(57)【要約】【課題】円筒コイルの三次元位置及び形状を高精度に検出でき、延いては円筒コイルの移載等の管理を正確にできるようにした円筒コイルの位置検出装置を提供すること。【解決手段】円筒コイル１０の軸方向端部を少なくとも被写体とし円筒コイル１０の斜方から二次元画像を撮像する単一の撮像手段１３と、撮像された単一の二次元画像の画像データに基づき、円筒コイル１０の軸方向端部の外周縁を成す円弧を抽出する円弧抽出処理手段と、抽出した円弧の形状データと、円筒コイル１０が配置された所定領域Ｒに関する補助データと、に基づいて、所定領域Ｒに配置された円筒コイル１０の三次元の配置位置を特定可能な位置データを算出する位置データ算出手段と、算出した前記位置データを出力する出力手段と、を有する。【選択図】図２
2015068683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域に配置された円筒コイルの配置位置を検出する位置検出装置であって、
前記円筒コイルの軸方向端部を少なくとも被写体とし前記円筒コイルの斜方から二次元画像を撮像する単一の撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された単一の二次元画像の画像データに基づき、前記円筒コイルの軸方向端部の外周縁を成す円弧を抽出する円弧抽出処理手段と、
前記円弧抽出処理手段にて抽出した円弧の形状データと、前記円筒コイルが配置された所定領域に関する補助データと、に基づいて、前記所定領域に配置された前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを算出する位置データ算出手段と、
前記位置データ算出手段により算出した前記位置データを出力する出力手段と、
を有することを特徴とする円筒コイルの位置検出装置。
【請求項２】
前記円弧抽出処理手段は、前記単一の二次元画像において前記円筒コイルの軸方向端部の外周縁と推定される複数の点を抽出し、該抽出した複数の点に最も一致する円弧を特定することにより、前記外周縁を成す円弧を抽出することを特徴とする請求項１に記載の円筒コイルの位置検出装置。
【請求項３】
前記円弧抽出処理手段は、前記円筒コイルの軸方向両端部の外周縁を成す一対の楕円の円弧を前記画像データから抽出し、
前記位置データ算出手段は、前記一対の楕円の円弧から前記円筒コイルの軸方向の幅寸を算出し、
前記出力手段は、前記位置データとともに前記位置データ算出手段が算出した前記円筒コイルの幅寸データを出力することを特徴とする請求項２に記載の円筒コイルの位置検出装置。
【請求項４】
前記円筒コイルが載置されたパレットの配置位置のデータを前記補助データとして入力する入力手段を有し、
前記位置データ算出手段は、前記入力手段から入力される前記パレットの配置位置のデータを参照して、前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の円筒コイルの位置検出装置。
【請求項５】
前記出力手段は、前記位置データ算出手段が算出した前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを、前記円筒コイルを把持し搬送する搬送手段に向け出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の円筒コイルの位置検出装置。
【請求項６】
前記撮像手段が前記円筒コイルを撮像するときに該円筒コイル用の照明手段に対して該照明手段を点灯させるための照明制御信号を出力する制御信号出力手段を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の円筒コイルの位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒コイルを被写体として撮像した二次元の画像データに基づき、当該円筒コイルの三次元位置を特定可能とする円筒コイルの位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の円筒コイルの位置検出装置には、複数のカメラで別の角度から撮像した円筒コイルの画像における所定領域中の対応点を検出し、これ等所定領域同士の位置関係に基づいて、被写体である円筒コイルの三次元位置を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、円筒コイルを径方向から撮像し、明度の差が大きい部分を円筒コイルのエッジ部分として算出する画像処理を行うことで、円筒コイルの板幅方向のセンターを検出している検出装置もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２９４４号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開２００９−２５０８９８号公報（第５頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にあっては、複数のカメラで撮像する画像ごとにピントや照明の角度等に差異が生じるため、この画像間の差異を原因として、円筒コイルの三次元位置の検出精度が低く留まり、対象となる円筒コイルの搬送作業を的確に行えないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２にあっては、円筒コイルの板幅方向の位置を二次元で検出するものに過ぎず、円筒コイルの外径寸法を検出できないため、幅寸法ばかりか径寸法にも多数種類に及ぶ円筒コイルの三次元位置及び形状を検出するという要望を満たすことができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、円筒コイルの三次元位置を高精度に検出でき、延いては円筒コイルの移載等の管理を正確にできるようにした円筒コイルの位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
