特開 2024-55382 画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055382

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06V 10/74 20220101AFI20240411BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20240411BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

G06V10/74

B23K26/03

G06T7/00 300D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162255

(22)【出願日】2022-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西野 将伍

(72)【発明者】

【氏名】釼持 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】樋渡 啓将

(72)【発明者】

【氏名】▲桑▼野 寛人

【テーマコード（参考）】

4E168

5L096

【Ｆターム（参考）】

4E168CA06

4E168CB04

4E168CB15

4E168CB23

4E168CB24

4E168DA02

4E168DA24

4E168DA26

4E168DA28

4E168DA29

4E168EA15

4E168EA17

4E168FB01

5L096AA06

5L096EA02

5L096EA37

5L096GA55

5L096HA08

5L096JA09

(57)【要約】

【課題】撮影画像からワークのみを認識できる画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラム。
【解決手段】ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出処理と、テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理とを実行可能に構成されており、前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、
前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出処理と、
テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、
前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理と
を実行可能に構成されており、
前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である
画像処理装置。

【請求項2】

前記被認識画像をぼかす被認識画像ぼかし処理を更に実行可能に構成されており、
前記マッチング処理は、ぼかし処理がされた前記テンプレート画像と、前記被認識画像ぼかし処理がされた前記被認識画像とをマッチングする
請求項１に記載の画像処理装置。

【請求項3】

前記テンプレート画像を格納する記憶部を備え、
前記テンプレート画像は、前記被認識画像とは異なる画像に基づいて事前に生成される
請求項１又は２に記載の画像処理装置。

【請求項4】

前記テンプレート画像は、前記被認識画像から生成される
請求項１又は２に記載の画像処理装置。

【請求項5】

前記マッチング処理は、複数の前記テンプレート画像で構成されるテンプレート画像群と、前記被認識画像とをマッチングするよう構成されており、
前記テンプレート画像群は、前記被認識画像と同じ向きで撮影された第１のテンプレート画像と、前記第１のテンプレート画像を１８０度回転させた第２のテンプレート画像と、前記第１のテンプレート画像を左右反転させた第３のテンプレート画像と、前記第１のテンプレート画像を上下反転させた第４のテンプレート画像とから選ばれる２以上の前記テンプレート画像を含む
請求項１又は２に記載の画像処理装置。

【請求項6】

ワークを加工するためのレーザ加工機と、
前記ワークを撮影するためのカメラと、
画像処理装置と
を備え、
前記画像処理装置は、
前記ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、
前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出処理と、
テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、
前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理と
を実行可能に構成されており、
前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である
レーザ加工システム。

【請求項7】

ワークを含む被認識画像を取得する画像取得工程と、
前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出工程と、
テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング工程と、
前記マッチング工程の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外工程と
を備え、
前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である
ワーク認識方法。

【請求項8】

ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、
前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出する検出処理と、
テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、
前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理と
を画像処理装置に実行させ、
前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である
ワーク認識プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ加工領域内の板金を加工するためのレーザ加工機と、レーザ加工領域を撮影するカメラと、板金を照らす照明と、カメラにより撮影された画像を処理するプロセッサとを備える板金加工システムがある（特許文献１等）。レーザ加工機は、レーザ加工領域内に第１方向に並んで設けられる複数の突起を有する板状の板金支持部材を備え、板金は複数の突起上に配置される。

【0003】

また、カメラは、レーザ加工機の高さ方向から見て、カメラの光軸が前記第１方向に対して実質的に平行な向きを向くように配置されており、プロセッサは、画像中の明領域を、板金の加工可能領域として検出する処理を実行する。従来の板金加工システムは、このような構成を備えることにより、板金支持部材がカメラによって撮影されたとしても、板金の形状や寸法を撮影画像から認識することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７１１９６５号公報

【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、従来の板金加工システムでは、上述したように、レーザ加工機の高さ方向から見て、カメラの光軸が前記第１方向に対して実質的に平行な向きを向くようにカメラを配置する必要があり、特定の位置及び角度から撮影された画像でなければ板金の形状や寸法を撮影画像から認識することができないという問題がある。

【0006】

本発明の一態様は、撮影画像からワークのみを認識できる画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラムである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る画像処理装置は、ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出処理と、テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理とを実行可能に構成されており、前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である。

【0008】

本発明の一態様に係るレーザ加工システムは、ワークを加工するためのレーザ加工機と、前記ワークを撮影するためのカメラと、画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出処理と、テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理とを実行可能に構成されており、前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である。

【0009】

本発明の一態様に係るワーク認識方法は、ワークを含む被認識画像を取得する画像取得工程と、前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出するワーク検出工程と、テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング工程と、前記マッチング工程の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外工程とを備え、前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である。

