(57)【要約】【課題】物体の位置や向きを高精度に認識する。【解決手段】本発明は、物体が所望の位置関係に保持された基準状態を認識する物体認識方法であって、基準状態における物体の画像を基準画像として取得する工程と、基準画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される基準色彩面積値を算出する工程と、物体を回転自在に固定し、所定角度量ずつ回転させながら複数の参照画像を取得する工程Ｓ１と、各々の参照画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される参照色彩面積値を算出する工程Ｓ４と、各々の参照色彩面積値と基準色彩面積値とを比較して、参照色彩面積値と基準色彩面積値との差が所定値以内である参照画像を抽出する色彩面積値比較工程Ｓ５と、色彩面積値比較工程において抽出された参照画像が取得されたときに物体が基準状態にあると認識する物体認識工程Ｓ８とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が所望の位置関係に保持された基準状態を認識する物体認識方法であって、
前記基準状態における前記物体の画像を基準画像として取得する工程と、
前記基準画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される基準色彩面積値を算出する工程と、
前記物体を回転自在に固定して、所定角度量ずつ回転させながら複数の参照画像を取得する工程と、
各々の前記参照画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される参照色彩面積値を算出する工程と、
各々の前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値とを比較して、前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値との差が所定値以内である参照画像を抽出する色彩面積値比較工程と、
前記色彩面積値比較工程において抽出された参照画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識する物体認識工程と、
を備えることを特徴とする物体認識方法。
【請求項２】
前記基準画像から所定の範囲外の色相値又は色彩値を有する画素を除去し、残りの画素によって規定される図形の重心である基準重心を算出する工程と、
前記色彩面積値比較工程において抽出された前記参照画像から所定の範囲外の色相値又は色彩値を有する画素を除去し、残りの画素によって規定される図形の重心である参照重心を算出する工程と、
前記基準重心と前記参照重心との距離を算出する重心比較工程と、
をさらに備え、
前記重心比較工程において算出された前記距離が所定値以内である場合にのみ前記物体認識工程が実行されることを特徴とする請求項１に記載の物体認識方法。
【請求項３】
前記色相値及び前記色彩値は、ＨＳＶモデルに基づいて決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の物体認識方法。
【請求項４】
棒状の物体が所望の位置関係に保持された基準状態を認識する物体認識システムであって、
前記物体が、長手方向を軸線として軸線回りに回転可能に固定される固定部と、
前記物体の画像を取得する撮像部と、
前記撮像部の取得した前記画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される色彩面積値を算出し、あらかじめ設定された基準色彩面積値と比較する演算部と、
を備え、
前記撮像部は、前記固定部が前記物体を所定角度量ずつ軸線回りに回転させた状態において、前記物体の画像を取得して複数の参照画像を作成し、
前記演算部は、各々の前記参照画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて参照色彩面積値を算出し、前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値との差が所定値以内である参照画像を基準状態画像として抽出し、前記基準状態画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識することを特徴とする物体認識システム。
【請求項５】
