ボタン認識装置およびボタン認識方法
【課題】ボタンの表裏や外形の判別精度の向上を図ることにより、ミシンによって仕上がりよく縫製物にボタンを縫い付けることができ、かつボタンの状態の判定時間の短縮化を図る。
【解決手段】白色の照射光１１をボタン２の上面に照射し、青色の調整光１２をボタン２の下面に照射した状態で、ボタン２の上面から撮像することにより、照射光１１の反射光および調整光１２の透過光を受光すると同時にボタン２の背景から調整光１２を受光して撮像データを取得し、撮像データから調整光１２と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、撮像データから調整光１２と異なる１色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して調整光データを作成し、調整光データを二値化、反転させて輪郭データを作成し、撮像データと輪郭データとの論理積演算を行って合成画像データを作成し、合成画像データとボタン２の表裏それぞれの規格画像データとを比較して、ボタン２の状態を判定する。
【解決手段】白色の照射光１１をボタン２の上面に照射し、青色の調整光１２をボタン２の下面に照射した状態で、ボタン２の上面から撮像することにより、照射光１１の反射光および調整光１２の透過光を受光すると同時にボタン２の背景から調整光１２を受光して撮像データを取得し、撮像データから調整光１２と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、撮像データから調整光１２と異なる１色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して調整光データを作成し、調整光データを二値化、反転させて輪郭データを作成し、撮像データと輪郭データとの論理積演算を行って合成画像データを作成し、合成画像データとボタン２の表裏それぞれの規格画像データとを比較して、ボタン２の状態を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボタン認識装置およびボタン認識方法に係り、特に、ボタンの構成情報を取得し、ボタンの表裏、不良、異種等の状態を判定するボタン認識装置およびボタン認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動ボタン縫い付け装置によってボタンを縫製物に縫い付けるにあたり、ボタンの表裏を判別するボタン認識装置が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ボタンの表裏を検知するためのボタン検知装置を備えた自動ボタン縫着装置が記載されている。このボタン検知装置は、ボタンつまみ足が上昇する際に、このボタンつまみ足によって保持されたボタンの上面に係合可能な位置に進退自在に配置され、ボタンの上面における縁部と中央部に係合可能なボタン検知手段と、このボタン検知手段の上下変位によってボタンの表裏を判別する判別手段とを有している。
【０００４】
この自動ボタン検知装置は、例えば、ボタン検知手段として、ボタン有無検知レバーおよびボタン表裏検知レバーを備えている。このような自動ボタン検知装置は、ボタン供給アームによってボタンつまみ足にボタンが供給された後、ボタンつまみ足が上昇する際に、ボタンの縁部によってボタン有無検知レバーが押し上げられたか否かにより、ボタンつまみ足におけるボタンの有無を検知するようになっている。また、自動ボタン検知装置は、ボタンの表面における中央部は窪んでおり、裏面における中央部は平面状であるというボタンの形状を利用して、ボタンつまみ足が上昇する際に、ボタンの中央部によってボタン表裏検知レバーが押し上げられたか否かにより、ボタンの表裏を判別するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、ボタン収納部および移動経路に所定の振動を発生させることにより、ボタン収納部に収納されたボタンを、ボタンの表裏選別後にボタン排出口から順次排出させるボタン供給部を備えたボタン供給装置が記載されており、このボタン供給装置は、移動経路の途中においてボタン選別機構を備えている。そして、このボタン選別機構においては、通常のボタンは、表面が窪んでおり裏面が平面状であるという形状を利用して、裏面が下側を向いているボタンは通過させるが、表面が下側を向いているボタンは、ボタン収納部における下方に落下させるようになっている。これにより、ボタン供給装置は、ボタンの表裏を判別し、表面が上側を向いているボタンのみをボタン排出口から順次排出するようになっている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、ミシンに供給するボタンの上面を撮像して前方画像を取得する撮像手段を備えたボタンの縫着方向設定装置が記載されている。このボタンの縫着方向設定装置は、撮像手段により取得された前方画像と、ボタンについて予め記録された規格画像とに基づいて、ボタンを平面形状における所定の角度に傾けて配置して、ミシンに供給するようになっている。
【０００７】
また、特許文献３にも記載があるように、従来のボタン供給装置は、ボタンの糸通し孔に係止される係止ピンを有するボタン搬送部が設けられ、このボタン搬送部は、係止ピン上に載置されたボタンの上面からボタンを回転させながら係止ピン上に押し当ててボタンの糸通し孔に係止ピンを係止させることにより、ボタンを平面形状における所定の角度に傾けた状態で保持して、ミシンに供給するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６５９０７３号公報
【特許文献２】特許第２６４８０４２号公報
【特許文献３】特公平２−０２３１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の特許文献１に記載の自動ボタン検知装置および特許文献２に記載のボタン供給装置によれば、ボタンの表裏の判別を、ボタンの表面における中央部が窪み、裏面が平面状であるというボタンの中央部分の凹凸形状の相違を利用して行うため、例えば、表裏の判別を前記中央部分の凹凸形状ではなく表面に形成された刻印や画像等によってのみ判別可能なボタンについては、表裏を判別することができなかった。このため、前述の従来の自動ボタン検知装置およびボタン供給装置は、例えば、表裏の面形状が同じような多種多様なボタンの表裏判別に対応することができないという問題を有していた。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載のボタンの縫着方向設定装置によれば、ボタンの表面に形成された刻印や画像等によっても、ボタンの表裏を判別することが可能であるが、例えば、ボタンが透明または半透明の材料によって構成されている場合には、撮像手段によって撮像されたボタンの前方画像においてボタン部分と背景部分との境界が不明確となり、予め記録された規格画像と比較するために十分な前方画像を取得することができない場合があった。このため、このボタンの縫着方向設定装置は、例えば透明、半透明の材料によって形成されているような多種多様なボタンの判別に対応することができないという問題を有していた。
【００１１】
また、従来のボタン供給装置は、ボタンを係止ピンに係止させる際に、製造精度の悪いボタンを排除することができなかった。例えば、糸通し孔の形成位置の精度が悪いボタンがボタン搬送部上に載置された場合、係止ピンが糸通し孔に係止されないまま回転装置によってボタンが係止ピン上に押し当てられてしまい、係止ピンが折れてしまうおそれがあるという問題を有していた。
【００１２】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ボタンが透明または半透明の材料によって構成されている場合でも、ボタンの表裏や外形の判別精度の向上を図ることができ、ひいてはミシンによって仕上がりよく縫製物にボタンを縫い付けることができるとともに、ボタンの状態の判定時間の短縮化を図ることが可能なボタン認識装置およびボタン認識方法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】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって照射光を照射する照射光照射装置と、前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち前記照射光と異なるいずれかの色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、前記撮像データから、前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記調整光と異なる１色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段を有する画像処理装置と、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置とを備えた点にある。
【００１４】
この請求項１に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射すると同時に、調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識装置は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項１に記載のボタン認識装置において、前記照射光照射装置が、前記照射光を発光する照射光照明装置で構成されており、前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射された照射光のうち前記三原色のいずれかの色の光を反射させて、前記調整光を照射する光調整部材により構成されている点にある。
【００１６】
この請求項２に記載の発明によれば、照射光照射装置としての照射光照明装置を用い、調整光照射装置としての光調整部材は、前記照射光照明装置から照射された照射光を反射させることにより調整光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光を照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項２に記載のボタン認識装置において、前記光調整部材が、前記三原色のいずれかの色の光を透過させるバンドパスフィルタを備えた点にある。
【００１８】
この請求項３に記載の発明によれば、バンドパスフィルタによって照射光を発光する照射光照明装置から照射された照射光のうち所定の波長の照射光のみを透過し、他の波長の照射光を反射または吸収することにより、調整光を照射光と異なる色にすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項２に記載のボタン認識装置において、前記光調整部材として、前記三原色のいずれかの色の光を反射するダイクロイックミラーを用いる点にある。
【００２０】
この請求項４に記載の発明によれば、ダイクロイックミラーによって照射光照明装置から照射された照射光のうち所定の波長の照射光のみを反射し、他の波長の照射光を吸収することにより、調整光を照射光と異なる色にすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項１に記載のボタン認識装置において、前記調整光照射装置が、赤、緑および青の三原色のいずれかの色のみを発光する調整光照明装置で構成されており、前記照射光照射装置が、前記調整光照明装置から照射される前記調整光から白色の光を励起、反射して前記照射光を照射する励起部材により構成されている点にある。
【００２２】
この請求項５に記載の発明によれば、調整光照射装置として三原色のいずれかの色の光を発光する調整光照明装置を用い、照射光照射装置としての励起部材は、調整光照明装置から照射される調整光を励起、反射して白色の照射光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光とを照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項５に記載のボタン認識装置において、前記励起部材が、前記照射光を励起する蛍光性を有する部材により構成されている点にある。
【００２４】
この請求項６に記載の発明によれば、蛍光性を有する部材によって調整光照明装置から照射された調整光を励起することにより、照射光を調整光と異なる色にすることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって赤、緑および青の三原色のいずれかの色からなる照射光を照射する照射光照射装置と、前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、前記照射光と異なる色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、前記撮像データから、前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段を有する画像処理装置と、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置とを備えた点にある。
【００２６】
この請求項７に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射すると同時に、調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識装置は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明に係るボタン認識装置は、請求項７に記載のボタン認識装置において、前記照射光照射装置が、赤、緑、および青色の三原色のいずれかの色を発光する照明装置で構成されており、前記調整光照射装置が、前記照明装置から照射される前記照射光から白色の光を励起、反射し、この光を前記調整光として前記ボタンの他方の面に照射する励起部材により構成されている点にある。
【００２８】
