(57)【要約】【課題】自由曲面を有する物体の表面を含む部分に表面形状を残しつつ形成され、かつ、明暗の境界が明瞭に現れることで、記号に格納された情報を認識可能なマトリックス記号を形成できるようにする。【解決手段】マトリックス記号形成装置４０に、マトリックス記号１０及びその外周に沿って形成された緩衝部３２と過渡領域部６８とに配置された節点６４の平面座標を計算する節点計算部５４と、最適化計算に基づき節点６４を物体１４の表面Ｓに格子点７２として投影する格子点計算部５６と、格子点７２の間隔を補正する格子点補正部５８と、表面Ｓに形成されたマトリックス記号１０の暗色部２２に表面Ｓから内側にかけて外側に凹に形成される溝部２８の溝深さを調整する暗色部調整部６０と、を含んで構成された演算部を含んで構成する。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データを取得する入力部と、
暗色部と明色部を備えて形成されたマトリックス記号を構成する複数のモジュールと共に前記マトリックス記号の外周に沿って形成された緩衝部と前記緩衝部の外側に形成された過渡領域部とに配置された節点の前記マトリックス記号の中心からの平面座標を計算する節点計算部と、自由曲面を有する表面を備えた物体の前記表面に形成される前記マトリックス記号の中心となる物体側中心と前記表面の当該物体側中心を含む所定の範囲の法線を入力とする最適化計算により求まる初期平面に前記節点を配置し、前記初期平面から所定の角度まで当該法線を回転軸として回転した位置で前記節点を前記表面に格子点として投影する格子点計算部と、隣り合う前記格子点の間隔を補正する格子点補正部と、を含んで構成された演算部と、
前記マトリックス記号を前記物体に形成するための出力データを出力する出力部と、
を備えたマトリックス記号形成装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記表面に形成された前記マトリックス記号の前記暗色部に前記表面から内側にかけて外側に凹に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整部を備えた請求項１に記載のマトリックス記号形成装置。
【請求項３】
暗色部と明色部を備えて形成されたマトリックス記号を構成する複数のモジュールと共に前記マトリックス記号の外周に沿って形成された緩衝部と前記緩衝部の外側に形成された過渡領域部とに配置された節点の前記マトリックス記号の中心からの平面座標を計算する節点計算工程と、
自由曲面を有する表面を備えた物体の前記表面に形成される前記マトリックス記号の中心となる物体側中心と前記表面の当該物体側中心を含む所定の範囲の法線より求まる初期平面に前記節点を配置し、前記初期平面から所定の角度まで当該法線を回転軸として回転した位置で前記節点を前記表面に格子点として投影する格子点計算工程と、
隣り合う前記格子点の間隔を補正する格子点補正工程と、
前記マトリックス記号を形成するための出力データに基づき前記物体に前記マトリックス記号を形成する記号形成工程と、
を備えたマトリックス記号形成方法。
【請求項４】
前記格子点補正工程までの工程において前記表面に形成された前記マトリックス記号の前記暗色部に前記表面から内側にかけて外側に凹に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整工程を備えた請求項３に記載のマトリックス記号形成方法。
【請求項５】
自由曲面を有する表面から内側にかけて外側に凹となる溝部が形成された暗色部と前記表面の形状を残しつつ形成された明色部とを備えて形成された記号部と前記記号部の端部に前記暗色部と前記明色部とを備えて形成された複数の記号認識部とを含んで構成されたマトリックス記号と、
前記マトリックス記号の外周に沿って形成され、物体に形成された前記マトリックス記号の外形を形成する緩衝部と、
前記緩衝部の外側に形成され、前記緩衝部から前記マトリックス記号の外側の前記表面までを連続させる過渡領域部と、
を備えたマトリックス記号付き物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックス記号形成装置、マトリックス記号形成方法及びマトリックス記号付き物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、タイヤ表面の内側にタイヤ選別用バーコードが形成されたタイヤが開示されている。具体的には、タイヤ表面においてバーコードを形成する部分の内側に溝が形成され、当該溝の内側にバーコードを構成するする凹凸部が形成されている。これにより、タイヤ選別用バーコードとタイヤ表面の他の部分とを区別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−３６７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーコードを形成するタイヤ等の物体の表面は、円形や球形等の一様な形状ではなく自由曲面である場合が多く、バーコードに格納された情報を適切に認識できるように自由曲面にバーコードを形成することは容易でない。そこで、特許文献１に記載された方法を適用することが考えられるが、バーコードを形成する部分に深い溝を形成するため、バーコードを形成する部分とその外側で物体の表面形状が不連続となり、物体の機能や美観に影響を及ぼす場合が生じる。