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    公开号:WO1991016599A1
    申请号:PCT/JP1991/000558
    申请日:1991-04-25
    公开日:1991-10-31
    发明作者:Norihiro Abe；Tatsuyuki Miyagawa
    申请人:Reliance Electric Ltd.；
    IPC主号:G01B11-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] シート測長システム
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は、 搬送装置を流れてく るシートの寸法を測長するシステ ム、 更にはシート寸法及びシート形状を検査できるシート測長シス テムに関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 帯状の紙， 段ボール， アルミニューム板， 銅板及び鉄板等を切断 し、 矩形状のシートを得るような製造ライ ンにおいて、.切断された シートの寸法， 形状が基準内に入っているか否かの検査は、 従来、 例えば、 初めに切断された数枚のシートを人手によ り測長したり、 あるいは、 切断中または切断完了後、 積載されたシートを基準内に 入っているシートを基準にして、 切断面を手で触れるか、 または目 視によってシートの切断面に凹凸があるか否かを検¾し切断精度を 検査していた。
    [0007] また、 シートの切断精度を必要とされる場合は、 切断されたシー トを一枚一枚シートの長さ · 幅 · 対角線の寸法をメージャーで測長 していた。
    [0008] 上述したような従来の方法では、 人手に頼っていたため、 検査に 時間を要するうえ、 作業も危険であるという欠点があった。
    [0009] 発 明 の 開 示
    [0010] 本発明の目的は、 シートを搬送する搬送装置上で、 すべてのシー トを測長するシート測長システムを提供することにある。
    [0011] 本発明の他の目的は、 シート測長のみならず、 シートの形状の検 查をも行う ことのできるシート測長システムを提供することにある 第 1の発明のシート測長システムは、
    [0012] シートを搬送する搬送装置上にシートの四隅がそれぞれ視野内に 入るように、 かつ、 シート寸法に対応して可動的に設置される複数 台の画像撮影用カメラと、
    [0013] 前記面像撮影用カメラに対してシートの四隅に影ができるように カメラの光学軸に対してある角度を持って設置され、 前記画像撮影 用カメラに連動して移動する複数台のストロボ装置と、
    [0014] 前記画像撮影用カメラにより撮影されたシートの四隅の静止画像 の溏淡画像に基づいてシートのェッジの絶対座標を検出する複数の エッジ検出部と、
    [0015] 検出されたシートエツジの絶対座標に基づいて、 シートの長さ方 向， 幅方向， 対角線方向の寸法を演算するシート寸法演算部とを備 えている。
    [0016] 第 2の発明のシート測長システムは、
    [0017] シートを搬送する搬送装置上にシートの四隅がそれぞれ視野内に 入るように、 かつ、 シート寸法に対応して可動的に設置される複数 台の第 1の面像撮影用カメラと、 "
    [0018] シートの四辺がそれぞれ視野内に入るように、 かつ、 シート寸法 に対応して可動的に設置される複数台の第 2の画像撮影用カメラと、 前記第 1の画像撮影用カメラに対してシートの四隅に影ができる ようにカメラの光学軸に対してある角度を持って設置され、 前記第 1の面像撮影用カメラに連動して移動する複数台の第 1のストロボ 装置と、
    [0019] 前記第 2の画像撮影用カメラに対してシートの四辺に影ができる ようにカメラの光学軸に対してある角度を持って設置され、 前記第 2の面像撮影用カメラに連動して移動する複数台の第 2のストロボ 装置と、
    [0020] 前記第 1の面像撮影用カメラにより撮影されたシートの四隅の静 止画像の漶淡面像に基づいてシートのエッジの絶対座標を検出する 複数のエッジ検出部と、
    [0021] 前記第 2の面像撮影用カメラにより撮影されたシートの四辺の静 止面像の濩淡画像に基づいてシートの辺の中点の絶対座標を検出す る複数の辺検出部と、