この請求項８に記載の発明によれば、照射光照射装置として三原色のいずれかの色の光を発光する照射光照明装置を用い、調整光照射装置としての励起部材は、前記照射光照明装置から照射される照射光を励起、反射して白色の調整光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光とを照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明に係るボタン認識方法の特徴は、照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる前記ボタンの撮像データを取得し、前記撮像データから前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、前記撮像データから、前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成する演算処理を行い、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する点にある。
【００３０】
この請求項９に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射するとともに調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分と背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識方法によれば、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の構成情報を計測することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明に係るボタン認識方法の特徴は、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、前記照射光と異なる色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、前記撮像データから前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、前記撮像データから、前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する点にある。
【００３２】
この請求項１０に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射するとともに調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分と背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識方法によれば、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の構成情報を計測することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上述べたように、本発明に係るボタン認識装置およびボタン認識方法によれば、照射光による反射光、調整光による透過光、およびボタンの背景からの調整光からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタンの状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシンによって縫製物にボタンを仕上がりよく縫い付けることができる。
【００３４】
また、本発明に係るボタン認識装置およびボタン認識方法によれば、１回の撮像により、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景からの調整光を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタンの状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係るボタン認識装置の実施形態を図１から図１３を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態に係るボタン認識装置を示す概略側面断面図であり、図２は、図１のボタン認識装置の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るボタン認識装置１には、ボタン２の一方の面（本実施形態においては上面）の画像を取得する撮像装置としてのカメラ３が、ボタン２の上方に配置されている。
【００３８】
ボタン２の上方であってボタン２とカメラ３との間には、ボタン２の斜め上方からボタン２の上面に照射光１１を照射する照射光照射装置としての照射光照明装置５が配設されている。照射光照明装置５は、リング状の光源６を有しており、光源６は、リング状の光源６における中央部分の孔６ａがカメラ３によって撮像されるボタン２の上面の撮像領域に位置するように配置されている。そして、カメラ３は、光源６の孔６ａを介して、ボタン２の上面を撮像するようになっている。なお、本実施形態において照射光照明装置５の光源としてリング状の光源６を用いたが、これに限定されるものではなく、線状の光源や点状の光源であってもよい。
【００３９】
ボタン２の下方には、ボタン２を挟んで照射光照明装置５に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち照射光１１と異なるいずれかの色からなる調整光１２をボタン２の他方の面（本実施形態においては下面）に照射する調整光照射装置として、照射光１１のうち三原色のいずれかの１色のみを反射させて、調整光１２をボタン２の下面に照射する光調整部材８が配設されている。本実施形態において、光調整部材８は、所定の波長の光を透過するバンドパスフィルタとしての青色半透明膜８ａと、青色半透明膜８ａの下面に配設され青色半透明膜８ａを透過した光を拡散して反射する反射板８ｂとを備えている。そして、光調整部材８は、青色半透明膜８ａと反射板８ｂとによって照射光照明装置５から照射された照射光１１のうち青色の波長の光のみを拡散反射して、調整光１２としてボタン２の下面に照射するようになっている。
【００４０】
照射光照明装置５の下方であって光調整部材８の上方には、ボタン２を載置する載置台１０が配置されており、本実施形態において、この載置台１０は、光調整部材８によりボタン２の下方から照射される調整光１２を透過可能なガラス板により構成されている。
【００４１】
そして、ボタン認識装置１は、照射光照明装置５によってボタン２の上面および光調節部材８に照射光１１を照射するとともに、光調整部材８によってボタン２の下面に調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の画像を撮像するようになっている。このとき、カメラ３は、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。この撮像データには、ボタン２の上面において反射した反射光１１ａおよびボタン２を透過した透過光１２ａによってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から直接受光される調整光１２によって、ボタン２のシルエットが映し出されることとなる。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、青色半透明膜８ａの下面に反射板８ｂが配設されているが、カメラ３によって調整光１２を受光するために十分な光を、青色半透明膜８ａの反射のみによってボタン２に照射することができる場合には、拡散機能を有する反射板８ｂを拡散機能を有しないものに変更し、または反射板８ｂを配設しなくてもよい。また、光調整部材８として青色半透明膜８ａに換えて、青色半透明膜８ａと反射板８ｂの両機能を備える青色に着色した拡散板を用いてもよい。また、青色半透明膜８ａではなく、赤色や緑色の半透明膜を用いてもよい。さらには、光調整部材８として、特定の波長の照射光のみを反射するダイクロイックミラーを用いてもよい。
【００４３】
また、本実施形態において、載置台１０は、青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂに反射した調整光１２を透過するガラス板により構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等、青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂから反射した調整光１２を透過可能な透明・半透明な材料によって構成してもよい。さらには、例えば、載置台１０を格子状に形成することにより、載置台１０を介してカメラ３によりボタン２の調整画像を取得するために十分な調整光１２を得ることができれば、載置台１０を不透明な材料によって構成してもよい。
【００４４】
また、ボタン認識装置１は、ボタン２を搬送する搬送装置１３を備えており、搬送装置１３は、ボタン２をカメラ３の下方に搬送し、制御手段１６によりボタン２の裏面が上方を向いているという判定結果、または、ボタン２が異種または不良であるという判定結果が得られた場合には、除去部１４によってボタン２を除去するようになっている。一方、搬送装置１３は、制御手段１６によりボタン２が異種または不良でなく、ボタン２の表面が上方を向いているという判定結果が得られた場合には、ミシン２９における縫い付け位置にボタン２を搬送するようになっている。さらに、搬送装置１３は、制御手段１６による制御により、撮像・判定対象となる次のボタン２を載置台１０の上にセットするようになっている。
【００４５】
さらに、ボタン認識装置１は、カメラ３によって撮像されたボタン２の画像について各種の処理を行う画像処理装置１５を有している。画像処理装置１５は、画像処理装置１５の各部を制御する制御手段１６と、カメラ３によって撮像されたボタン２の画像を記録する画像メモリ１７と、ボタン２の表裏それぞれの規格画像等が予め記録されている第１記録メモリ１８と、制御手段１６が画像処理を行うための画像データの仮の格納場所であるワークメモリ１９とを有している。カメラ３は、アナログ・デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）２０を介して制御手段１６に接続されており、カメラ３が取得したボタン２の画像の画像データは、Ａ／Ｄコンバータ２０によりデジタル化された後、制御手段１６を介して画像メモリ１７において記録されるようになっている。
【００４６】
また、画像処理装置１５は、カメラ３の制御を行うカメラ制御部２１、照射光照明装置５の制御を行う照明制御部２２、および搬送装置１３を制御する搬送制御部２３を有している。
【００４７】
画像処理装置１５の制御手段１６は、調整光１２と同一色の光（本実施形態においては青色）のみを抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段と、撮像データから、赤、青、緑の三原色のうち調整光１２と異なる色の光（本実施形態においては赤色）を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段として機能するようになっている。また制御手段１６は、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して、反射光による輝度成分を減少させたボタン部分と調整光１２による背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段と、調整光データを二値化し、さらに反転させて、ボタン２の輪郭データを作成する二値化反転手段、および撮像データと輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段として機能するようになっている。さらに、制御手段１６は、合成画像データおよび予め記憶されたボタン２の表裏それぞれの規格画像データを比較することによりボタン２における表裏、異種、不良等の状態を判定する判定装置として機能するようになっている。
【００４８】
画像処理装置１５は、カメラ３によってボタン２の画像を取得するために照射光照明装置５やカメラ３を制御する処理や、制御手段１６が前述の第１・第２輝度データ作成手段、減算手段、二値化反転手段、合成画像データ作成手段、および判定装置として処理を行うための画像処理プログラム２５を有しており、画像処理プログラム２５は画像処理装置１５における第２記録メモリ２６に記録されている。
【００４９】
そして、画像処理装置１５は、制御手段１６によって第２記録メモリ２６から画像処理プログラム２５を読み出して、各制御部２１、２２、２３に制御情報を出力し、各制御部２１、２２、２３を介して搬送装置１３によりボタン２を搬送し、照射光照明装置５によりボタン２に照射光１１を照射し、カメラ３によりボタン２を撮像するようになっている。また、画像処理装置１５は、制御手段１６における前記各手段によって前記各データを作成して、ボタン２の状態を判定するようになっている。
【００５０】
その後、制御手段１６は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２８を介してミシン２９の各部を制御するミシン制御部３０に、ボタン２の構成情報および状態の判定結果を出力するようになっている。ミシン制御部３０は、制御手段１６から入力したボタン２の構成情報および状態の判定結果に基づいて、ミシン２９の各部を制御するようになっている。本実施形態において、ミシン制御部３０は、ボタン２の表面が上方を向いているという判定結果を入力した場合には、搬送装置１３によって搬送されたボタン２の平面形状における傾きを補正するボタン姿勢補正部３１に搬送し、ボタン姿勢補正部３１において入力したボタン２の構成情報における平面形状のボタン２の傾きの構成情報に基づいて、平面状におけるボタン２の配置角度を補正した後、ボタン２を縫製物に縫い付けるようになっている。
【００５１】
次に、本実施形態に係るボタン認識装置１を用いたボタン認識方法につき、図３を参照して説明する。
【００５２】
図３は、本実施形態に係るボタン認識方法の各工程を示すフローチャートである。
【００５３】