【0010】

本発明の一態様に係るワーク認識プログラムは、ワークを含む被認識画像を取得する画像取得処理と、前記被認識画像から前記ワークを含む可能性のある一又は複数の検出領域を検出する検出処理と、テンプレート画像との一致度が所定の値以上の前記被認識画像の領域をマッチング領域として識別するマッチング処理と、前記マッチング処理の結果に基づいて少なくとも前記検出領域内から前記マッチング領域を除外する除外処理とを画像処理装置に実行させ、前記テンプレート画像は、前記ワークを支持するワーク支持部の一部を含む画像である。

【0011】

本発明の一態様に係る画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラムによれば、ワークを含む可能性のある検出領域からワーク支持部をマッチング領域として除外するため、撮影画像からワークのみを認識できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様に係る画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラムによれば、撮影画像からワークのみを認識できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工システムを示す概略図である。

【図2】図２は、本実施形態のレーザ加工機を示す概略図である。

【図3】図３は、本実施形態のレーザ加工ヘッドを示す概略図である。

【図4】図４は、本実施形態の制御装置を示す機能ブロック図である。

【図5】図５は、本実施形態のワーク検出処理の一例を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態のテンプレート画像の一例を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態のテンプレート画像の一例を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態のテンプレート画像群の一例を示す図である。

【図9】図９は、本実施形態のマッチング処理の一例を示す概略図である。

【図10】図１０は、本実施形態の被認識画像ぼかし処理の一例を示す図である。

【図11】図１１は、本実施形態のテンプレート画像のぼかし処理の一例を示す図である。

【図12】図１２は、本実施形態のマッチング処理の一例を示す概略図である。

【図13】図１３は、本実施形態の除外処理の一例を示す図である。

【図14】図１４は、本実施形態の除外処理の一例を示す図である。

【図15】図１５は、本実施形態のワーク認識方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0015】

［本実施形態に係るレーザ加工システムの全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工システムを示す概略図である。
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るレーザ加工システム１を概説する。本実施形態に係るレーザ加工システム１は、概略的には、図１に示すように、ワークＷを加工するためのレーザ加工機１０と、ワークＷを撮影するためのカメラ５０と、画像処理装置として機能する制御装置１００とを備える。

【0016】

［レーザ加工機の構成］
図２は、本実施形態のレーザ加工機を示す概略図である。
レーザ加工機１０は、図１及び図２に示すように、筐体１１と、筐体１１内に設けられた支持台１２と、支持台１２上に設けられた加工テーブル１３と、加工テーブル１３の上部においてワークＷを支持するワーク支持部１４とを備える。ワーク支持部１４は、例えば、ｘ軸方向に並んで設けられる複数の突起１４ａを有する板状の部材であり、ワークＷを載置可能に構成されている。

【0017】

また、レーザ加工機１０は、ワークＷにレーザ光（Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ）Ｌを照射するレーザ加工ヘッド３０と、レーザ加工ヘッド３０を移動させる移動機構２０と、レーザ光Ｌを生成して射出するレーザ発振器（図示せず）と、レーザ発振器より射出されたレーザ光Ｌをレーザ加工ヘッド３０へと伝送するプロセスファイバ（図示せず）と、アシストガス供給装置（図示せず）とを備える。

【0018】

移動機構２０は、レーザ加工ヘッド３０を駆動し、レーザ加工ヘッド３０とワークＷとを相対的に移動させるよう構成されている。移動機構２０は、ワーク支持部１４の上方に設けられた一対のガイドレール（図示せず）と、一対のガイドレール間に掛け渡されたキャリッジベース２２と、キャリッジベース２２に設けられたキャリッジ２４とを備える。

【0019】

一対のガイドレールは、支持台１２の長手方向（ｚ軸方向）に沿って設けられている。キャリッジベース２２は、キャリッジベース駆動部（図示せず）の駆動により、ｚ軸方向に移動可能に構成されている。キャリッジ２４は、キャリッジ駆動部（図示せず）の駆動により支持台１２の長手方向と直交する方向（ｘ軸方向）に移動可能に構成されている。また、キャリッジ２４は、先端部にレーザ加工ヘッド３０が取り付けられている。

【0020】

移動機構２０は、このような構成を備えることにより、レーザ加工ヘッド３０をワーク支持部１４上に載置されたワークＷの表面に沿って、ｘ軸方向、ｚ軸方向、又は、ｘ軸とｚ軸との任意の合成方向に移動させるよう構成されている。なお、移動機構２０は、レーザ加工ヘッド３０をワークＷの表面に沿って移動させる代わりに、レーザ加工ヘッド３０の位置が固定されており、ワークＷがレーザ加工ヘッド３０に対して相対的に移動するように構成されていてもよい。

【0021】

レーザ発振器は、レーザ光Ｌを生成し、プロセスファイバを介してレーザ光Ｌをレーザ加工ヘッド３０に供給する。レーザ発振器としては、例えば、レーザダイオードより発せられる種光が共振器でＹｂなどを励起させ増幅させて所定の波長のレーザ光Ｌを射出するタイプ、又はレーザダイオードより発せられるレーザ光Ｌを直接利用するタイプのレーザ発振器が好適に用いられる。レーザ発振器は、例えば固体レーザ発振器としてはファイバレーザ発振器、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ＤＤＬ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ）発振器等が挙げられる。

