(57)【要約】【課題】２つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定する。【解決手段】測定装置において、第１のレーザ光を対象物に照射する第１の照射部と、第２のレーザ光を前記対象物に照射する第２の照射部と、前記対象物における前記第１のレーザ光の輝点である第１輝点、および前記対象物における前記第２のレーザ光の輝点である第２輝点を含む画像を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された前記画像に基づき前記対象物の位置を測定する測定部と、を備え、前記第１のレーザ光を法線とする面と前記第２のレーザ光を法線とする面とは、非平行であり、前記第１輝点の態様、および前記第２輝点の態様が互いに異なる構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光を対象物に照射する第１の照射部と、
第２のレーザ光を前記対象物に照射する第２の照射部と、
前記対象物における前記第１のレーザ光の輝点である第１輝点、および前記対象物における前記第２のレーザ光の輝点である第２輝点を含む画像を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記画像に基づき前記対象物の位置を測定する測定部と、を備え、
前記第１のレーザ光を法線とする面と前記第２のレーザ光を法線とする面とは、非平行であり、
前記第１輝点の態様、および前記第２輝点の態様が互いに異なる、
測定装置。
【請求項２】
前記対象物は、前記第１輝点および前記第２輝点が最も近づいた状態における前記対象物の位置である近接位置に対して前記第１の照射部側、および前記近接位置に対して前記第１の照射部の反対側のいずれかに位置し得る、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第１輝点の大きさ、および前記第２輝点の大きさが互いに異なる、
請求項１または請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記第１輝点の明るさ、および前記第２輝点の明るさが互いに異なる、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記第１輝点の色、および前記第２輝点の色が互いに異なる、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記測定部は、前記撮像部によって撮影された前記画像における、前記第１輝点と前記第２輝点との間の距離、ならびに前記第１輝点および前記第２輝点の位置に基づき前記対象物の位置を算出する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記第１の照射部および前記第２の照射部は、前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光が交差し得るように設けられる、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の測定装置と、
前記測定装置によって測定された結果に基づき、対象物にレーザマーキングを行うマーキング部と、を備える、
レーザマーキング装置。
【請求項９】
第１のレーザ光を対象物に照射する第１の照射部と、第２のレーザ光を前記対象物に照射する第２の照射部と、を備える測定装置における測定方法であって、
前記対象物における前記第１のレーザ光の輝点である第１輝点、および前記対象物における前記第２のレーザ光の輝点である第２輝点を含む画像を生成するステップと、
生成した前記画像に基づき前記対象物の位置を測定するステップと、を有し、
前記第１のレーザ光を法線とする面と前記第２のレーザ光を法線とする面とは、非平行であり、
前記第１輝点の態様、および前記第２輝点の態様が互いに異なる、
測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、２つのレーザ光を用いる測定装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのレーザ光を対象物に照射し、対象物におけるレーザ光の輝点の外観に基づき対象物の位置を測定する方法がある。このような測定方法は、例えば特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３４４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
対象物に照射された２つのレーザ光の輝点を撮影し、撮影した画像における各輝点の位置情報を用いて対象物の位置の測定を行うことがある。このような場合、画像における各輝点が、いずれのレーザ光によって生じた輝点であるかを特定することが求められることがある。しかしながら、たとえば、対象物における各輝点の態様が同じ場合、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理が必要となる。２つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定するための技術が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００６】
本発明の一の手段は、
第１のレーザ光（ＬＡ）を対象物（３３）に照射する第１の照射部（１１Ａ）と、
第２のレーザ光（ＬＢ）を前記対象物（３３）に照射する第２の照射部（１１Ｂ）と、
前記対象物（３３）における前記第１のレーザ光（ＬＡ）の輝点である第１輝点（ＳＡ）、および前記対象物（３３）における前記第２のレーザ光（ＬＢ）の輝点である第２輝点（ＳＢ）を含む画像を生成する撮像部（１２）と、
前記撮像部（１２）によって生成された前記画像に基づき前記対象物（３３）の位置を測定する測定部（１３）と、を備え、
前記第１のレーザ光（ＬＡ）を法線とする面と前記第２のレーザ光（ＬＢ）を法線とする面とは、非平行であり、
前記第１輝点（ＳＡ）の態様、および前記第２輝点（ＳＢ）の態様が互いに異なる、
測定装置である。
【０００７】
