(57)【要約】【課題】コード読み取り装置において、生産ライン上を通過する部品に形成されている刻印の読み取り精度の安定・向上を図る。【解決手段】コード読み取り装置１は、生産ラインを流れてくる部品の刻印部分に対して光を照射する発光ダイオード２と、その反射光を撮像素子に集光するレンズ３と、部品の刻印部分の画像を撮像する撮像素子４と、撮像素子４から出力された電気信号を処理する制御部５を有し、現に生産ラインに乗って流れてくるすべての対象物について刻印の品位を評価する。これにより、刻印品位の実情を正確に把握することが可能となり、刻印の品位低下やばらつきを等を迅速に知ることができ、コードの読み取り精度の安定・向上を図ることが容易となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に対して光を照射する発光手段と、対象物によって反射された光を受けて電気信号に変換することにより、対象物の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力された電気信号を処理することにより、前記対象物の表面に刻印されているコードを読み取る信号処理手段を備えたコード読み取り装置において、
生産ライン上における各工程の前後にある対象物の表面に刻印されているコードを適宜読み取り可能に設置され、
前記信号処理手段は、前記撮像手段から出力された電気信号に基づいて対象物の表面に形成されている刻印の品位を評価することを特徴とするコード読み取り装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記発光手段の発光強度及び前記撮像手段の露光時間を変更しながら、該撮像手段に複数の画像を撮像させ、該撮像手段から出力された電気信号を記憶し、この記憶した電気信号のうちコードの認識に最も適した画像の電気信号に基づいて前記対象物の表面に形成されている刻印の品位を評価することを特徴とする請求項１に記載のコード読み取り装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、前記記憶した電気信号のうちコードの認識に最も適した画像の電気信号に基づいて前記対象物の表面に刻印されているコードを認識することを特徴とする請求項２に記載のコード読み取り装置。
【請求項４】
前記発光手段は、複数個設けられ、
前記信号処理手段は、前記撮像手段に複数の画像を撮像させる際、前記複数個の発光手段のそれぞれの発光状態を変更することを特徴とする請求項２に記載のコード読み取り装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のコード読み取り装置と、該コード読み取り装置が読み取るコードを前記対象物の表面に形成するコード刻印装置とを備えたダイレクトマーキングシステムにおいて、
前記コード読み取り装置とコード刻印装置とは、相互に通信可能に接続され、
前記信号処理部は、前記対象物の表面に形成されている刻印品位の評価結果を前記コード刻印装置にフィードバックすることを特徴とするダイレクトマーキングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の表面にダイレクトマーキングされたコードを自動的に読み取るコード読み取り装置及びそれを用いたダイレクトマーキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、機械を構成する種々の部品の表面にコード化された刻印（マーク）を形成し、生産ラインの各工程の前後において適宜その刻印を光学的に読み取ることにより、個々の部品の素性を管理し、その履歴を残す、いわゆるダイレクトマーキングが実施されている。例えば、特許文献１には、燃料噴射装置の電磁スピル弁に形成されたダイレクトマーキングに関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２４５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダイレクトマーキングの手法としては、刻印を形成する部品の材質・用途等に応じて、エアペンによる打刻、レーザ光の照射による彫刻、インクジェットによるプリント等が用いられている。生産ラインで流れてきた部品の刻印は、コード読み取り装置によって読み取られる。コード読み取り装置は、刻印に光を照射する発光ダイオードと、刻印によって反射された光を受けて電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子と、撮像素子から出力された電気信号を処理してコードを解析する信号処理部等を有し、生産ライン上に適宜設置されている。撮像条件、すなわち発光ダイオードの出力及び撮像素子の露光時間は、生産ラインを通過する部品毎に最適となるように予め設定されている。例えば、生産ライン上を通過する部品のうち、無作為に選択したいくつかの部品に対して発光ダイオードから光を照射して、信号処理部が正確にコードを解析できるように、いわゆる抜き取り調査の結果に基づいて撮像条件が設定されている。