【0022】

レーザ発振器は、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザ光Ｌを射出する。例えば、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザ光Ｌを射出し、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザ光Ｌを射出する。

【0023】

レーザ加工ヘッド３０は、レーザ発振器からプロセスファイバを介して伝送されたレーザ光Ｌをワーク支持部１４上のワークＷに向かって照射可能に構成されており、レーザ加工ヘッド駆動部（図示せず）の駆動によりｙ軸方向に移動可能に構成されている。

【0024】

図３は、本実施形態のレーザ加工ヘッドを示す概略図である。
具体的には、レーザ加工ヘッド３０は、図３に示すように、レーザ光Ｌの照射中心軸を含むハウジング３０ａを含み、このハウジング３０ａの内部に、プロセスファイバの出射端から射出されたレーザ光Ｌが入射されるコリメータレンズ３１と、ガルバノスキャナユニット３２と、ガルバノスキャナユニット３２から射出されたレーザ光Ｌをｙ軸方向の下方に向けて反射させるベンドミラー３５とを含む。また、レーザ加工ヘッド３０は、ベンドミラー３５で反射したレーザ光Ｌを集束させる集光レンズ３６を含んでいる。

【0025】

ハウジング３０ａの先端部分には、レーザ光ＬをワークＷに照射するための円形の開口部を有するノズル３０ｂが設けられている。このノズル３０ｂは、溶融したワークＷを除去するために、アシストガス供給装置から供給されるガス流をレーザ光Ｌと同軸でワークＷに向けるためのノズル機能を有し、ハウジング３０ａに対して着脱自在に設けられる。

【0026】

集光レンズ３６は、レーザ光Ｌの焦点位置を調整するために、図示していない駆動部及び移動機構によって、ワークＷに接近する方向及びワークＷから離間する方向に移動自在に構成されている。

【0027】

ガルバノスキャナユニット３２は、第１スキャン部３３と、第２スキャン部３４とを有する。第１スキャン部３３は、コリメータレンズ３１より射出されたレーザ光Ｌを反射する第１スキャンミラー３３ａと、第１スキャンミラー３３ａを所定の角度となるように回転させる第１駆動部３３ｂとを有する。第２スキャン部３４は、第１スキャンミラー３３ａから射出されたレーザ光Ｌを反射する第２スキャンミラー３４ａと、第２スキャンミラー３４ａを所定の角度となるように回転させる第２駆動部３４ｂとを有する。

【0028】

なお、レーザ加工機１０は、種々の公知の構成を採用可能であるため、その詳細な説明を省略する。また、レーザ加工機１０は、上述した構成に限定されず、種々の構成を採用することが可能である。

【0029】

［カメラの構成］
カメラ５０は、図１及び図２に示すように、レーザ加工機１０内、例えばレーザ加工機１０の筐体１１内の天井部に取り付けられており、ワーク支持部１４上に載置されたワークＷを撮影可能に構成されている。また、カメラ５０は、撮像部５２とレンズ５４とを含む。撮像部５２は、撮像素子（図示せず）及びシャッター（図示せず）を有する。また、レンズ５４は、レーザ加工機１０のワーク支持部１４の全体を撮影可能な画角を有することが好ましい。

【0030】

このような構成を備えることにより、カメラ５０は、レーザ加工機１０のワーク支持部１４上のどの位置にワークＷが載置されていても、カメラ５０の位置を変えることなくワークＷを撮影することが可能である。また、レーザ加工機１０のワーク支持部１４上に複数のワークＷが載置されている場合、カメラ５０は、全てのワークＷを撮影することが可能である。

【0031】

カメラ５０は、撮影した撮影画像データを制御装置１００に送信するよう構成されている。なお、本実施形態に係るカメラ５０は、カメラ５０からデジタル信号（撮影画像データ）を直接制御装置１００に出力する構成であってもよいし、カメラ５０から出力されたアナログ信号（撮影画像信号）をＡ／Ｄコンバータ（図示せず）等でデジタル信号（撮影画像データ）に変換して制御装置１００に出力する構成であってもよい。また、カメラ５０は、記憶部（図示せず）を含み、一度その記憶部に格納した撮影画像データを制御装置１００に送信してもよいし、カメラ５０は、記憶部を含まず、撮影画像データを制御装置１００に直接送信してもよい。

【0032】

［制御装置の構成］
図４は、本実施形態の制御装置を示す機能ブロック図である。
制御装置１００は、レーザ加工機１０及びカメラ５０を制御する制御装置の一例である。制御装置１００は、デスクトップパソコン（ｄｅｓｋｔｏｐ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や、ノートパソコン（ｌａｐｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレット（ｔａｂｌｅｔ）端末、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）数値制御装置等の電子計算機であり、図４に示すように、入力部１１０と、表示部１２０と、制御部１３０と、記憶部１４０とを含む。