このため、スタック記号やマトリックス記号は、自由曲面を有する物体の表面を含む部分に物体表面形状を残しつつ形成され、かつ、明暗の境界が明瞭に現れることで、これらの記号に格納された情報を認識可能であることが望ましい。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、自由曲面を有する物体の表面を含む部分に表面形状を残しつつ形成され、かつ、明暗の境界が明瞭に現れることで、記号に格納された情報を認識可能なマトリックス記号を形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載のマトリックス記号形成装置は、入力データを取得する入力部と、暗色部と明色部を備えて形成されたマトリックス記号を構成する複数のモジュールと共に前記マトリックス記号の外周に沿って形成された緩衝部と前記緩衝部の外側に形成された過渡領域部とに配置された節点の前記マトリックス記号の中心からの平面座標を計算する節点計算部と、自由曲面を有する表面を備えた物体の前記表面に形成される前記マトリックス記号の中心となる物体側中心と前記表面の当該物体側中心を含む所定の範囲の法線を入力とする最適化計算により求まる初期平面に前記節点を配置し、前記初期平面から所定の角度まで当該法線を回転軸として回転した位置で前記節点を前記表面に格子点として投影する格子点計算部と、隣り合う前記格子点の間隔を補正する格子点補正部と、を含んで構成された演算部と、前記マトリックス記号を前記物体に形成するための出力データを出力する出力部と、を備える。
【０００７】
このマトリックス記号形成装置によれば、節点計算部により平面座標が計算された節点で表現されたマトリックス記号、緩衝部及び過渡領域部が物体の表面に投影される。さらに、格子点計算部により物体の表面に投影されるマトリックス記号、緩衝部及び過渡領域部により構成される平面の向きが最適化される。ここで、初期平面の法線は、物体側中心を含む所定の範囲の法線を入力とする最適化計算により求まる。これにより、自由曲面を有する物体の表面を含む部分に物体表面形状を残しつつ、読み取りが容易である方向を向いたマトリックス記号を形成することができる。ここで、「物体表面形状を残す」とは、物体の表面を見た際に自由曲面を有する物体表面の形状が連続しているように見えることをいう。また、物体側中心における表面の法線方向に沿って物体を見た場合にマトリックス記号を適切に認識することができ、マトリックス記号を読み取るための読取装置（以下、「読取装置」と称する。）がマトリックス記号に格納された情報を認識することができる。
【０００８】
さらに、このマトリックス記号形成装置によれば、演算部は、隣り合う格子点の間隔を補正する格子点補正部を備えて構成されている。このため、格子点補正部により格子点の位置が調整され、読取装置は、物体の表面に形成されたマトリックス記号の明色部と暗色部を適切に認識する事ができる。これにより、読取装置が、マトリックス記号に格納された情報を認識することができる。
【０００９】
請求項２に記載のマトリックス記号形成装置は、請求項１に記載のマトリックス記号形成装置において、前記演算部は、前記表面に形成された前記マトリックス記号の前記暗色部に前記表面から内側にかけて外側に凹に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整部を備える。
【００１０】
このマトリックス記号形成装置によれば、演算部は、マトリックス記号の暗色部に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整部を備えて構成されている。このため、暗色部調整部により溝深さが調整されることで暗色部の暗色度が調整され、記号部における明色部と暗色部とのコントラストが更に明確となる。これにより、読取装置が、マトリックス記号に格納された情報を認識することができる。
【００１１】
請求項３に記載のマトリックス記号形成方法は、暗色部と明色部を備えて形成されたマトリックス記号を構成する複数のモジュールと共に前記マトリックス記号の外周に沿って形成された緩衝部と前記緩衝部の外側に形成された過渡領域部とに配置された節点の前記マトリックス記号の中心からの平面座標を計算する節点計算工程と、自由曲面を有する表面を備えた物体の前記表面に形成される前記マトリックス記号の中心となる物体側中心と前記表面の当該物体側中心を含む所定の範囲の法線より求まる初期平面に前記節点を配置し、前記初期平面から所定の角度まで当該法線を回転軸として回転した位置で前記節点を前記表面に格子点として投影する格子点計算工程と、隣り合う前記格子点の間隔を補正する格子点補正工程と、前記マトリックス記号を形成するための出力データに基づき前記物体に前記マトリックス記号を形成する記号形成工程と、を備える。
【００１２】
このマトリックス記号形成方法によれば、節点計算工程と格子点計算工程により、自由曲面を有する物体の表面を含む部分に物体表面形状を残しつつマトリックス記号を形成することができる。また、読取装置は、表面の物体側中心を含む所定の範囲の法線に沿って物体を見た場合にマトリックス記号を適切に認識することができる。さらに、格子点補正工程により格子点の位置が調整されるため、読取装置は、物体の表面に形成されたマトリックス記号の明色部と暗色部を適切に認識する事ができる。これにより、読取装置が、マトリックス記号に格納された情報を認識することができる。
