(57)【要約】【課題】表面の汚れや切削跡等があった場合にもドット穴の有無を識別して、ドット穴で構成された刻印コードを確実に認識する。【解決手段】  予め定められた形状に凹陥させたドット穴によってコードが刻印されている金属板上面２ａに対して、ランプ６１，６２，６３によって所定の角度で３方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光を照射し、カラーＣＣＤカメラ５で撮像する。パソコン７は、上記カメラ５で得られた画像より、各方向から照射された各原色光の、金属板上面２ａにおける反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域に各原色光の反射領域がある場合に二次元コードのドット穴が存在すると判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた形状に凹陥させたドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で３方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光を照射する照明手段と、前記被測定面を撮像するカラー撮像手段と、カラー撮像手段で得られた画像より、各方向から照射された前記各原色光の、前記被測定面における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域に各原色光の反射領域がある場合にコードの前記ドット穴が存在すると判定する判定手段とを具備する刻印コードの識別装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記画像上の各画素について、赤色、緑色、青色の前記各原色光の照射方向の反対側に位置する所定の画素における当該原色光の色相強度を算出し、前記各原色光の色相強度を加算した判定値が所定値以上であるときにこれら各原色光の反射領域があるとしてコードの前記ドット穴が存在すると判定するように設定されている請求項１に記載の刻印コードの認識装置。
【請求項３】
前記照明手段は、各原色光を発する発光手段と、各発光手段から発せられた原色光を導光する導光手段とを備え、各導光手段の出光端を前記被測定面に対して前記所定の角度で前記３方向に位置させた請求項１又は２に記載の刻印コードの認識装置。
【請求項４】
予め定められた形状に凹陥させた複数のドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で複数方向から光を照射して、各方向から照射された前記光の、前記被測定面における反射領域を検出し、各光照射方向に対して予め定められた領域に前記反射領域が存在する場合にコードの前記ドット穴が存在すると判定することを特徴とする刻印コードの認識方法。
【請求項５】
予め定められた形状に凹陥させたドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で３方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光を照射して、各方向から照射された前記各原色光の、前記被測定面における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域に各原色光の反射領域がある場合にコードの前記ドット穴が存在すると判定することを特徴とする刻印コードの認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は刻印コードの認識装置および認識方法に関し、特に、金属板等に複数のドット穴を刻印して形成された二次元コード等を好適に認識できる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の認識装置として例えば特許文献１に示すものが知られている。本特許文献に示された装置では、金属板等の表面に複数のドット穴をマーキング装置にて刻印することにより二次元コードを構成している。ドット穴はマーキング装置のポンチによって一定の円錐形や角錐形に凹陥形成されており、このようなドット穴の傾斜開き角に対応した角度で光を金属板面に向けて照射する。ドット穴の部分からはＣＣＤセンサに向けて反射する光が生じるから撮影画像はドット穴の部分が白くなり、その他は黒くなった撮影画像が得られ、これより二次元コードを認識するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１６０１１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の装置では、金属板の表面に汚れがあったり、切削跡や鋳物肌、メッキ等による表面ムラ等がある場合には、ドット穴の有無を確実に識別することが困難であるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ドット穴が刻印された表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等があった場合にもドット穴の有無を識別して、ドット穴で構成された刻印コードを確実に認識することができる刻印コードの認識装置および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】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の認識装置では、予め定められた形状に凹陥させたドット穴（３）によってコードが刻印されている被測定面（２ａ）に対して、所定の角度で３方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光（Ｌr，Ｌg，Ｌb）を照射する照明手段（６）と、被測定面(２ａ)を撮像するカラー撮像手段（５）と、カラー撮像手段（５）で得られた画像より、各方向から照射された各原色光（Ｌr，Ｌg，Ｌb）の、被測定面（２ａ）における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域（Ｚr，Ｚg，Ｚb）に各原色光（Ｌr，Ｌg，Ｌb）の反射領域がある場合にコードのドット穴（３）が存在すると判定する判定手段（７）とを具備している。