(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させ、この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を遮断し、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光の大部分を透過させ、この透過光の強度を測定し、この測定された透過光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査することを特徴とする刻印文字の検査方法。
【請求項２】
検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させる投光手段と、
前記検査対象物で反射した反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を遮断し、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光の大部分を透過させ、この透過光の強度を測定する測定手段と、
この測定手段で測定された前記透過光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段とを具備することを特徴とする刻印文字の検査装置。
【請求項３】
投光手段は、直線偏光を出射するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの出射光をほぼ平行光とするコリメートレンズと、このコリメートレンズを透過した直線偏光を光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光に変換する位相差板とで構成され、
測定手段は、検査対象物からの反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を直線偏光に変換する位相差板と、この位相差板により変換された直線偏光を遮断する偏光板と、この偏光板を透過する光を集光するレンズと、このレンズを透過する光の強度を測定する受光部とで構成されていることを特徴とする請求項２記載の刻印文字の検査装置。
【請求項４】
検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させ、この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１と異なるように、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光に分離し、この分離された夫々の偏光成分の直線偏光の強度を測定し、この測定された夫々の偏光成分の直線偏光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査することを特徴とする刻印文字の検査方法。
【請求項５】
検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させる投光手段と、
前記検査対象物で反射した反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１と異なるように、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光に分離し、この分離された夫々の偏光成分の直線偏光の強度を測定する測定手段と、
この測定手段で測定された夫々の偏光成分の直線偏光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段とを具備することを特徴とする刻印文字の検査装置。
【請求項６】
投光手段は、直線偏光を出射するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの出射光をほぼ平行光とするコリメートレンズと、このコリメートレンズを透過した直線偏光を光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光に変換する位相差板とで構成され、
測定手段は、検査対象物からの反射光を集光するレンズと、このレンズの透過光をＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光に分離するビームスプリッターと、このビームスプリッターを透過するＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度を測定する受光部とで構成され、
前記測定手段は、前記反射光を集光するレンズの透過光のうち、文字の非刻印部分で正反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は１と異なるように、前記ビームスプリッターのＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏光方位角が調節されていることを特徴とする請求項５記載の刻印文字の検査装置。
【請求項７】
投光手段及び測定手段は、測定位置制御手段に装着されることにより、所定速度で所定方向に移動しながら刻印文字からの反射光を測定するように構成されていることを特徴とする請求項２又は５に記載の刻印文字の検査装置。
【請求項８】
検査手段は、認識された文字を保存するためのデータ保存手段を具備していることを特徴とする請求項２又は５に記載の刻印文字の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する刻印文字の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディのフレームには、例えばエンジンルームのフロントワイパーの下方やドライバーシードの下方等の位置に、車体番号が刻印されている。自動車の組立工場では、図８に示すように、先端部１００に打刻機１０１が装着された多関節ロボット１０２が設置されている。打刻機１０１及び多関節ロボット１０２は、作業者の側に備えられた図示しない制御装置により遠隔操作で制御され、この制御装置に設定された車体番号に基づいて、フレーム１０３に車体番号を刻印するようになっている。