上記構成の測定装置によれば、画像において、輝点の態様に基づき、当該輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、２つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。
【０００８】
上記測定装置において、好ましくは、
前記対象物（３３）は、前記第１輝点（ＳＡ）および前記第２輝点（ＳＢ）が最も近づいた状態における前記対象物（３３）の位置である近接位置に対して前記第１の照射部（１１Ａ）側、および前記近接位置に対して前記第１の照射部（１１Ｂ）の反対側のいずれかに位置し得る。
【０００９】
上記構成の測定装置によれば、たとえば、撮像部による撮影可能範囲、および対象物の位置の測定可能範囲が同じ場合、対象物が近接位置に対して第１の照射部側にだけ位置する場合、または対象物が近接位置に対して第１の照射部の反対側にだけ位置する場合と比べて、第１のレーザ光と第２のレーザ光とのなす角度を大きくすることができるので、対象物の位置の測定精度を高めることができる。また、たとえば、対象物が近接位置に存在している場合における、第１輝点の画像中の位置および第２輝点の画像中の位置を基準とすることで、基準とした各位置に対する、撮影された画像における第１輝点の位置および第２輝点の位置に基づき、対象物が近接位置に対して第１の照射部側に位置するか、または対象物が近接位置に対して第１の照射部の反対側に位置するかを簡易に特定することができる。
【００１０】
上記測定装置において、好ましくは、
前記第１輝点（ＳＡ）の大きさ、および前記第２輝点（ＳＢ）の大きさが互いに異なる。
【００１１】
上記構成の測定装置によれば、第１輝点の大きさ、および第２輝点の大きさが互いに異なっているので、撮像部における撮像素子が白黒およびカラーのいずれであるかに関わらず、画像における輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。
【００１２】
上記測定装置において、好ましくは、
前記第１輝点（ＳＡ）の明るさ、および前記第２輝点（ＳＢ）の明るさが互いに異なる。
【００１３】
上記構成の測定装置によれば、第１輝点の明るさ、および第２輝点の明るさが互いに異なっているので、撮像部における撮像素子が白黒およびカラーのいずれであるかに関わらず、画像における輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。また、たとえば、第１輝点および第２輝点が重なったときでも、各輝点の位置を認識することができる。
【００１４】
上記測定装置において、好ましくは、
前記第１輝点（ＳＡ）の色、および前記第２輝点（ＳＢ）の色が互いに異なる。
【００１５】
上記構成の測定装置によれば、第１輝点の色、および第２輝点の色が互いに異なっているので、画像における輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。また、たとえば、第１輝点および第２輝点が重なったときでも、各輝点の位置を認識することができる。
【００１６】
上記測定装置において、好ましくは、
前記測定部（１３）は、前記撮像部（１２）によって撮影された前記画像における、前記第１輝点（ＳＡ）と前記第２輝点（ＳＢ）との間の距離（ＩＤｈ）、ならびに前記第１輝点（ＳＡ）および前記第２輝点（ＳＢ）の位置に基づき前記対象物の位置を算出する。
【００１７】
上記構成の測定装置によれば、たとえば、画像における第１輝点および第２輝点の間の距離と対象物の位置との関係を示す情報を用意することで、対象物が近接位置に対して第１の照射部側、および近接位置に対して第１の照射部の反対側のいずれに位置しているかの判定と合わせて、対象物の位置を正しく算出することができる。
【００１８】
上記測定装置において、好ましくは、
前記第１の照射部（１１Ａ）および前記第２の照射部（１１Ｂ）は、前記第１のレーザ光（ＬＡ）および前記第２のレーザ光（ＬＢ）が交差し得るように設けられる。
【００１９】
上記構成の測定装置によれば、第１のレーザ光および第２のレーザ光が交差する近傍に対象物が位置する場合においても、第１輝点の態様および第２輝点の態様が異なるので、各輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易に特定することができる。
【００２０】
また、本発明の別の手段は、
上記の測定装置（１）と、
前記測定装置（１）によって測定された結果に基づき、対象物（３３）にレーザマーキングを行うマーキング部（３２）と、を備える、
レーザマーキング装置である。
【００２１】
上記構成のレーザマーキング装置によれば、画像において、輝点の態様に基づき、当該輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、２つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。これにより、対象物の位置を正しく測定することができるので、たとえば、対象物に段差が設けられている場合においても、測定結果に基づきレーザマーキング用のレーザ光の集光位置を正しく調整し、良好なマーキングパターンを形成することができる。
【００２２】
また、本発明の別の手段は、
第１のレーザ光（ＬＡ）を対象物（３３）に照射する第１の照射部（１１Ａ）と、第２のレーザ光（ＬＢ）を前記対象物（３３）に照射する第２の照射部（１１Ｂ）と、を備える測定装置（１）における測定方法であって、
前記対象物（３３）における前記第１のレーザ光（ＬＡ）の輝点である第１輝点（ＳＡ）、および前記対象物（３３）における前記第２のレーザ光（ＬＢ）の輝点である第２輝点（ＳＢ）を含む画像を生成するステップと、
生成した前記画像に基づき前記対象物（３３）の位置を測定するステップと、を有し、
前記第１のレーザ光（ＬＡ）を法線とする面と前記第２のレーザ光（ＬＢ）を法線とする面とは、非平行であり、
前記第１輝点（ＳＡ）の態様、および前記第２輝点（ＳＢ）の態様が互いに異なる、
測定方法である。
【００２３】
