(57)【要約】【課題】木目や節の有無に関わらず判別が容易な姿勢検出用マーキングを形成し、正確に集成材の姿勢を検出できる姿勢検出方法及びそれを用いた加工方法を提供する。【解決手段】被加工材１０の所定の位置に２つ以上の凹み穴２又は貫通孔３からなる姿勢検出用マーキングを形成し、この姿勢検出用マーキングに光を照射して影を形成し、その影ごと被加工材１０を撮影手段９にて撮影して画像を入力し、得られた画像入力信号を画像処理手段６により処理して被加工材１０の姿勢を検出した後、その検出結果から被加工材１０の加工を施すべき位置を演算し、その演算結果を自動加工機に出力して加工を施す。【選択図】　　　　図１
2004025592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材の所定の位置に２つ以上の凹み穴又は貫通孔からなる姿勢検出用マーキングを形成し、該姿勢検出用マーキングに光を照射して影を形成し、その影ごと上記被加工材を撮影手段により撮影して画像を入力し、得られた画像入力信号を画像処理手段により処理して上記被加工材の姿勢を検出することを特徴とする姿勢検出方法。
【請求項２】
上記姿勢検出用マーキングを、後工程で取り除く領域内に形成する請求項１に記載の姿勢検出方法。
【請求項３】
被加工材に所望の加工を施す加工方法において、被加工材の所定の位置に２つ以上の凹み穴又は貫通孔からなる姿勢検出用マーキングを形成し、該姿勢検出用マーキングに光を照射して影を形成し、その影ごと上記被加工材を撮影手段により撮影して画像を入力し、得られた画像入力信号を画像処理手段により処理して上記被加工材の姿勢を検出した後、その検出結果から上記被加工材の加工を施すべき位置を演算し、その演算結果を自動加工機に出力して上記加工を施すことを特徴とする加工方法。
【請求項４】
上記被加工材として複数の継目が平行な集成材を用い、上記姿勢検出用マーキングを上記集成材の継目と平行な直線上に形成し、その姿勢検出用マーキングの検出結果から、上記継目以外の領域に上記加工を施す請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
上記加工はボルト孔の孔空け加工である請求項３又は４に記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動加工機により木材などを加工する際の姿勢検出方法及びそれを用いた加工方法に係り、特に木材に姿勢検出用マーキングを形成し、その姿勢検出用マーキングを撮影し画像処理して姿勢を検出する姿勢検出方法及びそれを用いた加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の木材を組み合わせた集成材（合板のようなもの）を加工する際に、その集成材の姿勢を検出するには、撮像カメラで撮影した継目を画像処理して検出することにより集成材全体の姿勢を検出する方法や、集成材に着色線引きマークを入れ、着色線引きマークを撮像カメラで撮影し画像処理して検出することにより集成材全体の姿勢を知る方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に集成材は、継目の隙間が極力空かないように組み合わされているため、撮像カメラで撮影すると、木目と継目との判別が困難であり、姿勢検出するための画像入力信号としては品質が悪かった。
【０００４】
また、着色線引きマークも濃い木目や大きな節があると、マークと濃い木目又は大きな節との判別の信頼性が十分とは言えなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、画像入力信号のノイズとなる木目や節等の有無に関わらず判別が容易な姿勢検出用マーキングを形成し、正確に被加工材の姿勢を検出できる姿勢検出方法及びそれを用いた加工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、被加工材の所定の位置に２つ以上の凹み穴又は貫通孔からなる姿勢検出用マーキングを形成し、この姿勢検出用マーキングに光を照射して影を形成し、その影ごと被加工材を撮影手段により撮影して画像を入力し、得られた画像入力信号を画像処理手段により処理して被加工材の姿勢を検出する方法である。
【０００７】
請求項２の発明は、姿勢検出用マーキングを、後工程で取り除く領域内に形成する方法である。
【０００８】
