(57)【要約】【課題】全数検査を可能とすることができる刻印検査装置を提供する。【解決手段】ステージ６３をレール６４に沿って移動しながら、スリット光３１をワーク１１の幅方向へライン状に照射しつつ、刻印面２に照射されたスリット光３１を第１及び第２ＣＣＤカメラ４１，４２で撮像して制御装置７１に取り込む。制御装置７１は、両ＣＣＤカメラ４１，４２で撮像されたスリット光３１の撮像位置１０１とステージ６３の移動位置とに基づいて刻印面２の三次元情報を演算する。そして、三次元情報が有する深さデータの変化を、深さに応じて濃くなる濃度の変化に変換して濃度画像を生成し、この濃度画像を用いて検査を行う。【選択図】図１
2008064637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な刻印面に刻印された刻印部を検査する刻印検査装置において、
前記刻印部を含む前記刻印面にスリット光をライン状に照射するスリット光照射手段と、
前記スリット光の照射位置を挟む位置に配置され、前記刻印面に照射された前記スリット光を撮像する複数のカメラと、
前記スリット光照射手段及び前記各カメラを前記スリット光が描くラインと直交する方向へ移動するステージと、
該ステージの移動位置及び前記各カメラで撮像された前記スリット光の撮像位置に基づいて前記刻印面の三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、
前記三次元情報が有する深さデータの変化を、深さに応じて濃くなる濃度の変化に変換して濃度画像を生成する濃度画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする刻印検査装置。
【請求項２】
前記濃度画像と予め登録された前記刻印部を構成する刻印文字のマスターデータとを比較照合して前記刻印部を検査する比較照合検査手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の刻印検査装置。
【請求項３】
前記濃度画像を二値化するとともに、前記刻印文字と認識された当該刻印文字の骨格線位置において深さデータを平均化することで当該刻印文字での深さを検査する平均化深さ検査手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の刻印検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刻印された文字などを検査する刻印検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属パーツ、金属プレートなどに刻印した際には、刻印文字を紙などに写し取って紙拓本を形成し、この紙拓本で写し取られた刻印文字の幅寸法から深さを想定していた。
【０００３】
また、刻印の深さを実測する方法としては、抜き取り検査を実施し、刻印されたプレートを切断し、その断面から深さを計測したり、極細の測定子を備えた専用ゲージを用いて測定を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した刻印文字の幅寸法から深さを想定する方法にあっては、手間が掛かるとともに、前記幅寸法と前記深さとが必ずしも一致するとは限らなかった。
【０００５】
また、専用ゲージを用いた方法では手間が掛かり全数検査が困難であるとともに、刻印されたプレートを切断する方法では、全数検査は不可能であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、全数検査を可能とすることができる刻印検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の刻印検査装置にあっては、平坦な刻印面に刻印された刻印部を検査する刻印検査装置において、前記刻印部を含む前記刻印面にスリット光をライン状に照射するスリット光照射手段と、前記スリット光の照射位置を挟む位置に配置され、前記刻印面に照射された前記スリット光を撮像する複数のカメラと、前記スリット光照射手段及び前記各カメラを前記スリット光が描くラインと直交する方向へ移動するステージと、該ステージの移動位置及び前記各カメラで撮像された前記スリット光の撮像位置に基づいて前記刻印面の三次元情報を取得する三次元情報取得手段と、前記三次元情報が有する深さデータの変化を、深さに応じて濃くなる濃度の変化に変換して濃度画像を生成する濃度画像生成手段と、を備えている。