【００１３】
請求項４に記載のマトリックス記号形成方法は、請求項３に記載のマトリックス記号形成方法において、前記格子点補正工程までの工程において前記表面に形成された前記マトリックス記号の前記暗色部に前記表面から内側にかけて外側に凹に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整工程を備える。
【００１４】
このマトリックス記号形成方法によれば、暗色部調整工程により暗色部の暗色度が調整されるため、読取装置は、物体の表面に形成されたマトリックス記号の明色部と暗色部をより適切に認識する事ができる。これにより、読取装置が、マトリックス記号に格納された情報を認識することができる。
【００１５】
請求項５に記載のマトリックス記号付き物品は、自由曲面を有する表面から内側にかけて外側に凹となる溝部が形成された暗色部と前記表面の形状を残しつつ形成された明色部とを備えて形成された記号部と前記記号部の端部に前記暗色部と前記明色部とを備えて形成された複数の記号認識部とを含んで構成されたマトリックス記号と、前記マトリックス記号の外周に沿って形成され、物体に形成された前記マトリックス記号の外形を形成する緩衝部と、前記緩衝部の外側に形成され、前記緩衝部から前記マトリックス記号の外側の前記表面までを連続させる過渡領域部と、を備える。
【００１６】
このマトリックス記号付き物品によれば、マトリックス記号は、物体の表面の形状を残しつつ形成された明色部を備えた記号部と記号認識部とを含んで構成されている。また、緩衝部の外側に、緩衝部からマトリックス記号の外側の表面までを連続させるための過渡領域部を備えている。このため、自由曲面を有する物体の物体表面を含む部分に物体表面形状を残しつつマトリックス記号を形成することができる。さらに、記号部と複数の記号認識部は、溝部が形成された暗色部を含んで構成され、マトリックス記号の外周には、マトリックス記号の外形を形成するための緩衝部を備えている。このため、読取装置は、物体においてマトリックス記号と他の部分とを的確に区別することができ、物体に設けられたマトリックス記号を認識することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係るマトリックス記号形成装置、マトリックス記号形成方法及びマトリックス記号付き物品は、自由曲面を有する物体の表面を含む部分に表面形状を残しつつ形成され、かつ、明暗の境界が明瞭に現れることで、記号に格納された情報を認識可能なマトリックス記号を形成できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るマトリックス記号部が形成された物体を斜め上方から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るマトリックス記号部が形成される前の物体を斜め上方から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る物体にから読取装置により読み取ったマトリックス記号部を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るマトリックス記号形成装置のブロック図である。
【図５】本実施形態に係るマトリックス記号形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係るマトリックス記号の形成方法のフローチャートである。
【図７Ａ】本実施形態に係るマトリックス記号部に設けられた固定座標系の定義を示す斜視図とマトリックス記号部を表現するための節点とセルがマトリックス記号部に配置された状態を示す拡大図である。
【図７Ｂ】本実施形態に係るマトリックス記号部の外周に形成される緩衝部と過渡領域部の定義を示す斜視図である。
【図８】本実施形態に係る物体の表面に配置された物体側中心とサンプリング点とを示す斜視図である。
【図９】本実施形態に係るマトリックス記号部を主成分分析により物体の表面へ配置する方法を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係るマトリックス記号部の節点を初期平面に配置した状態を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態に係る初期平面を最適化計算に基づき回転した状態を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態に係る物体の表面に形成されたマトリックス記号の暗色部及び暗色部とこれらを構成する格子点の拡大図である。
【図１３】本実施形態に係る緩衝部及び過渡領域部の節点が物体の表面へ配置された状態を示す拡大図である。
【図１４】本実施形態に係る物体の表面へ配置されたマトリックス記号を示す斜視図である。
【図１５】本実施形態に係る物体の表面へ配置されたマトリックス記号の溝部の明色度を計算する方法を示す説明図である。
【図１６Ａ】本実施形態に係る物体の表面に最初に形成されたマトリックス記号の溝部の明色度の計算結果を示す等値線図及び溝部の底面部の形状を示す斜視図である。
【図１６Ｂ】本実施形態に係るマトリックス記号の溝部の深さを修正した後の明色度の等値線図及び溝部の底面部の形状を示す斜視図である。