【0033】

入力部１１０は、例えば、キーボード（Ｋｅｙｂｏａｒｄ）、マウス（Ｍｏｕｓｅ）、タッチパッド（Ｔｏｕｃｈｐａｄ）、ジョイスティック（Ｊｏｙｓｔｉｃｋ）等の入力機器により構成されており、入力部１１０を操作することにより、制御装置１００において通常必要とされる情報入力の機能に加え、例えば、レーザ加工機１０で使用する加工プログラム（ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御プログラム）の選択等の操作をすることができる。

【0034】

表示部１２０は、表示装置としてのディスプレイ（Ｄｉｓｐｌａｙ）を有しており、制御装置１００において通常必要とされる画面表示の機能に加え、例えば、加工プログラムの選択画面や、カメラ５０が撮影した撮影画像、制御部１３０の後述する画像処理部１３５の処理結果等を表示する。また、表示部１２０は、入力部１１０の機能を有するタッチパネル（Ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ）で構成され得る。表示部１２０がタッチパネルで構成された場合は、ユーザは、例えば表示部１２０を操作することにより、加工プログラムの選択等の各種の情報を制御装置１００に対して入力可能となる。

【0035】

なお、入力部１１０及び表示部１２０の構成は、上述した構成に限定されず、これら入力部１１０及び表示部１２０に代わり、同等の機能を有する構成であれば（例えば、遠隔から利用可能な表示手段や入力手段等）、これに限定されるものではない。

【0036】

制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有する統合型演算処理装置により構成される。制御部１３０は、加工制御部１３１と、カメラ制御部１３３と、画像処理部１３５とを含む。加工制御部１３１は、ユーザが選択した加工プログラムを記憶部１４０から読み出し、読み出した加工プログラムに従ってレーザ加工機１０によるレーザ加工を制御するよう構成されている。

【0037】

カメラ制御部１３３は、記憶部１４０に格納されている撮影プログラムに従ってカメラ５０を制御するよう構成されている。具体的には、カメラ制御部１３３は、レーザ加工機１０によるレーザ加工が完了したワーク支持部１４上のワークＷを撮影するようカメラ５０を制御する。また、カメラ制御部１３３は、カメラ５０が撮影した撮影画像データを取得し、記憶部１４０の後述する撮影画像格納部１４１に格納可能に構成されている。

【0038】

さらに、カメラ制御部１３３は、後述するテンプレート画像Ｔの元となる撮影画像データを取得するために、ワークＷが載置されていない状態でワーク支持部１４を撮影するようにカメラ５０を制御してもよいし、レーザ加工機１０によるレーザ加工前のワーク支持部１４上のワークＷを撮影するようにカメラ５０を制御してもよい。

【0039】

画像処理部１３５は、ワークＷを含む被認識画像Ｉを取得する画像取得処理を実行可能に構成されている。具体的には、画像処理部１３５は、カメラ制御部１３３が取得したワークＷを含む撮影画像データを記憶部１４０の撮影画像格納部１４１から読み出し、被認識画像Ｉを取得する。なお、画像処理部１３５は、カメラ５０が撮影した撮影画像データを即時に読み出してもよいし、過去に撮影されたワークＷを含む撮影画像データを読み出してもよい。

【0040】

図５は、本実施形態のワーク検出処理の一例を示す図である。
また、画像処理部１３５は、被認識画像ＩからワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出するワーク検出処理を実行可能に構成されている。具体的には、画像処理部１３５は、被認識画像Ｉを２値化した後に、２値化した被認識画像Ｉから有効なパス（ワークＷの外枠及び抜き穴の輪郭等）を取得し、検出領域ＤＡを検出する。そして、画像処理部１３５は、図５に示すように、検出領域ＤＡの外周を被認識画像Ｉ上に描画する。なお、本実施形態では、検出領域ＤＡの外周を白い点線で示しているが、これに限定されない。

【0041】

画像処理部１３５は、図５に示すように、ワーク検出処理において、ワークＷを含む検出領域ＤＡの他に、ワークＷを実際には含んでいない検出領域ＤＡを誤検出することがある。そのため、本実施形態における画像処理部１３５は、テンプレート画像Ｔとの一致度が所定の値以上の被認識画像Ｉの領域をマッチング領域ＭＡとして識別するマッチング処理と、マッチング処理の結果に基づいて少なくとも検出領域ＤＡ内からマッチング領域ＭＡを除外する除外処理とを実行可能に構成されている。

【0042】

すなわち、マッチング処理及び除外処理によって、ワークＷを実際には含んでいない検出領域ＤＡを除外することでワークＷのみを認識するように構成されている。以下マッチング処理及び除外処理について詳述する。

【0043】

図６は、本実施形態のテンプレート画像の一例を示す図である。
まず、マッチング処理で使用するテンプレート画像Ｔについて説明する。テンプレート画像Ｔは、ワーク支持部１４の一部を含む画像である。具体的には、テンプレート画像Ｔは、図６に示すように、ワーク支持部１４を含む撮影画像から突起１４ａを含むワーク支持部１４の一部を切り出して生成される。

