JP2765181B2 - Visual device for moving work and work posture determination device - Google Patents
Visual device for moving work and work posture determination deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動するワークのワーク画像を得るための視
覚装置とワーク姿勢判別装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a visual device for obtaining a work image of a moving work and a work posture determination device.
自動組立ライン等においては、送給する部品(以下、
ワークという)に方向性がある場合、送給途中におい
て、その姿勢を判別し、不良姿勢のワークは選別機構で
排除するようにする。In an automatic assembly line, etc.,
If the work has a direction, the posture is determined during feeding, and a work in a bad posture is eliminated by a sorting mechanism.
〔発明が解決しようとする課題〕 このワーク姿勢の判別は、従来、ワーク送給路上にア
タッチメントを設ける等の機械的手段を用いて行ってい
るが、機械的手段では、ワークの形状によって、姿勢判
別ができないものがある他、ワークの形状が変わると、
アタッチメントも変更しなくはてならないので、ワーク
の変更が面倒であった。[Problems to be Solved by the Invention] This work posture determination is conventionally performed by using mechanical means such as providing an attachment on a work feed path. In addition to those that cannot be distinguished, and when the shape of the workpiece changes,
Since the attachment had to be changed, changing the work was troublesome.
近年、イメージセンサ、その画像出力を処理する画像
処理技術が発達してきたので、二次元イメージセンサ
(特に、CCDカメラ)を用いて移動しているワークを撮
像し、このイメージセンサの画像出力を処理してワーク
姿勢を判別する方法が提案されているが、この種のイメ
ージセンサの画像入力時間は、例えば1/60secと大きい
く、その画像出力の処理にも時間がかかるので、ワーク
移送速度、ワーク移送間隔に制約を受け、上記駆動組立
ライン等の処理能力を充分に高めることができないとい
う問題があり、また、画像処理装置が画像データ取り込
むタイミングを与えるために、ワークがイメージセンサ
の視野内に入ったことを検出する位置センサを別置する
必要ガアッた。In recent years, image sensors and image processing technology for processing the image output have been developed, so a moving workpiece is imaged using a two-dimensional image sensor (especially a CCD camera), and the image output of this image sensor is processed. Although the method of determining the posture of the work has been proposed, the image input time of this type of image sensor is large, for example, 1/60 sec, and it takes time to process the image output. There is a problem that the work transfer interval is restricted, and the processing capacity of the drive assembly line or the like cannot be sufficiently increased. In addition, since the image processing apparatus gives a timing to take in image data, the work must be within the field of view of the image sensor. It was necessary to provide a separate position sensor to detect the entry.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、画像入力
速度の速いライン型のCCDイメージセンサを用いて、上
記位置センサを用いることなく、移動するワークの二次
元画像を得ることができ、ワーク姿勢の判別を、前記し
た機械的手段では難しいワーク形状の場合でも、高速・
短時間に、かつ、ワーク移動速度の影響を受けることな
く正確に行うことができる移動ワーク用視覚装置とワー
ク姿勢判別装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described problems, and can obtain a two-dimensional image of a moving workpiece without using the position sensor by using a line-type CCD image sensor having a high image input speed. Even in the case of a workpiece shape that is difficult to determine by using the mechanical means described above,
It is an object of the present invention to provide a visual device for a moving work and a work posture discriminating device which can be accurately performed in a short time and without being affected by the moving speed of the work.
この発明は上記目的を達成するため、移動ワーク用視
覚装置は、ライン方向と交差する向きに移送されるワー
クを撮像するライン型のイメージセンサ、このイメージ
センサが順次送出する1ライン分の画像データを監視し
てその最初の変化により上記ワークの先端を検知し、こ
の変化前と同じ画像データへの変化により上記ワークの
後端を検知する物体検知回路、この物体検知回路がワー
クを検知している間、上記画像データを順次格納する画
像メモリを備える構成とし、 請求項2では、上記画メモリに格納される画像データ
は、イメージセンサが送出する画像データのうちの、ワ
ークを移送する装置に取着されたエンコーダのパルス出
力に同期させて取り出される画像データとした。In order to achieve the above object, the present invention provides a visual device for a moving work, comprising: a line-type image sensor for picking up a work transferred in a direction intersecting a line direction; and image data for one line sequentially transmitted by the image sensor. To detect the front end of the work by its first change, and to detect the rear end of the work by a change to the same image data as before the change, the object detection circuit detects the work The image data stored in the image memory is transmitted to an apparatus for transferring a workpiece among image data transmitted from an image sensor. The image data was taken out in synchronization with the pulse output of the attached encoder.
請求項3のワーク姿勢判別装置は、ワークのサンプル
画像を教示教示装置と、上記画像メモリ内の画像データ
を順次読み出して、上記教示装置により教示されたウイ
ンド内の画像データからワーク姿勢を判定する判定回路
を備え、上記ウインドは、上記サンプル画像に該サンプ
ル画像の前後反転画像を重ね合わせた場合の1つの非重
なり領域に設定される構成とした。According to a third aspect of the present invention, there is provided a work posture determining apparatus for sequentially reading a sample image of a work and image data in the image memory, and determining a work posture from image data in a window taught by the teaching device. A determination circuit is provided, and the window is set to one non-overlapping region when a front-back image of the sample image is superimposed on the sample image.
