(57)【要約】【課題】ワーク表面の状態によって生じる２次元コードの表示品位の低下を改善する。【解決手段】２次元コードマーキング装置１は、レーザーマーキング部２と、レーザーマーキング部２の印画出力を制御する制御部３と、レーザーマーキング部２が印画した２次元コードを読み取る読み取り部４とを備え、読み取り部４は、印画された２次元コードの表示品位を評価する表示品位評価手段４０を備えており、制御部３は、表示品位評価手段４０から出力される読み取り情報を取得して、読み取り情報に基づいて、表示品位が改善されるようにレーザーマーキング部２の印画出力を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーマーキング部と、前記レーザーマーキング部の印画出力を制御する制御部と、前記レーザーマーキング部が印画した２次元コードを読み取る読み取り部とを備え、
前記読み取り部は、印画された２次元コードの表示品位を評価する表示品位評価手段を備えており、
前記制御部は、前記表示品位評価手段から出力される読み取り情報を取得して、該読み取り情報に基づいて、表示品位が改善されるように、前記レーザーマーキング部の印画出力を制御することを特徴とする２次元コードマーキング装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記表示品位評価手段が出力するシンボルコントラスト評価情報に基づいて、前記レーザーマーキング部のレーザー出力を調整することを特徴とする請求項１記載の２次元コードマーキング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記表示品位評価手段が出力するモジュールの太り又は細り情報に基づいて、前記レーザーマーキング部に入力するマーキングデータを補正することを特徴とする請求項１又は２記載の２次元コードマーキング装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記表示品位評価手段が出力するグリッド交点情報に基づいて、前記レーザーマーキング部に入力するマーキングデータを補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の２次元コードマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーマーカーを用いた２次元コードマーキング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２次元コードは、横（水平）と縦（垂直）の両方に情報を持つことで、１次元コード（バーコード）に比べて、小さい印画面積で高い情報量を有しており、１次元コードを縦に積み上げた形のスタック型と、モジュールと呼ばれる単位セルで縦横モザイク状にグリッド（黒・白のモザイク模様）を形成したマトリクス型が一般に知られている。このような２次元コードは、商品や部品の表面或いは商品や部品を包装する包装体の表面に付されて、商品や部品とそれに付随する情報との一体化を図っている。
【０００３】
商品や部品の表面に２次元コードを付与する装置として、レーザーマーキング装置が用いられている。レーザーマーキング装置は、ワークの表面にレーザー光を照射して、被照射箇所を着色・変質又は加工することで、２次元コードを印画する。
【０００４】
従来のレーザーマーキング装置としては、印字ミスを防止するために、レーザーマーキング装置でワーク表面に印字をした後に、ワーク表面をＣＣＤカメラで撮像し、その出力をパソコンに入力して、ＣＣＤカメラの出力に基づいて、ワークの表面に印字がなされているか否かの判定を行うものなどが提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１４１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザーマーキング装置を用いてワークの表面に２次元コードを印画する際に、ワーク表面の状態によっては、印画される２次元コードの表示品位が低下する場合がある。このような表示品位の低下は、読み取りエラーや誤読み取りの発生頻度を高めるなどの問題があり、何らかの改善が求められている。特に、２次元コードの場合には、一次元コードのように情報を数値化してコードに併記することができないため、読み取りエラー時に数値入力で対応することができない。このため、表示品位の向上は、２次元コードによる情報付与を確実に行うためには重要な課題である。
【０００７】
これに対して、前述した従来のレーザーマーキング装置は、ＣＣＤカメラの出力によって印字の有無や印字のズレを判定することはできるが、ワーク表面の状態によって生じる表示品位の低下を改善することまではできない。また、従来のレーザーマーキング装置は、ＣＣＤカメラの出力を制御部であるパソコンに入力して印字結果の判定を行うため、制御部が複雑な判定処理を行うことになり、制御部の処理負担が大きくなる問題もある。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明の２次元コードマーキング装置は、ワーク表面の状態によって生じる２次元コードの表示品位の低下を改善すること、この改善に際してレーザーマーキング装置の制御部の処理負担を軽減すること、などを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
【００１０】