上記構成の測定方法によれば、画像において、輝点の結像の態様に基づき、当該輝点が第１の輝点および第２の輝点のいずれであるかを簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、２つのレーザ光によって生じた対象物における各輝点を簡易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１のレーザマーキング装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態１のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態１のレーザマーキング装置におけるマーキング処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態１のカメラによって撮影された画像の一例を示す図である。
【図６】図６は、比較例の測定方法を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す比較例の測定方法によって撮影された画像を示す図である。
【図８】図８は、比較例の測定方法を説明するための図である。
【図９】図９は、比較例の測定方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図９に示す比較例の測定方法によって撮影された画像を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示す比較例の測定方法によって撮影された画像を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態２における測定装置の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態２のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態２のレーザマーキング装置におけるマーキング処理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】
【００２５】
本発明の測定装置は、２つのレーザ光を対象物に照射し、対象物における各レーザ光の輝点の態様が互いに異なる構成としている点を特徴のひとつとする。
【００２６】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
（１）レーザマーキング装置の構成例
（２）動作例
（３）変形例
（４）比較例
（５）まとめ
２．実施形態２
（１）レーザマーキング装置の構成例
（２）動作例
３．本発明の特徴
４．補足事項
【００２７】
＜１．実施形態１＞
＜（１）レーザマーキング装置の構成例＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態１のレーザマーキング装置の構成を示す図である。図１に示されるように、実施形態１のレーザマーキング装置３１は、測定装置１およびマーキング部３２を含んで構成される。測定装置１は、レーザ光源１１Ａ、レーザ光源１１Ｂ、カメラ１２、および測定部１３を含んで構成される。本実施形態においては、レーザマーキング装置３１は、マーキング用のレーザ（図示せず）のレーザ光を用いて対象物３３に対してマーキングを行う。
【００２８】
詳細には、レーザマーキングを行う場合、マーキング用のレーザを対象物３３の表面に集光することで、対象物３３にマーキングが施される。たとえば、マーキング対象物の表面に段差が存在しない場合、マーキングを行っている間、マーキング用のレーザと当該表面との間の距離を容易に一定に保つことができる。すなわち、マーキングを行っている間、マーキング用のレーザは当該表面に集光されるので、良好なマーキングが行われる。
【００２９】
図１に示すように、対象物３３における表面に段差が存在する場合、マーキング用のレーザと対象物３３の表面（以下、測定対象面３３Ａと称する。）との間の距離が変化するので、マーキング用のレーザを測定対象面３３Ａに集光するために、測定対象面３３Ａの位置の測定が求められる。なお、マーキングの対象物３３に段差がない場合であっても、対象物３３の高さにばらつきがあり、マーキング用のレーザと対象物との距離が変化する場合には、測定対象面３３Ａの位置の測定が必要となる場合がある。ここで、対象物３３は、たとえば、表面に段差が存在する製品であり、トレーサビリティを確保するための識別子たとえばマイクロＱＲコード、およびロゴなどが刻印される。
【００３０】
＜レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ＞
レーザ光源１１Ａは、レーザ光ＬＡを対象物３３に照射する。レーザ光源１１Ｂは、レーザ光ＬＢを対象物３３に照射する。詳細には、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂは、レーザ光ＬＡを法線とする面とレーザ光ＬＢを法線とする面とが、非平行になるように保持部（図示せず）によって固定される。レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂは、本発明でいう「照射部」の一具体例である。この例では、レーザ光ＬＡのビーム径は、レーザ光ＬＢのビーム径と比べて大きい。これは、たとえば、レンズ光学系を用いてレーザ光ＬＡのビーム径を拡大するか、またはレーザ光ＬＢのビーム径を縮小することによって実現することができる。なお、ビーム径は、たとえば半値全幅およびＤ８６幅などによって規定される。また、レーザ光ＬＡおよびＬＢの波長、ビーム断面形状、および強度などの他の特性は、略同じである。
【００３１】
本実施形態においては、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂは、半導体レーザであり、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差し得るように保持部（図示せず）によって固定される。詳細には、レーザ光ＬＡおよびＬＢは、対象物３３が存在しない場合、交点ＣＳにおいて角度αで交差する。なお、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂは、半導体レーザ以外の種類のレーザであってもよい。対象物３３における測定対象面３３Ａでは、レーザ光ＬＡおよびＬＢによって輝点ＳＡおよび輝点ＳＢがそれぞれ生成される。