請求項4ではこの判別装置における画像メモリを少な
くとも2個としてメモリ切換回路を設け、このメモリ切
換回路は、物体検知回路のワーク先端検知タイミングも
しくはワーク後端検知タイミングに同期して、一方の画
像メモリを物体検知回路から切り離して判別回路に接続
するとともに他方の画像メモリを判別回路から切り離し
て物体検知回路に接続する構成とした。According to a fourth aspect of the present invention, a memory switching circuit is provided with at least two image memories in the discriminating device. Is separated from the object detection circuit and connected to the discrimination circuit, and the other image memory is separated from the discrimination circuit and connected to the object detection circuit.
請求項5のワーク姿勢判別装置は、ライン方向と交差
する向きに移送されるワークを撮像するライン型のイメ
ージセンサと、このイメージセンサが順次送出する1ラ
イン分の画像データを監視してその最初の変化により上
記ワークの先端を検知し、この変化前と同じ画像データ
への変化により上記ワークの後端を検知する物体検知回
路と、この物体検知回路がワークを検知している間、上
記画像データを順次格納する教示時用の画像メモリと、
上記ワークが所定の姿勢で移送された場合のワークのサ
ンプル画像を教示する教示装置、上記教示装置により教
示された少なくとも第1および第2のワーク特徴部分の
画像データを格納するテンプレート・メモリと、上記画
像データを入力されるマッチング・メモリ、このマッチ
ング・メモリ内のマッチング用画像データを上記ワーク
特徴部分の画像データと比較して両者のマッチングの有
無を判定する判定回路を備え、 上記第1および第2のワーク特徴部分の画像データは
上記サンプル画像の形状変化点より画像先端側と画像後
端側にそれぞれ設定されワーク画像部分と非ワーク画像
部分に亘って伸びる矩形枠内の画像データであり、上記
判定回路は、上記両テンプレートとマッチング・メモリ
の画像データとのマッチング順序に基づきワーク姿勢を
判別する構成とした。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a work posture determining apparatus for monitoring a line-type image sensor for picking up a work transferred in a direction intersecting with a line direction, and monitoring one line of image data sequentially transmitted by the image sensor. The object detection circuit detects the front end of the work by the change of the object, and detects the rear end of the work by the change to the same image data as before the change, and the image is detected while the object detection circuit detects the work. An image memory for teaching that sequentially stores data,
A teaching device for teaching a sample image of a work when the work is transferred in a predetermined posture, a template memory for storing image data of at least the first and second work characteristic portions taught by the teaching device, A matching memory for receiving the image data, a determination circuit for comparing the matching image data in the matching memory with the image data of the work characteristic portion to determine whether or not there is matching between the two; The image data of the second work characteristic portion is image data in a rectangular frame which is set on the image front end side and the image rear end side from the shape change point of the sample image and extends over the work image portion and the non-work image portion. The determination circuit determines a word based on the matching order between the two templates and the image data in the matching memory. In this configuration, the work posture is determined.
また、請求項6では、テンプレート・メモリは少なく
とも第1のワーク特徴部分の画像データを格納した第1
のライン・メモリと第2のワーク特徴部分の画像データ
を格納した第2のライン・メモリを有し、マッチング・
メモリは、前後段関係にあり先入れ先出し動作を行う第
1のライン・メモリと第2のライン・メモリを有し、イ
メージセンサから1画素分のデータを読込む毎に、両ラ
イン・メモリは最先に格納した1画素分のデータを判定
回路に送り出し、判定回路は、上記マッチング・メモリ
の第1のライン・メモリおよび第2のラインメモリから
順次送り出されるデータを、上記テンプレート・メモリ
の対応するライン・メモリにおけるk番地のデータと比
較する動作を繰り返す構成とした。According to a sixth aspect of the present invention, the template memory stores at least the first work feature portion image data.
And a second line memory storing the image data of the second work feature portion.
The memory has a first line memory and a second line memory which perform a first-in first-out operation in a front-back relationship, and each time one pixel of data is read from the image sensor, the two line memories are first. Is sent to the judgment circuit, and the judgment circuit sends the data sequentially sent from the first line memory and the second line memory of the matching memory to the corresponding line of the template memory. -The operation of comparing with the data at address k in the memory is repeated.
本発明の視覚装置では、移送されるワークをライン型
のイメージセンサで撮像し、物体検知回路が、このイメ
ージセンサが順次送出する1ライン分の画像データの最
初の変化により上記ワークの先端を検知し、この変化前
と同じ画像データへの変化により上記ワークの後端を検
知し、物体検知回路がワークを検知している間、上記画
像データが順次画像メモリに格納される。In the visual device of the present invention, the transferred work is imaged by the line-type image sensor, and the object detection circuit detects the leading end of the work by the first change of one line of image data sequentially transmitted by the image sensor. Then, the rear end of the work is detected by the change to the same image data as before the change, and the image data is sequentially stored in the image memory while the object detection circuit detects the work.
本発明のウイント設定によるワーク姿勢判別装置で
は、教示装置を用いて、サンプル画像に該サンプル画像
の前後反転画像を重ね合わせた場合の1つの非重なり領
域にウインドを教示し、この教示したウインドを判定回
路に設定して、この判定回路が取り込むワークの上記画
像データのうちワーク画像の上記ウインド内の画像デー
タがしきい値以上であるか以下であるかにより、ワーク
姿勢を判別させる。In the work posture determining apparatus according to the present invention, a window is taught to one non-overlapping area when a sample image is superimposed on a sample image by an inverted image of the sample image. A work attitude is determined based on whether the image data in the window of the work image among the image data of the work taken in by the determination circuit is equal to or greater than or equal to a threshold value.
