である。以下詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の概要の説明図である。３１
は被試験対象、３２は任意の倍率に設定されたセンサの
視野である。被試験対象３１の全領域はセンサの視野３
２で一度に取り込むことができないので、ハツチング部
Ｅ−Ｊに示すように複数の領域部分に分けて取り込む。

第１図では分かり易くするため、被試験対象３１とセン
サの視野３２の分解能を等しく　（等面積で）示したが
、無給等しい必要はなく、また形もそれぞれ異なっても
一向に差しつかえない、但し、１回に取り込む対象とな
る領域（有効視野）は位置合わせ誤差を吸収するために
、センサの視野３２より小さくなっている。従って、被
試験対象３１の全領域は、互いにセンサ視野３２が重な
るように全面を走査することよりカバーできる。このよ
うにして被試験対象３１に対するデータがセンサに取り
込まれる。従って、被試験対象３１の座標値（Ｘｉ、、
Ｙｉ）はセンサ系の座標値（ｘｔ　、　）’ｔ　）を用
いて次のように算出できる。

Ｘ　ｉ　＝Ｘｏ−ｘ０−１−ｘ、　　　　　　　−・−
１１Ｙｉ＝Ｙｏ　　ｙ、＋ｙｔ　　　　　　　・・・（
２）但し、Ｘｉ：被試験対象系座標におけるＸ座標値Ｘ
Ｏ：位置合わせ用パターンの被試験対象系座標における
中心のＸ座標値 ｘｏ　：位置合わせ用パターンのセンサ系座標における
中心のＸ座標値 Ｙｉ：被試験対象系座標におけるＹ座標値Ｙｏ：位置合
わせ用パターンの被試験対象系座標における中心のＸ座
標値 ｙｏ　：位置合わせ用パターンのセンサ系座標における
中心のＸ座標値 ｘｉ　：センサ系座標におけるＸ座標値ｙｉ　：センサ
系座標におけるＸ座標値具体的な手順としては、まず被
試験対象３１上に位置合わせ用パターンを表示し、その
基準点を定める。次にセンサによりその位置合わせ用パ
ターンの撮像結果から基準点を算出し、両基準点を用い
て両座標値間の補正値を求める。この補正値を参照して
センサ座標の被試験対象座標への変換を行う。

第２図はこの関係を示した図であり、第２図（ａ）は位
置合わせを、申）は実際の被試験対象の座標値の算出例
を示す。この第２図における符号３３はセンサの視野３
２をその中心（ハツチング部）が被試験対象の基準点（
ハツチング部）と重なるようにおいた場合のセンサ視野
である。また、第２図（ａ）におけるｘ印の網掛は部は
「位置合わせ用パターン」を示す矩形領域であって画素
数３×３の領域からなり、その中心座標は（Ｘｏ、ＹＯ
）＝（２，２）である。センサの視野３２は５×５の分
解能であり、説明を容易にするため、画素サイズは被試
験対象の画素サイズと同じとしている。

センサ視野３２の×印の網掛は部（第２図（ｂ））は位
置合わせ用パターンの撮像結果を示すものであり、パタ
ーンから算出した中心座標は（Ｘｏ　、）’ｏ　）−（
３，３）となる。位置合わせはこの座標（Ｘｏ、Ｙｏ）
と（Ｘｏ　、３’ｏ　）とが一致するように座標値を補
正することにより行う。被試験対象３１上の座標値０（
ｉＳＹｉ）はセンサ座標値（Ｘ　＝、ｙ＝＞を用いて前
記した式（１）、（２）により求める。

第３図は位置合わせ用パターンの属性値に位置情報を持
たせたパターン例の概念図である。矩形のパターンにお
ける縦横比と面積によりその基準位置を一義的に定義し
ている。第３図において縦横比が１で面積が９のものは
（ｋ）のパターンであり、また縦横比が０．７５のもの
は（１）のパターンというようにその属性が決まり、そ
の基準位置（ハツチング部）は各々（６，６）、（１０
，６）となっている。