【０００８】
すなわち、取得した濃度画像では、刻印部において、より深い部分が、より黒く画像化されるので、当該濃度画像を、前記刻印部の深さを測定する為の濃度画像として利用することができる。
【０００９】
また、前記刻印面に軽微な傷や汚れが存在する場合であっても、これらを刻印部と区別することができる。
【００１０】
一方、当該刻印検査装置は、前記スリット光の照射位置を挟む位置に配置された複数のカメラを備えており、各カメラで撮像した前記スリット光の撮像位置に基づいて前記刻印面の三次元情報を取得する。
【００１１】
このとき、前記刻印部は、前記刻印面に刻印されており、一台のカメラで前記スリット光の撮像位置を撮像する際に、例えば前記刻印部の底部側に前記スリット光が照射された場合、当該刻印部に生ずる段差によって前記スリット光を撮像することができない欠損部分が発生することがある。
【００１２】
しかし、本発明の刻印検査装置にあっては、異なる位置に配置された各カメラで撮像した前記スリット光の撮像位置に基づいて前記刻印面の三次元情報を取得するため、この欠損部分は、他のカメラから得られた前記スリット光の撮像位置情報によって補われる。
【００１３】
また、請求項２の刻印検査装置においては、前記濃度画像と予め登録された前記刻印部を構成する刻印文字のマスターデータとを比較照合して前記刻印部を検査する比較照合検査手段を備えている。
【００１４】
すなわち、刻印の深さデータに基づいて刻印文字の判断を行うことができるため、ノイズの影響を抑えることができる。また、深さに基づいて、刻印文字のＯＫ／ＮＧ判断が可能なため、製造品質データとして利用することができる。さらに、検出された刻印文字において、欠けの検査も行うことができる。
【００１５】
さらに、請求項３の刻印検査装置では、前記濃度画像を二値化するとともに、前記刻印文字と認識された当該刻印文字の骨格線位置において深さデータを平均化することで当該刻印文字での深さを検査する平均化深さ検査手段を備えている。
【００１６】
これにより、刻印文字の芯線部での深さを検査することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明の請求項１の刻印検査装置にあっては、取得した濃度画像を、刻印部の深さを測定する為の濃度画像として利用することができる。
【００１８】
このため、刻印部を紙などに写し取って紙拓本を形成し、この紙拓本で写し取られた刻印文字の幅寸法から深さを想定する従来や、専用ゲージを用いて一つずつ刻印部を計測する従来と比較して、作業性が向上する。また、刻印部が形成されたプレートを切断する測定方法と比較して、対象物を破壊すること無く、深さの測定を実施することができる。
【００１９】
したがって、これらの従来の方法では、不可能であった全数検査を可能とすることができる。
【００２０】
また、前記刻印面に軽微な傷や汚れが存在する場合であっても、これらを刻印部と区別することができる。このため、これらの傷や汚れを検査対象から除外することができ、刻印部の品質との対応関係をダイレクトに結びつけることができる。
【００２１】
一方、前記刻印検査装置は、前記スリット光の照射位置を挟む位置に配置された複数のカメラを備えており、各カメラで撮像した前記スリット光の撮像位置に基づいて前記刻印面の三次元情報を取得することができる。
【００２２】
このため、所定のカメラにおいて、前記刻印部に生ずる段差により前記スリット光を撮像することができない欠損部分が発生した場合であっても、この欠損部分を、他のカメラから得られた前記スリット光の撮像位置情報によって補うことができる。これにより、検査結果の信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
また、請求項２の刻印検査装置においては、刻印の深さデータに基づいて刻印文字の判断を行うことができるため、ノイズによる影響を受けにくい検査を実施することができる。
【００２４】
そして、深さに基づいて、刻印文字のＯＫ／ＮＧ判断を行うことができるので、これらを製造品質データとして利用することができる。さらに、検出された刻印文字において、欠けの検査も行うことができる。
【００２５】