前記演算部は、前記参照画像によって規定される図形の重心である参照重心を算出し、前記参照重心とあらかじめ設定された基準重心との距離を算出し、算出された前記距離が所定値以内である場合にのみ、前記基準状態画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識することを特徴とする請求項４に記載の物体認識システム。
【請求項６】
前記色相値及び前記色彩値は、ＨＳＶモデルに基づいて決定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の物体認識システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の位置や向きを認識する物体認識方法及び物体認識システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
部品等のワーク（物体）に対して自動的にレーザ加工等の各種加工を行う装置においては、被加工物が正確に位置決めされることが重要である。このような位置決めを行うために、ワークの幅方向又は長手方向の端部を自動的に特定する各種の装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示された装置では、撮像手段により取得したワークの画像中に測定エリアを設定し、測定エリア内においてワークと背景とのコントラストの大きい位置を長手方向の端部（エッジ）として特定している。そして、特定したエッジに基づいて特定位置から加工が行われる。
【特許文献１】特開平９−３１１０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された装置を用いれば、ワークと背景とのコントラストを利用することによって、長手方向の端部だけでなく、ワークの画像中で幅方向の端部を特定することも可能である。
しかしながら、例えば断面がＤ字状に形成され、外周面に平面を有する棒状のワークをチャックにより保持し、軸線回りに回転させながら当該ワークの幅方向の端部によって任意の位置を特定し、当該位置から周方向に罫書きや溶接等の加工を開始しようとする場合、特許文献１に記載の装置では当該位置を正確に自動特定できない場合がある。
【０００４】
例えば、撮像手段をワークの上方に配置し、撮影した画像を用いて上方からワークの幅方向の端部を特定している場合、外周面の平面が水平となって上方を向いている状態と、水平となって下方を向いている状態では、幅方向における端部の位置は同一となる。このような場合、特許文献１に記載の装置のように、ワークと背景とのコントラストで端部を特定する方法では、ワークの外周面の平面がいずれの状態にあるかを判別することはできないので、いずれの状態でもワークが同一の状態にあると判定されることになる。
この場合、人間による修正作業が必要となり、加工の全工程を自動化することができない。したがって当該加工の作業効率を向上させることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、物体の幅方向又は長手方向の端部の位置が同一となる状態が複数存在する場合であっても、当該物体の位置や向きを高精度に認識することができる物体認識方法及び物体認識システム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】
【０００６】
本発明は、物体が所望の位置関係に保持された基準状態を認識する物体認識方法であって、前記基準状態における前記物体の画像を基準画像として取得する工程と、前記基準画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される基準色彩面積値を算出する工程と、前記物体を回転自在に固定して、所定角度量ずつ回転させながら複数の参照画像を取得する工程と、各々の前記参照画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される参照色彩面積値を算出する工程と、各々の前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値とを比較して、前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値との差が所定値以内である参照画像を抽出する色彩面積値比較工程と、前記色彩面積値比較工程において抽出された参照画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識する物体認識工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の物体認識方法によれば、基準画像の基準色彩面積値と参照画像の参照色彩面積値とを比較することによって、端部の位置に依存することなく物体が基準状態にあるか否かが認識される。