請求項３の発明は、被加工材に所望の加工を施す加工方法において、被加工材の所定の位置に２つ以上の凹み穴又は貫通孔からなる姿勢検出用マーキングを形成し、この姿勢検出用マーキングに光を照射して影を形成し、その影ごと上記被加工材を撮影手段により撮影して画像を入力し、得られた画像入力信号を画像処理手段により処理して被加工材の姿勢を検出した後、その検出結果から被加工材の加工を施すべき位置を演算し、その演算結果を自動加工機に出力して加工を施す方法である。
【０００９】
請求項４の発明は、被加工材として複数の継目が平行な集成材を用い、姿勢検出用マーキングを集成材の継目と平行な直線上に形成し、その姿勢検出用マーキングの検出結果から、継目以外の領域に加工を施す方法である。
【００１０】
請求項５の発明は、加工はボルト孔の孔空け加工である方法である。
【００１１】
上記構成によれば、姿勢検出用マーキングに光を照射して撮影すると、その姿勢検出用マーキングを形成した部分は周囲と比較してコントラストが大きく異なって撮影されるので、姿勢検出用マーキングが容易に判別され、被加工材の姿勢が正確に検出される。そして、正確に判別された姿勢検出用マーキングを用いてボルト孔の加工すべき位置が演算され、強度が低い節から離れた所望の位置にボルト孔が形成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図３に本発明により加工された電線巻き枠用ドラム鍔板の平面図を示す。
【００１４】
図３に示すように、ドラム鍔板１０は、複数の平行な継目ｅが形成された木材の中央に中心孔を有するドーナツ板状に形成されており、所定の間隔を隔てた２対の連結ボルト孔５が、継目ｅ上に形成されると強度が弱くなることや美観上から、継目ｅと平行な直線上でかつ継目ｅから離れて形成されている。
【００１５】
このような連結ボルト孔５を形成するに際して、自動加工機のＸ−Ｙ座標系に対して図４に示すような鍔板の姿勢（ｘ，ｙ，θ）が判れば連結ボルト孔の孔空けすべき位置を確定することができる。
【００１６】
自動加工機で木材を加工する場合、木材の姿勢を知る必要があり、この手段の一つに画像処理による方法がある。
【００１７】
画像処理による姿勢検出方法は、木材の所定の位置にマーキングを設け、そのマーキングを認知して位置・角度等を演算することにより木材の姿勢を知る方法であるが、これを用いる場合、マーキングが認知できることが必要条件になる。
【００１８】
木材には木目や節等があり、着色マークでは木目や節との判別ミスが発生する場合があるため、本発明にあっては、姿勢検出用マーキングとして凹み穴又は貫通孔を形成するものとする。
【００１９】
図１に、姿勢検出用マーキングとして凹み穴を用いて姿勢検出する装置の概略図を示す。
【００２０】
図１に示すように、この装置を用いた姿勢検出方法は、所定の位置に２つの凹み穴２を形成した木材１０を周囲からの外光が進入しない暗所に設置し、凹み穴２付近にハロゲンランプのような極めて明るい光源７で斜めに光を照射し、光を照射した部分を撮像カメラ９で撮影する。
【００２１】
その撮影した画像を撮像カメラ９に接続された電子計算機のモニタ６で見ると、凹み穴２の影は黒く見えるが、木目又は節はハレーションを起こして白色になる。従って、モニタ画像は白色の画面に凹み穴２の影だけが黒色に表示されるので、画像処理入力画面としては極めて処理しやすい画面（ノイズの無い画面）を提供できる。
【００２２】
次に、この画像を電子計算機で処理して、電線巻枠用ドラム鍔板の姿勢（角度・位置等）を認知し、自動加工機にて必要な個所に連結ボルト孔を形成する方法について述べる。
【００２３】
ドラム鍔板を構成する割り板製作の段階で、図５に示すように、ドラム鍔板を組み立てるときに中央部に位置する割り板１に２つの凹み穴２を加工する。この凹み穴２の位置は、次の（１）〜（３）の条件を満たす位置とする。
（１）２つの凹み穴２の中心を結ぶ線ｌが割り板１の長辺（継目）ｅと平行になる位置に穴加工する。
（２）２つの凹み穴２を空ける位置は最終的にはドラム鍔板の中心孔として取り除かれる部分（破線円）ｃの内側とする。
（３）２つの凹み穴２は割り板１の中心ｏから等距離Ｌの位置に穴加工する。
【００２４】
そして、図６に示すように、複数の割り板を組み合わせてドラム鍔板１０を組み立て、円盤状に釘打ち固定した後、図８に示すように、このドラム鍔板１０に連結ボルト孔５を加工する。連結ボルト孔５は次の▲１▼、▲２▼の条件を満たしていなければならない。
▲１▼連結ボルト孔５の中心を結ぶ線ｍと継目ｅとは平行になるように穴空けする。▲２▼ドラム鍔板１０の中心ｏから連結ボルト孔５の中心までの距離ｒはいずれも等距離にある。
