(57)【要約】【課題】レーザー光によるマーキングが正確に行われたか否かを画像認識により十分に正確に判定することができるレーザーマーキングシステムおよびレーザーマーキング方法を提供する。【解決手段】本発明によるレーザーマーキングシステム１００は、マーキング対象物１にレーザー光を照射することによってマーキングを行うレーザーマーキング装置１０と、マーキング対象物１を撮影するカメラ２０と、カメラ２０を、レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光の光軸に重なる第１の位置とレーザー光の光軸に重ならない第２の位置との間で移動させる移動機構３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーキング対象物にレーザー光を照射することによってマーキングを行うレーザーマーキング装置と、
前記マーキング対象物を撮影するカメラと、
前記カメラを、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重なる第１の位置と前記レーザー光の光軸に重ならない第２の位置との間で移動させる移動機構と、
を備えるレーザーマーキングシステム。
【請求項２】
前記移動機構は、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光を遮る遮断位置と前記レーザー光を遮らない非遮断位置との間で移動可能に設けられた遮断部材を含み、
前記カメラは、前記遮断部材に取り付けられている請求項１に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項３】
前記カメラとともに移動する照明装置と、
前記カメラおよび前記照明装置を囲むボックスと、
をさらに備える請求項１または２に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項４】
前記カメラおよび前記照明装置は、前記ボックスに対して相対的に移動可能である請求項３に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項５】
前記ボックスは、前記マーキング対象物に接触するように移動可能であり、
前記ボックスが前記マーキング対象物に接触した状態で、前記カメラによって前記マーキング対象物が撮影される請求項３または４に記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項６】
前記ボックスに接続された集塵装置をさらに備える請求項３から５のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項７】
前記レーザーマーキング装置および前記カメラは、前記レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動可能に設けられている請求項１から６のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項８】
前記カメラによって撮影された前記マーキング対象物の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する判定装置をさらに備える請求項１から７のいずれかに記載のレーザーマーキングシステム。
【請求項９】
レーザーマーキング装置からマーキング対象物にレーザー光を照射することによってマーキングを行うマーキング工程と、
前記マーキング工程後にカメラによって前記マーキング対象物を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程によって得られた前記マーキング対象物の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する判定工程と、
を包含するレーザーマーキング方法であって、
前記マーキング工程は、前記カメラが前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重ならない位置にある状態で行われ、
前記マーキング工程と前記撮影工程との間に、前記カメラを、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重なる位置に移動させるカメラ移動工程をさらに包含するレーザーマーキング方法。
【請求項１０】
前記撮影工程は、前記カメラがボックスによって囲まれ、且つ、前記ボックス内に配置された照明装置によって前記マーキング対象物が照らされた状態で行われる請求項９に記載のレーザーマーキング方法。
【請求項１１】
前記カメラ移動工程において、前記照明装置は前記カメラとともに移動する請求項１０に記載のレーザーマーキング方法。
【請求項１２】
前記カメラ移動工程において、前記カメラおよび前記照明装置は前記ボックスに対して相対的に移動する請求項１１に記載のレーザーマーキング方法。
【請求項１３】
前記撮影工程の前に、前記ボックスを前記マーキング対象物に接触するように移動させるボックス移動工程をさらに包含し、
前記撮影工程は、前記ボックスが前記マーキング対象物に接触した状態で行われる請求項１０から１２のいずれかに記載のレーザーマーキング方法。
【請求項１４】
前記マーキング工程の後に、前記ボックス内の塵を除去する集塵工程をさらに包含する請求項１０から１３のいずれかに記載のレーザーマーキング方法。
【請求項１５】
自動車両用の部品を用意する工程と、
請求項９から１４のいずれかに記載のレーザーマーキング方法によって前記部品にマーキングを行う工程と、