【０００３】
そして、フレーム１０３に車体番号が刻印されると、作業者により、制御装置に設定された車体番号の文字が正確に刻印されていることを確認するための検査が行われる。この検査は、従来より、例えば図９に示すように、打刻機１０１でフレーム１０３に車体番号を刻印する際に、打刻機１０１とフレーム１０３との間にロール状の紙テープ１０４を挟み、打刻時にこの紙テープ１０４にも車体番号を刻印し、この紙テープ１０４に刻印された車体番号の文字を確認する方法で行われていた。そして、一本のロール状の紙テープ１０４に、複数のフレーム１０３の車体番号の文字が刻印されるようになっており、この紙テープ１０４を保存することにより、製造した複数のフレーム１０３の車体番号の管理が行われていた。
【０００４】
しかしながら、このような紙テープ式による検査方法では、紙テープ１０４を巻き取る専用の装置や、紙テープ１０４に刻印された車体番号の文字を検査する専用の装置が必要であり、しかも、これらの装置は高価であり、その維持管理にコストがかかるという問題があった。また、紙テープ１０４の交換作業等が必要であり、作業効率が低下するという問題もあった。
【０００５】
そこで、最近では、この紙テープ式による刻印文字の検査方法に代わり、光学式による刻印文字の検査方法が取り入れられるようになってきている。図１０は、光学式による刻印文字の検査方法の概略を示すものである。この光学式による刻印文字の検査方法では、まず、照明として例えば蛍光灯１０５から出射する光を、フレーム１０３に刻印された車体番号の文字付近に照射して反射させ、この反射光をレンズ１０６で集光する。そして、この集光した光を、複数の受光素子を平面状に配列したエリアセンサ１０７の各受光素子で受光し、各受光素子毎に受光した光の強度を測定する。
【０００６】
次に、図示しない検査手段において、測定した光の強度に基づいて、２値化処理を行い、車体番号の文字を認識するための文字画像を生成し、文字画像データとして保存する。そして、この文字画像データに基づいて、文字認識処理を行い、刻印された車体番号の文字を検出する。次に、この検出された車体番号の文字と、制御装置に設定された車体番号の文字とを比較し、一致していることを確認する検査を行う。これら文字画像データ及び検査結果は、図示しないモニタ上に表示される。このようにして、所定の文字として制御装置に設定された文字がフレーム１０３に正確に刻印されていることを確認する検査が行われる。
【特許文献１】特開２００２−５８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この光学式による刻印文字の検査方法では、蛍光灯１０５からフレーム１０３に照射する光の光量の多少により、フレーム１０３からの反射光が強すぎたり弱すぎたりして、文字の刻印部分と非刻印部分との区分が正確に行えず、車体番号の文字の認識が正確にできない場合があった。また、フレーム１０３の組み立て工程中には、フレーム１０３の表面に油膜や水が付着する場合もあり、このような油膜や水により、フレーム１０３からの反射光の強度に変動が生じ、車体番号の文字の認識精度が下がる場合もあった。更に、フレーム１０３の形状によっては、刻印文字付近に凹凸面があるものもあり、この凹凸面の反射光の強度の変動により、車体番号の文字の認識精度が下がる場合もあった。このように、従来の光学式による刻印文字の検査方法では、検査対象物に刻印された文字を認識する精度が低いという欠点があった。
【０００８】
そこで、本出願人は、刻印文字に反射された光の偏光状態が変化することに着目し、特許文献１のものを先に出願した。この出願は、刻印文字に直線偏光を照射し、その偏光状態が刻印文字で変化して無偏光状態となることに着目してなされたもので、刻印文字で変化した無偏光状態の光を検出することにより当該刻印文字を検出するものである。
【０００９】
ところが、実際の検査装置で刻印文字を検出した結果、入射面と直交する成分であるＳ偏光と、入射面内の成分であるＰ偏光が刻印で反射する際の光反射の事情により、刻印文字の検出が不確実となることが判明した。つまり、直線偏光が刻印文字で反射する際に、Ｓ偏光となる関係で直線偏光が反射したときは正反射となり、Ｓ偏光の偏光状態が保持されることから、Ｓ偏光が反射する部位の検出が困難となる。また、Ｐ偏光となる関係で直線偏光が反射したときにブリュースター角であったときは、反射率が大きく低下することから、Ｐ偏光がブリュースター角で反射する部位の検出が困難となる。
【００１０】
具体的には、直線偏光の偏光方向が図１１に示す方向Ａであった場合に、刻印文字（図中では「Ｏ」文字）に対して直線偏光がＳ偏光となる部位（図中にＢで示す）及びＰ偏光となる部位（図中にＣで示す）における検出光量が大きく減衰してしまい、刻印文字の検出が困難となる。
【００１１】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、検査対象物に光を照射して反射して偏光状態が変化した光を検出することにより刻印文字を検査する場合に、刻印文字の部位にかかわらず確実に検出することができる刻印文字の検査方法及び検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の刻印文字の検査方法は、検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させ、この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を遮断し、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光の大部分を透過させ、この透過光の強度を測定し、この測定された透過光