【０００８】
本発明の物体認識方法は、前記基準状態における前記物体の画像から所定の範囲外の色相値又は色彩値を有する画素を除去し、残りの画素によって規定される図形の重心である基準重心を算出する工程と、前記色彩面積値比較工程において抽出された前記参照画像から所定の範囲外の色相値又は色彩値を有する画素を除去し、残りの画素によって規定される図形の重心である参照重心を算出する工程と、前記基準重心と前記参照重心との距離を算出する重心比較工程とをさらに備え、前記重心比較工程において算出された前記距離が所定値以内である場合にのみ前記物体認識工程が実行されてもよい。この場合、物体が基準状態にあるか否かをより高精度に認識することができる。
【０００９】
前記色相値及び前記色彩値は、ＨＳＶモデルに基づき、色の色相、彩度、明度の３要素を用いて決定されてもよい。この場合、本発明の物体認識方法を、既存の画像処理方法と容易に組み合わせることができる。
【００１０】
本発明の物体認識システムは、棒状の物体が所望の位置関係に保持された基準状態を認識する物体認識システムであって、前記物体が、長手方向を軸線として軸線回りに回転可能に固定される固定部と、前記物体の画像を取得する撮像部と、前記撮像部の取得した前記画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて決定される色彩面積値を算出し、あらかじめ設定された基準色彩面積値と比較する演算部とを備え、前記撮像部は、前記固定部が前記物体を所定角度量ずつ軸線回りに回転させた状態において、前記物体の画像を取得して複数の参照画像を作成し、前記演算部は、各々の前記参照画像の画素ごとの色相値及び色彩値の少なくとも一方に基づいて参照色彩面積値を算出し、前記参照色彩面積値と前記基準色彩面積値との差が所定値以内である参照画像を基準状態画像として抽出し、前記基準状態画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識することを特徴とする。
【００１１】
本発明の物体認識システムによれば、基準色彩面積値と参照画像の参照色彩面積値とを比較することによって、端部の位置に依存することなく物体が基準状態にあるか否かが認識される。
【００１２】
前記演算部は、前記参照画像によって規定される図形の重心である参照重心を算出し、前記参照重心とあらかじめ設定された基準重心との距離を算出し、算出された前記距離が所定値以内である場合にのみ、前記基準状態画像が取得されたときに前記物体が前記基準状態にあると認識してもよい。この場合、物体が基準状態にあるか否かをより高精度に認識することができる。
【００１３】
前記色相値及び前記色彩値は、ＨＳＶモデルに基づき、色の色相、彩度、明度の３要素を用いて決定されてもよい。この場合、本発明の物体認識システムを、既存の画像処理方法と容易に組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の物体認識方法及び物体認識システムによれば、物体の幅方向又は長手方向の端部の位置が同一となる状態が複数存在する場合であっても、当該物体の位置や向きを高精度に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態の物体認識方法及び物体認識システムについて、図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態の物体認識システム１を備えたレーザ溶接加工機２を示す斜視図である。
図１に示すように、レーザ溶接加工機２は、長尺な部品Ｗ（物体）の一端がチャック５から突出するようにして固定される固定部３と、固定部３の上方に配置されて部品Ｗの固定部３から突出した部分の画像を取得する撮像部４と、撮像部４による撮像位置から離れた位置に配置され、固定部３から突出した部品Ｗの端部に対して周方向に沿って部品Ｗを回転しながら溶接加工するための図示しないレーザヘッドとを備えて構成されている。