を包含する自動車両の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーマーキングシステムに関し、特に、マーキング対象物を撮影するカメラを備えたレーザーマーキングシステムに関する。また、本発明は、レーザーマーキング方法および自動車両の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車のような自動車両用の部品（例えば車体フレーム）に対して製造番号をマーキングするための装置として、レーザー光の照射によりマーキングを行うレーザーマーキング装置が知られている。このような装置を用いてマーキングを行った後には、マーキングが正確に行われたか否かを確認する必要がある。
【０００３】
確認の方法として、もっとも単純には人間が直接目視する方法が考えられるが、本願発明者は、より確実に、また、効率的に確認作業を行うために、カメラを用いてマーキング対象物を撮影し、画像認識技術により確認作業を自動化することを検討した。
【０００４】
特許文献１には、レーザーマーキング装置用のレーザー出射ユニットとして、マーキング加工の状況をモニタリングするための（つまり人間による間接目視のための）カメラを備えたレーザー出射ユニットが開示されている。このレーザー出射ユニットでは、筺体の内部に、レーザー発振部から出射したレーザー光をマーキング対象物に導くための複数のミラーが配置されている。複数のミラーのうちの１つのミラーは、レーザー光をほぼ１００％反射するとともに可視光をある程度透過するハーフミラーであり、そのことによって、カメラによるマーキング対象物の撮影が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２５７７９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、ハーフミラーを介して撮影が行われるので、得られる画像が不鮮明になりやすい。そのため、特許文献１に開示されているレーザー出射ユニットを用いたレーザーマーキング装置は、単なるモニタリング（人間による間接目視）には用いることができるものの、画像認識による確認作業の自動化には最適な装置とはいえない。つまり、特許文献１のレーザー出射ユニットをそのまま用いても、画像認識によって十分に正確な確認作業を行うことは難しい。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー光によるマーキングが正確に行われたか否かを画像認識により十分に正確に判定することができるレーザーマーキングシステムおよびレーザーマーキング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるレーザーマーキングシステムは、マーキング対象物にレーザー光を照射することによってマーキングを行うレーザーマーキング装置と、前記マーキング対象物を撮影するカメラと、前記カメラを、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重なる第１の位置と前記レーザー光の光軸に重ならない第２の位置との間で移動させる移動機構と、を備える。
【０００９】
ある好適な実施形態において、前記移動機構は、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光を遮る遮断位置と前記レーザー光を遮らない非遮断位置との間で移動可能に設けられた遮断部材を含み、前記カメラは、前記遮断部材に取り付けられている。
【００１０】
ある好適な実施形態において、本発明によるレーザーマーキングシステムは、前記カメラとともに移動する照明装置と、前記カメラおよび前記照明装置を囲むボックスと、をさらに備える。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記カメラおよび前記照明装置は、前記ボックスに対して相対的に移動可能である。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記ボックスは、前記マーキング対象物に接触するように移動可能であり、前記ボックスが前記マーキング対象物に接触した状態で、前記カメラによって前記マーキング対象物が撮影される。
【００１３】
ある好適な実施形態において、本発明によるレーザーマーキングシステムは、前記ボックスに接続された集塵装置をさらに備える。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記レーザーマーキング装置および前記カメラは、前記レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動可能に設けられている。
【００１５】
ある好適な実施形態において、本発明によるレーザーマーキングシステムは、前記カメラによって撮影された前記マーキング対象物の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する判定装置をさらに備える。
【００１６】
本発明によるレーザーマーキング方法は、レーザーマーキング装置からマーキング対象物にレーザー光を照射することによってマーキングを行うマーキング工程と、前記マーキング工程後にカメラによって前記マーキング対象物を撮影する撮影工程と、前記撮影工程によって得られた前記マーキング対象物の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する判定工程と、を包含するレーザーマーキング方法であって、前記マーキング工程は、前記カメラが前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重ならない位置にある状態で行われ、前記マーキング工程と前記撮影工程との間に、前記カメラを、前記レーザーマーキング装置から出射する前記レーザー光の光軸に重なる位置に移動させるカメラ移動工程をさらに包含する。
【００１７】
ある好適な実施形態において、前記撮影工程は、前記カメラがボックスによって囲まれ、且つ、前記ボックス内に配置された照明装置によって前記マーキング対象物が照らされた状態で行われる。