また、本発明のワーク特徴部分の画像データを判定デ
ータとしているワーク姿勢判別装置では、上記サンプル
画像の形状変化点より画像先端側と画像後端側にそれぞ
れワーク画像部分と非ワーク画像部分に亘って伸びる矩
形枠を教示して該矩形枠内の画像データ(第1および第
2のワーク特徴部分の画像データ)をテンプレート・メ
モリに格納しておく。判定回路はマッチング・メモリが
格納した1ライン分のマッチング用画像データもしくは
1画素毎に更新されるイメージセンサ全画素のデータ
と、上記第1および第2のワーク特徴部分の画像データ
とのマッチングの有無を判別し、マッチングの順序が、
例えば、第1のワーク特徴部分の画像データとのマッチ
ング、次いで、第2のワーク特徴部分の画像データとの
マッチングである場合に、ワーク姿勢が所望の姿勢であ
ると判別する。Further, in the work posture determining apparatus of the present invention, in which the image data of the work characteristic portion is used as the determination data, the work image portion and the non-work image portion extend from the shape change point of the sample image to the image front end and image rear end, respectively. The image data (the image data of the first and second work feature portions) in the rectangular frame is stored in the template memory. The determination circuit performs matching between the matching image data for one line stored in the matching memory or the data of all pixels of the image sensor updated for each pixel, and the image data of the first and second work characteristic portions. Determine the presence or absence, the order of matching,
For example, if the matching is performed with the image data of the first work feature portion and then with the image data of the second work feature portion, it is determined that the work posture is the desired posture.
以下、本発明の1実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図において、10は搬送装置(コンベヤ)であっ
て、ワーク供給ラインAからワーク(1例を第4図に示
す)Wを自動移載されて選別ラインB側へ送給する。12
は搬送装置10のプーリ11に軸結されたパルスエンコーダ
である。このワークWは基部W1とこの基部W1の一方端面
から縮径して突出する台部W2からなる形状を有してお
り、以下の説明では、台部W2側が移動方向先頭側になる
向きをワークWの順方向姿勢とする。20は照明用光源で
あって、搬送装置10に移載されたワークWを、ワーク移
動方向(矢印方向)に対して直角をなす水平方向から照
射する。30はライン形イメージセンサ(この例では、ラ
イン型のCCDカメラ)であって、搬送装置10を挟んで光
源20と相対する位置にあり、搬送装置10上に移載され、
上記光源20により照射されているワークWを撮像し、そ
の画像データを信号Iのかたちで送出し、この画像デー
タは第2図に示す画像処理装置40の同期回路41を通して
物体検知回路42に入力される。CCDカメラ30としては、
例えば、有効画素数:128画素、クロック周波数:1MHz、
画像入力時間:250μsecのものを使用する。43、45はメ
モリ切換回路、46は画像メモリである。この画像メモリ
46はn個のイメージメモリ(ラインメモリ)M1〜Mnから
なる。50は表示装置((デイスプレイ)である。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a transfer device (conveyor) for automatically transferring a work (an example is shown in FIG. 4) W from a work supply line A and feeding the work W to a sorting line B side. 12
Is a pulse encoder connected to the pulley 11 of the transfer device 10. This work W has a shape consisting of a base W1 and a base W2 which is reduced in diameter and protrudes from one end face of the base W1. The forward posture of W is assumed. Reference numeral 20 denotes an illumination light source that irradiates the workpiece W transferred to the transport device 10 from a horizontal direction perpendicular to the workpiece moving direction (arrow direction). Reference numeral 30 denotes a line-type image sensor (in this example, a line-type CCD camera), which is located at a position facing the light source 20 with the transfer device 10 interposed therebetween, and is transferred onto the transfer device 10;
The work W illuminated by the light source 20 is imaged, and its image data is sent out in the form of a signal I. This image data is input to an object detection circuit 42 through a synchronization circuit 41 of an image processing device 40 shown in FIG. Is done. As the CCD camera 30,
For example, effective pixels: 128 pixels, clock frequency: 1 MHz,
Image input time: 250 μsec. 43 and 45 are memory switching circuits, and 46 is an image memory. This image memory
46 consists of n-number of image memory (line memory) M 1 ~M n. 50 is a display device ((display)).
CCDカメラ30は、その画素配列の向き(ライン方向)
が、移動するワークWに対して第5図に破線で示す如き
向きとなるように配設されており、第3図に示す如く、
一定周期で、1ライン分の画像データを出力する。CCD
カメラ30から送出される画像データは、同期回路41に入
力され、この同期回路41はエンコーダ12が送出するパル
スPたの立上り・立下りに同期する1ライン分の画像デ
ータを物体検知回路42に出力する。物体検出回路42は画
像データに「黒画素」のない状態から「黒画素」が存在
する状態に移った第1のタイミングから、入力される画
像データを送出し始め、「黒画素」が存在する状態から
「黒画素」が消滅した状態に移った第2のタイミング
で、入力された画像データの送出を中断する。物体検知
回路42は、この両タイミングの間、ワークWを検知して
おり、このワーク検知期間(期間Tとする)の間は、同
期回路41から1ライン分の画像データを受ける毎に、メ
モリ切換信号SW1をメモリ切換回路43に送出する。物体
検知回路42が送出する画像データは、メモリ切換回路43
が順次指定するイメージメモリM1、M2、M3、・・・・に
格納される。表示装置50はメモリ切換信号SW2をメモリ
切換回路45に与えて、メモージメモリM1、M2、M3、・・
・・に格納されている画像データを順次読み出し、画面
上に表示する。The direction of the pixel array (line direction) of the CCD camera 30
Are arranged in such a manner as to be directed to the moving workpiece W as shown by a broken line in FIG. 5, and as shown in FIG.