【００１６】
図２は、固定部３を別の角度から見た斜視図である。図２に示すように、固定部３は、各々が内部にチャック爪（不図示）を備え、長尺な部品Ｗを貫通させた状態で軸方向の２箇所で把持するとともに端部を突出させて固定する一対のチャック５と、部品Ｗを軸線回りに回転させるようにチャック５内の各チャック爪を同期回転させる回転機構６とを備えている。なお、図１及び図２においては、図を見やすくするためにチャック５を２点鎖線で示し、内部のチャック爪は図示を省略している。チャック５の中央には貫通孔５Ａが設けられており、部品Ｗは、各貫通孔５Ａに挿入されて内部のチャック爪によって把持されて固定される。チャック５は第１基台７上に配置されている。第１基台７は、複数本の脚部８を介して第２基台９上に固定されている。
【００１７】
回転機構６は、各チャック５の内部の各チャック爪にそれぞれ連結されたチャック側プーリ（不図示）に一側が巻き回されたベルト１０と、ベルト１０の他側が巻き回されたプーリ１１と、プーリ１１を回転させるモータ１２とを有して構成されている。
プーリ１１は第１基台７と第２基台９との間で第２基台９上に配置されており、プーリ１１の回転軸１３がモータ１２と接続されている。プーリ１１に巻き回されたベルト１０は、第１基台７に設けられた穴を通って第１基台７上の各チャック５のチャック側プーリに巻き回されている。
【００１８】
図１に示すように、第２基台９は移動台９ａに固定された状態でレール１４上に配置されている。第２基台９は、図示しない固定部移動機構により移動台９ａが部品Ｗの軸線方向に移動することによって、レール１４上を、図示しないレーザヘッドの下方まで移動することができる。すなわち、固定部３に固定された部品Ｗはレーザヘッドの下方に移動可能に構成され、長尺なＶブロック７ａ上に載置された被接続部品（不図示）の端部側と溶接加工されるようになっている。
【００１９】
撮像部４は、カメラ１４と、カメラ１４の下端側に取付けられる照明灯１５及び接写リング１６とから構成されている。カメラ１４はＣＣＤカメラ等の公知の固体撮像手段によって構成されている。照明灯１５はＬＥＤ等の公知の照明手段からなる。
撮像部４は、固定部３に固定された部品Ｗの上方で垂直方向及び水平方向に移動できるように、垂直移動軸１７及び水平移動軸１８によって支持されており、図示しないモータ等の撮像部移動機構によって、撮像する部品Ｗに対して上下左右に移動可能に構成されている。
【００２０】
レーザ溶接加工機２の溶接加工対象となる部品（物体）Ｗは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に断面図で示すように、管腔を有する略丸棒状の部材である。部品Ｗの外周面は、長手方向にわたって形成された平面Ｗａと円弧状面Ｗｂとで構成されており、全体としていわゆるＤカットの形状に加工されている。
【００２１】
部品Ｗに対するレーザ溶接加工は、図３（ａ）に示すように、平面Ｗａが上方で水平に位置するように保持された状態で行われる。この状態が部品Ｗの基準状態ＷＳとなる。そして、この基準状態ＷＳから、平面Ｗａと円弧状面Ｗｂとの一方側の境界部Ｗｃを溶接加工の開始点として部品Ｗの回転により円弧状面Ｗｂの端部で周方向に溶接が行われ、他方側の境界部Ｗｄで溶接加工が終了する。
しかしながら、基準状態ＷＳにおける部品Ｗの幅方向の寸法をＬ１とすると、図３（ｂ）に示すように、平面Ｗａが下方で水平に位置するように保持された状態における幅方向の寸法も図３（ａ）の基準状態ＷＳと同一のＬ１となる。従って、部品Ｗの上方から撮像手段により取得した部品Ｗの画像中の部品Ｗと背景とのコントラストによって部品Ｗの幅方向の端部を特定するだけでは、部品Ｗが基準状態ＷＳにあるか否かを正確に自動特定することは困難である。
【００２２】
図４は、レーザ溶接加工機２の各部のつながりを示すブロック図である。図４に示すように、回転機構６、固定部移動機構、撮像部４、撮像部移動機構、及びレーザヘッドは、制御部１９に接続されており、上記の各部の動作は制御部１９によって制御されている。
【００２３】
撮像部４は、画像処理部２０にも接続されており、撮像部４で取得された部品Ｗの画像データが画像処理部２０に送られて、後述する画像処理が行われる。画像処理結果は、演算部２１に送られ、後述するように、基準状態ＷＳを認識するための演算処理が行われる。