    [0022] 検出されたシートエッジの絶対座標に基づいて、 シートの長さ方 向， 幅方向， 対角線方向の寸法を演算するシート寸法演算部と、 検出されたシートエッジの絶対座標および検出されたシート辺の 中点の絶対座標に基づいて、 シート形状を検査するシート形状検査 部とを備えている。
    [0023] 図面の簡単な説明
    [0024] 第 1 A図および第 1 B図は、 第 1の発明のシート測長システムの 上面図および側面図、
    [0025] 第 2図は、 第 1図の実施例の全体構成図、
    [0026] 第 3図は、 画像処理装置の機能ブロック図、
    [0027] 第 4 A図， 第 4 B図， 第 4 C図は、 エッジの絶対座標を求めるァ ルゴリズムを説明する図、
    [0028] 第 5図および第 6図は、 シート辺の位置を求める ルゴリズムを 説明する図、
    [0029] 第 7図は、 求めるシート寸法を示す図、
    [0030] 第 8図は、 第 2の発明の一実施例の上面図、
    [0031] 第 9図は、 第 8図の実施例の全体構成図、
    [0032] 第 10図は、 画像処理装置の機能ブロック図、
    [0033] 第 11図は、 辺の中点座標を求めるアルゴリズムを説明する図、 第 12図は、 シート辺の変形を説明する図である。
    [0034] 発明を実施するための最良の形態
    [0035] 第 1 A図および第 1 B図は、 第 1の発明の一実施例であるシート 測長システムの、 画像撮影用カメラおよびストロボ装置の配置を示 す上面図， 側面図である。 .
    [0036] シート 9を搬送するコンベアのような搬送装置 10上に、 矢印 Aで 示す方向に流れてくるシート 9の四隅の静止画像を撮影できる位置 に面像撮影 ϋカメラ 1， 2 , 3， 4を設ける。 各面像撮影用カメラ に近接して、 ストロボ装置 5 , 6， 7， 8を設置するが、 ストロボ 光が発生したときにシートの隅に影ができる様に、 面像撮影用カメ ラの光学軸に対して例えば 45 β の角度をなして取り付ける。 この影 は、 後述するシートエッジ検出の際の重要な要素となる。 搬送装置 10上には、 さらに、 シート 9の先端を検出するセンサ 11が設けられ ている。
    [0037] なお、 面像撮影用カメラおよびストロボ装置は、 測長すべきシー トの寸法に合わせて適切な位置に自動的に設置可能となっており、 このような機構は通常の技術で容易に実現できる。
    [0038] 第 2図は、 本実施例のシステム全体の構成を示す図である。
    [0039] 本実旌例のシート測長システムは、 前述した画像撮影用カメラ 1 , 2 , 3， 4と、 ストロボ装置 5 , 6， 7， 8と、 シート先端検出セ ンサ 11に加えて、 さらに、 センサアンプ 12と、 ストロボアンプ 13と、 フレームメモリ 14， 15， 16 , 17と、 面像処理装置 18、 モニタ 21， 22 , 23， 24とを備えている。
    [0040] 第 3図は、 面像処理装置 18の機能を示す機能プロック図である。 画像処理装置は、 各フレームメモリから転送される濃淡画像に基づ いてシートのエッジ （角） の絶対座標を検出するエッジ検出部 31， 32， 33 , 34と、 これら検出部からの絶対座標に基づいてシートの寸 法を演算するシート寸法演算部 35とから構成されている。
    [0041] 次に、 本実施例の動作を説明する。
    [0042] 搬送装置 10上を流れてきたシート 9の先端がセンサ 11にキヤッチ された時に、 センサアンプ 12よりストロボアンプ 13に対してトリガ が入力され、 ストロボ装置 5〜8が発光される。 これにより画像撮 影用カメラ 1〜4にシートの四隅の静止画像が撮影されると同時に、 フレームメモリ 14〜17に撮影された静止画像が転送される。
    [0043] 次に、 フレームメモリにフ リーズされた、 256 階調の漶淡画像に よ り、 画像処理装置 18のエッジ検出部 31， 32 , 33 , 34が、 シートェ ッジのカメラ視野上の絶対座標を解析する。 そのアルゴリズムにつ いて説明する。
