(57)【要約】【課題】ロボットシステムに好適な軽量で低コストな、ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置を提供する。【解決手段】ロボット４の圧着工具３によって圧着された電線端部２ａ，２ｂの圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置であって、圧着部を撮像する２台以上の撮像手段６，７と撮像手段６，７によって得られた画像に基づく画像処理として、圧着状態の縞模様を抽出する特徴抽出処理ｓｐ１と、撮像手段６，７によって得られた画像上の縞模様の開始位置を決定する開始位置同定処理ｓｐ２と、開始位置から縞の間隔を３次元的に導出する縞間隔導出処理ｓｐ３と、縞間隔が予め作業品質上定められた範囲にあるかどうかの検査をする検査処理ｓｐ４とを行う画像処理手段８を備えた圧着端子検査装置。【選択図】　　図１
2004125754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置であって、
前記圧着部を撮像する２台以上の撮像手段と、
前記撮像手段によって得られた画像に基づく画像処理として、前記圧着状態の縞模様を抽出する特徴抽出処理と、前記撮像手段によって得られた画像上の前記縞模様の開始位置を決定する開始位置同定処理と、前記開始位置から前記縞の間隔を３次元的に導出する縞間隔導出処理と、前記縞間隔が予め作業品質上定められた範囲にあるかどうかの検査をする検査処理とを行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする圧着端子検査装置。
【請求項２】
前記画像処理手段の特徴抽出処理として、濃淡画像を微分してエッジ検出して縞模様を抽出することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置。
【請求項３】
前記画像処理手段の特徴抽出処理として、予め準備した縞模様のテンプレート画像とのテンプレートマッチングにより縞模様を抽出することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置。
【請求項４】
前記画像処理手段の開始位置同定処理として、前記ロボットの前記圧着工具の位置から前記撮像手段によって得られた画像上の前記縞模様の開始位置を決定することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置。
【請求項５】
前記画像処理手段の開始位置同定処理として、左右どちらかの端の縞の位置を開始位置とすることを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置として、カメラ等の撮像手段によって撮像された圧着部のシルエット画像を画像処理装置に取り込み、この画像処理装置で前記シルエット画像を画像処理して圧着状態の良・不良を判定する装置や、照明装置により前記圧着部の表面にハイライト部を発生させ、このハイライト部の画像を画像処理し圧着縞の位置や傾きを求め、圧着状態の良・不良を判定する装置がある（特許文献１）。以下、特許文献１について、図面を用いて説明する。
【０００３】
図８、図９は、従来の発明を示すものであり、図において、電線１０２の端部の芯線１０２ａに圧着された圧着端子１０１（圧着部１０１ｂ）の上方には、撮像手段であるテレビカメラ１０３が配設されており、このテレビカメラ１０３には画像処理手段である画像処理装置１０４が接続されている。画像処理装置１０４では画像処理として、位置計測処理と検査処理とを行う。また圧着部１０１ｂの上方には照明装置１０７が配設されており、この照明装置１０７によって圧着部１０１ｂに光を照射するようになっている。一方、圧着部１０１ｂの下方には中間色の背景１０５が配設されている。前記照明装置１０７は、前記圧着部１０１ｂに光を照射して前記圧着部１０１ｂの表面に帯状のハイライト部１００２１ａ，１００２１ｂを発生させ、前記テレビカメラ１０３は、前記ハイライト部１００２１ａ，１００２１ｂの画像を取得し、画像処理装置１０４は、前記ハイライト部１００２１ａ，１００２１ｂの位置を計測し、前記圧着部１０１ｂの位置を決定し、圧着状態の検査を行う。