【0044】

図７は、本実施形態のテンプレート画像の一例を示す図である。
なお、テンプレート画像Ｔは、被認識画像Ｉとは異なる画像に基づいて事前に生成されてもよいし、図６に示すように、被認識画像Ｉから生成されてもよい。被認識画像Ｉと異なる画像としては、例えば、図７に示すように、ワークＷが載置されていない状態のワーク支持部１４をカメラ５０で撮影した撮影画像や、レーザ加工機１０によるレーザ加工前のワーク支持部１４上のワークＷを撮影した撮影画像、過去の撮影画像等が挙げられる。

【0045】

図８は、本実施形態のテンプレート画像群の一例を示す図である。
本実施形態におけるマッチング処理は、複数のテンプレート画像Ｔで構成されるテンプレート画像群と、被認識画像Ｉとをマッチングするよう構成されている。テンプレート画像群は、図７に示すように、被認識画像Ｉと同じ向きで撮影された第１のテンプレート画像Ｔａと、第１のテンプレート画像Ｔａを１８０度回転させた第２のテンプレート画像Ｔｂと、第１のテンプレート画像Ｔａを左右反転させた第３のテンプレート画像Ｔｃと、第１のテンプレート画像Ｔａを上下反転させた第４のテンプレート画像Ｔｄとから選ばれる２以上のテンプレート画像Ｔを含む。なお、テンプレート画像群は、第１のテンプレート画像Ｔａから第４のテンプレート画像Ｔｄまでの全てを含むことが好ましいが、これに限定されない。

【0046】

図９は、本実施形態のマッチング処理の一例を示す概略図である。
マッチング処理は、図９に示すように、上述したテンプレート画像Ｔと、そのテンプレート画像Ｔと同じ大きさに被認識画像Ｉを区画した各領域との一致度を調べる。例えば、－１から＋１の間で算出される一致度（類似度）を最小値が０、最大値が＋１となるように規格化し、一致度が所定の値、例えば、０．９９以上（９９％以上）の領域をマッチング領域ＭＡとして識別する。なお、図９中及び後述する図１２中の矢印は、マッチング処理のイメージを示すものであり、矢印の向き及び配置は、実際のマッチング処理の順序等を示すものではない。

【0047】

図１０は、本実施形態の被認識画像ぼかし処理の一例を示す図である。
さらに、本実施形態における画像処理部１３５は、図１０に示すように、被認識画像Ｉをぼかす被認識画像ぼかし処理を更に実行可能に構成されており、マッチング処理は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′と、被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′とをマッチングする。

【0048】

図１１は、本実施形態のテンプレート画像のぼかし処理の一例を示す図である。図１２は、本実施形態のマッチング処理の一例を示す概略図である。
画像処理部１３５は、図１１に示すように、テンプレート画像群に含まれる各テンプレート画像Ｔに被認識画像ぼかし処理と同条件のぼかし処理を実施する。ぼかし処理は、バイラテラルフィルタ（Ｂｉｌａｔｅｒａｌ Ｆｉｌｔｅｒ）が好ましいが、これに限定されない。例えば、ガウシアンフィルタ（Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）でもよい。画像処理部１３５は、図１２に示すように、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′との一致度が所定の値以上の被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′の領域をマッチング領域ＭＡとして識別する。

【0049】

図１３及び図１４は、本実施形態の除外処理の一例を示す図である。
そして、画像処理部１３５は、図１３に示すように、マッチング処理の結果に基づいて被認識画像Ｉからマッチング領域ＭＡを除外する除外処理を行い、残った検出領域ＤＡをワークＷとして認識する。制御装置１００は、このような構成を備えることにより、被認識画像ＩからワークＷのみを認識することができる。また、図１４に示すように、ワークＷがワーク支持部１４上の別の位置に配置されている場合でも、制御装置１００は、ワークＷのみを認識することができる。なお、本実施形態において、マッチング領域ＭＡは、白色に塗りつぶされているが、これに限定されない。

【0050】

また、本実施形態において、マッチング処理及び除外処理は、ワーク検出処理よりも後に行われるが、これに限定されない。マッチング処理と除外処理により、被認識画像Ｉの全体からマッチング領域ＭＡを除外した後に、ワーク検出処理により、被認識画像Ｉの残った領域からワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出することで、ワークＷのみを認識することも可能である。

【0051】

記憶部１４０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶媒体を有すると共に、様々なデータを読み書き可能に記憶する。また、記憶部１４０は、図４に示すように、撮影画像格納部１４１と、テンプレート格納部１４３と、加工プログラム格納部１４５とを備える。さらに、記憶部１４０は、ワーク認識プログラム１４７と、撮影プログラムと、制御装置１００の各部の制御に必要なプログラムとを格納する。