【００１８】
ある好適な実施形態において、前記カメラ移動工程において、前記照明装置は前記カメラとともに移動する。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記カメラ移動工程において、前記カメラおよび前記照明装置は前記ボックスに対して相対的に移動する。
【００２０】
ある好適な実施形態において、本発明によるレーザーマーキング方法は、前記撮影工程の前に、前記ボックスを前記マーキング対象物に接触するように移動させるボックス移動工程をさらに包含し、前記撮影工程は、前記ボックスが前記マーキング対象物に接触した状態で行われる。
【００２１】
ある好適な実施形態において、本発明によるレーザーマーキング方法は、前記マーキング工程の後に、前記ボックス内の塵を除去する集塵工程をさらに包含する。
【００２２】
本発明による自動車両の製造方法は、自動車両用の部品を用意する工程と、上述のレーザーマーキング方法によって前記部品にマーキングを行う工程と、を包含する。
【００２３】
以下、本発明の作用を説明する。
【００２４】
本発明によるレーザーマーキングシステムは、レーザーマーキング装置に加え、マーキング対象物を撮影するカメラと、カメラを移動させる移動機構とを備えている。この移動機構は、レーザーマーキング装置から出射するレーザー光の光軸に重なる位置（「第１の位置」）と、レーザー光の光軸に重ならない位置（「第２の位置」）との間でカメラを移動させる。カメラが第２の位置にある状態でレーザーマーキング装置によるマーキングが行われ、カメラが第１の位置にある状態でカメラによるマーキング対象物の撮影が行われる。本発明によるレーザーマーキングシステムは、このような移動機構を備えることにより、ハーフミラーを介さずにマーキング対象物を直接撮影することができ、また、レーザー光の出口よりもマーキング対象物に近い位置にカメラを配置することができる。そのため、鮮明な画像が得られ、画像認識の精度を向上させることができる。
【００２５】
レーザーマーキングシステムは、レーザーマーキング装置から出射するレーザー光を遮る位置（「遮断位置」）とレーザー光を遮らない位置（「非遮断位置」）との間で移動可能に設けられた遮断部材（シャッター）を備えることが好ましい。このような遮断部材が設けられていることにより、マーキング対象物がない状態で万一レーザーマーキング装置が動作しても、外部にレーザー光が照射されることを防止できる。さらに、この遮断部材にカメラが取り付けられており、遮断部材が移動機構の一部として機能することが好ましい。この場合、遮断部材が非遮断位置にあるときに、カメラは上述の第２の位置にあり、遮断部材が遮断位置に移動すると、カメラは第１の位置に移動する。遮断部材を移動機構の一部として機能させることにより（つまり遮断部材と移動機構とで構成が共用化されることにより）、システム全体の構成の簡略化および小型化を図ることができる。また、カメラが遮断部材に取り付けられていることにより、撮影中にレーザー光がカメラに直接照射されることを防止できるので、カメラを保護することができる。
【００２６】
レーザーマーキングシステムは、カメラとともに移動する照明装置と、カメラおよび照明装置を囲むボックスとを備えることも好ましい。ボックスによってカメラが囲まれていることにより、外部の光の影響を少なくできるので、より鮮明な画像が得られる。
【００２７】
カメラおよび照明装置が、ボックスに対して相対的に移動可能であると、容積の大きなボックスをカメラの移動に合わせて移動させる必要がなくなるので、省スペース化を図ることができる。
【００２８】
また、ボックスが、マーキング対象物に接触するように移動可能であると、ボックスがマーキング対象物に接触した状態で、カメラによってマーキング対象物を撮影することができる。従って、外部の光をより確実に遮断することができるので、周囲の明るさに関係なく所望の光量で撮影を行うことができる。そのため、いっそう鮮明な画像が得られる。
【００２９】
レーザーマーキングシステムは、ボックスに接続された集塵装置をさらに備えてもよい。集塵装置により、レーザーマーキングで生じた塵がボックス内に溜まることを防止できるので、塵による撮影への悪影響を少なくすることができる。
【００３０】
レーザーマーキング装置およびカメラが、レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動可能に設けられていると、レーザーマーキング装置の焦点合わせとカメラの焦点合わせを同時に行うことができるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００３１】
また、レーザーマーキングシステムは、カメラによって撮影されたマーキング対象物の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する判定装置をさらに備えてもよい。
【００３２】
本発明によるレーザーマーキング方法では、マーキング工程は、カメラがレーザーマーキング装置から出射するレーザー光の光軸に重ならない位置にある状態で行われ、さらに、マーキング工程と撮影工程との間に、カメラを、レーザーマーキング装置から出射するレーザー光の光軸に重なる位置に移動させるカメラ移動工程が行われる。そのため、ハーフミラーを介さずにマーキング対象物を直接撮影することができ、また、レーザー光の出口よりもマーキング対象物に近い位置にカメラを配置することができる。それ故、鮮明な画像が得られ、画像認識の精度を向上させることができる。
【００３３】
撮影工程を、カメラがボックスによって囲まれ、且つ、ボックス内に配置された照明装置によってマーキング対象物が照らされた状態で行うと、外部の光の影響を少なくできるので、より鮮明な画像が得られる。この場合、典型的には、カメラ移動工程において、照明装置はカメラとともに移動する。
【００３４】