まず、画像処理装置１５における制御手段１６は、第２記録メモリ２６から画像処理プログラム２５を読み出し、搬送制御部２３を介して搬送装置１３を制御し、搬送装置１３によってボタン２を載置台１０の上面に搬送する。図３に示すように、ボタン２が載置台１０の上面におけるカメラ３に対向する位置に搬送されると、制御手段１６は、搬送装置１３を停止して、照明制御部２２を介して照射光照明装置５を制御し、照射光照明装置５によってボタン２に白色の照射光１１を照射する（ＳＴ１）。
【００５４】
すると、照射光照明装置５からの照射光１１の一部は、ボタン２に直接照射されボタン２の上面において反射され、一方、他の照射光１１は、載置台１０を透過した後、青色半透明膜８ａに照射される。この青色半透明膜８ａに照射された照射光のうち、青色成分は青色半透明膜８ａに反射・透過され、青色半透明膜８ａを透過した照射光１１の青色成分は、反射板８ｂによって拡散されて反射した後、再び青色半透明膜８ａを透過する。このように、この青色半透明膜８ａに反射し、および反射板８ｂによって反射して青色半透明膜８ａを透過する青色成分からなる光は、調整光１２としてボタン２の下面に照射される。また、青色半透明膜８ａに照射された照射光１１のうち、青色成分以外の成分は青色半透明膜８ａに吸収される。
【００５５】
この状態で、制御手段１６は、カメラ制御部２１を介してカメラ３を制御し、カメラ３によって、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から調整光１２を受光することにより、ボタン２の上面を撮像してボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得する（ＳＴ２）。そして、制御手段１６は、前記撮像データをＡ／Ｄコンバータ２０によってデジタル化した後、画像メモリ１７に記録する（ＳＴ３）。
【００５６】
続いて、制御手段１６は、取得したボタン２の撮像データからボタン２の輪郭データを作成し、当該輪郭データとボタン部分の撮像データとを合成した合成画像データを作成する演算処理工程を行う（ＳＴ４）。
【００５７】
図４に示すように、演算処理工程において、まず、制御手段１６は、画像メモリ１７から図５（ａ）（ｂ）に示すようなボタン２の撮像データをとりだし、この撮像データから調整光と同一色の光（本実施形態においては青色（Ｂ）成分）のみを抽出して図６（ａ）（ｂ）に示すような調整光輝度データを作成する（ＳＴ４１）。なお、上述の図５（ａ）と図６（ａ）および後述する図７（ａ）〜図１０（ａ）に示すボタン２の各画像データにそれぞれ対応して示す図５（ｂ）〜図１０（ｂ）は、演算処理によって得られるボタン２の各輝度データの状態の理解を容易にするための原理説明図であり、各画像データにおけるボタン２の上面の中央を横切る直線Ａに沿う輝度変化を代表して示したものである。図５（ｂ）によれば、ボタン２の撮像データにより取得されるボタン２の部分（ボタン部分）の輝度量５１は、ボタン２の上面から反射光１１ａと透過光１２ａとによる輝度成分が含まれているので、背景部分の輝度量５２よりも大きくなっている。一方、撮像データから調整光１２と同一色のＢ（青色）成分のみを抽出した調整光輝度データでは、図６（ｂ）に示すように、背景部分の輝度量６２は、図５（ｂ）の背景部分の輝度量５２と同一であるが、ボタン部分においては、反射光１１ａによる輝度成分からＢ成分以外の輝度成分が除去されて、反射光１１ａのＢ成分と調整光１２による透過光のＢ成分とによる輝度量６１を有することになる。
【００５８】
続いて、制御手段１６は、前記撮像データから三原色のうち調整光１２と異なる色（本実施形態においては赤色（Ｒ））成分）を抽出して、図７（ａ）（ｂ）に示すような非調整光輝度データを作成する（ＳＴ４２）。この場合、もともと調整光１２にはＢ成分しか存在しないので、図７（ｂ）に示すように、ＳＴ４２の処理により作成される非調整光輝度データには、ボタン部分から反射される反射光１１ａのＲ（赤色）成分による輝度量７１しか存在しない。
【００５９】
Ｂ成分、Ｒ成分を抽出する方法としては、ボタン２の画像をＢｍｐ画像の撮像データに変換した後、Ｂ成分およびＲ成分を抽出してもよく、また、Ｒａｗ画像の撮像データから直接Ｂ成分、Ｒ成分を抽出する等、種々の方法を用いることができる。
【００６０】
続いて、画像処理装置１５は、ＳＴ４１において得られた調整光輝度データからＳＴ４２において得られた非調整光輝度データを減算する。なお、上述のＳＴ４１において得られる調整光輝度データおよびＳＴ４２において得られる非調整光輝度データは、いずれも輝度量のみのデータであり、両輝度データを抽出するための色情報は含まれておらず、互いに加減算が可能である。ここで、撮像データにおけるボタン部分の反射光１１ａには、Ｂ成分とＲ成分とが略同一量含まれている。このため、制御手段１６は、ボタン部分の調整光輝度データ６１から反射光１１ａによるＢ成分の代わりに反射光１１ａによるＲ成分からなる非調整光輝度データ７１を減算して、図８（ａ）（ｂ）に示すようなボタン部分から反射光による輝度成分を極端に減少させた輝度量８１の部分と調整光１２による背景部分の輝度量８２の部分とからなる調整光データを作成する（ＳＴ４３）。このＳＴ４３の処理により、背景部分に対し、よりコントラスト比の高いボタン２の撮像データを取得することができる。
【００６１】
さらに、制御手段１６は、図９（ａ）（ｂ）に示すように調整光データを所定輝度値に対する高低を判別して二値化し（ＳＴ４４）、さらに図１０（ａ）（ｂ）に示すように反転させて（ＳＴ４５）、背景部分の輝度量が０となるようなボタン２の二値化された輪郭データを作成する（ＳＴ４６）。なお、この輪郭データでは、ボタン２のボタン穴の部分も輝度量０となっている。
【００６２】
以上のように、制御手段１６により実行されるＳＴ４の演算処理工程によれば、例えば、ボタン２が半透明の材質で形成されていて、単にボタン２を撮像しただけの撮像データからは、ボタン２の明確な輪郭が判別できない場合であっても、ボタン２の撮像データからボタン２の輪郭を明確に判別することができる輪郭データを作成することができる。
【００６３】
そして、制御手段１６は、カメラ３により撮像された撮像データと輪郭データとの論理積演算を行い、図１１に示すような合成画像データを作成する（ＳＴ４７）。これにより、輪郭データとボタン部分の撮像データとを合成した合成画像データを作成する演算処理工程を終了する。
【００６４】
続いて、制御手段１６は、合成画像データを用いて、ボタン２の凹凸形状、色彩、文字や図形等の模様等の構成を検出する検出工程を行う（ＳＴ５）。また、制御手段１６は、検出工程において、模様の角度から平面形状におけるボタン２の角度を検出することができる。
【００６５】
次に、制御手段１６は、合成画像データを用いて、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等のボタン２の構成を計測し、構成情報を取得する計測工程を行う（ＳＴ６）。また、制御手段１６は、計測工程において、ボタン２の糸通し孔の形成位置から平面形状におけるボタン２の角度を検出することができる。
【００６６】
そして、制御手段１６は、合成画像データと予め記録されたボタン２の表裏それぞれの規格画像とを比較して（ＳＴ７）、合成画像データとボタン２の表面の規格画像との相関値が、予め決定されている一定の相関値よりも高いか否か判別し（ＳＴ８）、一定の相関値よりも高いと判断した場合には（ＳＴ８においてＹｅｓ）、撮像対象のボタン２は表面が上方を向いていると判断する（ＳＴ９）。さらに、制御手段１６は、表面が上方を向いていると判定した場合には、当該ボタン２の合成画像データに基づいて、糸通し孔の形成位置や糸通し孔の外径の構成情報を確認し、縫い付け対象のボタン２と異種であるか、または不良ボタン２であるかを判別する（ＳＴ１０）。
【００６７】
そして、制御手段１６は、判定されているボタン２が縫い付け対象のボタンと異種・不良ではないと判断した場合には（ＳＴ１０においてＮｏ）、ボタン２の状態の判定結果および構成情報を、Ｉ／Ｆ２８を介してミシン制御部３０に出力するとともに、搬送装置１３によってボタン２をミシン２９の縫い付け位置に搬送する（ＳＴ１１）。ミシン制御部３０は、ボタン２の表面が上方に向いており（ＳＴ９）、異種・不良ではない（ＳＴ１０においてＮｏ）旨の情報を入力すると、入力したボタン２の構成情報に基づいてボタン姿勢補正部３１によって搬送されたボタン２を回転して所定の角度に向けた後（ＳＴ１２）、ボタン２を縫製物に縫い付ける作業を行う（ＳＴ１３）。
【００６８】
一方、制御手段１６は、合成画像データとボタン２の表面の規格画像との相関値が一定の相関値よりも高くないと判断した場合には（ＳＴ８においてＮｏ）、撮像・判定対象のボタン２は裏面が上方を向いていると判定する（ＳＴ１４）。
【００６９】
そして、制御手段１６は、ボタン２の裏面が上方に向いている（ＳＴ１４）、またはボタン２が異種・不良である（ＳＴ１０においてＹｅｓ）と判断した場合には、ミシン制御部３０にその旨の情報を入力するとともに、除去部３２によりボタン２を除去する（ＳＴ１５）。
【００７０】
本実施形態によれば、照射光照明装置５によってボタン２の上面に白色の照射光１１を照射し、青色半透明膜８ａを介してボタン２の下面に青色の調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光１１によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光１２によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００７１】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタンの背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００７２】
また、ボタン認識装置は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００７３】
さらに、ボタン認識装置１は、照射光照明装置５によってボタン２の上面に照射光１１を照射するとともに、照射光１１の一部を青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂに反射させてボタン２の下面に調整光１２を照射することができ、１台の照射光照明装置５によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、制御手段１６によって、撮像データからＲ成分を抽出して非調整光輝度データを作成しているが、Ｇ成分を抽出して非調整光輝度データを作成してもよい。また、青色半透明膜８ａの代わりに緑色または赤色の半透明膜を用いて調整光１２を緑色または赤色とした場合には、撮像データからＢ成分を抽出して非調整輝度データを作成してもよい。
【００７５】
続いて、本発明に係るボタン認識装置１の第２の実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明し、詳説を省略する。
【００７６】
図１２は、第２の実施形態に係るボタン認識装置１を示す概略側面断面図である。
【００７７】
図１２に示すように、第２の実施形態に係るボタン認識装置１は、赤、緑および青の三原色のいずれか１色のみを発光する調整光照射装置として、青色の調整光１２をボタン２の下方から照射する調整光照明装置３３がボタン２の下方に配設されている。
【００７８】
また、ボタン２の上方には、ボタン２の上面を撮像するカメラ３が配設されており、また、カメラ３の下方であってボタン２の斜め上方には、調整光照明装置３３から照射される調整光１２から白色の光を励起、反射し、この光を照射光１１としてボタン２の上面に照射する励起部材として蛍光性を有する蛍光板４０が配設されている。また、蛍光板４０の上面には、蛍光板４０において励起されずに透過した光を反射する反射板４１が配設されている。本実施形態においては、調整光照明装置３３から照射された青色の調整光１２は、蛍光板４０において励起されて黄緑色に発光し、この黄緑色に発光した光は、ボタン２の上方から照射光１１としてボタン２に照射されるようになっており、蛍光板４０において励起されずに透過した光は、反射板４１において反射した後、蛍光板４０を介してボタン２の上方から照射光１１としてボタン２に照射されるようになっている。そして、照射光１１は、蛍光板４０により励起された黄緑色の光と、蛍光板４０により励起されずに反射板４１において反射した後、蛍光板４０を介して反射した青色の光とが混合した白色若しくは白色の近似色となる。
【００７９】
そして、カメラ３は、調整光照明装置３３によってボタン２の下方からボタン２の下面に調整光１２が照射されるとともに、蛍光板４０および反射板４１を介してボタン２の上方からボタン２の上面に照射光１１が照射された状態で、ボタン２の画像を撮像するようになっている。このときカメラ３は、ボタン２の上面から蛍光板４０および反射板４１により照射される照射光１１の反射光１１ａおよび調整光照明装置３３から照射される調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。これにより、カメラ３は、反射光によってボタン２の上面における色彩や、模様、凹凸を映し出し、調整光１２によってボタン２のシルエットを映し出すようになっている。
【００８０】
第２の実施形態によれば、調整光照明装置３３によってボタン２の下面に青色の調整光１２を照射し、蛍光板４０および反射板４１によりボタン２の上面に白色の照射光１１を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００８１】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタン２の背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００８２】
また、ボタン認識装置は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００８３】
さらに、ボタン認識装置１は、調整光照明装置３３によってボタン２の下面に調整光１２を照射するとともに、調整光１２の一部を蛍光板４０および反射板４１を介してボタン２の上面に照射光１１として照射することができ、１台の調整光照明装置３３によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置１の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００８４】