この場合、上記判定手段における判定は例えば、上記画像上の各画素（Ｐi）について、赤色、緑色、青色の各原色光（Ｌr，Ｌg，Ｌb）の照射方向の反対側に位置する所定の画素（Ｐr、Ｐs，Ｐt）における当該原色光の色相強度（Ｖr，Ｖg，Ｖb）を算出し、各原色光（Ｌr，Ｌg，Ｌb）の色相強度（Ｖr，Ｖg，Ｖb）を加算した判定値（Ｖi）が所定値以上であるときにこれら各原色光（Ｖr，Ｖg，Ｖb）の反射領域が予め定められた領域（Ｚr，Ｚg，Ｚb）にあるとしてコードのドット穴（３）が存在すると判定する。
【０００６】
ドット穴に原色光を３方向から照射すると、照射光はドット穴のそれぞれ一定部分で反射させられ、この結果、撮像手段で得られる画像上で所定の領域に原色光の反射領域が生じる。そこで、所定の領域に原色光の反射領域が生じている場合にのみ、この部分にドット穴が存在すると判定することによって、表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等の影響を受けることなく確実にドット穴を識別して刻印コードを認識することができる。
【０００７】
上記照明手段（６）を、各原色光を発する発光手段（６１，６２，６３）と、各発光手段（６１，６２，６３）から発せられた原色光を導光する導光手段（９１，９２，９３）とを備え、各導光手段（９１，９２，９３）の出光端（９５）を被測定面（２ａ）に対して上記所定の角度で上記３方向に位置させる構成とすることができる。このような構成によれば、各発光手段からの出力光が発散することなく被測定面上の必要部に効率的に照射される。
【０００８】
本発明の認識方法では、予め定められた形状に凹陥させた複数のドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で複数方向から光を照射して、各方向から照射された光の、被測定面における反射領域を検出し、各光照射方向に対して予め定められた領域に反射領域が存在する場合にコードのドット穴が存在すると判定する。
【０００９】
他の本発明の認識方法では、予め定められた形状に凹陥させたドット穴によってコードが刻印されている被測定面に対して、所定の角度で３方向からそれぞれ赤色、緑色、青色の原色光を照射して、各方向から照射された前記各原色光の、上記被測定面における反射領域を検出して、各光照射方向に対して予め定められた領域に各原色光の反射領域がある場合にコードの前記ドット穴が存在すると判定する。この場合の判定は例えば、上記被測定面の画像上の各画素について、赤色、緑色、青色の各原色光の照射方向の反対側に位置する所定の画素における当該原色光の色相強度を算出し、各原色光の色相強度を加算した判定値が所定値以上であるときにこれら各原色光の反射領域が予め定められた領域にあるとしてコードのドット穴が存在すると判定する。  
【００１０】
照射する光は同一色としても良いが、三原色とした方が撮像手段にカラーカメラを使用した場合の認識処理が容易になるとともに、同時に照射して処理を迅速に行うことができる。
【００１１】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の刻印コードの認識装置によれば、ドット穴が刻印された表面の汚れや切削跡、あるいは表面ムラ等があった場合にもドット穴の有無を識別して、ドット穴で構成された刻印コードを確実に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図１には認識装置の全体構成を示す。図１において、基台１上に金属板２が置かれ、被測定面としてのその表面（上面）２ａにマーキング装置によって、データマトリクス等の二次元コードを構成するドット穴３が図２に示すように多数刻印されている。各ドット穴３は平面視で同一径の円形で、図３に示すように、上方へ開放する円錐形に成形されている。ここで、ドット穴３の大きさの一例は、開口直径φ＝０．５ｍｍ、開き角θ＝１２０°である。この場合の深さｄは０．１４ｍｍ程度になる。
【００１４】
図１において、金属板２の上方には、固定具４に撮像器としてのカラーＣＣＤカメラ５が保持されて、金属板２の上面２ａに向けられている。カメラ５の周囲には、照明手段６を構成する、発光ダイオードを使用した赤色、緑色、青色の各ランプ６１，６２，６３が固定具４によって保持されて金属板２に向けてそれぞれ配置されている。各ランプ６１，６２，６３は平面視で同一円周上に互いに１２０°間隔で設けられている。そして、各ランプ６１〜６３は、その照射光Ｌが図３に示すように当該ランプ６１〜６３が位置する側とは反対側のドット穴斜面３ａで直上のカメラ５に向けて反射されるように、金属板２に対する傾斜角が適当に設定されている。したがって、３方向から各ランプ６１〜６３で金属板２の上面２ａを照射すると、ドット穴３の部分では図４に示すように、各ランプ６１〜６３から照射された赤色、青色、緑色の各光Ｌr、Ｌb，Ｌgが、ランプ６１〜６３の位置する側と反対側のドット穴斜面３ａ（図３参照）で上方へ反射される結果、カメラ５の撮影画面上には各ドット穴３毎に、その中心周りに略１２０°範囲で赤色領域Ｚr、青色領域Ｚb、緑色領域Ｚgが生じる。
【００１５】