カメラ移動工程においては、カメラおよび照明装置をボックスに対して相対的に移動させることが好ましい。つまり、ボックスをカメラの移動に合わせて移動させないことが好ましい。容積の大きなボックスを移動させないことにより、レーザーマーキング方法に用いられるシステム全体の省スペース化を図ることができる。
【００３５】
また、撮影工程の前に、ボックスをマーキング対象物に接触するように移動させるボックス移動工程を行うと、撮影工程を、ボックスがマーキング対象物に接触した状態で行うことができる。従って、外部の光をより確実に遮断することができるので、周囲の明るさに関係なく所望の光量で撮影を行うことができる。そのため、いっそう鮮明な画像が得られる。
【００３６】
マーキング工程の後に、ボックス内の塵を除去する集塵工程を行うと、レーザーマーキングで生じた塵がボックス内に溜まることを防止できるので、塵による撮影への悪影響を少なくすることができる。
【００３７】
本発明による自動車両の製造方法では、部品にマーキングを行う工程を上記のレーザーマーキング方法によって行うので、マーキングが正確に行われたか否かを確認する作業の自動化が容易である。そのため、自動車両の製造を従来よりも効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によると、レーザー光によるマーキングが正確に行われたか否かを画像認識により十分に正確に判定することができるレーザーマーキングシステムおよびレーザーマーキング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示す図である。（ａ）および（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す上面図および正面図であり、（ｃ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示す図である。（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示す図である。（ａ）および（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す上面図および正面図であり、（ｃ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示す図である。（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。
【図５】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００が備えるボックス６０を移動させる様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示す図である。（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。
【図７】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を模式的に示すブロック図である。
【図８】本発明の好適な実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００の制御フローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
図１に、本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００を示す。図１（ａ）および（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す上面図および正面図である。図１（ｃ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。レーザーマーキングシステム１００は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、レーザーマーキング装置１０と、カメラ２０と、移動機構３０とを備える。
【００４２】
レーザーマーキング装置１０は、マーキング対象物である車体フレーム１にレーザー光を照射することによってマーキングを行う。図１（ａ）および（ｃ）に示している車体フレーム１は、自動二輪車用であり、ステアリングシャフトを支持するためのヘッドパイプ１ａを有する。ヘッドパイプ１ａの表面に例えば製造番号がマーキングされる。
【００４３】
レーザーマーキング装置１０は、その内部に収容されたレーザー発振器（不図示）と、レーザー発振器から発振されたレーザー光を平行化するコリメータレンズ１２とを有する。マーキングのためのレーザー光は、コリメータレンズ１２から出射し、ヘッドパイプ１ａの表面に照射される。レーザーマーキング装置１０としては、マーキング対象物の材質に応じて公知の種々のレーザーマーキング装置を用いることができる。例えばマーキング対象物が車体フレーム１のように金属製である場合、固体レーザー発振器を有するレーザーマーキング装置１０が好適に用いられる。勿論、マーキング対象物は金属製に限定されるものではなく、セラミックス製や樹脂製であってもよい。
【００４４】
カメラ２０は、マーキング対象物である車体フレーム１を撮影するために設けられている。カメラ２０は、電源線２１および信号線２２に接続されている。電源線２１を介してカメラ２０への電力の供給が行われ、信号線２２を介してカメラ２０への信号入力およびカメラ２０からの信号出力が行われる。カメラ２０としては、例えばＣＣＤカメラを好適に用いることができる。勿論、これに限定されず、公知の種々の撮像装置をカメラ２０として用いることができる。
【００４５】
移動機構３０は、カメラ２０を、２つの位置の間で移動させる。以下、図２も参照しながら、これら２つの位置をより具体的に説明する。図２（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、図２（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。以下では、一方の位置を「第１の位置」と呼び、他方の位置を「第２の位置」と呼ぶ。