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の刻印文字の検査装置は、検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させる投光手段と、前記検査対象物で反射した反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を遮断し、前記文字の刻印部分で乱反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光の大部分を透過させ、この透過光の強度を測定する測定手段と、この測定手段で測定された前記透過光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の刻印文字の検査装置は、投光手段は、直線偏光を出射するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの出射光をほぼ平行光とするコリメートレンズと、このコリメートレンズからの直線偏光を光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光に変換する位相差板とで構成され、測定手段は、検査対象物からの反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光を直線偏光に変換する位相差板と、この位相差板により変換された直線偏光を遮断する偏光板と、この偏光板を透過する光を集光するレンズと、このレンズを透過する光の強度を測定する受光部とで構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の刻印文字の検査方法は、検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させ、この反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比は１と異なるように、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光に分離し、この分離された夫々の偏光成分の直線偏光の強度を測定し、この測定された夫々の偏光成分の直線偏光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の刻印文字の検査装置は、検査対象物に刻印された文字に光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光を照射して反射させる投光手段と、前記検査対象物で反射した反射光のうち、前記文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態が保持された円偏光または楕円偏光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で反射することにより、照射した円偏光または楕円偏光の偏光状態から変化した部分偏光状態の光のうち第１の偏光成分と第２の偏光成分の光の強度比は１と異なるように、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光に分離し、この分離された夫々の偏光成分の直線偏光の強度を測定する測定手段と、この測定手段で測定された夫々の偏光成分の直線偏光の強度に基づいて、刻印された前記文字を認識し、この認識された前記文字と所定の文字との比較により、この所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する検査手段とを具備することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の刻印文字の検査装置は、投光手段は、直線偏光を出射するコヒーレンス光源と、このコヒーレンス光源からの出射光をほぼ平行光とするコリメートレンズと、このコリメートレンズからの直線偏光を光の進行と共に方位角度が回転する円偏光または楕円偏光に変換する位相差板とで構成され、測定手段は、検査対象物からの反射光を集光するレンズと、このレンズの透過光をＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光に分離するビームスプリッターと、このビームスプリッターを透過するＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度を測定する受光部とで構成され、前記測定手段は、前記反射光を集光するレンズの透過光のうち、文字の非刻印部分で正反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は１となり、前記文字の刻印部分で乱反射する光のＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比は１と異なるように、ビームスプリッターのＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏光方位角が調節されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の刻印文字の検査装置は、投光手段及び測定手段は、測定位置制御手段に装着されることにより、所定速度で所定方向に移動しながら刻印文字からの反射光を測定するように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の刻印文字の検査装置は、検査手段は、認識された文字を保存するためのデータ保存手段を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１または２記載の発明によれば、検査対象物からの反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態の保持された光を遮断し、文字の刻印部分で反射することにより部分偏光状態となった光の大部分を透過させた光の強度を測定することにより、検査対象物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確に区分することができるので、刻印された文字が正確に認識でき、所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する精度を上げることができる。