続いて、本発明に係るボタン認識装置１の第３の実施形態について、図１３を用いて説明する。なお、第３の実施形態について第１および第２の実施形態と構成が同一の場合には、同一の符号を用いて説明し、詳説を省略する。
【００８５】
図１３は、第３の実施形態に係るボタン認識装置１を示す概略側面断面図である。
【００８６】
図１３に示すように、第３の実施形態に係るボタン認識装置１における照射光照射装置としての照射光照明装置３８は、赤、緑および青の三原色のいずれか１色（本実施形態においては青色）の照射光１１を照射するようになっている。
【００８７】
ボタン２の下方に配設された調整光照射装置３７は、照射光１１を励起する蛍光性を有する励起部材として蛍光板３５を備えている。本実施形態においては、照射光照明装置５から青色の照射光１１が照射されると、この照射光１１は、蛍光板３５によって励起されて黄緑色に発光し、蛍光板３５は、この黄緑色に発光した光を調整光１２としてボタン２の下面に照射するようになっている。
【００８８】
また、調整光照射装置３７は、蛍光板３５の下面に配設され、蛍光板３５において励起されずに透過した光を拡散して反射する拡散板３６を備えており、拡散板３６は、蛍光板３５を透過した光を拡散・反射して蛍光板３５を介してボタン２の下面に調整光１２として照射するようになっている。そして、調整光１２は、蛍光板３５により励起された黄緑色の光と、蛍光板３５により励起されずに反射した青色の光および拡散板３６に反射した光とが混合した白色若しくは白色の近似色となる。
【００８９】
そして、カメラ３は、照射光照明装置３８によってボタン２に照射光１１が照射されるとともに、蛍光板３５および拡散板３６を介して調整光１２が照射された状態で、ボタン２の上面の画像を撮像するようになっている。このとき、カメラ３は、ボタン２の上面から照射光照明装置３８により照射される照射光１１の反射光１１ａおよび蛍光板３５と拡散板３６とから照射される調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。これにより、カメラ３は、反射光によってボタン２の上面における色彩や、模様、凹凸を映し出し、調整光１２によってボタン２のシルエットを映し出すようになっている。
【００９０】
また、第３の実施形態において、制御手段１６は、撮像データから、照射光１１と同一色（本実施形態においては青色）の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、撮像データから三原色のうち照射光１１と異なる１色（本実施形態においては赤色）の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段として機能するようになっている。
【００９１】
次に、第３の実施形態の作用について説明する。
【００９２】
第３の実施形態に係るボタン認識装置１は、制御手段１６による制御により青色の照射光１１をボタンの上面に照射するとともに、白色の調整光１２をボタン２の下面に照射した状態で、ボタン２の上面から１回撮像する。これにより、ボタン認識装置１は、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する。
【００９３】
次に、制御手段１６は、撮像データから照射光１１と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、さらに、撮像データから、三原色のうち照射光１１と異なる１色の光を抽出して調整光輝度データを作成する。続いて、制御手段１６は、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して、照射光１１による反射光の輝度成分を減少させたボタン部分と、調整光１２による背景部分とからなる調整光データを作成する。その後、制御手段１６は、調整光データを二値化し、さらに反転させて、背景部分の輝度量が０となるような前記ボタンの二値化された輪郭データを作成し、撮像データと輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成する。なお、この輪郭データでは、ボタン２のボタン穴の部分も輝度量０となっている。そして、制御手段１６は、合成画像データと予め記憶されたボタン２の表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、ボタン２の状態を判定する。
【００９４】
第３の実施形態によれば、照射光照明装置３７によってボタン２の上面に青色の照射光１１を照射し、蛍光板３５および拡散板３６によってボタン２の下面に白色の調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、第１および第２の実施形態と同様に照射光１１によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光１２によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００９５】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタン２の背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００９６】
また、ボタン認識装置１は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００９７】
さらに、ボタン認識装置１は、照射光照明装置３８によってボタン２の上面に照射光１１を照射するとともに、照射光の一部を蛍光板３５および拡散板３６によってボタン２の下面に調整光１２として照射することができ、１台の照射光照明装置３８によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置１の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００９８】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係るボタン認識装置の一実施形態を示す概略側面断面図
【図２】図１のボタン認識装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明に係るボタン認識方法の一実施形態を示すフローチャート
【図４】図３に記載したボタン認識方法における分離工程を示すフローチャート
【図５】（ａ）（ｂ）は、撮像データおよびその輝度を示す原理説明図
【図６】（ａ）（ｂ）は、調整光輝度データおよびその輝度を示す原理説明図
【図７】（ａ）（ｂ）は、非調整光輝度データおよびその輝度を示す原理説明図
【図８】（ａ）（ｂ）は、調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図９】（ａ）（ｂ）は、二値化した調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図１０】（ａ）（ｂ）は、反転した調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図１１】合成画像データを示す原理説明図
【図１２】本発明に係るボタン認識装置の第２の実施形態を示す概略側面断面図
【図１３】本発明に係るボタン認識装置の第３の実施形態を示す概略側面断面図
【符号の説明】
【０１００】
１ ボタン認識装置
２ ボタン
３ カメラ
５ 照射光照明装置
６ 光源
６ａ 孔
８ 光調整部材
８ａ 青色半透明膜
８ｂ 反射板
１０ 載置台
１１ 照射光
１２ 調整光
１５ 画像処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボタン認識装置およびボタン認識方法に係り、特に、ボタンの構成情報を取得し、ボタンの表裏、不良、異種等の状態を判定するボタン認識装置およびボタン認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動ボタン縫い付け装置によってボタンを縫製物に縫い付けるにあたり、ボタンの表裏を判別するボタン認識装置が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ボタンの表裏を検知するためのボタン検知装置を備えた自動ボタン縫着装置が記載されている。このボタン検知装置は、ボタンつまみ足が上昇する際に、このボタンつまみ足によって保持されたボタンの上面に係合可能な位置に進退自在に配置され、ボタンの上面における縁部と中央部に係合可能なボタン検知手段と、このボタン検知手段の上下変位によってボタンの表裏を判別する判別手段とを有している。
【０００４】
この自動ボタン検知装置は、例えば、ボタン検知手段として、ボタン有無検知レバーおよびボタン表裏検知レバーを備えている。このような自動ボタン検知装置は、ボタン供給アームによってボタンつまみ足にボタンが供給された後、ボタンつまみ足が上昇する際に、ボタンの縁部によってボタン有無検知レバーが押し上げられたか否かにより、ボタンつまみ足におけるボタンの有無を検知するようになっている。また、自動ボタン検知装置は、ボタンの表面における中央部は窪んでおり、裏面における中央部は平面状であるというボタンの形状を利用して、ボタンつまみ足が上昇する際に、ボタンの中央部によってボタン表裏検知レバーが押し上げられたか否かにより、ボタンの表裏を判別するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、ボタン収納部および移動経路に所定の振動を発生させることにより、ボタン収納部に収納されたボタンを、ボタンの表裏選別後にボタン排出口から順次排出させるボタン供給部を備えたボタン供給装置が記載されており、このボタン供給装置は、移動経路の途中においてボタン選別機構を備えている。そして、このボタン選別機構においては、通常のボタンは、表面が窪んでおり裏面が平面状であるという形状を利用して、裏面が下側を向いているボタンは通過させるが、表面が下側を向いているボタンは、ボタン収納部における下方に落下させるようになっている。これにより、ボタン供給装置は、ボタンの表裏を判別し、表面が上側を向いているボタンのみをボタン排出口から順次排出するようになっている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、ミシンに供給するボタンの上面を撮像して前方画像を取得する撮像手段を備えたボタンの縫着方向設定装置が記載されている。このボタンの縫着方向設定装置は、撮像手段により取得された前方画像と、ボタンについて予め記録された規格画像とに基づいて、ボタンを平面形状における所定の角度に傾けて配置して、ミシンに供給するようになっている。
【０００７】
また、特許文献３にも記載があるように、従来のボタン供給装置は、ボタンの糸通し孔に係止される係止ピンを有するボタン搬送部が設けられ、このボタン搬送部は、係止ピン上に載置されたボタンの上面からボタンを回転させながら係止ピン上に押し当ててボタンの糸通し孔に係止ピンを係止させることにより、ボタンを平面形状における所定の角度に傾けた状態で保持して、ミシンに供給するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６５９０７３号公報
【特許文献２】特許第２６４８０４２号公報
【特許文献３】特公平２−０２３１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の特許文献１に記載の自動ボタン検知装置および特許文献２に記載のボタン供給装置によれば、ボタンの表裏の判別を、ボタンの表面における中央部が窪み、裏面が平面状であるというボタンの中央部分の凹凸形状の相違を利用して行うため、例えば、表裏の判別を前記中央部分の凹凸形状ではなく表面に形成された刻印や画像等によってのみ判別可能なボタンについては、表裏を判別することができなかった。このため、前述の従来の自動ボタン検知装置およびボタン供給装置は、例えば、表裏の面形状が同じような多種多様なボタンの表裏判別に対応することができないという問題を有していた。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載のボタンの縫着方向設定装置によれば、ボタンの表面に形成された刻印や画像等によっても、ボタンの表裏を判別することが可能であるが、例えば、ボタンが透明または半透明の材料によって構成されている場合には、撮像手段によって撮像されたボタンの前方画像においてボタン部分と背景部分との境界が不明確となり、予め記録された規格画像と比較するために十分な前方画像を取得することができない場合があった。このため、このボタンの縫着方向設定装置は、例えば透明、半透明の材料によって形成されているような多種多様なボタンの判別に対応することができないという問題を有していた。
【００１１】
また、従来のボタン供給装置は、ボタンを係止ピンに係止させる際に、製造精度の悪いボタンを排除することができなかった。例えば、糸通し孔の形成位置の精度が悪いボタンがボタン搬送部上に載置された場合、係止ピンが糸通し孔に係止されないまま回転装置によってボタンが係止ピン上に押し当てられてしまい、係止ピンが折れてしまうおそれがあるという問題を有していた。
【００１２】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ボタンが透明または半透明の材料によって構成されている場合でも、ボタンの表裏や外形の判別精度の向上を図ることができ、ひいてはミシンによって仕上がりよく縫製物にボタンを縫い付けることができるとともに、ボタンの状態の判定時間の短縮化を図ることが可能なボタン認識装置およびボタン認識方法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】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって照射光を照射する照射光照射装置と、前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち前記照射光と異なるいずれかの色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、前記撮像データから、前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記調整光と異なる１色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段を有する画像処理装置と、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置とを備えた点にある。