【００４６】
図２（ａ）および（ｂ）は、カメラ２０が第１の位置にある状態を示している。この状態では、カメラ２０は、正面方向から見たときにコリメータレンズ１２（つまりレーザー光の出口）に重なっており、レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光の光軸に重なる。なお、マーキング対象物の撮影をより好適に行う観点からは、この状態において、カメラ２０は、正面方向から見たときにカメラ２０のレンズ（不図示）がレーザー光の光軸に重なるように配置されていることが好ましい。これに対し、図１（ｂ）および（ｃ）は、カメラ２０が第２の位置にある状態を示している。この状態では、カメラ２０は、正面方向から見たときにコリメータレンズ１２に重なっておらず、レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光の光軸に重ならない。
【００４７】
本実施形態における移動機構３０は、遮断部材（シャッター）３１と、アクチュエータ３２とを含む。アクチュエータ３２は、遮断部材３１を、「遮断位置」と「非遮断位置」という２つの位置の間で移動させる。遮断部材３１は、典型的には板状であり、例えば鋼やアルミニウムから形成されている。アクチュエータ３２としては、電動式や油圧式、空圧式などの種々の方式のものを用いることができる。
【００４８】
図２（ａ）および（ｂ）は、遮断部材３１が遮断位置にある状態を示している。この状態では、遮断部材３１は、正面方向から見たときにコリメータレンズ１２（レーザー光の出口）に重なっており、レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光を遮ることができる。これに対し、図１（ｂ）および（ｃ）は、遮断部材３１が非遮断位置にある状態を示している。この状態では、遮断部材３１は、正面方向から見たときにコリメータレンズ１２に重なっておらず、レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光を遮らない。
【００４９】
このように、遮断部材３１は、遮断位置と非遮断位置との間で移動可能に設けられている。カメラ２０は、この遮断部材３１に取り付けられている。遮断部材３１が非遮断位置にあるときに、カメラ２０は第２の位置にあり、遮断部材３１が遮断位置に移動すると、カメラ２０は第１の位置に移動する。
【００５０】
本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００は、図１（ｃ）および図２（ｂ）に示すように、判定装置４０をさらに備える。判定装置４０は、カメラ２０によって撮影されたマーキング対象物（ここでは車体フレーム１）の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する。判定装置４０は、例えば、カメラ２０に信号線２２を介して接続されたパーソナルコンピュータである。
【００５１】
レーザーマーキングシステム１００を用いたレーザーマーキング方法は、以下のようにして行われる。
【００５２】
まず、レーザーマーキング装置１０からマーキング対象物である車体フレーム１にレーザー光を照射することによってマーキングを行う。このマーキング工程は、遮断部材３１が非遮断位置にある状態、つまり、カメラ２０が図１（ｂ）および（ｃ）に示したような第２の位置（レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光の光軸に重ならない位置）にある状態で行われる。レーザー発振器（不図示）から発振されたレーザー光は、コリメータレンズ１２によって平行化された後にレーザーマーキング装置１０から出射し、車体フレーム１に照射される。
【００５３】
次に、カメラ２０を、移動機構３０によって図２（ａ）および（ｂ）に示したような第１の位置（レーザーマーキング装置１０から出射するレーザー光の光軸に重なる位置）に移動させる。このカメラ移動工程は、より具体的には、移動機構３０のアクチュエータ３２が遮断部材３１を遮断位置に移動させることにより行われる。
【００５４】
続いて、カメラ２０によってマーキング対象物である車体フレーム１を撮影する。この撮影工程は、カメラ２０が第１の位置にある状態で行われる。マーキング工程と撮影工程との間に、既に述べたカメラ移動工程が行われているからである。
【００５５】
その後、撮影工程によって得られた車体フレーム１（マーキング対象物）の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する。この判定工程においては、カメラ２０から出力された画像信号が信号線２２を介して判定装置４０に入力され、判定装置４０で後述するような画像解析処理が行われる。
【００５６】
上述したように、本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００は、レーザーマーキング装置１０およびカメラ２０に加え、カメラ２０を第１の位置と第２の位置との間で移動させる移動機構３０とを備えている。そのため、ハーフミラーを介さずにマーキング対象物を直接撮影することができ、また、レーザー光の出口よりもマーキング対象物に近い位置にカメラ２０を配置することができる。そのため、鮮明な画像が得られ、画像認識の精度を向上させることができる。
【００５７】
なお、移動機構３０は、カメラ２０を２つの位置（第１および第２の位置）の間で移動させることができる限り、どのような構成であってもよく、図１および図２に例示した構成に限定されない。例えば、移動機構３０は、遮断部材３１を含んでいなくてもよい。
【００５８】