しかも、検査対象物の刻印部分で反射される光の偏光状態が方位角度の影響を受けることがないので、検査対象物に刻印された文字を正確に検出でき、検査精度を高い状態に維持することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、偏光板を透過した光の強度を測定することにより、検査対象物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確に区分することができる。これにより、検査装置の構成が簡単になり、部品点数が少なくて済むので、刻印文字の検査装置の製造コストを下げることができる。
【００２２】
請求項４または５記載の発明によれば、検査対象物からの反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射する光、及び文字の刻印部分で反射する光の夫々の第１の偏光成分と第２の偏光成分の直線偏光の強度比が変わるように、前記反射光を第１の偏光成分と第２の偏光成分の光に分離したので、これら第１の偏光成分及び第２の偏光成分の直線偏光の強度を測定することにより、検査対象物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確に区分することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、ビームスプリッターで分離されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比を求めることにより、検査対象物の文字の刻印部分と非刻印部分とを正確に区分することができる。
【００２４】
請求項７記載の発明によれば、例えば投光手段及び測定手段を１つのセンサヘッド内に収容し、このセンサヘッドを測定位置制御手段で移動させながら、検査対象物からの反射光を測定することにより、投光手段及び測定手段を検査対象物に接近させて、検査対象物に刻印された文字の検査をすることができ、これにより、刻印された文字の認識が正確になり、所定の文字が検査対象物に正確に刻印されていることを検査する精度を上げることができる。しかも、投光手段及び測定手段を検査対象物に接近させることにより、投光手段から出射する光の光量を大きくせずに済む。また、所定の文字の文字数に応じてセンサヘッド（投光手段及び測定手段）を移動させればよいので、効率よく刻印文字の検査をすることができる。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、データ保存手段を設けるだけで、複数の検査対象物に刻印された文字の管理が容易になり、刻印された文字の管理をするための例えば特別な装置や管理場所を設けなくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について、図１乃至５を参照して説明する。
まず、図２は、自動車のボディのフレーム１に車体番号を刻印する打刻機２、及びフレーム１に刻印された車体番号の文字を検査する刻印文字の検査装置３（後述）の設置の概略を示すものである。自動車工場において、フレーム１の組立現場には、先端部４の位置制御が可能な多関節ロボット５が設置されている。この先端部４には、打刻機２、後述する投光手段６、測定手段７及び精密ステージ台８ａが装着されている。多関節ロボット５の設置場所の近傍には、多関節ロボット５の動作を制御する制御装置９と、検査装置３の一部である後述するパソコン１９が設置されている。
【００２７】
打刻機２及び多関節ロボット５は、作業者の側に備えられた制御装置９（図１参照）により遠隔操作で制御され、制御装置９に入力されたプログラムに従って、所定の動作を行うようになっている。例えば、車体番号をフレーム１に刻印するためのプログラムを実行させた場合には、作業者がフレーム１に刻印する車体番号の文字を制御装置９に設定することにより、多関節ロボット５は、例えばエンジンルームのフロントワイパーが装着される部分の下方の位置に先端部４を移動させ、打刻機２は、フレーム１のこの位置に、設定された車体番号の文字の刻印を行う。
【００２８】
次に、図１は、検査装置３の構成を示すものである。
センサヘッド１０は、金属板で直方体形状に形成されている。センサヘッド１０の１つの側壁面には、長方形状の開口部１１が形成されており、この開口部１１には、照射した光を透過できる色付きのガラス板１２が装着されている。また、センサヘッド１０内には、投光手段６及び測定手段７が装着されている。
【００２９】
投光手段６は、コヒーレンス光源たる半導体レーザー１３と、この半導体レーザー１３の出射端の近傍に設置されたレンズ１４と、位相差板（１／４波長板）６ａとで構成されている。半導体レーザー１３から出射するレーザー光は、偏光方位角が所定の方位角に揃った直線偏光であり、このレーザー光は、レンズ１４でほぼ平行光にされた状態で位相差板６ａに入射する。位相差板６ａは、レンズ１４を通過した直線偏光が入射する方位角度が高速軸と低速軸（高速軸に対して９０度傾いている）との中間の４５度となうように設置されている。これにより、直線偏光は、位相差板６ａを通過する際に、光の進行と共に方位角度が回転する円偏光（図５参照）に変換され、その後に、図示しない光学手段により投光手段６とフレーム１との距離が所定の距離になったときに、フレーム１の所定の面積（刻印された文字周辺）に照射されるようになっている。
【００３０】