【図１７Ａ】本実施形態に係るマトリックス記号形成方法により緩衝部及び過渡領域部を設けることなくマトリックス記号が形成された板部材にゼブラマップを表現した斜視図である。
【図１７Ｂ】本実施形態に係るマトリックス記号形成方法によりマトリックス記号が形成された板部材にゼブラマップを表現した斜視図である。
【図１８】本実施形態に係る第１変形例に係るマトリックス記号が形成された機械部品の斜視図である。
【図１９】本実施形態に係る第２変形例に係るマトリックス記号が形成されたガラス瓶の側面図である。
【図２０】本実施形態に係る第３変形例に係るマトリックス記号が形成されたチョコレートの斜視図である。
【図２１】本実施形態に係る第４変形例に係るマトリックス記号が形成された錠剤の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図２１を用いて、本発明に係るマトリックス記号形成装置、マトリックス記号形成方法及びマトリックス記号付き物品の一実施形態について説明する。
【００２０】
（マトリックス記号）
図１に示されるように、マトリックス記号としてのマトリックス記号部１０は、マトリックス記号付き物品としての樹脂部材１４の表面に形成されている。樹脂部材１４は、例えば、表面にマトリックス記号部１０が形成された成形型を用いた射出成型等の方法により樹脂により構成されている。図２に示されるように、樹脂部材１４の表面は、部位によって曲率が変化する山谷状（凹凸状）に形成されている。なお、以下において、マトリックス記号付き物品を樹脂部材１４として説明するが、これに限らず、ゴム製や金属製の部材等の表面にマトリックス記号部１０が形成されてもよい。
【００２１】
図１に示されるように、樹脂部材１４の表面には、マトリックス記号部１０としてＱＲコード（登録商標）が形成されている。マトリックス記号部１０は、読取装置（図示省略）が、樹脂部材１４の表面のマトリックス記号部１０が形成された部分を平面視することにより、図３に示されるように、マトリックス記号部１０を認識できると共にマトリックス記号部１０に格納されているデータを読み取ることができる。
【００２２】
なお、ここでは、マトリックス記号部１０としてＱＲコード（登録商標）が用いられるとして説明したが、これに限らず、ｄａｔａｍａｔｒｉｘ（商標）、ＱＲ（商標）、ＭａｘｉＣｏｄｅ（商標）、ＰＤＦ−４１７（商標）、Ｃｏｄｅ  １６Ｋ（商標）、Ｃｏｄｅ  ４９（商標）、Ａｚｔｅｃ  Ｃｏｒｄ（商標）等のマトリックス記号が用いられてもよい。
【００２３】
図１に示されるように、マトリックス記号部１０には、データを格納するための記号部２０が設けられている。記号部２０は、単位面としてのモジュール２６（図７Ａ参照）が互いに結合され、外形が平面視で略矩形状となるように形成されている（例えば、ＱＲコード（登録商標）モデル２であれば、最大で１７７モジュール×１７７モジュール）。記号部２０のモジュール２６は、暗色部２２又は明色部２４のいずれかを備えている。これにより、マトリックス記号部１０のモジュール２６の明暗（白黒）を識別することができる。
【００２４】
暗色部２２には、樹脂部材１４の表面からその内側にかけて外側に凹となる溝部２８が形成されている。溝部２８には、モジュール２６ごとに設定された深さの溝が内側に形成されている。これにより、マトリックス記号部１０の暗色部２２を平面視で暗く見せることができる。
【００２５】
マトリックス記号部１０の内部には、マトリックス記号であることを認識させるための複数の記号認識部３０が設けられている。本実施形態では、略矩形状に形成された記号部２０の３か所の角部に暗色部２２と明色部２４とを備えた複数（３つ）の記号認識部３０が設けられている。記号認識部３０は、外形が略矩形状に形成されている。記号認識部３０の外周部分には外周溝部２８Ｂが形成され、外周溝部２８Ｂの内側には略矩形状の内側明色部２４Ａが形成され、内側明色部２４Ａの内側に略矩形状の内側溝部２８Ｃが形成されている。
【００２６】
マトリックス記号部１０の外側には、その外周に沿って緩衝部３２と過渡領域部６８（図１の二点鎖線と記号部２０との間）が形成されている。緩衝部３２は、溝部２８の形成によるマトリックス記号部１０周辺の歪みを抑制し、マトリックス記号部１０から緩衝部３２までを連続的に繋げるために樹脂部材１４の表面の高さが調整されている。また、過渡領域部６８は、緩衝部３２からマトリックス記号部１０の外側の樹脂部材１４にかけての表面形状を連続的に繋げるために樹脂部材１４の表面の高さが調整されている。これにより、読取装置が、緩衝部３２と過渡領域部６８の内側に形成されたマトリックス記号部１０と樹脂部材１４の他の部分とのコントラストを明確に認識でき、読取装置がマトリックス記号部１０を適切に認識することができる。
【００２７】
（マトリックス記号形成装置）