【００１４】
この請求項１に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射すると同時に、調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識装置は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項１に記載のボタン認識装置において、前記照射光照射装置が、前記照射光を発光する照射光照明装置で構成されており、前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射された照射光のうち前記三原色のいずれかの色の光を反射させて、前記調整光を照射する光調整部材により構成されている点にある。
【００１６】
この請求項２に記載の発明によれば、照射光照射装置としての照射光照明装置を用い、調整光照射装置としての光調整部材は、前記照射光照明装置から照射された照射光を反射させることにより調整光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光を照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項２に記載のボタン認識装置において、前記光調整部材が、前記三原色のいずれかの色の光を透過させるバンドパスフィルタを備えた点にある。
【００１８】
この請求項３に記載の発明によれば、バンドパスフィルタによって照射光を発光する照射光照明装置から照射された照射光のうち所定の波長の照射光のみを透過し、他の波長の照射光を反射または吸収することにより、調整光を照射光と異なる色にすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項２に記載のボタン認識装置において、前記光調整部材として、前記三原色のいずれかの色の光を反射するダイクロイックミラーを用いる点にある。
【００２０】
この請求項４に記載の発明によれば、ダイクロイックミラーによって照射光照明装置から照射された照射光のうち所定の波長の照射光のみを反射し、他の波長の照射光を吸収することにより、調整光を照射光と異なる色にすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項１に記載のボタン認識装置において、前記調整光照射装置が、赤、緑および青の三原色のいずれかの色のみを発光する調整光照明装置で構成されており、前記照射光照射装置が、前記調整光照明装置から照射される前記調整光から白色の光を励起、反射して前記照射光を照射する励起部材により構成されている点にある。
【００２２】
この請求項５に記載の発明によれば、調整光照射装置として三原色のいずれかの色の光を発光する調整光照明装置を用い、照射光照射装置としての励起部材は、調整光照明装置から照射される調整光を励起、反射して白色の照射光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光とを照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、請求項５に記載のボタン認識装置において、前記励起部材が、前記照射光を励起する蛍光性を有する部材により構成されている点にある。
【００２４】
この請求項６に記載の発明によれば、蛍光性を有する部材によって調整光照明装置から照射された調整光を励起することにより、照射光を調整光と異なる色にすることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明に係るボタン認識装置の特徴は、ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって赤、緑および青の三原色のいずれかの色からなる照射光を照射する照射光照射装置と、前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、前記照射光と異なる色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、前記撮像データから、前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段を有する画像処理装置と、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置とを備えた点にある。
【００２６】
この請求項７に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射すると同時に、調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識装置は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明に係るボタン認識装置は、請求項７に記載のボタン認識装置において、前記照射光照射装置が、赤、緑、および青色の三原色のいずれかの色を発光する照明装置で構成されており、前記調整光照射装置が、前記照明装置から照射される前記照射光から白色の光を励起、反射し、この光を前記調整光として前記ボタンの他方の面に照射する励起部材により構成されている点にある。
【００２８】
この請求項８に記載の発明によれば、照射光照射装置として三原色のいずれかの色の光を発光する照射光照明装置を用い、調整光照射装置としての励起部材は、前記照射光照明装置から照射される照射光を励起、反射して白色の調整光を照射するので、１つの照明装置によって照射光と調整光とを照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明に係るボタン認識方法の特徴は、照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる前記ボタンの撮像データを取得し、前記撮像データから前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、前記撮像データから、前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成する演算処理を行い、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する点にある。
【００３０】
この請求項９に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射するとともに調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分と背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識方法によれば、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の構成情報を計測することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明に係るボタン認識方法の特徴は、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、前記照射光と異なる色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、前記撮像データから前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、前記撮像データから、前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する点にある。
【００３２】
この請求項１０に記載の発明によれば、照射光をボタンの一方の面に照射するとともに調整光をボタンの他方の面に照射した状態で、ボタンの一方の面を１回撮像することにより、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景から調整光を受光して、ボタン部分と背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタンの凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタンのシルエットが映し出されることとなる。これにより、ボタン認識方法によれば、前記撮像データを演算処理することによって、ボタンの凹凸形状、色彩、模様等の構成情報を検出することができるとともに、ボタンの外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の構成情報を計測することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上述べたように、本発明に係るボタン認識装置およびボタン認識方法によれば、照射光による反射光、調整光による透過光、およびボタンの背景からの調整光からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタンの状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシンによって縫製物にボタンを仕上がりよく縫い付けることができる。
【００３４】
また、本発明に係るボタン認識装置およびボタン認識方法によれば、１回の撮像により、照射光による反射光および調整光による透過光を受光すると同時に、ボタンの背景からの調整光を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタンの状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係るボタン認識装置の実施形態を図１から図１３を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態に係るボタン認識装置を示す概略側面断面図であり、図２は、図１のボタン認識装置の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るボタン認識装置１には、ボタン２の一方の面（本実施形態においては上面）の画像を取得する撮像装置としてのカメラ３が、ボタン２の上方に配置されている。
【００３８】
ボタン２の上方であってボタン２とカメラ３との間には、ボタン２の斜め上方からボタン２の上面に照射光１１を照射する照射光照射装置としての照射光照明装置５が配設されている。照射光照明装置５は、リング状の光源６を有しており、光源６は、リング状の光源６における中央部分の孔６ａがカメラ３によって撮像されるボタン２の上面の撮像領域に位置するように配置されている。そして、カメラ３は、光源６の孔６ａを介して、ボタン２の上面を撮像するようになっている。なお、本実施形態において照射光照明装置５の光源としてリング状の光源６を用いたが、これに限定されるものではなく、線状の光源や点状の光源であってもよい。
【００３９】
ボタン２の下方には、ボタン２を挟んで照射光照明装置５に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち照射光１１と異なるいずれかの色からなる調整光１２をボタン２の他方の面（本実施形態においては下面）に照射する調整光照射装置として、照射光１１のうち三原色のいずれかの１色のみを反射させて、調整光１２をボタン２の下面に照射する光調整部材８が配設されている。本実施形態において、光調整部材８は、所定の波長の光を透過するバンドパスフィルタとしての青色半透明膜８ａと、青色半透明膜８ａの下面に配設され青色半透明膜８ａを透過した光を拡散して反射する反射板８ｂとを備えている。そして、光調整部材８は、青色半透明膜８ａと反射板８ｂとによって照射光照明装置５から照射された照射光１１のうち青色の波長の光のみを拡散反射して、調整光１２としてボタン２の下面に照射するようになっている。
【００４０】
照射光照明装置５の下方であって光調整部材８の上方には、ボタン２を載置する載置台１０が配置されており、本実施形態において、この載置台１０は、光調整部材８によりボタン２の下方から照射される調整光１２を透過可能なガラス板により構成されている。
【００４１】
そして、ボタン認識装置１は、照射光照明装置５によってボタン２の上面および光調節部材８に照射光１１を照射するとともに、光調整部材８によってボタン２の下面に調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の画像を撮像するようになっている。このとき、カメラ３は、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。この撮像データには、ボタン２の上面において反射した反射光１１ａおよびボタン２を透過した透過光１２ａによってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から直接受光される調整光１２によって、ボタン２のシルエットが映し出されることとなる。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、青色半透明膜８ａの下面に反射板８ｂが配設されているが、カメラ３によって調整光１２を受光するために十分な光を、青色半透明膜８ａの反射のみによってボタン２に照射することができる場合には、拡散機能を有する反射板８ｂを拡散機能を有しないものに変更し、または反射板８ｂを配設しなくてもよい。また、光調整部材８として青色半透明膜８ａに換えて、青色半透明膜８ａと反射板８ｂの両機能を備える青色に着色した拡散板を用いてもよい。また、青色半透明膜８ａではなく、赤色や緑色の半透明膜を用いてもよい。さらには、光調整部材８として、特定の波長の照射光のみを反射するダイクロイックミラーを用いてもよい。