さらに、請求項３の刻印検査装置では、前記刻印文字の芯線部での深さを検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる刻印検査装置１を示す図である。該刻印検査装置１は、平坦な刻印面２に刻印された刻印部３を検査する装置であり、その一例として、車台番号が刻印された短冊状のプレートの検査が挙げられるが、これに限定されるものでは無い。
【００２７】
このプレートからなるワーク１１は、図１の（ｂ）及び図２にも示すように、長方形状の金属板からなり、その刻印面２には、前記刻印部３が形成されている。この刻印部３は、複数の刻印文字１２，・・・によって構成されており、各刻印文字１２，・・・は、図２に示すように、前記刻印面２に打刻されたＶ字溝１３によって形成されている。
【００２８】
このＶ字溝１３は、平坦な底面２１を備えており、該底面２１に起立した対向する壁面２２，２２は、前記底面２１から前記刻印面２へ向かうに従って互いに離れるように傾斜している。この傾斜面からなる各壁面２２，２２は、前記刻印面２の垂線２３に対して所定角を成すように形成されており、この所定角は、約３０度に設定されている。
【００２９】
前記刻印検査装置１は、図１の（ａ）に示したように、前記ワーク１１の刻印面２にスリット光３１を照射するレーザー装置３２を備えており、該レーザー装置３２は、前記ワーク１１の前記刻印部３を含む前記刻印面２に前記スリット光３１をライン状に照射するように構成されている。
【００３０】
前記レーザー装置３２は、前記スリット光３１を前記垂線２３と並行に照射できるように照射位置３５の真上に配置されており、当該スリット光３１は、前記刻印面２に対して垂直になるように構成されている。これにより、前記スリット光３１は、Ｖ字状の前記刻印文字１２の壁面２２，２２や底面２１等の総てを、遮られることなく照射できるように構成されている。
【００３１】
また、前記刻印検査装置１は、前記刻印面２に照射された前記スリット光３１を撮像する第１ＣＣＤカメラ４１と第２ＣＣＤカメラ４２とを備えており、両ＣＣＤカメラ４１，４２は、前記スリット光３１の前記照射位置３５を挟む位置に配置されている。
【００３２】
すなわち、前記第１ＣＣＤカメラ４１は、前記照射位置３５を境として図１中右方に配置されており、この第１ＣＣＤカメラ４１は、前記刻印面２の画像を図１中右斜め上方から取得するように構成されている。また、前記第２ＣＣＤカメラ４２は、前記照射位置３５を境として図１中左方に配置されており、この第２ＣＣＤカメラ４２は、前記刻印面２の画像を図１中左斜め上方から取得するように構成されている。
【００３３】
前記第１ＣＣＤカメラ４１は、その光軸５１が前記垂線２３に対して図１中時計回り方向へ所定角βを成すように配置されており、前記第２ＣＣＤカメラ４２は、その光軸５２が前記垂線２３に対して図１反中時計回り方向へ所定角αを成すように配置されてる。ここで、本実施の形態において、前記所定角αと前記所定角βとは、同じ角度に設定されているが、異なる角度に設定しても良い。
【００３４】
前記レーザー装置３２及び前記両ＣＣＤカメラ４１，４２は、アーム６１，６１を介して走査ユニット６２のステージ６３に支持されている。該ステージ６３は、前記ワーク１１の長さ方向に沿って延在するレール６４に移動自在に支持されており、前記ステージ６３を図外の駆動機構によって前記レール６４に沿って駆動できるように構成されている。
【００３５】
そして、前記レーザー装置３２と前記両ＣＣＤカメラ４１，４２と前記走査ユニット６２とは、コンピュータ等で構成された制御装置７１に接続されており、該制御装置７１は、前記レーザー装置３２及び前記走査ユニット６２に対して制御信号を出力するように構成されている。
【００３６】
これにより、前記レーザー装置３２から出力される前記スリット光３１を、前記ワーク１１の幅方向に延在するライン状に照射できるように構成されており、前記ステージ６３を前記レール６４に沿って図１中左方から右方へ移動することによって、前記レーザー装置３２と前記両ＣＣＤカメラ４１，４２とを、前記ワーク１１の長さ方向、すなわち前記スリット光３１が描くラインと直交する方向へ移動できるように構成されている。
【００３７】