【０００４】
しかしながら、ダイレクトマーキングが形成される対象物である部品は、種々の材質、形状及び表面の処理状態を有しており、また、個々の部品毎にマーキングの背景色や背景模様が異なる場合もあることから、上述した抜き取り調査では刻印の読み取り精度を安定させることが困難となっていた。例えば、部品が鋳造によって成形される場合、鋳造時に部品の表面に鋳肌が形成されるが、この鋳肌は、個々の部品毎に異なることから、刻印の読み取りに影響を及す場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、生産ライン上を通過する部品に形成されている刻印の読み取り精度の安定・向上を図ることができるコード読み取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、
対象物に対して光を照射する発光手段と、対象物によって反射された光を受けて電気信号に変換することにより、対象物の画像を撮像する撮像手段と、この撮像手段から出力された電気信号を処理することにより、前記対象物の表面に刻印されているコードを読み取る信号処理手段を備えたコード読み取り装置において、
生産ライン上における各工程の前後にある対象物の表面に刻印されているコードを適宜読み取り可能に設置され、
前記信号処理手段は、前記撮像手段から出力された電気信号に基づいて対象物の表面に形成されている刻印の品位を評価するものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコード読み取り装置において、
前記信号処理手段は、前記発光手段の発光強度及び前記撮像手段の露光時間を変更しながら、該撮像手段に複数の画像を撮像させ、該撮像手段から出力された電気信号を記憶し、この記憶した電気信号のうちコードの認識に最も適した画像の電気信号に基づいて前記対象物の表面に形成されている刻印の品位を評価するものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のコード読み取り装置において、
前記信号処理手段は、前記記憶した電気信号のうちコードの認識に最も適した画像の電気信号に基づいて前記対象物の表面に刻印されているコードを認識するものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２に記載のコード読み取り装置において、
前記発光手段は、複数個設けられ、
前記信号処理手段は、前記撮像手段に複数の画像を撮像させる際、前記複数個の発光手段のそれぞれの発光状態を変更するものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコード読み取り装置と、該コード読み取り装置が読み取るコードを前記対象物の表面に形成するコード刻印装置とを備えたダイレクトマーキングシステムにおいて、
前記コード読み取り装置とコード刻印装置とは、相互に通信可能に接続され、
前記信号処理部は、前記対象物の表面に形成されている刻印品位の評価結果を前記コード刻印装置にフィードバックするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、コード読み取り装置が生産ライン上における各工程の前後にある対象物に刻印されているコードを適宜読み取り可能に設置され、信号処理手段が対象物に形成されている刻印の品位を評価するので、現に生産ラインに乗って流れてくるすべての対象物について刻印の品位を評価することができる。