【００３２】
なお、本明細書では、輝点ＳＡ１および輝点ＳＢ１が最も近づいた状態における対象物３３の位置を「近接位置」と称する。角度αを二等分する二等分線Ｂｉｓを法線とする平面であって交点ＣＳを含む平面を「正反射面ＭＲＳ」と定義する。正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側を「光源側」と称する。また、正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの反対側を「非光源側」と称する。この例では、測定対象面３３Ａと正反射面ＭＲＳとは平行である。また、測定対象面３３Ａは、光源側に位置する。
【００３３】
＜対象物３３の位置＞
対象物３３は、近接位置に対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側、および近接位置に対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの反対側のいずれかに位置し得る。本実施形態においては、近接位置は、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに位置する場合における対象物３３の位置である。
【００３４】
＜カメラ１２＞
カメラ１２は、輝点ＳＡおよび輝点ＳＢを含む画像を生成する。なお、本実施形態のカメラ１２は、本発明でいう「撮像部」の一具体例である。本実施形態においては、カメラ１２は、白黒の画像を撮像可能な撮像素子を有し、測定部１３から撮影命令を受けて、受けた撮影命令に従って、対象物３３における測定対象面３３Ａを撮影して画像を生成する。なお、撮像素子は、カラー画像を撮像可能なセンサを用いてもよい。また、本実施形態では、撮像素子は輝度のみを検出可能なセンサを用いてもよい。
【００３５】
カメラ１２は、光源側において、二等分線Ｂｉｓに光軸が沿うように設けられる。カメラ１２は、たとえば、テレセントリック光学系を有しており、撮影可能範囲ＦＲは、カメラ１２からの距離によって変化しない。測定可能範囲ＭＲは、光源側において、輝点ＳＡ１およびＳＢ１が撮影可能範囲ＦＲに収まる範囲である。
【００３６】
図２および図３は、実施形態１のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。イメージＩＳＡおよびＩＳＢは、それぞれ輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのイメージである。図２には、測定対象面３３Ａが、正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側に距離Ｄｖだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。図３には、測定対象面３３Ａが、正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの反対側に距離Ｄｖだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。
【００３７】
図２および図３に示すように、撮像された画像では、輝点ＳＡおよび輝点ＳＢの態様が互いに異なる。本実施形態においては、輝点ＳＡの大きさと、輝点ＳＢの大きさとが互いに異なる。具体的には、輝点ＳＡのサイズは、輝点ＳＢのサイズと比べて大きい。このように、画像における各輝点のイメージのサイズが異なるため、各輝点の生成元のレーザ光を特定することができるので、測定対象面３３Ａが光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することができる。カメラ１２は、生成した画像を含む画像情報を測定部１３へ出力する。
【００３８】
＜測定部１３＞
図１〜図３に示すように、測定部１３は、カメラ１２によって生成された画像に基づき測定対象面３３Ａの位置を測定する。詳細には、測定部１３は、カメラ１２によって撮影された画像における、輝点ＳＡおよび輝点ＳＢとの間の距離ＩＤｈ、ならびに輝点ＳＡおよび輝点ＳＢの位置に基づき測定対象面３３Ａの位置を算出する。本実施形態においては、測定部１３は、マーキング部３２から測定命令を受信して、受信した測定命令に従って撮影命令をカメラ１２へ送信する。測定部１３は、撮影命令に対する画像情報をカメラ１２から受けて、受けた画像情報に基づき距離Ｄｖを算出し、算出結果を含む距離情報をマーキング部３２へ送信する。
【００３９】
詳細には、測定部１３は、たとえば、イメージＩＳＡおよびＩＳＢの並び順に基づき、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａ側およびレーザ光源１１Ａの反対側のいずれに位置するかを判定する。
【００４０】
なお、測定部１３は、イメージＩＳＡおよびＩＳＢの並び順の代わりに、たとえば、対象物３３が近接位置に存在している場合におけるイメージＩＳＡおよびＩＳＢの画像中の位置を基準として用いてもよい。図１に示す配置では、測定部１３は、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに位置している場合におけるイメージＩＳＡおよびＩＳＢの画像中の位置すなわち交点ＣＳのイメージの位置を基準として用いる。この場合、測定部１３は、たとえば、撮影された画像において、よりサイズの大きい輝点が、基準とした位置に対して左側に位置する場合、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａ側に位置すると判定し、よりサイズの大きい輝点が、基準とした位置に対して右側に位置する場合、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａの反対側に位置すると判定する。
【００４１】