    [0044] 基本的にシートのエッジ検出の方法は、 第 4 A図に示すように力 メラ視野 36内でストロボ光でできるシート 9の影 37を利用すること による。 すなわちフレームメモリに記録される 256 階調の濃淡画像 において一番暗い部分はシートの辺にできる影であり、 この影を基 準にシートのエッジを検出する。 以下にその方法を第 4 B図および 第 4 C図を参照しながら説明する。 カメラ視野に対し、 図示のよう に座標原点 （ 0 , 0〉 ， X軸座檩， Y軸座標を定めるものとする。
    [0045] ① X軸上のシート辺の位置 X 1 、 および Y軸上のシート辺の位置 y 1 を める。
    [0046] ②第 4 B図に示すように、 位置 （ X i,y 1 /2 ) を中心にして、 X 軸方向に土 a面素 （例えば a =30) の間で、 Y軸方向に b画素 （例 えば b = 2 ) の間隔をあけて、 X軸方向に引いた n本の直線 （例え ば n = 4 ) がシート辺と交わる点 42, 43, 44, 45の X座標位置を、 X 2, 3, X 4, X 5 とする。 この平均値を Te と して"
    [0047] X 2 + X 3 + X 4 + X 5
    [0048] X 6 =
    [0049] 4
    [0050] を求める。
    [0051] ③点 （ 5^,0 ) と点 （3T6,y i ノ2 ) とを結ぶ直線 1 i を求める。
    [0052] ④一方、 第 4 C図に示すように、 位置 （ X l 2 , y 1 ) を中心に して、 Y軸方向に ± a面素 （ a = 30〉 の間で、 X軸方向に b画素
    [0053] ( b = 2 ) の間隔をあけて、 Y軸方向に引いた n本の直線 （ n = 4 ) がシート辺と交わる点 52, 53, 54, 55の Y座標位置を、 y2, y 3, y 4, y 5 とする。 この平均値を "6 と して
    [0054] y 2 + y 3 + y 4 + y 5
    [0055] y 6 =
    [0056] 4
    [0057] を求める。
    [0058] ⑤点 （ 0 , y i ) と点 （ X l ノ2， 7"6 ) とを結ぶ直線 12 を求め る。 ⑥直線 1 i と 1 2 との交点の座標 ( η,Υη ) を求め、 これをシー トエツジの艳対座標とする。 以上の処理①〜⑥によ り、 シート 9の エッジの座標 （ Χη,Υη ) が求められる。 なお以上の処理において、 η本の直線とシート辺とが交わる点の平均値をとる理由は、 シート 辺にゴミが付着していたり、 シート辺がギザギザになっている場合 に、 それによる誤差をなくすためである。 なお平均值を求める際の、 平行線の本数 η、 平行線の長さ 2 a (面素数） 、 平行線の間隔 b (面素数） は、 シートの種類， 要求される測定精度などに基づいて 定められる。
    [0059] なお、 各カメラによるシートエッジの撮影静止面像は、 各モニタ 21〜24で監視可能である。
    [0060] 以上の処理で、 X i 〜x5，yi 〜y5 を求めるが、 これらの位置 を求めるアルゴリズムを、 第 5図を参照して説明する。 なお第 5図 は Xまたは Y軸方向 1フイードの瀵淡分布を示す図である。 この溏 淡分布は、 シートが搬送装置のコンベアベルトより 明るい場合を 示している。
    [0061] ① 1フィードの瀵淡分布において、 シート辺をさがし始めるボイン トと、 さがし終わりのポイントを指定する。 指定方法は、 第 4 B図 において、 を求める場合は 1フィード全酉素を、 x2,x3，x4，
    [0062] X 5 を求める場合は （ X I — 30) 〜 （ +30) 面素の範囲であり、 第 4 C図において、 y i を求める場合は 1フィード全面素を、 y2， .y 3,y4,y 5 を求める場合は （ y i — 30) 〜 （ y t +30) 画素の範 囲である。
    [0063] ②第 6図に示すように、 指定された範囲において開始ボイントから シート方向へ、 1面素ずつずらしながら c画素 （例えば c = 5 ) 分 の明度を順次合計し、 合計値を ΑΝ とする。 これ ら合計値の中で一番小さい値を選択し、 AMIN とする。
    [0064] ③最小合計値 AMIN を与える 5個の明度の中で、 一番小さい明度 MIN を与える画素の位置 MINPを求める。 第 5図に示すように、 AMIN を与えるのは、 シートの影の部分である。 最小明度 MIN を与 える面素は影の部分の中に位置する。