所定領域に配置された円筒コイルの配置位置を検出する位置検出装置であって、
前記円筒コイルの軸方向端部を少なくとも被写体とし前記円筒コイルの斜方から二次元画像を撮像する単一の撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された単一の二次元画像の画像データに基づき、前記円筒コイルの軸方向端部の外周縁を成す円弧を抽出する円弧抽出処理手段と、
前記円弧抽出処理手段にて抽出した円弧の形状データと、前記円筒コイルが配置された所定領域に関する補助データと、に基づいて、前記所定領域に配置された前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを算出する位置データ算出手段と、
前記位置データ算出手段により算出した前記位置データを出力する出力手段と、
を有することを特徴としている。
この特徴によれば、単一の画像データから円筒コイルの軸方向端部の外周縁を成す円弧を抽出することで、この円筒コイルの斜方から撮像した単一の撮像手段のみで撮像された二次元画像に基づき円筒コイルの三次元位置を特定可能な位置データを算出できるため、当該円筒コイルの三次元位置を画像間の誤差なく高精度に得ることができ、この位置データを出力して円筒コイルを把持し移載する等の管理を容易且つ正確に行うことができる。
【０００９】
本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
前記円弧抽出処理手段は、前記単一の二次元画像において前記円筒コイルの軸方向端部の外周縁と推定される複数の点を抽出し、該抽出した複数の点に最も一致する円弧を特定することにより、前記外周縁を成す円弧を抽出することを特徴としている。
この特徴によれば、円筒コイルの軸方向端部の外周縁を成す円弧を高精度にて抽出することができる。
【００１０】
本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
前記円弧抽出処理手段は、前記円筒コイルの軸方向両端部の外周縁を成す一対の楕円の円弧を前記画像データから抽出し、
前記位置データ算出手段は、前記一対の楕円の円弧から前記円筒コイルの軸方向の幅寸を算出し、
前記出力手段は、前記位置データとともに前記位置データ算出手段が算出した前記円筒コイルの幅寸データを出力することを特徴としている。
この特徴によれば、円筒コイルの軸方向両方の端部の外周縁として一対の楕円の円弧を抽出し算出することで、円筒コイルの三次元位置ばかりか軸方向の幅寸を出力できる。
【００１１】
本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
前記円筒コイルが載置されたパレットの配置位置のデータを前記補助データとして入力する入力手段を有し、
前記位置データ算出手段は、前記入力手段から入力される前記パレットの配置位置のデータを参照して、前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを算出することを特徴としている。
この特徴によれば、入力手段からパレットの配置位置のデータを得ることができるため、パレット上の円筒コイルの載置位置を特定できる。
【００１２】
本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
前記出力手段は、前記位置データ算出手段が算出した前記円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを、前記円筒コイルを把持し搬送する搬送手段に向け出力することを特徴としている。
この特徴によれば、出力手段から円筒コイルの三次元の配置位置を特定可能な位置データを得た搬送手段により、当該円筒コイルに向けてアプローチし、円筒コイルを把持して所望に搬送することができる。
【００１３】
本発明の円筒コイルの位置検出装置は、
前記撮像手段が前記円筒コイルを撮像するときに該円筒コイル用の照明手段に対して該照明手段を点灯させるための照明制御信号を出力する制御信号出力手段を有することを特徴としている。
この特徴によれば、制御信号出力手段から照明制御信号を受信した照明手段により、円筒コイルを撮像するときに照明することで、被写体である円筒コイルの照度を高め、円筒コイルの外縁を明瞭にできるため、画像処理を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例における円筒コイルの位置検出装置を備える建屋を示す斜視図である。
【図２】所定領域に載置された円筒コイルを撮像する状況を示す斜視図である。
【図３】円筒コイルを撮像した二次元画像を示す図である。
【図４】（ａ）は、円筒コイルが載置されたパレットの領域を示す図であり、（ｂ）は、推定用補助データを示す図であり、（ｃ）は、パレットに関する条件を示す図である。
【図５】円筒コイルの位置検出を説明するブロック図である。