このフレーム１は、亜鉛メッキ処理されているため、フレーム１の表面は一様に滑らかな状態になっている。そのため、投光手段６からフレーム１にレーザー光が照射されて反射する光は、偏光状態が保持されて、偏光方位角が光の進行と共に方位角度が回転する円偏光となる。ところが、このフレーム１の文字が刻印された部分は、打刻時に極端な凹部ができ、さらに表面に細かな傷が生成されるため、この部分の形状及び表面は改質されている。そのため、投光手段６からこの文字の刻印された部分にレーザー光が照射されると、レーザー光は、表面に生成された凹形状及び細かな傷により、円偏光状態から変化し、且つ散乱しながら乱反射する。よって、この文字の刻印された部分から反射する光は、円偏光状態から変化した部分円偏光状態の光を含む偏光方位角が不規則な状態の光、即ち部分偏光状態の光となる。従って、投光手段６からフレーム１の刻印された文字周辺にレーザー光が照射された場合には、文字が刻印された部分（刻印部分）からは部分偏光状態の光が反射し、文字が刻印されていない部分（非刻印部分）からは円偏光が反射する。
【００３１】
測定手段７は、次のようにして構成されている。位相差板７ａは、偏光板１５の偏光方向が位相差板６ａの高速軸と低速軸との中間の４５°となるように配置されており、フレーム１で正反射した円偏光が位相差板１５ａを通過する際に直線偏光に変換され、その状態で偏光板１５を通過する。偏光板１５は位相差板から出てきた直線方向と９０°ずれた角度にあるため、偏光板１５を透過する光は、文字の刻印部分で乱反射する部分偏光状態の光のみとなり、文字の非刻印部分で正反射する円偏光は遮断される。尚、レーザー光の光量変動、フレーム１表面への油膜や水の付着、フレーム１の凹凸形状等が生じても、文字の非刻印部分で正反射する円偏光状態が変化しない範囲であれば、文字の非刻印部分で正反射する円偏光は遮断される。
【００３２】
偏光板１５の近傍には、偏光板１５を透過した光を集光するためのレンズ１６が設置されている。レンズ１６の近傍には、ラインセンサ１７が設置されており、レンズ１６で集光した光が照射される。ラインセンサ１７は、所定数の受光素子（図示せず）が直線状に一列に配置されて構成されており、各受光素子で受光した光は、その光の強度に応じた所定の電圧振幅を有するアナログ信号に変換されて、１受光素子毎に順次出力される。このアナログ信号は、センサヘッド１０内に設置されたアンプ１８に出力される。アンプ１８では、このアナログ信号が、所定の電圧振幅に増幅されて、多関節ロボット５（図２参照）のアーム内を通る図示しない信号線を介して、検査手段たるパソコン１９に出力される。これら位相差板７ａ、偏光板１５、レンズ１６、ラインセンサ１７及びアンプ１８で、測定手段７が構成されている。
【００３３】
図３は、測定位置制御手段８の構成を示すものである。台座２０は、鋼板により、凹型に形成されている。台座２０の両端の凸部２１及び２２の夫々対向する側壁面２１ａ及び２２ａの中央下部には、円形状の穴が開けられており、これらの穴を通るようにして、中央の凹部２３の上面２３ａ上方に、ネジシャフト２４が装着されている。また、直方体形状に形成されたステージ２５の底面には、図示しないボールを備えたネジ受けが装着されており、ネジシャフト２４がこのネジ受けに係合するように取り付けられて、ステージ２５がネジシャフト２４の上部に装着されている。これらネジシャフト２４とステージ２５で、ボールネジ機構が構成されており、ネジシャフト２４を回転させることにより、ステージ２５が台座２０の両端の凸部２１或いは２２方向に移動するようになっている。
【００３４】
また、台座２０の一方側の端の凸部２１には、ネジシャフト２４を回転させるための図示しないステッピングモータ及び動力伝達手段が内蔵されており、後述するコントローラ２６（図１参照）からの指令により、ネジシャフト２４の回転が制御され、ステージ２５の位置が制御されるようになっている。
【００３５】
また、ステージ２５には、Ｌ字形状の支持部材２７が装着されており、支持部材２７の上部には、センサヘッド１０が装着されている。これら台座２０、ネジシャフト２４、ステージ２５、支持部材２７、図示しないステッピングモータ及び動力伝達手段により、精密ステージ台８ａが構成されている。そして、これら投光手段６、測定手段７及び精密ステージ台８ａは、図２に示すように、多関節ロボット５の先端部４に装着されている。
【００３６】
また、図１に示すように、パソコン１９の側には、ステージ２５の位置を制御するためのコントローラ２６及びドライバ２８が設置されており、パソコン１９とコントローラ２６とは、速度制御信号の通信をするように接続されており、コントローラ２６で生成された駆動信号は、ドライバ２８に出力されるようになっている。そして、ドライバ２８から出力される駆動信号は、多関節ロボット５（図２参照）のアーム内を通る図示しない信号線を介して、台座２０内に設けられたステッピングモータに接続されている。これら精密ステージ台８ａ、コントローラ２６及びドライバ２８で測定位置制御手段８が構成されている。
【００３７】
尚、投光手段６、測定手段７及び精密ステージ台８ａの動力源は図示しない制御電源回路で生成され、この生成された電源は、多関節ロボット５（図２参照）のアーム内を通る図示しない動力線を介して、投光手段６、測定手段７及び精密ステージ台８ａに供給される。
【００３８】
パソコン１９には、刻印文字の検査用プログラムがインストールされており、後述する検査条件の設定や、検査結果の表示をするためのモニタ２９が接続されている。また、パソコン１９は、制御装置９と信号線で接続されており、双方向に通信が行われるようになっている。更に、パソコン１９内に内蔵されている図示しないハードディスクは、データ保存手段として使用されるようになっている。そして、これら投光手段６、測定手段７、測定位置制御手段８、パソコン１９で検査装置３が構成されている。
【００３９】
次に、検査装置３の作用について、図４をも参照して説明する。