図４には、本実施形態に係るマトリックス記号形成方法を実行するためのマトリックス記号形成装置４０（以下、「形成装置」と称する。）のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。形成装置４０は、演算部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit：プロセッサ）４２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４６と、ストレージ４８と、入力部及び出力部としてのユーザインタフェース５０と、を含んで構成されている。各構成は、バス５２を介して相互に通信可能に接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ４２は、中央演算処理ユニットであり、形成装置４０に格納されているプログラムを実行し、形成装置４０の各構成部分を制御する。具体的には、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４又はストレージ４８からプログラムを読み出し、ＲＡＭ４６を作業領域としてプログラムを実行する。また、ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４又はストレージ４８に格納されているプログラムに従って、形成装置４０の各構成部分の制御及び演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ４４又はストレージ４８には、後述する節点計算プログラム、格子点計算プログラム、格子点補正プログラム、暗色部調整プログラム及び記号形成プログラム等が格納されている。
【００２９】
ＲＯＭ４４は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ４６は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ４８は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含むプログラム及びデータを格納する。
【００３０】
ユーザインタフェース５０は、形成装置４０を用いた樹脂部材１４の形状データやマトリックス記号部１０の画像データ等の入力データ及び出力データの入出力手段である。ユーザインタフェース５０は、ＣＰＵ４２に接続され、キーボードや外部接続用の記録媒体から入力データを取得し、出力データを保存するためのインターフェイス等を含んで構成されている。また、ユーザインタフェース５０は、ディスプレイやプリンタ等を含んで構成されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、ストレージ４８は、形成装置４０に内蔵されているとしたが、これに限らず、形成装置４０に外部接続されたものであってもよい。また、ストレージ４８は一台に限らず複数台設けられてもよい。
【００３２】
上記の節点計算プログラム、格子点計算プログラム、格子点補正プログラム、暗色部調整プログラム及び記号形成プログラムを実行する際に、形成装置４０は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。形成装置４０が実現する機能構成について説明する。
【００３３】
図５には、形成装置４０の機能構成の例を示すブロック図が示されている。形成装置４０は、機能構成として、節点計算部５４、格子点計算部５６、格子点補正部５８、暗色部調整部６０及び記号形成部６２を含んで構成されている。各機能構成は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４４またはストレージ４８に格納された節点計算プログラム、格子点計算プログラム、格子点補正プログラム、暗色部調整プログラム及び記号形成プログラム等を読み出し、実行することにより実現される。
【００３４】
次に、図６に示される本実施形態に係る形成装置４０を用いたマトリックス記号形成方法のフローチャートの説明を通じて、本実施形態の作用並びに効果について説明する。本実施形態に係るマトリックス記号形成方法は、節点計算工程１１０、格子点計算工程１２０、格子点補正工程１３０、暗色部調整工程１４０及び記号形成工程１５０の複数（５つ）の工程を含んで構成されている。節点計算工程１１０、格子点計算工程１２０、格子点補正工程１３０及び暗色部調整工程１４０を実行することにより、例えば、マトリックス記号部１０が形成された物品の成形型を製造するための幾何データやＣＡＤデータ等の出力データが出力部（ＣＰＵ４２）等から出力される。さらに、記号形成工程１５０を実行することにより、出力データは、形成装置４０に接続された３Ｄプリンタ又は成形型製造装置等の製造装置２００（図４参照）に送られる。３Ｄプリンタ又は成形型製造装置等は、送られた出力データに基づき、マトリックス記号部１０が形成された樹脂部材１４又は樹脂部材１４を成形するための成形型等を成形する。なお、ここでは、３Ｄプリンタ又は成形型製造装置等は、形成装置４０に接続されているとして説明したが、これに限らず、３Ｄプリンタ又は成形型製造装置等は形成装置と一体で構成されてもよい。
【００３５】
節点計算工程１１０では、節点計算プログラムが実行される。はじめに、図７Ａに示されるように、マトリックス記号部１０に、その中心（図心）ＯＱＲを原点とする物体固定座標系が定義される。つぎに、マトリックス記号部１０を構成し、明色部２４又は暗色部２２のいずれかを備えたモジュール２６毎に節点６４と四隅に節点６４を備えた面としてのセル６６が形成される。これにより、モジュール２６の面としての情報（座標及び曲率）が、節点６４とセル６６により表現される。具体的には、節点間の距離が所定の比率（ここでは、１：４：４：１）となるように、各モジュール２６に複数（５×５＝２５個）の節点６４が配置される。これにより、各モジュール２６に節点６４を四隅とする複数（１６個）のセル６６が形成される。また、このようにして配置された節点６４の平面座標（ｘ及びｙ座標）が計算される。