【図６】円筒コイルの画像処理を説明するブロック図である。
【図７】（ａ）は、円筒コイルの位置検出処理を説明するフロー図であり、（ｂ）は、記憶媒体に設定された記憶領域を示す図である。
【図８】楕円弧抽出処理を説明するフロー図である。
【図９】楕円フィッティング処理を説明するフロー図である。
【図１０】コイル位置推定処理を示すフロー図である。
【図１１】二次元画像に基づき抽出した楕円弧及びその接線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る円筒コイルの位置検出装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１６】
実施例に係る円筒コイルの位置検出装置につき、図１から図１１を参照して説明する。
【００１７】
図１及び２に示されるように、建屋１内では、長尺の鋼板を巻回して形成される複数の円筒コイル１０，１０，‥が搬入され、これ等円筒コイル１０，１０，‥が加工され若しくは一時保管された後に搬出されるようになっており、建屋１内には、各円筒コイル１０を搬送する搬送クレーン５が設けられている。
【００１８】
建屋１内の搬入口（図示略）近傍の所定領域Ｒには、円筒コイル１０を複数載置可能な矩形状のパレット３を牽引するトレーラ２が停車し、このパレット３を搭載した荷台を切り離して建屋１内の所定領域Ｒに残置するようになっている。本実施例では所定領域Ｒにパレット３を建屋１の長手方向に２枚残置可能となっている。
【００１９】
以下、建屋１の幅方向をｘ軸方向とし、このｘ軸方向に平面視直交する建屋１の長手方向をｙ軸方向とし、ｘ−ｙ平面に直交する鉛直方向をｚ軸方向とし、建屋１内の全体空間座標をｘ−ｙ−ｚ空間座標として説明する。
【００２０】
図１及び３に示されるように、パレット３は、所定寸法の長辺及び短辺を有する平面視長方形の板状に形成され、その長辺がｘ軸方向に沿うように、短辺がｙ軸方向に沿うように所定領域Ｒに配置される。パレット３の上面には、鉛直上方に向け略Ｖ字状に拡開した溝４が、略平行に離間して複数条形成されている。円筒コイル１０は、その周面を下方に向け溝４内に嵌合し安定した状態で載置される。パレット３は、一つの溝４に円筒コイル１０を複数載置できる。
【００２１】
またパレット３は、その長辺幅、短辺幅、溝４の条数若しくは溝４の離間距離が異なるパレット固有の仕様が複数種類存在し、各パレット３の側面には当該パレット３固有の仕様を識別可能な銘板等の識別子（図示略）が設けられている。例えば図３に示すパレット３は、溝４の条数は５条であり、各溝４に最大２体の円筒コイル１０が載置できる短辺幅を有している。
【００２２】
パレット３は、上述したようにトレーラ２等により牽引されて所定領域Ｒに配置されるため、パレット３の長辺及び短辺は、建屋１のｘ軸及びｙ軸に一致せず、若干位置ずれした状態で、所定領域Ｒに配置されることになる。尚、パレット３の上面は、パレット３の配置位置に関わらず、水平状態であるものとする。
【００２３】
以下、所定領域Ｒに配置されたパレット３の長辺方向をｘ’軸方向とし、このｘ’軸方向に平面視直交する建屋１の長手方向をｙ’軸方向とし、ｘ’−ｙ’平面に直交する鉛直方向をｚ軸方向とし、所定領域Ｒに配置されたパレット３を基準としたローカル空間座標をｘ’−ｙ’−ｚ空間座標として説明する。
【００２４】
図１及び５に示されるように、建屋１内の前記した所定領域Ｒの近傍箇所には、当該所定領域Ｒに配置したパレット３の短辺の位置、長辺の位置を検出するとともに、検出したパレット３の配置位置のデータを出力する距離測定センサ１１，１２と、パレット３が到着した旨の情報を操作者により送信可能なパレット到着情報送信部１６と、操作者により入力されるパレット３の固有情報を送信可能なパレット固有情報入力部１７が配設されている。
【００２５】
尚、本実施例では一枚のパレット３あたり、短辺位置を１か所で検出する距離測定センサ１１と、長辺位置を２か所で検出する距離測定センサ１２，１２とを備え、パレット３の高さ位置は既知であるものとしているが、パレット３の検出箇所は必ずしも本実施例に限らず、例えばパレット検出手段は、パレット３の三次元方向にそれぞれ１か所ずつ距離測定センサを備えていてもよい。
【００２６】
更に尚、パレットを検出する検出手段が、パレット３の配置位置のデータに加え、上記したパレットが到着した旨の情報、若しくはパレット固有の情報を自動で読み取り、送信可能な読取部を有していてもよい。
【００２７】
次に、図１及び５に示されるように、本発明の搬送装置２２について説明すると、搬送装置２２を構成する搬送クレーン５は、建屋１の天井付近の高さ位置で長手方向に平行に延設された一対の支持レール６，６と、この支持レール６，６に沿って建屋１の長手方向に移動可能に設置された基台７と、基台７に対し長手方向に直交する建屋１の幅方向に移動可能に設けられた移動台８と、この移動台８に対し鉛直上下方向に移動可能に設置された把持部９とから主として構成されている。更に把持部９は、略Ｌ字形状で対向する一対のトング９ａ，９ａを備え、これ等トング９ａ，９ａは、水平方向に先端同士が近接若しくは離間可能に制御されている。
【００２８】
すなわち把持部９は、後述する搬送装置２２の演算部２３で演算された位置データを入力したクレーン制御部２４の制御下で、建屋１内を幅方向（ｘ軸方向）、長手方向（ｙ軸方向）及び鉛直方向（ｚ軸方向）の各方向へ移動し、把持部９の一対のトング９ａ，９ａが円筒コイル１０の筒軸方向の外方から把持し持ち上げ、円筒コイル１０の搬送を行う。