図４は、パソコン１９にインストールされた検査用プログラムのフローチャートを示すものである。検査用プログラムをスタートさせると、まず、ステップＳ１において、検査条件の設定が行われる。検査条件として、精密ステージ台８ａのステージ２５の移動速度、及び後述するライン走査測定時の測定間隔を設定するようになっている。設定を行わない場合は、デフォルト値が使用される。この検査条件の設定が完了すると、ステップＳ２に移行する。
【００４０】
ステップＳ２では、制御装置９に対して、制御装置９に設定された車体番号の文字の例えばアスキーコード（以下、このアスキーコードを文字情報と称す）の要求が行われ、これに応答して制御装置９から送信される文字情報を受信して、パソコン１９内に設けられた図示しないメモリへの記録が行われる。この通信が完了すると、ステップＳ３に移行する。
【００４１】
ステップＳ３では、制御装置９に対して、制御装置９に設定された文字のフレーム１への刻印の完了通知の要求が行われる。制御装置９からは、この要求に対して、既に刻印が完了している場合には、刻印完了を通知する信号が送信され、まだ刻印が完了していない場合には、完了した時点で刻印完了を通知する信号が送信される。そして、パソコン１９では、制御装置９から刻印完了を通知する信号を受信すると、刻印文字の検査を開始してもよいと判断して、ステップＳ４に移行する。
【００４２】
ステップＳ４では、制御装置９に対して、刻印文字の検査開始を通知する信号が送信される。制御装置９では、この検査開始を通知する信号を受信すると、先端部４に装着された投光手段６及び測定手段７が、刻印文字の最初の文字を測定するための位置に配置されるように、多関節ロボット５の駆動制御が行われる。そして、この配置が完了した時点で、制御装置９からは、配置完了を通知する信号が送信される。パソコン１９では、制御装置９から配置完了を通知する信号を受信することにより、ライン走査測定が開始される。
【００４３】
ライン走査測定は、まず、ステップＳ１において設定されたステージ２５の移動速度に基づいて、速度制御信号が生成され、この速度制御信号がコントローラ２６に出力される。コントローラ２６では、この速度制御信号に基づいて、駆動信号が生成され、この駆動信号は、ドライバ２８を介して、精密ステージ台８ａに出力される。精密ステージ台８ａでは、ステージ２５が、この速度制御信号に基づいた速度で移動する。
【００４４】
そして、ラインセンサ１７では、ステージ２５が所定速度で移動する状態で、ステップＳ１において設定された測定間隔に基づいて、フレーム１からの反射光の測定が行われる。この測定により、ラインセンサ１７の各受光素子に検出された光は、アナログ信号に変換される。このアナログ信号は、直線状に配置された全受光素子の一方の端から順番に所定の時間間隔で出力され、アンプ１８で所定の電圧振幅に増幅され、パソコン１９でＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換され、パソコン１９内の図示しないメモリに順次記録される。このようにして、ラインセンサ１７の全受光素子で検出された光に対応した全デジタル信号が記録される。
【００４５】
このようにライン走査測定は、設定された移動速度でステージ２５を移動させながら、設定された測定間隔でフレーム１からの反射光の測定をするようにして行われる。このライン走査測定は、全ての刻印文字部分の反射光測定が完了するまで行われる。そして、ライン走査測定が完了すると、ステップＳ５に移行する。
【００４６】
ステップＳ５では、メモリに記録された全デジタル信号の２値化処理が行われる。この２値化処理は、例えば、デジタル信号の値と所定のしきい値とを比較して、このデジタル信号が、所定のしきい値と等しい又は大きい場合は、‘１’とし、デジタル信号の値が、所定のしきい値より小さい場合は、‘０’とするようにして行われる。これにより、全デジタル信号が、文字の非刻印部分で正反射した光に対応するものなのか、文字の刻印部分で乱反射した光に対応するものなのかが明確に区分される。即ち、この２値化処理により生成されたデジタル信号は、測定された車体番号の文字画像を表すものとなる。以下、このデジタル信号を文字画像データと呼ぶこととする。そして、この２値化処理が完了すると、ステップＳ６へ移行する。
【００４７】
ステップＳ６では、文字画像データのハードディスクへの記録が行われる。また、この文字画像データに基づいて、測定された車体番号の文字がモニタ２９に表示される。そして、ステップＳ７へ移行する。
ステップＳ７では、この文字画像データに基づいて、文字認識処理による測定された車体番号の文字の検出が行われ、この文字に対応するアスキーコードが抽出される。そして、ステップＳ８へ移行する。
【００４８】
ステップＳ８では、制御装置９に設定された車体番号の文字のアスキーコードと、ステップＳ７で抽出されたアスキーコードとの比較が行われる。もし、両アスキーコードが一致していれば、フレーム１には、制御装置９に設定された車体番号の文字が正確に刻印されていると判定し、もし、両アスキーコードが一致していなければ、フレーム１には、制御装置９に設定された車体番号の文字が正確に刻印されていないと判定する。そして、ステップＳ９に移行する。
【００４９】
ステップＳ９では、ステップＳ８で判定された結果がモニタ２９に表示される。また、制御装置９に設定された文字、及びステップＳ７で推定されたアスキーコードに対応した文字もモニタ２９に表示される。そして、ステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、制御装置９に対して、新たに別フレームに車体番号を刻印するかの確認が行われる。制御装置９から、新たに別フレームに車体番号を刻印するとの通知が為された場合には、ステップＳ２に移行し、刻印は完了したとの通知が為された場合には、検査を完了する。
【００５０】