【００２５】
そして、ドラム鍔板１０にこれら▲１▼、▲２▼の条件を満たした連結ボルト孔５を空けるに際しては、ドラム鍔板１０の姿勢（位置・角度）を認知する。この場合、画像データには木目や節等のノイズの除去が望まれる。
【００２６】
図７に示すように、ドラム鍔板１０を周囲からの外光が進入しない暗所に設置して、凹み穴２付近をハロゲンランプのような極めて明るい光源７で斜めに照射し、照射した部分を撮像カメラ９で撮影する。
【００２７】
その撮影画像をモニタで見ると、凹み穴２の影は黒く見えるが、木目又は節はハレーションを起こし、白色になる。従って、モニタ画像は白色の画面に凹み穴の影だけが黒色に表示される。
【００２８】
このドラム鍔板１０の姿勢（ｘ，ｙ，θ）は、数１式から数３式で求められる。
【００２９】
【数１】ｘ＝（ｘ１＋ｘ２）／２
【数２】ｙ＝（ｙ１＋ｙ２）／２
【数３】θ＝ｔａｎ−１（ｙ２−ｙ１／ｘ２−ｘ１）
このようにしてドラム鍔板１０の姿勢（ｘ，ｙ，θ）を認知できれば、図８に示したように、ドラム鍔板１０の中心ｏからｒの距離にあり、かつ２つの凹み穴２を結ぶ直線ｌに平行、すなわち継目ｅに平行な直線ｍ上に中心を持つ連結ボルト孔５を形成すべき位置を撮像カメラに接続された電子計算機で演算できる。
【００３０】
そして、演算結果をＮＣ制御ドリルＲに出力して連結ボルト孔５を空ける。
【００３１】
最終的には、図９に示すようにドラム鍔板１０の中心部には中心孔４が空けられる。中心孔４は凹み穴の外接円より大きいので、ドラム鍔板１０の中心孔４を空けると凹み穴は取り除かれることになる。
【００３２】
以上説明したように、凹み穴２を用いてドラム鍔板１０の姿勢を検出することにより、集成材の木目や節の有無に関わらず容易に姿勢検出用マーキングを判別可能なコントラストの高いモニタ画像が得られるので、姿勢を正確に検出することが可能になり、その後の加工を正確に行うことができる。
【００３３】
次に本発明の他の実施の形態について述べる。
【００３４】
図２に、姿勢検出用マーキングとして貫通孔を用いて姿勢検出する装置の概略図を示す。
【００３５】
図２に示すように、この装置を用いた姿勢検出方法は、所定の位置に２つの貫通孔３を形成した木材２０を周囲からの外光が進入しない暗所に設置し、貫通孔３付近に木材２０の裏側からハロゲンランプのような極めて明るい光源８で光を照射し、その光を照射した部分を表側から撮像カメラ９で撮影する。
【００３６】
その撮影画像を撮像カメラ９に接続された電子計算機６のモニタで見ると、透過光以外は外光が遮断されているので暗く（黒い画面）、貫通孔３からの透過光だけが明るく（白く）見えるので、画像処理入力画面としては極めて処理しやすい画面（ノイズの無い画面）を提供できる。
【００３７】
次に、この画像を電子計算機で処理して、電線巻き枠用ドラム鍔板の姿勢（角度・位置）を認知し、自動加工機にて必要な個所に連結ボルト孔を形成する場合について述べる。
【００３８】
ドラム鍔板を構成する割り板製作の段階で、図１０に示すように、ドラム鍔板の中央部に位置する割り板１１に２つの貫通孔３を加工する。この貫通孔３の位置は、次の（１）〜（３）の条件を満たす位置とする。
（１）２つの貫通孔３の中心を結ぶ線ｌが割り板１１の長辺（継目）ｅと平行になる位置に穴加工する。
（２）２つの貫通孔３を空ける位置は最終的にはドラム鍔板の中心孔として取り除かれる部分（破線円）ｃの内側とする。
（３）２つの貫通孔３は割り板１１の中心ｏから等距離Ｌの位置に穴加工する。
【００３９】
そして、図１１に示すように、複数の割り板を組み合わせてドラム鍔板２０を組み立て、円盤状に釘打ち固定した後、図１３に示すように、このドラム鍔板２０に連結ボルト孔５を加工する。連結ボルト孔５は次の▲１▼、▲２▼の条件を満たしていなければならない。
▲１▼連結ボルト孔５の中心を結ぶ線ｍと継目ｅとは平行になるように穴空けする。
▲２▼ドラム鍔板２０の中心ｏから連結ボルト孔５の中心までの距離ｒはいずれも等距離にある。
【００４０】
そして、ドラム鍔板２０にこれら▲１▼、▲２▼の条件を満たした連結ボルト孔５を空けるに際しては、ドラム鍔板２０の姿勢（位置・角度）を認知する。この場合、画像データには木目や節等のノイズの除去が望まれる。
【００４１】
図１２に示すように、貫通孔３を形成した木材２０を周囲からの外光が進入しない暗所に設置し、貫通孔３付近に裏側からハロゲンランプのような極めて明るい光源８で光を照射し、その照射した部分を表側から撮像カメラ９で撮影する。
【００４２】