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１０１６２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の圧着端子検査装置は、環境の整備された工場の生産ライン上の自動接圧機で圧着された圧着端子の検査には、圧着端子の位置変化も２次元であり、また照明装置などの設置も容易であることから単一のカメラによる上記従来装置が好適であるが、必ず圧着端子を固定する専用の設置場所が必要である。一方、移動型ロボットのように環境が整備されてない場所に設置されたロボットが専用工具で接圧し圧着した圧着端子の検査は、圧着端子の位置変化も３次元的であり、また外乱光の影響も変化に富んでいることから、検出の確実性が低下し上記従来装置では対応できない。さらに、移動型ロボットにとっては、照明装置の設置や圧着端子を固定する専用台の設置は、ロボットシステムの大型化、重量増となるため好ましくない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ロボットシステムに好適な軽量で低コストな、ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１記載の圧着端子検査装置は、ロボットの圧着工具によって圧着された電線端部の圧着部の圧着状態を画像処理によって検査する圧着端子検査装置であって、前記圧着部を撮像する２台以上の撮像手段と前記撮像手段によって得られた画像に基づく画像処理として、前記圧着状態の縞模様を抽出する特徴抽出処理と、前記撮像手段によって得られた画像上の前記縞模様の開始位置を決定する開始位置同定処理と、前記開始位置から前記縞の間隔を３次元的に導出する縞間隔導出処理と、前記縞間隔が予め作業品質上定められた範囲にあるかどうかの検査をする検査処理とを行う画像処理手段を備えたことを特徴とする圧着端子検査装置である。
【０００８】
請求項１記載の圧着端子検査装置によれば、縞模様の３次元的な位置関係を求めて、縞の間隔が予め作業品質上定められた範囲にあるかどうか検査するため、圧着端子が定められた場所に設置される必要がなく、ロボットシステムを小型軽量化し、さらに縞模様の３次元的な位置関係により作業の良・否を判定するため、画像の見え方の変化の影響を受けにくく確実な判定が可能である。
【０００９】
請求項２記載の圧着端子検査装置は、前記画像処理手段の特徴抽出処理として、濃淡画像を微分してエッジ検出して縞模様を抽出することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置である。
【００１０】
請求項２記載の圧着端子検査装置によれば、圧着によって生じる縞模様の凹凸検出に好適な特徴抽出であり、縞模様の検出が確実になる。
【００１１】
請求項３記載の圧着端子検査装置は、前記画像処理手段の特徴抽出処理として、予め準備した縞模様のテンプレート画像とのテンプレートマッチングにより縞模様を抽出することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置である。
【００１２】
請求項３記載の圧着端子検査装置によれば、テンプレート中の特徴形状や色など複数の情報を基に縞模様を抽出するため、縞模様の抽出の信頼性が増す。
【００１３】
請求項４記載の圧着端子検査装置は、前記画像処理手段の開始位置同定処理として、前記ロボットの前記圧着工具の位置から前記撮像手段によって得られた画像上の前記縞模様の開始位置を決定することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置である。
【００１４】
請求項４記載の圧着端子検査装置によれば、繰り返し精度の高いロボットの位置情報を用いて、縞模様の開始位置を決定するため、確実に開始位置を同定できる。
【００１５】
請求項５記載の圧着端子検査装置は、前記画像処理手段の開始位置同定処理として、左右どちらかの端の縞の位置を開始位置と決定することを特徴とする請求項１記載の圧着端子検査装置である。
【００１６】
請求項５記載の圧着端子検査装置によれば、ロボットによる圧着開始が失敗している場合でも、圧着開始位置を検出することが可能であり、信頼性の高い検査が可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の圧着端子検査装置について図１乃至図７に基づいて説明する。なおこの実施の形態は、請求項１乃至５記載の内容に関する。図１は請求項１乃至５記載の圧着端子検査装置の基本構成を示す図であり、図２乃至図７は請求項１乃至５記載の実施内容を示す図である。以下、図に基づいて説明する。