レーザーマーキング部と、前記レーザーマーキング部の印画出力を制御する制御部と、前記レーザーマーキング部が印画した２次元コードを読み取る読み取り部とを備え、前記読み取り部は、印画された２次元コードの表示品位を評価する表示品位評価手段を備えており、前記制御部は、前記表示品位評価手段から出力される読み取り情報を取得して、該読み取り情報に基づいて、表示品位が改善されるように、前記レーザーマーキング部の印画出力を制御することを特徴とする２次元コードマーキング装置。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る２次元コードマーキング装置の概略構成を示した説明図である。
【図２】モジュレーション評価の改善例を示した説明図である。
【図３】軸非均一性／グリッド非均一性評価の改善例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、２次元コードマーキング装置１は、レーザーマーキング部２と、制御部３と、読み取り部４を備えている。
【００１３】
レーザーマーキング部２は、レーザー光源（レーザー発振器）と、レーザー光源を駆動する駆動部と、レーザー光源から出射されたレーザー光をワークＷの表面に照射するスキャナ及び光学系などを備えている。レーザーマーキング部２は、入力された印画情報（マーキングデータ）に基づいてワークＷの表面に照射するレーザー光を２次元走査することで、ワークＷの表面に２次元コードを印画する。
【００１４】
制御部３は、レーザーマーキング部２の印画出力を制御するものであり、レーザー光源から出射されるレーザー光の出力を調整するレーザー出力調整手段３Ａや、レーザーマーキング部２に出力されるマーキングデータを補正するマーキングデータ補正手段３Ｂなどを備えている。
【００１５】
読み取り部４は、印画された２次元コードを読み取って、読み取り情報を出力するものであり、２次元コードの表示品位を評価する機能（表示品位評価手段４０）を備えている。
【００１６】
読み取り部４における表示品位評価手段４０は、２次元コードの読み取り装置において標準化されている機能であり、マトリクス型シンボルの２次元コードにおける品位評価では、デコード評価、シンボルコントラスト評価、モジュレーション評価、固定パターン障害の評価、軸非均一性の評価、グリッド非均一性の評価、未使用誤り訂正の評価などの機能である。この中で、読み取り部４の表示品位評価手段４０から制御部３に出力する情報を発生する機能として、シンボルコントラスト評価部４１と、モジュレーション評価部４２と、軸非均一性評価部４３と、グリッド非均一性評価部４４を備えている。
【００１７】
シンボルコントラスト評価部４１は、２次元コードのシンボルの中で明暗が十分明瞭であるか否かを評価する機能である。一般には、グレースケールイメージを用いて、評価対象部位の最も高い反射率R maxと最も低い反射率R minを抽出し、その差をシンボルコントラストSC（＝R max−R min）とする。そして、シンボルコントラスト評価部４１は、SCの値を読み取り情報として出力する。
【００１８】
モジュレーション評価部４２は、２次元コードの明るいモジュールと暗いモジュールの反射率が規格どおりであるか否かを評価する。印画の太り/細りやグリッドから外れたモジュール配置や印画面の光学的特性は、モジュールの反射率とグローバル閾値の間の許容差を少なくする可能性があり、これらをモジュレーションMODとして評価している。モジュレーションMODは、コードの中でグローバル閾値に最も近いモジュールの反射率をR、グローバル閾値をGT、シンボルコントラストをSCとすると、MOD＝2・(abs(R−GT)) / SCの関係になる(abs()は絶対値)。モジュレーション評価部４２は、モジュレーションMODの値を読み取り情報として出力する。
【００１９】
軸非均一性評価部４３は、隣接したモジュールの中心位置の間隔がＸ軸とＹ軸（横軸と縦軸）でどの程度異なっているかを評価する。マトリックス型シンボルは、データモジュールが正多角形の中に配置されており、参照デコードアルゴリズムは、データを切り出すためにこれらのモジュールの中心位置をマッピングする。このためこの中心位置のずれがデコードの精度に影響する。隣接したモジュールの中心位置間隔は、それぞれの軸方向で独立して抽出し、それぞれの軸に沿って間隔を平均化する。軸非均一性ANは、AN＝abs(X avg−Y avg) / ((X avg + Yavg) / 2で表される（但し、abs()：絶対値、Xavg：Ｘ軸の隣接したモジュールの中心位置間隔の平均値、Yavg：Ｙ軸の隣接したモジュールの中心位置間隔の平均値)。軸非均一性評価部４３は、ANの値を読み取り情報として出力する。
【００２０】
グリッド非均一性評価部４４は、読み取った２次元コードのイメージから抽出されるグリッド交点と入力された印画情報の理論位置との偏差によって評価する。評価値GRは、読み取りイメージと理論位置との最大偏差がＸ方向のシンボル幅の分数として出力される。グリッド非均一性評価部４４は、この値を読み取り情報として出力する。
【００２１】
制御部３は、前述した表示品位評価手段４０から出力される読み取り情報（評価情報）を取得して、読み取り情報に基づいて、表示品位が改善されるようにレーザーマーキング部２の印画出力を制御する。そのために、制御部３は、表示品位改善プログラムを表示品位評価手段４０の評価項目毎に備えている。具体的には、シンボルコントラスト評価部４１が出力する評価情報のランクが低い場合には、このランクを上げるように印画出力を制御し、レーザー出力調整手段３Ａを動作させレーザー出力を上げるように調整する。
【００２２】
また、モジュレーション評価部４２が出力する評価情報のランクが低い場合には、このランクを上げるように印画出力を制御する。具体的には、モジュールの太り又は細り情報に基づいて、マーキングデータ補正手段３Ｂを動作させ、レーザーマーキング部２に入力するマーキングデータを補正する。