測定部１３は、たとえば、画像に基づき、当該画像におけるイメージＩＳＡとＩＳＢとの間の距離ＩＤｈを算出する。詳細には、測定部１３は、たとえば、画像におけるイメージＩＳＡの周辺において、画素の座標と画素の明るさとの対応関係を示す曲面を算出し、算出した曲面のピークの座標をイメージＩＳＡの座標として取得する。測定部１３は、画像におけるイメージＩＳＢについても同様に座標を取得する。測定部１３は、取得したイメージＩＳＡの座標およびイメージＩＳＢの座標に基づき、距離ＩＤｈを算出する。なお、測定部１３は、上記の曲面を算出する際に、１つおきの画素、または２つおきの画素などを用いることで画素を間引いてもよい。
【００４２】
測定部１３は、算出した距離ＩＤｈに基づき、測定対象面３３Ａおよび正反射面ＭＲＳの間の距離Ｄｖを算出する。具体的には、測定部１３は、たとえば、距離ＩＤｈと距離Ｄｖとの対応関係を示す式を保持しており、当該式を用いて距離ＩＤｈから距離Ｄｖを算出する。なお、測定部１３は、上記の式の代わりに、たとえば、複数の距離ＩＤｈと当該複数の距離Ｄｖとの対応関係を示すテーブルを用いてもよい。
【００４３】
測定部１３は、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａ側に位置すると判定した場合、交点ＣＳから二等分線Ｂｉｓに沿ってレーザ光源１１Ａ側に距離Ｄｖ離れた位置を測定対象面３３Ａの位置として算出する。一方、測定部１３は、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａの反対側に位置すると判定した場合、交点ＣＳから二等分線Ｂｉｓに沿ってレーザ光源１１Ａの反対側に距離Ｄｖ離れた位置を測定対象面３３Ａの位置として算出する。
【００４４】
＜マーキング部３２＞
図１に示すように、マーキング部３２は、測定装置１における測定部１３によって測定された結果に基づき、対象物３３における測定対象面３３Ａにレーザマーキングを行う。本実施形態においては、マーキング部３２は、たとえば、測定対象面３３Ａにおいて、ドット単位でマーキングをおこなう。詳細には、マーキング部３２は、たとえば、測定対象面３３Ａにおける対象のドットＭＤに対するマーキングを行う場合、測定命令を測定部１３へ送信し、測定命令に対する結果である距離情報を測定部１３から受信する。マーキング部３２は、受信した距離情報に基づき、マーキング用のレーザと測定対象面３３Ａとの間の距離を取得し、取得した距離に基づきマーキング用のレーザの集光位置を調整する。そして、マーキング部３２は、マーキング用のレーザを発振させてドットＭＤをマーキングする。
【００４５】
＜（２）動作例＞
次に、本実施形態のレーザマーキング装置におけるマーキング処理について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態１のレーザマーキング装置におけるマーキング処理を示すフローチャートである。
【００４６】
＜Ｓ１０２＞
マーキング部３２が対象のドットＭＤのマーキングを行う場合において、マーキング部３２が測定命令を測定部１３へ送信した状況を想定する。測定部１３は、マーキング部３２から測定命令を受信し、受信した測定命令に従って撮影命令をカメラ１２へ出力する。また、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂは、レーザ光ＬＡおよびＬＢをそれぞれ測定対象面３３Ａへ照射する（Ｓ１０２）。
【００４７】
＜Ｓ１０４＞
カメラ１２は、測定部１３から撮影命令を受けると、対象物３３における測定対象面３３Ａを撮影して画像を生成し、生成した画像を含む画像情報を測定部１３へ出力する（Ｓ１０４）。
【００４８】
＜Ｓ１０６＞
次に、測定部１３は、カメラ１２から画像情報を受けると、受けた画像情報に含まれる画像を分析し、画像における輝点ＳＡおよびＳＢのサイズおよび位置を取得する（Ｓ１０６）。
【００４９】
＜Ｓ１０８〜Ｓ１１２＞
次に、測定部１３は、図２に示すように、サイズのより大きいイメージＩＳＡが、サイズのより小さいイメージＩＳＢに対して左側に位置する場合（Ｓ１０８でＹＥＳ）、対象物３３における測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側に位置すると判定する（Ｓ１１０）。
【００５０】
一方、測定部１３は、図３に示すように、サイズのより大きいイメージＩＳＡが、サイズのより小さいイメージＩＳＢに対して右側に位置する場合（Ｓ１０８でＮＯ）、対象物３３における測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの反対側に位置すると判定する（Ｓ１１２）。
【００５１】
＜Ｓ１１４＞
次に、測定部１３は、画像を分析し、画像における２つのイメージ間の距離ＩＤｈを算出する（Ｓ１１４）。
【００５２】
＜Ｓ１１６＞
次に、測定部１３は、たとえば、距離ＩＤｈと距離Ｄｖとの対応関係を示す式を用いて、算出した距離ＩＤｈから距離Ｄｖを算出する（Ｓ１１６）。
【００５３】
＜Ｓ１１８＞
次に、測定部１３は、算出した距離Ｄｖおよび判定結果に基づき、対象物３３における測定対象面３３Ａの位置を算出し、算出結果を含む距離情報をマーキング部３２へ送信する（Ｓ１１８）。
【００５４】
＜Ｓ１２０＞
次に、マーキング部３２は、測定部１３から距離情報を受信すると、受信した距離情報に基づき、マーキング用のレーザの集光位置を調整し、マーキング用のレーザを発振させて対象のドットＭＤをマーキングする（Ｓ１２０）。
【００５５】
＜Ｓ１２２＞
次に、マーキング部３２によって対象のドットＭＤのマーキングが完了すると、レーザマーキング装置３１におけるマーキング処理が終了する（Ｓ１２２）。
【００５６】
＜（３）変形例＞
＜レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ＞
輝点ＳＡおよび輝点ＳＢの態様が互いに異なる例として、輝点ＳＡの大きさ、および輝点ＳＢの大きさが互いに異なる場合について説明したが、輝点ＳＡの明るさ、および輝点ＳＢの明るさが互いに異なる構成であってもよい。
【００５７】