本実施形態のような遮断部材３１が設けられていると、マーキング対象物がない状態で万一レーザーマーキング装置１０が動作しても、外部にレーザー光が照射されることを防止できる。さらに、本実施形態では、遮断部材３１にカメラ２０が取り付けられており、遮断部材３１が移動機構３０の一部として機能する。このように、遮断部材３１を移動機構３０の一部として機能させることにより（つまり遮断部材３１と移動機構３０とで構成が共用化されることにより）、システム全体の構成の簡略化および小型化を図ることができる。また、カメラ２０が遮断部材３１に取り付けられていることにより、撮影中にレーザー光がカメラ２０に直接照射されることを防止できるので、カメラ２０を保護することができる。
【００５９】
続いて、レーザーマーキングシステム１００のより好ましい構成を図３および図４を参照しながら説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す上面図および正面図であり、図３（ｃ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。また、図４（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、図４（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。図３（ｂ）および（ｃ）が、カメラ２０が第２の位置にある状態を示しているのに対し、図４（ａ）および（ｂ）は、カメラ２０が第１の位置にある状態を示している。
【００６０】
レーザーマーキングシステム１００は、図３および図４に示すように、照明装置５０と、カメラ２０および照明装置５０を囲むボックス６０とをさらに備えることが好ましい。
【００６１】
照明装置５０は、遮断部材３１に取り付けられており、カメラ２０とともに移動する。本実施形態における照明装置５０は、図３（ａ）、（ｂ）および図４（ａ）に示すように、２つのＬＥＤ照明素子５１を含む。各ＬＥＤ照明素子５１は、棒状であり、光源として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。２つのＬＥＤ照明素子５１の一方はカメラ２０の右側に、他方はカメラ２０の左側に位置するように設けられている。なお、照明装置５０の具体的な構成はここで例示したものに限定されない。例えば、２つのＬＥＤ照明素子５１がカメラ２０の上下に設けられていてもよいし、ＬＥＤ照明素子５１の個数が１または３以上であってもよい。ただし、マーキング対象物を均一に照らすために、カメラ２０を中心として対称的な配置を採用することが好ましい。また、光源もＬＥＤに限定されるものではない。
【００６２】
ボックス６０は、カメラ２０および照明装置５０を収容するボックス本体６１と、ボックス本体６１に対して相対的に移動可能な可動部６２とを含む。可動部６２は、その端部に取り付けられた緩衝部材６２ａを含む。ボックス本体６１は、遮光性を有する材料（例えば鉄やアルミニウム合金）から形成されており、レーザーマーキング装置１０に取り付けられている。ボックス本体６１の、正面方向から見たときにコリメータレンズ１２に重なる領域には、開口部６１ａが形成されている。ボックス６０は、開口部６１ａ以外の部分からボックス本体６１の内側に光が入り込まないようにカメラ２０および照明装置５０を覆うように設けられている。可動部６２は、枠状に成形されており、開口部６１ａに挿入されている。可動部６２とボックス本体６１との間には、ゴムなどから形成されたシール部材（不図示）が設けられている。緩衝部材６２ａは、可動部６２の端部に接着により固定されている。緩衝部材６２ａは、例えばゴムから形成されている。
【００６３】
ボックス６０は、マーキング対象物である車体フレーム１に接触するように移動可能である。本実施形態では、可動部６２が車体フレーム１に接触するように移動可能である。具体的には、レーザーマーキング装置１０に取り付けられたアクチュエータ６３を駆動させることにより、可動部６２を車体フレーム１に接触する位置と接触しない位置との間で移動させることができる。なお、可動部６２をボックス本体６１と一体的に形成し、アクチュエータ６３によってボックス６０全体を移動させてもよい。可動部６２が車体フレーム１に接触した状態では、より具体的には、緩衝部材６２ａが車体フレーム１に接触しており、そのことによってボックス本体６１の内側に光が入り込むことが防止される。
【００６４】
移動機構３０は、ボックス６０とは独立にカメラ２０および照明装置５０を上下方向（レーザー光の照射方向に交差する方向）に移動させることができる。つまり、カメラ２０および照明装置５０は、ボックス６０に対して相対的に移動可能である。
【００６５】
レーザーマーキング装置１０およびカメラ２０は、レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動可能に設けられている。具体的には、レーザーマーキング装置１０が図示しない移動機構（カメラ２０を移動させる移動機構３０とは別の移動機構）によってレーザー光の照射方向に沿って進退可能に設けられており、そのことにより、レーザーマーキング装置１０とカメラ２０（遮断部材３１およびアクチュエータ３２を介してレーザーマーキング装置１０に取り付けられているといえる）とを一体的に移動させることができる。
【００６６】
図３および図４に示した構成を採用する場合、レーザーマーキング方法は、以下のようにして行われる。
【００６７】
まず、車体フレーム１をクランプした後に、図５に示すように、レーザーマーキング装置１０およびカメラ２０を、レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動させ、レーザーマーキング装置１０の焦点を車体フレーム１に合わせるとともにカメラ２０の焦点を車体フレーム１に合わせる。この合焦工程（ボックス移動工程の前に行われる）は、例えば、既に述べたように移動機構（移動機構３０とは別の移動機構：不図示）によりレーザーマーキング装置１０を進退させることにより行われる。