【0052】

撮影画像格納部１４１は、カメラ５０で撮影された撮影画像データを格納する。撮影画像格納部１４１が格納する撮影画像データは、例えば、レーザ加工後のワークＷを含む被認識画像Ｉや、ワークＷが載置されていない状態のワーク支持部１４の撮影画像、レーザ加工前のワークＷを含む撮影画像等の撮影画像データが挙げられる。また、撮影画像格納部１４１は、カメラ５０以外のカメラで撮影された撮影画像データ等を格納してもよい。

【0053】

テンプレート格納部１４３は、制御部１３０の画像処理部１３５が生成したテンプレート画像Ｔと、複数のテンプレート画像Ｔで構成されるテンプレート画像群とを格納する。また、テンプレート格納部１４３は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′を更に格納してもよい。加工プログラム格納部１４５は、レーザ加工機１０によるレーザ加工を制御するための加工プログラムを格納する。

【0054】

ワーク認識プログラム１４７は、ワークＷを含む被認識画像Ｉを取得する画像取得処理と、被認識画像ＩからワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出する検出処理と、テンプレート画像Ｔとの一致度が所定の値以上の被認識画像Ｉの領域をマッチング領域ＭＡとして識別するマッチング処理と、マッチング処理の結果に基づいて少なくとも検出領域ＤＡ内からマッチング領域ＭＡを除外する除外処理とを制御装置１００に実行させる。

【0055】

［本実施形態に係るワーク認識方法］
次に、本実施形態に係るレーザ加工システム１によるワーク認識方法について説明する。本実施形態に係るワーク認識方法は、概略的には、ワークＷを含む被認識画像Ｉを取得する画像取得工程と、被認識画像ＩからワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出するワーク検出工程と、テンプレート画像Ｔとの一致度が所定の値以上の被認識画像Ｉの領域をマッチング領域ＭＡとして識別するマッチング工程と、マッチング工程の結果に基づいて少なくとも検出領域ＤＡ内からマッチング領域ＭＡを除外する除外工程とを備える。

【0056】

また、本実施形態に係るワーク認識方法は、被認識画像Ｉをぼかす被認識画像ぼかし工程を更に備え、マッチング工程は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′と、被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′とをマッチングする。

【0057】

図１５は、本実施形態のワーク認識方法の一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係るワーク認識方法について図１５を参照して詳述する。なお、本実施形態において、テンプレート画像Ｔは、ワークＷが載置されていない状態のワーク支持部１４をカメラ５０で撮影した撮影画像に基づいて事前に生成されるものとして説明するが、これに限定されない。

【0058】

まず、制御装置１００の制御部１３０のカメラ制御部１３３は、ワークＷが載置されていない状態でレーザ加工機１０のワーク支持部１４を撮影するようにカメラ５０を制御する。カメラ５０は、カメラ制御部１３３の制御に従ってワーク支持部１４を撮影する（図１５のＳ１０：事前撮影工程）。そして、カメラ制御部１３３は、カメラ５０が撮影した撮影画像データを取得し、制御装置１００の記憶部１４０の撮影画像格納部１４１に格納する。

【0059】

撮影後、レーザ加工機１０のワーク支持部１４上にレーザ加工をするワークＷが載置される。そして、レーザ加工機１０は、ユーザが制御装置１００で選択した加工プログラムに従ってワーク支持部１４に載置されているワークＷをレーザ加工する（図１５のＳ１：レーザ加工工程）。レーザ加工完了後、制御装置１００の制御部１３０のカメラ制御部１３３は、ワーク支持部１４上のワークＷを撮影するようカメラ５０を制御する。カメラ５０は、カメラ制御部１３３の制御に従ってレーザ加工が完了したワーク支持部１４上のワークＷを撮影する（図１５のＳ１１：ワーク撮影工程）。

【0060】

制御装置１００の制御部１３０のカメラ制御部１３３は、カメラ５０が撮影した撮影画像データを取得し、制御装置１００の記憶部１４０の撮影画像格納部１４１に格納する。ワーク撮影工程後、制御部１３０の画像処理部１３５は、事前撮影工程でカメラ５０が撮影した撮影画像データを記憶部１４０から読み出し、テンプレート画像Ｔを生成する（図１５のＳ２０：テンプレート画像生成工程）。

【0061】

テンプレート画像Ｔは、レーザ加工機１０のワーク支持部１４の一部を切り取った画像である。また、画像処理部１３５は、生成したテンプレート画像Ｔ（第１のテンプレートＴａ）を基に第２のテンプレート画像Ｔｂ、第３のテンプレート画像Ｔｃ及び第４のテンプレート画像Ｔｄを生成する。なお、テンプレート画像生成工程は、ワーク撮影工程後に限定されず、レーザ加工工程前又はレーザ加工工程と同時に実施されてもよいし、ワーク撮影工程前又はワーク撮影工程と同時に実施されてもよい。