カメラ５は金属板上面２ａの画像をカラービットマップデータとしてパソコン７（図１）へ出力する。データを受け取ったパソコン７内のＣＰＵは、以下に説明する処理によって金属板上面２ａのドット穴３を識別して二次元コードを再現する。
【００１６】
カラービットマップデータは図５に示すように、金属板上面２ａの各点に対応する撮像画面の各画素…，Ｐi-1，Ｐi，Ｐi+1，…の、赤色、青色、緑色の各強度を８ビットデータＤr，Ｄｂ，Ｄgとして記憶したものである。ＣＰＵはステップ１００（図９）で下式（１）、（２），（３）によって、各画素…，Ｐi-1，Ｐi，Ｐi+1，…における赤、青、緑の色相強度Ｖr，Ｖb，Ｖgを算出する（図６）。
【００１７】
Ｖr＝｛２Ｄr−（Ｄb＋Ｄg）｝／２…（１）
Ｖb＝｛２Ｄb−（Ｄr＋Ｄg）｝／２…（２）
Ｖg＝｛２Ｄg−（Ｄr＋Ｄb）｝／２…（３）
【００１８】
続いてＣＰＵは、各画素…，Ｐi-1，Ｐi，Ｐi+1，…について、その座標値を（Ｘ，Ｙ）としたときの、座標値がそれぞれ（Ｘ，Ｙ＋５）、（Ｘ−４，Ｙ−２）、（Ｘ＋４，Ｙ−２）にある各画素Ｐr、Ｐs、Ｐt（図７）について、それぞれＶr、Ｖg、Ｖbの値を加算して、各画素…，Ｐi-1，Ｐi，Ｐi+1，…の評価値…，Ｖi-1，Ｖi，Ｖi+1，…を得る（図８、図９のステップ２００）。ここで、画素Ｐr、Ｐs、Ｐtの各位置は、画素Ｐiの位置をドット穴３の中心としたときにその周りに略１２０°毎に離れたベクトル位置になり、赤色領域Ｚr、緑色領域Ｚg、青色領域Ｚb（図４）のほぼ中心位置に相当している。なお、画素Ｐr、Ｐs、Ｐtの各位置は赤色領域Ｚr、緑色領域Ｚg、青色領域Ｚb内にあれば必ずしも中心位置である必要はない。
【００１９】
ＣＰＵは、評価値Ｖｉの値がノイズに対して十分なマージンを有する所定値以上となった場合に、画素Ｐiについて、その位置がドット穴３の位置に対応するものとして（図９のステップ３００）、これら画素Ｐiの位置に角形ドットを貼り付けて二次元コードを再現する（図９のステップ４００）。再現された二次元コードは公知のデータマトリクス変換ソフトによって文字コードに変換される。
【００２０】
以上に説明した認識装置において、上記評価値Ｖiの値は、金属板２の上面２ａに生じる切削跡や、汚れ、鋳物肌、表面ムラ等に対応する各画素位置での評価値の値に対して、ドット穴３の中心に相当する画素Ｐiの位置では十分大きな値となって、ドット穴が確実に識別される。
【００２１】
（第２実施形態）
基台１上の金属板２の照明を図１０に示すような構造としても良い。すなわち、図９において、固定具４にはハウジング８が支持されて、当該ハウジング８内の底壁上にカラーＣＣＤカメラ５が設置されている。カメラ５のレンズ部５１は底壁を貫通して下方に露出し、金属板２の上面に向けられている。ハウジング８内のカメラ５の周囲には平面視で同一円周上に互いに１２０°間隔で、照明手段６を構成する赤色、緑色、青色の発光ダイオードを使用した各ランプ６１，６２，６３が下方へ向けて設けられている。各ランプ６１〜６３に対応させて導光手段としての光ファイバー管９１，９２，９３が設けられており、これら光ファイバー管９１〜９３は金属管中に光ファイバーを埋設したものである。各光ファイバー管９１〜９３の入光端としての上端はハウジング８の底壁を貫通して各ランプ６１〜６３に近接対向している。各光ファイバー管９１〜９３は平面視で同一円周上に互いに１２０°間隔で離れて下方の金属板２方向へ延び、その下端部は金属板２に近い上方位置で互いに内方へ湾曲して、出光端としての光ファイバー管９１〜９３の下端９５は金属板２に対して所定の角度で傾斜している。光ファイバー管９１〜９３にはその外周を連ねてリング板９４が接合されて、これら光ファイバー管９１〜９３の相対姿勢が変動しないように保持されている。このような構造によれば、各ランプ６１〜６３からの出力光は発散することなく金属板２上の必要部に効率的に照射される。なお、各ランプ６１〜６３および光ファイバー管９１〜９３は三原色の各光に対して複数も受けても良い。
【００２２】
上記各実施形態においては、カラーカメラにおいて三原色のカラービットデータが得られるとともに、同時照明による迅速かつ容易な処理が可能であることから、照明ランプを赤色、緑色、青色の三原色としたが、同一色としてもよく、また、複数方向から照射すれば、必ずしも１２０°間隔で３方向から照射する必要はない。またコードは二次元コードに限られず、一次元コードであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における認識装置の全体構成図である。
【図２】刻印されたドット穴で構成された二次元コードの平面図である。
【図３】ドット穴の断面図である。
【図４】ドット穴における照射光の反射領域を示す図である。
【図５】各画素のカラービットマップデータの記憶状態を示す概念図である。
【図６】各画素の色相強度データの記憶状態を示す概念図である。
【図７】評価値を算出する場合の画素の相対位置関係を示す図である。
【図８】各画素の評価値の記憶状態を示す図である。
【図９】ＣＰＵにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態における認識装置の照明構造を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２…金属板、２ａ…上面、３…ドット穴、５…カラーＣＣＤカメラ、６…照明手段、６１，６２，６３…ランプ、７…パソコン、９１，９２，９３…光ファイバー管、９５…出光端、Lｒ…赤色光、Ｌg…緑色光、Ｌb…青色光、Ｚr…赤色領域、Ｚg…緑色領域、Ｚb…青色領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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