【００１８】
電線端部２ａと電先端部２ｂは対向し、圧着端子１の圧着部１ａで接続している。前記圧着端子１は、ロボット４の先端に配置された圧着工具３で圧着される。前記圧着端子１から離れた位置に、前記圧着部１ａを撮像する２台の撮像手段６，７があり、画像処理装置８に接続している。前記画像処理装置８では画像処理として、特徴抽出処理ｓｐ１と開始位置同定処理ｓｐ２と縞間隔導出処理ｓｐ３と検査処理ｓｐ４とを行う。図１においてＷは、前記ロボット４のワールド座標系で、Ｉ１，Ｉ２はそれぞれ前記撮像手段６と前記撮像手段７の画面上のイメージ座標系で、Ｃは前記撮像手段６と前記撮像手段７の中点に位置するカメラ座標系である。
【００１９】
前記画像処理装置８は、前記ロボット４のロボットコントローラ５とケーブル９で接続し、前記圧着工具３で圧着したときの、圧着を開始した位置ＰＡ、ＰＢの前記ワールド座標系Ｗに対する位置を取得する。
【００２０】
前記画像処理装置８によるそれぞれの画像処理の詳細は次の通りである。
【００２１】
（１）抽出処理ｓｐ１
図２に、請求項３に記載した、予め準備した縞模様のテンプレート画像とのテンプレートマッチングにより縞模様を抽出する前記特徴抽出処理ｓｐ１の処理フローを示す。前記予め準備した縞模様の前記撮像手段６用のテンプレート画像ＴＥ１を図３ａに、前記撮像手段７用のテンプレート画像ＴＥ２を図３ｂに示す。
【００２２】
図２において、ｓ１で前記撮像手段６用のテンプレート画像ＴＥ１と前記撮像手段７用のテンプレート画像ＴＥ２を入力する。ｓ２で前記撮像手段６と前記撮像手段７のそれぞれの画像上でマッチングする場所を探索し、前記イメージ座標系Ｉ１とＩ２に対する、前記撮像手段６用の前記テンプレート画像ＴＥ１の端部（図３ａのＡ部とＢ部）に対応する複数の対応点｛Ｐ１ｉ｝（ｉ＝１，２・・・・ｎ）と前記撮像手段７用の前記テンプレート画像ＴＥ２の端部（図３ｂのＣ部とＤ部）に対応する複数の対応点｛Ｐ２ｉ｝（ｉ＝１，２・・・・ｎ）とを抽出する。なお図２中の相関演算によるマッチングは公知であるので詳細は省く。また、前記特徴抽出処理ｓｐ１として、請求項２に記載した、公知であるエッジ検出して縞模様を抽出する手法を適用してもよい。
【００２３】
（２）開始位置同定処理ｓｐ２
開始位置を画像上から同定するために、請求項４記載の方法を用いる。具体的には前記ロボットコントローラ５から前記ロボット４の圧縮開始位置ＰＡ，ＰＢの前記ワールド座標系Ｗに対する同時変換行列ＷＴＰＡ，ＷＴＰＢを入力し、
【数１】
2004125754.tif 000003
から、前記イメージ座標系Ｉ１，Ｉ２上の位置Ｐｉ１Ａ，Ｐｉ１Ｂ　，Ｐｉ２Ａ，Ｐｉ２Ｂをそれぞれ算出する。ここでＣＴＷと１１ＴＣ，１２ＴＣはそれぞれ、カメラ座標Ｃのワールド座標系Ｗに対する同時変換行列と前記撮像手段６の画面上のイメージ座標系Ｉ１のカメラ座標系Ｃに対する同時変換行列、前記撮像手段７の画面上のイメージ座標系Ｉ２のカメラ座標系Ｃに対する同時変換行列である。
【００２４】
（３）縞間隔導出処理ｓｐ３
図４は前記撮像手段６の画面を、図５は前記撮像手段７の画面を示す。前記特徴抽出処理ｓｐ１により抽出した前記複数の対応点｛Ｐ１ｉ｝と前記複数の対応点｛Ｐ２ｉ｝の中から、前記開始位置同定処理ｓｐ２で求めたの前記イメージ座標系上の位置Ｐｉ１Ａ，Ｐｉ１Ｂ　，Ｐｉ２Ａ，Ｐｉ２Ｂに近接する位置をそれぞれ、ｍ１，ｍ２、ｋ１、ｋ２とする。それぞれの開始点から順に、抽出された縞模様の端面の位置をｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，・・・ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４・・・とラベリングし、それぞれ数字が同じ位置（例えばｍ３とｋ３）を対応する同一点とし、カメラ座標上の位置（ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・ｐ１８）を、図６に示す３角測量の原理で求める。なお３角測量による導出は公知であるため詳細は省く。次に、前記カメラ座標Ｃ上の位置（ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・ｐ１８）を用いて