【００２９】
図３に示されるように、円筒コイル１０は、所定幅で長尺の鋼板を巻回し、径方向の中心部である空洞部１０ｂの内径が十数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の略円筒状に形成されており、軸方向の端部１０ａの外周縁は軸方向視で略真円に形成されている。各円筒コイル１０を構成する鋼板の幅寸法及び尺寸法は多岐に及び、したがって各々の円筒コイル１０の筒軸方向の幅寸法及び外径寸法は、多数種類が存在する。
【００３０】
次に、図１及び２に示されるように、本発明の撮像手段を構成するカメラ１３は、建屋１内の所定領域近傍の壁面等に設けられたベース部材１４に、ｙ軸方向及びｚ軸方向に対し所定の傾斜角度で固定に設置されており、複数の円筒コイル１０が載置された一枚のパレット３を一画面の被写体として撮像できる所定の画角で、斜上方から撮像できるようになっている。本実施例では、建屋１の壁面に上下に２基のカメラ１３，１３が設置され、上側のカメラ１３が建屋１の壁面から離間した方のパレット３を撮像し、下側のカメラ１３が壁面寄りのパレット３を撮像するように傾斜している。尚、カメラ１３の傾斜角度は、各円筒コイル１０の軸方向の両端部の外周縁を撮像できる角度であって、例えば水平面に対し略３０〜６０度の範囲内の所定角度が好ましく、略４５度が更に好ましい。
【００３１】
尚、カメラ１３は、複数の円筒コイル１０，１０，‥を一画面で被写体とした二次元画像を一枚の静止画像のみ撮像して、単一の画像データを得てもよいし、あるいは、複数枚の静止画像または所定時間の動画を撮像して得た複数の画像データを平均化することで、単一の画像データを生成してもよい。
【００３２】
また支持レール６の下面には、各パレット３を照明する照明手段を構成する照明装置１５が設けられ、撮像時には被写体である円筒コイル１０を照明するように制御される。尚、照明装置１５は、例えば１方向から広範囲を均等に照らす装置や、あるいは複数で多方向から照らす装置等であることが好ましく、このようにすることで、被写体である円筒コイル１０やパレット３に影が出来ずに全体の照度を高め、より高精度な画像処理を行うことができる。
【００３３】
図５に示されるように、カメラ１３及び照明装置１５は、画像処理装置２０に接続されており、また画像処理装置２０は、制御用コンピュータ２１に各データを送受信可能に接続されている。更に制御用コンピュータ２１は、搬送装置２２を司る演算部２３に各データを送受信可能に接続されている。
【００３４】
図６に示されるように、画像処理装置２０は、カメラ１３からの二次元画像データを信号化した映像信号をＨＤ−ＳＤＩ等の伝送規格で入力する画像信号入力部２０ｂと、照明装置１５に対し照明制御信号を出力する制御信号出力部２０ｃと、画像データ等を記憶するＲＡＭ２０ｅ、ＲＯＭ２０ｆと、制御用コンピュータ２１との信号を出入力するインターフェイス部２０ｄと、制御用コンピュータ２１から取得した後述の認識用補助データを記憶する補助記憶部２０ｇと、これ等各部の信号入出力を制御するとともに画像処理するＣＰＵ２０ａとから構成されており、これ等は互いにバス２０ｈで接続されている。上記したＣＰＵ２０ａは本発明の円弧抽出処理手段及び位置データ算出手段を構成し、制御信号出力部２０ｃは本発明の制御信号出力手段を構成し、またインターフェイス部２０ｄは本発明の入力手段及び出力手段を構成している。
【００３５】
搬送手段を構成する搬送装置２２は、上述した搬送クレーン５のほか、パレット到着情報送信部１６、距離測定センサ１１，１２及びパレット固有情報入力部１７からパレット３の各情報を受信し、また後述する画像処理装置２０で算出した円筒コイル１０の三次元位置データを受信し、これ等の情報に基づき円筒コイル１０の把持位置を演算する演算部２３と、演算された把持位置に向けて搬送クレーン５の把持部９を駆動制御するクレーン制御部２４とから主として構成されている。
【００３６】
本発明の円筒コイル１０の位置検出装置は、本実施例の撮像手段であるカメラ１３と、ＣＰＵ２０ａ（円弧抽出処理手段、位置データ算出手段）及びインターフェイス部２０ｄ（出力手段）を含む画像処理装置２０とにより構成されている。尚、本発明の円筒コイルの位置検出装置は、例えば円弧抽出処理手段として制御用コンピュータを有してもよいし、あるいは位置データ算出手段として搬送装置を有していても構わない。
【００３７】
次に、図７（ａ）に示されるように、本発明の円筒コイル１０の位置検出装置を用いた円筒コイル１０の位置の検出フローについて説明する。
【００３８】
先ず、制御用コンピュータ２１は、パレット到着情報送信部１６からパレット３が到着した旨の情報を受信し、またパレット固有情報入力部１７から当該パレット３固有の識別情報を受信すると（Ｓ１）、画像処理装置２０を介してカメラ１３に対し撮像の命令信号を送信し、照明装置１５に対し照明の命令信号を送信する（Ｓ２）。
【００３９】
図３に示されるように、円筒コイル１０の斜め上方に固定設置されたカメラ１３により撮像された横長の二次元画像には、パレット３に載置された複数の円筒コイル１０が、その軸方向両端部の外周縁を含めた被写体とされている。以下、図３に示される二次元画像面の横方向をＵ軸方向とし、このＵ軸方向に直交する縦方向をＶ軸方向としたＵ−Ｖ平面座標として説明する。
【００４０】