これにより、従来の抜き取り検査によって刻印品位を評価していた場合と比べて、刻印品位の実情を正確かつ統計的に把握することが可能となり、刻印の品位低下やばらつきを等を迅速に知ることができ、コードの読み取り精度の安定・向上を図ることが容易となる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、信号処理手段が、発光手段の発光強度及び撮像手段の露光時間を変更しながら撮像した複数の画像のうちコードの認識に最も適した画像を用いて刻印の品位を評価するので、より正確に刻印品位を評価できるようになる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、信号処理手段が、発光手段の発光強度及び撮像手段の露光時間を変更しながら撮像した複数の画像のうちコードの認識に最も適した画像を用いてコードを認識するので、より正確にコードを認識できるようになる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、信号処理手段が複数個の発光手段のそれぞれの発光状態を変更することができるので、撮像手段に複数の画像を撮像させる際に、様々な発光パターンで対象物を照らすことができ、コードの認識に適した画像を取得しやすくなる。特に、対象物の表面に刻印されているコードが２次元コードである場合には、ハイライトと陰影のコントラストの高い画像を取得できるので、刻印の読み取り精度の更なる向上を図ることができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、コード読み取り装置の信号処理部による刻印品位の評価結果に基づいてコード刻印装置の動作を制御することができる。従って、生産ラインを流れている対象物に形成されている刻印に不具合が生じても、生産ラインを停止することなく迅速に修正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態にかかるコード読み取り装置及びダイレクトマーキングシステムについて図面を参照して説明する。図１は、コード読み取り装置の構成を示している。コード読み取り装置１は、対象物、すなわち生産ラインを流れてくる部品の刻印部分に対して光を照射する発光ダイオード（発光手段）２と、対象物によって反射された光を撮像素子４に集光するレンズ３と、部品の刻印部分の画像を撮像する撮像素子（撮像手段）４と、撮像素子４から出力された電気信号を処理する制御部（信号処理手段）５を有している。レンズ３と撮像素子４の間には、レンズ３を透過した光を遮蔽するシャッタが設けられている。シャッタの開放時間（シャッタスピード）を変更することによって撮素子４の露光時間が調整される。また、制御部５が撮像素子４の電荷をチャージする時間を制御することにより、シャッタの代わりとしてもよい。
【００１７】
発光ダイオード２は、レンズ３の周囲に複数個等間隔で配設されている。発光ダイオード２の駆動電圧は、シャッタスピードと連動するように、制御部５によって制御される。制御部５は、複数個の発光ダイオード２を幾つかのグループに分割して、発光の制御を行う。例えば、数個の隣り合う発光ダイオード２によって一つのグループが構成され、制御部５は、グループ毎に発光を制御する。撮像素子４は、レンズ３を透過した光を受けて電気信号に変換することにより、刻印部分の画像を撮像する。撮像素子４の露光時間は、制御部５によって制御される。制御部５は、撮像素子４から出力された電気信号を処理することにより、刻印として付与された部品のコードを読み取る。本実施形態において、部品に形成されるコードは、ＱＲコード等の２次元コードであり、この２次元コードには、例えば、部品番号、製造ロット、寸法精度等に関する各種の情報が含まれている。
【００１８】
図２は、工場の生産ラインの要所に設置されるコード読み取り装置を示している。コード読み取り装置１Ａは、例えば、コード刻印装置１５０によって部品１００の表面に刻印１０１が形成された後、切削工程に移行する前の生産ライン上に配設されている。また、コード読み取り装置１Ｂは、部品１００の切削工程の後、塗装工程に移行する前の生産ライン上に、コード読み取り装置１Ｃは、部品１００の塗装工程の後、組立工程に移行する前の生産ライン上に、コード読み取り装置１Ｄは、部品１００の組立工程の後の生産ライン上にそれぞれ配設されている。同様に、コード読み取り装置１Ｈは、コード刻印装置１５０によって部品２００の表面に刻印２０１が形成された後、組立工程に移行する前の生産ライン上に配設されている。
【００１９】