図５は、実施形態１のカメラによって撮影された画像の一例を示す図である。イメージＩＳＡおよびＩＳＢは、それぞれ輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのイメージである。図５には、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側に距離Ｄｖだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。
【００５８】
この変形例では、イメージＩＳＡの明るさは、イメージＩＳＢの明るさと比べて明るい。各輝点の明るさを異ならせることは、たとえば、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの出力を調整したり、レーザ光ＬＡおよびＬＢのいずれか一方に減光フィルタを設けたりすることによって実現することができる。このように、画像における各輝点のイメージの明るさが異なるため、各輝点の生成元のレーザ光を特定することができるので、測定対象面３３Ａが光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することができる。また、各輝点の明るさが異なるため、各輝点のイメージが重なった場合においても、画像における各輝点の位置を特定することができる。
【００５９】
＜（４）比較例＞
＜測定可能範囲が交点ＣＳに対してレーザ光源側にあるケース＞
図６は、比較例の測定方法を説明するための図である。図７は、図６に示す比較例の測定方法によって撮影された画像を示す図である。図６には、測定対象面３３Ａの位置を測定する方法の比較例を示しており、以下、当該方法について説明する。
【００６０】
この例では、測定対象面３３Ａと正反射面ＭＲＳとは平行である。また、測定対象面３３Ａが光源側に位置するように制限されている。レーザ光ＬＡおよびＬＢの波長、ビーム径、ビーム断面形状、および強度などの特性は、略同じである。
【００６１】
レーザ光ＬＡは、測定対象面３３Ａにおいて輝点ＳＡ１を生成する。また、レーザ光ＬＢは、測定対象面３３Ａにおいて輝点ＳＢ１を生成する。ここで、レーザ光ＬＡおよびＬＢは、対象物３３が存在しないとした場合、交点ＣＳにおいて角度βで交差する。カメラ１２は、図１に示す場合と同様に配置される。
【００６２】
図７に示すように、カメラ１２によって撮影された画像には、測定対象面３３Ａにおける輝点ＳＡ１のイメージＩＳＡ１、および測定対象面３３Ａにおける輝点ＳＡ２のイメージＩＳＢ１が含まれる。上述したように、レーザ光ＬＡおよびＬＢの特性は略同じであるため、イメージＩＳＡ１およびＩＳＡ２の大きさ、明るさ、形状および色などの態様は略同じである。測定対象面３３Ａにおける輝点ＳＡ１とＳＢ１との間の距離Ｄｈは、上述したように、正反射面ＭＲＳと測定対象面３３Ａとの間の距離Ｄｖに応じて変化する（図１参照）。したがって、画像におけるイメージＩＳＡ１とＩＳＢ１との間の距離ＩＤｈに基づき、距離Ｄｖを測定することが可能である。
【００６３】
＜測定可能範囲が交点ＣＳに対してレーザ光源の反対側にあるケース＞
図８は、比較例の測定方法を説明するための図である。図８に示す測定方法では、測定対象面３３Ａが非光源側に位置するように制限されている。レーザ光ＬＡは、測定対象面３３Ａにおいて輝点ＳＡ２を生成する。また、レーザ光ＬＢは、測定対象面３３Ａにおいて輝点ＳＢ２を生成する。その他の構成は、図６に示す測定方法と同様である。
【００６４】
＜測定可能範囲に交点ＣＳが含まれるケース＞
図９は、比較例の測定方法を説明するための図である。図１０および図１１は、図９に示す比較例の測定方法によって撮影された画像を示す図である。
【００６５】
たとえば、レーザ光ＬＡおよびＬＢの交差角をより大きくすると、距離Ｄｖに対する距離Ｄｈの変化の割合を大きくすることができるので、測定対象面３３Ａの位置の測定精度を向上させることができる。しかしながら、たとえば、図６および図８に示す配置において交差角の角度βを大きくすると、撮影可能範囲ＦＲが固定されているため、測定可能範囲ＭＲが縮小されてしまう。これに対して、図９に示すように、測定可能範囲ＭＲに交点ＣＳが含まれる配置にすることで、交差角の角度αを角度βより大きくしながら、測定可能範囲ＭＲの縮小を抑制することができる。
【００６６】
図９に示す測定方法では、測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが求められる。しかしながら、測定対象面が正反射面ＭＲＳに対して光源側に距離Ｄｖ離れた位置Ｓ１に存在する場合と、測定対象面が正反射面ＭＲＳに対して非光源側に距離Ｄｖ離れた位置Ｓ２に存在する場合とを区別することが困難である。
【００６７】
具体的には、測定対象面が位置Ｓ１に位置する場合、レーザ光ＬＡおよびＬＢによって輝点ＳＡ２およびＳＢ２がそれぞれ生成される。この場合、図１０に示すように、カメラ１２によって撮影された画像には、輝点ＳＡ２のイメージＩＳＡ２、および輝点ＳＢ２のイメージＩＳＢ２が含まれる。
【００６８】
一方、測定対象面が位置Ｓ２に位置する場合、レーザ光ＬＡおよびＬＢによって輝点ＳＡ３およびＳＢ３がそれぞれ生成される。この場合、図６に示すように、カメラ１２によって撮影された画像には、輝点ＳＡ３のイメージＩＳＡ３、および輝点ＳＢ３のイメージＩＳＢ３が含まれる。
【００６９】
図１０に示す画像、および図１１に示す画像は、略同じであるため、これらの画像から測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが困難である。
【００７０】
これに対して、たとえば、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差しない配置、またはカメラ１２の光軸を二等分線Ｂｉｓからずらした配置を用いる方法が考えられる。このような配置では、測定対象面が位置Ｓ１に位置する場合における画像と、測定対象面が位置Ｓ２に位置する場合における画像とを異ならせることができるので、測定対象面が光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することが可能となる。詳細には、たとえば、レーザ光ＬＡによる輝点が画像において位置し得る範囲、およびレーザ光ＬＢによる輝点が画像において位置し得る範囲を含む範囲情報をメモリに保存しておく。そして、範囲情報に基づき、画像における輝点がレーザ光ＬＡによる輝点かレーザ光ＬＡＢよる輝点かを判定する。しかしながら、このような処理は複雑であるので、画像における輝点がレーザ光ＬＡによる輝点かレーザ光ＬＡＢよる輝点かを簡易に判定する技術が求められる。