第１図においては図形情報と位置情報とが別々であり、
この場合は何等かの原因（例えば制御系の停電等）で位
置情報を失った場合には、現在値を正しく認識すること
が困難であるが、第３図に示した場合はパターン自体に
位置情報を持っているので、容易に現在値を検証するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、車にセンサ視野内
に位置合わせ用パターンを捉えるだけで位置検出が可能
となり、視覚情報の収集に当たっては厳密な位置合わせ
動作は必要とせず、しがも簡単な座標計算により微細な
位置合わせが可能であり、ＸＹステージ等の移送手段に
対する要求端′度を緩和し同一精度を確保するためにも
低価格で汎用性の高いシステムを実現することができる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図（ａｌは位
置合わせの説明図、（ｂ）はセンサ視野内の位置合わせ
用パターンの説明図、第３図は位置合わせ用パターンの
別の例を示す説明図、第４図は従来のセグメント表示器
の検査装置のブロック図、第５図（ａｌ〜（Ｃ）はその
作用説明図、第６図（ａ）、山）はずれ検出の説明図、
第７図は従来の認識装置の説明図、第８図はその認識装
置の作用説明図である。 ３１・・・被試験対象、３２．３３・・・センサの視野
。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 ３２　　　　　　　　　　　　　　　５ン　　　　　　
　　　　　　５ｚ第２回 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（１））第３図 ゝ−一）−ｍ−′

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）、視野が対象物体よりも狭い二次元撮像装置を複
   数回走査して該対象物体全体を撮影する方法において、 該対象物体上に表示した位置合わせ用パターンの該対象
   物体上に設定した第一の座標系における座標値と、上記
   二次元撮像装置により上記位置合わせ用パターンを撮影
   して上記二次元撮像装置の視野上に設定した第二の座標
   系における座標値を求め、該両座標値から上記対象物体
   と上記二次元撮像装置相対位置を求め、該相対位置と上
   記第二の座標系座標値から、上記二次元撮像装置上の領
   域を対象物体上の領域に一義的に対応させることを特徴
   とする位置合わせ方法。
2. （２）、上記位置合わせ用パターンとして、視野内の基
   準位置に唯一存在するパターンを用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の位置合わせ方法。
3. （３）、上記位置合わせ用パターンとして、少なくとも
   １つのパターンを有し、該パターンの形状が相互に区別
   可能な特徴をもち、該パターン形状から基準位置を一義
   的に決めることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の位置合わせ方法。
4. （４）、上記位置合わせ用パターンとして、少なくとも
   １つのパターン有し、該パターン相互の相対位置関係か
   ら基準位置を一義的に求めることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の位置合わせ方法。
5. （５）、視野が対象物体より狭い二次元撮像装置を複数
   回走査して該対象物体全体を撮影する装置において、 該対象物体上に表示した位置合わせ用パターンの該対象
   物体上に設定した第一の座標系における座標値を求める
   手段と、上記二次元撮像装置により上記位置合わせ用パ
   ターンを撮影して該二次元撮像装置の視野上に設定した
   第二の座標系における座標値を求める手段と、該両座標
   値から上記対象物体と上記二次元撮像装置の相対位置を
   求める手段と、座標変換手段とを具備し、上記相対位置
   と上記第二の座標系座標値とから上記座標変換手段によ
   り上記二次元撮像装置上の領域を上記対象物体上の領域
   に一義的に対応させるようにしたことを特徴とする位置
   合わせ装置。
6. （６）、上記位置合わせ用パターンがパターン生成手段
   により生成され、該位置合わせ用パターンとして視野内
   の基準位置に唯一存在するパターンを用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第５項記載の位置合わせ装置。
7. （７）、上記位置合わせ用パターンがパターン生成手段
   により生成され、該位置合わせ用パターンとして少なく
   とも１つのパターンを有し、該パターン形状が相互に区
   別できる特徴をもち、該パターン形状から基準位置が一
   義的に決められるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載の位置合わせ装置。
8. （８）、上記位置合わせ用パターンがパターン生成手段
   により生成され、該位置合わせ用パターンとして少なく
   とも１つのパターンを有し、該パターンの相対位置関係
   から基準位置が一義的に決められるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の位置合わせ装置。