このように本実施例では、投光手段６から出射する偏光方位角が光の進行と共に方位角度が回転する円偏光をフレーム１の刻印文字に照射して反射させ、位相差板１５ａ及び偏光板１５にて、この反射光のうち、文字の非刻印部分で正反射することにより円偏光状態が保持された光は遮断し、文字の刻印部分で円偏光状態から変化し且つ乱反射することにより部分偏光状態となった光の大部分を透過させて、測定手段７にて、この透過光の強度を測定するようにした。そして、この透過光の強度に対応した文字画像データを生成し、この文字画像データを文字認識処理することにより、測定した車体番号の文字を検出し、制御装置９に設定された車体番号の文字と一致していることを確認する検査を行うようにした。また、生成された文字画像データをハードディスクに保存することで、複数のフレーム１に刻印された車体番号の文字の管理を行うようにした。
【００５１】
ところで、投光手段６から出射した円偏光が従来例で説明した状態で刻印文字で反射する際の状態について詳述する。
円偏光は、図５に示すように方位角度が９０度傾き且つ位相が９０度ずれた２つの直線偏光Ｘ，Ｙから構成されていることから、たとえ直線偏光ＸがＳ偏光となる関係で図１１に示すＢ部分で反射することにより正反射するにしても、直線偏光Ｙの偏光状態が刻印文字で反射する際に変化することから、図１１に示す刻印文字におけるＢ部分を確実に検出することができる。また、直線偏光ＹがＰ偏光となる関係で図１１に示すＣ部分で反射したときの角度がブリュースター角であることにより反射率が大きく低下するにしても、直線偏光Ｘの偏光状態が刻印文字で反射する際に変化することから、図１１に示す刻印文字におけるＣ部分を確実に検出することができる。
【００５２】
このような構成によれば、フレーム１の文字が刻印されることにより表面が改質した部分（刻印部分）とそうでない部分（非刻印部分）とを正確に区分することができるので、刻印された文字が正確に認識でき、制御装置９に設定された文字がフレーム１に正確に刻印されていることを検査する精度を上げることができる。しかも、文字の非刻印部分で正反射した光の偏光状態は、レーザー光の光量変動、フレーム１表面への油膜や水の付着、フレーム１の凹凸形状等によっては変化しないので、これらの要因が生じても、刻印された文字を正確に認識でき、検査精度を高い状態で維持することができる。
【００５３】
また、投光手段６及び測定手段７は、構成が簡単であり、部品点数が少なくて済むので、検査装置３の製造コストを下げることができる。
また、投光手段６及び測定手段７を１つのセンサヘッド１０に収容し、測定位置制御手段８により測定位置を移動させながらフレーム１からの反射光をライン走査測定するようにしたので、投光手段６及び測定手段７をフレーム１に接近させて、刻印された文字の検査をすることができ、これにより、刻印された文字の認識が正確になり、検査精度を上げることができる。しかも、半導体レーザー１３の出射光パワーを大きくせずに済む。また、制御装置９に設定された文字の文字数に応じてセンサヘッド１０（投光手段６及び測定手段７）を移動させればよいので、効率よく刻印文字の検査をすることができる。
また、パソコン１９に内蔵されたハードディスクに文字画像データを記録して保存するようにしたので、複数のフレーム１に刻印された車体番号の文字の管理が容易になり、刻印された文字の管理をするための特別な装置や管理場所を設けなくて済む。
【００５４】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について、図６及び図７を参照して説明する。尚、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
まず、検査装置３０の構成について、図６を参照して説明する。測定手段３１は、次のようにして構成されている。フレーム１で反射した光を集光するためのレンズ３２が設置されている。レンズ３２の近傍には、ビームスプリッター３３が設置されており、レンズ３２で集光された光は、ビームスプリッター３３を透過することにより、第１の偏光状態の光たるＰ偏光成分及び第２の偏光状態の光たるＳ偏光成分の直線偏光に分離される。
【００５５】
ビームスプリッター３３の近傍には、２つのラインセンサ３４及び３５が設置されており、夫々のラインセンサ３４及び３５には、ビームスプリッター３３で分離されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光を受けるように配置されている。夫々のラインセンサ３４及び３５の近傍には、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用アンプ３７が設置されている。夫々のラインセンサ３４及び３５において、各受光素子で受光した光の強度に応じて生成されたアナログ信号は、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用アンプ３７で増幅されて、パソコン１９に出力される。これらレンズ３２、ビームスプリッター３３、ラインセンサ３４及び３５、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用アンプ３７で測定手段３１が構成されている。
【００５６】
次に、検査装置３０の作用について、図７をも参照して説明する。
図７は、パソコン１９にインストールされた検査用プログラムのフローチャートを示すものである。尚、図４と同一部分には同一ステップ番号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
ステップＳ１１では、第１実施例で示したステップＳ４と同様にして、制御装置９との通信により、測定手段３１が刻印された文字の最初の文字を測定するための位置に配置され、ライン走査測定が開始される。
【００５７】
ライン走査測定において、ラインセンサ３４及び３５におけるフレーム１からの反射光の測定は、次のようにして行われる。夫々のラインセンサ３４及び３５の各受光素子で検出されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光は、アナログ信号に変換される。これらのアナログ信号は、Ｐ偏光用アンプ３６及びＳ偏光用アンプ３７で所定の電圧振幅に増幅され、パソコン１９でＡ／Ｄ変換されることによりデジタル信号に変換され、パソコン１９内の図示しないメモリに記録される。このようにして、夫々のラインセンサ３４及び３５の全受光素子で検出された光に対応した全デジタル信号がメモリに記録される。そして、ステージ２５を移動させながら、全ての刻印文字部分の反射光測定が行われる。この反射光測定が完了すると、ステップＳ１２に移行する。