すなわち、本実施形態の物体認識システム１は、固定部３、撮像部４、画像処理部２０、及び演算部２１を備えて構成されている。
【００２４】
制御部１９、画像処理部２０、及び演算部２１は、ＣＰＵやＭＰＵ等の形でレーザ溶接加工機２に直接設置されてもよいし、パソコン等の情報処理装置に格納された状態で上記各部と接続されてもよい。
【００２５】
上記のように構成されたレーザ溶接加工機２の動作について、以下に説明する。
まず、溶接作業に先立って、部品Ｗを、基準状態ＷＳとなるように正確に固定部３に設置し、照明灯１５を点灯し、接写リング１６によりピントを調整して、撮像部４で基準状態ＷＳにおける部品Ｗの画像を背景とともに取得しておく。なお、撮像部４で取得される背景とは、撮像部４のカメラ１４で撮像される撮像範囲内の部品Ｗの輪郭線の外側（すなわち部品Ｗの周囲）を指す。背景となる第１基台７の上面は、照明等５で照明される部品Ｗの平面Ｗａ、円弧状面Ｗｂ及び背景のコントラストを高めるために、黒色の艶消し塗料の塗布、反射防止層や黒色の織物の配置のいずれかが行われている。
【００２６】
取得された部品Ｗの画像は、画像処理部２０において、ＨＳＶ方式に基づく１６７７万色を識別可能な画像データとして処理される。ＨＳＶ方式においては各画素の色が、表１に示すように、色相、彩度、明度の３種類の色彩パラメータにおいて、それぞれ０から２５５の２５６階調に分類される。
画像処理部２０は、部品Ｗの画像から、背景及び円弧状面Ｗｂに該当するような所定の範囲外の色相における分類値（以下、「色相値」と称する。）又は彩度における分類値（以下、「色彩値」と称する。）を有する画素を除去することによって、部品Ｗの平面Ｗａに対応する画像領域（すなわち部品Ｗの基準状態における画像領域）を特定して基準画像として定義する。基準画像における各画素の色彩パラメータのデータは、演算部２１に送られる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
演算部２１は、基準画像における各画素の色彩パラメータのデータから色相値及び色彩値を抽出し、これらを積算して基準色彩面積値を決定し、部品Ｗの基準状態ＷＳを示す数値として記憶する。そして、基準画像における色相値と色彩値のそれぞれの上限値と下限値を記憶する。さらに、基準画像によって規定される図形の重心を算出し、その座標を基準重心として記憶する。このようにして、自動溶接作業の準備が完了する。
【００２９】
図５は、レーザ溶接加工機２を用いた自動溶接作業の流れを示すフローチャートである。まず、ユーザは部品Ｗを固定部３のチャック５に設置し、レーザ溶接加工機２を起動する。この起動により、制御部１９は照明灯１５を点灯させ、回転機構６により部品Ｗの回転位置（回転角度）を記憶しながら部品Ｗを回転させる。ステップＳ１において、制御部１９は、撮像部４を制御して、部品Ｗの回転により得られるその回転位置における部品Ｗの画像を、背景とともにカメラ１４を用いて取得する。
制御部１９はさらに画像処理部２０を制御して、その回転位置で取得した画像に対して、基準画像を定義した時と同様に、背景及び円弧状面Ｗｂに該当するような所定の範囲外の色相値又は色彩値を有する画素を除去することによって、部品Ｗの平面Ｗａに対応する画像領域を特定する。そして、画像処理部２０は特定された画像領域の画像を参照画像ＲＩとして取得する。このとき、照明灯１５の明るさ、シャッタースピード、フレームレート等の撮影条件は、上述の基準画像を取得したときと同一に設定される。取得された参照画像ＲＩのデータ、すなわち参照画像ＲＩにおける各画素の色彩パラメータのデータは、演算部２１に送られる。
【００３０】
演算部２１では、その回転位置における参照画像ＲＩのデータに対して、各画素の色相値及び色彩値を上述した基準画像における色相値及び色彩値の上限及び下限値と比較し、図６（ａ）に示すように、上限値より大きい、又は下限値より小さいパラメータを有する画素をマスキングして除去する。これによって、図６（ｂ）に示すように、参照画像ＲＩが参照画像ＲＩａに加工される。
【００３１】
ステップＳ２において、演算部２１では、加工された参照画像ＲＩａの各画素の色相値が抽出される。続いて、ステップＳ３において、演算部２１では、さらに、同様に各画素の色彩値が抽出される。
【００３２】
ステップＳ４において、演算部２１は、ステップＳ２において抽出された色相値と、ステップＳ３において抽出された色彩値とを積算して、参照色彩面積値を算出する。
【００３３】