次に、制御用コンピュータ２１は、画像処理装置２０に対し、取得した円筒コイル１０の二次元画像データに基づき、画像中の楕円弧を抽出する楕円弧抽出処理（Ｓ３）、前記処理で得た画像中の楕円弧をフィッティング演算する楕円フィッティング処理（Ｓ４）、及び前記処理で算出した楕円弧に基づき円筒コイルの三次元位置及び形状を演算するコイル位置推定処理（Ｓ５）を行わせる。続いて制御用コンピュータ２１は、これ等処理により画像処理装置２０が算出した円筒コイルの三次元位置及び形状情報を搬送装置２２に出力する（Ｓ６）。
【００４１】
次に、図８に示されるように、カメラ１３が撮像した二次元画像に基づき円筒コイル１０を形成する画像中の楕円弧を抽出する楕円弧抽出処理（Ｓ３）について説明する。
【００４２】
この楕円弧抽出処理（Ｓ３）で抽出する「楕円弧」とは、各円筒コイル１０における筒軸方向の両端部の外周縁部分、すなわち円筒コイル１０のエッジ部分を形成する円弧であって、上述したように斜上方から撮像された二次元画像においては、真円ではなく楕円に描画される円弧を意味する。
【００４３】
画像処理装置２０は、カメラ１３が撮像した円筒コイル１０の二次元画像の画像データを取得する（Ｓａ０１）。また画像処理装置２０は、楕円弧認識用の補助データとして、パレット検出手段からパレット固有の仕様情報及び所定領域Ｒに配置されたパレットの配置位置のデータ等を制御用コンピュータを介し取得する（Ｓａ０２）。尚、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、円弧認識用の補助データとして、上記データに加え、パレットの載置面を複数の行（ｍ１，ｍ２，‥）及び複数の列（ｎ１，ｎ２，‥）に区画した各領域（ｍＮ，ｎＮ）に、円筒コイル１０が存在しているか不存在かの情報、及び存在している円筒コイル１０の概略外径寸法と概略幅寸法のデータが、操作者により入力されてもよい。
【００４４】
画像処理装置２０は、上記で取得した補助データに基づき二次元画像における楕円弧の検出領域を特定する（Ｓａ０３）。具体的には画像処理装置２０は、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるパレット固有の仕様情報及びパレットの配置位置のデータに基づき、画像上の円筒コイル１０が載置される溝４の直線状の最深部４ａ上に、抽出すべき楕円弧を形成する楕円の中心点が存在すると想定し、楕円弧の検出領域を特定する。
【００４５】
次に画像処理装置２０は、二次元画像中の円筒コイル１０と背景部分との輝度等の境界部分（エッジ）を抽出するためにパラメータを設定し（Ｓａ０４）、このパラメータに従い、二次元画像から特定した楕円弧の検出領域の中から、境界部分を形成するエッジ点列を抽出し（Ｓａ０５）、さらに抽出した複数のエッジ点列を分割若しくは統合する（Ｓａ０６）。
【００４６】
画像処理装置２０は、抽出したエッジ点列の数が所定の必要数を満たすか否か判定し（Ｓａ０７）、エッジ点列の数が必要数に満たない場合、画像処理装置２０は、パラメータを所定条件の下で変更し（Ｓａ０８）、当該変更したパラメータに従いエッジ点列を再び抽出（Ｓａ０５）し、エッジ点列を分割・統合する（Ｓａ０６）。
【００４７】
以下、画像処理装置２０は、エッジ点列の数が必要数を満たすまで、パラメータ変更及びエッジ点列の抽出、及び分割・統合を繰り返し（Ｓａ０５〜Ｓａ０８）、エッジ点列の数が必要数を満たすと、当該エッジ点列を出力してＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体に格納する（Ｓａ０９）。より詳しくは、ＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体には、例えば図７（ｂ）に示されるように、ｍ行×ｎ列の区分に設定されたパレット３上面の円筒コイル存在領域（ｍ１，ｎ１），（ｍ１，ｎ２），（ｍ２，ｎ１），‥ごとに、所定の記憶領域が設定されており、当該記憶領域に抽出したエッジ点列ｄ１（ｕ，ｖ）；ｄ２（ｕ，ｖ）；ｄ３（ｕ，ｖ）；‥等が記憶される。
【００４８】
次に画像処理装置２０は、未処理の抽出領域が残っているか否かを判定し（Ｓａ１０）、未処理の抽出領域が存在している場合、上記した楕円弧の検出領域を特定（Ｓａ０３）乃至エッジ点列の出力・格納（Ｓａ０９）の処理を行う。全ての検出領域について処理が終了すると（Ｓａ１０）、当該楕円弧抽出処理（Ｓ３）を終了し、次の楕円フィッティング処理（Ｓ４）に移行する。
【００４９】
次に、図９に示されるように、楕円弧抽出処理（Ｓ３）で抽出した楕円弧をフィッティングする楕円フィッティング処理（Ｓ４）について説明する。
【００５０】
先ず画像処理装置２０は、楕円フィッティング用の補助データとして、パレット検出手段からパレット固有の仕様情報及びパレットの配置位置のデータ、円筒コイル１０のコイル外径やコイル幅の寸法データ等を取得し（Ｓｂ０１）、取得した補助データを参照して、想定される楕円パラメータを算出する（Ｓｂ０２）。ここで算出する楕円パラメータとは、楕円の中心座標（ｕ，ｖ）、長軸長さ（ａ）、短軸長さ（ｂ）及び回転角度（θ）の５次元のパラメータである。
【００５１】
次に画像処理装置２０は、前述した楕円弧抽出処理（Ｓ３）で格納した所定数のエッジ点列のうち、任意のエッジ点列からなるエッジ点列群を選択し（Ｓｂ０３）、選択した当該エッジ点列群について、最小二乗法など周知の演算法により楕円フィッティングを行う（Ｓｂ０４）。なお、当該楕円フィッティングは、演算精度よりも演算速度を重視したフィッティングが好ましい。
【００５２】