【0062】

その後、制御装置１００の制御部１３０の画像処理部１３５は、ワーク撮影工程でカメラ５０が撮影したワークＷを含む撮影画像データを制御装置１００の記憶部１４０の撮影画像格納部１４１から読み出し、被認識画像Ｉを取得する（図１５のＳ２１：画像取得工程）。そして、画像処理部１３５は、取得した被認識画像ＩからワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出する（図１５のＳ２２：ワーク検出工程）。

【0063】

ワーク検出工程後、制御装置１００の制御部１３０の画像処理部１３５は、被認識画像Ｉにぼかし処理を実施する（図１５のＳ２３：被認識画像ぼかし工程）。また、画像処理部１３５は、テンプレート画像生成工程で生成した複数のテンプレート画像Ｔに被認識画像ぼかし処理と同条件のぼかし処理を実施する（テンプレート画像ぼかし工程）。

【0064】

なお、被認識画像ぼかし工程は、ワーク検出工程と同時に又はワーク検出工程前に実施されてもよい。また、テンプレート画像ぼかし工程は、テンプレート画像生成工程の直後に実施されてもよいし、被認識画像ぼかし工程と同時に又はその後に実施されてもよい。

【0065】

被認識画像Ｉと複数のテンプレート画像Ｔにそれぞれぼかし処理を実施した後、制御装置１００の制御部１３０の画像処理部１３５は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′との一致度が所定の値以上の被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′の領域をマッチング領域ＭＡとして識別する（図１５のＳ２４：マッチング工程）。

【0066】

そして、画像処理部１３５は、マッチング工程の結果に基づいて少なくとも検出領域ＤＡ内からマッチング領域ＭＡを除外する（図１５のＳ２５：除外工程）。除外工程後、画像処理部１３５は、残った検出領域ＤＡを認識し（図１５のＳ２６：ワーク認識工程）、制御装置１００の表示部１２０に結果を表示する。以上の工程により、本実施形態に係るによる一連のワーク認識方法が実行される。

【0067】

なお、一連のワーク認識方法を繰り返し実行する場合、生成したテンプレート画像Ｔ及びぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′は、繰り返し使用可能であるため、テンプレート画像生成工程及びテンプレート画像ぼかし工程を省略してもよい。

【0068】

［本実施形態に係る画像処理装置、レーザ加工システム、ワーク認識方法及びワーク認識プログラムの利点］
以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）は、ワークＷを含む被認識画像Ｉを取得する画像取得処理と、被認識画像ＩからワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡを検出するワーク検出処理と、テンプレート画像Ｔとの一致度が所定の値以上の被認識画像Ｉの領域をマッチング領域ＭＡとして識別するマッチング処理と、マッチング処理の結果に基づいて少なくとも検出領域ＤＡ内からマッチング領域ＭＡを除外する除外処理とを実行可能に構成されており、テンプレート画像Ｔは、ワークＷを支持するワーク支持部１４の一部を含む画像である。

【0069】

そして、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）は、このような構成を備えることにより、ワークＷを含む可能性のある一又は複数の検出領域ＤＡからワークＷを実際には含んでいない検出領域ＤＡを除外することで、撮影画像（被認識画像Ｉ）からワークＷのみを認識できるという利点を有している。また、任意の位置及び角度から撮影された撮影画像（被認識画像Ｉ）からワークＷのみを認識できるため、カメラの配置方法が特定の位置及び角度に限定されないという利点を有している。

【0070】

また、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）は、被認識画像Ｉをぼかす被認識画像ぼかし処理を更に実行可能に構成されており、マッチング処理は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′と、被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′とをマッチングする。このような構成を備えることにより、被認識画像ＩからワークＷのみをより精度よく認識できるという利点を有している。また、テンプレート画像Ｔの汎用性が向上し、被認識画像Ｉ毎にテンプレート画像Ｔを用意する必要がなくなるという利点を有している。また、他のレーザ加工システム１′で撮影した撮影画像をテンプレート画像Ｔとして利用することができるという利点を有している。

【0071】

さらに、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）は、テンプレート画像Ｔを格納する記憶部１４０を備え、テンプレート画像Ｔは、被認識画像Ｉとは異なる画像に基づいて事前に生成される。このような構成を備えることにより、被認識画像ＩからワークＷを識別する度に都度テンプレート画像Ｔを生成する必要がなくなるため、一連の処理にかかる時間を短縮できるという利点を有している。

【0072】

またさらに、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）において、テンプレート画像Ｔは、被認識画像Ｉから生成される。このような構成を備えることにより、繰り返しレーザ加工を行うことでワーク支持部１４が摩耗するが、摩耗状況に合わせたテンプレート画像Ｔを生成することができるため、ワーク支持部１４の摩耗具合の差異によってマッチング結果の精度が低下することを防止できるという利点を有している。