ステップＳ５において、演算部２１は、参照色彩面積値と、上述の基準色彩面積値とを比較し、その差が所定値以内であるかどうかを確認する（色彩面積値比較工程）。
ここで、部品Ｗにおいては、照明灯１５から照射された照明光が平面Ｗａにおいて最もよく反射される。そのため、図７に示すように、平面Ｗａが水平となって上方に向かう基準状態ＷＳにおいて、色彩面積値は最大となり、部品Ｗがその軸線を中心にして軸線回りに回転するに従って照明光の反射量が減少して色彩面積値は減少する。これを利用して、演算部２１は、参照色彩面積値と基準色彩面積値との差が所定値以内であるか検討することによって、参照画像が取得されたときの部品Ｗの保持態勢（すなわち撮像部４に対する部品Ｗの平面Ｗａの位置状態）が、基準状態ＷＳであるか否かを認識する。
【００３４】
ステップＳ５において、参照色彩面積値と、基準色彩面積値との差が所定値より大きい場合、処理は後述するステップＳ１１に進む。差が所定値以内である場合、処理はステップＳ６に進む。
【００３５】
ステップＳ６において、演算部２１は、参照画像ＲＩａによって規定される図形の重心を算出し、その座標を参照重心として記憶する。そして、ステップＳ７において、上述の基準重心と参照重心との間の距離を算出する（重心比較工程）。
【００３６】
そして、部品Ｗの回転に伴って取得される参照画像ＲＩａの参照重心と、基準画像の基準重心との間の距離の算出値が所定値より大きいときは、処理は後述するステップＳ１１に進む。差が所定値以内である場合、処理はステップＳ８に進み、演算部２１は、抽出された当該参照画像ＲＩａが取得されたときの部品Ｗの保持状態は基準状態ＷＳであると認識する（物体認識工程）。
【００３７】
続くステップＳ９において、演算部２１は、ステップＳ５で得られた色彩面積値の差及びステップＳ７で得られた重心間距離に基づいて、その参照画像ＲＩａが取得されたときの状態に保持された部品Ｗに対して、部品Ｗの外周面の境界部Ｗｃがレーザヘッドに正対するように部品Ｗを軸線回りに回転させるための部品Ｗの回転補正量を決定する。そして当該回転補正量を制御部１９に伝達する。制御部１９は当該回転補正量に基づいて回転機構６を制御し、部品Ｗの位置補正を行う。
【００３８】
部品Ｗの位置補正終了後、制御部１９は、ステップＳ１０において固定部移動機構を介して固定部３をレーザヘッドの下方まで移動させ、Ｖブロック７ａ上に載置された被接続部品の端部を部品Ｗの管腔に挿入させた状態で部品Ｗに対してレーザ溶接を実行し、一連の作業を終了する。すなわち、部品Ｗの境界部Ｗｃをレーザ溶接加工の開始点として、部品Ｗを軸線回りかつ図３における反時計回りに回転させながら、部品Ｗの円弧状面Ｗｂの端部に沿って終了点である境界部Ｗｄまでレーザ溶接が行われる。
【００３９】
一方、ステップＳ１１に進むと、演算部２１によって、現在の部品Ｗの保持態勢は基準状態ＷＳではないと判断される。当該判断結果は制御部１９に送られる。
【００４０】
続くステップＳ１２において、制御部１９は回転機構６を介して一対のチャック５内部のチャック爪を同期回転させ、部品Ｗを所定の角度量だけ軸線回りに回転させる。その後、処理はステップＳ１に戻り、再度部品Ｗの参照画像が取得される。そして、部品Ｗが基準状態ＷＳにあると判断されるまで、部品Ｗの回転位置を記憶しながら部品Ｗを回転させることにより、複数の参照画像が作成されながらこれらの動作が繰り返される。
【００４１】
なお、上記手順では、自動溶接作業の準備を完了する前に、演算部２１が基準画像における色相値及び色彩値のそれぞれの上限値及び下限値を記憶し、その後基準重心を記憶する例を説明したが、手順はこれには限定されない。例えば、自動溶接作業の準備完了前に、演算部２１が基準画像における色相値及び色彩値に対して所定の範囲（許容範囲、例えばプラスマイナス５の範囲）を設定して記憶し、その後に基準重心を記憶するようにしてもよい。このように、所定の範囲を設けて上限値及び下限値を設定すると、例えばＤカット形状に加工して平面部Ｗａを形成する際に、形成された平面部Ｗａの大きさや平面性等に若干バラつきが生じた場合でも対応することができる。
【００４２】
本実施形態の物体認識方法及び物体認識システムによれば、演算部２１が基準画像と参照画像との色彩面積値を比較することによって、部品Ｗが基準状態ＷＳにあるかどうかが判定される。従って、基準状態と端部の位置が同一となる状態が複数存在するような形状の部品であっても、照明光の反射態様の違い等によって部品の画像の色彩に違いが生じて色彩面積値が異なってくるので、部品Ｗが基準状態ＷＳにあるか否かをより高精度に判定することができる。