次に画像処理装置２０は、上記したステップＳｂ０４で算出された楕円の周上あるいは周上から所定の誤差範囲内に離間して存在するエッジ点列群を抽出し（Ｓｂ０５）、このように抽出したエッジ点列群が全て若しくは規定数に到達するか否か判定する（Ｓｂ０６）。抽出したエッジ点列群が全て若しくは規定数に到達しない場合、画像処理装置２０は、エッジ点列群の任意選択し（Ｓｂ０３）、選択した当該エッジ点列群について楕円フィッティングし（Ｓｂ０４）、所定の誤差範囲内のエッジ点列群を抽出する（Ｓｂ０５）。
【００５３】
以下、画像処理装置２０は、抽出したエッジ点列群が全て若しくは規定数に到達するまで、エッジ点列群の任意選択、楕円フィッティング、及び誤差範囲内のエッジ点列群抽出を繰り返し（Ｓｂ０２〜Ｓｂ０６）、抽出したエッジ点列群が全て若しくは規定数に到達した場合、当該抽出したエッジ点列群について、楕円フィッティングを行う（Ｓｂ０７）。なお、当該楕円フィッティングは、演算速度よりも演算精度及びロバスト性を重視したフィッティングが好ましい。この楕円フィッティング（Ｓｂ０７）により、楕円の５次元のパラメータである中心座標、長軸長さ、短軸長さ及び回転角を算出でき、すなわち楕円の形状を特定することができる。
【００５４】
次に画像処理装置２０は、ステップＳｂ０７にて算出した楕円について、５次元の楕円パラメータ、詳しくは二次元画像面のＵ−Ｖ平面座標における楕円の中心座標（ｕ，ｖ）、長軸長さ（ａ）、短軸長さ（ｂ）及び回転角（θ）を出力してＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体に格納する（Ｓｂ０８）。より詳しくは、ＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体には、例えば図７（ｂ）に示されるように、ｍ行×ｎ列の区分に設定されたパレット３上面の円筒コイル存在領域（ｍ１，ｎ１），（ｍ１，ｎ２），（ｍ２，ｎ１），‥ごとに、所定の記憶領域が設定されており、当該記憶領域に楕円パラメータである中心座標（ｕ，ｖ）；長軸長さ（ａ）；短軸長さ（ｂ）；回転角（θ）；‥等が記憶される。
【００５５】
このように、楕円フィッティング（Ｓｂ０７）により形状を特定した楕円のデータとして、上記した５次元のパラメータのみが記憶されるため、楕円を成す多数のエッジ点列群の座標データを記憶するよりも記憶容量が格段に少なくて済み、また楕円の数式にパラメータを当てはめるだけで、当該楕円を特定できるため、有効なデータ処理が可能となる。
【００５６】
次に画像処理装置２０は、未処理の楕円が残っているか否かを判定し（Ｓｂ０９）、未処理の楕円が存在している場合、上記した想定される楕円パラメータの算出（Ｓｂ０２）乃至楕円パラメータの出力・格納（Ｓｂ０８）の処理を行う。全ての楕円について処理が終了すると（Ｓｂ０９）、当該楕円フィッティング処理（Ｓ４）を終了し、次のコイル位置推定処理（Ｓ５）に移行する。
【００５７】
次に、図１０及び１１に示されるように、楕円フィッティング処理（Ｓ４）で得た楕円パラメータに基づき円筒コイルの三次元位置を推定するコイル位置推定処理（Ｓ５）について説明する。
【００５８】
先ず画像処理装置２０は、コイル位置推定用の補助データとして、パレット検出手段からパレット固有の仕様情報及びパレット３の配置位置のデータ、円筒コイル１０のコイル外径やコイル幅の寸法データ等を取得し（Ｓｃ０１）、取得した補助データを参照して、撮像した二次元画像中におけるパレット３の三次元位置、すなわちローカルｘ’−ｙ’−ｚ空間におけるパレット３の載置面である上面のｘ’−ｙ’平面座標系Ｔ（ｚ＝一定）を計算する（Ｓｃ０２）。
【００５９】
つまり、二次元画像面のＵ−Ｖ平面座標における円筒コイル１０の楕円のパラメータと、補助データとしてパレット３の配置位置のデータとを関連付けることで、円筒コイル１０の位置データに関し、Ｕ−Ｖ平面座標系からローカルｘ’−ｙ’−ｚ空間座標系に座標変換することができる。
【００６０】
次に画像処理装置２０は、前述した楕円フィッティング処理（Ｓ４）で得て格納した楕円パラメータを取得し（Ｓｃ０３）、当該楕円パラメータにより形成され円筒コイル１０の筒軸方向の端面の周縁である楕円Ｄと、前記したステップＳｃ０２で計算したパレット３の上面との接点を通り、ｘ’軸に平行な直線という条件の下、楕円Ｄの接線Ｌ１を特定する（Ｓｃ０４）。
【００６１】
すなわち、上記した楕円フィッティング処理（Ｓ４）で得られた各パラメータで形状を特定された楕円Ｄが、所定領域Ｒに配置されたパレット３上面に接するという条件（補助データ）のもとで、三次元の空間座標と関連付けられるため、後述のように円筒コイル１０の三次元位置を特定可能な位置データが算出される。
【００６２】
尚、パレット３は上述したように所定深さの溝４が形成され、円筒コイル１０はその周面が溝４に嵌合するように載置されているため、この溝４を考慮に入れると、接線Ｌ１の上記した接点のｚ座標がパレット３の上面Ｔよりも低い値を取る。また上記した接点のｘ’座標は、ｙ’軸方向に延びる溝４の最深部４ａのｘ’座標として一意に決まる。以上の条件の下、接線Ｌ１の上記した接点のｚ座標を求めることができる。
【００６３】
更に尚、溝４の深さ寸法が円筒コイル１０の形状寸法に比して十分に小さい場合、この溝４の深さを誤差として考慮にいれず、接線Ｌ１が、パレット３の平坦面としての上面Ｔと接するものとして計算してもよい。
【００６４】
続いて画像処理装置２０は、二次元画像中における楕円Ｄを含むｘ’−ｚ平面座標系Ｐ（ｙ＝一定）を計算し（Ｓｃ０５）、楕円Ｄの接線Ｌ１に直交する接線Ｌ２，Ｌ３、及び接線Ｌ１に平行の接線Ｌ４を特定する（Ｓｃ０６）。