【００７１】
＜（５）まとめ＞
上記構成の測定装置によれば、画像において、輝点の態様に基づき、当該輝点がレーザ光ＬＡの輝点およびレーザ光ＬＢの輝点のいずれであるかを簡易に特定することができるので、画像における各輝点が位置し得る範囲などをメモリに保存するといった複雑な処理を行うことなく、レーザ光ＬＡおよびＬＢによって生じた測定対象面３３Ａにおける各輝点を簡易に特定することができる。
【００７２】
＜２．実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、実施形態１と比較して、カメラ１２がカメラ２２に置き換えられ、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂがそれぞれレーザ光源２１Ａおよび２１Ｂに置き換えられる点で相違し、それ以外については同様である。以下、本実施形態が実施形態１の内容と相違する点について具体的に説明する。
【００７３】
＜（１）レーザマーキング装置の構成例＞
図１２は、実施形態２における測定装置の構成を示す図である。図１２に示されるように、本実施形態の測定装置１は、レーザ光源２１Ａ、レーザ光源２１Ｂ、カメラ２２、および測定部１３を含んで構成される。
【００７４】
＜カメラ２２＞
本実施形態においては、カメラ２２は、カラーの画像を撮像可能な撮像素子を有し、測定部１３から撮影命令を受けて、受けた撮影命令に従って対象物３３における測定対象面３３Ａを撮影して画像を生成し、生成した画像を含む画像情報を測定部１３へ出力する。
【００７５】
＜レーザ光源２１Ａおよび２１Ｂ＞
本実施形態においては、レーザ光源２１Ａは、たとえば、赤色のレーザ光ＬＡを発振するレーザである。レーザ光源２１Ｂは、たとえば、青色のレーザ光ＬＢを発振するレーザである。図１３は、実施形態２のカメラによって生成された画像の一例を示す図である。イメージＩＳＡおよびＩＳＢは、それぞれ輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのイメージである。なお、レーザ光源２１Ａ及び２１Ｂを、同じ色のレーザ光を発振するレーザとし、それぞれに所定の色のフィルタを設ける構成としてもよい。
【００７６】
図１３には、測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側に距離Ｄｖだけ離れた位置に存在する場合における画像が示される。この場合、画像では、赤色の輝点ＳＡのイメージが、青色の輝点ＳＢに対して左側に位置する。このように、画像における各輝点のイメージの色が異なるため、各輝点の生成元のレーザ光を特定することができるので、測定対象面３３Ａが光源側および非光源側のいずれに位置するかを特定することができる。また、各輝点の色が異なるため、各輝点のイメージが重なった場合においても、画像における各輝点の位置を特定することができる。
【００７７】
＜（２）動作例＞
次に、本実施形態の測定装置における測定処理について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、実施形態２のレーザマーキング装置におけるマーキング処理を示すフローチャートである。以下、Ｓ２０６〜Ｓ２１２が本実施形態の特徴であるので、これらの各ステップについて説明する。Ｓ２０２〜Ｓ２０４およびＳ２１４〜Ｓ２２２は、図４に示すＳ１０２〜Ｓ１０４およびＳ１１４〜Ｓ１２２とそれぞれ同様である。
【００７８】
＜Ｓ２０６＞
次に、測定部１３は、カメラ１２から画像情報を受けると、受けた画像情報に含まれる画像を分析し、画像における輝点ＳＡおよびＳＢの色および位置を取得する（Ｓ２０６）。
【００７９】
＜Ｓ２０８〜Ｓ２１２＞
次に、測定部１３は、図１３に示すように、赤色のイメージＩＳＡが、青色のイメージＩＳＢに対して左側に位置する場合（Ｓ２０８でＹＥＳ）、対象物３３における測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂ側に位置すると判定する（Ｓ２１０）。
【００８０】
一方、測定部１３は、赤色のイメージＩＳＡが、青色のイメージＩＳＢに対して右側に位置する場合（Ｓ２０８でＮＯ）、対象物３３における測定対象面３３Ａが正反射面ＭＲＳに対してレーザ光源１１Ａおよび１１Ｂの反対側に位置すると判定する（Ｓ２１２）。
【００８１】
＜３．本発明の特徴＞
上記構成の測定装置では、対象物３３が、近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側、および近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側のいずれかに位置し得る。これにより、たとえば、撮影可能範囲ＦＲおよび測定可能範囲ＭＲが同じ場合、対象物３３が近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側にだけ位置する場合、または対象物３３が近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側にだけ位置する場合と比べて、レーザ光ＬＡとレーザ光ＬＢとのなす角度を大きくすることができるので、測定対象面３３Ａの位置の測定精度を高めることができる。また、たとえば、対象物３３が近接位置に存在している場合における、輝点ＳＡの画像中の位置および輝点ＳＢの画像中の位置を基準とすることで、基準とした各位置に対する、撮影された画像における輝点ＳＡの位置および輝点ＳＢの位置に基づき、対象物３３が近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側に位置するか、または対象物３３が近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側に位置するかを簡易に特定することができる。
【００８２】