【0073】

また、本実施形態に係る画像処理装置（制御装置１００）において、マッチング処理は、複数のテンプレート画像Ｔで構成されるテンプレート画像群と、被認識画像Ｉとをマッチングするよう構成されており、テンプレート画像群は、被認識画像Ｉと同じ向きで撮影された第１のテンプレート画像Ｔａと、第１のテンプレート画像Ｔａを１８０度回転させた第２のテンプレート画像Ｔｂと、第１のテンプレート画像Ｔａを左右反転させた第３のテンプレート画像Ｔｃと、第１のテンプレート画像Ｔａを上下反転させた第４のテンプレート画像Ｔｄとから選ばれる２以上のテンプレート画像Ｔを含む。このような構成を備えることにより、一枚のテンプレート画像Ｔでマッチング処理を行うよりも被認識画像ＩからワークＷのみをさらに精度よく認識できるという利点を有している。

【0074】

［変形例］
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上述した実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

【0075】

例えば、上述した実施形態において、画像処理装置（制御装置１００）は、被認識画像Ｉをぼかす被認識画像ぼかし処理を更に実行可能に構成されており、マッチング処理は、ぼかし処理がされたテンプレート画像Ｔ′と、被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像Ｉ′とをマッチングするものとして説明したが、これに限定されない。画像処理装置（制御装置１００）は、被認識画像ぼかし処理を実行せず、マッチング処理は、ぼかし処理をしていないテンプレート画像Ｔと、被認識画像Ｉとをマッチングしてもよい。

【0076】

上述した実施形態において、マッチング処理は、複数のテンプレート画像Ｔで構成されるテンプレート画像群と、被認識画像Ｉとをマッチングするよう構成されており、テンプレート画像群は、被認識画像Ｉと同じ向きで撮影された第１のテンプレート画像Ｔａと、第１のテンプレート画像Ｔａを１８０度回転させた第２のテンプレート画像Ｔｂと、第１のテンプレート画像Ｔａを左右反転させた第３のテンプレート画像Ｔｃと、第１のテンプレート画像Ｔａを上下反転させた第４のテンプレート画像Ｔｄとから選ばれる２以上のテンプレート画像Ｔを含むものとして説明したが、これに限定されない。マッチング処理は、一枚のテンプレート画像Ｔと被認識画像Ｉをマッチングするよう構成されてもよい。

【0077】

また、テンプレート画像群は、第１のテンプレート画像Ｔａから第４のテンプレート画像Ｔｄ以外のテンプレート画像Ｔを含んでもよい。さらに、複数のテンプレート画像Ｔは、一枚の撮影画像の複数箇所を切り抜いて生成されてもよい。例えば、ワークＷが載置されていない状態のワーク支持部１４をカメラ５０で撮影した撮影画像の四隅や中央部等の複数箇所を切り取って生成されてもよい。

【0078】

上述した実施形態において、制御装置１００は、画像処理装置として機能するとともに、レーザ加工機１０及びカメラ５０を制御するものとして説明したが、これに限定されない。制御装置１００は、画像処理装置としてのみ機能し、レーザ加工システム１は、レーザ加工機１０及びカメラ５０を制御する制御装置を更に備えてもよい。

【0079】

上述した実施形態において、テンプレート画像Ｔは、被認識画像Ｉのワーク支持部１４の左上の領域の一部を切り取って生成しているが、これに限定されず、テンプレート画像Ｔは、被認識画像Ｉのワーク支持部１４の任意の領域から生成することができる。

【0080】

上述した実施形態において、ワーク支持部１４には、単一のワークＷのみが載置されていることを前提として説明したが、これに限定されず、ワーク支持部１４上に複数のワークＷが載置されてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１ レーザ加工システム
１０ レーザ加工機
１１ 筐体
１２ 支持台
１３ 加工テーブル
１４ ワーク支持部
１４ａ 突起
２０ 移動機構
２２ キャリッジベース
２４ キャリッジ
３０ レーザ加工ヘッド
３０ａ ハウジング
３０ｂ ノズル
３１ コリメータレンズ
３２ ガルバノスキャナユニット
３３ 第１スキャン部
３３ａ 第１スキャンミラー
３３ｂ 第１駆動部
３４ 第２スキャン部
３４ａ 第２スキャンミラー
３４ｂ 第２駆動部
３５ ベンドミラー
３６ 集光レンズ
５０ カメラ
５２ 撮像部
５４ レンズ
１００ 制御装置
１１０ 入力部
１２０ 表示部
１３０ 制御部
１３１ 加工制御部
１３３ カメラ制御部
１３５ 画像処理部
１４０ 記憶部
１４１ 撮影画像格納部
１４３ テンプレート格納部
１４５ 加工プログラム格納部
１４７ ワーク認識プログラム
ＤＡ 検出領域
Ｉ 被認識画像
Ｉ′ 被認識画像ぼかし処理がされた被認識画像
Ｌ レーザ光
ＭＡ マッチング領域
Ｔ テンプレート画像
Ｔ′ ぼかし処理がされたテンプレート画像
Ｔａ 第１のテンプレート画像
Ｔｂ 第２のテンプレート画像
Ｔｃ 第３のテンプレート画像
Ｔｄ 第４のテンプレート画像
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】