【００４３】
また、本実施形態において、載置台１０は、青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂに反射した調整光１２を透過するガラス板により構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等、青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂから反射した調整光１２を透過可能な透明・半透明な材料によって構成してもよい。さらには、例えば、載置台１０を格子状に形成することにより、載置台１０を介してカメラ３によりボタン２の調整画像を取得するために十分な調整光１２を得ることができれば、載置台１０を不透明な材料によって構成してもよい。
【００４４】
また、ボタン認識装置１は、ボタン２を搬送する搬送装置１３を備えており、搬送装置１３は、ボタン２をカメラ３の下方に搬送し、制御手段１６によりボタン２の裏面が上方を向いているという判定結果、または、ボタン２が異種または不良であるという判定結果が得られた場合には、除去部１４によってボタン２を除去するようになっている。一方、搬送装置１３は、制御手段１６によりボタン２が異種または不良でなく、ボタン２の表面が上方を向いているという判定結果が得られた場合には、ミシン２９における縫い付け位置にボタン２を搬送するようになっている。さらに、搬送装置１３は、制御手段１６による制御により、撮像・判定対象となる次のボタン２を載置台１０の上にセットするようになっている。
【００４５】
さらに、ボタン認識装置１は、カメラ３によって撮像されたボタン２の画像について各種の処理を行う画像処理装置１５を有している。画像処理装置１５は、画像処理装置１５の各部を制御する制御手段１６と、カメラ３によって撮像されたボタン２の画像を記録する画像メモリ１７と、ボタン２の表裏それぞれの規格画像等が予め記録されている第１記録メモリ１８と、制御手段１６が画像処理を行うための画像データの仮の格納場所であるワークメモリ１９とを有している。カメラ３は、アナログ・デジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータ）２０を介して制御手段１６に接続されており、カメラ３が取得したボタン２の画像の画像データは、Ａ／Ｄコンバータ２０によりデジタル化された後、制御手段１６を介して画像メモリ１７において記録されるようになっている。
【００４６】
また、画像処理装置１５は、カメラ３の制御を行うカメラ制御部２１、照射光照明装置５の制御を行う照明制御部２２、および搬送装置１３を制御する搬送制御部２３を有している。
【００４７】
画像処理装置１５の制御手段１６は、調整光１２と同一色の光（本実施形態においては青色）のみを抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段と、撮像データから、赤、青、緑の三原色のうち調整光１２と異なる色の光（本実施形態においては赤色）を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段として機能するようになっている。また制御手段１６は、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して、反射光による輝度成分を減少させたボタン部分と調整光１２による背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段と、調整光データを二値化し、さらに反転させて、ボタン２の輪郭データを作成する二値化反転手段、および撮像データと輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段として機能するようになっている。さらに、制御手段１６は、合成画像データおよび予め記憶されたボタン２の表裏それぞれの規格画像データを比較することによりボタン２における表裏、異種、不良等の状態を判定する判定装置として機能するようになっている。
【００４８】
画像処理装置１５は、カメラ３によってボタン２の画像を取得するために照射光照明装置５やカメラ３を制御する処理や、制御手段１６が前述の第１・第２輝度データ作成手段、減算手段、二値化反転手段、合成画像データ作成手段、および判定装置として処理を行うための画像処理プログラム２５を有しており、画像処理プログラム２５は画像処理装置１５における第２記録メモリ２６に記録されている。
【００４９】
そして、画像処理装置１５は、制御手段１６によって第２記録メモリ２６から画像処理プログラム２５を読み出して、各制御部２１、２２、２３に制御情報を出力し、各制御部２１、２２、２３を介して搬送装置１３によりボタン２を搬送し、照射光照明装置５によりボタン２に照射光１１を照射し、カメラ３によりボタン２を撮像するようになっている。また、画像処理装置１５は、制御手段１６における前記各手段によって前記各データを作成して、ボタン２の状態を判定するようになっている。
【００５０】
その後、制御手段１６は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２８を介してミシン２９の各部を制御するミシン制御部３０に、ボタン２の構成情報および状態の判定結果を出力するようになっている。ミシン制御部３０は、制御手段１６から入力したボタン２の構成情報および状態の判定結果に基づいて、ミシン２９の各部を制御するようになっている。本実施形態において、ミシン制御部３０は、ボタン２の表面が上方を向いているという判定結果を入力した場合には、搬送装置１３によって搬送されたボタン２の平面形状における傾きを補正するボタン姿勢補正部３１に搬送し、ボタン姿勢補正部３１において入力したボタン２の構成情報における平面形状のボタン２の傾きの構成情報に基づいて、平面状におけるボタン２の配置角度を補正した後、ボタン２を縫製物に縫い付けるようになっている。
【００５１】
次に、本実施形態に係るボタン認識装置１を用いたボタン認識方法につき、図３を参照して説明する。
【００５２】
図３は、本実施形態に係るボタン認識方法の各工程を示すフローチャートである。
【００５３】
まず、画像処理装置１５における制御手段１６は、第２記録メモリ２６から画像処理プログラム２５を読み出し、搬送制御部２３を介して搬送装置１３を制御し、搬送装置１３によってボタン２を載置台１０の上面に搬送する。図３に示すように、ボタン２が載置台１０の上面におけるカメラ３に対向する位置に搬送されると、制御手段１６は、搬送装置１３を停止して、照明制御部２２を介して照射光照明装置５を制御し、照射光照明装置５によってボタン２に白色の照射光１１を照射する（ＳＴ１）。
【００５４】
すると、照射光照明装置５からの照射光１１の一部は、ボタン２に直接照射されボタン２の上面において反射され、一方、他の照射光１１は、載置台１０を透過した後、青色半透明膜８ａに照射される。この青色半透明膜８ａに照射された照射光のうち、青色成分は青色半透明膜８ａに反射・透過され、青色半透明膜８ａを透過した照射光１１の青色成分は、反射板８ｂによって拡散されて反射した後、再び青色半透明膜８ａを透過する。このように、この青色半透明膜８ａに反射し、および反射板８ｂによって反射して青色半透明膜８ａを透過する青色成分からなる光は、調整光１２としてボタン２の下面に照射される。また、青色半透明膜８ａに照射された照射光１１のうち、青色成分以外の成分は青色半透明膜８ａに吸収される。
【００５５】
この状態で、制御手段１６は、カメラ制御部２１を介してカメラ３を制御し、カメラ３によって、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景およびボタン２のボタン穴から調整光１２を受光することにより、ボタン２の上面を撮像してボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得する（ＳＴ２）。そして、制御手段１６は、前記撮像データをＡ／Ｄコンバータ２０によってデジタル化した後、画像メモリ１７に記録する（ＳＴ３）。
【００５６】
続いて、制御手段１６は、取得したボタン２の撮像データからボタン２の輪郭データを作成し、当該輪郭データとボタン部分の撮像データとを合成した合成画像データを作成する演算処理工程を行う（ＳＴ４）。
【００５７】
図４に示すように、演算処理工程において、まず、制御手段１６は、画像メモリ１７から図５（ａ）（ｂ）に示すようなボタン２の撮像データをとりだし、この撮像データから調整光と同一色の光（本実施形態においては青色（Ｂ）成分）のみを抽出して図６（ａ）（ｂ）に示すような調整光輝度データを作成する（ＳＴ４１）。なお、上述の図５（ａ）と図６（ａ）および後述する図７（ａ）〜図１０（ａ）に示すボタン２の各画像データにそれぞれ対応して示す図５（ｂ）〜図１０（ｂ）は、演算処理によって得られるボタン２の各輝度データの状態の理解を容易にするための原理説明図であり、各画像データにおけるボタン２の上面の中央を横切る直線Ａに沿う輝度変化を代表して示したものである。図５（ｂ）によれば、ボタン２の撮像データにより取得されるボタン２の部分（ボタン部分）の輝度量５１は、ボタン２の上面から反射光１１ａと透過光１２ａとによる輝度成分が含まれているので、背景部分の輝度量５２よりも大きくなっている。一方、撮像データから調整光１２と同一色のＢ（青色）成分のみを抽出した調整光輝度データでは、図６（ｂ）に示すように、背景部分の輝度量６２は、図５（ｂ）の背景部分の輝度量５２と同一であるが、ボタン部分においては、反射光１１ａによる輝度成分からＢ成分以外の輝度成分が除去されて、反射光１１ａのＢ成分と調整光１２による透過光のＢ成分とによる輝度量６１を有することになる。
【００５８】
続いて、制御手段１６は、前記撮像データから三原色のうち調整光１２と異なる色（本実施形態においては赤色（Ｒ））成分）を抽出して、図７（ａ）（ｂ）に示すような非調整光輝度データを作成する（ＳＴ４２）。この場合、もともと調整光１２にはＢ成分しか存在しないので、図７（ｂ）に示すように、ＳＴ４２の処理により作成される非調整光輝度データには、ボタン部分から反射される反射光１１ａのＲ（赤色）成分による輝度量７１しか存在しない。
【００５９】
Ｂ成分、Ｒ成分を抽出する方法としては、ボタン２の画像をＢｍｐ画像の撮像データに変換した後、Ｂ成分およびＲ成分を抽出してもよく、また、Ｒａｗ画像の撮像データから直接Ｂ成分、Ｒ成分を抽出する等、種々の方法を用いることができる。
【００６０】
続いて、画像処理装置１５は、ＳＴ４１において得られた調整光輝度データからＳＴ４２において得られた非調整光輝度データを減算する。なお、上述のＳＴ４１において得られる調整光輝度データおよびＳＴ４２において得られる非調整光輝度データは、いずれも輝度量のみのデータであり、両輝度データを抽出するための色情報は含まれておらず、互いに加減算が可能である。ここで、撮像データにおけるボタン部分の反射光１１ａには、Ｂ成分とＲ成分とが略同一量含まれている。このため、制御手段１６は、ボタン部分の調整光輝度データ６１から反射光１１ａによるＢ成分の代わりに反射光１１ａによるＲ成分からなる非調整光輝度データ７１を減算して、図８（ａ）（ｂ）に示すようなボタン部分から反射光による輝度成分を極端に減少させた輝度量８１の部分と調整光１２による背景部分の輝度量８２の部分とからなる調整光データを作成する（ＳＴ４３）。このＳＴ４３の処理により、背景部分に対し、よりコントラスト比の高いボタン２の撮像データを取得することができる。
【００６１】
さらに、制御手段１６は、図９（ａ）（ｂ）に示すように調整光データを所定輝度値に対する高低を判別して二値化し（ＳＴ４４）、さらに図１０（ａ）（ｂ）に示すように反転させて（ＳＴ４５）、背景部分の輝度量が０となるようなボタン２の二値化された輪郭データを作成する（ＳＴ４６）。なお、この輪郭データでは、ボタン２のボタン穴の部分も輝度量０となっている。
【００６２】
以上のように、制御手段１６により実行されるＳＴ４の演算処理工程によれば、例えば、ボタン２が半透明の材質で形成されていて、単にボタン２を撮像しただけの撮像データからは、ボタン２の明確な輪郭が判別できない場合であっても、ボタン２の撮像データからボタン２の輪郭を明確に判別することができる輪郭データを作成することができる。
【００６３】
そして、制御手段１６は、カメラ３により撮像された撮像データと輪郭データとの論理積演算を行い、図１１に示すような合成画像データを作成する（ＳＴ４７）。これにより、輪郭データとボタン部分の撮像データとを合成した合成画像データを作成する演算処理工程を終了する。
【００６４】
続いて、制御手段１６は、合成画像データを用いて、ボタン２の凹凸形状、色彩、文字や図形等の模様等の構成を検出する検出工程を行う（ＳＴ５）。また、制御手段１６は、検出工程において、模様の角度から平面形状におけるボタン２の角度を検出することができる。
【００６５】
次に、制御手段１６は、合成画像データを用いて、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等のボタン２の構成を計測し、構成情報を取得する計測工程を行う（ＳＴ６）。また、制御手段１６は、計測工程において、ボタン２の糸通し孔の形成位置から平面形状におけるボタン２の角度を検出することができる。
【００６６】
そして、制御手段１６は、合成画像データと予め記録されたボタン２の表裏それぞれの規格画像とを比較して（ＳＴ７）、合成画像データとボタン２の表面の規格画像との相関値が、予め決定されている一定の相関値よりも高いか否か判別し（ＳＴ８）、一定の相関値よりも高いと判断した場合には（ＳＴ８においてＹｅｓ）、撮像対象のボタン２は表面が上方を向いていると判断する（ＳＴ９）。さらに、制御手段１６は、表面が上方を向いていると判定した場合には、当該ボタン２の合成画像データに基づいて、糸通し孔の形成位置や糸通し孔の外径の構成情報を確認し、縫い付け対象のボタン２と異種であるか、または不良ボタン２であるかを判別する（ＳＴ１０）。
【００６７】