上記構成の測定装置では、輝点ＳＡの大きさおよび輝点ＳＢの大きさが互いに異なるため、カメラ１２における撮像素子が白黒およびカラーのいずれであるかに関わらず、画像における輝点が輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。
【００８３】
上記構成の測定装置では、輝点ＳＡの明るさ、および輝点ＳＢの明るさが互いに異なるため、カメラ１２における撮像素子が白黒およびカラーのいずれであるかに関わらず、画像における輝点が輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。また、たとえば、輝点ＳＡおよび輝点ＳＢが重なったときでも、各輝点の位置を認識することができる。
【００８４】
上記構成の測定装置では、輝点ＳＡの色、および輝点ＳＢの色が互いに異なるため、画像における輝点が輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのいずれであるかを簡易かつ正しく特定することができる。また、たとえば、輝点ＳＡおよび輝点ＳＢが重なったときでも、各輝点の位置を認識することができる。
【００８５】
上記構成の測定装置では、測定部１３が、カメラ１２および２２によって撮影された画像における、輝点ＳＡと輝点ＳＢとの間の距離ＩＤｈ、ならびに輝点ＳＡおよび輝点ＳＢの位置に基づき対象物３３の位置を算出するため、たとえば、距離ＩＤｈと対象物３３の位置との関係を示す情報を用意することで、対象物３３が近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側、および近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側のいずれに位置しているかの判定と合わせて、対象物３３の位置を正しく算出することができる。
【００８６】
上記構成の測定装置では、レーザ光源１１Ａおよび１１Ｂが、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差し得るように設けられるため、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差する近傍に対象物３３が位置する場合においても、輝点ＳＡの態様および輝点ＳＢの態様が異なるので、各輝点が輝点ＳＡおよび輝点ＳＢのいずれであるかを簡易に特定することができる。
【００８７】
＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００８８】
実施形態１、２の測定装置では、レーザ光源１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａおよび２１Ｂを照射部の一具体例として説明したが、照射部は、レーザ光を対象物３３へ照射する構成であればよく、たとえば、レーザ光源からのレーザ光を反射して対象物３３へ照射するミラー、および光ファイバーの出射口などであってもよい。
【００８９】
また、実施形態１、２の測定装置では、カメラ１２、２２が、レーザ光ＬＡおよびＬＢの交差角を二等分する二等分線Ｂｉｓに光軸が沿うように設けられると説明したが、カメラ１２、２２は、光軸が二等分線Ｂｉｓから外れる位置に設けられる構成であってもよい。
【００９０】
また、実施形態１、２の測定装置では、輝点ＳＡおよびＳＢの態様が互いに異なる具体例として、各輝点のサイズ、明るさおよび色が互いに異なる構成について説明したが、各輝点の形状、および各輝点の点滅の有無などが異なる構成であってもよい。
【００９１】
また、実施形態１、２の測定装置では、対象物３３が、近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側、および近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側のいずれかに位置し得る構成について説明したが、対象物３３が、近接位置に対してレーザ光源１１Ａ側、および近接位置に対してレーザ光源１１Ａの反対側のいずれか一方にのみに位置する構成であってもよい。
【００９２】
また、実施形態１、２の測定装置では、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差する構成について説明したが、レーザ光ＬＡおよびＬＢが交差しない構成であってもよい。
【００９３】
また、実施形態２の測定装置では、レーザ光源２１Ａおよび２１Ｂが、それぞれ、赤色のレーザ光ＬＡおよび青色のレーザ光ＬＢを発振する構成について説明したが、レーザ光源２１Ａおよび２１Ｂは、互いに異なる色のレーザ光を発振する構成であれば、他の色のレーザ光を発振する構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の測定装置およびレーザマーキング装置は、たとえば、表面に凹凸がある対象物のマーキングに好適に適用される。
【符号の説明】
【００９５】
１…測定装置
１１Ａ、１１Ｂ…レーザ光源
１２…カメラ
１３…測定部
２１Ａ、２１Ｂ…レーザ光源
２２…カメラ
３１…レーザマーキング装置
３２…マーキング部
３３…対象物
３３Ａ…測定対象面
Ｂｉｓ…二等分線
ＣＳ…交点
ＦＲ…撮影可能範囲
ＩＳＡ、ＩＳＢ…イメージ
ＬＡ、ＬＢ…レーザ光
ＭＲ…測定可能範囲
ＭＲＳ…正反射面
ＭＤ…ドット
ＳＡ、ＳＢ…輝点
【図１】
2019090623.tif 000003
【図２】
2019090623.tif 000004
【図３】
2019090623.tif 000005
【図４】
2019090623.tif 000006
【図５】
2019090623.tif 000007
【図６】
2019090623.tif 000008
【図７】
2019090623.tif 000009
【図８】
2019090623.tif 000010
【図９】
2019090623.tif 000011
【図１０】
2019090623.tif 000012
【図１１】
2019090623.tif 000013
【図１２】
2019090623.tif 000014
【図１３】
2019090623.tif 000015
【図１４】
2019090623.tif 000016