One line of image data is output at a constant period. CCD
Image data sent from the camera 30 is inputted to the synchronization circuit 41, the synchronization circuit 41 the image data for one line in synchronism with the rise and fall of were pulse P that the encoder 12 is sent to the object detection circuit 42 Output. The object detection circuit 42 starts to transmit the input image data from the first timing when the image data is shifted from a state without “black pixels” to a state with “black pixels”, and “black pixels” are present. The transmission of the input image data is interrupted at the second timing when the state changes from the state where the “black pixel” has disappeared. The object detection circuit 42 detects the work W during these two timings, and during this work detection period (period T), every time one line of image data is received from the synchronization circuit 41, the memory W the switching signal S W1 is sent to the memory switching circuit 43. The image data sent by the object detection circuit 42 is stored in a memory switching circuit 43
Are sequentially stored in the image memories M 1 , M 2 , M 3 ,... Display device 50 gives the memory switching signal S W2 to the memory switching circuit 45, Memojimemori M 1, M 2, M 3 , ··
························ Read image data stored in the.
従って、画面上に表示される画像は第5図に示す如く
ワークWの二次元画像となる。Therefore, the image displayed on the screen is a two-dimensional image of the work W as shown in FIG.
本実施例では、ライン形のイメージセンサ30を用いる
ので、画像入力速度が速く、ワーク画像のみを取り込む
ため、画像データの処理に要する時間は短いので、二次
元イメージセンサを用いる場合に比し、ワーク移送速
度、ワーク移送間隔に対する制約を緩和することができ
る。In the present embodiment, since the line-type image sensor 30 is used, the image input speed is high, and since only the work image is captured, the time required for processing the image data is short. Restrictions on the work transfer speed and the work transfer interval can be relaxed.
また、このように、ライン型のイメージセンサを用い
て移動するワークWの二次元画像を得る場合は、搬送装
置10の搬送速度によって上記二次元画像の長さ方向(X
方向)の寸法が影響を受けるが、本実施例では、物体検
知回路42でパルスエンコーダ12が送出するパルスPEに同
期させて、1ライン分の画像信号を取り出すので、上記
搬送速度の影響を低減することができる。本発明者等の
実験によれば、搬送速度15m/min以上でも、画像入力と
の同期を取ることができた。When a two-dimensional image of the moving workpiece W is obtained by using the line-type image sensor as described above, the length of the two-dimensional image (X
The dimensions of direction) is affected, in the present embodiment, in synchronization with the pulse P E of the pulse encoder 12 is transmitted in the object detection circuit 42, since taking out image signals for one line, the influence of the conveying speed Can be reduced. According to experiments by the present inventors, synchronization with image input could be achieved even at a transport speed of 15 m / min or more.
第6図は第1図に示した視覚装置を利用したワーク姿
勢判別装置を示したもので、上記視覚装置の他に、判定
回路47、教示装置48を備えている。FIG. 6 shows a work posture discriminating device using the visual device shown in FIG. 1, and includes a judgment circuit 47 and a teaching device 48 in addition to the above visual device.
この構成においては、まず、ワークWを、台部W2側が
先頭となる順方向の姿勢にして搬送させて、前記した物
体検知期間Tにおける画像データを画像メモリ46に蓄積
し、蓄積した画像データを教示装置48の画面上に写し出
してサンプル画像を得る。次いで、この画面上で、ワー
クWの姿勢(順方向であるか逆向きであるか)を判別可
能な特徴部分に所定面積・所定形状のウインドWINDを設
定して、設定したウインドWINDのアドレスを判定回路47
に教示する。この特徴部分とは、上記サンプル画像に該
サンプル画像の左右反転画像を重ね合わせた場合の1つ
の非重なり領域であり、ワークWの場合は、第8図に示
す如く、ワークWの台部W2の周辺近傍にウインドWINDを
設定する。In this configuration, first, the work W is transported in a forward posture in which the base W2 side is the top, the image data during the object detection period T is stored in the image memory 46, and the stored image data is stored in the image memory 46. The image is displayed on the screen of the teaching device 48 to obtain a sample image. Next, on this screen, a window WIND having a predetermined area and a predetermined shape is set in a characteristic portion capable of determining the posture (whether forward or reverse) of the work W, and the address of the set window WIND is set. Judgment circuit 47
Teach. This characteristic portion is one non-overlapping area when the left-right inverted image of the sample image is superimposed on the sample image, and in the case of the work W, as shown in FIG. Set window WIND near the periphery of.
以上の準備を行ったのち、ワーク供給ラインAから搬
送装置10上に順次移載されてくるワークWの姿勢判別を
行わせる。ウインドWINDのアドレスを設定された判定回
路47は、前記物体検知期間T中に、画像メモリ46に格納
された画像データを該期間Tが終了した前記第2のタイ
ミングで、イメージメモリM1、M2、M3・・・・Mnの順序
で読み出し、画像データのうちの、ウインドWIND内にあ
る画像データをチエックして、「黒画素」の画素数を数
え、この画素数がしきい値以下である場合には、ワーク
Wが順方向の姿勢にあると判定して、例えば合格信号を
発生し、しきい値以上である場合には逆向きの姿勢にあ
ると判定して不合格信号を送出する。このしきい値は教
示装置48により判定回路47に設定する。After the preparation described above, the posture of the work W sequentially transferred from the work supply line A to the transfer device 10 is determined. During the object detection period T, the determination circuit 47 to which the address of the window WIND has been set determines whether the image data stored in the image memory 46 is to be stored in the image memories M 1 , M 1 at the second timing when the period T ends. 2, M read in 3 · · · · Mn order of the image data, and check the image data in the window WIND, counted the number of pixels "black pixels", the number of pixels is the threshold value or less In the case of, it is determined that the workpiece W is in the forward orientation, for example, a pass signal is generated. Send out. This threshold value is set in the determination circuit 47 by the teaching device 48.