【００２３】
また、非軸均一性評価部４３やグリッド非均一性４４部が出力する評価情報のランクが低い場合には、これらのランクを上げるように印画出力を制御する。具体的には、グリッド交点情報に基づいて、マーキングデータ補正手段３Ｂを動作させ、レーザーマーキング部に入力するマーキングデータを補正する。
【００２４】
制御部３の動作例を説明すると、制御部３は、レーザーマーキング部２を動作して、入力された２次元コードの印画情報に基づくマーキング動作を行う。次に、読み取り部４を動作して、印画した２次元コードを読み取り、読み取り部４の表示品位評価手段４０が出力する読み取り情報を取得する。
【００２５】
そして、例えば、シンボルコントラスト評価部４１が出力する評価情報のランクが低い場合には、制御部３は、出力アップ調整を行ってシンボルコントラスト評価部４１のランク向上を図るが、具体的には、ランクが低いことの検出は、例えば２段階連続で評価低下が検出された場合、又は複数回の評価で１／３（３３％）の確率でランク低下が検出される場合などに、ランクが低いことが検出されたとし、ランクが低いと検出される毎に、徐々に出力を上げる（例えば１％毎）ようにする。そして、徐々に出力を上げて、シンボルコントラスト評価部４１のランクが改善しない場合には、アラームを発生して、ワークの表面粗さなどの影響で評価値が下がっていることなどの確認を行う。
【００２６】
モジュレーション評価部４２が出力する評価情報のランクが低い場合、例えば、ＱＲコード（登録商標）の切り出しシンボルを例にすると、セルのサイズは、図２に示すように、１：１：３：１：１が基本となっているが、レーザーの照射に対してワークが傾いた場合などは、セルのサイズの比率がずれる場合がある。
【００２７】
このような場合に、読み取り部４が読み取った比率データを基に、マーキングデータを補正することで、基準の比率のマーキングが可能になる。例えば、２ｍｍのセルが１．８ｍｍでマーキングされている場合には、０．９倍の縮小になっているので、２／０．９＝２．２２ｍｍでマーキングすれば、基準比率に戻すことができる。このような場合も、ランクが落ちたことの検出は、２個連続でランクが落ちていることが検出された場合、又は複数回の評価で１／３（３３％）の確率でランク低下が検出される場合などに、ランクが落ちていることが検出されたとし、前述したようなマーキングデータの補正で改善がみられない場合は、ワークの保持部などにガタが有り、適正な位置決めができていないことなどの可能性があるとして、アラームを発生する。
【００２８】
非軸均一性評価部４３やグリッド非均一性４４部が出力する評価情報のランクが低い場合、ワークの表面の湾曲などによって、コードが歪んでマーキングされている場合がある。このような場合には、個々のセルの座標値との読み取りデータと実際のマーキング位置との差をディストーション補正データとして扱うことで、歪みの少ないマーキングを行うことができる。
【００２９】
例えば、図３に示すように、Ｘ１の軸線上でＹ０からＹ−１の範囲において、−０．０８と−０．１２の位置ずれを検出した場合には、その平均の−０．１をＸ１軸線上のＹ０からＹ−１の範囲での再補正データとし、Ｙ−１からＹ−２の範囲において、−０．０８と−０．０２の位置ずれを検出した場合には、平均の−０．０５をＸ１軸線上のＹ−１からＹ−２の範囲での再補正データとするなどして、ディストーション補正データとしてフィードバックする。また、マーキング画像自体に補正を掛けて、逆方向に歪んだ画像をマーキングすることによって、基準寸法のマーキングを行うようにしても良い。
【００３０】
このような場合も、ランクが落ちたことの検出は、２個連続でランクが落ちていることが検出された場合、又は複数回の評価で１／３（３３％）の確率でランク低下が検出される場合などに、ランクが落ちていることが検出されたとし、前述したような補正で改善がみられない場合は、ワークのマーキング面の歪みが安定していない可能性があるとして、アラームを発生する。
【００３１】
以上説明した２次元コードマーキング装置１によると、ワーク表面の状態によって生じる２次元コードの表示品位の低下を改善することができ、読み取りエラーや誤読み取りの発生頻度を低減することができる。また、この改善に際して、読み取り部４が備える標準化された表示品位評価機能を用いることで、制御部２の処理負担を軽減することができる。
【００３２】
また、他の実施形態では、２次元コードマーキング装置１における、レーザーマーキング部２と、制御部３と、読み取り部４とがそれぞれ独立した装置に含まれており、これらの装置が有線または無線で接続される、２次元コードマーキングシステムであってもよい。
【００３３】
また、その他の実施形態では、レーザーマーキング部２および制御部３、または読み取り部４および制御部３が、１つの装置として構成されてもよい。たとえば、レーザーマーカー部２を含む装置がＰＣ等で制御される場合、そのＰＣがさらに制御部３を含んでいてもよい。この場合、読み取り部４を含む装置が、このＰＣと有線または無線で接続される。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１：２次元コードマーキング装置，２：レーザーマーキング部，
３：制御部，３Ａ：レーザー出力調整手段，３Ｂ：マーキングデータ補正手段，
４：読み取り部，４０：表示品位評価手段，
４１：シンボルコントラスト評価部，４２：モジュレーション評価部，
４３：軸非均一性評価部，４４：グリッド非均一性評価部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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