前記制御装置７１は、前記各ＣＣＤカメラ４１，４２からの画像を解析して前記ワーク１１を検査するように構成されており、その検査結果を、ハードディスク等の記憶装置に記憶するとともに、図外のモニター等に出力できるように構成されている。前記記憶装置には、前記刻印部３を構成する総ての刻印文字１２，・・・の形状のデータがマスターデータとして記憶されているとともに、基準溝が形成されたマスタープレートを事前に測定した際に、深さを演算する為に用いる基準値が記憶されている。
【００３８】
以上の構成において、前記刻印検査装置１で検査を実施する際の動作を順を追って説明する。
【００３９】
すなわち、前記ワーク１１の検査を開始すると、前記制御装置７１は、制御信号を走査ユニット６２に出力して前記ステージ６３を前記レール６４に沿って移動しながら、前記レーザー装置３２に制御信号を出力してスリット光３１を前記ワーク１１の幅方向へライン状に照射しつつ、前記ワーク１１の前記刻印面２に照射された前記スリット光３１を前記第１及び第２ＣＣＤカメラ４１，４２で撮像して前記制御装置７１に取り込む。
【００４０】
すると、前記制御装置７１では、前記両ＣＣＤカメラ４１，４２で撮像された前記スリット光３１の撮像位置１０１と、該撮像位置１０１でのスリット光３１の受光強度とを計測し、前記ステージ６３の移動位置と前記スリット光３１の撮像位置１０１と受光強度とを関連付けて記憶装置に記憶するとともに、前記ステージ６３の移動位置と前記両ＣＣＤカメラ４１，４２での前記撮像位置１０１とに基づいて、前記刻印面２の三次元情報を演算して前記記憶装置に記憶する。
【００４１】
ここで、ライン状に照射されたスリット光３１は、前記刻印面２の凹凸に沿って照射され、この凹凸に応じて前記撮像位置１０１が変化する。このため、前記制御装置７１では、三角測量の原理を用いた三次元計測手法の一つである光切断法で演算することによって、前記刻印面２の三次元情報を取得することができる。
【００４２】
そして、各ＣＣＤカメラ４１，４２で取得した三次元情報を前記受光強度に応じて平滑化した後、当該三次元情報が有する深さデータの変化を濃度の変化に変換することによって、各ＣＣＤカメラ４１，４２で取得した情報から二次元画像を形成する。
【００４３】
このとき、前記照射位置３５にある前記刻印部３は、前記刻印面２に刻印されており、一台のＣＣＤカメラで前記スリット光３１の撮像位置１０１を撮像する際に、例えば前記刻印部３を構成する刻印文字１２の底部側に前記スリット光３１が照射された場合、当該刻印文字１２に生ずる段差によって前記スリット光３１を撮像することができない欠損部分が発生することがある。
【００４４】
しかし、本実施の形態の刻印検査装置１にあっては、異なる位置に配置された二台のＣＣＤカメラ４１，４２によって撮像した前記スリット光３１の撮像位置１０１に基づいて前記刻印面２の三次元情報を取得するため、この欠損部分を、他のカメラから得られた前記スリット光３１の撮像位置情報によって補うことができる。
【００４５】
すなわち、図２は、前記照射位置３５より図１中右方に配置された前記第１ＣＣＤカメラで「Ｅ」の文字画像を取得した第１カメラ映像１１１と、前記照射位置３５より図１中左方に配置された前記第１ＣＣＤカメラ４２で同じ「Ｅ」の文字画像を取得した第２カメラ映像１１２とを示す図であり、前記第１ＣＣＤカメラ４１で取得した前記第１カメラ映像１１１では、当該刻印文字１２の底部側に照射された前記スリット光３１の照射位置３５を撮像する際に、「Ｅ」の縦線部分を形成するＶ字溝１３の右上縁１１３が当該第１ＣＣＤカメラ４１の光軸５１と交差することによって、この部位が欠損部分１１４として黒く表示されている。また、前記第２ＣＣＤカメラ４２で取得した前記第２カメラ映像１１２では、当該刻印文字１２の底部側に照射された前記スリット光３１の照射位置３５を撮像する際に、「Ｅ」の縦線部分を形成するＶ字溝１３の左上縁１１５が当該第２ＣＣＤカメラ４２の光軸５２と交差することによって、この部位が欠損部分１１６として黒く表示されている。
【００４６】
これら前記両ＣＣＤカメラ４１，４２から前記第１及び第２カメラ映像１１１，１１２を取得した前記制御装置７１は、両カメラ映像を１１１，１１２を合成することによって、互いの欠損部分１１４，１１６を補正して、図３に示すように、欠損部分１１４，１１６が補われた合成画像１２１を形成し、これを前記記憶装置に記憶するとともに、図外のモニターに表示する。これにより、以降の処理で行われる検査結果の信頼性の向上を図ることができる。