このウインド設定によるワーク姿勢の判別は、X方向
すなわちワーク長さ方向(ワーク移動方向)におけるワ
ーク形状に複数の形状変化部があっても、その中の1つ
が他と異なる場合、すなわち方向性のあるワークであれ
ば、その姿勢判別を行うことができる。The determination of the work posture based on the window setting is performed when one of the work shapes in the X direction, that is, the work length direction (work moving direction) is different from the others, that is, the direction of the work is different. In the case of a certain work, its posture can be determined.
この実施例では、ワークWの二次元画像を画像メモリ
46に格納したのち、上記姿勢判定を行うので、ワーク移
送間隔はこのワーク姿勢判別装置の処理速度により決ま
るが、第7図に示す如く、画像メモリ46Aを追加して、
判定回路47が一方の画像メモリに蓄積された画像データ
を読み出している間に、他方の画像メモリに次のワーク
Wの画像データを格納するようにすれば、単位時間当た
りのワーク処理個数を増やすことができる。図におい
て、49F、49Rは切換スイッチであり、物体検知回路42の
前記した第1のイタミングもしくは第2のタイミングに
同期して切換え動作を行わせる。なお、画像メモリの数
は2個に限定されるものではない。In this embodiment, a two-dimensional image of the work W is stored in an image memory.
After the data is stored in 46, the above-described posture determination is performed. Therefore, the work transfer interval is determined by the processing speed of the work posture determination device. As shown in FIG.
If the image data of the next work W is stored in the other image memory while the determination circuit 47 is reading the image data stored in one image memory, the number of work processes per unit time is increased. be able to. In the figure, 49F and 49R are changeover switches, which perform a switching operation in synchronization with the first timing or the second timing of the object detection circuit 42. Note that the number of image memories is not limited to two.
第9図はワーク姿勢判別装置の他の例を示したもの
で、教示時用の画像メモリ50、テンプレート・メモリ5
1、マッチング・メモリ52、判定回路(比較回路を含
む)53を備えている。FIG. 9 shows another example of the work posture discriminating apparatus, in which an image memory 50 for teaching and a template memory 5 are provided.
1, a matching memory 52 and a judgment circuit (including a comparison circuit) 53 are provided.
この構成にいては、まず、順方向の姿勢で移動するワ
ークWをCCDカメラ30で撮像して、その二次元画像デー
タを画像メモリ50の格納したのち、この画像メモリ50か
ら画像データを教示装置48へ読み出して該教示装置48の
画面上にワークWの画像を写し出す。画面に写し出され
たこの画像上の所定位置、すなわち形状が変化する変化
位置の両側に、画像外と画像内に跨がる縦向き(Y方向
に長い)の矩形枠を設定する。この例では、第11図に示
す如く、ワークWの台部W2に矩形枠61を、ワークWの基
部W2に矩形枠62を設定する。この矩形枠61、62はX方向
の座標は異なるが、大きさ、Y方向の座標は同じであ
る。設定した矩形枠61の画像データ(FORWARDテンプレ
ート)、矩形枠62内の画像データ(BACKWARDテンプレー
ト)をテンプレート・メモリ51に記憶させる。In this configuration, first, the work W moving in the forward direction is imaged by the CCD camera 30, the two-dimensional image data is stored in the image memory 50, and the image data is transmitted from the image memory 50 to the teaching device. The image is read out to the screen 48 and the image of the work W is displayed on the screen of the teaching device 48. A vertically-oriented (long in the Y-direction) rectangular frame extending outside and inside the image is set on both sides of a predetermined position on the image displayed on the screen, that is, a change position where the shape changes. In this example, as shown in FIG. 11, a rectangular frame 61 is set at the base W2 of the work W, and a rectangular frame 62 is set at the base W2 of the work W. The rectangular frames 61 and 62 have different coordinates in the X direction, but have the same size and the same coordinates in the Y direction. The set image data of the rectangular frame 61 (FORWARD template) and the image data of the rectangular frame 62 (BACKWARD template) are stored in the template memory 51.
以上の準備を行ったのち、ワーク供給ラインAから搬
送装置10上に順次移載されてくるワークWの姿勢判別を
行わせる。物体検知回路42が出力する画像データはマッ
チング・メモリ52に格納される。マッチング・メモリ52
は物体検知回路42がシーケンシャルに送出する1ライン
分の画像データを受けて上記テンプレートとの整合・不
整合を判定し得るマッチング用画像データを格納する。
判定回路53は物体検知回路42が1ライン分の画像データ
を出力するタイミング毎に、テンプレート・メモリ51に
格納されているテンプレートとマッチング・メモリ52が
取り込んだマッチング用画像データとを比較して、「黒
画素」の数の差を検出し、この差がしきい値以下であれ
ば整合(マッチング)と判定し、しきい値以上である場
合には不整合と判定する。すわわち、まず、マッチング
・メモリ52に格納されたマッチング用画像データをFORW
ARDテンプレートと比較する動作を行い、整合が取れた
場合には、次いで、順次更新されるマッチング・メモリ
52内のマッチング用画像データをBACKWARDテンプレート
と比較し、判定回路53は、整合の順序が、最初、FORWAR
Dテンプレート、次いで、BACKWARDテンプレートの順で
ある場合にワークWの姿勢が順方向の姿勢であると判別
して合格信号を発生し、他の場合には不合格信号を発生
する。After the preparation described above, the posture of the work W sequentially transferred from the work supply line A to the transfer device 10 is determined. The image data output from the object detection circuit 42 is stored in the matching memory 52. Matching memory 52
Receives image data for one line sequentially sent by the object detection circuit 42, and stores matching image data that can determine the match / mismatch with the template.