【００５８】
ステップＳ１２では、夫々のラインセンサ３４及び３５の各受光素子において、同時刻に検出されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光に対応した夫々のデジタル信号の比率が、例えばＳ偏光成分のデジタル信号をＰ偏光成分のデジタル信号で除算することにより算出される。以下、この算出されたデジタル信号を、ＰＳ比デジタル信号と呼ぶこととする。
【００５９】
このとき、文字の非刻印部分で正反射することにより偏光状態がの保持された円偏光の偏光方位角は、光の進行と共に方位角度が回転しているので、Ｐ偏光成分の光強度（デジタル信号）とＳ偏光成分の光強度（デジタル信号）とはほぼ同一となる。そのため、ビームスプリッター３３で分離されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度はほぼ同一となる。従って、文字の非刻印部分で正反射する光のＰＳ比デジタル信号は、‘１’に近い値となる。
【００６０】
また、文字の刻印部分で偏光状態が変化し且つ乱反射することにより部分偏光状態となった光は、その強度がある方向に偏っているので、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分の光強度（デジタル信号）は、異なる値となる。そのため、ビームスプリッター３３で分離されたＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度は異なる。従って、文字の刻印部分で乱反射する光のＰＳ比デジタル信号は、‘１’と異なる値となる。このようにして算出されたＰＳ比デジタル信号は、パソコン１９内の図示しないメモリに記録され、ステップＳ１３に移行する。
【００６１】
ステップＳ１３では、メモリに記録された全ＰＳ比デジタル信号の２値化処理が行われる。この２値化処理は、第１実施例のステップＳ５で示したものと同様である。
このような構成によれば、ビームスプリッター３３を設置して、ビームスプリッター３３で分離されるＰ偏光成分及びＳ偏光成分の直線偏光の強度比を求めることにより、文字の非刻印部分で正反射する光の強度はほぼ同一となり、文字の刻印部分で偏光状態が変化し且つ乱反射する光の強度は異なるので、文字の刻印部分と非刻印部分との区分が容易になる。従って、フレーム１に刻印された車体番号の文字の認識精度が上がり、制御装置９に設定された文字がフレーム１に正確に刻印されていることを検査する精度を上げることができる。
【００６２】
尚、本発明は、上記し、且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
円偏光に代えて楕円偏光を投光し、その楕円偏光と偏光状態が異なる光を検出することにより刻印文字を検出するようにしてもよい。
本実施例では、検査対象物たる自動車のボディのフレームに打刻機により刻印された車体番号の文字を検査するのに適用したが、これに限定されるものではなく、検査対象物に文字を刻印することにより、その表面が改質されるもの全般に適用できる。また、同様の理由で、打刻機による刻印に限定されるものではなく、レーザーによる刻印等でもよい。
【００６３】
本実施例では、測定位置制御手段を設けたが、必要に応じて設ければよい。また、本実施例では、この測定位置制御手段は、精密ステージ台、コントローラ及びドライバで構成するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、多関節ロボット自身を移動させるようにして、測定位置制御手段を構成してもよい。
本実施例では、データ保存手段を設けたが、必要に応じて設ければよい。また、本実施例では、データ保存手段としてパソコンに内蔵されているハードディスクを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体に記録して保存するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施例を示す検査装置の構成図
【図２】検査装置の配置図
【図３】測定位置制御手段の構成図
【図４】検査用プログラムのフローチャート図
【図５】円偏光を模式的に示す図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】検査用プログラムのフローチャート図
【図８】従来例を示す図２相当図
【図９】紙テープ式の検査方法を示す図
【図１０】光学式の検査方法を示す図
【図１１】検出した刻印文字を示す図
【符号の説明】
【００６５】
図面中、１はフレーム、２は打刻機、３，３０は刻印文字の検査装置、５は多関節ロボット、６は投光手段、６ａは位相差板、７，３１は測定手段、７ａは位相差板、８は測定位置制御手段、９は制御装置、１３は半導体レーザー（コヒーレンス光源）、１４，１６，３２はレンズ、１５は偏光板、１７，３４，３５はラインセンサ、１８はアンプ、１９はパソコン（検査手段）、３３はビームスプリッター、３６はＰ偏光用アンプ、３７はＳ偏光用アンプを示す。
【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】
0004629513.tif 000008
【図８】
0004629513.tif 000009
【図９】
0004629513.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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