各コード読み取り装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び１Ｈ（以下、コード読み取り装置１とする）は、生産ライン上を流れてくる部品１００及び２００に付されている刻印１０１，２０１を撮像し、その画像データを処理することによりコードを読み取り、そのコードに相当する電気信号を生産ラインの全体を統括する生産管理システムの制御部に出力する。また、本実施形態のコード読み取り装置１は、生産ライン上を流れてくるすべての部品１００及び２００について、単にコードを読み取るだけでなく、コード刻印装置１５０又はコード刻印装置２５０によって打刻された刻印の品位を評価する。すなわち、生産ライン上を流れてくる部品の刻印品位について、抜き取り調査ではなく、全数調査を行う。刻印品位の評価結果は、コード刻印装置１５０又はコード刻印装置２５０にフィードバックされる。従って、部品１００又は２００に付された刻印の品位が低下傾向にあるとき、又は刻印品位が安定しないときは、直ちにコード刻印装置１５０又はコード刻印装置２５０が刻印の品位を改善することができる。
【００２０】
図３は、コード読み取り装置１及びコード刻印装置１５０の概略構成を示すブロック図である。コード読み取り装置１は、発光ダイオード２と、撮像素子４と、制御部５と、上述した生産管理システム及びコード刻印装置１５０等との通信を行うための通信部６を有している。コード刻印装置１５０は、部品１００に刻印を形成するエアペン１５１と、エアペン１５１を制御する制御部１５２と、生産管理システム及び読み取り装置１等との通信を行うための通信部１５３をさらに有している。通信部６と通信部１５３とは、互いに通信可能に接続されている。上述した部品１００の刻印品位に関する評価結果は、通信部６及び通信部１５３を介してコード刻印装置１５０の制御部１５２に送信される。制御部１５２は、受信した評価結果に基づいてエアペン１５１の出力や位置を制御することにより、部品１００の刻印品位を改善する。例えば、統計的に撮像素子４が撮像した画像のコントラストが低い傾向にある場合、刻印の深さが不足していることが一因であると考えられる。従って、この場合、制御部１５２は、エアペン１５１の出力を高めることにより、刻印を深く形成して画像のコントラストを改善する。なお、コード刻印装置１５０がインクジェット方式である場合には、その制御部は、プリントヘッドの出力や位置を制御することにより、部品の刻印品位を改善する。
【００２１】
コードを認識するにあたって撮像素子４が撮像した画像の品質が良好であることが望ましい。ところが撮像素子４が撮像した画像の品質が良好でない場合にあっては、その原因は、（ｉ）撮像条件が適切ではない場合と、（ｉｉ）部品に形成されている刻印自体の品位が良好ではない場合が考えられる。そこで、コード読み取り装置１は、（ｉ）の場合を回避するため、撮像条件を変えながら撮像素子４に複数の画像を撮像させ、コードの認識に最も適した画像を選択し、その選択した画像に基づいて刻印の品位を評価する。発光ダイオード２の発光強度や撮像素子４の露光時間は、制御部５によって制御できるので、本実施形態においては、同一の刻印について上記撮像条件を変更しながら、刻印品位を評価するための複数の画像を撮像する。
【００２２】
図４は、一つの刻印に対して、発光ダイオード２の発光パターンを全照射、全停止、分割照射の三段階に調整し、それぞれについて、撮像素子４のシャッタスピードを遅、中、長の三段階に調整しながら撮像した画像についての画質の評価の一例を示している。発光パターンのうち、全照射とはすべての発光ダイオード２から光を照射するパターンを、全停止とはすべての発光ダイオード２の発光を停止するパターンを、分割照射とは、いずれかのグループの発光ダイオード２から光を照射するパターンをいうものとする。撮像素子４が撮像した画像は、制御部５内のメモリによって記憶される。コードの認識に最も適した画像は、例えば、図４に示すように、ＩＳＯ１５４１５に基づく７項目について、制御部５が記憶した画像の品質を評価することにより選択される。
【００２３】
画像の選択にあたって各画像の品質を評価する７項目の内訳は、「復号」、「シンボルコントラスト」、「シンボル軸の非均一性」、「モジュール配置の非均一性」、「変位幅」、「未使用誤り訂正」及び「総合」である。コードの読み取りに用いられる画像は、上記各項目について、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆの５段階に評価することにより選択される。例えば、予め設定されている条件の下で評価した結果、最良の評価に相当するものがＡと認定される。この画像の品質評価は制御部５が行う構成に限られず、例えば画像データを生産管理システムに出力し、その出力先で品質評価を行うものとしてもよい。