【００４３】
また、基準画像及び参照画像から、所定の範囲外の色相値及び色彩値を有する画素が除去されるので、画像処理部２０の画像処理におけるノイズを排除して、物体認識の精度を向上させることができる。
【００４４】
さらに、端部の位置でなく、基準画像及び参照画像の各画素の色相値及び色彩値に基づいて物体認識が行われる。従って、例えば上記の部品Ｗのように、曲面を有するために全体にピントがあった画像が取得しにくい場合であっても、問題なく物体の保持状態を認識することができる。
【００４５】
加えて、色彩面積値比較工程に加えて、重心比較工程において基準重心と参照重心との間の距離が算出され、当該距離が所定値以内である場合にのみ部品Ｗが基準状態ＷＳにあると判定されるので、より高い精度で物体認識を行うことができる。
【００４６】
そして、色相値及び色彩値は、ＨＳＶ方式に基づいて算出されるので、既存の画像処理システムに容易に適用することができる。
【００４７】
また、上述のレーザ溶接加工機２によれば、本実施形態の物体認識システム１を備えることによって、加工開始位置の認識から溶接加工までの一連の作業を全自動で行うことができるレーザ溶接加工機を構成することができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上述した実施形態においては、重心比較工程において基準重心と参照重心との間の距離が算出される例を説明したが、本発明において、重心比較工程は必須ではなく、色彩面積値の比較のみが行われる構成であってもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、基準画像及び参照画像における各画素の色相値及び色彩値が積算されて色彩面積値が決定される例を説明したが、これには限定されない。例えば、色相値又は色彩値のいずれか一方のみが積算されて色彩面積値が決定されてもよいし、色相値又は色彩値に加えて、さらに明度値が積算されて決定されてもよい。また、色相値等のモードを色彩面積値とするなど、積算以外の方法で色彩面積値が決定されてもよい。
【００５０】
さらに、上述の実施形態においては、色彩面積値比較工程が、参照画像の取得ごとに行われる例を説明したが、これに代えて、まず、部品の１回転分の参照画像をすべて取得してから、色彩面積値比較工程が行われてもよい。この場合、基準色彩面積値との差が最も小さい参照色彩面積値を有する参照画像が取得されたときに、部品Ｗが基準状態にあると認識するように物体認識システム１を構成すると、より精度の高い物体認識を行うことができる。
【００５１】
加えて、上述した各実施形態においては、レーザ溶接加工機２に適用される例を説明したが、本発明の物体認識方法及び物体認識システムは、これに限らず物体の保持状態を正確に認識することが必要なあらゆる装置、機構に適用することが可能である。また、認識対象となる物体も、上述のＤカット形状を有する部品Ｗに限定されず、幅方向又は長手方向の端部を特定するだけでは高精度の認識が困難であるあらゆる物体の認識に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の物体認識システムを備えたレーザ溶接加工機の要部を示す斜視図である。
【図２】同物体認識システムの固定部を別の角度から見た斜視図である。
【図３】同レーザ溶接加工機の加工対象である部品を示す断面図である。
【図４】同レーザ溶接加工機の各部のつながりを示すブロック図である。
【図５】同レーザ溶接加工機を用いた自動溶接作業の流れを示すフローチャートである。
【図６】同物体認識システムにおけるマスキング処理前後の画素を示す図である。
【図７】色彩面積値と部品の保持状態との関連を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  物体認識システム
２  レーザ溶接加工機
３  固定部
４  撮像部
２０  画像処理部
２１  演算部
Ｗ  部品（物体）
ＷＳ  基準状態
ＲＩ、ＲＩａ  参照画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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