その撮影画像をモニタで見ると、透過光以外は外光が遮断されているので暗く（黒い画面）、貫通孔３からの透過光だけが明るく（白く）見える。
【００４３】
このドラム鍔板２０の姿勢（ｘ，ｙ，θ）は、上述した数１式から数３式で求められる。
【００４４】
このようにしてドラム鍔板２０の姿勢（ｘ，ｙ，θ）を認知できれば、図１３に示したように、ドラム鍔板２０の中心ｏからｒの距離にあり、かつ２つの貫通孔３を結ぶ直線ｌに平行、すなわち継目ｅに平行な直線ｍ上に中心を持つ連結ボルト孔５を形成すべき位置を撮像カメラに接続された電子計算機で演算できる。
【００４５】
そして、演算結果をＮＣ制御ドリルＲに出力して連結ボルト孔５を空ける。
【００４６】
最終的には、図１４に示すようにドラム鍔板２０の中心部には中心孔４が空けられる。中心孔４は貫通孔の外接円より大きいので、ドラム鍔板２０の中心孔４を空けると貫通孔は取り除かれることになる。
【００４７】
以上説明したように、貫通孔３を用いてドラム鍔板２０の姿勢を検出することにより、集成材の木目や節の有無に関わらず容易に姿勢検出用マーキングを判別可能なコントラストの高いモニタ画像が得られるので、姿勢を正確に検出することが可能になり、その後の加工を正確に行うことができる。
【００４８】
尚、上述した実施の形態は、電線巻き枠用ドラム鍔板１０，２０に適用する例で説明したが、本発明は、自動加工機を用いて被加工材に孔空け加工や溝掘り加工を施す等、木材・金属・プラスチック製品加工の自動化全般に適用できる。
【００４９】
また、上述した実施の形態では、姿勢検出用マーキングの座標から木材の位置と角度とを検出したが、さらに姿勢検出用マーキング同士の面積の違いを演算して表面の傾きも検出できることは言うまでもない。
【００５０】
さらに、上述した実施の形態では、それぞれ姿勢検出用マーキングを２つ形成した場合で説明したが、３つ以上形成しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、被加工材に画像処理用入力信号のノイズとなる木目や節等があっても容易に姿勢検出用マーキングを判別して検出できる。これにより、被加工材の姿勢を正確に検出することが可能になり、その後の加工を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す姿勢検出装置の概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す姿勢検出装置の概略図である。
【図３】集成材からなる電線巻き枠用ドラム鍔板の平面図である。
【図４】図３のドラム鍔板の中心の座標を示す図である。
【図５】本発明が適用されたドラム鍔板の中央部に位置する割り板の斜視図である。
【図６】本発明が適用されたドラム鍔板の斜視図である。
【図７】図６のドラム鍔板の姿勢検出方法を説明するための図である。
【図８】図６のドラム鍔板へのボルト孔の加工方法を説明するための図である。
【図９】本発明により加工されたドラム鍔板の斜視図である。
【図１０】本発明が適用されたドラム鍔板の中央部に位置する割り板の斜視図である。
【図１１】本発明が適用されたドラム鍔板の斜視図である。
【図１２】図１１のドラム鍔板の姿勢検出方法を説明するための図である。
【図１３】図１１のドラム鍔板へのボルト孔の加工方法を説明するための図である。
【図１４】本発明により加工されたドラム鍔板の斜視図である。
【符号の説明】
２　凹み穴（姿勢検出用マーキング）
３　貫通孔（姿勢検出用マーキング）
６　電子計算機（画像処理手段）
７　光源
９　撮像カメラ（撮影手段）
１０　電線巻き枠用ドラム鍔板（集成材）
【図１】
2004025592.tif 000003
【図２】
2004025592.tif 000004
【図３】
2004025592.tif 000005
【図４】
2004025592.tif 000006
【図５】
2004025592.tif 000007
【図６】
2004025592.tif 000008
【図７】
2004025592.tif 000009
【図８】
2004025592.tif 000010
【図９】
2004025592.tif 000011
【図１０】
2004025592.tif 000012
【図１１】
2004025592.tif 000013
【図１２】
2004025592.tif 000014
【図１３】
2004025592.tif 000015
【図１４】
2004025592.tif 000016