【００６８】
その後、ボックス６０を車体フレーム１に接触するように移動させる。このボックス移動工程は、例えば既に説明したように、ボックス６０の可動部６２をアクチュエータ６３により前方に（レーザー光の照射方向に沿って車体フレーム１に近付くように）移動させることによって行われる。ボックス移動工程により、ボックス６０の可動部６２、より具体的には緩衝部材６２ａが、車体フレーム１に当接する。
【００６９】
次に、レーザーマーキング装置１０から車体フレーム１にレーザー光を照射することによってマーキングを行う。このマーキング工程は、カメラ２０が図３（ｂ）および（ｃ）に示したような第２の位置にある状態で行われる。
【００７０】
続いて、カメラ２０を、移動機構３０によって図４（ａ）および（ｂ）に示したような第１の位置に移動させる。このカメラ移動工程において、照明装置５０は、カメラ２０とともに移動する。また、カメラ移動工程の前後において、ボックス６０の位置は不変であり、カメラ移動工程において、カメラ２０および照明装置５０はボックス６０に対して相対的に移動する。
【００７１】
次に、カメラ２０によって車体フレーム１を撮影する。この撮影工程は、カメラ２０が第１の位置にある状態で行われる。図３および図４に示す構成では、照明装置５０およびボックス６０が設けられているので、撮影工程は、カメラ２０がボックス６０によって囲まれ、且つ、ボックス６０内に配置された照明装置５０によって車体フレーム１が照明された状態で行われる。また、撮影工程は、ボックス６０が車体フレーム１に接触した状態で行われる。つまり、ボックス６０が車体フレーム１に接触した状態で、カメラ２０によって車体フレーム１が撮影される。
【００７２】
その後、撮影工程によって得られた車体フレーム１の画像に基づいて、マーキングが正確に行われたか否かを判定する。このようにして、レーザーマーキング方法が実行される。
【００７３】
図３および図４に示した構成のように、ボックス６０によってカメラが囲まれていると、撮影工程において外部の光の影響を少なくできるので、より鮮明な画像が得られる。また、カメラ２０および照明装置５０が、ボックス６０に対して相対的に移動可能であると、容積の大きなボックス６０をカメラ２０の移動に合わせて移動させる必要がなくなるので、省スペース化を図ることができる。さらに、ボックス６０が、マーキング対象物に接触するように移動可能であると、ボックス６０がマーキング対象物に接触した状態で、カメラ２０によってマーキング対象物を撮影することができる。従って、外部の光をより確実に遮断することができる（つまり遮光性がいっそう高まる）ので、周囲の明るさに関係なく所望の光量で撮影を行うことができる。そのため、いっそう鮮明な画像が得られる。また、レーザーマーキング装置１０およびカメラ２０が、レーザー光の照射方向に沿って一体的に移動可能に設けられていると、レーザーマーキング装置１０の焦点合わせとカメラ２０の焦点合わせを同時に行うことができるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。
【００７４】
次に、レーザーマーキングシステム１００のさらに好ましい構成を図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は、レーザーマーキングシステム１００の一部を示す正面図であり、図６（ｂ）は、レーザーマーキングシステム１００全体を示す側面図である。図６（ａ）および（ｂ）は、カメラ２０が第２の位置にある状態を示している。
【００７５】
図６（ａ）および（ｂ）に示す構成は、レーザーマーキングシステム１００が、ボックス６０に接続された集塵装置７０をさらに備える点において、図３および図４に示した構成と異なっている。集塵装置７０は、ボックス６０内の塵を除去することができる。図６（ａ）および（ｂ）には、集塵装置７０の一部であるダクト７１が示されている。
【００７６】
図６（ａ）および（ｂ）に示した構成を採用する場合、マーキング工程の後に、集塵装置７０によりボックス６０内の塵を除去する集塵工程が行われる。そのため、レーザーマーキングで生じた塵がボックス６０内に溜まることを防止できるので、塵による撮影への悪影響を少なくすることができる。
【００７７】
続いて、図７および図８を参照しながら、レーザーマーキングシステム１００の制御フローの具体例を説明する。図７は、レーザーマーキングシステム１００を模式的に示すブロック図であり、図８は、レーザーマーキングシステム１００の制御フローを説明するためのフローチャートである。
【００７８】
図７に示すレーザーマーキング装置１０は、レーザーマーキング装置本体１０ａと、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１０ｂと、マーキング装置用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０ｃとから構成される。
【００７９】
レーザーマーキング装置本体１０ａは、既に説明したレーザー発振器やコリメータレンズ１２を含む。ＰＬＣ１０ｂは、レーザーマーキング装置本体１０ａに接続されており、レーザーマーキング装置本体１０ａの動作を所定のプログラムに従って制御する。また、ＰＬＣ１０ｂは、判定装置として機能する画像認識用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４０にも接続されている。画像認識用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４０には、カメラ２０および照明装置５０も接続されている。マーキング装置用ＰＣ１０ｃは、ＰＬＣ１０ｂの状態を監視したり、ＰＬＣ１０ｂの設定を変更したり、ＰＬＣ１０ｂにマーキングすべき製造番号を指示したりするために、ＰＬＣ１０ｂに接続されている。