【００２４】
以下、各項目について説明する。「復号」とは、２次元コードの読み取り（認識）に成功したか失敗したかを評価するための項目である。読み取り成功であればＡ、失敗であればＦとなる。「シンボルコントラスト」とは、２次元コード画像の最大コントラスト値を評価するための項目である。「シンボル軸の非均一性」とは、２次元コード画像の歪み具合を評価するための項目である。「モジュール配置の非均一性」とは、２次元コード画像におけるセルのずれ量を評価するための項目である。この項目により、刻印を構成する各セルの打刻位置のずれが検出される。「変位幅」とは、２次元コード画像における各セルの輝度値の偏差を評価するための項目である。「未使用誤り訂正」とは、２次元コードの読み取り時における誤り訂正の不使用率を評価するための項目である。「総合」とは、各項目の中で最も低い評価レベルをその評価とする。上記７項目のうち、どの項目をどの程度重視して画像の品質を評価するかは、刻印が形成される部品の仕様や生産ラインの周辺環境等を考慮の上、適宜定められる。例えば、図４においては、撮像条件２によって撮像した画像が最も品質が良く、コードの認識に最も適していると考えられる。なお、すべての項目でＡの評価が得られた場合には、その画像が最高の画質を有していることとなるため、撮像条件を変えて別の画像を撮像し、品質を評価する必要はない（図５中、＃４においてＹＥＳ参照）。
【００２５】
画像の品質を評価した制御部５は、次に刻印の品位を評価する。制御部５は、撮像条件を変えて撮像した各画像について上記７項目の評価を既に終えているため、選択した画像についての上記７項目の評価に基づいて刻印の品位を決定することができる。上記７項目のうち、どの項目をどの程度重視して刻印の品位を評価するかは、刻印が形成される部品の仕様や生産ラインの周辺環境等を考慮の上、適宜定められる。この刻印の品位評価は制御部５が行う構成に限られず、例えば画像データを生産管理システムに出力し、その出力先で品位評価を行うものとしてもよい。また、制御部５は、選択した画像について上記７項目のうち「復号」の項目の評価において読み取ったコードを、生産ラインの全体を統括する生産管理システムの制御部に出力する。
【００２６】
刻印の品位の決定により、当該部品の刻印の品位が悪化していると判断できる場合、又は刻印の品位が安定しないと判断できる場合には、制御部５は、刻印品位及び上記７項目の評価結果をコード刻印装置１５０の制御部１５２に送信（フィードバック）する。刻印品位及び上記７項目の評価結果については、品位の評価結果の良否に関わらず常に制御部１５２にフィードバックし、制御部１５２において統計的に処理するように構成してもよい。図５における＃８は、後者の処理を示している。また、上述のごとく刻印の品位が悪化していると判断した場合等においては、制御部５は、必要に応じて生産ラインの全体を統括する生産管理システムの制御部にその旨の警告信号を送信する。
【００２７】
コード読み取り装置１の制御部５の動作について、図５を参照して説明する。まず、上流工程から流れてきた部品をコード読み取り装置１の前で停止させる（＃１）。この動作は、部品を搬送するコンベアを停止させることによりなされる。コンベアの動作は、例えば、生産ラインの全体を統括する生産管理システムの制御部によって制御されている。部品がコード読み取り装置１の前で停止されると、制御部５は、発光ダイオード２を発光させ、撮像素子４に部品の刻印部分の画像を撮像させ、撮像素子４から出力された画像データを記憶する（＃２）。さらに、制御部５は、記憶した画像の品質について上述した７項目の評価を行う（＃３）。その結果、画像の品質が最も良好な評価を得た場合には（＃４においてＹＥＳ）、その評価結果をもって刻印の品位とする（＃５）。この場合、刻印の品位は良好となるので（＃６においてＹＥＳ）、＃３の評価にあたって読み取ったコードを生産管理システムの制御部に出力する（＃７）。その後、刻印品位及び上記７項目の評価結果をコード刻印装置１５０にフィードバックし（＃８）、さらに、コンベアを駆動して部品を下流工程に移動させる（＃９）。
【００２８】