【００４７】
そして、前記三次元情報が有する深さデータの変化を、深さに応じて濃くなる濃度の変化に変換することによって、前記合成画像１２１から濃度画像１３１を生成し、この濃度画像１３１を、前記記憶装置に記憶するとともに、図外のモニターに表示する。
【００４８】
これにより、取得した濃度画像１３１では、前記刻印部３において、より深い部分が、より黒く画像化されるので、当該濃度画像１３１を、前記刻印部３の深さを測定する為の濃度画像として利用することができる。
【００４９】
このため、刻印部を紙などに写し取って紙拓本を形成し、この紙拓本で写し取られた刻印文字の幅寸法から深さを想定する従来や、専用ゲージを用いて一つずつ刻印部を計測する従来と比較して、作業性が向上する。また、刻印部が形成されたプレートを切断する測定方法と比較して、対象物を破壊すること無く、深さの測定を実施することができる。
【００５０】
したがって、これらの従来の方法では、不可能であった全数検査を可能とすることができる。
【００５１】
また、前記刻印面２に軽微な傷や汚れが存在する場合であっても、これらを刻印部３と区別することができる。このため、これらの傷や汚れを検査対象から除外することができ、前記刻印部３の品質との対応関係をダイレクトに結びつけることができる。
【００５２】
そして、前記制御装置７１は、取得した前記濃度画像１３１を、予め記憶装置に登録された刻印文字１２を示すマスターデータと順次比較照合して、前記刻印面２に形成された刻印部３を検査する。これにより、どの位置に、どの刻印文字１２が刻印されているかを検査するとともに、この検査結果を前記記憶装置に記憶して前記モニターに表示する。
【００５３】
このように、刻印の深さデータに基づいて前記刻印文字１２の判断を行うことができるため、ノイズによる影響を受けにくい検査を実施することができる。
【００５４】
また、深さに基づいて、前記刻印文字１２のＯＫ／ＮＧ判断が可能なため、製造品質データとして利用することができる。さらに、検出された刻印文字１２において、欠けの検査も行うことができる。
【００５５】
次に、前記濃度画像１３１を二値化することで平坦な刻印面２と刻印された刻印部３とを区分し、所定の刻印文字１２と認識された当該刻印文字１２の骨格線位置、すなわち認識された刻印文字１２の中心線が構成する骨格線位置における深さデータを平均化することで、前記刻印面２から当該刻印文字１２の底面２１までの相対的な深さを算出した後、前記記憶手段に記憶された前記基準値を乗数として用いることによって、この相対深さから当該刻印文字１２での深さ寸法を算出し、これを前記記憶装置に記憶して前記モニターに表示する。
【００５６】
これにより、前記刻印文字１２の芯線部での深さを検査することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、二台のＣＣＤカメラ４１，４２を用いた場合を例に挙げて説明しがが、これに限定されるものでは無く、さらに複数のＣＣＤカメラを用いて検査しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、（ａ）はブロック図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線から見た状態を示す平面図である。
【図２】同実施の形態の各ＣＣＤカメラで取得されたワークの映像を示す説明図である。
【図３】同実施の形態で得られた合成画像及び濃度画像を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    刻印検査装置
２    刻印面
３    刻印部
１１    ワーク
１２    刻印文字
２２    壁面
２３    垂線
３１    スリット光
３２    レーザー装置
３５    照射位置
４１    第１ＣＣＤカメラ
４２    第２ＣＣＤカメラ
５１    光軸
５２    光軸
６３    ステージ
７１    制御装置
１０１    撮像位置
１１１    第１カメラ映像
１１２    第２カメラ映像
１２１    合成画像
１３１    濃度画像
【図１】
2008064637.tif 000003
【図２】
2008064637.tif 000004
【図３】
2008064637.tif 000005