【００３６】
図７Ｂに示されるように、マトリックス記号部１０の外周には、格子点計算工程１２０において樹脂部材１４の表面に節点６４を投影した際に、略矩形状の外形を補正できるように、緩衝部３２が形成されている。緩衝部３２には、マトリックス記号部１０に配置された節点６４の平面座標から求められる、例えば、Ｂスプライン曲線のようなアイソパラメトリック曲線に沿って節点６４が配置される。これにより、樹脂部材１４の表面に節点６４を投影した際に、マトリックス記号部１０の外周部に沿って設けられた節点６４が、マトリックス記号部１０の内側にずれることを防ぐことができる。なお、ここでは、アイソパラメトリック曲線としてＢスプライン曲線が用いられているとして説明したが、これに限らず、ベジエ曲線等のアイソパラメトリック曲線として用いることができる他の曲線が用いられてもよい。
【００３７】
また、緩衝部３２の外側には、樹脂部材１４の表面に節点６４を投影した際に、緩衝部３２からマトリックス記号部１０と連続する樹脂部材１４までの間で表面形状が不連続となることを抑制又は防止するために、過渡領域部６８が形成されている。過渡領域部６８には、マトリックス記号部１０に配置された節点６４の平面座標から求められる、例えば、Ｂスプライン曲線のようなアイソパラメトリック曲線に沿って節点６４が配置される。
【００３８】
格子点計算工程１２０では、格子点計算プログラムが実行される。はじめに、図８に示されるように、樹脂部材１４に形成されるマトリックス記号部１０の中心となる位置が物体側中心Ｏ２として設定される。また、物体側中心Ｏ２を中心にマトリックス記号部１０が形成される部分の樹脂部材１４の表面Ｓ全体にサンプリング点７０が配置されると共にサンプリング点７０の物体側中心Ｏ２からの座標が計算される。
【００３９】
つぎに、図９に示されるように、物体側中心Ｏ２を含む所定の部分の表面Ｓにおける法線を用いて最適化計算としての主成分分析が行われる。これにより、物体側中心Ｏ２を含む所定の範囲の表面Ｓ を代表する法線ＮＶ（以下、「代表法線ＮＶ」と称する。）が決定される。つぎに、代表法線ＮＶを法線とする初期平面ＩＰ上にマトリックス記号部１０の節点６４が配置されると共に節点６４の物体側中心Ｏ２からの座標が計算される。また、計算された座標をもとに節点６４とサンプリング点７０との位置関係が計算される。２次元記号であるマトリックス記号部１０を樹脂素材１４の自由表面を有する表面Ｓに投影するため、隣り合う格子点７２の平面座標（ｘ軸及びｙ軸）における間隔が、節点６４の間隔と異なるため誤差が生じる場合がある。このため、初期平面ＩＰを代表法線ＮＶ回りに誤差が最小となる位置まで回転する。図１０には、誤差が最小となる角度まで回転された初期平面ＩＰが示されている。これにより、図１１に示されるように、マトリックス記号部１０の節点６４を樹脂部材１４の表面Ｓに格子点７２として投影する位置が決定される。図１２には、樹脂部材１４の表面Ｓに配置された格子点７２が示されている。また、図１３に示されるように、緩衝部３２及び過渡領域部６８の節点６４もマトリックス記号部１０の節点６４と併せて樹脂部材１４の表面Ｓに投影される。なお、ここでは、最適化計算として主成分分析が行われたが、これに限らず、最小二乗法等の他の手法を用いて最適化計算が行われてもよい。
【００４０】
格子点補正工程１３０では、格子点補正プログラムが実行される。ここでは、主成分分析に基づき樹脂部材１４の表面Ｓに配置されたマトリックス記号部１０上の格子点７２の間隔が計算される。節点６４における間隔と比べて狭い又は広い場合に、マトリックス記号部１０上の格子点７２の位置が補正される。
【００４１】
緩衝部３２及び過渡領域部６８の節点６４は、マトリックス記号部１０を構成する格子点７２にずれが生じた場合に、これを調整する目的で用いられる。緩衝部３２の格子点７２により、マトリックス記号部１０の外周部の格子点７２が補正される。また、マトリックス記号部１０上の節点６４と連続するアイソパラメトリック曲線上に配置された過渡領域部６８の格子点７２により、緩衝部３２から過渡領域部６８の外側部分までを連続的に接続することができる。これにより、図１４に示されるように、読取装置が認識することができるマトリックス記号部１０を樹脂部材１４の表面Ｓに形成することができる。
【００４２】
暗色部調整工程１４０では、暗色部調整プログラムが実行される。はじめに、図１５に示されるように、溝部２８の内底部２８Ａに配置されている格子点７２においてマトリックス記号部１０の外側から一様に光が入射すると仮定した場合の溝部２８の明色度Ｗが計算される。図１６Ａには、節点６４を樹脂部材１４の表面Ｓに投影した直後のマトリックス記号部１０における明色度Ｗの分布と溝部２８の拡大図が示されている。記号認識部３０の内側の溝部２８に明色度Ｗが高い部分があることが分かる。このため、暗色部調整プログラムにより、明色度Ｗが所定の値よりも低くなる（暗くなる）まで溝深さＤＰが調整（変更）される。これにより、図１６Ｂに示されるように、樹脂部材１４の表面Ｓに形成されたマトリックス記号部１０の暗色部２２の暗色度を確保することができ、暗色部２２と明色部２４のコントラストを明確にすることができる。
【００４３】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００４４】