そして、制御手段１６は、判定されているボタン２が縫い付け対象のボタンと異種・不良ではないと判断した場合には（ＳＴ１０においてＮｏ）、ボタン２の状態の判定結果および構成情報を、Ｉ／Ｆ２８を介してミシン制御部３０に出力するとともに、搬送装置１３によってボタン２をミシン２９の縫い付け位置に搬送する（ＳＴ１１）。ミシン制御部３０は、ボタン２の表面が上方に向いており（ＳＴ９）、異種・不良ではない（ＳＴ１０においてＮｏ）旨の情報を入力すると、入力したボタン２の構成情報に基づいてボタン姿勢補正部３１によって搬送されたボタン２を回転して所定の角度に向けた後（ＳＴ１２）、ボタン２を縫製物に縫い付ける作業を行う（ＳＴ１３）。
【００６８】
一方、制御手段１６は、合成画像データとボタン２の表面の規格画像との相関値が一定の相関値よりも高くないと判断した場合には（ＳＴ８においてＮｏ）、撮像・判定対象のボタン２は裏面が上方を向いていると判定する（ＳＴ１４）。
【００６９】
そして、制御手段１６は、ボタン２の裏面が上方に向いている（ＳＴ１４）、またはボタン２が異種・不良である（ＳＴ１０においてＹｅｓ）と判断した場合には、ミシン制御部３０にその旨の情報を入力するとともに、除去部３２によりボタン２を除去する（ＳＴ１５）。
【００７０】
本実施形態によれば、照射光照明装置５によってボタン２の上面に白色の照射光１１を照射し、青色半透明膜８ａを介してボタン２の下面に青色の調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光１１によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光１２によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００７１】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタンの背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００７２】
また、ボタン認識装置は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００７３】
さらに、ボタン認識装置１は、照射光照明装置５によってボタン２の上面に照射光１１を照射するとともに、照射光１１の一部を青色半透明膜８ａおよび反射板８ｂに反射させてボタン２の下面に調整光１２を照射することができ、１台の照射光照明装置５によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、制御手段１６によって、撮像データからＲ成分を抽出して非調整光輝度データを作成しているが、Ｇ成分を抽出して非調整光輝度データを作成してもよい。また、青色半透明膜８ａの代わりに緑色または赤色の半透明膜を用いて調整光１２を緑色または赤色とした場合には、撮像データからＢ成分を抽出して非調整輝度データを作成してもよい。
【００７５】
続いて、本発明に係るボタン認識装置１の第２の実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明し、詳説を省略する。
【００７６】
図１２は、第２の実施形態に係るボタン認識装置１を示す概略側面断面図である。
【００７７】
図１２に示すように、第２の実施形態に係るボタン認識装置１は、赤、緑および青の三原色のいずれか１色のみを発光する調整光照射装置として、青色の調整光１２をボタン２の下方から照射する調整光照明装置３３がボタン２の下方に配設されている。
【００７８】
また、ボタン２の上方には、ボタン２の上面を撮像するカメラ３が配設されており、また、カメラ３の下方であってボタン２の斜め上方には、調整光照明装置３３から照射される調整光１２から白色の光を励起、反射し、この光を照射光１１としてボタン２の上面に照射する励起部材として蛍光性を有する蛍光板４０が配設されている。また、蛍光板４０の上面には、蛍光板４０において励起されずに透過した光を反射する反射板４１が配設されている。本実施形態においては、調整光照明装置３３から照射された青色の調整光１２は、蛍光板４０において励起されて黄緑色に発光し、この黄緑色に発光した光は、ボタン２の上方から照射光１１としてボタン２に照射されるようになっており、蛍光板４０において励起されずに透過した光は、反射板４１において反射した後、蛍光板４０を介してボタン２の上方から照射光１１としてボタン２に照射されるようになっている。そして、照射光１１は、蛍光板４０により励起された黄緑色の光と、蛍光板４０により励起されずに反射板４１において反射した後、蛍光板４０を介して反射した青色の光とが混合した白色若しくは白色の近似色となる。
【００７９】
そして、カメラ３は、調整光照明装置３３によってボタン２の下方からボタン２の下面に調整光１２が照射されるとともに、蛍光板４０および反射板４１を介してボタン２の上方からボタン２の上面に照射光１１が照射された状態で、ボタン２の画像を撮像するようになっている。このときカメラ３は、ボタン２の上面から蛍光板４０および反射板４１により照射される照射光１１の反射光１１ａおよび調整光照明装置３３から照射される調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。これにより、カメラ３は、反射光によってボタン２の上面における色彩や、模様、凹凸を映し出し、調整光１２によってボタン２のシルエットを映し出すようになっている。
【００８０】
第２の実施形態によれば、調整光照明装置３３によってボタン２の下面に青色の調整光１２を照射し、蛍光板４０および反射板４１によりボタン２の上面に白色の照射光１１を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、照射光によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００８１】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタン２の背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００８２】
また、ボタン認識装置は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００８３】
さらに、ボタン認識装置１は、調整光照明装置３３によってボタン２の下面に調整光１２を照射するとともに、調整光１２の一部を蛍光板４０および反射板４１を介してボタン２の上面に照射光１１として照射することができ、１台の調整光照明装置３３によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置１の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００８４】
続いて、本発明に係るボタン認識装置１の第３の実施形態について、図１３を用いて説明する。なお、第３の実施形態について第１および第２の実施形態と構成が同一の場合には、同一の符号を用いて説明し、詳説を省略する。
【００８５】
図１３は、第３の実施形態に係るボタン認識装置１を示す概略側面断面図である。
【００８６】
図１３に示すように、第３の実施形態に係るボタン認識装置１における照射光照射装置としての照射光照明装置３８は、赤、緑および青の三原色のいずれか１色（本実施形態においては青色）の照射光１１を照射するようになっている。
【００８７】
ボタン２の下方に配設された調整光照射装置３７は、照射光１１を励起する蛍光性を有する励起部材として蛍光板３５を備えている。本実施形態においては、照射光照明装置５から青色の照射光１１が照射されると、この照射光１１は、蛍光板３５によって励起されて黄緑色に発光し、蛍光板３５は、この黄緑色に発光した光を調整光１２としてボタン２の下面に照射するようになっている。
【００８８】
また、調整光照射装置３７は、蛍光板３５の下面に配設され、蛍光板３５において励起されずに透過した光を拡散して反射する拡散板３６を備えており、拡散板３６は、蛍光板３５を透過した光を拡散・反射して蛍光板３５を介してボタン２の下面に調整光１２として照射するようになっている。そして、調整光１２は、蛍光板３５により励起された黄緑色の光と、蛍光板３５により励起されずに反射した青色の光および拡散板３６に反射した光とが混合した白色若しくは白色の近似色となる。
【００８９】
そして、カメラ３は、照射光照明装置３８によってボタン２に照射光１１が照射されるとともに、蛍光板３５および拡散板３６を介して調整光１２が照射された状態で、ボタン２の上面の画像を撮像するようになっている。このとき、カメラ３は、ボタン２の上面から照射光照明装置３８により照射される照射光１１の反射光１１ａおよび蛍光板３５と拡散板３６とから照射される調整光１２の透過光１２ａとを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光することにより、ボタン部分とボタン２の背景部分とからなる撮像データを取得するようになっている。これにより、カメラ３は、反射光によってボタン２の上面における色彩や、模様、凹凸を映し出し、調整光１２によってボタン２のシルエットを映し出すようになっている。
【００９０】
また、第３の実施形態において、制御手段１６は、撮像データから、照射光１１と同一色（本実施形態においては青色）の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、撮像データから三原色のうち照射光１１と異なる１色（本実施形態においては赤色）の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段として機能するようになっている。
【００９１】
次に、第３の実施形態の作用について説明する。
【００９２】
第３の実施形態に係るボタン認識装置１は、制御手段１６による制御により青色の照射光１１をボタンの上面に照射するとともに、白色の調整光１２をボタン２の下面に照射した状態で、ボタン２の上面から１回撮像する。これにより、ボタン認識装置１は、ボタン２の上面から照射光１１の反射光１１ａおよび調整光１２の透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景から調整光１２を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する。
【００９３】
次に、制御手段１６は、撮像データから照射光１１と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、さらに、撮像データから、三原色のうち照射光１１と異なる１色の光を抽出して調整光輝度データを作成する。続いて、制御手段１６は、調整光輝度データから非調整光輝度データを減算して、照射光１１による反射光の輝度成分を減少させたボタン部分と、調整光１２による背景部分とからなる調整光データを作成する。その後、制御手段１６は、調整光データを二値化し、さらに反転させて、背景部分の輝度量が０となるような前記ボタンの二値化された輪郭データを作成し、撮像データと輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成する。なお、この輪郭データでは、ボタン２のボタン穴の部分も輝度量０となっている。そして、制御手段１６は、合成画像データと予め記憶されたボタン２の表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、ボタン２の状態を判定する。
【００９４】
第３の実施形態によれば、照射光照明装置３７によってボタン２の上面に青色の照射光１１を照射し、蛍光板３５および拡散板３６によってボタン２の下面に白色の調整光１２を照射した状態で、カメラ３によってボタン２の上面を１回撮像することにより、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタンの背景から調整光１２を受光して、ボタン部分とボタンの背景部分とからなる撮像データを取得することができる。この撮像データには、第１および第２の実施形態と同様に照射光１１によってボタン２の凹凸や模様が映し出されるとともに、調整光１２によってボタン２のシルエットが映し出されることとなる。このため、ボタン認識装置１は、前記撮像データを演算処理することによって、ボタン２の正確な輪郭データを取得してボタン２の凹凸形状、色彩、模様等の詳細な構成情報を検出することができるとともに、ボタン２の外径・中心位置、糸通し孔の数・外径・中心位置・形成位置・貫通状態等の詳細な構成情報を計測することができる。
【００９５】
したがって、ボタン認識装置１は、照射光１１による反射光１１ａ、調整光１２による透過光１２ａ、およびボタン２の背景からの調整光１２からなるボタン部分と背景部分とにより構成された撮像データを用いてボタン２の状態の判定を行うことにより、判定精度の向上を図ることができ、ひいては、ミシン２９によって縫製物にボタン２を仕上がりよく縫い付けることができる。
【００９６】
また、ボタン認識装置１は、１回の撮像により、照射光１１による反射光１１ａおよび調整光１２による透過光１２ａを受光すると同時に、ボタン２の背景からの調整光１２を受光することができるので、撮像時間を低減することができ、ひいては、ボタン２の状態を判定する時間の低減を図ることが可能となる。
【００９７】
さらに、ボタン認識装置１は、照射光照明装置３８によってボタン２の上面に照射光１１を照射するとともに、照射光の一部を蛍光板３５および拡散板３６によってボタン２の下面に調整光１２として照射することができ、１台の照射光照明装置３８によって照射光１１と調整光１２を照射することができる。これにより、ボタン認識装置１の小型化、コストの低廉化、消費電力の低減化を図ることができる。
【００９８】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係るボタン認識装置の一実施形態を示す概略側面断面図
【図２】図１のボタン認識装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明に係るボタン認識方法の一実施形態を示すフローチャート
【図４】図３に記載したボタン認識方法における分離工程を示すフローチャート
【図５】（ａ）（ｂ）は、撮像データおよびその輝度を示す原理説明図
【図６】（ａ）（ｂ）は、調整光輝度データおよびその輝度を示す原理説明図
【図７】（ａ）（ｂ）は、非調整光輝度データおよびその輝度を示す原理説明図