The determination circuit 53 compares the template stored in the template memory 51 with the matching image data captured by the matching memory 52 at each timing when the object detection circuit 42 outputs one line of image data. A difference in the number of “black pixels” is detected, and if the difference is equal to or smaller than the threshold value, it is determined that there is matching (matching). That is, first, the matching image data stored in the matching
Performs an operation to compare with the ARD template, and if a match is obtained, then a matching memory that is sequentially updated
The matching image data in 52 is compared with the BACKWARD template, and the determination circuit 53 determines that the matching order is
If the order of the D template is followed by the order of the BACKWARD template, the posture of the workpiece W is determined to be in the forward direction, and a pass signal is generated. Otherwise, a reject signal is generated.
具体的には、ノイズによる判定精度の低下を防ぐため
に、例えば、上記矩形枠61、62の巾を5ドット分とし、
第10図に示す如く、n個(本例では、n=5)のライン
・メモリ51M1〜51M5らなるテンプレート・メモリ51に上
記FORWARDテンプレートを格納する。同様に、図示しな
いが、他のn個のライン・メモリに上記BACKWARDテンプ
レートを格納する。マッチング・メモリ52はテンプレー
ト・メモリ51と同じ大きさのライン・メモリ52M1〜52M5
を有する先入れ先出し(FIFO)のメモリとする。これら
のライン・メモリはCCDカメラ30の1走査ライン分の画
像データを格納するメモリ容量を有している。54はCCD
カメラ30の1画素分のデータを読込むタイミングを与え
るパルス発生回路である。マッチング・メモリ52の各ラ
イン・メモリ52M1〜52M5はパルス発生回路54のパルスを
受ける毎に、最先に格納した1画素分のデータを前段の
メモリに送るとともに後段のメモリが送り出した上記1
画素分のデータを格納する。Specifically, in order to prevent the determination accuracy from lowering due to noise, for example, the width of the rectangular frames 61 and 62 is set to 5 dots,
As shown in FIG. 10, the FORWARD template is stored in a template memory 51 including n (n = 5 in this example) line memories 51 M1 to 51 M5 . Similarly, although not shown, the BACKWARD template is stored in the other n line memories. The matching memory 52 is a line memory 52 M1 to 52 M5 having the same size as the template memory 51.
Is a first-in first-out (FIFO) memory. These line memories have a memory capacity for storing image data for one scanning line of the CCD camera 30. 54 is CCD
This is a pulse generation circuit that gives a timing to read data of one pixel of the camera 30. Each time the line memories 52 M1 to 52 M5 of the matching memory 52 receive the pulse of the pulse generation circuit 54, they send the data of one pixel stored first to the memory of the preceding stage and send out the data of the subsequent memory. 1
The pixel data is stored.
判定回路53は、マッチング・メモリ52におけるライン
・メモリ52M1のデータをテンプレート・メモリ51M1のデ
ータと、ライン・メモリ52M2のデータをテンプレート・
メモリ51M2のデータと、ライン・メモリ52M3のデータを
テンプレート・メモリ51M3のデータと、ライン・メモリ
52M4のデータをテンプレート・メモリ51M4のデータと、
ライン・メモリ52M5のデータをテンプレート・メモリ51
M5のデータとそれぞれ照合する。Judging circuit 53, the data of the template memory 51 M1 data of the line memory 52 M1 in the matching memory 52, the data of the line memory 52 M2 template
The data of the memory 51 M2 and the data of the line memory 52 M3 are converted into the data of the template memory 51 M3 and the line memory.
52 M4 data in template memory 51 M4 data
Line memory 52 M5 data to template memory 51
Check with M5 data.
このようなハードウエア構成を取れば、上記照合動作
を、CCDカメラ30から1走査ライン分の画像データを取
り込んでいる間に行うことができるので、判定処理時間
を短くすることができる。With such a hardware configuration, the above-described collation operation can be performed while image data for one scanning line is being captured from the CCD camera 30, so that the determination processing time can be shortened.
第9図および第10図のワーク姿勢判別装置では、ワー
ク移動方向(X方向)に対して直角をなす方向すなわち
Y方向(高さ方向)における画像データの変化の順序
(大から小へ、小から大へ)からワーク姿勢を判別する
ので、ワークW後端が検知されるのを待つことなく、ワ
ーク姿勢を判別することができる利点がある他、ワーク
画像のX方向の長さの影響を受けないから、前記したパ
ルス・エンコーダ12や同期回路41を必要としない利点が
ある。9 and 10, the order in which the image data changes in the direction perpendicular to the work moving direction (X direction), that is, in the Y direction (height direction) (from large to small, small to small). From large to large), there is an advantage that the work posture can be determined without waiting for the detection of the rear end of the work W, and the influence of the length of the work image in the X direction can be obtained. There is an advantage that the pulse encoder 12 and the synchronization circuit 41 described above are not required because they are not received.