【００６５】
次に画像処理装置２０は、パレット３の同一行、すなわち同一の溝上に未処理の楕円が存在するか否かを判定し（Ｓｃ０７）、未処理の楕円が存在する場合、画像処理装置２０は、当該未処理の楕円について、パレット３の上面のｘ’−ｙ’平面座標系Ｔを計算し（Ｓｃ０２）、楕円パラメータを取得し（Ｓｃ０３）、楕円の接線Ｌ１〜Ｌ４及び当該楕円を含むｘ’−ｚ平面座標系Ｐを計算する（Ｓｃ０４，Ｓｃ０５）。
【００６６】
以下、画像処理装置２０は、パレット３の同一行に未処理の楕円が存在しなくなるまで、パレット３のｘ’−ｙ’平面座標系の計算、楕円パラメータの取得、楕円の接線及び当該楕円を含むｘ’−ｚ平面座標系の計算を繰り返し（Ｓｃ０２〜Ｓｃ０７）、未処理の楕円が存在しなくなった場合、画像処理装置２０は、処理を終えた複数の楕円のうち、最端に位置する楕円とこれに隣接した楕円、例えば図１１の楕円Ｄと楕円Ｄ’を一つの円筒コイル１０の両端周縁を形成する一対の楕円として認識し、次に隣接する２つの楕円を別の円筒コイル１０’の両端周縁を形成する一対の楕円として認識する（Ｓｃ０８）。
【００６７】
次に画像処理装置２０は、一つの円筒コイル１０の両端周縁を形成する２つの楕円Ｄ，Ｄ’に基づき、円筒コイル１０の三次元位置（ｘ’，ｙ’，ｚ）、円筒コイル１０の幅寸法及び径寸法を算出する（Ｓｃ０９）。ここで実際の円筒コイル１０は、その両端周縁が真円形状であるものとして、三次元位置（ｘ’，ｙ’，ｚ）、幅寸法及び径寸法が算出される。
【００６８】
次に画像処理装置２０は、推定補助データを再度取得し（Ｓｃ１０）、既に算出した円筒コイル１０の三次元位置、円筒コイル１０の幅寸法及び径寸法と比較することで、推定補助データにエラーが存在するか否かを検出した後（Ｓｃ１１）、画像処理装置２０は、円筒コイル１０の三次元位置、円筒コイル１０の幅寸法及び径寸法、そして推定補助データのエラー有無を出力してＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体に格納する（Ｓｃ１２）。より詳しくは、ＲＡＭ２０ｅ等の記憶媒体には、例えば図７（ｂ）に示されるように、ｍ行×ｎ列の区分に設定されたパレット３上面の円筒コイル存在領域（ｍ１，ｎ１），（ｍ１，ｎ２），（ｍ２，ｎ１），‥ごとに、所定の記憶領域が設定されており、当該記憶領域に円筒コイル１０の両端部１０ａ，１０ａの中心座標Ｃ１（ｘ’，ｙ’，ｚ）；Ｃ２（ｘ’，ｙ’，ｚ）；エラー有無（ｅｒｒｏｒ：０）；‥等が記憶される。
【００６９】
次に画像処理装置２０は、二次元画像において未処理の行が残っているか否かを判定し（Ｓｃ１３）、未処理の行が存在している場合、上述したパレット３のｘ’−ｙ’平面座標系の計算（Ｓｃ０２）乃至、楕円の接線及び当該楕円を含むｘ’−ｚ平面座標系の計算（Ｓｃ０６）、及び隣接する２つの楕円を一つの円筒コイルとして認識（Ｓｃ０８）乃至、円筒コイル１０の三次元位置、円筒コイル１０の幅寸法及び径寸法、そして推定補助データのエラー有無の出力、格納（Ｓｃ１２）の処理を行う。全ての行について処理が終了すると（Ｓｃ１３）、当該コイル位置推定処理（Ｓ５）を終了する。
【００７０】
図７に示されるように、画像処理装置２０から出力された円筒コイル１０の三次元位置（ｘ’，ｙ’，ｚ）及び形状データは、制御用コンピュータ２１を介し搬送装置２２の演算部２３に出力される（Ｓ６）。演算部２３は、入力された円筒コイル１０それぞれのパレット３を基準としたローカル空間座標における三次元位置（ｘ’，ｙ’，ｚ）、及び形状データに基づき、図１に示す把持部９が当該円筒コイル１０を把持できる位置を目標となる、建屋１内の全体空間座標における三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に座標変換の演算を行う。より詳しくは、把持部９が目標とする円筒コイル１０の三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、一対のトング９ａ，９ａの先端部が円筒コイル１０の筒軸方向の両端部１０ａ，１０ａの外方から内方に向けてアプローチし、両端部１０ａ，１０ａの径方向の中心部である空洞部１０ｂ，１０ｂに挿入される座標である。
【００７１】
次に搬送装置２２のクレーン制御部２４は、演算部２３が演算した目標となる円筒コイル１０の空洞部１０ｂ，１０ｂの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に向けて搬送クレーン５の把持部９を駆動する。目標となる三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に到達した把持部９は、クレーン制御部２４の制御下で、トング９ａ，９ａが空洞部１０ｂ，１０ｂ内に挿入され、円筒コイル１０を把持した状態で鉛直上方に持ち上げ、基台７及び移動台８の移動により円筒コイル１０を建屋１内の所望の位置まで搬送する。
【００７２】
以上説明したように、本発明の円筒コイルの位置検出装置によれば、単一の画像データから円筒コイル１０の軸方向端部１０ａの外周縁を成す円弧を抽出することで、この円筒コイル１０の斜方から撮像した単一のカメラ１３のみで撮像された二次元画像に基づき円筒コイル１０の三次元位置を特定可能な位置データを算出できるため、円筒コイル１０の三次元位置を画像間の誤差なく高精度に得ることができ、この位置データを出力して円筒コイルを把持し移載する等の管理を容易且つ正確に行うことができる。