【図８】（ａ）（ｂ）は、調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図９】（ａ）（ｂ）は、二値化した調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図１０】（ａ）（ｂ）は、反転した調整光データおよびその輝度を示す原理説明図
【図１１】合成画像データを示す原理説明図
【図１２】本発明に係るボタン認識装置の第２の実施形態を示す概略側面断面図
【図１３】本発明に係るボタン認識装置の第３の実施形態を示す概略側面断面図
【符号の説明】
【０１００】
１ ボタン認識装置
２ ボタン
３ カメラ
５ 照射光照明装置
６ 光源
６ａ 孔
８ 光調整部材
８ａ 青色半透明膜
８ｂ 反射板
１０ 載置台
１１ 照射光
１２ 調整光
１５ 画像処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって照射光を照射する照射光照射装置と、
前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち前記照射光と異なるいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、
前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、
前記撮像データから、前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段とを有する画像処理装置と、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置と、
を備えたことを特徴とするボタン認識装置。
【請求項２】
前記照射光照射装置は、前記照射光を発光する照射光照明装置で構成されており、
前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射された照射光のうち前記三原色のいずれか１色の光を反射させて、前記調整光を前記ボタンの他方の面に照射する光調整部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボタン認識装置。
【請求項３】
前記光調整部材は、前記三原色のいずれかの色の光を透過させるバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項２に記載のボタン認識装置。
【請求項４】
前記光調整部材として、前記三原色のいずれかの色の光のみを反射するダイクロイックミラーを用いることを特徴とする請求項２に記載のボタン認識装置。
【請求項５】
前記調整光照射装置は、前記三原色のいずれの色の光を発光する調整光照明装置で構成されており、
前記照射光照射装置は、前記調整光照明装置から照射される前記調整光から白色の光を励起、反射し、この光を前記照射光として前記ボタンの一方の面に照射する励起部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボタン認識装置。
【請求項６】
前記励起部材は、前記調整光を励起する蛍光性を有する部材により構成されていることを特徴とする請求項５に記載のボタン認識装置。
【請求項７】
ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって赤、緑および青の三原色のいずれかの色からなる照射光を照射する照射光照射装置と、
前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、前記照射光と異なる色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、
前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、
前記撮像データから、前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段とを有する画像処理装置と、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置と、
を備えたことを特徴とするボタン認識装置。
【請求項８】
前記照射光照射装置は、赤、緑、および青色の三原色のいずれかの色の光を発光する照射光照明装置で構成されており、
前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射される前記照射光から白色の光を励起、反射し、この光を前記調整光として前記ボタンの他方の面に照射する励起部材により構成されていることを特徴とする請求項７に記載のボタン認識装置。
【請求項９】
照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、
前記撮像データから前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、
前記撮像データから、前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、
前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、
前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、
前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定することを特徴とするボタン認識方法。
【請求項１０】
赤、緑および青の三原色のいずれかの色の照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、前記照射光と異なる色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、
前記撮像データから前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、
前記撮像データから、前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、
前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、
前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、
前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定することを特徴とするボタン認識方法。
【請求項１】
ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって照射光を照射する照射光照射装置と、
前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、赤、緑および青の三原色のうち前記照射光と異なるいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、
前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、
前記撮像データから、前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段とを有する画像処理装置と、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置と、
を備えたことを特徴とするボタン認識装置。
【請求項２】
前記照射光照射装置は、前記照射光を発光する照射光照明装置で構成されており、
前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射された照射光のうち前記三原色のいずれか１色の光を反射させて、前記調整光を前記ボタンの他方の面に照射する光調整部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボタン認識装置。
【請求項３】
前記光調整部材は、前記三原色のいずれかの色の光を透過させるバンドパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項２に記載のボタン認識装置。
【請求項４】
前記光調整部材として、前記三原色のいずれかの色の光のみを反射するダイクロイックミラーを用いることを特徴とする請求項２に記載のボタン認識装置。
【請求項５】
前記調整光照射装置は、前記三原色のいずれの色の光を発光する調整光照明装置で構成されており、
前記照射光照射装置は、前記調整光照明装置から照射される前記調整光から白色の光を励起、反射し、この光を前記照射光として前記ボタンの一方の面に照射する励起部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボタン認識装置。
【請求項６】
前記励起部材は、前記調整光を励起する蛍光性を有する部材により構成されていることを特徴とする請求項５に記載のボタン認識装置。
【請求項７】
ボタン付けミシンに対してボタンを供給するボタン供給経路に配置され、前記ボタンの一方の面に向かって赤、緑および青の三原色のいずれかの色からなる照射光を照射する照射光照射装置と、
前記ボタンを挟んで前記照射光照射装置に対向して配置され、前記照射光と異なる色からなる調整光を前記ボタンの他方の面に照射する調整光照射装置と、
前記ボタンにおける前記一方の面に対向して配置され、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光とを受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光することにより、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得する撮像装置と、
前記撮像データから、前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成する第１輝度データ作成手段、前記撮像データから前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成する第２輝度データ作成手段、前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光の輝度成分を減少させた前記ボタン部分と前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成する減算手段、前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成する二値化反転手段、および前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行い合成画像データを作成する合成画像データ作成手段とを有する画像処理装置と、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定する判定装置と、
を備えたことを特徴とするボタン認識装置。
【請求項８】
前記照射光照射装置は、赤、緑、および青色の三原色のいずれかの色の光を発光する照射光照明装置で構成されており、
前記調整光照射装置は、前記照射光照明装置から照射される前記照射光から白色の光を励起、反射し、この光を前記調整光として前記ボタンの他方の面に照射する励起部材により構成されていることを特徴とする請求項７に記載のボタン認識装置。
【請求項９】
照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、赤、緑および青の三原色のいずれかの色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、
前記撮像データから前記調整光と同一色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、
前記撮像データから、前記三原色のうち前記調整光と異なる色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、
前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、
前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、
前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定することを特徴とするボタン認識方法。
【請求項１０】
赤、緑および青の三原色のいずれかの色の照射光をボタンの一方の面に向かって照射するとともに、前記照射光と異なる色の調整光を前記ボタンの他方の面に照射した状態で、前記ボタンの一方の面から撮像することにより、前記ボタンの一方の面から前記照射光の反射光および前記調整光の透過光を受光すると同時に、前記ボタンの背景から前記調整光を受光して、ボタン部分と前記ボタンの背景部分とからなる撮像データを取得し、
前記撮像データから前記照射光と同一色の光を抽出して非調整光輝度データを作成し、
前記撮像データから、前記三原色のうち前記照射光と異なる色の光を抽出して調整光輝度データを作成し、
前記調整光輝度データから前記非調整光輝度データを減算して、前記反射光による輝度成分を減少させた前記ボタン部分と、前記調整光による前記背景部分とからなる調整光データを作成し、
前記調整光データを二値化し、さらに反転させて、前記ボタンの輪郭データを作成し、
前記撮像データと前記輪郭データとの論理積演算を行って前記合成画像データを作成し、
前記合成画像データと予め記憶されたボタンの表裏それぞれの規格画像データとを比較することにより、前記ボタンの状態を判定することを特徴とするボタン認識方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１３１１７８（Ｐ２０１０−１３１１７８Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０９７０９（Ｐ２００８−３０９７０９）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
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