なお、上記実施例におけるワークWの場合、ワーク特
徴部分に設定する矩形枠は2個であるが、特徴部分が3
個以上ある場合や、特徴部分が2個の場合でも、判定精
度を向上するために、3個所以上に矩形枠を設定して、
その画像データをテンプレート・メモリに格納するよう
にしてもよい。In the case of the work W in the above embodiment, the number of rectangular frames set in the work characteristic portion is two, but the characteristic portion is three.
Even if there are more than two, or if there are two characteristic parts, to improve the determination accuracy, set a rectangular frame at three or more places,
The image data may be stored in the template memory.
本発明の視覚装置は以上説明した通り、ライン形のイ
メージセンサを用いて、ワークの二次元画像を得るの
で、画像入力速度および画像データの処理速度が高く、
ワーク速度、ワーク移送間隔に対する制約を従来に比し
緩和することができる。また、本発明のウインド設定に
よるワーク姿勢判別装置は上記視覚センサの画像データ
を利用するものであり、ウインドはワークの特徴部分に
設定するので、形状が左右対象でないワークであれば、
その姿勢を確実に判別することができ、テンプレート設
定によるワーク姿勢判別装置は、移送されるワークの高
さ方向の変化から姿勢判定を行うので、入力画像とワー
ク移送速度との同期を取る必要がない利点があり、高い
処理能力を得ることができる。As described above, the visual device of the present invention uses a line-type image sensor to obtain a two-dimensional image of a work, so that the image input speed and the processing speed of image data are high,
Restrictions on the work speed and the work transfer interval can be relaxed as compared with the related art. In addition, the work posture determination device based on the window setting of the present invention uses the image data of the visual sensor, and the window is set to a characteristic portion of the work.
Since the posture can be reliably determined and the work posture determination device based on the template setting determines the posture based on the change in the height direction of the transferred work, it is necessary to synchronize the input image with the work transfer speed. There are no advantages and high processing capacity can be obtained.
第1図は本発明の設置するワーク移送ラインの1例を示
す図、第2図は本発明の実施例を示すブロック図、第3
図は上記実施例を説明するための信号タイムチャート、
第4図は上記実施例にワークの1例を示す図、第5図は
上記実施例にける表示装置の画面を示す図、第6図は第
2の発明の実施例を示すブロック図、第7図は上記第2
の発明の変形例を示すブロック図、第8図は第6図の嫉
視例において設定されるウインドを説明するための図、
第9図は第3の発明の実施例を示す図、第10図は第9図
にブロック図で示した実施例の具体例を示す図、第11図
は第9図の実施例において設定されるテンプレートを説
明するための図である。 10……搬送装置、12……パルスエンコーダ、20……光
源、30……CCDカメラ、41……同期回路、42……物体検
知回路、43、45……メモリ切換回路、46、46A、50……
画像メモリ、47、53……判定回路、48……教示装置、51
……テンプレート・メモリ、52……マッチング・メモ
リ、M1〜Mn……ライン・イメージメモリ。FIG. 1 is a diagram showing an example of a work transfer line installed by the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a signal time chart for explaining the above embodiment,
FIG. 4 is a diagram showing an example of a work in the above embodiment, FIG. 5 is a diagram showing a screen of a display device in the above embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the second invention, FIG. Fig. 7 shows the second
FIG. 8 is a block diagram showing a modification of the invention of FIG. 8, FIG. 8 is a diagram for explaining a window set in the jealous view example of FIG. 6,
9 is a diagram showing an embodiment of the third invention, FIG. 10 is a diagram showing a specific example of the embodiment shown in a block diagram in FIG. 9, and FIG. 11 is set in the embodiment of FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining a template to be used. 10 ... Transfer device, 12 ... Pulse encoder, 20 ... Light source, 30 ... CCD camera, 41 ... Synchronous circuit, 42 ... Object detection circuit, 43, 45 ... Memory switching circuit, 46, 46A, 50 ......
Image memory, 47, 53 ... Judgment circuit, 48 ... Teaching device, 51
…… Template memory, 52 …… Matching memory, M 1 to M n …… Line image memory.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23P 19/00,301 B23P 21/00,307──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B23P 19 / 00,301 B23P 21 / 00,307
Claims (6)
ークを撮像するライン型のイメージセンサ、このイメー
ジセンサが順次送出する1ライン分の画像データを監視
してその最初の変化により上記ワークの先端を検知し、
この変化前と同じ画像データへの変化により上記ワーク
の後端を検知する物体検知回路、この物体検知回路がワ
ークを検知している間、上記画像データを順次格納する
画像メモリを備えることを特徴とする移動ワーク用視覚
装置。A line type image sensor for picking up an image of a workpiece transferred in a direction intersecting with the line direction, monitoring one line of image data sequentially transmitted by the image sensor, and detecting a change in the workpiece based on an initial change. Detect the tip,
An object detection circuit for detecting the rear end of the work by the change to the same image data as before the change, and an image memory for sequentially storing the image data while the object detection circuit detects the work. Visual device for mobile work.
メージセンサが送出する画像データのうちの、ワークを
移送する装置に取着されたエンコーダのパルス出力に同
期させて取り出された画像データであることを特徴とす
る請求項1記載の移動ワーク用視覚装置。2. The image data stored in the image memory is image data extracted from the image data sent from the image sensor in synchronization with a pulse output of an encoder attached to a device for transferring a work. The visual device for a moving work according to claim 1, wherein the visual device is provided.