【数２】
2004125754.tif 000004
から、縞間隔ｄｎを導出する。
【００２５】
（４）検査処理ｓｐ４
検査処理ｓｐ４の処理手順を図７に示す。ｓｓ０で予め設定された縞の総数を入力し、ｓｓ１で前記縞間隔導出処理ｓｐ３で算出した前記縞間隔ｄｎを入力し縞数をカウントする。ｓｓ２縞数が基準の数でない場合は、不良と判定する。ｓｓ４で前記縞間隔ｄｎが、基準範囲内かどうか判断する。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の圧着端子検査装置によれば、縞模様の３次元的な位置関係を求めて、縞の間隔が予め作業品質上定められた範囲にあるかどうか検査するため、圧着端子が定められた場所に設置される必要がなく、ロボットシステムを小型軽量化し、さらに縞模様の３次元的な位置関係により作業の良・否を判定するため、画像の見え方の変化の影響を受けにくく確実な判定が可能である。
【００２７】
請求項２記載の圧着端子検査装置によれば、圧着によって生じる縞模様の凹凸検出に好適な特徴抽出であり、縞模様の検出が確実になる。
【００２８】
請求項３記載の圧着端子検査装置によれば、テンプレート中の特徴形状や色など複数の情報を基に縞模様を抽出するため、縞模様の抽出の信頼性が増す。
【００２９】
請求項４記載の圧着端子検査装置によれば、繰り返し精度の高いロボットの位置情報を用いて、縞模様の開始位置を決定するため、確実に開始位置を同定できる。
【００３０】
請求項５記載の圧着端子検査装置によれば、ロボットによる圧着開始が失敗している場合でも、圧着開始位置を検出することが可能であり、信頼性の高い検査が可能である
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基本構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態の特徴抽出処理方法を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施の形態の撮像手段６用のテンプレート画像を示す図、（ｂ）撮像手段７用のテンプレート画像を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の撮像手段６の画面を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の撮像手段７の画面を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の縞間隔導出処理を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の検査処理を示す図である。
【図８】従来の実施例における圧着検査装置の構成図である。
【図９】従来の実施例における圧着端子部の拡大図である。
【符号の説明】
１　　圧着端子
２ａ　　電線端部
２ｂ　電線端部
３　　圧着工具
４　　ロボット
５　　ロボットコントローラ
６　　撮像手段
７　　撮像手段
８　　画像処理装置
９　　ケーブル
Ｗ　　　作業座標系
Ｃ　　　カメラ座標系
Ｉ１　　　撮像手段６のイメージ座標系
Ｉ２　　　撮像手段７のイメージ座標系
１０１　　圧着端子
１０１ａ　接続部
１０１ｂ　　圧着部
１０１Ｃ　　固定部
１０２　　　電線
１０２ａ　　芯線
１０３　　　テレビカメラ
１０４　　　画像処理装置
１０５　　　背景
１０７　　　照明装置
１００２１ａ　ハイライト部
１００２１ｂ　ハイライト部
【図１】
2004125754.tif 000005
【図２】
2004125754.tif 000006
【図３】
2004125754.tif 000007
【図４】
2004125754.tif 000008
【図５】
2004125754.tif 000009
【図６】
2004125754.tif 000010
【図７】
2004125754.tif 000011
【図８】
2004125754.tif 000012
【図９】
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