【００８０】
画像認識用ＰＣ４０には、画像解析処理を行うための画像解析ソフトウェアと、製造番号の管理および外部機器との通信制御を行うための管理ソフトウェアがインストールされている。画像解析ソフトウェアとしては、画像解析用の汎用ソフトウェア（例えばＭＶＴｅｃｈ社製ＨＡＬＣＯＮ）を用いることができる。勿論、汎用ソフトウェアを適宜改良してもよい。
【００８１】
画像認識用ＰＣ４０およびマーキング装置用ＰＣ１０ｃは、サーバー４２に接続されている。サーバー４２は、レーザーマーキング方法の実行履歴を保存するために設けられている。具体的には、サーバー４２には、トレーサビリティのために画像と製造番号とが対応付けて記憶される。
【００８２】
図８のフローチャートには、左側にＰＬＣ１０ｂの制御フローが示され、右側に画像認識用ＰＣ４０の制御フローが示されている。
【００８３】
図８に示すように、まず、ＰＬＣ１０ｂによりマーキングが開始され（ステップＳ１）、やがてマーキングが完了すると（ステップＳ２）、ＰＬＣ１０ｂから画像認識用ＰＣ４０にマーキング完了信号が送信される（ステップＳ３）。マーキング完了信号を画像認識用ＰＣ４０が受け取ると、カメラ２０によって撮影された画像の取込みが行われ（ステップＳ４）、続いて、画像認識用ＰＣ４０によって画像判定が行われる（ステップＳ５）。画像判定は、より具体的には、画像の取込み後、形状のひずみ補正、２値化処理等による文字部分の切り出し、１文字の認識、１文字毎のＯＫ／ＮＧ判定、文字認識した結果と製造番号との比較判定を順次行うことにより実現される。
【００８４】
判定結果がＯＫの場合（つまりマーキングが正確に行われたと判定された場合）、画像認識用ＰＣ４０からＰＬＣ１０ｂに判定ＯＫ信号が送信される（ステップＳ６）。判定ＯＫ信号を、判定待ちの状態（ステップＳ７）にあるＰＬＣ１０ｂが受け取ると、制御が終了する。
【００８５】
判定結果がＮＧの場合（つまりマーキングが正確には行われなかったと判定された場合）、リトライ判定が行われる（ステップＳ８）。具体的には、ＮＧ判定が何回目であるのかの判定が行われる。ＮＧ判定が１回目である場合には、再度画像の取込み（ステップＳ４）および画像判定（ステップＳ５）が行われる。これに対し、ＮＧ判定が２回目である場合には、画像認識用ＰＣ４０からＰＬＣ１０ｂに判定ＮＧ信号が送信される（ステップＳ９）。このとき、画像認識用ＰＣ４０には異常状態であることの表示が行われる（ステップＳ１０）。
【００８６】
判定ＮＧ信号を、判定待ちの状態（ステップＳ７）にあるＰＬＣ１０ｂが受け取ると、レーザーマーキング装置１０に異常状態であることの表示が行われ、警報が鳴らされる（ステップＳ１１）。レーザーマーキング装置１０に設けられた異常解除ボタンを押すと（ステップＳ１２）、ＰＬＣ１０ｂから画像認識用ＰＣ４０に異常解除信号が送信される（ステップＳ１３）。画像認識用ＰＣ４０が異常解除信号を受け取ると、画像認識用ＰＣ４０の異常表示が解除される（ステップＳ１４）。また、レーザーマーキング装置１０の異常表示・異常警報も解除され（ステップＳ１５）、制御が終了する。
【００８７】
本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００およびレーザーマーキング方法は、自動二輪車をはじめとする各種自動車両の製造方法に好適に用いられる。本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００およびレーザーマーキング方法を用いる場合、自動車両の製造工程において、マーキング対象物となる部品（自動車両用の部品）を用意した後に、その部品に対し、既に説明したようなレーザーマーキング方法によってマーキングを行えばよい。
【００８８】
部品にマーキングを行う工程を、本実施形態におけるレーザーマーキングシステム１００およびレーザーマーキング方法によって行うことにより、マーキングが正確に行われたか否かを確認する作業の自動化が容易である。そのため、自動車両の製造を従来よりも効率よく行うことができる。なお、マーキング対象物である部品として、本実施形態では車体フレーム１を例示したが、勿論車体フレーム１以外の部品に対してマーキングを行ってもよい。例えば、エンジン本体に対してマーキングを行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、レーザーマーキングシステムおよびレーザーマーキング方法全般に用いられ、例えば自動車両用の部品に対してマーキングを行うためのレーザーマーキングシステムおよびレーザーマーキング方法に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９０】
１    車体フレーム
１ａ    ヘッドパイプ
１０    レーザーマーキング装置
１０ａ    レーザーマーキング装置本体
１０ｂ    プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
１０ｃ    マーキング装置用パーソナルコンピュータ
１２    コリメータレンズ
２０    カメラ
２１    電源線
２２    信号線
３０    移動機構
３１    遮断部材
３２、６３    アクチュエータ
４０    判定装置（画像認識用パーソナルコンピュータ）
４２    サーバー
５０    照明装置
５１    ＬＥＤ素子
６０    ボックス
６１    ボックス本体
６１ａ    開口部
６２    可動部
６２ａ    緩衝部材
７０    集塵装置
７１    ダクト
１００    レーザーマーキングシステム
【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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