本実施形態に係る形成装置４０によれば、節点計算部５４により計算された節点６４で表現されたマトリックス記号部１０、緩衝部３２及び過渡領域部６８が樹脂部材１４の表面に投影される。さらに、格子点計算部５６により樹脂部材１４の表面に投影されるマトリックス記号部１０、緩衝部３２及び過渡領域部６８により構成される平面の向きが最適化される。ここで、初期平面ＩＰの法線ＮＶは、表面Ｓの物体側中心Ｏ２を含む所定の範囲の代表法線ＮＶとされている。これにより、自由曲面を有する樹脂部材１４の表面Ｓを含む部分に物体表面形状を残しつつマトリックス記号部１０を形成することができる。また、物体側中心Ｏ２における表面Ｓの法線ＮＶに沿って樹脂部材１４を見た場合にマトリックス記号部１０を適切に認識することができ、読取装置がマトリックス記号部１０に格納された情報を認識することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態に係る形成装置４０によれば、ＣＰＵ４２は、隣り合う格子点の間隔を補正する格子点補正部５８と、マトリックス記号の暗色部に形成される溝部の溝深さを調整する暗色部調整部６０とを備えて構成されている。このため、格子点補正部６０により格子点７２の位置が調整され、読取装置は、樹脂部材１４の表面Ｓに形成されたマトリックス記号部１０の明色部２４と暗色部２２を適切に認識する事ができる。また、暗色部調整部６０により溝部２８の溝深さが調整されることで暗色部２２の暗色度が調整され、記号部２０における明色部２４と暗色部２２とのコントラストが更に明確となる。これにより、読取装置が、マトリックス記号部１０に格納された情報を認識することができる。
【００４６】
本実施形態に係る樹脂部材１４によれば、マトリックス記号部１０は、樹脂部材１４の表面Ｓの形状を残しつつ形成された明色部２２を備えた記号部２０と記号認識部３０とを含んで構成されている。また、緩衝部３２の外側に、緩衝部３２からマトリックス記号部１０の外側の表面Ｓを連続させるための過渡領域部６８を備えている。このため、自由曲面を有する樹脂部材１４の表面Ｓを含む部分に表面形状を残しつつマトリックス記号部１０を形成することができる。さらに、記号部２０と複数の記号認識部３０は、溝部２８が形成された暗色部２２を含んで構成され、マトリックス記号部１０の外周には、マトリックス記号部１０を表現する溝部２８の形成によるマトリックス記号部１０周辺の歪みを抑える緩衝部３２を備えている。このため、読取装置は、樹脂部材１４においてマトリックス記号部１０と他の部分とを的確に区別することができ、樹脂部材１４に設けられたマトリックス記号部１０を認識することができる。
【００４７】
図１７Ａ及び図１７Ｂには、過渡領域部６８の効果を評価するための比較例が示されている。ここでは、自由曲面を有する物体として、縞模様を有し、捩り成形された板部材７８にマトリックス記号部１０が形成された例が示されている。図１７Ａに示されるように、過渡領域部６８を設けずに板部材７８にマトリックス記号部１０を形成した場合は、格子点補正工程１３０により格子点７２の補正は、板部材７８の表面Ｓの格子点７２を用いて行われる。このため、マトリックス記号部１０の外側部分の縞模様が大きく変形している。これに対し、図１７Ｂに示されるように、本実施形態に係る形成装置に４０により板部材７８にマトリックス記号部１０を形成した場合は、格子点補正工程１３０により格子点７２の補正は、緩衝部３２及び過渡領域部６８の格子点７２を用いて行われる。このため、マトリックス記号部１０の外側部分の縞模様は、ほとんど影響を受けない。これにより、マトリックス記号部１０を板部材７８に形成する際の板部材７８の表面Ｓに及ぼす影響を抑制することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係る樹脂部材１４は、自由曲面を有する樹脂部材１４の表面Ｓを含む部分に表面形状を残しつつ形成され、かつ、明暗の境界が明瞭に現れることで、記号に格納された情報を認識可能なマトリックス記号部１０を形成することができる。
【００４９】
（第１変形例）
次に、図１８を用いて、本実施形態の第１変形例に係る物体について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５０】
本変形例によれば、図１８に示されるように、管状に形成された物体としての金属製の機械部品８０の外側面にマトリックス記号部８２が形成されている。機械部品８０の端部には外側面に沿ってフランジ部８０Ａが形成されると共にフランジ部８０Ａには機械部品８０に軸方向に沿って円環部８０Ｂが形成されている。フランジ部８０Ａと円環部８０Ｂの接合部分の近傍における機械部品８０の外側面の曲率は、例えば溶接ビードや接合する際の加工による変形により、機械部品８０の他の部分における外側面の曲率と異なる場合がある。
【００５１】
本変形例によれば、機械部品８０の端部において外側面の曲率が変化するような部分にもマトリックス記号部８２を形成することができ、読取装置が、記号部２０に格納された情報を読み取ることができる。これにより、マトリックス記号部８２に格納された、例えば、定期検査のための過去の検査データや修理履歴等の情報を容易に確認することができる。
【００５２】
（第２変形例）
次に、図１９を用いて、本実施形態の第２変形例に係る物体について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５３】