一方、画像の品質が最も良好な評価を得られなかった場合には（＃４においてＮＯ）、他の撮像条件、すなわち他に設定されている発光ダイオード２の発光強度又は撮像素子４の露光時間があれば（＃１０においてＹＥＳ）、撮像条件を変更し（＃１１）、＃２に戻る。他の撮像条件がなければ（＃１０においてＮＯ）、＃２において記憶した画像の中からコード認識に最適な画像を選択し、その評価結果に基づいて刻印の品位を決定する（＃５）。この後、刻印の品位が良好と判断できなければ（＃６においてＮＯ）、生産管理システムの制御部に警告信号を送信し（＃１２）、管理者の注意を喚起する。さらに、上記と同様に、刻印品位及び上記７項目の評価結果をコード刻印装置１５０にフィードバックする（＃８）。コード刻印装置１５０の制御部１５２は、コード読み取り装置１からフィードバックされた画像の評価結果に基づいて、エアペン１５１の出力や位置等を制御する。これにより、生産ラインを停止することなく、刻印の品位を改善することが可能となる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態のコード読み取り装置１によれば、コード読み取り装置１が生産ライン上における各工程の前後にある部品に刻印されているコードを適宜読み取り可能に設置され、制御部５が刻印の品位を評価するので、現に生産ラインに乗って流れてくるすべての部品について刻印の品位を評価することができる。これにより、従来の抜き取り検査によって刻印品位を評価していた場合と比べて、刻印品位の実情を正確かつ統計的に把握することが可能となり、刻印の品位低下やばらつき等を迅速に知ることができ、コードの読み取り精度の安定・向上を図ることが容易となる。また、制御部５が、撮像条件すなわち発光ダイオード２の発光強度及び撮像素子４の露光時間を変更しながら撮像した複数の画像のうちコードの認識に最も適した画像を用いて刻印の品位を評価するので、より正確に刻印品位を評価できるようになる。また、制御部５が、撮像条件を変更しながら撮像した複数の画像のうちコードの認識に最も適した画像を用いてコードを認識するので、より正確にコードを認識できるようになる。また、コード読み取り装置１の制御部５が認識した結果に基づいてコード刻印装置１５０の動作を制御することができるので、生産ラインを流れている部品の刻印に不具合が生じても、生産ラインを停止することなく迅速に修正することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、少なくとも生産ライン上における各工程の前後にある部品の表面に刻印されているコードを適宜読み取り可能に設置され、制御部５が、撮像素子４から出力された電気信号に基づいて対象物の表面に形成されている刻印の品位を評価するように構成されていればよい。また、本発明は、種々の変形が可能であり、例えば、図５において、撮像条件を変更して（＃１１）、部品の刻印部分の画像を撮像させ、撮像素子４から出力された画像データを記憶する（＃２）際に、制御部５は、複数個設けられた発光ダイオード２のそれぞれの発光状態を変更するように制御してもよい。これによって、刻印が付されている部品の材質や刻印を構成する各セルの配列に応じて最適な発光パターンで刻印部分を照らすことができ、コードの認識により一層適した画像を得ることができるようになる。特に、部品の表面に刻印されているコードが２次元コードである場合には、ハイライトと陰影のコントラストの高い画像を取得できるので、刻印の読み取り精度の更なる向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態にかかるコード読み取り装置の外観を示すブロック図。
【図２】工場内の生産ラインにおける同コード読み取り装置の設置態様を示す図。
【図３】同コード読み取り装置とコード打刻装置の構成を示すブロック図。
【図４】同コード読み取り装置によって撮像した画像の品質の評価結果の一例を示す図。
【図５】同コード読み取り装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３２】
１    コード読み取り装置
２    発光ダイオード（発光手段）
４    撮像素子（撮像手段）
５    制御部（信号処理手段）
１５０    コード刻印装置
【図１】
2009187060.tif 000003
【図２】
2009187060.tif 000004
【図３】
2009187060.tif 000005
【図４】
2009187060.tif 000006
【図５】
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