ークを撮像するライン型のイメージセンサと、このイメ
ージセンサが順次送出する1ライン分の画像データを監
視してその最初の変化により上記ワークの先端を検知
し、この変化前と同じ画像データへの変化により上記ワ
ークの後端を検知する物体検知回路と、この物体検知回
路がワークを検知している間、上記画像データを順次格
納する画像メモリとを備えた視覚装置、ワークのサンプ
ル画像を教示する教示装置、上記画像メモリ内の画像デ
ータを順次読み出して、上記教示装置により教示された
ウインド内の画像データからワーク姿勢を判定する判定
回路を備え、上記ウインドは、上記サンプル画像に該サ
ンプル画像の前後反転画像を重ね合わせた場合の1つの
非重なり領域に設定されることを特徴とするワーク姿勢
判別装置。3. A line-type image sensor for picking up an image of a workpiece conveyed in a direction intersecting with the line direction, and monitoring one line of image data sequentially sent out by the image sensor. And an object detection circuit for detecting the rear end of the work by changing to the same image data as before the change, and sequentially storing the image data while the object detection circuit detects the work. A visual device having an image memory, a teaching device for teaching a sample image of a work, sequentially reading image data in the image memory, and determining a work posture from image data in a window taught by the teaching device A window, wherein the window is set to one non-overlapping area when the sample image is superimposed on the sample image with a front / reverse image of the sample image. Work attitude determination apparatus characterized by being.
回路を有し、このメモリ切換回路は、物体検知回路のワ
ーク先端検知タイミングもしくはワーク後端検知タイミ
ングに同期して、一方の画像メモリを物体検知回路から
切り離して判別回路に接続するとともに他方の画像メモ
リを判別回路から切り離して物体検知回路に接続するこ
とを特徴とする請求項3記載のワーク姿勢判別装置。4. An image processing apparatus comprising: at least two image memories; and a memory switching circuit, which synchronizes one of the image memories with an object synchronously with a work leading end detecting timing or a work trailing end detecting timing of the object detecting circuit. 4. The work posture discriminating apparatus according to claim 3, wherein the discriminating circuit is connected to the discriminating circuit while the other image memory is separated from the discriminating circuit and connected to the object detecting circuit.
ークを撮像するライン型のイメージセンサ、このイメー
ジセンサが順次送出する1ライン分の画像データを監視
してその最初の変化により上記ワークの先端を検知し、
この変化前と同じ画像データへの変化により上記ワーク
の後端を検知する物体検知回路、この物体検知回路がワ
ークを検知している間、上記画像データを順次格納する
画像メモリ、上記ワークが所定の姿勢で移送された場合
の上記画像メモリ内の画像データを読み出して上記ワー
クのサンプル画像を教示する教示装置、上記教示装置に
より教示された少なくとも第1および第2のワーク特徴
部分の画像データを格納するテンプレート・メモリ、上
記画像データを入力されるマッチング・メモリ、このマ
ッチング・メモリが格納するマッチング用画像データを
上記ワーク特徴部分の画像データと比較して両者のマッ
チングの有無を判定する判定回路を備え、上記第1およ
び第2のワーク特徴部分の画像データは上記サンプル画
像の形状変化点より画像一方端側と画像他方端側にそれ
ぞれ設定されワーク画像部分と非ワーク画像部分に亘っ
て伸びる矩形枠内の画像データであり、上記判定回路
は、上記両ワーク特徴部分の画像データとマッチング用
画像データとのマッチング順序に基づきワーク姿勢を判
別することを特徴とするワーク姿勢判別装置。5. A line type image sensor for picking up an image of a workpiece transferred in a direction intersecting with the line direction, monitoring one line of image data sequentially transmitted by the image sensor, and detecting a change in the workpiece by an initial change. Detect the tip,
An object detection circuit for detecting the rear end of the work by changing to the same image data as before the change, an image memory for sequentially storing the image data while the object detection circuit detects the work, A teaching device that reads out image data in the image memory when the image is transferred in the posture described above and teaches a sample image of the work, and outputs image data of at least the first and second work characteristic portions taught by the teaching device. A template memory for storing the image data, a matching memory for receiving the image data, and a determination circuit for comparing the matching image data stored in the matching memory with the image data of the work characteristic portion to determine whether or not there is matching between the two. Wherein the image data of the first and second work characteristic portions is based on the shape change point of the sample image. The image data in a rectangular frame which is set on one end side of the image and the other end side of the image and extends over the work image portion and the non-work image portion. A work posture determining apparatus for determining a work posture based on a matching order with image data.
特徴部分の画像データを格納する複数個のライン・メモ
リと第2の特徴部分の画像データを格納する複数個のラ
イン・メモリとを有し、マッチング・メモリは上記ライ
ン・メモリのそれぞれに対応するライン・メモリからな
る先入れ先出し動作のメモリであって、判定回路は、イ
メージセンサが1走査ライン分の画像データを送り出す
毎に、上記対応するライン・メモリが格納しているデー
タ相互を照合することを特徴とする請求項5記載のワー
ク姿勢判別装置。6. The template memory has at least a plurality of line memories for storing image data of a first characteristic portion and a plurality of line memories for storing image data of a second characteristic portion. The matching memory is a first-in, first-out operation memory composed of line memories corresponding to the line memories, respectively. Each time the image sensor sends out one scan line of image data, the determination circuit determines the corresponding line memory. 6. The apparatus according to claim 5, wherein the data stored in the memory is compared with each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10644890A JP2765181B2 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Visual device for moving work and work posture determination device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2765181B2 true JP2765181B2 (en) | 1998-06-11 |
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Family Applications (1)
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1990
- 1990-04-24 JP JP10644890A patent/JP2765181B2/en not_active Expired - Fee Related
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