本変形例によれば、図１９に示されるように、物体としてのガラス瓶８４の外側面にマトリックス記号部８６が形成されている。ガラス瓶８４は、長手方向（高さ方向）沿って捩った形状に形成されている。マトリックス記号部８６は、インベストメント鋳造法による鋳造又は捩り成形されることにより、曲率が一定でないガラス瓶８４の下端側の外側面に形成されている。
【００５４】
本変形例によれば、ガラス瓶８４の端部において外側面の曲率が変化するような部分にもマトリックス記号部８６を形成することができ、読取装置が、記号部２０に格納された情報を読み取ることができる。これにより、マトリックス記号部８６に格納された、例えば、ガラス瓶８４の内部に収納される薬品等の製造履歴や成分等の情報を容易に確認することができる。
【００５５】
（第３変形例）
次に、図２０を用いて、本実施形態の第３変形例に係る物体について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
本変形例によれば、図２０に示されるように、物体としてのチョコレート９０の表面にマトリックス記号部９２が形成されている。マトリックス記号部９２は、曲率が一定でないチョコレート９０の表面に形成されている。チョコレート９０は、はじめに、例えば、熱溶解積層方式の３Ｄプリンタによりマトリックス記号部９２が形成された雛形（図示省略）が成形される。次に、雛形が固定された容器に、例えば、シリコンが流し込まれることにより、内側にマトリックス記号部９２に相当する部分が形成された成形型（図示省略）が成形される。最後に、成形型に溶解されたチョコレート９０が流し込まれることによりチョコレート９０が成形されている。
【００５７】
本変形例によれば、チョコレート９０の表面において曲率が変化するような部分にもマトリックス記号部９２を形成することができ、読取装置が、記号部２０に格納された情報を読み取ることができる。これにより、マトリックス記号部９２に格納された、例えば、チョコレート９０の成分等の情報やチョコレート９０をプレゼントする場合における送り主からのメッセージを容易に確認することができる。
【００５８】
（第４変形例）
次に、図２１を用いて、本実施形態の第４変形例に係る物体について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５９】
本変形例によれば、図２１に示されるように、物体としての薬の錠剤９４の表面にマトリックス記号部９６が形成されている。マトリックス記号部９６は、曲率が一定でない錠剤９４の表面に形成されている。錠剤９４は、はじめに、例えば、バインダージェッティング方式の３Ｄプリンタ又は熱溶解積層方式の３Ｄプリンタによりマトリックス記号部９６が形成された雛形（図示省略）が成形される。次に、雛形が固定された容器に、例えば、シリコンが流し込まれることにより、内側にマトリックス記号部９６に相当する部分が形成された成形型が成形される。最後に、成形型を用いて錠剤９４が成形されている。
【００６０】
本変形例によれば、錠剤９４の表面において曲率が変化するような部分にもマトリックス記号部９６を形成することができ、読取装置が、記号部２０に格納された情報を読み取ることができる。これにより、マトリックス記号部９６に格納された、例えば、錠剤９４の成分等の情報や錠剤９４の服用者の処方箋等の情報を容易に確認することができる。
【００６１】
なお、本実施形態においてＣＰＵ４２がプログラムを読み込んで実行した処理を、ＣＰＵ４２以外の各種のプロセッサにより実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、各処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）により実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【００６２】
また、本実施形態では、各種プログラムがＲＯＭ４４またはストレージ４８に予め格納（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態では、樹脂部材１４や金属製の機械部品８０等にマトリックス記号部１０、８２、８６、９２，９６が形成されるとして説明したが、これらに限らず、タイヤ等のゴム製の物品や他の材質により構成された物品（物体）の表面にマトリックス記号部が形成されてもよい。
【００６４】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、８２、８６、９２，９６…マトリックス記号部（マトリックス記号）、１４…樹脂部材（物体）、２０…記号部、２２…暗色部、２４…明色部、２６…モジュール、２８…溝部、３０…記号認識部、３２…緩衝部、４０…形成装置（マトリックス記号形成装置）、４２…ＣＰＵ（演算部）、５０…ユーザインタフェース（入力部及び出力部）、５４…節点計算部、５６…格子点計算部、５８…格子点補正部、６０…暗色部調整部、６２…記号形成部、６４…節点、６８…過渡領域部、７２…格子点、Ｏ２…物体側中心、Ｓ…表面、ＮＶ…法線ベクトル（法線）、ＩＰ…初期平面
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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