【００７３】
また、画像処理装置２０が備えるＣＰＵ２０ａにより、端部外周縁が楕円に撮像された円筒コイル１０の二次元の画像データに基づき、端部１０ａ外周縁が略真円形状である実際の円筒コイル１０の三次元位置を正確に算出できる。
【００７４】
また、単一の二次元画像において円筒コイル１０の軸方向端部１０ａの外周縁と推定される複数の点を抽出し、これら抽出した複数の点に最も一致する円弧を特定することにより外周縁を成す円弧を抽出することで、円筒コイル１０の軸方向端部１０ａの外周縁を成す円弧を高精度にて抽出することができる。
【００７５】
更に、円筒コイル１０の軸方向両方の端部１０ａ，１０ａの外周縁として一対の楕円の円弧を抽出し算出することで、円筒コイル１０の三次元位置ばかりか軸方向の幅寸を出力できる。
【００７６】
また、画像処理装置２０のインターフェイス部２０ｄからパレット３の配置位置のデータを得ることができるため、パレット３上の円筒コイル１０の載置位置を特定できる。
【００７７】
更に、画像処理装置２０のインターフェイス部２０ｄから円筒コイル１０の三次元の配置位置の位置データを得た搬送手段２２により、当該円筒コイル１０に向けてアプローチし、円筒コイル１０を把持して所望に搬送することができる。
【００７８】
画像処理装置２０の制御信号出力部２０ｃから照明制御信号を受信した照明装置１５により、円筒コイル１０を撮像するときに照明することで、被写体である円筒コイル１０の照度を高め、円筒コイル１０の外縁を明瞭にできるため、画像処理を高精度に行うことができる。
【００７９】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００８０】
例えば、前記実施例では、画像処理装置２０のＣＰＵ２０ａが、所定領域Ｒに配置された円筒コイル１０の三次元の配置位置を特定可能な位置データとして、画像処理によりパレット３のローカル空間座標における円筒コイル１０の三次元座標位置（ｘ’，ｙ’，ｚ）を算出し、このデータを入力した搬送装置２２の演算部２４が、建屋１内の全体空間座標における円筒コイル１０の三次元座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）に座標変換する演算をしているが、これに限らず、例えば画像処理装置２０が、所定領域Ｒに配置された円筒コイル１０の三次元の配置位置を特定可能な位置データとして、建屋１内の全体空間座標における円筒コイル１０の三次元座標位置（ｘ，ｙ，ｚ）を直接に演算するようにしても構わない。
【００８１】
例えば、前記実施例における画像処理装置２０、照明装置１５、カメラ１３、距離測定センサ１１，１２、制御用コンピュータ２１及び搬送装置２２等の各機器同士のデータの送受信は、有線でもよいし無線であっても構わない。
【００８２】
また例えば、前記実施例では、円筒コイル１０の三次元位置を特定可能な位置データを算出するための補助データとして、円筒コイル１０が載置されるパレット３の配置位置のデータが画像処理装置２０に与えられているが、画像データ以外の補助データとして、例えば、カメラ１３の視点の三次元位置座標データ、実際の円筒コイル１０の直径寸法データ、若しくは実際の円筒コイル１０の三次元中心座標データ等が与えられてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１                建屋
３                パレット
４                溝
５                搬送クレーン
６                支持レール
９                把持部
１０              円筒コイル
１１              距離測定センサ
１２              距離測定センサ
１３              カメラ（撮像手段）
１５              照明装置（照明手段）
１６              パレット到着情報送信部
１７              パレット固有情報入力部
２０              画像処理装置
２０ａ            ＣＰＵ（円弧抽出処理手段、位置データ算出手段）
２０ｂ            画像信号入力部
２０ｃ            制御信号出力部（制御信号出力手段）
２０ｄ            インターフェイス部（出力手段、入力手段）
２０ｅ            ＲＡＭ
２０ｆ            ＲＯＭ
２０ｇ            補助記憶部
２０ｈ            バス
２１              制御用コンピュータ
２２              搬送装置（搬送手段）
２３              演算部
２４              クレーン制御部
【図１】
2015068683.tif 000003
【図２】
2015068683.tif 000004
【図３】
2015068683.tif 000005
【図４】
2015068683.tif 000006
【図５】
2015068683.tif 000007
【図６】
2015068683.tif 000008
【図７】
2015068683.tif 000009
【図８】
2015068683.tif 000010
【図９】
2015068683.tif 000011
【図１０】
2015068683.tif 000012
【図１１】
2015068683.tif 000013