    [0065] ④第 5図において、 位置 MINPからシートの方向へ N 画素寄った位 置から、 N2 面素分の明度の平均値 AVE を求める。 この平均値 AVE はシートの明度を表している。
    [0066] なお、 N l N 2 の值は、 シートの明度が求められるように設定さ れる。
    [0067] ⑤ MINPの位置からシート方向に各画素の明度を検出していき、 最初 に次式
    [0068] MIN + (AVE-MIN)X a ただし 0く a I
    [0069] で与えられる明度の画素の位置をシートの辺と定める。 なお、 なは シートの材料， 厚さなどによ り定められるパラメータである。 なお、 搬送装置のコンベアの明度を AVE と して用いることもできる。
    [0070] 以上のシートエツジの艳対座檩を求める処理アルゴリズムは、 第 3図の各エッジ検出部 31， 32, 33, 34で実行され、 ^シートエッジの 絶対座標が求められ、 次段のシート寸法演算部 35に送られる。 なお、 各エッジ検出部には、 センサアンプ 12からのト リガが、 処理開始指 令信号として入力されている。
    [0071] シート寸法演算部 35では、 エッジの絶対座標に基づいて、 第 7図 に示すシート寸法、 すなわち長さ L D， LWと、 幅 WT， WBと、 対角線 TD , TWを演算して求める。 この演算において、 各々の力 メラレンズの中心の絶対座標は、 あらかじめ測定してパラメータと して入力しておくものとする。
    [0072] 演算されたシート寸法は、 適切な表示手段に送られ表示される。 また、 求められたシートの寸法を、 基準寸法と比較し、 基準よ りは ずれる場合には、 例えば警報を発して、 シート寸法不良を通知する ことも可能である。
    [0073] 次に、 第 2の発明の実施例について説明する。
    [0074] 第 8図は、 一実施例であるシート測長システムの画像撮影用カメ ラおよびストロボ装置の K置を示す上面図である。 このシート測長 システムは第 1図の 4台の画像撮影用カメラ 1， 2， 3 , 4の他に、 さらにシート 9の辺の静止面像を撮影するための面像撮影用カメラ 61， 62, 63， 64と、 シート辺の影を作るようにストロボ光を与える ストロボ装置 65， 66， 67, 68を備えている。
    [0075] カメラ 61は、 そのレンズの中心が、 カメラ 1 と 2のレンズの中心 を結ぶ直線の中点に位置するように配置され、 カメラ 62は、 そのレ ンズの中心が、 カメラ 2と 4のレンズの中心を結ぶ直線の中点に位 置するように配置され、 カメラ 63は、 そのレンズの中心が、 カメラ 3と 4のレンズの中心を結ぶ直線の中点に位置するように配置され、 カメラ 64は、 そのレンズの中心が、 カメラ 1と 3のレンズの中心を 結ぶ直線の中点に位置するように配置されている。
    [0076] 第 9図は、 このシート測長システムの全体構成を示す。 第 2図の 構成にさらにカメラ 61， 62, 63, 64用のフレームメモリ 71, 72, 73, 74を付加したものであり、 フレームメモリ 14〜17，*71〜74のそれ ぞれにはモニタが接続されているが、 これらは図示を省略してある。 第 10図に、 画像処理装置 75の機能ブロック図を示す。 第 3図の構 成に加えて、 さらに、 フレームメモリ 71, 72， 73, 74からの静止画 像によ りシート辺の中点の位置を検出する辺検出部 81, 82, 83, 84 と、 シート形状検査部 85とを有している。 このシート形状検査部 85 には、 エツジ検出部 31〜Μおよび辺検出部 81〜84からの座標データ が入力される。 ェッジ検出部 31〜34およびシート寸法演算部 35の動 作は、 すでに説明した通りであるので、 説明は省略する。
    [0077] 辺検出部の動作アルゴリズムを第 11図を参照して説明する。 なお 第 11図は、 第 4図と同様にカメラ視野を示し、 図示のようにシート 9が撮影されているものとする。
    [0078] ①シート辺が X軸方向のカメラ視野ラインと交わる X座標位置 X
    [0079] X 2 を求める。
    [0080] ②カメラ視野の中心座標を （ xM，yM ) とするとき、 （ X + χ 2) / 2を演算することによ り、 （ x M, y M ) を通る X軸に平行な直線 がシートの辺と交わる点の X座標値 χ 3 (中点の座標） が求まる。 値 χ 3 は、 次段のシート形状検査部 85へ送られる。
    [0081] シート形状検査部 85には、 ェッジ検出部 31〜34からシートのエツ ジの座標が、 辺検出部 81〜84から辺の中点の座標が入力され、 カメ ラレンズの中心の絶対座標はあらかじめ入力されているから、 第 12 図に示すように、 シート 9のエッジを Ε , F , G , Ηと したとき、 例えば Ε， Fを結ぶ直線に対して中点 Μが離れている距離を計算す ることができる。 この離間距離が基準値よ り大きければ、 シートの 形状不良であるとして通知する。 第 12図では、 辺 E Fについてのみ 説明したが、 その他の辺についても同様に検查することができる。
    [0082] 産業上の利用可能性
    [0083] 本発明によれば、 搬送装置上を流れてくる矩形状のシートの寸法 を、 人手によらず自動的に検出することができる。 また、 測長寸法 が基準内に入るか否かを検査することもできる。 更4 iこは、 シートの 形状、 特に辺の形状の検査も可能となる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . シートを搬送する搬送装置上にシートの四隅がそれぞれ視野内 に入るように、 かつ、 シート寸法に対応して可動的に設置される複 数台の面像撮影用カメラと、
    前記画像撮影用カメラに対してシートの四隅に影ができるように カメラの光学軸に対してある角度をもって設置され、 前記画像撮影 用カメラに連動して移動する複数台のストロボ装置と、
    前記面像撮影用カメラによ り撮影されたシートの四隅の静止画像 の澹淡酉像に基づいてシートのェッジの絶対座標を検出する複数の エッジ検出部と、
    検出されたシートエツジの艳対座標に基づいて、 シートの長さ方 向， 幅方向， 対角線方向の寸法を演算するシート寸法演算部とを備 えるシート測長システム。
    2 . シートを搬送する搬送装置上にシートの四隅が *それぞれ視野内 に入るように、 かつ、 シート寸法に対応して可動的に設置される複 数台の第 1の面像撮影用カメラと、
    シートの四辺がそれぞれ視野内に入るように、 かつ、 シート寸法 に対応して可動的に設置される複数台の第 2の酉像撮影用カメラと、 前記第 1の酉像撮影用カメラに対してシートの四隅に影ができる ようにカメラの光学軸に対してある角度をもって設置され、 前記第 1の面像撮影用カメラに連動して移動する複数台の第 1のストロボ 装置と、
    前記第 2の面像撮影用カメラに対してシートの四辺に影ができる ようにカメラの光学軸に対してある角度をもって設置され、 前記第 2の面像撮影用カメラに連動して移動する複数台の第 2のストロボ 装置と >
    前記第 1の面像撮影用カメラにより撮影されたシートの四隅の静 止面像の漶淡面像に基づいてシートのエツジの艳対座標を検出する 複数のエッジ検出部と、
    前記第 2の面像撮影用カメラにより撮影されたシートの四辺の静 止画像の溏淡面像に基づいてシートの辺の中点の絶対座標を検出す る複数の辺検出部と、
    検出されたシートエツジの絶対座標に基づいて、 シートの長さ方 向， 幅方向， 対角線方向の寸法を演算するシート寸法演算部と、 検出されたシートエツジの絶対座標および検出されたシート辺の 中点の艳対座標に基づいて、 シート形状を検査するシート形状検査 部とを備えるシート測長システム。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    1992-05-06| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991908182 Country of ref document: EP |
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    1997-01-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991908182 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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